21世紀の最先端材料：カーボンファイバー

炭素繊維は、90%以上の炭素を含む高性能材料で、有機繊維を高温下で分解し、炭素の骨格構造に変換することで製造されます。この材料は炭素素材本来の特性を持ちながらも、繊維状の柔軟性や加工性を維持しています。そのため、風力タービンブレード、航空宇宙、スポーツ・レジャー用品、圧力容器、炭素/炭素複合材料および輸送インフラなど、幅広い分野で応用されています。炭素繊維は、国家の経済発展にとって不可欠な戦略的材料です。

分類

1. 原料別

炭素繊維は、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、ビスコース系の3つの主要な原料システムに分類される。これらの中で、ピッチ系およびビスコース系炭素繊維は比較的用途や生産量が限られている。一方、ポリアクリロニトリル系炭素繊維は優れた構造的および機能的特性を備えており、炭素繊維の開発および応用において主流の種類となっており、世界の生産量の90％以上を占めている。

2. 繊維数量別

炭素繊維は、繊維量に基づいてスモールトウまたはラージトウに分類される。スモールトウ炭素繊維とは、<24Kのトウ数を持つもので、当初は1K、3K、6Kが主流であり、徐々に12Kや24Kへと進化してきた。これらの繊維は優れた機械的特性を示し、引張強度は3500～7000 MPa、引張弾性係数は230～680 GPaの範囲にある。主に防衛、航空宇宙、軍事用途およびスポーツ・レジャーグッズといったハイテク分野で使用されている。例としては航空機、ミサイル、ロケット、人工衛星、釣具、ゴルフクラブ、テニスラケットなどが挙げられる。

ラージトウの炭素繊維は、通常48K以上（48K、60K、80Kを含む）のトウ数を持つもので、引張強度は3500～5000MPa、引張弾性係数は230～290GPaです。主な用途には自動車製造、風力タービンブレード、省エネルギー建築、繊維、医療・ヘルスケア機器、電気機械システム、土木工学および輸送インフラストラクチャが含まれます。

スモールトウ炭素繊維は優れた性能を発揮しますが価格が高くなるのに対し、ラージトウタイプは比較的性能は低いもののコストが低くなっています。ラージトウ繊維のスモールトウタイプに対する主な利点は、同じ製造条件下で単一ラインの生産能力を大幅に向上させ、費用対効果の高い生産を実現できる点にあります。さらに、複合材料の成形過程においてより高い積層効率を示し、生産コストを30％以上削減できる可能性があります。

3. 機械的特性による分類

引張強度と引張弾性係数は、炭素繊維の性能を評価する上で最も重要な2つの指標です。引張強度は通常、材料が破断する前に耐えられる最大応力を示し、引張弾性係数は弾性変形中の応力とひずみの比率を表し、材料の剛性を反映します。 炭素繊維 は2つのシリーズに分類されます：Tシリーズ（高強度炭素繊維）とMシリーズ（高弾性係数 炭素繊維 ）。Tシリーズの炭素繊維は市場でより広く使用されており、T300、T400、T700、T800、T1100などのグレードが含まれます。

RDS Compositeは、お客様の要件に応じた炭素繊維製品を提供できます。当社の製品は、原材料の調達から生産プロセス全体まで厳密に管理されており、国際規格への適合を確実にしています。私たちは、信頼性の高い品質の製品とタイムリーな納品サービスを提供することをお約束します。