中国炭素繊維及び製品産業チェーン革新発展フォーラムが常州で開催

2024年9月13～14日、中国炭素繊維及び製品産業チェーン革新発展フォーラム及び2024年中国化学繊維工業協会炭素繊維分会年次総会江蘇省常州市で開催された。今回の会議は中国化学繊維工業協会、中国産業用紡績品業界協会が主催し、中国化学繊維工業協会炭素繊維分会、新創炭素谷グループ有限会社、常州市宏発縦横新材料科学技術株式会社が引き受けた。

中国紡績工業連合会副会長端小平、中国工程院院士、東華大学学長兪建勇、中国工程院院士、北京科技大学都市化・都市安全研究院院長、長江デルタ炭素繊維革新センター主任岳清瑞、中国工程院院士、我が国の著名なプレストレス建築構造専門家曽ヶ浜、国家発展改革委員会産業発展司副司長曹伝貞，中国化学繊維工業協会会長陳新偉、中国産業用織物業界協会会長李桂梅、国家発展改革委員会産業協調司元巡視員、中国紡績工業連合会諮問委員賀燕麗、国家先進機能繊維革新センター主任王玉萍、新創炭谷グループ有限会社代表取締役昆倫を語る及び国家部委員会、業界協会、江蘇省発改委、常州市発改委、科学技術局などの部門、国内外の炭素繊維生産及び応用企業、高等大学、科学研究院所、メディアなどの代表が会議に参加した。会議は中国化学繊維工業協会副会長呂佳浜司会者

▲呂佳浜

　　弱い周期で持続可能な開発経路を探る

炭素繊維は国民経済と国防建設に不可欠な戦略的新材料であり、先進複合材料の最も重要な補強体の一つであり、化学繊維業界の「新物質生産力」の典型的な代表でもある。長年の発展を経て、我が国の炭素繊維業界は注目される成果を得て、国内の空白を埋めるだけでなく、更に世界の重要な炭素繊維生産国と供給国になり、しかも基本的に中国の特色を持つ炭素繊維自主技術体系を構築して、製品、技術と産業チェーンの組み合わせの多元化発展を実現して、ポリアクリロニトリル基（PAN）、ビスコース基、アスファルト基の3種類の種類、高強度、高強度中型、高型、高強度高型の4つのシリーズ製品体系、原糸は溶媒がDMSOを主とし、DMAcとNaSCNが共同で発展し、紡糸技術は湿式法と乾式噴霧法を並行した技術体系を形成し、同時に、国産規模化セット生産設備と重要部品及び専用油剤、糊付け剤と樹脂、評価特徴付け方法など、産業チェーンの組み合わせがそろっている。

▲兪建勇

「我が国の炭素繊維全体の技術レベルはすでに世界の先進的な行列に入り、新創炭素谷、中復神鷹、吉林化繊、威海光威、江蘇恒神、江蘇澳盛などの重点生産と応用企業が現れた」。兪建勇院士は挨拶の際に述べた。

海外と比べて、国産炭素繊維にはまだいくつかの差があり、主に製品の品質安定性、生産と加工応用の同期性及び重要な装備、原材料と付属材料などの面での弱い部分が現れ、これは主に国産炭素繊維生産応用技術の成熟度不足などに起因する。新しい情勢の下で、どのように産業技術の成熟度を高め、応用規模を拡大するかが未来の発展の鍵となっている。

そのため、兪建勇氏は3つの提案を提出した。第一に、基礎研究の強化、源から技術のボトルネックを打ち抜き、ハイレベルな人材に頼って、理論研究と応用研究の緊密な結合を推進する、第二に、産業協同の強化応用ニーズを牽引として、炭素繊維と多学科分野の技術突破と交差融合を推進し、分野を超えた協同研究開発の難関攻略と産業化応用を実現し、高性価格比のシステムソリューションを提供する、第三に、積極的なイノベーションを強化すること化学繊維業界の技術発展経験を参考にして、炭素繊維の生産効率と製品品質を向上させるとともに、炭素繊維とその複合材料の自主設計を重視し、原始革新能力を高め、そして知能化発展の大きな趨勢に順応して、次世代情報技術の応用を加速し、炭素繊維業界のデジタル化への転換とグレードアップを推進する。

