CFRPとは

  • CFRPとは

    Carbon Fiber Reinforced Plasticの略で、強化材としての炭素繊維（CF）とプラスチックを複合してできる素材です。
    炭素繊維はとても強くて軽い素晴らしい素材ですが、炭素繊維のみで作られる製品はありません。プラスチックと炭素繊維がミクロにしっかり手をつなぐことで、「CFRP」という固まりとして能力を発揮します。
    配置する炭素繊維（CF）の種類・位置・方向・長さ・量により性能が発現します。細い繊維の特性が性能を支配しますので基本的に「異方性材料」であることを認識することが大切です。
    CFRPには「標準品」というものはありません。CFRPは適当な炭素繊維とプラスチックを選択し、その性能・機能を活かして目的に合うように設計して作りこみます。CFRPは「軽くて強い」だけではなく、金属やプラスチック単体では絶対に得られない性能・機能を合わせ持たせることができる優れモノです。

CFRPの特徴

  • 軽い

    鉄の5分の1、アルミの2分の1。炭素繊維の比重は約２、樹脂は約１。CFRPの比重はCFの種類、含有率で変わりますが、1.4～1.7とGFRPより軽いです。

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  • 強い

    炭素繊維の強度は機械構造用鉄鋼のS45Cの5倍以上もあります。CFRPの強度はCFの種類、含有率、配向で変わりますが、S45Cの2倍以上の強度も汎用グレードで可能です。

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  • 変形しない

    塑性変形しないので金属のように曲げ加工はできません。弾性域内で曲げても元に戻ります。薄板であれば、加熱すれば若干の曲げ修正はできます。限度を超えると壊れます。

    CFRPと金属の
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  • 膨張しない

    熱膨張率ゼロのCFRPは作れます。炭素繊維はマイナスの膨張係数なので、温度が高くなると縮みます。樹脂がプラスなので、複合材のCFRPは膨張し難い素材です。

    CFRPの熱特性図はこちら

  • 振動を抑える

    高弾性率で低比重なので、比弾性率が金属より大幅に高くなり、振動が素早く減衰します。固有振動数が高くなるので、CFRP化で共振を防ぐこともできます。

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  • 腐らない

    炭素繊維は1800℃以上の高温で加熱して作られ、炭素が90％以上なので、腐らず、薬品にも強いです。耐薬品性については樹脂によりますが、酸、アルカリには強いです。

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  • 疲労しない

    金属と比べて曲げたり、伸ばしたりなどの繰り返し応力でも格段に疲労しにくいです。母材の樹脂の靭性と高強度炭素繊維とのミクロな接合強度によります。

    CFRPと金属の
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  • 熱を伝える

    高強度の汎用炭素繊維は熱を伝えにくいです。高弾性炭素繊維は熱を伝え易くなります。繊維方向にのみ熱を伝えることを利用した用途もあります。

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  • 電気を通す

    炭素繊維は高弾性になればなるほど電気を通し易くなります。CFRPは繊維方向に電気を通します。高強度タイプは床暖房や融雪ヒーターとして使われています。