上海石油化学トーチチームが炭素繊維トーチシェルを1000℃で加熱するという難題を克服し、「Flying」トーチの製造に成功しました。従来のアルミ合金シェルに比べて20%軽量で、「軽く、頑丈で、美しい」という特徴を備えています。
2022年1月、上海石油化学のトーチ研究チームが北京でトーチ「Flying」用の水素タンクを設置した。
上海石油化学カーボンファイバー生産ライン
胡永俊
2024年パリオリンピックが開幕を目前に控え、選手たちは準備万端で、スポーツファンは期待に胸を膨らませています。この機会に、私たちは2022年北京冬季オリンピック・パラリンピックを思い起こさずにはいられません。SINOPECは2022年北京冬季オリンピック・パラリンピックの公式パートナーとして、その責任と使命を積極的に果たし、準備作業に従事し、会場建設、エネルギー供給、物資保護、ボランティア活動に尽力しています。中でも、SINOPECは冬季オリンピックトーチの研究開発と量産を主導し、世界初の量産を実現しました。炭素繊維オリンピックのトーチシェルを作るための複合材料で、グリーンオリンピックに貢献しています。
起源
中央企業の責任をしっかりと果たし、「黒い金」の炭素繊維が冬季オリンピックの聖火に使われるように
2018年、上海石油化工はスポーツ選手を含む代表団を迎え入れました。上海石油化工の黄翔宇副総経理は、SINOPECの炭素繊維技術を紹介し、「炭素繊維は鉄鋼の4分の1の質量でありながら、7～9倍の強度があります。当社の炭素繊維はオリンピックトーチの材料としてだけでなく、より軽量で高強度です」と誇らしげに語りました。
そんな何気ない一言がきっかけで、上海石油化工と冬季オリンピック聖火の関係が始まった。
2020年4月、北京冬季オリンピック組織委員会は、トーチの外観デザイン案を全社会から公募しました。委員会はすぐにSGPCの炭素繊維技術に着目し、協力の可能性を模索し始めました。
時間は限られている、タスクは重い、要件は高い、うまくいくかどうか?
「できるだけでなく、うまくやらなければならない！」上海石油化工は長年の努力で中央企業の責任を断固として果たしている炭素繊維この分野の先進技術を習得し、冬季オリンピックのトーチシェル開発の任務を率先して引き受けました。
「グループ党グループはグループを非常に重視しており、冬季オリンピックのトーチにハイテクな内容を取り入れることで、SINOPECの科学技術革新の強さを示し、政治的志向を持ち、大局を考慮し、責任感を持つというSINOPECの企業イメージを示すように繰り返し指示してきました。」黄翔宇は、「私たちのチーム全体が非常に励まされ、闘志に満ちていました！」と振り返った。
上海石油化工は初めてトーチ攻撃チームを結成し、一貫して主導的に関係協力チームを組織してトーチシェル用炭素繊維の研究開発を行い、明確な使命宣言、スケジュールを定め、責任を持ってこの輝かしい任務を完遂するために高品質を確保しました。
「当時、トーチの設計計画はまだ発表されていませんでした。締め切りに間に合わせるため、事前にリハーサルを行い、2008年北京オリンピックのトーチのデザインを参考に、いくつかのトーチを製作しました。実践を通して、カーボンファイバートーチは当時のスタイルを再現できるだけでなく、より軽量で強度も向上していることが証明されました。私たちは皆、成功だと考えています！」と、上海石油化学先進材料イノベーション研究所の林勝兵ゼネラルマネージャーは紹介した。
2020年9月22日、北京冬季オリンピック組織委員会委員長室は、北京冬季オリンピック・パラリンピック冬季オリンピックトーチのデザイン作品名を「飛翔（Flying）」と決定しました。グリーンオリンピックのコンセプトをより効果的に具体化するため、冬季オリンピックトーチには革新的な水素・炭素繊維技術が採用されます。2020年9月23日、北京冬季オリンピック組織委員会は会議を開催し、デザイナーだけでなく、上海石油化工炭素繊維材料研究所や航空宇宙科学技術水素燃焼研究所の専門家も出席しました。
取り組む
冬季オリンピックのトーチを「軽く、頑丈で、美しい」ものにするために、「ブラックテクノロジー」を使った共同イノベーションの戦いが始まります。
予備試験の成功により、上海石油化工のトーチ攻撃チームは自信に満ち溢れていた。しかし、現実は彼らに冷水を浴びせかけた。
「2020年10月、設計チームが3Dプリントしたトーチのサンプルを受け取ったとき、私たちは皆驚愕しました」と、上海石油化学先進材料イノベーション研究所研究開発部門のシェン・ハイジュアン部長は語った。
「フライヤー」の針のデザインは、流れるような形状で、内側のベルトと外側のベルトに分かれており、完璧に接着する必要があります。炭素繊維トーチシェルは、不規則な形状の課題にも対応できるだけでなく、耐火性と高温の試験にも耐えられるのでしょうか？「Flyer」は2008年北京オリンピックのトーチよりも大きいとはいえ、それでもかなり小さいです。水素貯蔵タンクとバーナーの狭い空間で、水素燃焼システムが十分に輝く炎を放ち、十分な時間水素を燃焼させることをどのように保証するのでしょうか？
困難と課題が次々と押し寄せる中、トーチチームは二つの方向に分かれて課題に取り組みました。一つは、東華大学雲路複合材料有限公司の三次元ニットチームを率いて、トーチシェルの三次元ニット技術の研究開発と製造、レーザー彫刻と着色スプレー、組み立て、トーチの動的形状の最大限の復元を担当しました。もう一つは、核八集団と古北化学有限公司の協力を得て、炭素繊維複合材料の研究開発を行い、トーチの高温・耐火性のニーズを満たしました。もう一つは、航空宇宙科学技術グループと航空宇宙科学産業グループと協力し、それぞれ水素トーチとプロパントーチの内燃ベルトと燃焼システムを開発しました。
