เหตุใด Asahi Kasei จึงพัฒนา UD tape

ทำไมเราถึงพัฒนา UD tape? จัดการกับโครงการพัฒนาที่น่าสนใจมากขึ้นและขับเคลื่อนบริษัทไปข้างหน้าตลอด 100 ปีข้างหน้า

ในปี 2022 เราได้เฉลิมฉลองครบรอบ 100 ปีของการก่อตั้ง Asahi Kasei และเริ่มทำงานทันทีใน 100 ปีข้างหน้าของเราด้วยความคิดริเริ่มที่ท้าทายในการสร้างสังคมที่ยั่งยืนและสร้างคุณค่าใหม่

วันนี้เราได้ถามวิศวกรสองคน ได้แก่ Shunta Kimura ซึ่งทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ เช่น ผ้าไม่ทอ​ และ UD tape(เทปทิศทางเดียว วัสดุเสริมเส้นใยทิศทางเดียว) และ Yuki Mori นักเทคโนโลยีผู้เชี่ยวชาญที่มีส่วนร่วมในการพัฒนาโพลีเอไมด์ที่ Asahi Kasei มาหลายปี มาเล่าให้เราฟังเกี่ยวกับ UD tape และวิธีที่ Asahi Kasei มาเพื่อพัฒนามัน

――UD tape เป็นผลิตภัณฑ์ประเภทใด ?

โมริ:​ ​UD tape (“เทปทิศทางเดียว” ซึ่งเป็นวัสดุเสริมเส้นใยทิศทางเดียว) ที่ เราพัฒนาขึ้นที่ Asahi Kasei เป็นวัสดุเสริมเส้นใยที่ทำโดยการชุบเส้นใยคาร์บอนด้วยเรซินโพลีเอไมด์ (PA, ไนลอน) ซึ่งให้ผล สารที่มีเส้นใยคาร์บอนมีปริมาตรประมาณครึ่งหนึ่ง โพลีเอไมด์เรซินที่ใช้สำหรับการเคลือบนี้ใช้เทคโนโลยีโพลีเมอร์ที่ใช้ในการผลิตโพลีเอไมด์เรซิน LEONA™ ของ Asahi Kasei คุณสมบัติที่สำคัญของ UD tape คือเส้นใยเสริมแรงมีโครงสร้างที่ต่อเนื่องกันในทิศทางเดียว ช่วยให้เส้นใยเพิ่มประสิทธิภาพการเสริมแรงได้สูงสุด

――คุณสมบัติของ UD tape สะท้อนถึงความสามารถเฉพาะตัวของ Asahi Kasei อย่างไร

โมริ:​ ​UD tape  ของเรามีข้อดีที่สำคัญสามประการ: การเคลือบโพลีเอไมด์เรซินอย่างหนาแน่นระหว่างเส้นใยคาร์บอน การยึดเกาะที่แข็งแกร่ง และคุณสมบัติทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงน้อยที่สุดเนื่องจากการดูดซึมน้ำ ประการแรก โพลีเอไมด์เรซินชนิดพิเศษที่เราใช้มีความหนืดต่ำมากเมื่อถูกความร้อนจนถึงสถานะหลอมเหลว ช่วยให้ไหลผ่านช่องว่างระหว่างเส้นใยคาร์บอนได้อย่างอิสระเพื่อให้เกิดการแทรกซึมได้ลึก—และมีการทำให้มีความหนาแน่นสูง ส่งผลให้ได้วัสดุที่เส้นใยคาร์บอนและเรซินถูกอัดแน่นเข้าด้วยกันในโครงสร้างที่มีเสาหินสูง ช่วยเพิ่มแรงกระแทกของเส้นใยคาร์บอนได้สูงสุด หากการชุบมีความหนาแน่นไม่เพียงพอ วัสดุจะม้วนตัวรวมพื้นที่ว่างจำนวนมาก เรียกว่าช่องว่าง . ช่องว่างทำให้คุณสมบัติของวัสดุลดลงโดยทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดสำหรับความล้มเหลวของวัสดุเมื่อผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปที่ทำจาก UD tape ที่มีช่องว่างจำนวนมากถูกโหลด

