炭素繊維って何だ

炭素繊維。時々耳にすることはあるものの、どんなものか。「炭素」と付く以上、炭素を使っているには違いない。それがどうして繊維になるのか。知るためのサイトです。




炭素繊維ということばを初めて聞いたのはもう20年ほど前だ。
それは当時、ゴルフのシャフトや釣り竿に使われていることが話題になっていた。
軽くて丈夫、その強度は鉄に勝るとのことだった。
10倍に及ぶという。

では、炭素繊維とはそもそもどんなものか。

炭素繊維はほとんど炭素だけからできている繊維といえます。
衣料の原料などでお馴染みのアクリル樹脂や石油、石炭からとれるピッチ等の有機物を繊維化して、その後、特殊な熱処理工程を経て作られる「微細な黒鉛結晶構造をもつ繊維状の炭素物質」です。

現在工業生産されている炭素繊維には、原料別の分類としてPAN系、ピッチ系およびレーヨン系があります。
生産量および使用量が最も大きいのはPAN系炭素繊維です。
日本の炭素繊維商業生産は1970年代初期からPAN系とピッチ系(等方性)で本格的にスタートし、
1980年代後期から異方性ピッチ系炭素繊維が加わり、国内メーカーが技術改良・事業拡大を図ってきた結果、現在では日本の炭素繊維生産は品質、生産量共に世界一の実績を誇るに至っています。

炭素繊維は単独で使用されることはまれで、通常は樹脂・セラミックス・金属などを母材とする複合材料の強化および機能性付与材料として利用されます   。
その優れた機械的性能(高比強度、高比弾性率)と、炭素質であることから得られる特徴(低密度、低熱膨張率、耐熱性、化学的安定性、自己潤滑性など)を併せ持つため、色々な用途に幅広く使われています。
(炭素繊維協会のHPより)

このようなものが鉄より固く、軽いとは正直なところ実感がなかった。
炭素ですぐに想像されるのは炭である。
炭のようなものがなぜ鉄より強いのか。

しかし実際に強度は鉄に匹敵するとのこと。
そして軽い。
この特徴が素材として活かされると、意外なものへと用途が広がっている。
航空機の部品用だ。

航空機は当然軽くなけれぱならない。
しかし実際にはかなりの重量がある。
それを少しでも軽くしたい。
それでも紙のようにもろくてはもちろん用をなさない。
強くて軽い。
こうでなければならない。

この条件を満たすのが炭素繊維になる。
そのためいまは前述したゴルフシャフトや釣り竿だけではなく、
航空機備品の製造用素材として不可欠のものとなっている。

主なメーカーは東レ、三菱レイヨン、東邦テナックス。
これらのうち東邦テナックスは帝人の子会社であるため、
帝人も主要メーカーと見てよい。
株価は航空機需要の増減より上下する。


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