炭素繊維強化プラスチック
プレス成型の一種。自動車メーカーのBMWは、成型の1サイクルを80秒以内とする技術を有している。形状の自由度や強度性能、成形性が課題。
炭素繊維はポリアクリロニトリル(PAN)、レーヨン、石油ピッチなどの前駆体ポリマーから製造される。PANやレーヨンなどの合成ポリマーの場合は、前駆体を紡いでフィラメントにしたのち、物理的特性を高めるためにポリマー鎖を整列させる。フィラメントを紡ぐ際の前駆体の組織や機械的なプロセスは、メーカー各社独自のノウハウとなっている。延伸や紡績の後、フィラメントを加熱し、炭素原子以外の余分な元素を追い出し(炭化)、最終的な炭素繊維を製造する。炭素繊維はハンドリング性を向上させるためにさらに処理をされ、ボビンに巻いて出荷する。
成形を行うメーカーでは、シート制作までが終了している炭素繊維クロス/プリプレグをメーカーから購入することが多い。
樹脂を硬化させて成形する工程では、必要とする強度や形状、生産数量に合わせて多くの方法がある。マトリックスの樹脂は高温で硬化するもの、常温で硬化するもの、熱可塑性樹脂などがあり、それによっても成形の方法は変わる。
低品位のものについては、樹脂を含浸/塗布させた炭素繊維のクロス(含浸させたものはプリプレグと呼ばれる)を金型の形状に切断したものからつくられる。高品位のものは、真空パックとオートクレーブで硬化させる。オートクレーブの代わりにエアブラダーやEPSフォームで硬化前の炭素繊維に内圧を掛ける方法もある。
強度低下の原因となるのは微小な気泡であるが、これは真空引きやプレスを用いることで解消可能である。