極超複合材の現状と未来

無駄なのに 今日も朝から パドリング 日暮れ前には 元の木椀か


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竹、トウモロコシ、パルプ等を粉砕混
合し、加熱圧搾した人工木材（『自滅
回避と創造の環境論』）をはじめとす
る複合材の革新が著しい。これは５年
程前の旧聞だが宇宙航空研究開発機構
（JAXA）では、複合材料の母材となる
ポリイミド樹脂に改良を加え、複合材
の成形加工中に強度低下に繋がる水の
発生を防止することですることに航空
宇宙分野で使用される高耐熱で高強度
な炭素繊維複合材料素材の開発に成功
している。

強度低下の原因となる、成形中の水の
発生を抜本的に無くした画期的なイミ
ド系樹脂を用いたイミドプリプレグを
用いることで300℃を超える高い耐熱
性と優れた力学特性を実現した。軽量
化が求められる宇宙往還機、極超音速
旅客機の長期耐久性をもつ次世代超音
速航空機などに役立つ。







また東レは炭素繊維複合材料（CFRP）
を用いて自動車プラットフォーム（車
台）の前部フロアを10分以内に成形す
ることに成功している（「炭素繊維複
合材料」2009年1月号)。従来のスチー
ルに対して50％の軽量化を実現すると
ともに、1.5倍以上の衝突安全性（エネ
ルギー吸収量）を達成。量産化に向け
大型・複雑構造の形成と成形時間の短
縮が技術的、コスト削減に直結する重
要な課題。東レはこの課題に対し「ハ
イサイクル一体成形技術」の開発に取
り組み、金型の中に炭素繊維のプリフ
ォーム（中間基材）を配置し、樹脂を
高速で注入・硬化させてCFRPを成形す
るRTM法を全面的に見直し実現した。



ここでは、ハイパーコンポジットの一
体化成形品に関して少し突っ込んで考
えてみよう（特開「一体化成形品」JP
2010-253937 A 2010.11.11）。




この特許は、強化繊維と樹脂の面状成
形体と、第２の成形体とを接合し、少
なくとも１つの屈曲部をもつ各部位の
曲げ強度が均一で、各面部同士の曲げ
強度も均一三次元形状などの複雑な形
状が作製可能であり、歪みのない力学
特性を有し、薄肉、軽量性にも優れる
一体化成形品が提供できるというから
凄い。

屈曲部が10～400cmの大きさで、曲率
半径が５mm以下、凹凸が３mm以上、平
均厚みが0.3～３mm、曲げ強度　400～
1,000MPa、コア材の比重が0,5～1.5の
サンドイッチ構造で、線膨張係数が15
ppm/K以下、炭素繊維とする強化繊維長
が１～５mmで１～20/00の難燃剤を含
み、接合強度が５MPa以上等々の特性を
もち、電気・電子機器、オフィスオー
トメーション機器、家電機器、医療機
器、自動車部品、航空機部品または建
材として使用されるという。

【符号の説明】

１．面状成形体（Ｉ）２．第２の成形
体　３．屈曲部の最大長さ　４．基準
面と凹凸面との高さの差　５．屈曲部　
６．面部　７．頂点　８．貫通孔　９．
繊維強化複合材料（Ⅲ）10．強化繊維　
１１．熱可塑性樹脂層　１２．熱硬化
性樹脂層　１３．面状成形体（II）14．
接着強度試験片（ISO4587用）15．接着
面積　１６ａ．接着強度評価の治具　
１６ｂ．接着強度評価の治具　１７．
接着強度評価試験片　１８．繊維方向
１９．繊維直交方向　２０．切り込み
入り炭素繊維プリプレグ　２１．炭素
繊維　２２．切り込み　２３．切り込
み長さ　２４．繊維長さ　２５．隣り
合う列の切り込みが互いに切り込んで
いる長さ　Ａ．面状成形体（Ｉ）にお
いて厚みがテーパー状に変化している
点（最大厚み部）Ｂ．面状成形体（Ｉ）
において厚みがテーパー状に変化して
いる点（最小厚み部）Ｃ．面状成形体
（Ｉ）と繊維強化複合材料（Ⅲ）との
界面

勿論、面状成形体（Ｉ）に用いられる
強化繊維には、炭素繊維、ガラス繊維、
アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪
素繊維、ボロン繊維、金属繊維などの
高強度、高弾性率繊維を使用し、１種
または２種以上を併用する。PAN系炭素
繊維がさらに好ましく、導電性を付与
するには、ニッケルや銅やイッテルビ
ウムなどの金属を被覆した強化繊維を
用いることもできる。

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ところで、『物質とは情報の塊』とは
このブログで言ってきたわたしの定義
だ。これは1984年の『デジタル革命』
でピンチに陥った「写真製版業界」の
全面な経営危機とその後「土地本位制
」に傾斜し「不動産バブル」から「失
われた20年」の長期不況に陥った経験
から生まれたものだった。その意味で
ハイパーコンポジット（極超複合材）
は自然な流れではある。不自然だが自
然な流れだ。

　僕ら、ドラム缶の火のまわりにたって
　その包み込んでくれる純粋な熱気の中
　からだを温める。
　手やら顔やら。

　僕ら、湯気立てるコーヒーカップを
　両手でもって口に運び
　飲む。でも僕ら、鮭

　釣りの漁師である。そして今僕ら、雪の上で、岩の上で
　ばたばた足を踏みならし、上流へ移動する。ゆっくりと
　心、愛に溢れ、そのしずかなたまり・・・へと向かう。　　

                    
            レイモンド・カーヴァー
　　　　　　 　　　　村上春樹 訳
      　　　  『クラマス川近くで』
　　　　      　　　Near Klamath





こんなとを書いていると、実力テスト
の翌日まで近くの仁川まで出かけ化石
採取していた記憶が戻ってきた。こん
なちっぽけなわたしだが、地球温暖化
だと騒ぎながらも、何億年単位の時間
軸が中学時代のクラブ活動でしっかり
と精神のなかに成熟させていることを
そして、醒めた自分がいつも見つめて
いることをあらためて知る。