旭化成为什么要开发UD胶带？

我们为什么要开发UD胶带？解决更引人注目的开发项目，推动公司在下一个 100 年继续前进

2022年，我们庆祝了旭化成化成创立100周年——并立即开始致力于下一个100年，并采取具有挑战性的举措来建设可持续发展的社会并创造新的价值。

今天我们采访了两位工程师——从事无纺布等产品开发的木村俊太​以及UD胶带（单向胶带，一种单向纤维增强材料），并邀请了多年来一直为旭化成的聚酰胺开发做出贡献的专家技术专家 Yuki Mori 向我们介绍UD胶带以及旭化成如何开发这种胶带。

――UD UD胶带是什么类型的产品？

森​UD 胶带(单向带"，一种单向纤维增强材料）、我们在旭化成上开发的 "碳纤维 "是一种纤维增强材料，通过将碳纤维浸渍在聚酰胺树脂（PA，尼龙）中制成，其中碳纤维约占一半体积。用于浸渍的聚酰胺树脂是基于生产旭化成的聚合物技术。LEONA™聚酰胺树脂。UD 胶带的主要特点是其增强纤维呈单向连续结构，使纤维的增强效果大大提高。

――UD UD胶带的特点如何体现旭化成独特的能力？

Mori：我们的UD 胶带 具有三个关键优势：碳纤维中聚酰胺树脂的致密浸渍、粘合力强以及吸水导致的物理性能变化较小。首先，我们使用的专用聚酰胺树脂在加热至熔融状态时具有较低的粘度，使其能够自由地流过碳纤维之间的间隙，以实现深度渗透和致密浸渍。这样产生的材料中，碳纤维和树脂以高度整体结构紧密地堆积在一起，从而较大程度地提高了碳纤维的增强效果。如果浸渍不够致密，材料会包含大量空区域，称为空隙。当由富含空隙的 UD 胶带制成的模制产品受到负载时，空隙会成为材料失效的原点，从而降低材料性能。

我们还通过控制专用聚酰胺树脂的熔化和凝固行为，提高了粘合性能。UD UD胶带中使用的聚酰胺树脂具有热塑性，这意味着它可以在模具内加热熔化，然后通过冷却凝固以产生模制产品。当通过在热压机中堆叠多层UD胶带来制造模制产品时，UD胶带层彼此粘合得很好。同样，对于涉及在UD胶带上加热到熔融状态的材料的注塑工艺，我们观察到UD胶带和注塑材料之间具有良好的粘合性。最后，典型的聚酰胺树脂存在材料性能因吸水而下降的问题，但这是我们的LEONA™聚合物技术得到充分运用的一个领域。

UD胶带可提高成型产品的附加值——适用于多种成型技术

――UD UD胶带在成型技术中有哪些应用？

Kimura： UD胶带制成的部件与注塑技术结合使用时，我们可以生产出强度增强且形状与最终产品相似的注塑部件。例如，通过在注塑工艺之前将预成型的 UD 胶带环插入注塑模具中，我们可以制造出入口区域强度因环的存在而增强的复杂部件。

对于用UD胶带制成的部件，一种常见的成型方法是“热压成型”：从原材料片上切出所需形状的多个副本，在模具中层层叠加，加热到UD胶带的熔化温度以上，然后在施加压力下冷却，将胶带层熔合成一个整体成型部件。另一种方法利用了UD胶带的独特优势之一——碳纤维的连续性——将材料片切成矩形碎片，边长可能为几厘米，然后将这些碎片随机装入模具中进行热压成型。该技术可用于生产具有复杂三维形状的产品。

另一种方法是“叠层成型”，在将UD胶带粘贴到部件上时，通过激光加热使其熔化。这样，UD胶带就可以只贴在需要的区域和方向上，从而确保高效利用材料资源。最后，被称为“缠绕”的方法涉及将UD胶带缠绕在旋转轴上，同时加热以熔化胶带。这样就可以制造管道、环和其他难以通过压模实现的形状。

幕后：UD胶带发展不为人知的历史

――旭化成是如何开发出UD胶带的呢？

森：我需要从很久以前开始讲起。旭化成一直通过将不同种类的单体与聚酰胺 66 基体混合来制造各种类型的聚酰胺。在 20 世纪 90 年代末，这促成了LEONA™ 90G 系列的诞生，这绝对是我们的热门产品系列之一。这些树脂以准芳香族聚酰胺 66 聚合物为基础，我们通过将聚酰胺 66 与芳香族成分混合而制成，它们使我们能够开发通过混合高浓度的玻璃纤维和其他增强剂来增强的注塑级产品。

