連続繊維(c-GFRTP)

旭化成の連続ガラス繊維強化ポリアミド樹脂を用いて金属代替をすることで軽量化に貢献でき、自動車の走行距離を伸ばすことに繋がります。

連続繊維強化複合材料とは

ガラス繊維の織物などに熱可塑性樹脂を含浸させて固めた板状の成形材料です。
樹脂とガラス繊維の複合材料やコンポジット材料と言われることもあり、欧州ではオルガノシート、プリプレグ(Prepreg)などとも言われます。
英語ではContinuous Glass Fiber Reinforced thermoplastic の頭文字をとってc-GFRTPと表していますが(最初のcは小文字)、他にもGFRTPやGFRPなどの表記もあります。

 

旭化成は現在、ポリアミド66(PA66)のフィルムと連続ガラス繊維の織物を積層させたプリプレグの上市を検討しており、その後の商品展開も考えております。

連続繊維

軽量かつ高物性

自動車の更なる軽量化を実現するため、樹脂とグラスファイバーの界面強度発現のメカニズムを研究し、高強度、高剛性、高衝撃性を向上させる技術を開発中です。

 

金属に対しても同等以上の引張強度、衝撃性を有する事から衝突安全性や軽量効果が得られ、信頼性や燃費向上にも貢献できる材料として提案していきます。

切削、高荷重研磨後の断面SEM写真

連続繊維強化複合材料

の製造方法

熱可塑性樹脂の連続繊維強化複合材料(連続繊維)は次のように作ります。

1.ガラス繊維織物などの強化繊維と樹脂フィルムを必要枚数重ねる(積層)

2.プレス機で熱と圧力をかけ樹脂を溶融させる(加熱・加圧)

3.溶融した樹脂をガラス繊維間に染み込ませる(含浸)

4.冷却して樹脂を固化させて板状の成形基材を製造する

 

プリプレグとは

含浸を英語でインプレグネイション(Impregnation)と言い、製造された板状の成形基材をプリプレグ(Prepreg)やオルガノシート(Organo sheet)と呼びます。

 

プリプレグを構成する材料には多数の組み合わせがあります。樹脂フィルムにはポリアミドやポリプロピレンのような熱可塑性樹脂のほかに熱硬化性樹脂も使われます。強化繊維にはガラス繊維や炭素繊維などが使われ、繊維の形態には連続した繊維の織物や一方向に揃えたもの(UD)、不連続の繊維による不織布(ランダム)などがあります。

 

旭化成が現在開発しているポリアミド66(PA66)とガラス繊維織物によるプリプレグの特長はPA66とガラス繊維織物由来の高い強度や衝撃吸収性などです。また熱可塑性樹脂のため、同種材による射出成形との複合化が可能です(プレス+射出ハイブリッド成形)。これによりリブやフランジなどの複雑形状が形成でき、部品の剛性向上や周辺部品の統合による部品のコストダウンの可能性がございます。

prepreg

バッテリーケースへの活用

EV車のバッテリーケースには鉄やアルミなどの金属が主に使われ、走行距離延伸のために軽量化が求められる一方、樹脂化検討には電池の連続爆発時に耐えうる高い難燃性が課題になります。また、コスト削減も課題になっています。

 

連続繊維強化複合材料は

1.比重が鉄の約1/4と軽量です。

    (比重:連続繊維強化複合材料 1.9 鉄 7.9 アルミ 2.7)

2.1000℃×30分の燃焼試験で穴あきがありません。

3.鉄製の筐体には必要な部材の統合や削減が可能でコスト上昇を抑えられます。

  ■アッパーカバー:防錆塗料や断熱材削減の可能性

  ■ローワーケース:アンダーカバー削減の可能性

EV battery cases

バンパービーム・ブレーキペダルへの活用

バンパービームやブレーキペダル等の部品には、鉄やアルミなどの金属が使用されており、軽量化出来る可能性が多く残されています。

 

これらの部品には、強度、剛性、衝撃性、耐久性に優れた材料が必要であり、それらの特徴を兼ね揃えた連続ガラス繊維強化樹脂が適していると考えています。鉄製バンパービームには曲げ加工や別部品との溶接等の後加工が必要になりますが、本材料で一体成型する事によって軽量化に加え、工程数と部品点数を削減出来る可能性があります。

レオナ用途事例

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