炭素繊維強化プラスチック
オートクレーブ(圧力容器)を用いて、プリプレグを加熱・加圧・真空引きをしながら樹脂を硬化させる成形法。所定の形状にカットしたプリプレグを、設計された所定の位置/方向に必要枚数を積層し、フィルム内を真空化状態し、オートクレーブ内で加熱・加圧する。オートクレーブでは昇温/降温含めて約1 - 8時間程度の時間を必要とし、製造コストが高いが、材料、形状など設計の自由度が高く、CFRPの特長や性能を最も引き出しやすい製法と言える。
破壊靭性のモード:CFRPの破壊靭性は以下の法則に従う。
炭素繊維とマトリックス樹脂は剥離(debonding)する。
繊維脱落
炭素繊維とマトリックス樹脂で層間剝離(delamination)する。
破壊のモード
エポキシ樹脂をマトリックスとしたCFRPはほとんど可塑性はない(破壊までのひずみが0.5%以下)。エポキシ系CFRPは高い強度と弾性率を示すが、破壊が急激に進展するため、破壊の予防診断や欠陥検出は非常に難しい。
疲労
CFRPは明確な疲労限度を予測できない(鉄やアルミなど一般的な材料に対しては疲労限度が予測可能である)。
繰り返し応力負荷による破壊については未知の部分が多く、CFRPを使用する場合は繰り返し荷重のかかる場所に対してはかなり余裕をもった使用期間を設定する必要がある。
金型にプリプレグを挟んでプレスする。高速で成形できる。寸法精度が良い。金型の加工精度が要求されるために、初期コストは高いほか、プレス機を使用するので成形品の形状が制約される。
炭素繊維自体が機械加工では切削しにくく、炭素繊維が不均一に分布しているCFRPは機械加工が困難である。通常の工具では摩耗が激しく面荒れを起こすため、コーティングなどを施した専用の工具を用いる。