繊維強化プラスチック

平 成２ ８年度

特 許出 願技術 動向 調査報 告書 （概要 ）

繊 維強 化プラ スチ ック

平 成 ２ ９ 年 ３ 月

特 許 庁

問 い 合 わ せ 先

特 許 庁 総 務 部 企 画 調 査 課 知 財 動 向 班

電 話：０ ３ － ３ ５ ８ １ － １ １ ０ １（ 内 線：２ １ ５ ５ ）

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第 １ 章 調 査 の 概 要

第 １ 節 調 査 の 対 象 範 囲 １ ． 調 査 対 象

今 回 の 特 許 出 願 技 術 動 向 調 査 で は 、 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク を 調 査 対 象 と し た 。

２ ． 背 景

本 調 査 で は 、近 年 、日 米 欧 市 場 に お い て 特 に 注 目 さ れ て い る「 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク 」 の 分 野 に つ い て 調 査 分 析 を 行 う も の と す る 。 日 米 欧 に お い て 特 許 出 願 が 急 増 し て お り 、 日 米 欧 特 許 文 献 の 審 査 に お け る 重 要 性 は ま す ま す 高 ま っ て い る 。 こ の た め 、 日 米 欧 の 特 許 文 献 の 技 術 レ ベ ル を 把 握 し 、 特 許 文 献 を 整 理 す る こ と は 、 特 許 庁 に お け る 審 査 体 制 の 構 築 や 的 確 か つ 効 率 的 な 審 査 を 行 う 上 で 重 要 で あ る 。

ま た 、今 後 、我 が 国 の 産 業 が 持 続 的 に 発 展 し て い く た め に 、海 外 市 場 、特 に 米 欧 市 場 で の 事 業 展 開 の 重 要 性 が 認 識 さ れ て お り 、 我 が 国 企 業 等 に お い て 米 欧 市 場 で の 事 業 展 開 を 念 頭 に 置 い た 技 術 開 発 戦 略 、 知 財 戦 略 の 策 定 が 重 要 で あ る 。

近 年 、繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク（ FRP）が 用 い ら れ る 対 象 は 拡 大 し て お り 、そ の 特 許 出 願 動 向 は 、 今 後 の 政 策 や 企 業 の 研 究 開 発 戦 略 、 出 願 戦 略 等 を 設 定 し て い く 上 で 非 常 に 重 要 な 情 報 で あ っ て 、 そ の 分 析 が 急 が れ て い る 。 こ の よ う な 背 景 の 下 、 本 調 査 は 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に 関 す る 特 許 の 動 向 を 調 査 し 、 技 術 革 新 の 状 況 、 技 術 競 争 力 の 状 況 と 今 後 の 展 望 に つ い て 検 討 す る こ と を 目 的 と す る 。

３ ． 調 査 の 対 象 範 囲

本 調 査 に 関 連 す る 要 素 技 術 、 技 術 分 野 、 応 用 産 業 の 概 要 を ま と め た 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 技 術 俯 瞰 図 を 図 1-1 に 示 す 。 本 調 査 で の 主 要 な 対 象 技 術 分 野 は 、 以 下 の と お り で あ る 。

【 対 象 技 術 分 野 】

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク （ 以 下 の 要 素 技 術 を 含 む ）

① 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク （ 炭 素 繊 維 、 ガ ラ ス 繊 維 等 ）

② 自 動 車 用 、 航 空 機 用 、 産 業 機 器 用 の も の

③ 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 成 形 技 術

④ 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 組 合 せ 、 接 合 技 術

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図1 - 1 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク 関 連 技 術 の 技 術 俯 瞰 図

こ の 調 査 で は 、 図 1-1 の 技 術 俯 瞰 図 に 対 応 し た 技 術 区 分 を 設 定 し 、 特 許 の 技 術 区 分 別 動 向 解 析 を 行 っ て い る 。 技 術 区 分 の 内 容 を 表 1-1に 示 し た 。

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表1 - 1 調 査 対 象 技 術 区 分 大 分 類 の 内 容

技 術 区 分 内 容

1 . 繊 維 の 種 類 【 無 機 繊 維 】 炭 素 繊 維 （ PAN系 、ピッ チ 系 ） 、ガ ラ ス繊 維 、ボ ロン 繊 維 、金 属 繊 維

【 有 機 繊 維 】 ア ラ ミ ド繊 維 、ポ リ オ レ フ ィ ン 繊 維 、ザ イ ロ ン 繊 維 、ビ ニ ロ ン 繊 維 、レ ーヨ ン 繊 維 、ポ リ エ ステル 繊 維 、天 然 繊 維 （ セ ルロ ース、キチ ン 、絹 、蜘 蛛 の 糸 ）

2 . 繊 維 形 状 【 連 続 繊 維 】 【 チ ョ ッ プ ドファ イ バ ー】 短 繊 維 、長 繊 維 【ミ ル ドフ ァ イバー】

3 . 中 間 基 材 【 紡 績 糸 ・ 織 糸 】 サ イ ジ ン グ （ 表 面 塗 工 ） 剤 、 複 合 糸 、 一 方 向 繊 維 束 【 織 布 、 編 物 、 組 物 】 一 方 向 織 物 、 二 次 元 織 物 、 三 次 元 織 物 、 複 数 の 繊 維 【 チ ョ ッ プ ド 糸 ・ ミ ル ド 】 【 不 織 布 】 【 布 帛 （ ふ は く ）】 2軸 ステッ チ 基 材 、多 軸 織 物 【 ペレ ッ ト】 短 繊 維 、長 繊 維 【 ペーパ ー】 【 プ リ プ レ グ】 U D（ 一 方 性 ） プ リ プ レ グ 、織 物 プリ プ レ グ 、トウ プ レ グ 、セ ミ プ レ グ 【 積 層 体 プ リフ ォ ーム】

4 . 中 間 基 材 製 造 【 製 織 ・ ウ ェ ブ ・ 抄 造 】 開 繊 、抄 紙 【 構 造 体 ・ 賦 形 体 形 成 】 プ リ フ ォ ー ム 賦 形 法 、プ リ プ レ グ 形 成 、フ ァ イ バ ープ レ ース メ ン ト（ AF P 連 続 繊 維 ） 、フ ァ イ バ ープ レ ー スメ ン ト（ チ ョ ッ プ ドフ ァ イ バ ー） 、 自 動 テ ープ 積 層 （ AT L） 、Ｌ ＦＴ－ D

5 . マトリ ッ ク ス樹 脂 【 熱 可 塑 性 樹 脂 】 ポ リ オ レ フ ィ ン （ PE , PP ） 、 ポ リ ス チ レ ン 、 ポ リ エ ス テ ル 、 ポ リ カ ー ボ ネ ー ト 、 ポ リ ア ミ ド 、 ポ リ エ ー テ ル ス ル フ ォ ン 、 ポ リ フ ェ ニ レ ン サ ル フ ァ イ ド 、 ポ リ エ ー テ ル イ ミ ド 、 ポ リ エ ー テ ル エ ー テ ル ケ トン 、ポ リ エ ーテル ケ トン ケ トン、AB S 樹 脂 、ポ リ 塩 化 ビ ニ ル 、ポリ（ メ タ） ア ク リル 酸 、ポ リ ア クリ ロ ニ ト リ ル 、 ポ リ ビ ニ ル ア ル コ ー ル 、 ポ リ ア セ タ ー ル 、 ポ リ エ チ レ ン オ キ サ イ ド 、 ポ リ フ ッ 化 ビ ニ リ デ ン 、 熱 可 塑 性 ポ リ ウ レ タ ン （ T PU ） 【 熱 硬 化 性 樹 脂 】 エ ポ キ シ 樹 脂 、 ポ リ イ ミ ド 樹 脂 、 ポ リ ア ミ ド 樹 脂 、不 飽 和 ポ リ エ ステル 樹 脂 、フ ェ ノール 樹 脂 、 ベン ゾ オ キサ ジ ン 樹 脂 、シ ア ナ ー トエ ステ ル 樹 脂 、 メ ラ ミ ン 樹 脂 、 ユ リ ア 樹 脂 （ 尿 素 樹 脂 ） 、 ポ リ ウ レ タ ン 、 ジ ア リ ル フ タ レ ー ト 樹 脂 、 シ リ コ ー ン 樹 脂 、 ア ル キド樹 脂 、ビ ニ ル エ ステル 樹 脂

6 . 樹 脂 組 成 物 ・ 添 加 剤 樹 脂 、硬 化 剤 、熱 可 塑 性 樹 脂 、有 機 添 加 材 、無 機 添 加 材 、繊 維

7 . 成 形 方 法 【 スプ レ ーア ッ プ 、ハ ン ドレ イ ア ッ プ 】 【 シ ートモ ール ディ ン グ （ SM C） 】 【真 空 バ ッ グ 】 【オ ーブ ン】

【 オ ートク レ ーブ】 【 レ ジ ン トラ ン スフ ァ ー成 形 】レ ジ ン トラ ン スフ ァ ー成 形 （ RT M） 、真 空 ア シ スト R T M

（ Va RT M ） 、レ ジ ン イ ン ジ ェ ク シ ョ ン （ R IM ） 【 レ ジ ン フ ィ ル ム イ ン フ ュ― ジ ョ ン （ R F I） 】 【 引 抜 成 形 】

【 フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ 】 【 射 出 】 短 繊 維 、 長 繊 維 （ Ｌ Ｆ Ｔ - Ｄ ） 、 オ ン ラ イ ン ブ レ ン ド 射 出 成 形