▲端小平

業界に現在存在する段階的な生産能力過剰、需給不均衡などのリスク及び中国化学繊維協会が発表した「中国化学繊維業界投資感受性分析」における対応分析を結合し、端小平炭素繊維の現状と未来について、自分の考えと考えを共有しました：

　　1つ目は、ハイエンド製造業の生産能力の耐圧が新常態となっていること、光起電力などの業界と類似しており、炭素繊維も量的な値上げ減、利益の圧力に警戒しなければならない。業界発展の鍵は品種を増やし、品質を高め、ブランドを作り、炭素繊維をより多くの下流分野に産業のグレードアップを実現させ、さらに炭素繊維の生産能力の絶えず放出を徐々に受け継ぐことにある。

　　第二に、弱い周期の下で、「抱団暖房」と同時に「競争出清」を目指し、一方で、重要な装備、原材料補助材料の首締め問題を解決し、炭素繊維の応用拡大を共同で推進し、産業チェーンの総合競争力を向上させなければならない。一方、市場に非効率的な生産能力の淘汰を加速させ、資源をより効率的で良質な企業に集中させなければならない。「単一企業としては、短期間で生産能力を過度に急速に増加させる潜在的なリスクが技術の進歩を逃す可能性があることに特に注意しなければなりません。一歩一歩発展することが道理です」。

　　第三に、内功を苦学し、位置を正確にし、自信を固めることである。業界は資源を集中して製品の品質安定性を高め、重要な技術と装備の国産化の難題を突破し、繊維及び製品の検査評価方法をさらに改善し、我が国の炭素繊維の核心技術革新能力を確実に高めなければならない。「将来的には、炭素繊維は国が重点的に注目し、持続的に支持する業界になるだろうが、支持の方向はすでに『大水拡散灌漑』から『正確な支援』へと転換している」。

▲曹伝貞

ここ数年来、我が国の炭素繊維業界の急速な発展は国家関係部委員会、特に国家発展改革委員会が与えた高度な重視と全方位的な支持のおかげであり、例えば産業政策の整備、産業目録の調整、関連特別項目の実施などである。国家発展改革委員会産業発展司副司長曹伝貞挨拶の中で、2023年、我が国の炭素繊維の生産能力は14万トンに近く、前年同期比21%増加し、生産量は約7万トン、前年同期比53%増加し、産業規模は世界の上位に安定し、しかも製品の性能は着実に向上し、国産炭素繊維はハイエンド分野で徐々に応用されていると述べた。

業界が新時期に直面する発展のチャンスと挑戦について、曹伝貞氏は、「国家発展改革委員会産業司は国家戦略需要と国民経済発展需要を結合し、我が国の炭素繊維産業の質の高い発展を持続的に推進する」と述べた。具体的には3つの側面から力を入れることができます：一つは産業の基礎能力を高めることであり、弱い部分に対して連合難関攻略を持続的に推進し、炭素繊維の基礎の高級化、産業チェーンの現代化難関攻略戦を深く打ち、我が国の炭素繊維産業の全体技術と産業化レベルの向上を推進する、第二に、炭素繊維産業の生態チェーンの育成を加速させ、リード企業がチェーン長の役割を発揮し、上下流企業の協同革新発展を牽引することを支持する、第三に、産業の持続的で健全な発展を統一的に推進し、市場、政府、業界協会のそれぞれの重要な役割をよりよく発揮し、産業配置を最適化し、過度な投資と低レベルの重複建設を回避し、炭素繊維業界の規範化、秩序ある発展を推進する。

