ドライスパン・ウェットフォーム対ドライプロセス対ウェットプロセス

炭素繊維は「新素材の王様」として称賛され、航空宇宙、自動車製造、スポーツ用品など多くの分野で広範な応用が見られています。しかし、ご存知でしょうか？炭素繊維の中でも、製造プロセスは大きく異なることがあります。本日は、炭素繊維製造における3つの主要技術—ドライジェットスピンニング、ドライスピンニング、ウェットスピンニング—について包括的に分析し、国内外の大手企業がこれらの技術をどのように選定しているかを検討します。

ドライジェットウェットスピンニング（高性能炭素繊維の主流な選択）

意味

ドライスプレー・ウェットスピンニングは、その名前が示す通り、「ドライスピンニング」と「ウェットスピンニング」という2つのプロセスの特徴を組み合わせたものです。この技術は主に高性能なPAN系炭素繊維前駆体の製造に用いられます。

工程フロー
(1) 紡糸溶液の調製：ポリアクリロニトリル（PAN）を特定の溶媒に溶解し、粘性のある紡糸溶液を形成する。
(2) ドライスプレー工程：紡糸溶液がスピンナレット板を通って押し出され、最初に空気層（通常は数ミリメートルから数センチメートル）を通過します。
(3) ウェットスピンニング工程：次に繊維束が凝固浴に入り、そこで急速に固化して形成されます。
(4) 後処理：洗浄、延伸、油剤付与、乾燥などの工程を経て、最終的に炭素繊維前駆体が形成されます。

技術的優位性
(1) より均一な繊維構造：空気層内の張力により分子鎖の配向性が向上します
(2) 滑らかな表面：表面欠陥を低減し、最終的な炭素繊維の機械的特性を向上させます
(3) 高い生産効率：スピンニング速度はウェットスピンニングの2〜3倍に達します
(4) 高性能繊維の製造に適しています：T700、T800、およびそれ以上のグレードの炭素繊維など

ウェットスピンニング（従来の成熟技術）

意味

ウェットスピンニングは、炭素繊維前駆体を工業的に生産するための最も初期の方法です。技術的には成熟していますが、一定の制限があります。
ポリマーを適切な溶媒に溶解して濃厚溶液（紡糸浴）を形成する。この溶液をスプライネットの微細孔から押出し、非溶媒を含む凝固浴に直接注入する。浴中では、紡糸ストリーム中の溶媒と浴中の非溶媒との間で双方向拡散が発生する。これによりポリマーが沈殿・固化し、一次繊維が形成される。

工程フロー
(1) 紡糸溶液の調製：PANを溶媒（例：DMF、DMSO）に溶解
(2) 直接凝固：スプライネットから押出された紡糸溶液を直接凝固浴に注入
(3) 相分離による凝固：双方向拡散プロセスによって凝固が達成される
(4) 後処理：洗浄、延伸、乾燥など

技術的特徴
(1) 断面形状の制限：主に円形または楕円形
(2) 比較的低い紡糸速度：通常50–150 m/min
(3) 表面欠陥が発生しやすい：表面の細孔や溝ができやすい
（4）比較的簡素な設備：中～低性能の炭素繊維の製造に適している

ドライスピンニング（特殊炭素繊維選択）

意味

ドライスピンニングは、特定の特殊炭素繊維の製造において特に用いられる、炭素繊維前駆体を製造するためのもう一つの重要な方法である。
ドライスピンニングは、ポリマー溶液をスピンネルから押し出し、熱風中で溶剤を直接蒸発させて繊維を形成するプロセスである（例：スパンデックスの製造）。ただし、炭素繊維業界では、「ドライスプン・ウェットレイド」（DSWL）の略語として誤って使用されることが多い。

工程フロー
（1）溶液の調製：ポリマーを揮発性溶剤に溶解する
（2）押出と溶剤の蒸発：溶液をホットエア充填のスピンニングトンネル内に直接スピンネルから押し出す
（3）溶剤回収：蒸発した溶剤を回収し再利用する
（4）繊維の収集：完全に固化した繊維を巻取り、収集する

技術的特徴
（1）多様な繊維断面形状：不規則な断面形状を持つ繊維を製造可能
（2）複雑な溶剤回収システム：高度な溶剤回収装置を必要とする
（3）特定のポリマーに適している：特定の改質PANや他の炭素繊維前駆体ポリマーなど

3大技術の包括的比較表

主要企業の技術ロードマップ比較

将来の発展傾向

（1）ドライスプレー・ウェットスピンニング技術の最適化：より高いスピン速度とより安定した品質を目指し、高性能炭素繊維のコストをさらに低減するように進化。
（2）ウェットスピンニングのアップグレード：プロセス改善によりウェットスピン製糸の性能を強化し、その応用範囲を拡大 応用 フィールド。
（3）プロセス統合の革新：異なるプロセスの強みを組み合わせることで、新たな複合スピン技術を開発
（4）グリーン製造：生産工程における環境負荷を低減するため、環境に配慮した溶剤システムの開発

炭素繊維が軽量でありながら高い耐久性を持つ理由は、洗練された製造プロセスに由来する。伝統的で成熟したウェットスピンから、特定用途向けのドライスピン、そして高性能を実現するドライ・ウェットスピンに至るまで、それぞれの技術は材料科学者の創造性の結晶である。

これらの技術的違いを理解することで、炭素繊維の価格差が大きく開く理由を説明できるだけでなく、中国の炭素繊維産業が追いつくことから並走する段階へと移行する中で、困難な道のりを歩みながらも著しい成果を上げてきたことについても明らかになります。素材大国への道において、あらゆる技術的ブレークスルーは私たちの注目と称賛に値するものです。