นอกจากนี้เรายังได้ปรับปรุงคุณสมบัติของกาวโดยการควบคุมพฤติกรรมการหลอมและการแข็งตัวของเรซินโพลีเอไมด์ชนิดพิเศษของเรา โพลีเอไมด์เรซินที่ใช้ใน UD tape มีคุณสมบัติที่เรียกว่าเทอร์โมพลาสติกซิตี้ ซึ่งหมายความว่าสามารถหลอมละลายได้โดยการให้ความร้อนภายในแม่พิมพ์ จากนั้นจึงทำให้แข็งตัวโดยการทำความเย็นเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป เมื่อผลิตภัณฑ์ขึ้นรูปโดยการซ้อน UD tape หลายชั้นเข้าด้วยกันด้วยเครื่องรีดร้อน ชั้นของ UD tape จะยึดติดกันค่อนข้างดี ในทำนองเดียวกัน สำหรับกระบวนการฉีดขึ้นรูปที่เกี่ยวข้องกับวัสดุที่ได้รับความร้อนจนมีสถานะหลอมเหลวบน UD tape เราจะสังเกตเห็นการยึดเกาะที่ดีระหว่าง UD tape และวัสดุที่ฉีดขึ้นรูป สุดท้ายนี้ โพลีเอไมด์เรซินทั่วไปมีปัญหาว่าคุณสมบัติของวัสดุจะลดลงตามการดูดซึมน้ำ แต่นี่เป็นส่วนหนึ่งที่เทคโนโลยีโพลีเมอร์ LEONA™ ของเราถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างดี

UD tape ช่วยเพิ่มมูลค่าเพิ่มของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปด้วยเทคนิคการขึ้นรูปที่หลากหลาย

――UD tape พบการใช้งานใดบ้างในเทคโนโลยีการขึ้นรูป

Kimura: ส่วนประกอบที่เกิดจาก UD tape เมื่อใช้ร่วมกับเทคนิคการฉีดขึ้นรูป ช่วยให้เราสามารถผลิตส่วนประกอบจากการฉีดขึ้นรูปที่มีการเสริมความแข็งแรงและมีรูปร่างเหมือนผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ตัวอย่างเช่น โดยการใส่วงแหวนเทป UD ที่ขึ้นรูปไว้ล่วงหน้าลงในแม่พิมพ์ฉีดก่อนกระบวนการฉีดขึ้นรูป เราสามารถสร้างส่วนประกอบที่ซับซ้อนด้วยบริเวณทางเข้าที่ได้รับการเสริมความแข็งแรงโดยการมีวงแหวนอยู่

สำหรับส่วนประกอบที่ทำจาก UD tape วิธีการขึ้นรูปทั่วไปวิธีหนึ่งคือ "การขึ้นรูปด้วยความร้อน": สำเนาหลายชุดของรูปร่างที่ต้องการจะถูกตัดออกจากแผ่นวัตถุดิบ วางซ้อนกันเป็นชั้นในแม่พิมพ์ โดยให้ความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิหลอมละลายของ UD tape จากนั้นทำให้เย็นลงภายใต้แรงกดที่ใช้ โดยหลอมชั้นของเทปให้เป็นส่วนประกอบที่ขึ้นรูปเป็นเสาหิน อีกแนวทางหนึ่งซึ่งใช้ประโยชน์จากจุดแข็งอันเป็นเอกลักษณ์ของ UD tape ซึ่งเป็นส่วนที่ต่อเนื่องกันของเส้นใยคาร์บอน คือการตัดแผ่นวัสดุออกเป็นชิ้นสี่เหลี่ยม โดยมีความยาวด้านข้างไม่กี่เซนติเมตร จากนั้นจึงสุ่มบรรจุชิ้นส่วนเหล่านี้ลงในแม่พิมพ์เพื่อให้ความร้อน - การปั้นแบบกด เทคนิคนี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีรูปร่างสามมิติที่ซับซ้อนได้

อีกวิธีหนึ่งคือ "การขึ้นรูปแบบ Lay-up" ซึ่ง UD tape จะถูกหลอมด้วยการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ขณะติดเข้ากับส่วนประกอบ ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ UD tape ได้เฉพาะในภูมิภาคและในทิศทางที่จำเป็นเท่านั้น ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการใช้ทรัพยากรวัสดุอย่างมีประสิทธิภาพ สุดท้าย วิธีการที่เรียกว่า "การม้วน" คือการพัน UD tape รอบแกนที่กำลังหมุนขณะให้ความร้อนเพื่อละลายเทป ช่วยให้สามารถผลิตท่อ แหวน และรูปทรงอื่นๆ ที่ยากต่อการขึ้นรูปด้วยการอัดขึ้นรูป

เบื้องหลัง: ประวัติศาสตร์ที่ไม่เคยมีมาก่อนของการพัฒนา UD tape

―― Asahi Kasei มาพัฒนา UD tape ได้อย่างไร

โมริ: ฉันจะต้องเริ่มต้นย้อนกลับไปให้ได้ก่อน Asahi Kasei ผลิตโพลีเอไมด์หลายประเภทโดยการผสมโมโนเมอร์หลากหลายชนิดเข้ากับเบสโพลีเอไมด์-66 ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 สิ่งนี้นำไปสู่การสร้าง ซีรีส์ LEONA™ 90G ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มผลิตภัณฑ์ยอดนิยมของเราอย่างแน่นอน เรซินเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากพอลิเมอร์กึ่งอะโรมาติกโพลิเอไมด์ 66 ซึ่งเราทำขึ้นโดยการผสมโพลีเอไมด์ 66 กับส่วนผสมอะโรมาติก และพวกมันช่วยให้เราสามารถพัฒนาเกรดการฉีดขึ้นรูปที่เสริมด้วยการผสมในเส้นใยแก้วที่มีความเข้มข้นสูงและสารเสริมแรงอื่นๆ