【 Bu l k M o l d i n g Co m p o un d （B M C）】 【 オ ン ラ イン ブ レ ン ドプ レ ス成 形 】 【 プ レ ス、積 層 加 圧 】 【 ハ イ ブ リ ッ ド成 形 】 イ ン サ ート射 出 成 形 、ハ イ ブ リ ッ ド一 体 プ レ ス成 形 、プ レス＋ 射 出 成 形 【 3 D プリ ン タ ー】 【 押 出 成 形 】 【 テープ ・ シ ートワ イ ン ディ ン グ】 【 構 造 】

8 . 成 形 品 の2次 加 工 【 接 合 】 【 切 削 】 【 穴 あ け】 【 研 磨 】 【 表 面 処 理 】 【 塗 装 】 9 . 製 造 装 置 に 特 徴

1 0. 先 進 製 造 イ ノベーシ ョ ン 【 データ処 理 】 【 ネ ッ トワ ーク 化 】 【ロ ボ ッ ト】

1 1. 特 性 評 価 【 力 学 的 （ 機 械 的 ） 性 質 】 引 張 強 度 、 曲 げ 強 度 、 圧 縮 強 度 、 弾 性 率 （ 剛 性 ） 、 摺 動 特 性 、 耐 衝 撃 性 、 制 振 性 【 形 態 的 性 質 】 密 度 （ 軽 量 性 など ） 、 比 表 面 積 【 熱 的 性 質 】 熱 膨 張 性 ・ 熱 寸 法 性 、 熱 伝 導 性 、 荷 重 た わ み 温 度 【 電 気 的 ・ 電 磁 的 性 質 】 電 磁 遮 蔽 性 、電 気 伝 導 性 、電 気 絶 縁 性 、耐 雷 性 【 耐 久 性 ・ 安 定 性 】 【 非 破 壊 検 査 】 超 音 波 探 傷 試 験 、 放 射 線 透 過 試 験 、赤 外 線 サ ー モ グ ラ フ ィ 試 験 、ア コースティ ッ ク エ ミ ッ シ ョ ン試 験 【 先 進 製 造 イ ノベーシ ョ ン】 データ処 理 、ネ ッ トワ ーク 化 1 2. リ サ イ ク ル 【 気 相 法 】 熱 分 解 法 、マイ ク ロ 波 加 熱 法 、過 熱 水 蒸 気 法 、半 導 体 熱 活 性 法

【 液 相 法 】 超 臨 界 ・ 亜 臨 界 溶 解 法 、常 圧 溶 解 法 、高 電 圧 衝 撃 波 法 、電 解 酸 化 法

1 3. 課 題 ・ 目 的 【 製 法 向 上 】 形 態 制 御 （ 繊 維 長 、 構 造 ・ 形 状 ） 、 集 合 体 ・ 配 列 配 向 、 品 質 向 上 、 成 形 性 向 上 、 硬 化 性 向 上 、 精 度 向 上 、 生 産 性 向 上 （ 歩 留 り 向 上 、 量 産 性 向 上 ） 、 経 済 性 向 上 （ 省 エ ネ ル ギ ー ・ 省 資 源 、装 置 簡 素 化 ） 、安 全 性 ・ 信 頼 性 向 上 、回 収 ・ 再 利 用

【 特 性 向 上 】 力 学 的 （ 機 械 的 ） 性 質 （ 引 張 強 度 、曲 げ 強 度 、圧 縮 強 度 、弾 性 率 、摺 動 特 性 、耐 衝 撃 性 、 制 振 性 、 接 着 性 ） 、 形 態 的 性 質 （ 密 度 （ 軽 量 性 な ど ） 、 比 表 面 積 、 表 面 ・ 外 観 ・ 意 匠 性 ） 、 熱 的 性 質 （ 熱 膨 張 性 ・ 熱 寸 法 性 、 熱 伝 導 性 、 荷 重 た わ み 温 度 、 耐 熱 性 ） 、 電 気 的 ・ 電 磁 的 性 質 （ 電 磁 遮 蔽 性 、電 気 伝 導 性 、電 気 絶 縁 性 、耐 雷 性 ） 、耐 久 性 ・安 定 性 向 上

1 4. 応 用 技 術 【 輸 送 機 器 分 野 】 航 空 機 ・ 宇 宙 、 自 動 車 、 船 舶 、 鉄 道 【 エ ネ ル ギ ー 分 野 】 風 力 発 電 、 圧 力 容 器 、 燃 料 電 池 、 太 陽 電 池 、 二 次 電 池 、油 田 【 建 築 ・ 土 木 分 野 】 建 築 材 料 、 土 木 ・ 橋 梁 構 造 物 、地 下 ・ 海 洋 構 造 物 、 浴 槽 ・ 浴 室 パ ネ ル 【 産 業 機 械 分 野 】 ロ ボ ッ ト ア ー ム 、 ロ ー ル 、 機 械 部 品 【 電 気 ・ 電 子 分 野 】 筐 体 、表 示 装 置 、 半 導 体 、 電 磁 波 吸 収 材 料 、 IC ト レ ー 、 コン デ ン サ ・ キャ パ シ タ 、 熱 源 体

【 医 療 分 野 】 医 療 機 器 、 医 療 器 具 【 ス ポ ーツ ・ レ ジ ャ ー 】 ゴ ル フ シ ャ フ ト ・ ヘ ッ ド 、 釣 具 、 海 洋 乗 物 、 スポ ーツ 用 具 、自 転 車

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第 ２ 節 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 技 術 概 要 １ ． 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク と は

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク（ Fiber-Reinforced Plastics（ FRP））は 、ガ ラ ス 繊 維 な ど の 繊 維 を プ ラ ス チ ッ ク の 中 に 入 れ て 強 度 を 向 上 さ せ た 複 合 材 料 の こ と で あ る 。 プ ラ ス チ ッ ク は 軽 量 で は あ る が 、 弾 性 率 が 低 く 構 造 用 材 料 と し て は 余 り 適 し て い な い 。 そ こ で 、 ガ ラ ス 繊 維 の よ う に 弾 性 率 の 高 い 材 料 と の 複 合 材 料 と し て 、 軽 量 で 強 度 の 高 い 、 比 強 度 の 大 き な 材 料 と し て 用 い ら れ て い る 。 こ う し た 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に お い て 、 強 化 さ れ る 側 の 部 材 を 母 材 （ マ ト リ ッ ク ス ） と 呼 び 、 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 場 合 は プ ラ ス チ ッ ク が マ ト リ ッ ク ス と な る 。

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 製 造 に 当 た っ て は 、 最 終 製 品 の 形 状 、 要 求 性 能 、 組 み 合 わ せ る 樹 脂 の 種 類 、 目 標 コ ス ト に 応 じ て 、 組 み 合 わ せ る 中 間 材 料 の 種 類 や 、 後 述 す る オ ー ト ク レ ー ブ 、プ レ ス 成 形 、フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ 、プ ル ト ル ー ジ ョ ン 、RTM成 形 、射 出 成 形 等 の 多 岐 に わ た る 成 形 方 法 か ら 最 も 適 し た も の を 選 択 す る 必 要 が あ る 。 さ ら に 、 連 続 繊 維 の 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク は 繊 維 方 向 と 繊 維 の 直 角 方 向 で は 物 性 が 全 く 異 な る 異 方 性 を 有 し 、 最 終 製 品 で 必 要 と な る 性 能 を 得 る た め に は 、 繊 維 の 並 べ 方 ・ 含 有 量 、 組 み 合 わ せ る 樹 脂 の 選 択 な ど 、 材 料 の 物 性 設 計 が 必 要 と な る 。

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク は 安 価 で 軽 量 性 や 耐 久 性 が 良 い こ と か ら 、 応 用 分 野 と し て 、 小 型 船 舶 の 船 体 や 、 自 動 車 ・ 鉄 道 車 両 の 内 外 装 、 ユ ニ ッ ト バ ス や 浄 化 槽 な ど の 住 宅 設 備 機 器 で 主 に 使 用 さ れ て い る 。

（ １ ） 強 化 繊 維

強 化 繊 維 と し て は 、ガ ラ ス 繊 維 、炭 素 繊 維 、ボ ロ ン 繊 維 等 の 無 機 繊 維 や 、耐 衝 撃 性 の 高 い ア ラ ミ ド 繊 維 や ザ イ ロ ン 繊 維（ ポ リ（ パ ラ フ ェ ニ レ ン ベ ン ゾ ビ ス オ キ サ ゾ ー ル ））、 ポ リ エ チ レ ン 繊 維 等 の 有 機 繊 維 が 使 用 さ れ て い る 。 最 近 で は 、 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ や 天 然 系 の セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー 、 キ ト サ ン フ ァ イ バ ー 、 絹 、 蜘 蛛 の 糸 等 を 強 化 繊 維 と し た 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 開 発 も 行 わ れ て い る 。

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 分 類 法 と し て 、 樹 脂 中 の 繊 維 の 長 さ で 、 短 繊 維 強 化 、 長 繊 維 強 化 、 連 続 繊 維 強 化 に 分 類 さ れ る 。

