カーボンファイバーについて


 
炭素繊維強化樹脂(CFRP)の特徴
 
炭素繊維(CF)強化材、樹脂を母材(マトリックス)とする
 
先端複合材料(Advanced Composite Materials)の一種


 


分    類
 

内       容

長  所


力 学 的
 

・強度,弾性率が高い ・比強度,比弾性率がきわめて高い
・疲労特性に優れる ・クリープ特性に優れる
・金属に比し,振動減衰特性が良い


潤 滑 性
  

・耐磨耗性が良く,摩擦係数が小さい
 (繊維配列と摺動面の相対的方向により著しく挙動が異なる)


熱   的
 

・熱的寸法安定性が良い(設計により,ゼロ熱膨張材料が可能)
・耐熱性,極低温性に優れる(有機繊維と好対照)


化 学 的
 

・耐薬品性に優れる.強酸,強アルカリ,溶剤に強い
・耐海水性に優れる


電 磁 気 的
 

・電導性がある.非磁性である ・X線の透過性が大きい
・電磁遮藪(EMI),ラジオ波遮藪(RFI)に利用可能

問 題 点


全   体
 

・異方性


力 学 的
 

・破断伸びが小さく耐衝撃性が低い,応力集中しやすい


熱   的
 

・高温酸化雰囲気下でCFが酸化劣化しやすい
・高温湿潤雰囲気下でエポキシ樹脂が劣化しやすい


電 気 的
 

・金属と接合して使用する時,電気腐食を起こしやすい
・浮遊CFによる電気短絡

 

 

航空・宇宙
スポーツ・レジャー
一般産業
 

 

CFRPの応用例
 

応用分野

CFの利用特性









飛行機

一次構造材-主翼、垂直、水平尾翼
二次構造材-補助翼、方向舵、昇降舵
内装材-座席、テーブル
他機器-油圧シリンダー、C/Cブレーキ
軽量化、
耐疲労、
耐熱性


ロケット
 

ノズルコーン、モーターケース

軽量化、耐疲労

人工衛星

アンテナ、チューブトラス構造体、太陽電池パネル

軽量化、寸法安定性

















医療機器
天板、フイルムカセッテ、X線グリッド、車椅子

X線透過性、軽量化

機械部品
インナーレビア、ヘルドフレーム、板バネ、
工作機械ヘッド、ロボットアーム

軽量化、振動減衰性、
耐疲労、高速化

高速回転体

遠心分離器ローター、ウラン濃縮筒、
各種ローラー、シャフト、人絹ポット
耐疲労、振動減衰性、
軽量化、高速化

電子電気部品

パラボラアンテナ、電池部材、レーダー、
音響スピーカーコーン、コンピューター部品
導電性、剛性、耐蝕性、
振動減衰性

自 動 車

ドライブシャフト、エンジンパーツ、スポイラー、
レーシングカーボディー
軽量化、高速化、耐疲労


車   両
 

リニアモーターカー車体、イス
軽量化、剛性

自 転 車
 
フレーム、ディスクホイール、リム、ハンドル
軽量化、ファッション

圧力容器
 
アクチュエーター、シリンダー、ボンベ
軽量化、高強度

化学装置
 
撹拌翼、パイプ、タンク、ピットフロアー
耐蝕性、高強度
土木建築
CFコンポジットケーブル、コンクリート補強部材
軽量化、クリープ性、耐蝕性
そ の 他
樹脂型、家具、洋傘、ヘルメット
軽量化、寸法安定性、耐熱性









釣具
 

釣具、リール
軽量化、剛性、感度


ゴルフ
 

シャフト、フェース、ヘッド
軽量化、剛性、感度

ラケット
 
テニスラケット、バドミントンラケット
軽量化、剛性、感度

船舶
 
ヨット、クルーザー、ボート、マスト、ラダー
軽量化、剛性、振動減衰性

その他

野球バット、スキー板、ストック、弓具、剣道竹刀
軽量化、剛性、振動減衰性
 

(注)

1.CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics

     (炭素繊維強化熱硬化性樹脂複合材料)

2.熱硬化性樹脂:エポキシ、不飽和ポリエステル、フェノール、ビスマレイミド等