カーボンファイバーとは

カーボンファイバーとは、アクリル繊維や石油・石炭などの副生成物であるピッチを高温で炭化して作成した繊維のことで、JIS規格では炭素の質量比が90%以上であることと規定されています。カーボンファイバーの材料となる有機繊維には炭素原子以外にも、水素原子や窒素原子などさまざまな物質が含まれていますが、高温加熱処理をすることで炭素原子以外の不要な物質を排除します。

製造されたカーボンファイバーは髪の毛の直径の10分の一程度で数千本~数万本単位として使用しますが、樹脂などと組み合わせて用いられることがほとんどです。カーボンファイバーを使用した材料は、鉄やアルミなどよりもすぐれた力学的特性を有するために構造材などとして使われます。そして、カーボンファイバーの炭素原子の比率が極めて高いことから、耐熱性や耐薬品性にもすぐれているために構造材以外の用途にも使用されています。このような特性を備えているのは、炭素がグラファイト構造で強固に結合をしているためです。6つの炭素原子による六角形が網目のように連続した形状をしたもので、同じ炭素で構成されるダイヤモンドと似た構造をしています。

カーボンファイバーは原料によって分類され、アクリル繊維からつくられるものをPAN(パン)系カーボンファイバー、石油・石炭などからつくられたものをピッチ系カーボンファイバーといいます。現在製造されているカーボンファイバーのほとんどはPAN系カーボンファイバーで、ピッチ系カーボンファイバーの製造量は一割以下ともいわれています。

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その他にも、活性炭素繊維や気相成長炭素繊維などの種類もありますが、構造材として用いられることはありません。原料や製造方法によってカーボンファイバーとしての特性は異なり、信頼性が要求される箇所には高品質で高価なカーボンファイバーが用いられ、あまり信頼性が要求されない場合は汎用的なカーボンファイバーが使用されます。

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