CFRPを詳しく知る（#1 CFRPの繊維特性） │ CFRP.media

炭素繊維の定義

有機繊維を焼成して得られる、炭素含有率が90％以上の繊維

炭素繊維（Carbon Fiber）

ポリアクリロニトリル（PAN）
繊維を蒸し焼きにして、炭素以外の成分を除去して製造。
→市販の炭素繊維の90％以上

コールタールピッチや石油ピッチ
を精製、改質、熱処理し、得られた紡糸ピッチを紡糸し、
不融化後、所定の温度で炭化、黒鉛化することにより製造。

場合によって炭素繊維に分類されることもあるが、本内容では割愛。

高強度が得やすい湿式紡糸・結晶紡糸

ポリマーを溶媒に溶解

口金から吐出

繊維形成

溶媒洗浄

巻き取り

高弾性率が得やすい溶解紡糸・ゲル紡糸

ポリマーを融解

口金から吐出

繊維形成

巻き取り

口金から出た時の状態(=分子配向)の違いで力学的特性が変わる

高強度が得やすい湿式紡糸・結晶紡糸

高弾性率が得やすい溶融紡糸・ゲル紡糸

◆金属に比べて同体積では軽い・・・比重が1.8前後
⇒鉄の7.8に比べて約1/4、アルミの2.7に比べて約2/3倍

◆比重の割に強い・固い・・・強度および弾性率に優れる。
⇒引張強度を比重で割った「比強度」が鉄の約10倍
⇒引張弾性率を比重で割った「比弾性率」が鉄の約7倍

参考:http://www.nisri.jp/jisedai/docs/lecture_20131010_umemoto.pdf
※同じ種類でもボイド・欠陥の量や炭素原子含有率で特性が変わる。