为实现可持续发展的社会而脚踏实地,不断挑战的10年。生物质新材料“CELRe”开发故事

随着全球去碳化和可持续发展的趋势,开发环境友好型产品和材料已成为当务之急。古河电工也致力于在整个价值链中减少温室气体排放的工作。在这个过程中,材料研究所材料能力创新中心聚合物技术开课经过近10年的努力,成功开发了环保型新材料“CELRe”。为了实现共创和循环型社会,他们为之奋斗了多少日夜?我们采访了参与CELRe事业的5名成员,了解了他们的开发故事。

  • CELRe是古河电气工业株式会社在日本的注册商标
  • Yukihiro Ikura 伊仓 幸广
    聚合物技术开发课长

    团结开发成员,CELRe开发团队的领导。即使在疫情期间,也积极促进沟通,致力于创造一个易于咨询的环境。

  • Jaekyung Kim 金 宰庆
    聚合物技术开发课

    负责CELRe的制造工艺开发。从开发初期起一直领导着团队。

  • Yui Hamuro 羽室 优衣
    聚合物技术开发课

    从入职的第1年开始,挑战纤维素和橡胶加工技术的开发。

  • Mayu Satake 佐武 真有
    聚合物技术开发课

    从入职的第1年开始,挑战以提高纤维素强度为目标的研究。

  • Hiroki Kinoshita 木下 裕贵
    聚合物技术开发课

    负责CELRe的整体实验、加工和制造工作。是CELRe的取名人。

为新一代社会做出贡献!备受关注的生物质新材料“CELRe”

—首先,此次开发的“CELRe”是一种怎样的材料?

伊仓「CELRe是一种植物来源的纤维素纤维和树脂混合制成的“纤维素纤维强化树脂”。最近,减少塑料使用量以实现可持续社会已成为一个重大课题。在再生利用等相关法律框架逐渐完善的过程中,我们作为制造商正处于推进与碳中和相关的实际产品开发阶段。而开发的CELRe便是其中之一」

羽室「CELRe的一个显著特点是,普通的材料中,植物来源的树脂通常占20%左右,而CELRe却含有51%以上的植物来源树脂,同时保持了产品的强度。由于其卓越的再生利用性,CELRe有助于延长产品的寿命,从而降低CO₂排放量」

佐武「运用电线制造商所独有的聚合物技术则是另一个特点。CELRe可以说是结合了本公司50多年来积累的坚实技术基础和新开发技术的产物」

左边3个是CELRe的粒料(粒状原料)。销售原料而非产品的模式,对于古河电工而言也是一项新尝试

「外观上几乎和传统塑料一样。因为材料本身为淡褐色,因此易于染色成各种颜色。举例来说,我们认为它还可以在我们身边的领域,如露营等户外用品中得到应用」

图片中央的产品是用于露营等的灯具。灯罩部分由CELRe制成,颜色是材料本身的颜色
着色后的CELRe的色板。具有丰富的颜色变化,适用于各种不同的产品

木下「CELRe这个名称是一个新创词,“CEL”代表Cellulose(纤维素),“Re”则包括Resin(树脂)、Reinforcement(强化)、Recycle(再生利用)等多种含义。在此次的项目中,产品名称的探讨由我负责,并且最终采纳了我提出的CELRe」

反复试错的日子。持之以恒地挑战的原因是什么?

—CELRe的开发项目从何时开始?此外,请介绍一下在开发过程中,大家认为属于“挑战”的情况。

「开发项目始于2014年。最初以为只需要大约3年就能完成,但现在已经是第10年了。开发新材料需要如此长的时间在我们公司也十分少见。尽管受到了周围人的高度期望,但开发工作并非一帆风顺,有时几乎绝望」

CELRe制造工艺开发担当 金宰庆

伊仓「总体来说,这10年中,前5年用于基础技术的开发,接下来的2年用于建立产品的量产体制,而过去的2到3年则用于加强对客户的PR。每个阶段都伴随着各种不同的困难」

CELRe团队课长 伊仓幸广

羽室「材料的开发主要由我和佐武先生负责,我负责研究将纤维素和橡胶进行复合的加工技术。起初,纤维素和橡胶就像水和油一样,因此混合它们本身就很困难。为了将相反的材料粘合在一起,我们需要调查所需的添加物」

CELRe材料开发担当(橡胶加工) 羽室优衣

伊仓「团队中没有人熟悉羽室先生的研究领域,因此当时非常困难是吧?」

羽室「是的。我从毕业进公司起就被委以这项工作,一开始我积极尝试做一切可能的事情。但随着研究的进行,我开始意识到自己所处的环境和困难的高度,开始怀疑是否真的能够实现……。

