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車体も3割軽く? 加熱で成形できる炭素繊維強化プラスチックの開発成功

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車体も3割軽く? 加熱で成形できる炭素繊維強化プラスチックの開発成功

NEDOは、NEDOのプロジェクトにおいて、東京大学、東レ、三菱レイヨン、東洋紡、タカギセイコー等のグループは、加熱すると成形しやすくなる熱可塑性樹脂を用いた、まったく新しい「炭素繊維強化熱可塑性プラスチックス(CFRTP)」の開発に成功したと発表した。

CFRTPでは、従来の炭素繊維強化熱硬化性プラスチックス(CFRP)では困難だった高速成形加工や高汎用性を有する接合を行えるため、量産車に用途が広がり、車体の軽量化(現行比30%程度)やエネルギー消費低減などの効果が期待される。

「熱可塑性樹脂を用いた炭素繊維強化複合材料(CFRTP)」は、マトリックス材料として熱可塑性樹脂(加熱をすると軟化し、冷却すると固化する樹脂材料)を用いて炭素繊維を固めた複合材料で、このプロジェクトで開発した。現時点では熱硬化性樹脂(加熱することで固化し、再加熱しても軟化しない樹脂材料)を用いて炭素繊維を固めた材料が主流となっている。

高い強度と非常に軽いという特性を有する炭素繊維は、世界の生産量の7割以上を日系企業が独占している先進素材だが、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂と一体化したCFRPは、(1)設計が難しい、(2)金属のような均質材料ではない、(3)成形加工時間が長い、(4)高価、などの課題を抱えている。

今回開発したCFRTPは、熱硬化性樹脂の代わりに、熱可塑性樹脂を用いることでCFRPが抱えている課題を克服。量産車に用途が広がり、車体の軽量化(現行比30%程度)やエネルギー消費低減などの効果が期待される。さらに再成形ができるためリサイクルが可能となり、循環型社会の実現に大きく寄与することが期待できる。

今回開発した材料および加工方法は、部材毎の要求性能に合った個別の最適化が必要とされていることから、今後は、材料や成形についてのデータベースの構築・充実化を図りつつ、信頼性の向上や安全性を考慮した構造設計、評価方法の確立等を目指していく。

【参考】
NEDO - 炭素繊維強化熱可塑性プラスチックスを開発 ―量産車の車体軽量化が可能に―

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