A-11 低温硬化プリプレグ

低温硬化型カーボンファイバープリプレグ：新エネルギーおよび軌道輸送分野における高効率成形ソリューション

新エネルギー車、風力発電、高速鉄道などの分野における大規模な複合構造部品の製造において、「効率的な成形」と「安定した性能」の両立は常に課題でした。当社の低温硬化型カーボンファイバープレグは、80℃および90℃の2つの硬化温度シリーズをベースとしており、単方向カーボンファイバープレグおよびカーボンファブリックプレグの2つの形態をカバーしています。優れた含浸性、優れた柔軟性、高い機械的特性を備えており、熱間プレス成形および非熱間プレス成形の両プロセスに対応可能です。新エネルギー車のバッテリーパックカバーや風力タービンブレード、高速鉄道車体部品といった大型構造部品に対して、低エネルギーかつ高効率で高品質な材料選択肢を提供し、従来の高温硬化型プレグが抱える成形コストやプロセス適応性の制約を打破します。

主要な利点：低エネルギー消費成形、高い適応性、安定した性能の3つのブレークスルー

80℃／90℃での低温硬化により、生産時のエネルギー消費およびコストを大幅に削減

従来の120℃を超える硬化温度が必要な炭素繊維予備含浸材と比較して、本製品の2つの主要シリーズ（80℃硬化シリーズおよび90℃硬化シリーズ）は成形プロセス中のエネルギー消費を根本的に低減します。例えば、新エネルギー自動車のバッテリーパックカバーの製造において、80℃硬化シリーズを使用することで、1バッチあたりの成形エネルギー消費量を従来の高温予備含浸材と比較して40％以上削減できます。90℃硬化シリーズは若干エネルギー消費が高くなりますが、より多くの樹脂システムと互換性があり、風力タービンブレードや高速鉄道車体部品など、より高い機械的性能が要求される用途にも対応可能です。

低温硬化はエネルギー消費コストを削減するだけでなく、設備の摩耗や生産リスクも低減します。一方で、低温環境により加熱装置（例えば、熱プレス缶や成形機）の使用寿命が延び、企業の設備メンテナンスコストを削減できます。他方で、高温による材料の熱変形を回避できるため、長さ10メートルを超える風力タービンブレードなどの大型構造部品に特に適しています。低温硬化は異なる領域における温度応力を低減し、成形品の亀裂や反りの発生確率を抑えることができます。また、低温硬化プロセスは長い前加熱時間を必要としないため、単一批次の生産サイクルを25%短縮でき、新エネルギー自動車や風力発電などの分野における「大規模かつ迅速納品」の生産ペースに対応可能です。

2. 複数の形状に対応する製品カバレッジで、異なる構造部品の性能要件に適応可能

製品ファミリーには、一方向炭素繊維プリプレグおよび炭素繊維布地プリプレグが含まれており、さまざまな分野における構造部品の応力特性や成形要件に応じて柔軟に選択でき、「ニーズに応じたマッチング」という設計上の利点を実現します。

一方向性カーボンファイバープレグ：高直線性カーボンファイバーを一方向に配向させ、繊維の方向一致率が99.5%以上で、優れた軸方向機械的特性を持つ。新エネルギー自動車のバッテリーパックカバーの荷重支持クロスビーム、風力タービンブレードの主桁、高速鉄道車体の縦方向支持部材など、一方向の荷重に耐える必要がある構造部品に適している。繊維分布の均一性を確保するため、密度は厳密に5%以上に管理されている。0°方向の引張強度は1700MPa以上、0°方向の引張弾性係数は115GPa以上に達し、「軽量＋高強度」という大型構造部品の核心的要求を満たすことができる。

カーボンファイバー織物プリプレグ：平織および綾織の織物を基にしており、優れた面内等方性特性と高い衝撃およびせん断耐性を備えています。形状が複雑で多方向からの力が要求される部品に適しており、例えば新エネルギー車のシャシーガード、風力タービンのブレード根元、高速鉄道車両の内装フレームなどに使用されます。織物構造により、事前に含浸された材料の柔軟性が高まり、複雑な金型表面に密着しやすくなります。成形後は部品表面の滑らかさが高く、追加の研磨処理が不要であり、製造工程コストをさらに削減できます。

