「カーボン」と「カーボンファイバー」の違いは?

CFRP

「カーボン」と「カーボンファイバー」の違いは?

カーボンとは元素としての炭素のことを言います。炭や工業原料として使われるススなどのことです。 黒鉛やダイヤモンドの原料も炭であることは有名ですね。硬度や密度、色などによってその呼ばれ方が違ってきます。 工業原料のススは炭素の微粒子となり、ゴムとの相性のよさから補強材としてタイヤに使用されたり、塗料や印刷インクとしてコピー機のトナーにも使用されています。 黒鉛・石墨はグラファイトと称され、下記の「マテリアル一覧表」でカーボンファイバーとの特性の違いがわかると思います。

一方、カーボンファイバーとは、炭素繊維のことを言います。その優れた強度を持つ特性と軽さからロケットや航空機、F1パーツなどに幅広く使用されています。 最近では、X線透過率の良さを活かし、医療分野で使用されるケースや熱膨張係数の低さ・振動減衰率の高さから工業用途に使用されるケースが増えてきています。 炭素繊維にはPAN系とピッチ系の2種類に分けられます。

※これら2種類を使って繊維の方向等を決め、要求する数値に近づける製品を作り上げていきます。

【PAN系】
アクリル繊維を使った繊維
【ピッチ系】
石油・石炭等の副生成物を原料に高温で炭化して作った繊維

CFRP、GFRPなどマテリアル一覧表

素材 比重 引張
強さ
Mpa
引張
弾性率
Gpa
曲げ
強さ
Mpa
曲げ
弾性率
Gpa
線膨張
係数
10^-6℃
熱伝導率
Kcal/mh℃
体積低効率
Ωcm
連続使用
温度
ガラス
転移点℃
CFRP
高強度繊維
(1方向)
PAN系
1.5 1570

4410
118

147
1270

1960
88

127
0.2

0.4
3.0

3.5
4x10^-5 120

200
CFRP
高剛性
(1方向)
ピッチ系
1.7 1470

1960
235

480
590

1180
147

412
-0.8

-0.3
4

5
2x10^-5 120

200
GFRP
ガラス繊維
(1方向)
Vf.60
2 1080 44 1120 44 7 0.24

0.28
1x10^15 120

200
アルミニウム
A5052
2.7 245 70 --- --- 23.6 100 2.65x10^-6 250
ステンレス
SUS304
7.9 588 206 --- --- 17.5 12.9 4.45x10^-6 600
チタン
6AL4V
4.5 98 118 --- --- 8.2 6.8 72x10^-6 350
グラファイト 1.6

1.7
2060

5400
9

12
21

88
92

136
3

4.2
81

128
0.9

2.2
---
C/C
コンポジット
1.45

1.75
49

80
9293 118

412
17

127
0.5

0.6
3

5
260

290
3000