第5回輪番会長に分会交代談昆倫氏が選出

▲新創炭谷グループ有限会社会長談昆倫氏が第5回輪番会長に選出

会議では、中国化学繊維工業協会炭素繊維分会の交代式が行われた。分会は2014年に設立され、すでに4回の組織機構が誕生しており、今回の新創炭谷グループ有限会社の理事長昆倫を語る新しい輪番会長に選出された。談昆倫氏は、「炭素繊維分会は設立以来、我が国の炭素繊維業界の発展を指導し、促進するために積極的な貢献をし、豊富な経験を蓄積してきた。分会の新しい輪番会長として、私は責任が重く、使命が光栄であることを深く感じている。私は皆様のご厚愛を原動力に変え、皆様の信頼を責任として、中国化学繊維協会の指導の下で、分会弁公室の趣旨をしっかりと中心に、全力で各仕事の配置に協力し、会員企業の知恵と力に頼って、発展の共通認識を凝集し、上下流企業の協力を集めて、業界交流協力プラットフォームを構築します。我が国の炭素繊維の重要技術の突破と下流市場の応用を促進し、業界の高品質な発展をさらに推進する。」

▲新任炭素繊維分会輪番会長談昆倫

通気口を使用するには、見定めて準備をしておく必要があります

「使い出す」ことは炭素繊維産業の良性発展の鍵の一つである。国防軍需産業、航空宇宙、軌道交通、風力発電、新エネルギー自動車などの業界の深い発展に伴い、応用材料体系に対して軽量化、低コスト、高効率製造の市場需要を提出し、炭素繊維複合材料はこの要求を満たす最適な解決方法の一つである。

▲岳清瑞

多種の新型高性能土木工事材料の中で、炭素繊維複合材料は軽量、高強度、耐食性、疲労抵抗、低温度変形と設計性が強いなどの突出した利点があるため、構造補強技術に用いられるのはすでに成熟しており、応用は日増しに広くなっている。中国工程院院士、北京科技大学都市化・都市安全研究院院長、長江デルタ炭素繊維革新センター主任岳清瑞土木工学分野における炭素繊維複合材料の関連応用を紹介した。

グリーン発展と「二重炭素」目標の戦略的需要に向けて、高性能土木工事材料を使用することは、我が国の土木工事業界の持続可能な発展を保障する上で重要な意義がある。他の伝統的な建材に比べて、炭素繊維複合材を用いることで減量化を実現でき、効果的に炭素排出削減を実現することができる。重要な工事需要の中で、例えば「交通強国」「海洋強国」を建設するなど、炭素繊維の復元は工事建設技術のボトルネックを突破し、国家戦略安全と資源安全を維持することができる。例えば、2500メートル級以上のスパン橋の中で、炭素繊維は斜張索を作るのに顕著な優位性があり、三亜競技場や常泰長江大橋などの工事も炭素繊維複合材構造を採用している。

岳清瑞氏は、土木工事の重大な進展は材料の突破に基づいており、炭素繊維複合材を代表とする繊維複合材には広い将来性があると強調した。現在、我が国は炭素繊維複合材工学の応用分野で世界をリードしている。将来的には、超大スパン空間構造、大科学装置、ランドマーク建築、海洋工事及び複雑な地下工事などの分野で、炭素繊維複合材に大量の応用需要がある。これらの分野での応用の難点が突破できれば、炭素繊維複合材は工学応用分野で爆発的な成長を迎えるだろう。

▲陳南梁

現在の複合材料の発展にもいくつかの技術的ボトルネックが存在し、例えば織物品種の単一化、高性能繊維のコスト高、複合材料の加工効率の低さなどを強化し、大糸束炭素繊維の「多軸方向製織-複合材料成形-加工応用」産業化プロジェクトを結合し、東華大学教授、産業用織物教育部工学研究センター主任陳南梁大糸束炭素繊維の多軸経編技術及びその応用状況を紹介した。