プリプレグは2種類の形態があり、それぞれ単独または重ね合わせて層構造に使用できます。例えば、風力タービンのブレードでは、「一方向性プリプレグ（メインビーム）＋織物プリプレグ（ブレード根元）」という設計を採用することで、軸方向の強度と根元部分のせん断耐性のバランスを実現し、異なる形態の製品が持つ利点を十分に発揮できます。

3. 優れた含浸性と適合性により、大型構造部品の成形品質が保証されます

本低温硬化型カーボンファイバープレグは、樹脂組成および含浸プロセスの最適化によりカーボンファイバーへの完全な被覆を実現しています。樹脂系には変性エポキシ樹脂を用いており、流動性が良好でカーボンファイバーとの親和性が高いです。これにより、すべてのカーボンファイバーバンドル内部まで樹脂が浸透し、界面の気泡や欠陥を低減し、99%以上の均一な含浸を達成しています。優れた含浸性は複合材料の機械的特性を向上させるだけでなく、環境安定性も高めます。新エネルギー車における高温・低温サイクル（-40℃～85℃）や風力分野における屋外の高温多湿環境下でも、部品の機械的性能保持率は依然として88%以上に達します。

適合性とフィット性は大型構造部品の成形における重要な指標であり、本製品はこの点で非常に優れた性能を発揮します。平面の新エネルギー車用バッテリーパックカバーであっても、曲率が複雑な高速鉄道車体部品であっても、プリプレグは型表面にしわや気泡を生じることなく密着して付着します。曲率半径2メートル以上の高速鉄道車体側壁パネルの成形を例に挙げると、炭素繊維布プリプレを使用した場合、密着率は99.2%に達し、成形品の寸法誤差は±0.5mm以内に抑えられ、業界標準の±1mmを大きく下回るため、後工程の組立調整作業が大幅に削減されます。

4. 熱間プレスおよび非熱間プレスプロセスの両方に対応しており、生産設備の導入ハードルを低減します

企業間での設備構成の違いに対応して、本製品はホットプレス缶成形および非ホットプレス缶成形プロセス（圧縮成形や真空バッグ成形など）の両方と完全に互換性があり、企業による追加の設備改造を必要としないため、生産障壁を大幅に低減できます。

ホットプレス成形：高速鉄道車体の主要構造部品など、極めて高い精度と性能が要求される部品に適しています。ホットプレス缶による均一な圧力（0.5～1.5MPa）および温度制御により、プリプレグの含浸効果がさらに向上し、内部欠陥が低減され、成形品の機械的特性のばらつきを3％未満に抑えることが可能となり、ハイエンド装置の厳しい基準を満たします。

非加熱プレス成形：圧縮成形など、設備投資コストが低く生産効率が高い新エネルギー車用バッテリーパックカバーや風力タービンブレードの大量生産に適しています。真空バッグ成形は小ロットかつ大規模な部品（例：15メートルを超える風力タービンブレード）に適しており、真空負圧により樹脂の流動と脱気を実現し、加熱プレスタンク技術と比較して成形コストを30％削減できます。

どちらのプロセスでも製品は安定した硬化効果を維持可能で、80℃硬化シリーズは真空バッグ成形において60分での硬化が可能です。90℃硬化シリーズは圧縮成形で硬化時間を45分まで短縮でき、効率性と品質の両立を図ります。

5. 差別化設計による市場競争力の構築

同種の低温硬化プリプレグ製品の中で、一方では、樹脂配合、繊維選定および硬化システムにおいて差別化された革新を実施しています。例えば、樹脂に独自の耐老化成分を添加することで、風力発電の屋外環境における製品寿命を20年以上に延長しており、同様の製品の平均寿命である15年を大きく上回っています。他方で、顧客のニーズに応じて硬化温度（例：85℃のカスタムモデル）、繊維の面密度（100g/㎡から800g/㎡までフルカバー）、樹脂含有量（35％～50％の可変範囲）を調整可能な柔軟なカスタマイズサービスを提供しており、新エネルギー自動車、風力発電、高速鉄道など、さまざまなセグメント市場における個別ニーズに対応し、均質な競争による価格圧力を回避しています。