研究開発の背景と意義炭素繊維は、炭素含有量が95%を超える新しいタイプの高強度繊維材料である。高強度、軽量、耐食性などの優れた特性から、「黒い黄金」と称され、設備軽量化の応用分野にとって理想的な材料である。炭素繊維の研究開発は、関連産業の高度化を促進し、製品の性能を向上させるのに役立っている。

例えば、航空宇宙分野では、航空機の軽量化や燃費の向上。自動車分野では、車両の軽量化やエネルギー消費の削減などが実現できる。

研究開発の歴史中国の炭素繊維研究開発のスタートは比較的遅く、かつては輸入に頼り、「ボトルネック」問題に直面していた。2005年、広威集団が開発したCCF-1グレードの炭素繊維は、国家「863計画」炭素繊維特別プロジェクトの合格に合格し、初めて中国独自の工業化炭素繊維が誕生した。2011年、吉林省

化繊グループの5千トン炭素繊維前駆体プロジェクトが完成し、稼動し、中国における炭素繊維前駆体の大規模生産の先例を作った。それ以来、国内企業は絶えず技術的な困難を克服してきた。例えば、吉林化繊集団は25K、35K、48K、50Kなどの大束オリジナルフィラメントを相次いで開発し、炭素繊維製品システムを改善した。2022年、シノペック

上海石油化学の1万トン48K大フィラメント炭素繊維プロジェクトの国内初の生産ラインが投入され、始動し、適格な製品が生産された。製品の性能は同レベルの外国製品に匹敵し、品質は国際先進レベルに達した。

主要技術の研究開発 5

前駆体製造技術：前駆体の品質は炭素繊維の性能を決定する重要な要因の一つである。高品質のポリアクリロニトリル（PAN）前駆体を得るためには、不安定な粘度、多数の気泡や不純物、高い紡糸繊度、低い強度、過度の毛羽立ちなどの問題に対処する研究開発が必要である。

炭化技術：元のフィラメントは、酸化、低温炭化、高温炭化などの複数のプロセスを経る。不活性ガスの保護下で、熱分解と熱重縮合が起こり、炭素繊維の無秩序な黒鉛構造が形成される。最終的に、製品の炭素含有量は90%を超える。この工程では、温度場の制御やその他の重要な技術が重要である。

研究開発成果の応用 1

風力発電分野では、炭素繊維引抜板は風力タービンブレードのメインビームに使用することができ、風力タービンブレードの軽量化と高効率化を実現する。吉林化繊集団の風力発電ブレード主梁用炭素繊維引抜板は、国内風力発電市場で90%以上の市場シェアを持っている。

スポーツ用品の分野で：バドミントンラケット、スキー、アイスホッケーのスティックなどに加工できる。例えば、吉林化繊グループが生産した関連スポーツ用品が市場に出ている。

建設機械の分野で、Zoomlionは独自に「炭素繊維複合材料-高強度金属ハイブリッド構造技術」を開発した。この技術を応用した国産炭素繊維ブームポンプ車がデビューし、炭素繊維複合材料の原材料から製造工程までの全行程の自律化を実現し、設備運用能力の向上と生産コストの削減を実現した。

今後の研究開発の方向性一方では、炭素繊維の強度や弾性率などの性能を向上させる努力が続けられ、航空宇宙などのハイエンド分野における材料への高い要求に応えていく。他方では、生産コストの削減に努める。工程の最適化と設備の改善によって生産効率を高め、炭素繊維の応用範囲を拡大し、より多くの民間分野での大規模な応用を促進する。