（ ２ ） マ ト リ ッ ク ス 樹 脂

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に は 、 マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 に 熱 硬 化 性 樹 脂 を 用 い る タ イ プ と 、 熱 可 塑 性 樹 脂 を 用 い る タ イ プ の 2 種 類 が 使 用 さ れ て い る 。 現 在 使 わ れ て い る マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 は 熱 硬 化 性 エ ポ キ シ 樹 脂 が 多 い 。 金 属 と 比 較 し て も 比 強 度 、 比 剛 性 が 非 常 に 高 い が 、 サ イ ク ル タ イ ム が 長 く 、 リ サ イ ク ル が で き な い 等 の 欠 点 を 有 す る 。 現 在 サ イ ク ル タ イ ム の 向 上 や リ サ イ ク ル の 研 究 開 発 が 進 め ら れ て い る 。 一 方 、 熱 可 塑 性 樹 脂 と し て は 、ポ リ オ レ フ ィ ン（ PE、PP）等 の 様 々 な 樹 脂 が 使 用 で き る 。成 形 サ イ ク ル が 短 く 生 産 コ ス ト が 安 く 、 リ サ イ ク ル も 可 能 で あ る 。 し か し 、 熱 硬 化 性 樹 脂 に 比 較 し て 強 度 が 劣 り 、 生 産 上 で は 繊 維 へ の 含 浸 が 難 し い と い う 課 題 が あ る 。 熱 可 塑 性 樹 脂 を マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 と し た 場 合 に は 生 産 性 、 コ ス ト 面 、 リ サ イ ク ル 性 な ど で 有 利 で あ る が 、 機 械 的 強 度 に 劣 る と い う 欠 点 が あ る 。 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の サ イ ク ル タ

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

比強度(σf/ρ）

比曲げ剛性

鉄鋼(270MPa)→ 鉄鋼(270MPa)→ 鉄鋼(270MPa)→ 鉄鋼(1,470MPa)→

チタン

GFRP

アルミニウム CFRP(一般産業用)

CFRP(航空機用)

） ρ

（

3 _/

E CFRP：熱硬化性

CFRTP：熱可塑性 Vf：繊維体積含有率

CFRTP Vf=0.5

Vf=0.1

行 わ れ て い る 。

図1 - 2 各 種 構 造 材 料 用 材 料 の 比 強 度 ・ 比 曲 げ 剛 性

出 典 ： 高 橋 淳 ,成 形 加 工 , V ol . 20 , N o. 10 , p .3 1 8（ 2 00 8）

マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 と し て は エ ポ キ シ 樹 脂 、 フ ェ ノ ー ル 樹 脂 、 ビ ニ ル エ ス テ ル 、 不 飽 和 ポ リ エ ス テ ル 、 ポ リ イ ミ ド 、 ビ ス マ レ イ ミ ド 等 の 熱 硬 化 性 樹 脂 を 使 用 す る こ と が 多 い 。一 方 、ポ リ オ レ フ ィ ン 、ポ リ ア ミ ド 、ポ リ カ ー ボ ネ ー ト 、ポ リ フ ェ ニ レ ン サ ル フ ァ イ ド 、 ポ リ エ ー テ ル エ ー テ ル ケ ト ン 等 を 用 い た 熱 可 塑 性 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク が 製 造 さ れ て い る 。マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 は 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 形 状 、耐 候 性 、難 燃 性 、耐 久 性 な ど 多 く の 重 要 な 特 性 を 決 め る 。 熱 可 塑 性 樹 脂 は 、 射 出 成 形 や プ レ ス 成 形 に 適 す る こ と か ら 、 熱 硬 化 性 樹 脂 と 比 較 し て 大 幅 な 生 産 タ ク ト タ イ ム の 短 縮 が 可 能 と な り 、 自 動 車 用 途 を 始 め と す る 様 々 な 分 野 ・ 用 途 で 利 用 の 拡 大 が 見 込 ま れ て い る 。 表 1-2 に 代 表 的 な 樹 脂 の 種 類 と 特 性 、 用 途 例 を 示 す 。

表1 - 2 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に 用 い ら れ る 代 表 的 な 樹 脂 の 種 類 と 特 性 、 用 途

樹 脂 主 な特 性 主 な用 途

熱 硬 化 性 樹 脂

エ ポ キシ 力 学 特 性 良 、硬 化 収 縮 小 航 空 機 、自 動 車 、風 力 発 電 、圧 力 容 器 、土 木 建 築 、スポ ーツ

フ ェ ノール 難 燃 性 、耐 火 性 自 動 車 部 品

ビ ニ ル エ ステル 不 飽 和 ポ リ エ ステル

速 硬 化 、低 温 硬 化 、低 価 格 船 舶 、建 材

ポ リ イ ミ ド、ビ スマレ イ ミ ド 高 耐 熱 性 航 空 機 、耐 熱 ロ ボ ッ トハ ン ド、二 輪 車 用 マフ ラ ー 熱 可 塑 性 樹 脂

ポ リ オ レフ ィ ン（ PE 、PP） 耐 衝 撃 性 自 動 車 部 品

ポ リ ア ミ ド 耐 衝 撃 性 、耐 熱 性 自 動 車 部 品 、パ ソ コン

ポ リ カ ーボ ネ ート 耐 衝 撃 性 、寸 法 安 定 性 カ メ ラ 、ビ デオ カ メ ラ

ポ リ フ ェ ニレ ン サ ルフ ァ イ ド 耐 熱 性 自 動 車 部 品

ポ リ エ ーテル エ ーテル ケ トン 耐 熱 性 、耐 衝 撃 性 、力 学 特 性 良 航 空 宇 宙 、ウ エ ハ ーキャ リ ア 出 典 ： 各 種 資 料 よ り 三 菱 化 学 テ ク ノ リ サ ー チ が 作 成

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（ ３ ） 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 中 間 基 材

長 繊 維 及 び 短 繊 維 か ら 成 る 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 中 間 基 材 は 、 そ れ ら を 2 次 加 工 す る こ と に よ り 各 種 形 態 の も の が 使 用 さ れ る 。 主 な 中 間 基 材 と し て は 、 フ ィ ラ メ ン ト 、 織 布 、編 物 、組 物 、ペ ー パ ー 、マ ッ ト 、チ ョ ッ プ ド 繊 維 等 が あ る 。中 間 基 材 の 分 類 を 以 下 に 示 し た 。

図1 - 3 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 中 間 基 材

・

・

出 典 ： 炭 素 繊 維 協 会 ホ ー ム ペ ー ジ 、 h tt p :/ /w w w. ca rb o nf i be r .g r. jp / ma te r ia l/ ty p e. h tm l

（ ４ ） 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 製 造 方 法

繊 維 の プ ラ ス チ ッ ク へ の 混 入 方 法 に は 大 き く 二 つ の 製 造 方 法 が あ る 。 細 か く 切 断 し た 繊 維 を 均 一 に 混 合 す る 方 法 と 、 連 続 繊 維 を 一 方 向 性 を 持 た せ た ま ま プ ラ ス チ ッ ク に 浸 潤 さ せ る 方 法 で あ る 。 ガ ラ ス 繊 維 は 前 者 、 炭 素 繊 維 は 後 者 の 方 法 が 採 ら れ る こ と が 多 い 。

た だ し 連 続 繊 維 を 一 方 向 に 配 向 し た 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク は 、 繊 維 方 向 の 引 っ 張 り に は 強 い が 、 繊 維 と 直 角 方 向 の 引 っ 張 り に は 弱 く 強 度 に 異 方 性 が あ る 。 通 常 は 板 状 の 繊 維 の 層 を 、 繊 維 方 向 が 異 な る よ う に 複 数 枚 重 ね る こ と が 行 わ れ る 。 こ の よ う な 単 純 な 積 層 で は 、層 同 士 の 接 着 強 度 の 不 足 が 問 題（ 層 間 剥 離 、デ ラ ミ ネ ー シ ョ ン ）と な る た め 、 繊 維 層 間 を 縫 う ス テ ッ チ ン グ や 、 繊 維 そ の も の の 3 次 元 化 と い っ た 手 法 が 開 発 さ れ て い る 。

２ ． 成 形 方 法

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 成 形 で は 、 マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 の 種 類 や 繊 維 形 態 （ 連 続 繊 維 、 不 連 続 繊 維 ） に よ り 、 種 々 の 成 形 法 が 用 い ら れ て い る 。 主 な 成 形 法 に 関 し て 表 1-3 に ま と め て 示 し た 。 熱 硬 化 樹 脂 系 で は 、 成 形 時 間 短 縮 を 目 的 に 連 続 繊 維 を 用 い た ハ イ サ イ ク ルRTM成 形 や 高 速 プ レ ス 複 合 成 形 等 に よ る 高 強 度 、高 生 産 性 のCFRP成 形 方 法 の 開 発 が 行 わ れ て い る 。 一 方 、 熱 可 塑 性 樹 脂 系 で は 、 熱 可 塑 性 の 生 産 性 を 維 持 し た ま ま い か に 強 度 を 上 げ て い く か が 技 術 検 討 課 題 と な っ て い る 。 例 え ば 、 炭 素 繊 維 の 連 続 繊 維 に 熱 可 塑 性

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く 高 強 度 の 熱 可 塑 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 開 発 が 行 わ れ て い る 。