当時、私は90Gシリーズの拡販を目指して、国内および海外の顧客へのテクニカルサポートを担当。順調に数量を伸ばしていましたが、日本から遠い欧米の顧客からコストについての指摘を徐々に受けるようになりました。ベースポリマーを重合する設備は宮崎県延岡市にあり、そこから海外へ向けて輸出していたためです。そこで、コストをミニマイズする現地生産化スキームを考案し、推進しました。さらに、レオナ™ 90Gシリーズが登場して約20年後の2018年には、更に芳香族成分の比率を高めた半芳香族ポリアミドポリマーが誕生し、それをベースにしたレオナ™ SGシリーズの市場展開を進めています。

 

――มีช่วงเวลาใดที่คุณตระหนักว่าเราต้องก้าวไปข้างหน้าด้วย UD tape หรือไม่?

Mori: ปรากฎว่า แนวคิดในการรวมวัสดุคอมโพสิตเข้ากับการฉีดขึ้นรูปเป็นสิ่งที่เราพิจารณาอยู่แล้วสำหรับแผนการวิจัยปี 2017 ของเรา จากนั้นในปี 2019 ฉันกำลังพูดคุยกับเพื่อนที่ดีคนหนึ่งซึ่งเป็นหัวหน้าฝ่ายพัฒนาของบริษัทในเยอรมัน และเพื่อนของฉันพูดว่า "จริงๆ แล้ว เราพยายามที่จะทำอะไรแบบนี้……" และให้ฉันดูวิดีโอที่อธิบายการใช้งาน UD tape ให้ฉันดู . นั่นเป็นแรงผลักดันที่กระตุ้นความพยายามในการพัฒนาของเรา เพราะเมื่อฉันดูภาพยนตร์เรื่องนั้น มีบางอย่างคลิกเข้ามา และทำให้ฉันนึกถึงว่าการรวม UD tape เข้ากับวัสดุการฉีดขึ้นรูปของ Asahi Kasei จะให้โซลูชันที่ทันท่วงทีสำหรับลูกค้าที่ต้องการเปลี่ยนส่วนประกอบที่เป็นโลหะด้วยวัสดุทดแทนที่ใช้เรซิน แนวทางนี้ไม่เพียงแต่กำจัดวงจรการพัฒนาวัสดุที่ยาวนานเท่านั้น แต่ยังจะเพิ่มมูลค่าเพิ่มของวัสดุการฉีดขึ้นรูปของเราอีกด้วย ซึ่งจะช่วยส่งเสริมการขายอีกด้วย นอกจากนี้ยังแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงจากกลยุทธ์การขายสิ่งของแบบเดิมๆ ของเรา เช่น การพัฒนาวัสดุใหม่เพื่อตอบสนองคำขอของลูกค้า และไปสู่จิตวิญญาณใหม่ในการขายโซลูชัน เช่น การช่วยให้ลูกค้าเปลี่ยนส่วนประกอบที่เป็นโลหะด้วยทางเลือกอื่นที่ใช้เรซิน โดยส่วนตัวแล้ว ฉันพบว่างานประเภทนี้มีความกระตือรือร้นและสร้างสรรค์มากขึ้น น่าสนใจยิ่งขึ้น และให้ผลตอบแทนที่คุ้มค่ากว่ามาก

 

――Asahi Kasei เป็นผู้มาหลังเวที UD tape

โมริ: ใช่ นั่นเป็นเรื่องจริง ผู้ผลิตคาร์บอนไฟเบอร์เป็นคนแรกที่เข้าร่วมเกมนี้ และเราไม่ได้เข้าร่วมจนกระทั่งหลังจากนั้นไม่นาน แต่ฉันคิดว่าถ้า Asahi Kasei ไม่เผชิญกับความท้าทายใหม่ๆ เช่นนี้ เราก็จะไม่สามารถเติบโตได้อย่างมีนัยสำคัญในอนาคต นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมฉันในฐานะคนที่รับผิดชอบด้านการพัฒนา จึงขึ้นไปที่ชุดการจัดการและพยายามเริ่มดำเนินการ: เราไม่สามารถขอคำแนะนำจากลูกค้าต่อไปว่าต้องทำอย่างไร—ในไม่ช้าเราก็จะทำไม่ได้ ที่จะยืนหยัดด้วยสองเท้าของเราเอง! เราต้องเริ่มจัดการกับความท้าทายที่ใหญ่กว่านี้! และสำหรับวิศวกรของเรา ฉันพูดว่า "เฮ้ เรามาร่วมมือกันพัฒนาสิ่งที่น่าสนใจกว่านี้กันเถอะ!"

