CFRPの基礎知識©ACM Inc.

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CFRPとは①

炭素繊維「名称の意味」

樹脂

炭素繊維（Carbon Fiber)
強化（Reinforced)
プラスチック（Plastic)©ACM Inc.

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CFRPとは②「炭素繊維の種類」

・PAN系炭素繊維
ポリアクリロニトリルを原料とする炭素繊維高強度が特徴

P
A
N系
ピッチ系

・ピッチ系炭素繊維
石油、石炭のピッチを原料とする炭素繊維高弾性が特徴©ACM Inc.

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CFRPとは③

特徴

樹脂「CFRPの種類」

熱硬化性CFRP

熱可塑性CFRP

加熱することで硬くなる

加熱することで柔らかくなる

熱変形が少ない
機械的特性が高い

特徴

成形後の形状変更が可能
靭性が高く衝撃に強い

大型成形品に向いている

量産性に優れるEP (エポキシ)

PEEK (ポリエーテルエーテルケトン)

UP (不飽和ポリエステル)

PEI (ポリエーテルイミド)

VE (ビニルエステル)

PA (ナイロン/ポリアミド)

PF (フェノール)樹脂

PC (ポリカーボネート)

シアネートエステル

PPS (ポリフェニレンサルファイド)

PI (ポリイミド)

PET (ポリエチレンテレフタレート)などなど

本資料では熱硬化性CFRP(エポキシ樹脂)を紹介©ACM Inc.

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CFRPとは④ 「CFRPの成形方法」
CFRPの主な成形法

中間材

オーブン(熱風炉)
オートクレーブ
射出
プレス
引抜FW(フィラメントワインディング)
RTM(レジントランスファー)
VaRTM(真空アシスト)

プリプレグ
プリプレグ
ペレット
SMC、プリプレグ
長繊維、マット
長繊維
プリフォームプリフォームプリプレグ

クロス(織物)材

CFRP板の成形の流れ①裁断したプリプレグを積層

ACMではプリプレグ(繊維に硬化前の樹脂を含浸させたシート)を積層し、オーブン(熱風炉)に入れて硬化させる成形方法を採用

UD(一方向)材②積層品を真空バッグする

定盤③ｵｰﾌﾞﾝ(熱風炉)で硬化④脱型して完成©ACM Inc.

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CFRPとは⑤ 「CFRPの材料設計」
例) PAN系UDプリプレグ4枚積層品での物性値(計算値)(①、②は同じプリプレグを使用)①繊維方向：0°/90°/90°/0°②繊維方向：0°/0°/0°/0°

0°引張弾性率

110[GPa]

0°引張弾性率

125[GPa]

90°引張弾性率

22[GPa]90°引張弾性率

8[GPa]

0°引張強度

1200[MPa]

0°引張強度

2300[MPa]

90°引張強度

1200[MPa]

90°引張強度

78[MPa]90° CFRPは異方向性材料のため、積層に繊維方向を変えることで同じ材料を使用しても各方向で物性を変化させる事が可能
0°©ACM Inc.

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CFRPの特徴①「軽い」
アルミ製→CFRP製
30％以上の軽量化が可能

比重：1.6~1.8

鉄製→CFRP製
70%以上の軽量化が可能

省エネルギー化、高速化に貢献©ACM Inc.

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CFRPの特徴②「高強度・高弾性」
引張強度[MPa]

600～2300以上

引張弾性率[GPa]60～300以上

材料設計次第で様々な物性要求に対応可能©ACM Inc.

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例）単純梁による物性比較
長さ=1000[ｍｍ] 幅=500[ｍｍ] 板厚=10[ｍｍ]片持ち梁（先端集中荷重10[N]）のたわみ量

たわみ量

10 [N]1000 [mm]500 [mm]

10 [mm]

断面形状

材料

たわみ量

CFRP

約 1.1 [ｍｍ](300GPa)鉄(S45C)

約 6.0 [ｍｍ]アルミ(A5052)

約 6.8 [ｍｍ]©ACM Inc.

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CFRPの特徴③「+αの特性」

・高疲労強度、塑性変形しない
製品寿命が長く、維持費の節約に

・低熱膨張率約0.1～3.5[10 －6 /℃] のため環境適応性が高い

・高X線透過率炭素の原子量が小さいためX線透過率が高い

・幅広い熱伝導率
約10～800[W/m・K](炭素繊維単体)©ACM Inc.

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用途

航空宇宙

自動車・車輛

スポーツ

建築・土木

航空機（主翼、尾翼、胴体）ロケット（衛星フェアリング、段間部）

PAN
高強度、耐疲労性、耐熱性人工衛星（構体・トラス、ソーラーセルパネル、アンテナ、バッテリーケース）
電波望遠鏡（アンテナ、トラス）

PAN/ピッチ
剛性、低熱膨張、高熱伝導性

レーシングカー
プロペラシャフト
ボディ骨格・外板パネル
鉄道車体

PAN
高強度、耐熱性、耐疲労性、振動減衰性

釣竿、ゴルフシャフト、ラケット、野球バット、弓、マリンスポーツ（船体・マスト・オール)
自転車、スポーツシューズ・インソール

PAN/ピッチ
剛性、耐候性、振動減衰性、耐疲労性

コンクリート補強（橋脚、床版）
ケーブル
ロッド

PAN/ピッチ
高強度、剛性、 耐腐蝕性、耐候性©ACM Inc.

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用途
環境・ｴﾈﾙｷﾞｰ

風力ブレード
油田掘削ライザー・パイプ
圧力容器(天然ガス/水素/空気)
フライホイール

PAN/ピッチ
高強度、剛性、耐腐蝕性、耐疲労性

電子・音響

ハウジング
プリンター部品
オーディオ部品

PAN/ピッチ
高強度、剛性、 振動減衰性、
電磁波シールド性

天板・カセッテ
杖、車いす、義足、介護機器

PAN/ピッチ
高強度、剛性、X線透過性、耐疲労性

産業機械

ロボット
液晶・半導体搬送アーム
工業用ローラー/シャフト
板バネ

PAN/ピッチ
剛性、耐疲労性、振動減衰性、寸法安定性

その他

傘、カバン、メガネ
家具（テーブル、イス）
樹脂型
ドローン

PAN
高強度、耐疲労性、耐腐蝕性、寸法安定性、意匠性

医療・介護©ACM Inc.

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軽量＋高強度＋耐候性

リールハンドルアーム(グローブライド㈱様)（高強度CF成形板より機械加工）✉: cfrp@acm-neo.jp☎: 045-930-3038

軽量＋比剛性＋振動減衰性

半導体デバイス（ウェハー）搬送ハンド（超高剛性成形板より機械加工）©ACM Inc.

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軽量＋比剛性＋振動減衰性

第10世代液晶パネル搬送ハンド
搬送パネルサイズ：3.1[m] x 2.9[m]

CFRPアーム長さ：3.2[m] 引張弾性率：200[GPa]
CFRPハンド総重量：67[kg]©ACM Inc.

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軽量＋高剛性＋低熱膨張率（寸法安定性）

CFRP定盤(L3000[mm] x W930[mm] x t80[mm])平面度：18[μm] 重量：76[kg]©ACM Inc.