表1 - 3 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 代 表 的 な 成 形 法

樹 脂 繊 維 成 形 法 力 学 特 性 成 形 時 間

熱 硬 化 性

（ エ ポ キシ 等 ）

連 続 繊 維 一 方 向

編 物 （ 平 織 、綾 織 ） 多 軸 基 材

F W成 形 糸 を巻 き 付 ける

糸 を巻 き 付 ける

○ ～ ◎

× 3 ～5時 間 オ ートク レ ーブ 成 形

ハ ン ドレ イ ア ッ プ

繊 維 と樹 脂 を人 手 で積 層

○ ～ ◎

× 2 ～4時 間 オ ートク レ ーブ 成 形

プ リ プ レ グ

樹 脂 を 含 浸 し た シ ー ト を 積 層

○ ～ ◎

× 2 ～4時 間 プ レ ス成 形

プ リ プ レ グ

プ リ プ レ グ を 積 層 し 熱 プ レ ス

○ ～ ◎

△ 5 ～ 10分 R T M プ リ フ ォ ー ム を セ ッ ト し た 上

下 型 に 樹 脂 を注 入

○ ～ ◎

△ 7 ～ 90分 Va R T M プ リ フ ォ ー ム と 型 を バ ギ ン

グ フ ィ ル ム で 包 み 真 空 吸 引 して樹 脂 を注 入

○ ～ ◎

× 4時 間 短 繊 維 チ ョ ッ プ ド糸

（ 25 m m ～ 100 m m ）

SM C 繊 維 に ビ ニ ル エ ス テ ル を

含 浸 した シ ートを熱 プ レ ス

× ～ △

○ 5分 熱 可 塑 性

（ PP、PA 等 ）

連 続 繊 維 一 方 向

編 物 （ 平 織 、綾 織 ） 組 物

プ レ ス成 形 樹 脂 と繊 維 を テ ープ 状 に し た 連 続 基 材 を 予 熱 し 、 プ レ スして冷 却

△ ～ ○

◎ 1 ～3分 短 繊 維 チ ョ ッ プ ド糸

（ 25 m m ～ 100 m m ）

プ レ ス成 形 繊 維 を ラ ン ダ ムに 配 置 した シ ー ト を 予 熱 し 、 プ レ ス し て 冷 却

× ～ △

◎ 1分 チ ョ ッ プ ド糸

（ 3 m m ～5 m m ）

射 出 成 形 樹 脂 と 短 繊 維 、 長 繊 維 ペ レ ッ トを射 出 成 形

×

◎ 4 0秒 出 典 ： 各 種 資 料 よ り 三 菱 化 学 テ ク ノ リ サ ー チ に て 作 成

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 各 種 の 成 形 方 法 に つ い て 以 下 に 説 明 す る 。

（ １ ） ハ ン ド レ イ ア ッ プ

繊 維 を 型 に セ ッ ト し 、 ロ ー ラ ー や 刷 毛 で 樹 脂 を 塗 布 し て 含 浸 さ せ な が ら 脱 泡 し 、 硬 化 し た 後 に 型 か ら 取 り 外 し て 製 造 す る 方 法 。 少 量 多 品 種 生 産 に 適 し て い る 。 ヨ ッ ト 、 ボ ー ト 、漁 船 、薬 品 タ ン ク 、テ ー マ パ ー ク の 構 築 物 な ど 、複 雑 な 形 状 の も の や 大 き な も の を 作 る の に 最 適 な 方 法 で あ る 。

（ ２ ） ス プ レ ー ア ッ プ

繊 維 と 樹 脂 を ス プ レ ー ガ ン か ら 型 へ 吹 き 付 け て 、 ロ ー ラ ー や 刷 毛 で 含 浸 さ せ な が ら 脱 泡 成 形 し 、 硬 化 し た 後 に 型 か ら 取 り 外 し て 製 造 す る 方 法 で あ る 。

（ ３ ） バ ル ク 成 形 （ Bulk Molding Compound、 BMC）

短 繊 維 、 硬 化 剤 、 剥 離 剤 、 着 色 剤 を 混 合 さ せ た 塊 状 の 成 形 材 料 を 金 型 キ ャ ビ テ ィ に 押 し 込 ん で 圧 縮 成 形 や ト ラ ン ス フ ァ ー 成 形 で 硬 化 さ せ る 方 法 で 、 比 較 的 短 い 成 形 サ イ ク ル で 量 産 加 工 が で き る 。 耐 熱 性 や 電 気 特 性 に 優 れ て い る の で 、 光 学 機 器 シ ャ ー シ 、 複 写 機 部 品 等 の 精 密 部 品 の 製 造 に 適 し て い る 。

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（ ４ ） シ ー ト 成 形 （ Sheet Molding Compound、 SMC）

繊 維 に 樹 脂 を 含 浸 さ せ た も の を フ ィ ル ム で 挟 ん で 、 ロ ー ラ ー を 通 し て 連 続 シ ー ト と し 、切 断 し て 金 型 内 に 積 ん で 、プ レ ス で 加 熱・加 圧 し て 製 造 す る 方 法 で 、切 削 加 工 用 の 板 材 の 製 造 な ど に 用 い ら れ る 。

（ ５ ） レ ジ ン ト ラ ン ス フ ァ ー 成 形 （ Resin Transfer Molding、 RTM）

繊 維 中 間 体 を セ ッ ト し た 凹 型 を 、 凸 型 で 密 閉 し て か ら 樹 脂 を 注 入 し 、 圧 力 含 浸 さ せ る 成 形 法 で 、 大 型 製 品 や 複 雑 な 形 状 の 成 形 に 適 し て お り 、 ま た 成 形 品 の 表 面 が 非 常 に 美 し く 仕 上 が る 。レ ジ ン イ ン ジ ェ ク シ ョ ン 成 形（ Resin Injection Molding、RIM）と呼 ば れ る こ と も あ る 。

（ ６ ） 真 空 含 浸 工 法 （ VaRTM）

成 形 型 の 上 に 積 層 し た 強 化 繊 維 基 材 （ ガ ラ ス 繊 維 や カ ー ボ ン 繊 維 の 織 物 な ど ） を 、 プ ラ ス チ ッ ク フ ィ ル ム 等 に 封 入 し て 真 空 吸 引 し た 後 に 、 液 状 樹 脂 を 注 入 ・ 含 浸 し て 硬 化 さ せ るFRP 部 材 の 成 形 方 法 で RTM 工 法 の 一 つ で あ る 。 強 化 繊 維 基 材 と 成 形 型 あ る い は プ ラ ス チ ッ ク フ ィ ル ム の 間 に は 、 樹 脂 を 拡 散 し や す く す る た め の 樹 脂 拡 散 用 網 状 シ ー ト（ パ ス メ デ ィ ア ）や 表 面 性 状 を 整 え る た め の 剥 離 シ ー ト（ ピ ー ル プ ラ イ ）を 使 用 す る 。

（ ７ ） オ ー ト ク レ ー ブ 法

繊 維 に 樹 脂 を 含 浸 し 半 硬 化 状 態 に し た も の （ プ リ プ レ グ ） を 型 に 積 層 し て プ ラ ス チ ッ ク フ ィ ル ム な ど で 積 層 面 全 面 を 覆 い 、 気 密 シ ー ル し て バ ギ ン グ を 行 い 、 減 圧 脱 気 し た ま ま オ ー ト ク レ ー ブ（ 加 熱 加 圧 成 形 釜 ）に 入 れ 加 熱・加 圧 さ せ る 方 法 。減 圧 す る こ と に よ り 、 樹 脂 内 の 気 泡 を 減 ら し て 繊 維 へ の 樹 脂 含 浸 性 を 良 く す る こ と で 高 強 度 の 成 形 品 が 得 ら れ る の で 、 航 空 機 材 や 宇 宙 関 連 機 材 の 生 産 に 適 し て い る 。

（ ８ ） 真 空 バ ッ グ 法

繊 維 に 樹 脂 を 含 浸 さ せ な が ら 積 み 重 ね て 成 形 し 、 圧 力 を 成 形 物 に 作 用 さ せ る こ と の で き る フ レ キ シ ブ ル な 型（ バ ッ グ ）を か ぶ せ 、気 密 シ ー ル し た も の を 減 圧（ 真 空 ）し 、 常 温 で 硬 化 さ せ る 方 法 で 、 大 型 成 形 品 の 製 造 に 適 し て い る 。

（ ９ ） 引 抜 成 形 法 （ プ ル ト ル ー ジ ョ ン 、 Pultrusion）

連 続 繊 維 に 樹 脂 を 含 浸 さ せ 、 型 の 中 で 樹 脂 を 連 続 し て 加 熱 硬 化 さ せ 、 引 張 機 で 連 続 的 に 引 き 抜 く 成 形 法 で 、丸 棒 、パ イ プ 、ア ン グ ル 、チ ャ ン ネ ル な ど 一 定 の 断 面 形 状 の も の を 連 続 し て 成 形 で き る 。

（ １ ０ ） フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ 法

回 転 し て い る 芯 金（ マ ン ド レ ル ）の 外 側 に 連 続 し た 繊 維 の 束（ ロ ー ビ ン グ ）に 樹 脂 を 含 浸 し た も の を 巻 き 付 け 、 加 熱 硬 化 後 マ ン ド レ ル を 引 き 抜 い て パ イ プ 状 の も の を 成 形 す る 方 法 で 、 高 圧 ガ ス 容 器 、 液 体 輸 送 パ イ プ な ど の 製 造 に 用 い ら れ る 。

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（ １ １ ） シ ー ト ワ イ ン デ ィ ン グ 成 形

回 転 し て い る 芯 金 （ マ ン ド レ ル ） の 外 側 に シ ー ト 状 の 繊 維 に 樹 脂 を 含 浸 し 半 硬 化 状 態 に し た も の （ プ リ プ レ グ ） を 巻 き 付 け 、 加 熱 硬 化 後 マ ン ド レ ル を 引 き 抜 い て パ イ プ 状 の も の を 成 形 す る 方 法 で 、釣 竿 、ゴ ル フ ク ラ ブ の シ ャ フ ト な ど の 製 造 に 用 い ら れ る 。

