辐照和交联工艺的商业化之路

在20世纪50年代发现交联现象后不久，日本政府就启动了辐射(主要是电子束和伽马射线)的工业应用研究。住友电机集团邀请了国际贸易产业省(现经济产业省)工程领域的职业官员，开始了辐射和交联工艺的研究。目的是通过在高分子材料上照射电子束以产生交联，开发具有耐热性、耐磨性、耐油性和耐化学性等独特特性的新材料和产品。研究小组成立了两个新组织。一个是应用物理实验室，开发电子束处理系统，另一个是产品开发科，研究应用辐照和交联工艺产生的潜在产品。在开发系统的研究过程中，应用物理实验室的工作人员联系了工程能力得到高度评价的电容器制造商日清电气，考虑联合开发的可能性。1957年，两家公司开始开发一个系统。电子束处理系统(EPS)的设计目的是将在高真空中通过高电压加速进入大气的电子取出。加速的电子被照射在聚合物材料上，从而引发一种叫做交联键的化学反应。与其他使用热和化学物质的交联技术相比，辐照和交联过程的特点是高速交联(几秒内)。 Other advantages include fewer restrictions on the materials subject to cross-linking and low environmental impact.

辐照交联工艺是通过高压技术、束流工程技术、高真空技术等复合技术实现的。住友电机克服了这些技术挑战，并于1964年在大阪(Kumatori)的工厂建立了第一个用于商业生产的电子束加速器。推动基础研究和产品开发，通过辐照电子束和创造交联键来改造和改进各种高分子材料。然而，从开发之初就存在一个问题。电子束加速器的设备成本较高。必须以经济有效的方式提高生产力并开发产品。

“在很大程度上，辐射和交叉链接业务是由‘想法的种子’而不是‘需求’发起的。但是，已作出努力以确定可以利用交联的需要。在这种背景下，我们一直致力于开发利用我们专有材料复合技术的高附加值产品。这项技术是实现我们辐照和交联产品的广泛使用，并确保与竞争对手的差异化的主要因素之一，”能源和电子材料实验室总经理Hiroshi Hayami说。

随后，两家公司走上了不同的道路。住友电机集团通过应用辐照和交联工艺专注于产品开发，日清电机则专注于系统的改进。住友电气集团注册了IRRAX^®辐照和交联产品的商标，以及商业化的IRRAX^®电线，IRRAX^®管,IRRAX^®磁带和SUMITUBE^®利用电子束加速器对热缩管进行研究。同时，将辐照交联聚乙烯应用于乌冬面包装袋。住友电机推动了食品包装的开创性产品的开发。基于市场的积极反馈，住友电机在熊鸟里建立了新的系统，并开始了全面的工业化生产。

当时日本正处于经济高速增长时期。带动经济增长的是电子工业(家用电器和信息设备等)和汽车工业。这成为了住友电气集团发展辐照和交联业务的跳板。电视机、空调等家电设备的连接电线需要较高的耐热性。辐照和交联电线发挥了重要作用。从安全的角度出发，要求电线电缆满足阻燃性、耐热性和电气绝缘要求。住友电气集团因提供满足市场需求的交联电线而受到高度评价。对于汽车来说，由于增强了功能，发动机舱和传感器都需要高耐热性和耐油性。线束是排列在汽车各处的电线的集合体。用于线束的电线约10%为交联聚氯乙烯(PVC)和交联阻燃聚乙烯电线。 PVC can be cross-linked only by the irradiation and cross-linking process. The cross-linked PVC electric wires came into widespread use as heat-resistant electric wires for automotive wiring harnesses. Antilock brake system (ABS) sensor cables are noteworthy in the automotive field. These cables transmit electric signals from the sensors that detect the rotational speed of the wheels to the engine control unit. They are used for wiring in the severe environment adjacent to the wheel wells. The sheath is made from polyurethane resins with improved reliability derived from the process. The commercial application of ABS, which increased the safety performance of automobiles, was underpinned by the Sumitomo Electric Group’s cross-linking electric wires. As for the heat-shrinkable tubing, it has been used for various applications such as insulation process of the electric wire terminals, electric field relaxation of power cable terminals, environmental seal for connections and branches of wiring harnesses and corrosion protection for automobiles. Since its early days, the irradiation and cross-linking process has helped Sumitomo Electric offer products in a timely manner to meet the needs of the changing times, and has underpinned the development of the electronics and auto industries that are Japan’s key industries.