配有照射交联装置的建筑。从左往右分别为1号机、2号机、3号机。住友电工Fine Polymer株式会社

照射交联技术,通往实用化的道路~支持日本国内基础产业发展的照射交联~

照射交联装置的开发 通过高电压使电子加速

1950年代,自射线照射引起的交联现象被人们发现以来,日本国内也开始对射线(主要是电子束以及伽马线)的工业运用进行探讨。住友电工集团通过特聘通商产业省(当时)技术类国家公务员等方式,着手照射交联的研究。该研究致力于用电子束照射高分子材料,通过交联结合,开发出具有耐热性、耐磨性、耐油性、耐化学性等特性的新材料和新产品。在研究部门中,开发照射交联装置的“应用物理研究所”和负责探索照射交联应用产品的“商品开发科”开始推进工作。“应用物理研究所”的工作人员在探讨照射交联装置开发的过程中,与当时在技术实力方面受到高度评价的电容器生产商日新电机协商共同开发的事宜,最终在两家公司的合作下,开始开发照射交联装置。时值1957年。照射交联装置的缩写为EPS(Electron beam Processing System),它是在高真空环境中将采用高电压加速后的电子释放至大气中的装置,将该加速电子作用于高分子材料,就能引起交联结合这一化学反应。照射交联与采用加热和化学药品等的交联法相比,可实现高速(以秒为单位)交联,其长处在于能够交联的材料所受限制较少、对环境破坏较小等。

执行董事 研究开发本部 副本部长 能源·电子材料研究所所长 早味宏
执行董事 研究开发本部 副本部长 能源·电子材料研究所所长 早味宏
执行董事 研究开发本部 副本部长 能源·电子材料研究所所长 早味宏

以独有材料调配技术为基础开发高附加价值商品

照射交联由高电压技术、电子束工程学技术和高真空技术等复合技术所构成。公司克服了这些高度的技术难题,于1964年,在大阪府(熊取町)的工厂设置了商业生产用电子束加速器第1号机。通过用电子束照射各种高分子材料,推进基于交联结合的改进和改良的基础研究及产品开发。但在开发初期就存在一个问题。那就是电子束加速器的设备成本高昂,因此,为高性价比而提高生产率与商品开发成了亟待解决的问题。

“照射交联的事业,首先是从交联结合这一技术种子开始发展的,正因为有技术种子,才开始发掘需求,像这样的情况不在少数。在这样的背景下,我们所致力的、以及现在依然持续推进的,就是基于独有材料调配技术开发高附加价值商品。正是该材料调配技术,让照射交联商品走向世界,并成为与其它公司区别开来的一大原因。”(能源·电子材料研究所所长·早味宏)

正如早味所说,今后,住友电工集团将致力于开发采用照射交联技术的商品,而日新电机将投身于装置本身的改良和升级,即发挥各自的职能。住友电工集团为完成照射交联的商品注册了“IRRAX™”这一商标,通过研究用的电子束加速器,又相继上市了IRRAX™电线、IRRAX™套管、IRRAX™胶带、热缩套管“SUMITUBE™”等产品。另一方面,照射交联聚乙烯还被用作乌冬面的包装袋,我们率先推进了食品包装领域的商品开发。基于这样的市场好评,我们在熊取新设置了商用照射交联装置,开始正式的工业生产。

日新电机株式会社 常任顾问 星康久
日新电机株式会社 常任顾问 星康久
日新电机株式会社 常任顾问 星康久

为电子行业和汽车行业提供照射交联产品

时值日本经济高速增长期。目前发挥推动作用的,是家电、信息设备等电子行业和汽车行业,这成了住友电工集团照射交联事业实现飞跃的契机。以电视和空调等家电产品为首的电器内部配线,是需要具备高耐热性的电线,此时照射交联电线便发挥了重要的作用。出于安全性的考虑,在市场需求电线电缆的阻燃性、耐热性、绝缘性等的背景下,住友电工集团提供符合市场需求的交联电线,获得了高度评价。伴随着汽车高度功能化的发展,发动机舱和各种传感器对高耐热性和耐油性的需求凸显。布满车内的线束由电线捆束而成的,在适用于捆束的电线中,大约10%为交联PVC(聚氯乙烯)和交联阻燃聚乙烯电线,但能够对PVC进行交联的仅为照射交联,因此交联PVC电线作为汽车线束的耐热电线得到了广泛运用。值得一提的是在汽车领域中的ABS(Antilock Brake System)传感器电缆。它是将检测车轮转速的传感器所发出的电气信号传输至发动机控制单元的电缆,在轮罩内的特殊环境中配线,进而将通过照射交联提升了可靠性的聚氨酯树脂运用于外层。住友电工集团的交联电线促进了提升汽车安全性能的ABS的诞生。此外,热缩套管还被用于电线终端的绝缘处理、电缆终端的电场调整、线束的连接和分叉等部位的防水处理、以及汽车用产品等的防腐保护等多种用途中。经过照射交联的早期阶段,我们根据时代的需求及时提供产品,对被誉为日本基础产业的电子和汽车两大行业的发展提供了支持。

世界最大的5MV电子束加速器
世界最大的5MV电子束加速器

另一方面,日新电机则对照射交联装置进行了多种改良。

“针对顾客提出的需求,我们也实现了照射交联装置的升级。我们提高了输出功率,于1989年生产出了5MV的世界最大电子束加速器,此外我们现在也依然致力于用于提高生产率的附带设备改良和装置自身体积的缩小、减少维修次数、以及提高使用寿命等举措。我们认为,我们的装置和住友电工集团的商品开发这两者的协作,对市场的形成发挥了一定的作用。我们希望保持紧密协作的关系,面向新时代,继续开拓全新的照射交联领域。”(日新电机 常任顾问·星康久)

照射交联装置的模型
照射交联装置的模型

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把握时代需求下进行的产品开发
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