（ １ ２ ） プ レ ス 成 形

シ ー ト 状 の 繊 維 に 樹 脂 を 含 浸 し た も の （ プ リ プ レ グ ） を 所 定 の 枚 数 積 み 重 ね て 熱 プ レ ス で 加 熱 ・ 加 圧 し 、 硬 化 さ せ て 成 形 す る 方 法 で 、 切 削 加 工 用 の 板 材 の 製 造 な ど に 用 い ら れ る 。

（ １ ３ ） 射 出 成 形

軟 化 す る 温 度 に 加 熱 し た プ ラ ス チ ッ ク に 射 出 圧 を 加 え て 金 型 に 押 込 み 、 型 に 充 填 し て 成 形 す る 方 法 で 、 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に お け る 複 合 材 中 の 繊 維 長 が 長 く な る と 強 度 は 高 く な る が 、 繊 維 の 分 散 性 及 び 樹 脂 と の 密 着 性 が 不 十 分 と な る 。 混 練 を 上 げ る と 繊 維 の 分 散 性 は 上 が る も の の 繊 維 は 切 断 さ れ て し ま う 。 射 出 成 形 で は 、 繊 維 長 を 維 持 し た ま ま い か に 分 散 性 を 上 げ る か が 重 要 と な る 。

（ １ ４ ） ハ イ ブ リ ッ ド 成 形

１ ） イ ン サ ー ト 射 出 成 形 （ 圧 縮 成 形 品 （ 連 続 繊 維 ） ＋ 射 出 成 形 （ 不 連 続 繊 維 ）） 長 繊 維 射 出 成 形 に 連 続 繊 維 プ レ ス 成 形 品 を イ ン サ ー ト 材 と し て 使 用 す る こ と に よ り 、 成 形 体 の 部 分 的 な 補 強 や 複 雑 な デ ザ イ ン の 成 形 が 可 能 と な る 。 ハ イ ブ リ ッ ド 成 形 の 型 の 中 で 樹 脂 同 士 が 融 着 し 統 合 さ れ た 部 品 が 成 形 で き る 。

２ ） ハ イ ブ リ ッ ド （ 連 続 繊 維 ＋ 不 連 続 繊 維 ） 一 体 プ レ ス 成 形

連 続 繊 維 と 不 連 続 繊 維 を 組 み 合 わ せ た ハ イ ブ リ ッ ド 一 体 プ レ ス 成 形 は 、 プ レ ス 成 形 の み の 1 工 程 で 、 連 続 繊 維 と 不 連 続 繊 維 か ら 成 る ハ イ ブ リ ッ ド 成 形 体 の 成 形 を 行 う こ と が 可 能 で あ る 。 連 続 繊 維 シ ー ト と 不 連 続 繊 維 シ ー ト を 重 ね 合 わ せ 、 ホ ッ ト プ レ ス 一 体 成 形 す る こ と を 特 徴 と し て い る 。 内 面 に 不 連 続 繊 維 に よ る リ ブ ／ ボ ス 構 造 等 が 付 与 で き 、 表 層 に は 連 続 繊 維 に よ る 意 匠 性 に 富 ん だ デ ザ イ ン が 設 計 可 能 で 、 連 続 繊 維 に よ る 高 強 度 で 軽 量 な 複 雑 形 状 を 有 す る 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 成 形 品 が 得 ら れ る 。

３ ． 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の2次 加 工

（ １ ） 切 削 加 工 技 術 （ 機 械 加 工 、 ウ ォ ー タ ー ジ ェ ッ ト 加 工 、 レ ー ザ ー 加 工 ）

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 切 削 加 工 に は エ ン ド ミ ル 等 の 機 械 加 工 や ア ブ レ イ シ ブ ウ ォ ー タ ー ジ ェ ッ ト （ AWJ） を 使 用 す る の が 一 般 的 で あ る 。 2次 加 工 と し て は 、 成 形 後 周 囲 に 残 る 余 剰 部 分 の ト リ ミ ン グ 等 の 仕 上 げ 加 工 や 穴 開 け 加 工 が 必 要 と な る 。 エ ン ド ミ ル 等 の 機 械 加 工 は 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 層 間 剥 離 が 発 生 し や す く 加 工 能 率 が 上 げ ら れ な い 、 工 具 寿 命 が 短 い と い う 問 題 が あ り 、 ウ ォ ー タ ー ジ ェ ッ ト 加 工 は 、 加 工 可 能 な 形 状 に 制 約 が あ り 初 期 投 資 や 維 持 費 が 高 い と い う 問 題 が あ る 。 自 動 車 部 品 へ の 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 適 用 を 考 え た 場 合 、 更 な る 加 工 法 の 改 善 、 改 良 が 必 要 で あ る 。

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（ ２ ） 接 合 技 術 （ 接 着 、 溶 着 ）

複 雑 な 形 状 を し た 自 動 車 部 品 に 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク を 適 用 す る た め に は 、 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク 同 士 の 接 着 や 金 属 材 料 な ど の 部 品 と の 接 合 技 術 の 開 発 が 必 要 で あ る 。 現 在 、 航 空 機 等 で 使 用 さ れ て い る オ ー ト ク レ ー ブ 法 で 製 造 し た 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク は 、 ボ ル ト や リ ベ ッ ト 等 の 機 械 的 接 合 や 接 着 剤 を 用 い た 接 着 接 合 に よ り 接 合 さ れ て い る 。 熱 可 塑 性 の 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク で は 、 成 形 体 の 再 加 熱 に よ る 熱 溶 着 に よ る 接 合 が 検 討 さ れ て い る 。 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク と 金 属 を 強 固 に 接 着 す る 技 術 「 Nano Adhesion Technology（ NAT）」 と 熱 可 塑 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 熱 溶 着 に つ い て 紹 介 す る 。

１ ） 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク と 金 属 の 接 着 技 術

大 成 プ ラ ス に て 開 発 さ れ た 金 属 と CFRTS を 高 度 に 接 着 す る 技 術 に つ い て 紹 介 す る 。 ま ず は 、2000年 に「 Nano Molding Technology（ NMT）」と い う 射 出 接 合 技 術 が 開 発 さ れ た 。こ れ は 、射 出 成 形 金 型 に 特 定 の 表 面 処 理 を 施 し た ア ル ミ 合 金 を イ ン サ ー ト し 、 PBT や PPS な ど の 熱 可 塑 性 樹 脂 に よ り 一 体 成 形 す る も の で あ る 。 こ の 技 術 は イ ン サ ー ト す る 金 属 合 金 の 表 面 形 状 と 物 性 及 び 樹 脂 の 物 理 化 学 的 性 状 を 最 適 化 す る こ と に よ り 高 強 度 接 着 を 可 能 に し て い る 。 樹 脂 成 形 と 金 属 と の 接 合 を 一 挙 に 成 す 「 射 出 接 合 」と い う 新 製 造 技 術 と し て 注 目 を 浴 び 、2002年 度 NEDO助 成 を 受 け て 量 産 試 作 用 プ ラ ン ト を 設 置 し 2006 年 商 業 化 に 成 功 し て い る 。 こ の 技 術 を 接 着 に 応 用 し た も の を

「 Nano Adhesion Technology（ NAT）」 と 呼 び 、 表 面 処 理 さ れ た 金 属 面 に 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク を 接 着 剤 に よ り 強 固 に 接 着 す る こ と が で き る 技 術 で あ る 。

２ ） 熱 可 塑 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 熱 溶 着 技 術

熱 可 塑 性 樹 脂 は 、 樹 脂 を 融 点 付 近 ま で 加 熱 す る こ と に よ り 熱 溶 着 が 可 能 で あ る 。 熱 溶 着 は 、 部 材 自 身 の 強 度 と 同 等 の 接 着 強 度 を 得 る こ と が で き る 。 ま た 、 接 合 部 で の 応 力 集 中 を 減 ら す こ と が で き 、 短 時 間 に 低 コ ス ト で 接 合 強 度 を 得 ら れ る た め 、 機 械 的 接 合 や 接 着 接 合 と 比 べ て 量 産 に 適 し た 接 合 方 法 で あ る 。 熱 可 塑 性 樹 脂 の 熱 溶 着 は 、実 際 に 自 動 車 部 品 、電 機・電 子 部 品 な ど の 多 く の 製 造 に 使 用 さ れ て い る 。熱 溶 着 技 術 は 加 熱 方 法 の 違 い に よ り 、 溶 着 面 に 直 接 熱 を 与 え る 外 部 加 熱 、 外 力 に よ り 溶 着 面 で 発 熱 さ せ る 内 部 加 熱（ 機 械 加 熱 ）、電 磁 放 射 に よ る 内 部 加 熱（ 電 磁 加 熱 ）が あ る 。

