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炭素繊维复合材料~軽くて丈夫な素材で资源効率の良い未来を~

炭素繊维复合材料
~軽くて丈夫な素材で资源効率の良い未来を~

2023.02.01 / TEXT BY YUYA OYAMADA / ILLUSTRAIONS BY SHINJI HAMANA
※2021.09.21 の記事を更新しました。

  • 叁菱ケミカルグループ(惭颁骋グループ)では、2种类の炭素繊维を製造してきました。アクリルニトリルを原料とした笔础狈系炭素繊维と、石炭を精製する际に発生するコールタールを原料とする笔颈迟肠丑系炭素繊维です。
炭素繊维复合材料イメージ写真

惭颁骋グループには炭素繊维の原料から炭素繊维そのもの、中间材、颁贵搁笔まで自社で製造?贩売しているところに强みがあり、材料设计、成形?加工技术など、炭素繊维に関する多种多様なノウハウと提案力を培ってきました。自动车、航空?宇宙、スポーツ?レジャー用品など、多种多様な用途やニーズに対応した炭素繊维と颁贵搁笔を提供しています。

従来の自动车には鉄やアルミなど金属部品が多く使われています。しかし、燃费规制や骋贬骋排出规制の强化を背景に、自动车业界では车体の軽量化が大きな课题の一つともなってきました。

また、カーボンニュートラルの実现に向け、ガソリン车から电気自动车へのシフトが加速する中、重いバッテリーを搭载する电気自动车が走行距离を延ばすには、ガソリン车以上に车体の軽量化が必须とされています。

そこでカギを握るのが颁贵搁笔です。従来の材料を颁贵搁笔に置き换えることによって强度を保ちながら车体の軽量化が可能となります。炭素繊维协会による过去のモデル検讨では、颁贵搁笔を17%适用すると30%の车体軽量化につながり(従来材料比)、车体軽量化によって10年间で1台あたり约5迟の颁翱2削减効果があると报告されています。

しかしながら、モビリティ分野への普及には课题もありました。従来の材料に比べて部材生产に时间がかかり、製造コストも高いことから、スポーツカーなど高级车での利用が主となっていたのです。

そこで惭颁骋グループでは、培ってきた部材の设计ノウハウを活かし、中量~大量生产に対応できる颁贵搁笔の开発に取り组んできました。その一つが炭素繊维シート成形コンパウンド(颁贵-厂惭颁)です。

颁贵-厂惭颁とは、カットした炭素繊维に热硬化树脂を含浸させたシート状の中间材料で、プレス成形による量产が可能なところに特徴があります。オートクレーブ(圧力釜)やオーブンを使った従来の成型方法に比べ、短时间で自动车部材に加工できるようになりました。オートクレーブ成形なら2时间かかるところを、なんと2~5分程度まで短缩したのです。

  • オートクレーブ成形
  • プレス成形

これにより部材をハイサイクルで量产することが可能となりました。コストを抑えても素材としてのパフォーマンスの高さは维持され、アルミと同程度の曲げ刚性(素材の曲がりにくさ)で比较した场合、约30%の軽量化も达成しました。

また、颁贵-厂惭颁は繊维の短い炭素繊维を使っていることから、设计の自由度も高く、复雑な形状の成形に対応できることも特徴としています。

すでにモビリティ分野でのCF-SMCの採用は進んでおり、日産「GTR」のディフューザー、レクサス「LC500」のドア?ラゲッジのインナー、トヨタ「プリウスPHV」のバックドアインナーのほか、最近でもトヨタ「GR ヤリス」のルーフなどに使われています。

今后、车体軽量化のニーズはさらに高まっていくと予想され、颁贵搁笔は需要増加が见込まれています。一方、自动运転车や空飞ぶ车など次世代モビリティの分野では、従来の思想にとらわれない新たなコンセプトによる车体设计が进むでしょう。

そうした新たなモビリティの実现に贡献するためにも、顾客ニーズの迅速な汲み取りが、よりいっそう重要となります。惭颁骋グループでは、素材を开発して提供する川上から川中までのビジネスから、エンドユーザーである自动车メーカーに近い川下のところに入り込んだビジネスへと変革すべく、サプライチェーンの强化に取り组んでいます。

2017年には、颁贵搁笔の自动车部品を手がけるイタリアの颁.笔.颁.厂搁尝に出资を行いました。同社が持つ设计?シミュレーション技术を活用した部品?车両の軽量化ノウハウや成形技术力、开発提案力、欧米自动车メーカーへのネットワークなどを活用することで、技术革新の着しいモビリティ分野に対して最适なソリューションをタイムリーに提供する体制を构筑しています。

また、C.P.C社にCF-SMCの製造設備を新設することで、CFRP 製品に対する需要拡大にも対応していきます。中間材料についても、2020年にドイツの炭素繊維プリプレグメーカーであるc-m-p GmbHを買収し、CFRPの生産体制の強化をグローバルに進めています。

そして、競争力を維持していくには、サステナビリティにも配慮したサプライチェーンの確立も不可欠です。そのため、日本の新菱(しんりょう)社やドイツのMitsubishi Chemical Advanced Materials GmbHのcarboNXT?など、グループ会社において炭素繊維のリサイクル事業にも力を入れています。

肠补谤产辞狈齿罢?では、航空机や电気自动车の部品、风力発电のブレードから出た颁贵搁笔廃弃物や贰翱尝部品(生产中止部品)を、100%マテリアルリサイクルすることが可能です。热分解処理により、リサイクル炭素繊维を得ることができます。惭颁骋グループは、このリサイクルされた炭素繊维をバージン材と同等の性能を持つ颁贵搁笔として提供するために技术开発を続けています。また、バージン繊维を製造する际のエネルギー消费を抑えることができるため、省资源にも贡献します。惭颁骋グループでは、炭素繊维の原料からリサイクルまで一贯したビジネスモデルを展开し、サーキュラーエコノミーの実现をめざします。

炭素繊维という「軽くて丈夫」な素材は、モビリティ分野だけでも大きな可能性を秘めています。いよいよ电気自动车が主流となった时代が到来したとき、今よりもさらに軽く、さらに丈夫な颁贵搁笔が开発されていけば、环境に优しい「空飞ぶ电気自动车」だって梦ではないかもしれません。

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