カーボン‐ファイバー【carbonfiber】
読み方：かーぼんふぁいばー
炭素繊維のこと。
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）
CF
炭素繊維。有機物を原料にして不活性雰囲気で焼いて炭化または黒鉛化した繊維。軽く、強く、弾性率が大。導電性、耐食性、耐摩耗性、X線透過性などに優れて、FRP(繊維強化プラスチック)の補強材として応用範囲が広い。ただし、繊維方向には強いが横方向には弱く、弾性率も低く、熱膨張も異方性がある。
参照 CFRPカーボンファイバー
炭素繊維。アクリル繊維を焼いて炭化させてつくる。金属に比べて軽量、高強度、高剛性という特性をもつ。この繊維を束ねて編んだ布状の素材がクロス。クロスに各種樹脂を含浸させたものをプリプレグという。プリプレグの状態では軟らかい布状の素材だが、積層して高温高圧をかけると硬化する。クロスの編み方によって、さまざまな特性を示すので、使用箇所によってプリプレグを選び、積層する方向も変えるなどの工夫が行われる。アルミの5倍以上の強度をもつ反面、積層はほとんど手作業で手間がかかり難しいうえ、強度限界を超えると突然破壊するという特性があるため、レーシングカーの分野で用いられるようになったのは1980年代に入ってからのこと。現在はモノコックフレームのほか、ボディカウル、ブレーキディスクおよびパッド、クラッチプレートなどに広く用いられる。
- carbon fiberのページへのリンク
