CFRPについて

  • C-FRPとは、炭素繊維で強化されたプラスチックスのことである。
  • 古代からの粘土を藁で補強するレンガ造りの発想に起因する。日本では、土壁の“竹ひごと粘土土”の構造と見ることができる。
  • 成形品の性能は、複合化される繊維の形態及びその種別、積層方向やマトリクスでその性能が極端に違ってくる。(技術資料「設計の基本」参照のこと)

CFRPとは?

サンプル

先端複合材―ACM(Advanced Composites Materials)―の中でもっとも注目を集めている材料です。カーボン繊維をエポキシ、ポリイミドなどのマトリックス樹脂で成形・加工して製作しますが、用途、要求特性に合せて、カーボン繊維の種別、配向、組合せなどを設計する材料でもあります。
その特徴は、異方性、不均質性を生かすことで、

  • 軽量(スチールの約1/5)
  • 高剛性(スチールの約2倍)
  • 高強度(スチールと同等以上)
  • 高熱伝導性(スチールの1/2~1/3)
  • 低熱膨張性(スチールの1/10)
  • 導電性
  • X線透過性…というような利点を持っています。
  • X線透過性…というような利点を持っています。

弊社では、CFRPの登場時より注目し、設計・加工についての研究を重ね、CFRPの設計・加工については業界トップレベルにあると自負しております。

特性からみた用途

【機械的特性】

軽量・高剛性・高強度、振動減衰性など

産業用機器
産業用機器
  • 搬送用ロボットアーム・フレーム
  • ビーム・ローラーシャフト
  • PAシャーシ
医用機器
医用機器
  • X線天板
  • X線フィルムカセット
  • 機構部品
  • ヘッドレスト
  • ターゲットコイル
  • ファントム
宇宙機器
宇宙機器
  • 衛星構造体
  • 搭載アンテナ
  • 太陽電池パネル
自動車部品
  • リリーフバルブ
  • ディスクパッド
  • ブレーキライニング
  • クラッチフェイシング
  • 整流板
レジャー用品
レジャー用品
  • 釣り竿
  • テニスラケット
  • ゴルフシャフト
  • スノーバイク
その他
その他
  • 耐震補強

【熱的特性】

高熱伝導性、低熱膨張性

産業用機器
産業用機器
  • ビーム・ローラーシャフト
宇宙機器
宇宙機器
  • 衛星構造体
  • 搭載アンテナ
  • 太陽電池パネル
その他
  • 焼成炉

【電気的特性】

伝導性

宇宙機器
宇宙機器
  • 衛星構造体
  • 太陽電池パネル
  • 搭載アンテナ

【X線特性】

X線透過性

医用機器
医用機器
  • X線天板
  • 機構部品
  • X線フィルムカセット

【化学的特性】

耐食性・耐薬品性・耐候、活性

その他
  • 活性炭

【その他】

アウトガスが少ない、形状成形性の良さ

その他
  • 製袋器

各種材料の特性比較

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    比重 引張強さ
kgf/mm2
引張弾性率
kgf/mm2
曲げ強さ
kgf/mm2
曲げ弾性率
kgf/mm2
線膨張係数
10-6/℃
熱伝導率
Kcal/m・h・℃
体積抵抗率
Ω・cm
連続使用温度
(ガラス転移点)℃
FRP先端複合材料 <CFRP>
高強度繊維(1方向)PAN系繊維 T300~T800 Vf:60
1.5 160 - 450 12,000 - 15,000 130 - 200 9,000 - 13,000 0.2 - 0.4 3 - 3.5 4×10-5 120 - 200
<CFRP>
高剛性繊維(1方向)ピッチ系繊維 M24~M85 Vf:60
1.7 150 - 200 24,000 - 49,000 60 - 120 15,000 - 42,000 -0.8 - -1.3 4 - 5 2×10-5 120 - 200
<GFRP>ガラス繊維(1方向)Vf:60 2 110 4,500 115 4,500 7 0.24 - 0.28 1×1015 120 - 200
<ArFRP>アラミド繊維(1方向)ケブラー49繊維 Vf:60 1.4 150 - 200 7,000 60 7,000 -1.5 0.1 - 0.2 1×1012 120 - 200
<SicFRP>炭化珪素繊維 2 150 15,000 190 14,000 2.6 0.3 1×103 120 - 200
高機能メタル アルミニウムA5052 2.7 25 7,200 - - 23.6 100 2.65×10-6 250
ステンレスSUS304 7.9 60 21,000 - - 17.5 12.9 72×10-6 600
チタン6AL・4V 4.5 100 12,000 - - 8.2 6.8 42×10-6 350
マグネシウム 1.8 25 4,500 - - 26 120 4.45×10-6 120
インバーFe-Ni合金 8.05 59.7 12,700 - - 0.9 9.4 - 600
パフォーマンスエンプラ MCナイロン 1.15 8.6 380 11 355 83 - 1×1015 120
PEEK 1.32 10 280 17 400 50 0.22 1×1016 250
PBI 1.3 16 560 22 650 23 0.35 1×1015 350
ポリアセタール 1.33 4 280 9.1 140 167 0.2 1×1012 120
ポリエーテルイミド 1.27 12.6 300 16 310 56 0.19 1×1015 170
PPS 1.35 9.5 1,400 16.5 350 50 0.28 1×1017 220
ポリイミド 1.4 9.4 304 13 350 36 0.34 1×1015 304
無機類 マイカレックス 3.5 5 - 7.5 - 11 - 10 - 1×1015 350
マコール 2.5 10 5,600 1.5 - 10 14 1×1014 1,000
アルミナ 2.9 3.5 3,5000 28 - 35 - 7.8 0.06 >1014 -
グラファイト 1.6 - 1.7 210 - 550 950 - 1,200 2.2 - 9 9,373 - 13,873 3 - 4.2 81 - 128 0.9 - 2.2 -
C/Cコンポジット 1.45 - 1.75 5 - 8.2 29,900 12 - 42 1,800 - 13,000 0.5 - 0.6 3 - 5 260 - 290 3,000

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