４ ． 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の リ サ イ ク ル 技 術

ガ ラ ス 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク （ GFRP） の リ サ イ ク ル 技 術 と し て は 、 セ メ ン ト の 原 燃 料 化 事 業 の み が 稼 働 中 で あ る 。一 方 、炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク（ CFRP）の 需 要 の 拡 大 と と も に 材 料 の 再 利 用 の 要 望 が 強 く な っ て い る 。 例 え ば 、 航 空 機 部 材 の 製 造 工 程 で 約30％ の 端 材 、 廃 材 が 排 出 さ れ て お り 、 こ れ ら の 廃 材 は 有 効 な 再 利 用 技 術 が な い た め 粉 砕 さ れ 埋 立 て 処 分 さ れ て い る の が 現 状 で あ る 。 現 在 、 炭 素 繊 維 の 有 効 活 用 の た め に 世 界 各 国 で 炭 素 繊 維 リ サ イ ク ル 技 術 の 開 発 が 行 わ れ て い る 。CFRPの 最 近 の リ サ イ ク ル 技 術 を 表1-4に ま と め て 示 し た 。

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表1 - 4 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の リ サ イ ク ル 技 術

母 材 除 去 方 法 技 術 概 要 主 な開 発 機 関

気相法

熱 分 解 法

空 気 又 は 窒 素 雰 囲 気 中 でCF R P母 材 を熱 分 解 する 方 法

固 定 床 流 通 プ ロ セ ス： 大 気 圧 下 に静 置 した 廃 材 に 熱 風 を流 通 して処 理 流 動 床 プ ロ セ ス： 処 理 炉 の 中 に 小 さな砂 粒 と廃 材 を入 れ て、下 か ら 熱 風 を 大 量 に 吹 き 込 んで処 理

炭 素 繊 維 協 会

マイ ク ロ 波 加 熱 法

静 置 し た 廃 材 に マ イ ク ロ 波 を照 射 し て 、 炭 素 繊 維 の 電 磁 波 吸 収 能 を利 用 して廃 材 を直 接 加 熱 する 方 法

F i re b i rd Ad v a n c e d M a te ri a l s （ 米 国 ）

過 熱 水 蒸 気 法

過 熱 水 蒸 気 （ 飽 和 水 蒸 気 を 更 に 過 熱 し て 得 ら れ る 沸 点 以 上 の 乾 い た 水 蒸 気 ） に より 処 理 する 方 法

低 酸 素 分 圧 下 での 処 理 が 可 能 で繊 維 の 酸 化 劣 化 を防 げ る 。

フ ァ イ ン セ ラ ミ ッ ク ス セ ン ター、大 同 大 学 、 信 州 大 学 、 九 州 工 業 大 学

半 導 体 熱 活 性 法

半 導 体 熱 活 性 ： 室 温 では 触 媒 効 果 を 示 さ な い半 導 体 を 3 50 ℃ ～ 5 00 ℃ に 加 熱 する ことに よ り 触 媒 効 果 を発 現 する 効 果

酸 化 物 半 導 体 をCF R P基 板 に 接 触 させ 、酸 素 雰 囲 気 中 で加 熱 することに よ り 、無 傷 で炭 素 繊 維 を回 収 できる 。

信 州 大 学 ジ ン テッ ク 社

液相法

超 臨 界 ・ 亜 臨 界 溶 解 法

超 臨 界 又 は 亜 臨 界 の 条 件 に て樹 脂 を溶 解 分 離 する 方 法 超 臨 界 水 や 超 臨 界 メ タノール 、亜 臨 界 ア セ トン 等 が 使 用 される 。

静 岡 大 学 熊 本 大 学 常 圧 溶 解 法

溶 媒 と触 媒 を用 いて20 0 ℃程 度 でCF R P母 材 を大 気 下 で溶 解 する 方 法 例 ） 大 気 圧 下 で1 00 ～2 00 ℃ に てリン 酸 三 カ リ ウ ムとベン ジ ル ア ル コール で 樹 脂 溶 解

日 立 化 成

高 電 圧 衝 撃 波 法

水 中 に 設 置 した 陽 極 と陰 極 間 に 数 百k Vの 高 電 圧 を数 百ns ecの パル ス 状 に 印 加 して衝 撃 波 を発 生 させ て固 体 を破 壊 する 方 法

熊 本 大 学 電 解 酸 化 法

炭 化 前 処 理 した CF R P を陽 極 と して電 解 液 中 に 浸 し 、直 流 を印 加 して炭 素 繊 維 表 面 の 母 材 炭 化 物 を剥 離 する 方 法

八 戸 工 業 高 等 専 門 学 校

出 典 ： 各 種 資 料 よ り 三 菱 化 学 テ ク ノ リ サ ー チ に て 作 成

第 ３ 節 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 応 用 産 業 １ ． 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 応 用 分 野

炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク は 、 軽 い 、 強 い 、 硬 い な ど の 力 学 的 特 性 に 優 れ る ば か り で な く 、熱 的 安 定 性 、化 学 的 安 定 性 、X線 透 過 性 、電 磁 波 特 性 な ど の 機 能 的 特 性 に も 特 徴 を 有 し 、 鉄 や ア ル ミ ニ ウ ム な ど の 金 属 に 代 わ る 先 端 材 料 と し て 、 多 く の 分 野 で 実 用 化 が 進 ん で い る 。 地 球 環 境 の 保 全 や 省 エ ネ が 一 層 求 め ら れ る 今 後 は 、 技 術 開 発 も 進 み 、 応 用 分 野 が 更 に 大 き く 拡 大 す る と 期 待 さ れ て い る 。 主 な 応 用 産 業 を 表 1-5に ま と め て 示 し た 。

表1 - 5 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 応 用 産 業

分 野 用 途 分 野

輸 送 機 航 空 機 ・ 宇 宙 、自 動 車 、船 舶 、鉄 道 等

エ ネ ル ギ ー 風 力 発 電 、圧 力 容 器 、燃 料 電 池 、太 陽 電 池 、2次 電 池 、海 底 油 田 等 建 築 ・ 土 木 建 築 材 料 、橋 梁 構 造 物 、地 下 ・ 海 洋 構 造 物 等

産 業 機 械 ロ ボ ッ トア ーム、ロ ール 、機 械 部 品 等

電 気 ・ 電 子 筐 体 、表 示 装 置 、半 導 体 、電 磁 波 吸 収 材 料 、ICトレ ー、コン デン サ ・ キャ パ シ タ、熱 源 体 等

医 療 医 療 機 器 、医 療 器 具 等

スポ ーツ ・ レ ジ ャ ー

ゴ ル フ シ ャ フ ト ・ ヘ ッ ド 、 釣 り 具 、 海 洋 （ ヨ ッ ト 、 ク ル ー ザ ー 、 ボ ー ト ） 、 ラ ケ ッ ト （ テ ニ ス 、 バ ト ミ ン ト ン 等 ） 、野 球 バ ッ ト、自 転 車 等

出 典 ： 各 種 資 料 よ り 三 菱 化 学 テ ク ノ リ サ ー チ が 作 成

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熱硬化 性CFRP 88% 熱可塑 性CFRP 12%

自動車 8%

航空機 48%

圧力容器 5% 風力ブレー

ド 8% 建築土木

8% スポーツレ

ジャー 6%

産業資材

5% ^その他

12%

日本 12%

北米 30% 欧州

32% 中国

17% 他アジア

4%

その他 5%

熱硬化 性CFRP 76% 熱可塑 性CFRP 24%

自動車 10%

航空機 18%

圧力容器 8% 風力ブ

レード 17% 建築 土木 7% スポーツ レジャー 11% 産業資材 11%

その他 18% 日本

9%

北米 24%

欧州 26% 中国

29% 他アジア

7%

その他 5%

第 ２ 章 市 場 環 境 調 査

第 １ 節 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 市 場 動 向 １ ． 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 世 界 市 場 規 模

炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 成 形 加 工 品 の 世 界 市 場 規 模 を 図2-1に 示 し た 。2014年 の 販 売 金 額 と し て は 約9,410億 円 で 、販 売 数 量 は 約11.9万 ト ン で あ っ た 。地 域 別 販 売 金 額 シ ェ ア で は 、 欧 州 が 約 32％ で 最 も 多 く 、 次 い で 北 米 、 中 国 の 順 と な っ て い る 。 樹 脂 種 類 別 販 売 金 額 シ ェ ア で は 、熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク が 約90％ を 占 め て い る 。 用 途 別 販 売 金 額 シ ェ ア で は 、 航 空 機 用 途 が 販 売 金 額 全 体 の 約50％ を 占 め て い る 。 航 空 機 や 自 動 車 、 風 力 発 電 ブ レ ー ド 、 ス ポ ー ツ ・ レ ジ ャ ー 用 品 、 圧 力 容 器 等 の 広 い 分 野 で 採 用 さ れ て い る 。

図2 - 1 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 世 界 市 場 規 模

◆ 金 額 ベ ー ス

地 域 別 販 売 金 額 シェ ア 樹 脂 種 類 別 販 売 金 額 シェ ア 用 途 別 販 売 金 額 シェ ア

（ 2 01 4年 ） （ 2 01 4年 ） （ 20 14年 ）

◆ 数 量 ベ ー ス

地 域 別 販 売 数 量 シェ ア 樹 脂 種 類 別 販 売 数 量 シェ ア 用 途 別 販 売 数 量 シェ ア

（ 2 01 4年 ） （ 20 14年 ） （2 01 4年 ）

出 典 ： 株 式 会 社 富 士 経 済 「 炭 素 繊 維 複 合 材 料 （ C FR P/ C FR T P） 関 連 技 術 ・ 用 途 市 場 の 展 望20 16 」

２ ． 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 日 米 欧 市 場 に お け る 用 途 別 市 場 規 模

