カーボンとは？

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カーボンとは？
カーボン Carbon
FRPの最高峰『CFRP：炭素繊維強化プラスチック』
- 特徴
サマリー

軽量化に貢献する素材として、カーボン・炭素繊維・カーボンファイバー・炭素繊維強化プラスチック・炭素繊維複合材料などの用語を聞くことが多いと思います。また、金属に代わる軽くて強い素材という紹介を見ることもあります。いったいどんな素材なのでしょうか。

カーボン Carbon

カーボンは炭素であり(英：carbon)原子番号６の元素です。元素記号はC、フランス語で木炭を意味する「carbone」が由来です。自然物としては、固いダイヤモンドから柔らかいグラファイトまで、幅広い形態や同素体を持つことで知られています。炭素繊維は1959年に誕生し、1970年代から航空機やスポーツなどの用途で使用が拡大してきました。近年では、レース用部品や空を飛ぶモビリティなど、軽量で高強度の特徴を生かしたCFRP：炭素繊維強化プラスチックが様々な場面で使用され、軽量化に貢献しています。

概要

繊維強化プラスチック（FRP）は繊維を強化材として使用したプラスチックです。炭素繊維強化プラスチック（CFRP）はその名の通り炭素繊維（カーボンファイバー）で強化されたプラスチック（Carbon Fiber Reinforced Plastics）の略です。使用する繊維がカーボンであればC、ガラス繊維であればG、アラミド繊維であればAが頭について呼称されます。強化繊維と樹脂（プラスチック）を組み合わせて使用することから、『複合材:Composite』や『複合材料:Composite Material』と呼ばれています。

FRPの最高峰『CFRP：炭素繊維強化プラスチック』

FRPでは主にガラス繊維を基材として使用しますが、CFRPは炭素繊維を用いた複合材料です。炭素繊維(carbon fiber)は、アクリロニトリル(PAN)繊維や石油・石炭・コールタールなどの副生成物ピッチを原料に高温で炭化させて作った繊維のことです。アクリロニトリル繊維を用いた炭素繊維をPAN系、ピッチを用いた炭素繊維をピッチ系として区分しています。軽くて強い素材として、航空機や自動車・スポーツ用品など幅広い分野で使用されています。

特徴

①比重が鉄の１/４！

②比強度が鉄の１０倍！

③比弾性率が鉄の７倍！

主な特徴は、『軽い・強い・腐食しない』ですが、その他にもX線透過性・導電性・耐熱性・低熱膨張性など多くの特徴を持っている素材です。

サマリー

カーボンから繊維強化プラスチック『FRP』をはじめとする、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）について解説しました。先端素材と言われる素材なので、まだまだ情報も少なく全てを理解することは難しいと思います。大まかなFRPの特徴は、①軽い②強い③錆びないです。魅惑の素材と感じるCFRPですがメリットの反面、製造の煩雑さやコスト・量産性・リサイクル性などデメリットもあります。デメリットも理解した上で、CFRP部品の採用を検討してみてはいかがでしょうか。

UCHIDAについて - 創業55年

当社では、FRP・GFRP・CFRPを用いたCFRP成形加工メーカーとして多くの技術ノウハウを活用し、設計・解析から製造、二次加工・アッセンブリ、塗装、品質保証、試験までワンストップに対応しています。

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UCHIDAの設備

UCHIDAではお客様の高度な課題にも対応できるように最先端の設備を導入しております。

DMG森精機 - VS1000/40/2050
X軸：2,050mm（ストローク）／ Y軸：1,000mm ／ Z軸：600mm ／テーブル作業面：2,250×1,000mm

芦田製作所 - AUTO CLAVE 2号機
サイズ：Ø1,150×1,000mm ／使用温度：常温〜400℃ ／設計圧力：2.0Mpa（最高使用圧力）／真空方式：バック吸引方式／真空口数：5個

芦田製作所 - AUTO CLAVE 3号機
サイズ：Ø3,000×6,000mm ／使用温度：常温〜200℃ ／分布精度：±2.5℃以内／昇温速度：4.0℃/分（空炉）／冷却速度：4.0℃/分（空炉）／設計圧力：0.99Mpa（最高使用圧力）／常用圧力：0.7Mpa以内（メーカーから指定がなければ0.3Mpa位）／圧力精度：±0.02Mpa（０〜0.99Mpa/cm²の圧力設定に対して）／昇圧精度：0〜0.03Mpa/min ／圧力源：圧縮空気（常用時）／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

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オーブン
サイズ：W1,000×H1,000×D1,000mm ／温度範囲：環境温度+20〜300℃ ／昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/45分以内／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

エスペック - 恒温恒湿槽

インストロン - 万能試験機5958

オーブン
サイズ：W7,000×H3,000×D2,000mm ／温度範囲：環境温度+20〜300℃（MAX）／昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/60分以内／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

NEO
X軸：4,000mm（ストローク）／ Y軸：2,000mm ／ Z軸：1,200mm ／ C軸：0度〜±270度／ B軸：0度〜±110度／テーブル作業面：4,000×2,000mm

【開発】
3Dプリンター | Markforged

塗装ブース
各種塗装・クリア仕上げ等は、専用の塗装ブースで行っています。

接着・仕上げ・コーティングルーム
型や成形物の表面処理・トリミング・穴明け・接着等の仕上げ工程は専用ブースで行っています。

東芝 - マトリックスアイEX （超音波探傷器）
Matrix-Arrey：32

AMETEK CREAFORM MetraSCAN750 Elite（3Dスキャン）

• 検査室オリンパス - 倒立顕微鏡

オーブン
サイズ：W450×H450×D450mm ／温度範囲：環境温度+50〜650℃ ／昇温能力：環境温度+50〜650℃/120分以内

カッティングプロッター
テーブル作業面：W1,500×L3,500mm

島精機製作所 - カッティングプロッター

KUKA - ロボット

Krauss Maffei - エポキシ樹脂注入機
Resin 60ℓ ／ Hardener 25ℓ

Krauss Maffei - 630t プレス機
W1,200×L1,500×H1,700mm ／ Power Unit：Vacuum valve×2 ／ Air valve×5 ／ Hydraulic valve×5

DMG森精機 - NV5000B/40
X軸：1,020mm（ストローク）／ Y軸：510mm ／ Z軸：510mm ／テーブル作業面：1,320×600mm

大型クリーンルーム
JIS B 9920 清浄度クラスの上限濃度（個/立方メートル）／クラス5：100,000m³ ／室容量：256m²（16,000×16,000mm）　760m²（16,000×16,000×3,000mm）／室内温湿度条件：温度 23℃±3℃　湿度 65%以下／外気条件：夏期　温度35℃　湿度 70%以下／冬期　温度-5℃　湿度 40%以下