「Flyer」をめぐる協創イノベーション合戦が本格化しています。3ヶ月にわたるトーチシェル開発において、トーチチームは数々の技術的課題を一つ一つ克服し、炭素繊維の製造、複合材料の準備から製品への応用に至るまで、ワンストップソリューションを実現しました。
カーボンファイバートーチは軽量で強度が高く、従来のアルミ合金製トーチに比べて、冬場の低温下でもトーチが良好な状態を保つことができます。しかし、カーボンファイバー自体は高温に強くなく、ましてや耐火性は低いため、これが大きな課題の一つとなっています。この問題を解決するため、上海石油化工と中国核集団は協力し、高性能カーボンファイバートーチの導入を進めました。樹脂、炭素繊維と炭素繊維複合材を使用し、調整プロセスを経て、トーチ燃焼端の上半分を1,000℃以上の高温で特殊処理し、トーチシェルの高温製造プロセスにおけるふくれ、ひび割れなどの困難な問題を効果的に解決しました。
オリンピックのトーチシェルに炭素繊維複合材料が使用されたのは世界初であるだけでなく、アルミニウム合金シェルよりも20％軽いトーチシェル重量を実現するという革新であり、「軽い、頑丈、美しい」という特徴を示しています。
専門家による評価と実地試験を経て、炭素繊維製水素トーチは安全性と信頼性に優れ、10度の風雨に耐え、極寒の気候でも使用可能です。複雑な問題を解決する際に、軽量化、小型化、形状の整合性といった要件も考慮されています。
「飛翔」トーチが正式に発表されて以来、中華民族の伝統的な特色と現代のテクノロジーの内容を融合させた冬季オリンピックトーチは高い評価を得ている。
量産
冬季オリンピックの聖火を「山を越え、海を越えて」スムーズに輸送するため、手持ちトーチの量産に着手する。
「991の困難」を乗り越え、トーチチームは完璧な答えを導き出しました。しかし、祝福の前に新たな課題が待ち受けていました。2021年3月、北京冬季オリンピック組織委員会は、北京冬季オリンピック・パラリンピックの公式パートナーとして、SINOPEC（シノペック）に対し、手持ちトーチの量産プロジェクトを請け負うことを提案したのです。
この目的のため、上海石油化工は量産プロジェクトチームを立ち上げ、総合調整、業務運営、生産監督製造の3つのワーキンググループを設立し、トーチの量産を全面的に推進しました。
「科学研究チームとして、当初はトーチシェルのプロセス研究と製造だけを担当すればいいと思っていましたが、大量生産を担当しなければならないと知り、プレッシャーは非常に大きくなりました。」上海石油化工のゼネラルマネージャー、関沢民氏は、「トーチシェル1個の製造から、数千個の完全なトーチを製造するまで、それに伴う困難はトーチシェルの研究開発に劣りません」と述べました。
企業の現地視察、サンプル試験・検証を経て、冬季オリンピックトーチの各部品の加工企業を最終的に決定しました。トーチシェル、内羽根ベルト、燃焼システム、点火ランプ、最終検査から製品出荷までをワンストップで提供するこの一貫生産体制は、上海、北京、江蘇省、広東省、河北省の5拠点で迅速に設立・稼働を開始しました。
「飛翔」をよく見ると、2008年北京オリンピック開会式のメイントーチタワーの形状を彷彿とさせます。下部には瑞雲模様が描かれ、下部から上部にかけて瑞雲模様から冬季オリンピックを象徴する雪片模様へと徐々に変化し、最終的に上部では高く舞い上がる炎へと変化しています。このような精巧なトーチは、工芸品であるだけでなく、芸術作品でもあります。
芸術作品の量産は、効率、品質、コストなどの面で課題に直面しますが、まず第一に効率の問題です。上海石油化工は、量産任務を適時に、かつ高品質・高効率で完了するために、ドッキング、仕上げ、検収、量産という作業計画を堅持し、量産実施計画を策定し、トーチの内外羽根ベルト各部の形状、水素ボンベのサンプル、水素制御弁、燃焼効果、そして炎ランプの外観、操作性などを一つ一つ最適化しています。
2021年9月中旬、冬季オリンピックの焚き付け材収集用プロパントーチの量産サンプルが、北京冬季オリンピック組織委員会（BOCOG）が主催する2回の現地検査と第三者による検証検収に無事合格し、2021年9月22日、上海石油化工はプロパントーチ115本と焚き付けランプ、点火棒などの周辺製品をBOCOGに正式に納入しました。これにより、BOCOGが請け負う量産業務の第一弾が無事完了しました。計画では、2022年1月中旬までにさらに1,200本のトーチが北京に出荷される予定です。
2021年10月18日、北京冬季オリンピックの聖火は、オリンピック発祥の地であるギリシャ・ペロポネソス半島の古代オリンピア遺跡で無事に回収されました。聖火回収チームには上海石油化工の従業員2名が参加し、主にギリシャ・アテネでの聖火回収と北京聖火歓迎式典の護衛を担当しました。
「石油化学者として、このトーチがどれほどの使命と名誉を担っているかをよく理解しています。そのため、薪集めと歓迎すべき任務を無事に完了できたことを大変嬉しく思います」と上海石油化学技能マスターの傅暁青氏は述べた。「薪集めの前夜、翌日の『山を越え海を越える』トーチのスムーズな伝達を確保するため、私たちは徹夜で燃焼装置を1時間ごとに点検し、すべてが正常であることを確認しました」
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投稿日時: 2024年7月23日