2014 年 の 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 日 本 の 市 場 規 模 は 約 1 万 ト ン で 、 用 途 別 で は 、 三 菱 重 工 業 、 富 士 重 工 業 、 川 崎 重 工 業 等 が 成 形 加 工 を 行 っ て い る 航 空 機 分 野 が 約 2,870 ト ン で 最 大 で あ り 、 次 い で 、 自 動 車 用 途 が 約 2,000ト ン で あ っ た 。

北 米 の 市 場 規 模 は 、 2014年 に 約2.8万 ト ン で 、用 途 別 で は 、 ボ ー イ ン グ 及 び 関 連 サ プ

本 編 目 次 要 約 第 １ 部 第 ２ 部 第 ３ 部 第 ４ 部 第 ５ 部 資 料 編

自動車部品 46%

電気・電子 部品

26% 家電・OA機

器 18%

その他 10% 日本

9%

北米 26%

欧州 13% 中国

38% その他アジア

12% その他

2%

ル ガ ス 開 発 で 市 場 が 急 成 長 し て い る 天 然 ガ ス に 使 用 さ れ る 圧 力 容 器 が 約 7,430 ト ン と な っ た 。

欧 州 の 市 場 規 模 は 、2014年 に 約3.1万 ト ン で 日 米 欧 市 場 の 中 で 最 大 市 場 と な っ て い る 。 用 途 別 で は 、 エ ア バ ス の サ プ ラ イ ヤ ー の 多 く が 生 産 拠 点 を 置 い て お り 、 航 空 機 分 野 が 約 7,710ト ン で 最 大 用 途 と な り 、次 い で 、自 動 車 用 途 が 約7,300ト ン 、風 力 発 電 ブ レ ー ド が 約6,420ト ン で あ っ た 。

図2 - 2 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 日 米 欧 市 場 に お け る 用 途 別 市 場 規 模

出 典 ： 株 式 会 社 富 士 経 済 「 炭 素 繊 維 複 合 材 料 （ C FR P/ C FR T P） 関 連 技 術 ・ 用 途 市 場 の 展 望20 16 」

３ ． ガ ラ ス 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 市 場 動 向

ポ リ エ チ レ ン テ レ フ タ レ ー ト を マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 と し た ガ ラ ス 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク コ ン パ ウ ン ド （ GF-PET）の 地 域 別 シ ェ ア 、 用 途 別 シ ェ ア を 図2-3に 示 し た 。 2014年 の 市 場 規 模 は 数 量 ベ ー ス で10.5万 ト ン 、 金 額 ベ ー ス で 約820億 円 で あ っ た 。

図2 - 3 G F- P E Tコ ン パ ウ ン ド の 世 界 市 場 規 模

国 ・ 地 域 別 シェ ア（ 2 0 1 4年 ） 用 途 別 シェ ア（ 2 0 14年 ）

出 典 ： 株 式 会 社 富 士 経 済 「 20 1 6 コ ン パ ウ ン ド 市 場 の 展 望 と 世 界 戦 略 」

本 編 目 次 要 約 第 １ 部 第 ２ 部 第 ３ 部 第 ４ 部 第 ５ 部 資 料 編

東レ 24%

ゾルテック

（東レ） 11% 帝人

（東邦テ ナックス）

12% 三菱 レイヨン

10% その他

43% ^2015年

11.4万トン

第 ２ 節 主 要 企 業 の 事 業 戦 略 、 同 業 他 社 等 の 業 界 相 関 図

こ こ で は 、 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の サ プ ラ イ チ ェ ー ン の 川 上 か ら 川 下 に 位 置 す る 主 要 企 業 の 事 業 戦 略 、 同 業 他 社 等 の 業 界 相 関 に つ い て 述 べ る 。

１ ． 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク 原 料 の 炭 素 繊 維 の 市 場 動 向

図 2-4 に PAN 系 炭 素 繊 維 及 び ピ ッ チ 系 炭 素 繊 維 の 世 界 の 生 産 シ ェ ア を 示 す 。 PAN 系 炭 素 繊 維 で は 、日 本 勢 が 約60％ を 、ピ ッ チ 系 炭 素 繊 維 で は 約90％ を 占 め て お り 、炭 素 繊 維 は 日 本 が 世 界 で 最 も 強 い 国 際 競 争 力 を 持 つ 繊 維 製 品 で あ る 。

図2 - 4 炭 素 繊 維 の 生 産 能 力 シ ェ ア （ 2 01 5年 ）

PAN系 炭 素 繊 維 ピ ッ チ系 炭 素 繊 維

出 典 ： 日 本 化 学 繊 維 協 会 「 繊 維 ハ ン ド ブ ッ ク 」（ 20 15年 ）

２ ． 炭 素 繊 維 の メ ー カ ー 別 生 産 能 力

炭 素 繊 維 は 、 出 発 原 料 の 違 い に よ り 、 ア ク リ ル 繊 維 を 原 料 と す る PAN 系 と 、 コ ー ル タ ー ル ピ ッ チ や 石 油 ピ ッ チ を 原 料 と す る ピ ッ チ 系 に 分 類 さ れ る 。 PAN 系 炭 素 繊 維 は レ ギ ュ ラ ー ト ウ

1

と ラ ー ジ ト ウ に 分 類 さ れ て い る 。同 様 に ピ ッ チ 系 炭 素 繊 維 に つ い て も 異 方 性 ピ ッ チ と 等 方 性 ピ ッ チ の 原 料 の 違 い に よ り メ ソ フ ェ ー ズ 長 繊 維 と 等 方 性 短 繊 維 に 分 類 さ れ る 。 PAN 系 炭 素 繊 維 生 産 量 が 圧 倒 的 に 多 く 、 炭 素 繊 維 全 体 の 9 割 以 上 を 占 め て い る 。 ま た 、 PAN系 炭 素 繊 維 は 世 界 生 産 の 約 6割 が 日 本 国 内 の 3社 、 ピ ッ チ 系 炭 素 繊 維 は 約 9割 が 国 内 4 社 で 占 め ら れ て お り 、 炭 素 繊 維 の 生 産 は 日 本 企 業 に よ る 寡 占 状 態 に 近 い と い え る 。 し か し な が ら 、 航 空 機 や 一 般 産 業 用 途 を 中 心 と し た 需 要 の 拡 大 に よ り 、 米 欧 の 炭 素 繊 維 メ ー カ ー 各 社 も 炭 素 繊 維 製 造 プ ラ ン ト の 増 設 を 発 表 し て お り 、 上 流 側 へ の 関 心 も 高 ま っ て い る 。炭 素 繊 維 へ の 世 界 的 な 注 目 度 の 高 ま り に 伴 い 、中 国 、イ ン ド 、ト ル コ 、韓 国 な ど か ら の 新 規 参 入 が 相 次 ぎ 、 さ ら に ロ シ ア 、 中 東 か ら の 参 入 も 予 想 さ れ 、 世 界 規 模 で の 競 争 が ま す ま す 激 化 し て い く も の と 考 え ら れ る 。

三菱レイヨ ン 27%

日本グラ ファイト ファイバー

5% サイテック

（米国） 6% クレハ

40% 大阪ガス ケミカル 16% 鞍山カー ボン繊維

（中国） 6%

2015年 0.37万トン

本 編 目 次 要 約 第 １ 部 第 ２ 部 第 ３ 部 第 ４ 部 第 ５ 部 資 料 編

３ ． 炭 素 繊 維 メ ー カ ー の 事 業 戦 略

PAN 系 炭 素 繊 維 は 、 現 在 、 東 レ （ Zoltek を 含 む ）、 帝 人 （ 東 邦 テ ナ ッ ク ス ）、 三 菱 レ イ ヨ ン の 日 本 勢 3社 が 圧 倒 的 な シ ェ ア を 占 め て い る 。日 本 勢 が1970年 代 か ら 開 発 し 、世 界 を 制 覇 す る 事 業 に 育 て 上 げ た 先 端 素 材 で あ る 。 東 レ は 炭 素 繊 維 の ト ッ プ メ ー カ ー で 、 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 主 要 用 途 で あ る 航 空 機 や 圧 力 容 器 、 ス ポ ー ツ ・ レ ジ ャ ー 用 途 等 で ト ッ プ シ ェ ア を 維 持 し て い る 。 帝 人 （ 東 邦 テ ナ ッ ク ス ） の 主 要 な 用 途 は 航 空 機 用 途 で あ る が 、 東 レ 、 へ キ セ ル に 次 ぐ 供 給 規 模 を 有 し て い る 。 三 菱 レ イ ヨ ン は ス ポ ー ツ ・ レ ジ ャ ー 、 風 力 発 電 、 圧 力 容 器 用 途 等 向 け に 供 給 し て い る 。 自 動 車 用 途 の 開 拓 に 注 力 し て お り 、 欧 州 の 成 形 加 工 メ ー カ ー や 中 間 基 材 メ ー カ ー を 買 収 し 、 生 産 能 力 の 増 強 も 含 め て 積 極 的 に 需 要 開 拓 を 進 め て い る 。 SGL グ ル ー プ と の 合 弁 会 社 で 生 産 し て い る プ レ カ ー サ ー が 、 BMWの 電 気 自 動 車 「 i3」 向 け に 採 用 さ れ て い る 。

日 本 の 炭 素 繊 維 メ ー カ ー は 、 世 界 の 炭 素 繊 維 市 場 で 圧 倒 的 な シ ェ ア を 持 っ て い る が 、 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク を 用 い た 部 材 や 製 品 で は 日 系 企 業 の シ ェ ア は 約10％ と 少 な い 。