 

――คิมูระซัง คุณมีส่วนร่วมในการพัฒนา UD tape ได้อย่างไร?

Kimura: ฉันรายงานตรงต่อ Mori-san มาตั้งแต่ปี 2019 และการพัฒนา UD tape เป็นสิ่งที่เราทำงานร่วมกัน แต่ก่อนหน้านั้น ฉันเคยทำงานกับคาร์บอนไฟเบอร์รีไซเคิล (rCF) นับตั้งแต่ฉันร่วมงานกับ Asahi Kasei ในปี 2017 หนึ่งในโครงการของฉันคือการพัฒนาการใช้งานสำหรับเกรดวัสดุฉีดขึ้นรูปที่เสริมด้วย rCF ซึ่งให้ความแข็งแกร่งเฉพาะเจาะจงที่ดีเยี่ยมและเฉพาะเจาะจง ความแข็งแกร่ง เพื่อเป็นโครงการเสริม เพื่ออำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนพอร์ตโฟลิโอของธุรกิจพลาสติกวิศวกรรมให้ห่างจากการฉีดขึ้นรูป ฉันจึงทำงานเพื่อพัฒนาผ้าไม่ทอ​​ ด้วยการรวมเส้นใย LEONA™ เข้ากับเส้นใยยาว rCF ซึ่งมีความยาวเส้นใยประมาณไม่กี่เซนติเมตร

เทคนิคการขึ้นรูปและขั้นตอนการประเมินที่จำเป็นสำหรับวัสดุไฮบริดประเภทนี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากเทคนิคที่ใช้สำหรับวัสดุฉีดขึ้นรูป และฉันพยายามเรียนรู้ทุกอย่างที่ทำได้ ไม่ว่าจะเป็นการค้นหาวรรณกรรมทางวิชาการ เข้าร่วมการสัมมนาการวิจัยและการประชุม หรือแม้แต่นั่งร่วมกับ ผู้ควบคุมอุปกรณ์บนพื้นโรงงานพยายามปรับสภาพกระบวนการให้เหมาะสมที่สุด มันเหนื่อยมาก! แต่เมื่อมองย้อนกลับไปในตอนนี้ ฉันจะไม่แลกเปลี่ยนประสบการณ์นั้นกับโลก สิ่งที่ฉันได้เรียนรู้ระหว่างกระบวนการนั้น และความสัมพันธ์ที่ฉันทำกับผู้ผลิตแม่พิมพ์และสถาบันวิจัย ยังคงจ่ายเงินปันผลมาจนถึงทุกวันนี้สำหรับการพัฒนาของเรา UD tape.

อนาคตของ UD tape

――อะไรต่อไปสำหรับ UD tape? คุณมองเห็นการพัฒนาผลิตภัณฑ์ในอนาคตอย่างไร และโดเมนแอปพลิเคชันใหม่ๆ ใดบ้างที่คุณจินตนาการได้

โมริ: ปัจจุบัน ตารางการพัฒนาของเราขึ้นอยู่กับแผนที่จะนำ UD tape ออกสู่ตลาดในปี 2568 หรือ 2569 เราหวังว่าจะขยายมุมมองของเราให้ครอบคลุมอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ผลิตภัณฑ์กีฬาและสันทนาการ และวัสดุก่อสร้าง—และในท้ายที่สุด ส่วนประกอบยานยนต์และอวกาศอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ในโดเมนกีฬา เราคิดว่าจะมีการนำไปใช้กับผลิตภัณฑ์ เช่น ไม้กอล์ฟและรองเท้ากีฬา

ฉันยังคิดว่าการค้นหาพันธมิตรองค์กรใหม่ๆ เพื่อร่วมงานกับเราจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการก้าวไปข้างหน้า โดยเฉพาะบริษัทที่เกี่ยวข้องกับการขึ้นรูปพลาสติกไม่ว่าจะขนาดใหญ่หรือเล็ก ผู้คนอาจมีภาพลักษณ์ของ Asahi Kasei ในฐานะบริษัทขนาดใหญ่ที่เติบโตเต็มที่ แต่เรากลับคิดว่าตัวเองเป็นสตาร์ทอัพที่กระท่อนกระแท่น เหนือสิ่งอื่นใด เป้าหมายของฉันคือการใช้ UD tape เพื่อสร้างข้อเสนอทางธุรกิจที่น่าสนใจกับบริษัทต่างๆ ที่ต้องการทำสิ่งที่น่าสนใจและสร้างชื่อเสียงให้กับโลก

そして、木村さんたち世代の新しいチャレンジで旭化成という企業をもっと進化させ、旭化成の次の100年を支えていってほしいと思っています。