世界初! 金型に直接 FRP を積層する技術とは？

化学品と食品の素材メーカーであるADEKAと、 帝人グループでコンポジット製品の設計・成形加工を手掛けるジーエイチクラフト （以下、GHクラフト）は、世界で初めてオープンモールド型に炭素繊維などの繊維強化プラスチック（FRP）を直接積層することができる「ファイバー to コンポジット（FtoC）成形プロセス」を開発したと発表した。

自動車のボディパーツなどに使われるFRPは、一方向に引き揃えた繊維シートに熱硬化性樹脂を含浸して加熱することにより製造されるもので、オートクレーブ製法やRTM製法など様々な成形方法 がある。FRPの作り方や芯材とする繊維の素材によっても変わってくるが、一般的に鋼材よりもFRPのほうが軽量、高強度の製品を造ることができ、自動車アフターパーツのエアロパーツなどは主流となっている。




しかし、ネックなのは加熱により硬化する時間が必要なため、成形スピードに限界があり、従来の製法では成形時に樹脂内で繊維がヨレてしまうことから、FRPに想定どおりの強度を付与できないという課題があった。




こうしたなか、幅広い機能化学品を展開するADEKAと、国内最先端のコンポジット設計・成形加工技術を有するGHクラフトが融合して、硬化炉を使用せず、オープンモールド型に直接 FRPを積層することができる「FtoC成形プロセス」の開発に成功したという。

両社が開発した新規成形の「FtoC成形プロセス」は、繊維を高度に配向させながら、 樹脂含浸、硬化、積層の各プロセスを自動で行なう成形方法。ADEKAが開発した特殊高速硬化エポキシ樹脂に赤外線を照射することにより、数十秒という短時間で硬化させることができ、オープンモールド型に直接積層することが可能なため、大規模な硬化炉やプレス用金型を必要としないのが特徴。また、繊維から直接コンポジットを成形することで中間基材が不要となるため、廃棄物の発生を大幅に削減することができる。




繊維を引き延ばすことで高度に配向させることができるため、GFRP (ガラス繊維強化プラスチック)の場合、従来のRTM製法で成形した製品に比べて曲げ強度が 2 倍以上、引張強度を約 40%、層間せん断強度を約 75%向上させることが可能だ。






今後は、ADEKAは当プロセス専用樹脂を、GHクラフトは実用化プロセスの 開発を進め、具体的な開発製品において両社で当プロセスの有用性を実証後、FRP 製造のデファクトスタンダード化を目指していく。