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紡績の光｜紡績科学技術進歩一等賞：次世代PUコーティング技術が新エネルギー車用革グリーン転換をリード

2024/12/5 17:20:00 0

　　11月12日、中国紡績工業連合会科学技術奨励大会が北京人民大会堂で開催され、2024年度中国紡績工業連合会科学技術賞を表彰した。現代紡績技術革新センター副主任、浙江理工大学紡績科学・工学院（国際シルク学院）の戚棟明教授がプロジェクトの第一完成人として研究開発した「自動車用超線維革反応性ポリウレタンコーティング加工新技術及び産業化」プロジェクトは、科学技術進歩賞の一等賞を受賞した。

　　新エネルギー車用革は超微細繊維基布を底とし、ポリウレタン基（PU）機能コーティングを通じて難燃性、抗菌、防カビ、耐日焼け性、汚れ取りやすいなどの特性を与え、長期にわたって高い物性、軽量化と快適感を維持する必要があり、コーティング加工の中で最も挑戦的な細分技術コースの一つである。このプロジェクトは浙江理工大学、浙江省現代紡績技術革新センター副主任の戚棟明教授チームと浙江禾欣控股有限公司チームが共同で完成した。プロジェクトは伝統的な自動車用革の生産加工過程及び製品に対して一般的に高エネルギー消費、高汚染、溶剤残留などの問題が存在し、5年をかけて原理メカニズム、技術と生産装備の3つのレベルから共同で難関を突破し、次世代PUコーティング加工の新技術を掌握した。プロジェクトの全体技術は国際先進レベルに達し、その中でPUプレポリマー管式混合反応器と高速混合高精度噴射コーティング技術は国際先進レベルに達した。産学研の深い融合、協同革新を経て、浙江禾欣控股有限公司はこれにより、反応性PU樹脂の緑色低炭素合成、超微細繊維の緑色低炭素紡糸と超繊維合成皮革の緑色低炭素製造の3大緑色製造方向を確立し、新エネルギー車内装のために多くの高物性、軽量化のハイエンド製品を輸出した。

　　反応機構を分析し、技術路線を指導する

　　伝統的なPUコーティング加工技術の高エネルギー消費、高汚染の問題に対して、チームは調査研究、企業に根ざし、革新的に「反応性PU」という概念を提出した。無誘電体条件下で、どのように効果的に系粘度を調節して反応速度を制御するかは、反応性PUコーティングの製造技術を把握する鍵である。チームは反応性PUコーティングの構造進化過程を動的に追跡することを通じて、反応性PUコーティングの重合/成形同期の「鎖拡張-ゲル化-相分離」の三段階理論を提案し、反応性PU反応機構の空白を埋め、プレポリマー粘度と反応速度制御方法を掌握し、無媒体下重合/成形同期短プロセス生産の新しい技術路線を実現した。

　　新技術の開発、段階調整過程

　　反応性PUは重合/成形同期の特徴があるため、プロセス上に低反応制御性の問題があり、最終製品の物性が劣る。チームは無媒質高車速重合/成形同期下の時温同域制限性に向け、重合/成形速度の調節と物性の向上の新技術を提案した：プレポリマー重合度を調節する管式混合プレポリマー技術と反応器を開発した、架橋システムの代替戦略を提出し、物理架橋点の数と分布を最適化し、PU物性を向上させる、二軸延伸促進プロセスを開発し、PUコーティングがまだ硬化成形段階にある特徴を利用し、二軸延伸を利用して、微相構造分布を最適化した。浙江禾欣控股有限公司はこれによりシリーズの高品質製品を開発し、機能設計と環境保護理念の完璧なバランスを実現した。

　　プラントを開発して産業水準を高める

　　チームは反応性PU重合/成形の同期特徴と実際の高車速生産特性に向け、段階的に制御する新技術に基づいて、セット生産の新設備を創製した：「チェーン拡張」管式混合プレポリマー技術と一致する「チェーン拡張促進-ゲル抑制」型混合噴射システムを開発し、PU自己重合発熱によるゲル化の早期問題を解決した、「ゲル化」可逆架橋に適応する折り返し式勾配温度制御「熟成」システムを開発した、「相分離」段階に適合する張力と速度の正確な同期協調の閉ループ制御生産システムを開発し、全体の均一性を高めた。

　　プロジェクトはすでに特許14件（米国特許1件を含む）、実用新案特許6件（日本特許1件を含む）を授権し、国家標準1件、業界標準2件、団体標準5件を制定し、反応性PU超線維皮膜加工の知的財産権と標準体系を形成した。戚棟明教授チームは浙江禾欣控股有限公司チームと共同で車用超線維革反応性PU生産モデルライン10本を建設し、2400万メートル/年の生産能力を形成し、難燃性、セルフクリーニングなどのシリーズ車用ハイエンド製品を開発し、国際技術独占を打破し、ここ3年で12.9億元、利益2億元を新たに増加した。

　　製品は第三者の検査を経て炭素足跡を評価し、合成とコーティングごとに1キロの反応性PUコーティングのエネルギー消費とCO 2排出は伝統的な溶剤型PUより37%と45%減少し、経済、社会と環境効果が顕著で、我が国の車用超線維皮膜加工技術がフォローアップから世界トップに走ることに役立つ。

（出所：中国紡績連合科学技術部）