炭素繊維 ― 新素材の王様
炭素繊維入門
炭素繊維は、炭素含有量が95%を超える高強度・高弾性率の新しい繊維材料の一種です。これは、繊維軸に沿って配列したシート状のグラファイト結晶が積み重なった有機繊維を炭化および黒鉛化処理することによって得られる微結晶グラファイト材料です。
炭素繊維アルミニウムよりも軽量でありながら、鋼鉄よりも強度が高い。耐食性、高弾性率、低密度、クリープゼロ、優れた電気伝導性・熱伝導性、非酸化環境下での超高温耐性、優れた疲労耐性といった特性を備えている。炭素材料本来の特性と繊維の柔軟性・加工性を兼ね備え、防衛・軍事、航空宇宙、スポーツ用品、自動車産業、エネルギー機器、医療機器、建設機械、輸送、構造補強など幅広い分野で利用されている。国防と国民経済の発展にとって極めて重要な戦略材料である。
炭素繊維の分類
原材料別：炭素繊維は主にレーヨン系、ピッチ系、ポリアクリロニトリル（PAN）系の3種類に分類されます。中でもPAN系炭素繊維は、製造工程が簡便でコストが低く、炭化収率が高く、機械的特性に優れているため、高性能炭素繊維製造において最も有望な原料です。PANから製造される炭素繊維は、総合的に最も優れた性能を発揮し、成熟した簡便な製造工程を採用しており、用途範囲、生産量、種類も最も豊富です。世界市場を席巻し、世界の総生産量の90%以上を占めています。
パフォーマンス別：炭素繊維は、汎用、高強度（GQ）、高強度・中弾性率（QZ）、高弾性率（GM）、高強度・高弾性率（QM）の4種類に分類されます。東レは炭素繊維分野で圧倒的な地位を占めているため、同社の製品名称は業界標準となっています。製品は一般的に、高強度「T」シリーズと高弾性率「M」シリーズに分類されます（具体的なモデルは下記参照）。数字が大きいほど性能グレードが高く、接尾辞の文字が付いているグレードは付いていないグレードよりも性能が優れています（例：T300BはT300よりも性能が高い）。
牽引サイズ別：炭素繊維は、小径トウと大径トウに分類されます。小径トウ炭素繊維は、当初は主に1K、3K、6Kグレードで構成されていましたが、その後12Kや24Kも含まれるようになりました。これは主に、国防や航空宇宙（航空機、ミサイル、ロケット、衛星）などのハイテク分野、および釣り具、ゴルフクラブ、テニスラケットなどのスポーツ・レジャー用品に使用されています。48K以上のトウサイズを持つ炭素繊維（48K、60K、80Kを含む）は、一般的に大径トウ炭素繊維に分類されます。これは主に、繊維、医療、電気機械、土木工学および建設、輸送、エネルギーなどの分野にわたる産業用途に利用されています。
炭素繊維の特性
