三省堂 大辞林

たんそ-せんい ―ゐ 4 【炭素繊維】

黒鉛から成る繊維。ポリアクリロニトリル繊維またはコールタールピッチを原料とする繊維を、窒素気流中で高温に加熱して炭化したもの。金属に比べて強度・弾性が大きく、耐熱性・耐薬品性に富み、軽量なため、航空機・自動車部品、ゴルフクラブ・テニスラケット・釣り竿(ざお)などの材料にする。カーボン-ファイバー。

産業・環境キーワード

炭素繊維（Carbon fiber）

　炭素繊維は、重さは鉄の４分の１なのに強度は１０倍という「スーパーマン」のような素材。その能力からはパワフルなイメージが浮かびますが、私たちの暮らしの中、さまざまな分野で活躍するハイテク素材です。

　軽くて強いという特徴からまず思い浮かぶのが、釣り竿（さお）、テニスのラケット、ゴルフクラブのシャフト。またパソコンや自動車の外側部分から、最近では航空機や風力発電に使う風車、ヨットの船体、橋脚の耐震補強材にも使われています。炭素はほかの金属材料と比べるとずば抜けて軽いという特徴を持ち、そのことが使われる製品の軽量化につながっているわけですね。

東レなどが採用するＰＡＮ系（注参照）と呼ばれる製造方法の原料は、毛布やセーターにも使われているアクリル繊維。炭素繊維は１本の直径が５から７マイクロメートルというとても細い繊維を約１万２０００本も集めてできています。一本一本の繊維の直径を小さくしていけば、同じ太さの製品ならば集まる本数が増え、いっそう強固に。さらに１本ずつの繊維の欠陥を減らすことで、強さを増しているのです。つまり鉄の１０倍ともいわれる強度は、原料のアクリル繊維にあったのです。

　炭素繊維を縦方向に引っ張ってもびくともしませんが、折ることは簡単にできます。その補強技術が、飛鳥時代からわが国にある土壁の原理。土壁は粘土だけではひび割れが起こりやすいことから、わらなどを混ぜて頑丈にしています。この土壁の原理を応用して、炭素繊維もエポキシ樹脂など熱で固まりやすい材料の上へ同一方向やクロス状に乗せて、炭素繊維の強い性能を生かしているのです。炭素繊維と樹脂が混ざったものは複合材料と呼ばれ、釣り竿や航空機、風車など使い方に合わせて、さまざまな形状にされて使われています。

炭素繊維の課題は、引っ張っても切れにくいと、引っ張っても変形しにくいという２つの特徴の両立が困難なことです。引っ張っても変形しにくくするためにはアクリル繊維を焼く温度を上げなければなりません。しかしアクリル繊維を焼く温度を上げれば上げるほど、引っ張り強度が弱くなってしまうのです。

　０５年の世界市場は３４％のシェアを持つ東レがトップで、東邦テナックスと三菱レイヨンが続きます。そしてこの３社で７０％程度の市場占有率にも。０５年は２万３５００トンの市場規模で、２０１０年には４万トンまで拡大すると予測され、その拡大理由は、航空宇宙向けなど。航空機に本格的に採用された９５年以来、年々使用量は拡大していて、米ボーイングの次世代旅客機「７８７ドリームライナー」では構造材料のうち、炭素繊維を含むものが５０％を占めるまでになっています。

注：ＰＡＮ系炭素繊維(ポリアクリロニトリル繊維)を炭素化して得られるもので、高強度・高弾性率の性質をもつ。航空宇宙や産業分野の構造材料向け、スポーツ・レジャー分野など広範囲な用途に使われている。

（掲載日：2006/12/22）

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炭素繊維

　08年秋以降の世界的な景気悪化により低迷していた炭素繊維の需要がここへきて盛り返してきたようです。高強度で軽量、疲労しにくく、錆（さ）びないなどの特徴を持つ炭素繊維は航空機や自動車、ゴルフなどのスポーツ用品、風力発電用の風車など幅広い分野で活用されています。次世代中型旅客機「ボーイング787」向けの出荷が始まったほか、自動車向けも増加が見込まれるなど、炭素繊維を取り巻く環境が明るくなってきそうです。
　炭素繊維は、ほとんど炭素（含有量90％以上）でできている繊維です。衣料の原料となるアクリル樹脂や石油・石炭から取れる有機物を熱処理して生産されています。比重（水を1として、1より大きい物質は水に沈み、1より小さいと浮かぶ）は約1.8で、鉄の7.8やアルミの2.7よりも小さく、引っ張り強度・弾性率は鉄よりも優れていることから、「アルミよりも軽く、鉄よりも強い」といわれています。このほか錆びない、耐熱性が高いなどの特徴から、金属材料に代わる材料として注目を集めています。
　日本における商業生産は1970年代初期から本格化しました。メーカーなどで構成する炭素繊維協会（東京都中央区）によると年間出荷量はここ数年、1万3000トン前後で推移しています。用途は航空機や自動車向けをはじめ、ゴルフ・釣りざお・自転車などのスポーツ・レジャー向け、パソコン筐体（きょうたい）・高圧容器・橋脚補強などの一般産業用と多岐にわたっています。世界最大手の東レを筆頭に、三菱レイヨン、帝人子会社の東邦テナックスの日本勢3社が世界全体の生産能力の約70％を占めています。
　08年秋のリーマンショックに端を発する世界的な不況でメーカーは減産を行ってきましたが、この春から需要が回復傾向をみせており、販売強化や商談などの動きが活発化してきています。炭素繊維事業を拡充するため、東レと東邦テナックスは4月1日付で新たな組織を設置、三菱レイヨンは4月30日付でドイツの炭素繊維複合材料メーカー、SGL社と合弁企業を設立、ドイツの自動車メーカー、BMWが開発中の電気自動車向けに炭素繊維を供給します。
　また、東レはボーイング787向けに炭素繊維の出荷を開始したほか、5月10日には欧州航空機最大手のエアバスに供給する契約を締結したと発表。4月28日にはドイツの自動車メーカー、ダイムラーAGとの間で炭素繊維複合材料自動車部品の共同開発契約を結んだと発表しています。東邦テナックスはトヨタ自動車が10年末に発売予定の新車「レクサス」への採用が決まっています。
　航空機や自動車は、強くて軽い炭素繊維を採用することによる機体・車体の軽量化で燃費の大幅な向上が図れます。こうした「環境にやさしい」特徴も兼ね備えていることから、今後、需要は着実に拡大していくものと思われます。

（掲載日：2010/06/21）

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炭素繊維

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2011/11/20 06:31 UTC 版)

炭素繊維

炭素繊維（たんそせんい、英: Carbon fiber）とは、アクリル繊維またはピッチ（石油、石炭、コールタールなどの副生成物）を原料に高温で炭化して作った繊維。JIS規格では「有機繊維のプレカーサーを加熱炭素化処理して得られる，質量比で90%以上が炭素で構成される繊維。」と規定されている。アクリル繊維を使った炭素繊維はPAN系(Polyacrylonitrile)、ピッチを使った炭素繊維はピッチ系(PITCH)と区分される。炭素繊維を単独の材料として利用することは少なく、合成樹脂などの母材と組み合わせた複合材料として用いることが主である。炭素繊維を用いた複合材料としては炭素繊維強化プラスチック、炭素繊維強化炭素複合材料などがある。