炭素繊維製造とは

炭素繊維製造は、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を作成するプロセスです。 炭素繊維で作られた製品は、あらゆる材料の中で最高の強度と重量の比を提供し、優れた熱特性と伝導特性も備えています。 この高強度と軽量により、炭素繊維の製造は、航空宇宙、海洋、スポーツ用品業界で人気のある選択肢となっています。 炭素繊維材料の特定のブレンドは、グラファイトとも呼ばれます。

炭素繊維の製造プロセスは、生産者が原料を微細な炭素ストランドに加工することから始まります。 それらは、低価格の炭素繊維製品の製造に使用されるコールタールまたはピッチのベースから始まります。 高品質の製品の場合、製造業者は、プロピレンとアンモニアで構成されるポリアクリロニトリルのベース材料から始めます。 この基材が複数回加熱されると、構造が劇的に変化します。 最終的に、材料は炭素分子のチェーンに変換され、他のすべての分子は脱落します。

これらの炭素分子は化学物質と混合され、湿式紡糸として知られるプロセスの対象となります。 湿式紡糸中、液体炭素ブレンドは、多くの小さな穴が特徴の紡糸口金として知られるダイを通過します。 紡糸口金は、材料を炭素の細長いフィラメントに形成します。 これらのフィラメントをエポキシまたは他の樹脂とブレンドすることにより、メーカーはCFRPを製造できます。

炭素繊維の生産はかなり正確であり、生産中のわずかな変化でさえ製品の品質に影響を与える可能性があります。 各炭素繊維製造施設は、この製造プロセス全体を通じて、基材、化学物質、温度範囲の独自のブレンドを利用しています。 これにより、メーカーごとに炭素繊維材料の微妙な違いが生じます。

製造業者は、いくつかのタイプの製造プロセスを使用して、炭素繊維をさまざまな製品に成形します。 ファイバーグラスまたは金属から型を作成して、個々の部品を鋳造する場合があります。 溶融炭素繊維強化プラスチックは、多くの場合、成形プロセス中に強度と安定性を高めるためにメッシュのシートで層にされます。 企業はまた、溶融した炭素繊維プラスチックをスチールダイから押し出して、異なる形状を形成する場合があります。

20世紀半ばの発明以来、炭素繊維製造は航空機、ボート、自動車の製造に使用されてきました。 それ以来、自転車、テニスラケット、ゴールドクラブなどのスポーツ用品の生産にも広く使用されています。 21世紀の初めまでに、風力エネルギー産業は、大規模な風力タービンの製造に使用される炭素繊維の世界最大の消費者になりました。