我们之前处理的材料都是人工材料,而纤维素是天然物质,因此难以控制。即使在昨天和今天进行相同的实验,也可能得到不同的结果。我们在进行分析时也得到了其他部门的协助」

佐武「我负责的工作是在保持CELRe作为材料的可靠性的同时,提高它的强度。从入职以来,我一直在研究如何在吸水后保持CELRe的特性,但在第一年中,一切都不顺利。

CELRe材料开发担当(强度提升) 佐武真有

我们使用湿热试验机来研究材料在吸水后的特性变化,但结果需要一个半月才能得出。我做了很多调查、实验,等待了一个半月后,有时甚至发现强度出现了下降。虽然这一刻令人沮丧,但我不能放弃,所以我必须考虑如何改进,并再次进行实验……。总之,这是一段不断试错的日子」

「将纤维素和树脂粘合在一起的有效方法通常已经被专利保护。所以佐武先生必须从零开始寻找解决方案。他们研究了自然界中存在的材料特性,找到了世界上还没有人知道并使用过的方法。这真的非常了不起」

佐武「当不知道失败原因时,我曾感到灰心,但我通过阅读各种文献、参加学术会议等,聚焦在材料的机理上,反复进行了假设验证。我不断激发自己的斗志,最终成功的那一刻让我不禁欢呼雀跃」

木下「我的任务是量产羽室先生和佐武先生开发的材料。为了将CELRe应用于实际产品中,建立使用挤出机进行成形的稳定高效的量产体制必不可少。但这也是一连串的挑战。在实验室中取得成功,但实际在现场使用挤出机进行连续加工时经常失败。

此外,那时正值新冠病毒的第一波爆发,在不清楚发生了什么的情况下,上班限制和远程办公的时间不断延长,材料供应也受到了相当大的影响。在这种情况下继续实验非常困难」

CELRe整体实验/加工/制造担当 木下裕贵
在挤出机前确认制造工艺的场景

伊仓「在以前,我们通常可以集合在机械前,一边讨论一边进行实验,也可以在有问题时寻找商家。但在新冠疫情期间,这也变得十分困难……。我们通过在线会议,透过屏幕紧密观察成员在计算机上显示的现场情况来进行确认」

木下「我们基本确定的时间是在2022年年底左右。到了新年过后的1、2月,量产体制得以建立。由于进展不顺利,因此持续时间较长,但我们坚持一步一个脚印向前推进。正因为这样使我们能够改进问题。既然采用了CELRe这个名字,我们也感受到了一种责任感,让我们绝不放弃」

羽室「就责任而言,我基本上得到了在我的职责领域内自由发挥的机会,对此我十分感激。因为能够十分方便地与周围的人商量,因此避免了一个人去承担这个重任」

佐武「确实,这是一个拥有很大自主权的项目。尽管充满了困难,但工作依然十分有趣,我认为这是因为我拥有自主权。当在报告实验结果时,经验丰富的领导们会立即给出意见,同时我也能借鉴他们的独到观点来继续进行」

伊仓「由于新冠疫情的影响,连一些短暂的交谈都无法实现,所以我们通过聊天工具等有意识地保持了交流。作为这个项目的负责人,为了确保每个人都能愉快地工作,我一直注重快速的第一反应」

「如果能够获得某种反应,那么考虑下一步行动也会更容易。并且重要的是,当遇到困难时便需要我们回到原点。我认为除此之外不需要其他的特别措施。在稳健地执行PDCA循环的过程中,坚持不懈,持续行动。我认为这是我们所做的所有工作,而正是因为这样,我们才取得了成果」

目标是在身边的产品中使用CELRe,创造一个可持续发展的未来

—请介绍一下今后的课题和对CELRe的期待。

木下「首先,由于CELRe只需使用,就能减轻环境负荷,因此我们认为,我们的课题在于探索更多用途,以便更多人使用CELRe。

目前,我们的主要客户是家电和办公家具制造商,但基于其作为材料的高强度和可靠性,我们计划将其应用于汽车零部件领域。另一方面,从客户通常使用的材料切换到新材料会增加成本,也可能存在心理障碍。因此,如何消除这些障碍非常重要」

羽室「提高CELRe的知名度非常重要。这样,客户可能会提出新的创意,例如“可以在这种产品上使用吗?”如果能够建立这种循环就会很理想。并且,如果一般公众能够在自己身边的产品中使用CELRe,那将是一件令人高兴的事」

「要实现可持续社会,每个人都需要将其视为自己的事情来考虑。通过CELRe更加接近人们的生活,我们希望能够激发更多人就可持续社会的应有姿态进行思考」

佐武「我们还计划将植物来源的树脂占CELRe的比例从当前的51%提高到100%。这正是CELRe应该追求的目标,也是我们未来应该挑战的方向」

伊仓「本公司非常重视“技术的深化和探索”。虽然研发人员通常更注重技术的“深化”,但与外部接触,拓宽视野的“探索”同样重要。通过CELRe项目,我们再次意识到了这一点,并将继续在平衡这两者的基础上为创造更美好的社会做出贡献」

CELRe成型样本。可以使用传统的塑料成型机和模具进行注塑成型和挤出成型

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