多軸方向織物は1層または複数層の平行延伸配列、異なる配向角度を有する糸層からなり、コイル固定により安定した表面構造を形成する。伝統的な機織物と比べて、多軸経編地は編地と機織の技術特徴を結合し、より高い引張抵抗力と弾性率（それぞれ20%上昇）を示し、懸垂性が良く、編地中の糸への損傷が小さく、準等方性の特徴を持っている。また、この織物は複合材料の技術性能を著しく改善でき、層間性能が優れ、繊維含有量が高く、樹脂使用量が減少し、コスト効果が顕著である。

技術革新の面では、プロジェクトチームは炭素繊維/ガラス繊維の高速多軸経編機コア技術と装備、炭素繊維/ガラス繊維及び混合多軸織物/編成、炭素繊維熱可塑/熱硬化編み複合材料の高速成形などの面で突破を遂げ、例えば30の独立制御システムの経編装備を開発し、展繊、敷設緯、貯糸、モニタリングなどの全チェーン革新を行い、糸の正確な敷設などを実現した。これらの革新技術は生産効率を高めるだけでなく、製品の軽量化、低コスト、設計可能などの利点を与え、特殊な需要を満たしている。

「国内外の同類製品の経済技術指標と比較して、プロジェクト製品の生産効率は国際先進レベルに達し、明らかな価格優位性があり、風力発電ブレード、新エネルギー自動車などの分野に広く応用され、多くの有名な顧客の認可を得た。例えば、中車380 BL炭素繊維複合材構造のための設備室全体の減量は38%で、軌道交通の大断面の複雑な多腔体織物引張スカート板、風力発電T型梁などの中で応用効果は良好である」と述べた。陳南梁は言った。将来的には、航空宇宙、風力発電羽根、高速鉄道列車、新エネルギー自動車などの応用分野における大トウ炭素繊維の多軸経編補強織物の持続的な開拓は、関連業界により多くのチャンスと発展の空間をもたらすだろう。

▲劉衛平

炭素繊維複合材料は比較的に高い比強度と比弾性率、設計性が良く、全体成形ができ、耐疲労性能が良いなどの利点があり、すでに民間航空機の重要な構造材料となっている。中国商用航空機有限責任公司複合材料センター複合材料技術総師、副総技師劉衛平民間航空機における炭素繊維複合材料の応用現状と発展傾向を紹介した。

「炭素繊維複合材料の大量応用はすでに次世代民間機技術レベルの先進性を測る重要な標識となり、コストを下げ、性能と市場競争力を高める重要な要素の一つであり、大型民間機の開発と発展のための必ず通らなければならない道でもある」と劉衛平氏は紹介し、エアバスA 350における複合材料の使用量の割合は52%に達し、ボーイングB 787複合材料の使用量の割合は50%に達した。炭素繊維複合材料の比率は、航空機の性能や経済性などを向上させた。不完全な統計によると、現在、エアバスとボーイングの両社が航空機を生産するために使用している炭素繊維の使用量は約14000トン。国産大型航空機C 919の複合材料使用量は約12%を占めている。一部の国産サプライヤーはC 919の大量の複合材料製造品の製造を担当しており、例えば水平尾翼床、スキン自動舗装帯、梁の熱隔膜予備成形などがあるが、使用する炭素繊維は輸入を主としている。C 929の複合材料の使用量は51%以上と予想されている。

劉衛平氏は、今後20年間、民間航空機は炭素繊維複合材料を大量に使用すると予想している。研究データによると、空気動力学の改善は、単純な減量よりも燃費に与える影響が大きく、次世代の単通路航空機は全複合材料の翼設計を採用する見込みである。

▲鮑雁辛

2023年の炭素繊維市場の圧力は主に産業チェーン在庫周期と風力発電スポーツ航空宇宙飛行の2、3大市場の周期的な調整に由来し、2024年の太陽光発電業界は周期的に最低点まで下がったが、スポーツ、風力発電、航空宇宙はいずれも新たな成長空間を呈し、将来も明るい点がある。産業動向を見ると、細分化された位置づけとハイエンド製品の需給構造の優位性はますます明らかになり、価格の優位性もさらに明らかになり、繊維企業のより多くの発力製品技術の研究開発は販売側の必然的な産業動向になるだろう。国泰君安証券研究所副所長、建材業界首席アナリスト鮑雁辛我が国の炭素繊維市場の昨年以来の発展状況、及び未来の発展傾向を分析した。

