複合材料研究所

複合材料研究所は繊維研究所愛媛研究室と高分子研究所複合材料研究室が統合されて、1990年(平成2年)に発足しました。当研究所は炭素繊維 トレカ®やマトリックス樹脂などの複合材料素材、織物やプリプレグなどの成形用中間基材、複合材料部材の成形加工法および複合材料設計・解析の研究を行っています。

複合材料研究所では、複合材料事業の拡大により地球温暖化問題に貢献するべく、炭素繊維トレカ®、マトリックス樹脂、コンポジット材料に至るまでの一貫した研究を行っています。

炭素繊維研究

繊維中の炭素結晶構造制御やナノレベルの繊維表面改質などの技術を確立することにより、高強度中弾性率炭素繊維T800Sを研究・開発し、ボーイング777・787型機、エアバスA380型機など、近年開発された主要な航空機に採用されています。また、さらなる構造制御技術の深化により引張強度・弾性率を同時に10%高めたT1100Gを上市するなど、炭素繊維の高性能化を追求し続けています。

エアバス社A380

当社炭素繊維トレカ®が適用されているエアバス社A380

ボーイング777X

ボーイング社が開発を進めている次世代大型旅客機777X(トレカ®プリプレグを供給予定) ©Boeing

マトリックス樹脂研究

プリプレグの層間を熱可塑性粒子で強化することにより、コンポジットの耐衝撃特性を向上させた高靭性炭素繊維強化複合材料「T800H/3900-2」は、1990年に炭素繊維強化複合材料としては初めてボーイング777型機の一次構造材に認定されました。2005年にはボーイング787型機向けに、2015年にはボーイング社が開発を進めている次世代大型旅客機777X向けに、トレカ®プリプレグを供給する契約が締結されました。ボーイング787型機は2011年より運用が開始されています。さらに分子構造設計により、架橋構造の自由体積を制御し緻密化したマトリックス樹脂3940シリーズは、炭素繊維T1100Gとの組み合わせにより現行材対比30%の引張強度向上を達成するなど、高性能化を追求しています。また、スポーツ向けでは、東レ独自のナノアロイ®技術により、従来両立が難しかった強度と耐衝撃性を高いレベルで両立するプリプレグを研究・開発し、ゴルフシャフトや自転車のさらなる軽量化に貢献しています。

トレカ®T1100G -強度と弾性率を高いレベルで両立-

グラフ:強度と弾性率

破壊の起点となる表面欠陥をナノレベルで制御

コンポジット材料研究

自動車用途での本格適用を見据え、2003年より継続して国家プロジェクトに参画し、車体プラットフォームを数分で成形するRTM技術や、炭素繊維を均一分散させたスタンパブルシートで高強度部材を1分以内で成形する技術など、ニーズを先取りした革新的技術の創出活動を推進しています。また、プリプレグに特定パターンの切込を入れることで、力学特性を確保しつつ、従来プリプレグの成形における形状自由度を抜本的に改善するトレカ®プリプレグET40、炭素繊維からなる3Dネットワーク構造の形成により超軽量・高剛性を実現するCFRFを開発しました。さらに、軽量・高剛性なプリプレグ積層体と、量産性に優れた射出成形のハイブリッド技術に成功し、レノボ社パソコン筐体をはじめ実用化が進んでいます。

力学特性と成形性・生産性を両立するコンポジット材料

グラフ:成形性・生産性

※ET40は2015年度日本複合材料学会技術賞受賞

ノートパソコン筐体

フィラメントタイプからなる炭素繊維強化複合材料は軽量・高剛性のノートパソコン筐体に使用されています
※ 2008年度 全国発明表彰内閣総理大臣発明賞受賞
写真提供:レノボ・ジャパン株式会社

研究・開発の歩み(抜粋)

1971 炭素繊維トレカ®の生産開始
1977 繊維研究所愛媛研究室設立
1987 高分子研究所複合材料研究室発足
1990 複合材料研究所設立
1992 航空機一次構造材用プリプレグ T800H/3900-2の生産開始
1996 電磁波シールド性に優れる炭素繊維強化樹脂
ノートパソコン筐体の生産開始
2003 超軽量・高剛性ノートパソコン筐体の開発
2008 自動車用ハイサイクル成形部材を開発
2011 当社CFRPが採用されたボーイング787就航
2014 高強度・高弾性率炭素繊維トレカ®T1100Gの生産開始
2017 次世代航空宇宙用プリプレグT1100G/3940の開発