当时，我负责国内外客户的技术支持，目标是促进 90G 系列产品的销售。果然，我们的销售额稳步增长，但后来我们开始听到来自美国和欧洲等远离日本的客户对成本的抱怨。原因是我们混合基础聚合物的生产设施位于日本宫崎县延冈，产品要从那里运往海外客户。这促使我们设计并实施了当地生产方案，以最大限度地降低成本。后来，在 2018 年，即LEONA™ 90G 系列诞生约 20 年后，出现了一种新型准芳香族聚酰胺聚合物，其芳香族成分的比例更高，这成为我们目前推向市场的LEONA™ SG 系列的基础。

 

――是否有某个特定的时刻让您意识到我们需要推进UD胶带的发展？

森：原来，将复合材料与注塑成型相结合的想法是我们 2017 年研究计划中就已经考虑过的事情。后来，在 2019 年，我和一位在德国公司担任开发主管的好朋友聊天时，我的朋友说：“其实，我们一直在尝试做这样的事情……”并向我展示了一段介绍UD胶带应用的视频。这才是真正启动我们开发的动力。因为，当我看到那部视频时，我突然明白了，将UD胶带与旭化成的注塑成型材料相结合，可以为那些希望用树脂基替代品替代金属部件的客户及时提供解决方案。这种方法不仅可以消除漫长的材料开发周期，还可以提高我们注塑成型材料的附加值，从而促进销售。这也表明我们已从传统的销售策略（例如根据客户要求开发新材料）转向销售解决方案的新精神，例如帮助客户用树脂替代品替换金属部件。就我个人而言，我发现这种更积极、更有创意的工作更有趣，也更有意义。

 

――旭化成在UD胶带领域相对较晚。

森：是的，确实如此。碳纤维生产商是最早涉足这一领域的，而我们则是在相当长一段时间后才加入。但我认为，如果旭化成不接受这样的新挑战，我们将来就不可能实现长足发展。因此，作为负责开发的人，我走到管理层，试图推动事情的发展：我们不能只是不断地向客户询问该做什么——否则我们很快就会无法自力更生！我们需要开始应对更大的挑战！我对我们的工程师说：“嘿，让我们一起开发一些更有趣的东西吧！”

 

――木村先生，您是如何参与开发UD胶带？

木村：自 2019 年以来，我一直在向 Mori-san 汇报工作，UD胶带的开发是我们共同致力于的事情。但是，在此之前，自 2017 年加入旭化成以来，我一直在与再生碳纤维 （rCF） 打交道。我的一个项目是开发由 rCF 增强的注塑成型材料等级的应用，rCF 具有出色的比强度和比刚度。作为一个副项目，为了促进工程塑料业务的产品组合从注塑成型转移，我正在努力通过将 LEONA™ 纤维与长纤维 rCF 相结合来开发无纺布​​，其纤维长度约为几厘米

这种混合材料所需的成型技术和评估程序与注塑材料完全不同，我试图学习一切我能学到的东西——查阅学术文献、参加研究研讨会和会议，甚至与设备操作员一起坐在工厂车间试图优化工艺条件。这真的很累！但现在回想起来，我不会用任何东西来换取那段经历——我在那过程中学到的东西，以及我与成型制造商和研究机构建立的联系，至今仍在为我们开发UD胶带带来回报。

UD胶带的未来

――UD UD胶带的下一步计划是什么？您如何看待该产品未来的发展？您能预见到哪些新的应用领域？

森：目前，我们的开发计划是计划在 2025 年或 2026 年将UD胶带推向市场。我们希望将我们的视野扩大到电气和电子设备、体育和休闲产品以及建筑材料，最终还包括汽车和航空航天部件。例如，在体育领域，我们认为它将应用于高尔夫球杆和运动鞋等产品。

我还认为，在未来，寻找新的企业合作伙伴与我们合作将是至关重要的，尤其是那些从事塑料成型业务的公司，无论规模大小。人们可能认为旭化成是一家大型、成熟、成熟的公司，但我们认为自己是一家斗志昂扬的初创公司。最重要的是，我的目标是利用UD胶带与那些寻求做有趣的事情并在世界上留下印记的公司建立引人注目的商业主张。

我期待木村先生这一代人能够应对新的挑战，推动旭化成公司的发展，并推动其在下一个 100 年继续前进。