炭素繊維強化プラスチック

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CFRP成形用炭素繊維
CFRPで作られたレースカー
ドライカーボンを加熱するためのオートクレーブ装置

炭素繊維強化プラスチック(たんそせんいきょうかプラスチック、: carbon fiber reinforced plastic, CFRP)は、強化材に炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックである。母材には主にエポキシ樹脂が用いられる。単にカーボン樹脂、またはカーボンと呼ばれることも多い。

炭素繊維強化プラスチックは高い強度と軽さを併せ持つ材料のため、様々な用途に使用されている。ゴルフクラブのシャフトや釣り竿などのスポーツ用途から実用化が始まり、1990年代から航空機自動車などの産業用に用途が拡大しており[1][2]、建築、橋梁の耐震補強など、建設分野でも広く使われている。

一般にドライカーボンと称されるCFRPは、炭素繊維と母材(マトリクス)をあらかじめなじませてある部材(プリプレグなど)を型に貼り込んでいったものを真空バッグを使用して気圧を利用しながら加熱し圧着し硬化させたものである。性能要件から求められる積層プリプレグやプリプレグとハニカム材との密着性を確保するためにオートクレーブを使用する場合が多いが、オートクレーブを使用し加圧することは必須ではない。

生産工程の多くが手作業であり準備・施工ともに行程に時間がかかり、オートクレーブのような大規模な設備を利用することが多くコストが高いため一般に量産には向かない。使用はレース用の自動車フレーム、自転車フレームやパーツ、航空機の翼、宇宙工学など、高価でも極限の性能が求められる事例の場合が多い。一方でプリプレグ貼り込みの技術的ハードルがハンドレイアップなどよりも低いため、スマートフォンケースやPCの外面など小規模な設備で作成可能な小物についてはドライカーボンを採用した製品が増加している。近年では脱オートクレーブ成形法マイクロ波による加熱[3]で硬化時間を短縮、生産性の向上により、成形費用を低減しつつある。

一般にウェットカーボンと称されるCFRPは、通常のFRPと同じくハンドレイアップ・インフュージョン・RTMなどの工法で作られる。RTMやインフュージョンなど一部の工法では機械による自動化が可能であり、精度の高い大量生産を実現し自動車などへの採用が増加している。

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