2024年の市況について、鮑雁辛氏は、現段階で炭素繊維の需給関係が引き続き弱体化していると指摘した。今年、T 700/12 K製品とT 300/12 Kの価格差は明らかに狭くなり、つまり、T 700級炭素繊維は徐々に大口品になっている。現在、炭素繊維の利益圧力は底打ち期にあり、各メーカーが計画している生産拡大規模は依然として大きいが、新生産能力の放出ペースは減速する見通しだ。応用から見ると、今年、スポーツ、風力発電、航空宇宙応用市場は新たな成長空間を呈し、依然として明るい点がある。例えば、スポーツレジャーの分野では、国内の炭素繊維企業の技術進歩と生産能力の拡張に伴い、コスト削減と効率化の需要は下流を駆動して炭素繊維の国産代替を加速させることが期待され、国産炭素繊維はスポーツレジャーの分野でより大きな市場シェアを占めることになる。風力発電分野では、風力発電機の大型化傾向が明らかになり、国産炭素繊維の浸透率の向上を後押しする。全体的に見ると、需給矛盾の激化に直面して、ハイエンド製品と精細なコストダウンが核心である。将来的には、細分化された位置づけとハイエンド製品の需給構造の優位性がますます明らかになり、価格の優位性もさらに明らかになり、炭素繊維企業が下流製品の技術開発を強化することがトレンドになるだろう。

多方面の力を合わせてエネルギー産業のより多くの解決策を賦与する

▲李方

炭素繊維は低炭素エネルギー転換の重要な材料として、その生産過程の環境影響及び風力発電羽根における応用炭素低減効果が注目されている。東華大学環境科学・工学部副院長、国家紡績工業環境保護工学技術センター副主任李方炭素繊維生産過程の炭素排出に関する研究状況を共有し、ライフサイクル評価（LCA）を通じて、炭素繊維生産の環境負担は主に前駆体紡糸段階（13%から91%を占め、平均51.11%）に集中し、この過程の炭素排出（32.80 kg CO 2 eq.）はそれぞれ集約工程と予備酸化工程の2.82と2.18倍であり、気候変動、エネルギー消費、人体の健康及び土地生態系の影響は特に顕著である。

その環境影響を低減するため、李側は蒸気発生方式の変更、生産プロセスの改善による転化率の向上、リサイクル技術を用いた再生炭素繊維の生産、エネルギー構造の改善によるクリーンエネルギー利用比率の向上など、いくつかの持続可能な生産戦略を提案した。「炭素繊維の生産過程ではエネルギー消費が高いが、風力発電ブレードへの応用はブレードの重量とコストを大幅に低減し、発電効率を向上させることができ、それによって長期運転中にそのエネルギー消費と温室効果ガス排出を補償することができ、例えば20年間、1ヶ月以内の運転中にそのエネルギー消費と温室効果ガス排出を大幅に補償することができる。そのため、ライフサイクルの視点から見ると、炭素繊維は依然として持続可能な発展戦略を実現する上で信頼できる材料であるが、その生産過程の環境保護改善と炭素削減戦略は引き続き模索し、実施しなければならない」と述べた。

▲許経緯

常州ダムス検査技術有限公司総経理経緯を許す風力発電業界の材料と部品のテストソリューションを紹介し、材料の性能、構造設計、製品設計の有効性を確保するために、材料レベルからフルサイズまで段階的に検証する風力発電ブレードに対する全面的な検査アーキテクチャを共有した。その中で、重点的に素子と部品の実験を討論して、羽根の根元、主梁、副板、最前線と後縁などの肝心な部分の評価を含んで、例えばガラス繊維引張楔形部品を通じて根元の性能を評価して、複合材料と金属の接続先の性能を考察します、主梁に対して導角性能、接着寿命と安定性評価を行う、同時に、副板、形材の接続と耐曲性を試験する、また、ワークビームと箱形ビームの構造実験、およびハウジング部分の軽量木材とPVC接続と形材ガイド角評価を行った。