日 本 の 炭 素 繊 維 メ ー カ ー 各 社 は 、 航 空 機 や 自 動 車 と い っ た 分 野 の 素 材 供 給 で 高 シ ェ ア を 維 持 し つ つ 、 欧 州 勢 が 先 行 し て い る 成 形 や 加 工 の 川 下 領 域 を 自 前 で 強 化 す る 戦 略 を 採 っ て い る 。

例 え ば 、 最 大 手 の 東 レ は イ タ リ ア の 織 物 メ ー カ ー 、 サ ー テ ィ か ら 炭 素 繊 維 織 物 と プ リ プ レ グ 事 業 を 買 収 し た 。三 菱 レ イ ヨ ン は 自 動 車 向 けCFRP部 品 メ ー カ ー 、独 ベ テ ィ エ 社 を 子 会 社 化 す る な ど 、 加 工 事 業 の 強 化 の た め に 合 併 ・ 買 収 を 積 極 的 に 活 用 し て い る 。 帝 人

（ 東 邦 テ ナ ッ ク ス ） も 加 工 領 域 の 強 化 を 重 点 テ ー マ に 位 置 付 け て い る 。

４ ． マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 へ の 主 要 参 入 メ ー カ ー

繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に 使 用 さ れ る マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 の 参 入 メ ー カ ー を 表 2-1 に ま と め て 示 し た 。 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク に 使 用 さ れ る エ ポ キ シ 樹 脂 の フ ォ ー ミ ュ レ ー タ ー は 、米 国 のDow、Huntsman、Momentive等 が 高 い 樹 脂 配 合 力 に よ り 、炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク 市 場 で 高 い シ ェ ア を 有 し て い る 。

表2 - 1 マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 へ の 主 要 参 入 メ ー カ ー

樹 脂 国 ・ 地 域 企 業 名

熱 硬 化 性 樹 脂 樹 脂 販 売

エ ポ キシ 樹 脂 日 本 三 菱 化 学 、DIC、新 日 鉄 住 金 化 学 、小 西 化 学 工 業 、旭 化 成 、ADE K A 等 米 国 Do w、H u n t s m an 、M o m ent i v e 等

そ の 他 南 亜 プ ラ スチ ッ ク （ 台 湾 ） 、国 都 （ 中 国 ） 、長 春 石 化 （ 中 国 ） 等 ビ ニ ル エ ステル 、

不 飽 和 ポ リ エ ステル 樹 脂

日 本 昭 和 電 工 、三 井 化 学 （ ジ ャ パ ン コンポ ジ ッ ト） 等 CF R Pの 主 なフ ォ ーミ ュレ ーター

Do w（ 米 国 ） 、H un ts m a n（ 米 国 ） 、Mo m e nt i v e（ 米 国 ） 等 熱 可 塑 性 樹 脂

樹 脂 メ ーカ ー

PA B ASF （ ドイ ツ ） 、DSM（ オ ラン ダ） 、L AN XE SS（ ドイ ツ ） 等 PC Co v e s t ro （ ドイツ ） 、SAB IC（ サ ウ ジア ラ ビ ア ） 等 PE I SAB IC（ サ ウ ジ ア ラ ビ ア ） 等

樹 脂 ペレ ッ トメ ーカ ー（ CF R T P向 け）

SAB IC（ サ ウ ジ ア ラ ビ ア ） 、Ce l an e se（ 米 国 ） 、DSM（ オ ラン ダ） 、東 レ 、三 菱 レ イ ヨ ン 等 出 典 ： 各 種 資 料 よ り 三 菱 化 学 テ ク ノ リ サ ー チ が 作 成

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５ ． 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク （ CFRP） 成 形 加 工 へ の 主 要 参 入 企 業 の 事 業 戦 略 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 用 途 別 の 主 要 成 形 加 工 メ ー カ ー を 表 2-2 に 示 し た 。

航 空 機 用 途 は 、エ ア バ ス 、ボ ー イ ン グ 共 に 自 社 でCFRPの 成 形 加 工 を 行 う 場 合 も あ る が 、 リ ス ク ヘ ッ ジ の 観 点 か ら 成 形 加 工 工 程 を 外 注 し て い る 。 ボ ー イ ン グ は 、 日 米 欧 で 成 形 加 工 を 委 託 し て い る が 、 エ ア バ ス は 欧 州 に 成 形 加 工 拠 点 を 持 つ メ ー カ ー へ 委 託 す る ケ ー ス が 多 い 。

自 動 車 用 途 は 、BMWが「 i3」「 i8」で の 採 用 に 加 え 、2015年 に は「 7Series」に お い て も 採 用 し て お り 、 主 要 な 部 品 の 成 形 加 工 は 自 社 工 場 で 行 っ て い る 。 炭 素 繊 維 は SGL グ ル ー プ と の 合 弁 会 社 か ら ラ ー ジ ト ウ を 調 達 し て お り 、RTM成 形 で 骨 格・構 造 部 品 を 成 形 し て い る 。 ト ヨ タ は プ ラ グ イ ン ハ イ ブ リ ッ ド 車 の プ リ ウ ス で バ ッ ク ド ア に CFRP を 採 用 し た 。 Mubea CarbotechやBenteler-SGL、 チ ャ レ ン ヂ な ど が 、 量 産 モ デ ル 向 け に 成 形 加 工 を 行 っ て い る 。

圧 力 容 器 は 、 タ ン ク メ ー カ ー が 炭 素 繊 維 と マ ト リ ッ ク ス 樹 脂 を 調 達 し て フ ィ ラ メ ン ト ワ イ ン デ ィ ン グ 成 形 に よ り 製 造 し て い る 。 北 米 の Lincoln を 買 収 し た ヘ キ サ ゴ ン グ ル ー プ や ラ ク ス フ ァ ー 等 が 大 手 メ ー カ ー で あ る 。

風 力 発 電 ブ レ ー ド は 、 風 力 発 電 メ ー カ ー と ブ レ ー ド メ ー カ ー が 成 形 す る ケ ー ス に 大 別 さ れ る 。中 で も 、風 力 発 電 メ ー カ ー の ヴ ェ ス タ ス がCFRP製 ブ レ ー ド で は ト ッ プ シ ェ ア と な っ て い る 。

ス ポ ー ツ・レ ジ ャ ー 用 途 で は 、中 国 の 成 形 加 工 メ ー カ ー が 多 数 参 入 し て い る が 、Topkey や マ ー シ ャ ル 、 Guang Wei等 が 大 手 メ ー カ ー で あ る 。

表2 - 2 熱 硬 化 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク の 参 入 企 業 （ 成 形 加 工 メ ー カ ー ）

用 途 CF R Pの 主 な成 形 加 工 メ ーカ ー

航 空 機

日 本 三 菱 重 工 業 、川 崎 重 工 業 、IH I、富 士 重 工 業 、新 明 和 工 業 、ジ ャ ムコ、日 機 装 米 国 ボ ーイ ン グ 、スピ リ ッ トエ ア ロ シ ステムズ 、ボ ン バ ル ディ ア （ カ ナダ ）

欧 州 エ ア バ ス（ フ ラン ス）

自 動 車

日 本

東 レ ・ カ ーボ ン マジ ッ ク 、E ACC（ 東 レ ／ ダ イ ムラ ー合 弁 ） 、帝 人 （ 東 邦 テナ ッ ク ス） 、チ ャ レ ン ヂ、日 精 、U CH ID A、ジ ャ パ ン コン ポ ジ ッ ト、昭 和 電 工

欧 州

B M W（ 自 社 成 形 ）（ ドイ ツ ） 、SGLグル ープ （ ドイ ツ ） 、ACE （ ドイ ツ） 、W eth j e（ ドイ ツ） 、M u be a Ca rb o t e ch （オ ーストリ ア ）

そ の 他 Ac t i o n Co m p o s i te s （ 中 国 ）

圧 力 容 器

日 本 サ ムテッ ク 、丸 八 、豊 田 自 動 織 機 米 国 ク オ ン タムテク ノロ ジ ーズ 欧 州

ヘキサ ゴ ン グ ル ープ（ ノル ウ ェ ー） 、ラ ク スフ ァ ー（ イギ リ ス） 、フェ ーバ ーイ ン ダ ストリ ーズ （ イ タ リ ア ）

風 力 発 電 ブ レ ード

欧 州 ヴェ スタス（ デン マーク ） 、ガ メ サ（ スペイ ン ） そ の 他 テク シ ス（ ブ ラ ジ ル ）

建 築 ・ 土 木 各 国 炭 素 繊 維 シ ートに 樹 脂 を含 浸 して現 場 施 工

スポ ーツ ・ レ ジ ャ ー

日 本 東 レ 、帝 人 （ 東 邦 テナ ッ ク ス） 、三 菱 レ イ ヨ ン 、日 精 、藤 倉 ゴ ム工 業 米 国 Al d i a

そ の 他 T o p k e y（ 台 湾 ） 、マーシ ャ ル （ 中 国 ）、G u an g W e i（ 中 国 ） 出 典 ： 各 種 資 料 よ り 三 菱 化 学 テ ク ノ リ サ ー チ が 作 成

６ ． 熱 可 塑 性 炭 素 繊 維 強 化 プ ラ ス チ ッ ク 成 形 加 工 へ の 主 要 参 入 企 業 の 事 業 戦 略

現 状 は 短 繊 維 を 樹 脂 に コ ン パ ウ ン ド し た ペ レ ッ ト 加 工 品 が 電 気 ・ 電 子 部 品 、 産 業 部 品