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東レ、耐衝撃性を大幅に向上した熱可塑性CFRPを開発

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東レの炭素繊維事業(アイコン)
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東レは、炭素繊維と柔軟な異種繊維を併用することで強度や剛性を高いレベルで維持しながら、耐衝撃性を大幅に向上した射出成形用の炭素繊維強化熱可塑性プラスチックを開発した。

開発品は、既存の射出成形機を用いて成形できるほか、各種インサート成形など複合成形への対応も可能。軽量化・高性能化に貢献できる材料として、今後ますます重要となる自動車・航空機などの輸送機器などの用途に向けて、今後2年以内の実用化を目指す。

射出成形で得られる炭素繊維強化熱可塑性プラスチックの耐衝撃性は、含まれる炭素繊維の繊維長に大きく依存し、繊維長が長いほど耐衝撃性が高くなる。このため、自動車部品などの耐衝撃性が求められる用途で射出成形材料として炭素繊維の繊維長が長く残存する長繊維ペレットが用いられている。

炭素繊維は硬いため射出成形時に折損しやすく、成形品中で十分な繊維長を維持することが困難で、耐衝撃性の向上が課題だった。

同社では、長繊維ペレット(TLP)に炭素繊維よりも柔軟な異種繊維を併用することで、炭素繊維強化による高い強度や剛性を維持しながら、耐衝撃性を大幅に高めることに成功した。開発品は、柔軟な異種繊維が射出成形時に折損しにくく、成形品中で炭素繊維よりも2倍以上長く残存、耐衝撃性の向上を実現したもの。

例えばPP樹脂をマトリックスとした場合、成形品としての耐衝撃性はTLPの2倍以上、汎用の炭素短繊維強化ペレットと比較すると4倍以上を達成できる。また、異種繊維をマトリックスに応じて適切に選択することで、ポリカーボネートやナイロン、高耐熱PPSなど、他の樹脂に適用した場合も、TLP比で50%以上の耐衝撃性向上が可能となる。

今後、実用化に向けた量産化技術の開発を加速し、自動車・航空機などの輸送機器をはじめとする幅広い用途に向けて展開する。

今回の開発成果は、1月27日~29日に東京ビッグサイトで開催される「nano tech 2016(第15回ナノテクノロジー総合展・技術会議)」に出展する。
《レスポンス編集部》

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