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
カーボン素材を加圧・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。単にカーボン樹脂やカーボンとも呼ばれる。

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。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。

製造法の違いからドライカーボンとウェットカーボンの2種類に大別される。ドライカーボンは炭素繊維と母材(マトリクス)をあらかじめなじませてある部材(プレプリグ英語版など)を型に貼り込んでいったものを真空バッグを使用して加熱しながら気圧差を利用しエポキシを吸い出しながら圧着し硬化させる。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高い性能を求めた場合にオートクレーブを使用する場合が多い。ハニカム材の圧着の必要がない場合などは加熱と真空引きによる1気圧の圧力で施工しオートクレープによる加圧を使用しない場合も多い。

従来、車両や航空機の構造部品など大型で極限の性能が求められる用途の場合、生産工程の多くが手作業であり準備・施工にも時間がかかり、大型・高圧のオートクレーブや類する設備が必要なことからコストが非常に高くなることに加え、CFRPが炭素繊維の方向にしか強度を発生しないため設計が難しいことから、利用用途は限られていた。近年ではプリプレグ貼り込みがハンドレイアップよりも容易で精度を高くでき少量生産に向いていることや、小型の製品であれば大型の設備でなくても対応できることからコストが低く生産できるため、スマートフォンケースやモバイルPCの外装など小サイズな製品が増加している。

脱オートクレーブ成形法マイクロ波による加熱[3]など、新たな製造法により成形費用は低減しつつある。

ウェットカーボンは、通常のFRPと同じくハンドレイアップ英語版・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工法でのウェットカーボン製品は機械自動化による大量生産が可能で、自動車などに使われている。

出典[編集]

関連項目[編集]

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