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カーボンファイバーについて
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炭素繊維強化樹脂(CFRP)の特徴
炭素繊維(CF)強化材、樹脂を母材(マトリックス)とする 先端複合材料(Advanced Composite Materials)の一種 |
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内 容 |
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長 所 |
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・強度,弾性率が高い ・比強度,比弾性率がきわめて高い
・疲労特性に優れる ・クリープ特性に優れる ・金属に比し,振動減衰特性が良い |
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・耐磨耗性が良く,摩擦係数が小さい
(繊維配列と摺動面の相対的方向により著しく挙動が異なる) |
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・熱的寸法安定性が良い(設計により,ゼロ熱膨張材料が可能)
・耐熱性,極低温性に優れる(有機繊維と好対照) |
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・耐薬品性に優れる.強酸,強アルカリ,溶剤に強い
・耐海水性に優れる |
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・電導性がある.非磁性である ・X線の透過性が大きい
・電磁遮藪(EMI),ラジオ波遮藪(RFI)に利用可能 |
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問 題 点 |
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・異方性
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・破断伸びが小さく耐衝撃性が低い,応力集中しやすい
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・高温酸化雰囲気下でCFが酸化劣化しやすい
・高温湿潤雰囲気下でエポキシ樹脂が劣化しやすい |
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・金属と接合して使用する時,電気腐食を起こしやすい
・浮遊CFによる電気短絡 |
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航空・宇宙
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スポーツ・レジャー
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一般産業
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↓
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CFRPの応用例
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応用分野 |
CFの利用特性 |
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航
空 宇 宙 用 |
飛行機 |
一次構造材-主翼、垂直、水平尾翼
二次構造材-補助翼、方向舵、昇降舵 内装材-座席、テーブル 他機器-油圧シリンダー、C/Cブレーキ |
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ノズルコーン、モーターケース
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軽量化、耐疲労 |
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人工衛星 |
アンテナ、チューブトラス構造体、太陽電池パネル
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軽量化、寸法安定性 |
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産
業 用 |
医療機器
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天板、フイルムカセッテ、X線グリッド、車椅子
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X線透過性、軽量化 |
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機械部品
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インナーレビア、ヘルドフレーム、板バネ、
工作機械ヘッド、ロボットアーム |
軽量化、振動減衰性、 |
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高速回転体 |
遠心分離器ローター、ウラン濃縮筒、
各種ローラー、シャフト、人絹ポット |
耐疲労、振動減衰性、
軽量化、高速化 |
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電子電気部品 |
パラボラアンテナ、電池部材、レーダー、
音響スピーカーコーン、コンピューター部品 |
導電性、剛性、耐蝕性、
振動減衰性 |
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自 動 車 |
ドライブシャフト、エンジンパーツ、スポイラー、
レーシングカーボディー |
軽量化、高速化、耐疲労
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リニアモーターカー車体、イス
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軽量化、剛性
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自 転 車 |
フレーム、ディスクホイール、リム、ハンドル
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軽量化、ファッション
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圧力容器 |
アクチュエーター、シリンダー、ボンベ
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軽量化、高強度
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化学装置 |
撹拌翼、パイプ、タンク、ピットフロアー
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耐蝕性、高強度
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土木建築
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CFコンポジットケーブル、コンクリート補強部材
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軽量化、クリープ性、耐蝕性
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そ の 他
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樹脂型、家具、洋傘、ヘルメット
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軽量化、寸法安定性、耐熱性
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ス
ポ | ツ 用 |
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釣具、リール
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軽量化、剛性、感度
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シャフト、フェース、ヘッド
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軽量化、剛性、感度
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ラケット |
テニスラケット、バドミントンラケット
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軽量化、剛性、感度
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船舶 |
ヨット、クルーザー、ボート、マスト、ラダー
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軽量化、剛性、振動減衰性
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その他 |
野球バット、スキー板、ストック、弓具、剣道竹刀
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軽量化、剛性、振動減衰性
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(注) |
1.CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics |
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(炭素繊維強化熱硬化性樹脂複合材料) |
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2.熱硬化性樹脂:エポキシ、不飽和ポリエステル、フェノール、ビスマレイミド等 |
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