「新しい材料の高性能に適応するために、試験の正確性を確保するための治具設計と試験方法の最適化を含む試験基準を改善しました。同時に、マルチチャネル測定、ビデオ監視、画像認識技術を導入し、試験自動化と遠隔リアルタイム観察を実現しました。材料データベースを構築し、ビッグデータを通じて材料の性能を予測することで、顧客により全面的なサービスを提供することができる。これらの措置も風力発電羽根の設計と製造に有力な支持を提供している」と述べた。許経緯は言った。

▲蘇健暉

ハルビン工業大学（威海）副研究員蘇健暉炭素繊維及び複合材料の合金溶接技術の最新進展を紹介した。彼は、海外の熱可塑性複合材料システムはすでに成熟し、航空分野で応用されているが、我が国は熱硬化性複合材料を主とし、熱可塑性複合材料の研究が不足していると指摘した。そのため、国内の溶融接続技術は自主研究開発と技術突破が必要である。

蘇健暉氏によると、異なる材料間の溶接、特に金属とエンジニアリングプラスチック（複合材料）の溶接は、現在のホットスポット研究課題となっている。その接続の難点は両者の間の熱物理性能の差が大きく、直接溶融溶接を行うことができないことである、ミクロ組織構造の違いが大きく、冶金結合を形成することが困難である。その解決策は接続の実行可能性とプロセスの最適化を検討し、界面のマルチスケール性能の制御を行うことである。

金属/複材レーザー接続の応用成果は、国際初の工業応用向けレーザー溶接と抵抗溶接の大小構造サンプルの接続を実現し、自主的に表面構造化設備、レーザー毛髪化、化学合成、紫外線グラフトなどの界面制御プラットフォームを設計し、構築し、金属/熱可塑複合材料の抵抗溶接、溶接設備を誘導し、両者の有効な接続を実現する。

▲会議後、代表は常州市第八紡績機械有限公司、常州市新創知能科学技術有限公司、新創炭素谷グループ有限公司を見学し、新創炭素谷などの発展過程、持続的な技術革新と製品開発、関連プロジェクトなどの状況についてより深く理解した。

分会閉門会

同時期、2024年に中国化学繊維工業協会炭素繊維分会閉門会が常州で開催された。中国紡績工業連合会の端小平副会長、中国化学繊維工業協会の陳新偉会長、呂佳濱副会長、国家発展改革委員会産業協調司の元巡視員、中国紡績工業連合会諮問委員会の賀燕麗委員、国家炭素繊維工学技術研究センターの主任、北京化学工業大学の徐梁華教授、国家先進機能繊維革新センターの王玉萍主任、中材科学技術特殊繊維複合材料国家重点実験室の趙謙主任、および新創炭素谷、威海開拓、中復神鷹、吉林化繊、江蘇恒神、浙江宝旌、新疆隆炬、鴻基偉業などの国内主要炭素繊維生産と応用企業の責任者が会議に出席した。

会議では、参加代表がそれぞれ2024年上半期の生産経営、関連プロジェクト、市場需給などの状況を紹介した、そして、炭素繊維業界が現在、段階的な生産能力過剰、価格下落、需要変動、内巻き圧力などに直面していることに対して、深く検討を展開した、同時に市場の構造を打破し、製品の品質を高め、顧客のニーズを正確に満たし、新しい応用シーンを模索し、産業チェーンの専門化を強化し、資源の共有を促進し、差別化発展を推進するなどの重要な議題に焦点を当て、業界の破局と持続的な発展の道を共同で探った。

（出所：中国化学繊維工業協会）