炭素繊維の凄さ

大変お世話になっております。
反逆する武士
uematu tubasaです。

~~~~~以下は日経新聞電子版より~~~~~~
http://www.nikkei.com/article/DGXMZO04334260R00C16A7000000/?n_cid=DSTPCS001
炭素繊維、ゆくゆくは半値に 生産コスト減へ技術革新
2016/7/7 6:30
日本経済新聞 電子版
炭素繊維
新製法の炭素繊維は製造エネルギーが半分に(東京大学の影山和郎教授提供)

鉄の10倍の強度がありながら重さは4分の1と軽いのが炭素繊維だ。航空機の機体などに採用されているが、実は日本のメーカー3社で世界市場シェアの7割を占める。生産コストの高さが普及の壁だったが、今年に入り生産コストの大幅低減に道を開く研究成果が出てきた。2020年前後には自動車向けに本格採用が進みそうで、炭素繊維が身近な素材となるのもそう遠くない未来となりそうだ。

■新製法では生産性が10倍に向上

 「炭素繊維を現状の半値にできるくらいのポテンシャルがある」。東京大学大学院工学系研究科の影山和郎教授は胸を張る。東レ、帝人子会社の東邦テナックス、三菱レイヨンの炭素繊維メーカーや産業技術総合研究所と取り組んできた新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のプロジェクトで「革新的」な炭素繊維の生産技術を開発したと1月に発表した。

 炭素繊維は原料となる特殊なアクリル繊維を焼いて炭化させて製造する。いきなりセ氏1000度を超える高温で焼くと燃え尽きるため、最初に200~300度で蒸し焼きにする。この「耐炎化」工程は時間がかかるうえ温度管理が難しく、炭素繊維の生産性向上の最大の壁となっていた。新製法はアクリル繊維を改質し特殊な加工を施すことで「耐炎化」工程を経なくとも、繊維の炭化が可能という。
炭素繊維 強化プラスチック
3500トンの大型プレス機で2メートルを超える部材も成型できる(名古屋大学NCCの炭素繊維強化プラスチック製造ライン=名古屋市)

 従来法では1ライン当たり年産2000トンが限界とされていたが、新製法では生産性を10倍に向上できる。セーターなどの衣料用に使う安価なアクリル繊維も原料に使えるため、原料費も大幅に安くなる。まだ量産化段階ではないが、生産時のエネルギーや原料費を半減させ、理論的には現在1キロ25ドル前後の炭素繊維価格も半分程度に下げることが可能となる。

 新製法で作る炭素繊維は引っ張り弾性率が240ギガ(ギガは10億)パスカル、伸度1.5%と、自動車や風車のブレード(羽根)など一般の産業用途で利用可能な高い性能も持つ。航空機向けも翼を支える小骨となるリブ部品など補強材には使えるレベルだが「今後、性能をさらに高めれば航空機の主要部材へ使える可能性もある」(影山教授)。

 工業製品に使う場合は合成樹脂と組み合わせての利用がほとんどだ。複合部材の炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の量産化に向けた加工技術の開発も加速している。

 名古屋大学ナショナルコンポジットセンター(NCC)は、トヨタ自動車やホンダなど自動車や炭素繊維メーカーなどと共同で自動車部材に使うCFRPの開発に取り組む。炭素繊維を切断しながら合成樹脂と混ぜ合わせ、押し出した素材をプレス成型する連続工程で生産する。「年産10万台の量産車で採用できる生産性の向上をめざす」(石川隆司・名古屋大学特任教授)

 使う合成樹脂に熱を加えると柔らかくなる熱可塑性樹脂を使うのが特徴だ。CFRPは航空機や自動車向けに熱を加えて固める熱硬化樹脂を使った加工技術が確立している。ただ航空機向けの部材では6~7時間、自動車向けの部材の最新技術でも硬化までに5~10分ほど時間がかかるとされる。熱可塑性樹脂だと約1分間で成型が可能となり生産性が大きく向上する。

NCCは既に1.4メートル×1.4メートルの床材(フロアパネル)や2メートルを超える側面部材(サイドシル)を完成させた。床材は十数キログラム程度と、鉄で同様の部材を作れば30~40キログラムの重さになるのと比べ大幅に軽い。CFRPが普及すれば、最終的に車体全体の7割程度に使われる可能性がある。車両重量が100キログラム減れば、走行1キロメートル当たりの二酸化炭素(CO2)排出量が約20グラム減らせるとされ、大幅な燃費向上やCO2排出量の削減につながる。
炭素繊維 価格変動

■「産業としてまだまだ黎明期」

 CFRPを量産車の部材に使うには1キログラム1000円が目安とされる。現在の炭素繊維を原料とするCFRPでは2倍以上かかる。「炭素繊維が半値になれば量産車の素材として使われる可能性は十分ある」(石川教授)

 炭素繊維や複合材料の新加工技術は確立しつつあるが、量産化には課題も多い。炭素繊維の世界需要は6万トンほどで、15億トンを超える世界の鉄鋼需要との差は圧倒的だ。「産業としてまだまだ黎明(れいめい)期にある」(繊維大手)が、成長は著しい。東レが米ボーイングから1兆円を超す案件を受注するなど、航空機向けの需要は堅調だ。メーカー各社は既存法での増産投資を進めており、投資コストの回収にも時間がかかる。「今は価格よりも安定供給が重視されている。売り手市場でメーカー側の意思決定が物を言う」(関係者)との声もある。高く売れているのに、あえてコストと価格を下げる必要がないわけだ。新製法で年産数万トン単位を生産するにはあと20年以上かかるとの見方もある。

 ただ近い将来、世界的な環境規制の強化を背景に自動車向けの需要が急速に高まることが予想される。欧州では21年に走行距離1キロメートル当たりのCO2排出量を95グラム未満にする規制が始まる。現行比で約2割の排出量削減が必要で、燃費改善に向けた車体の軽量化が避けられない。中国でも20年に100キロメートル当たりの燃料消費量を5リットルと現在から3割減らす燃費規制の導入が見込まれる。17、18年の次期モデルから利用拡大が進み、20年前後ではさらに大きな需要が見込まれる。

 自動車向けの市場が急速に立ち上がった場合、コスト削減への要請が強まるのは確実だ。日本の炭素繊維メーカー各社は世界の自動車メーカーや部材メーカーと組み自動車向けに効率的な素材や加工法の開発を進め、実用化段階のものも多い。だが自動車向けの炭素繊維は航空機向けほどの高い性能を求められず、部材としての加工技術は欧米メーカーの方が先行している。自動車向けの需要が本格化するにつれて競合が激しくなりそうだ。新製法の実用化や量産化技術の進歩が早まり、炭素繊維が半値に下がる時代も遠い未来ではないのかもしれない。

(商品部 神宮佳江)
~~~~~~以上、日経新聞電子版より~~~~~

>>炭素繊維は原料となる特殊なアクリル繊維を焼いて炭化させて製造する。いきなりセ氏1000度を超える高温で焼くと燃え尽きるため、最初に200~300度で蒸し焼きにする。この「耐炎化」工程は時間がかかるうえ温度管理が難しく、炭素繊維の生産性向上の最大の壁となっていた。新製法はアクリル繊維を改質し特殊な加工を施すことで「耐炎化」工程を経なくとも、繊維の炭化が可能という。


「耐炎化」工程を省くことでコスト削減が可能であるようです。
自動車や航空機の部品にも成形することが可能だそうです。軽量化にも貢献するでしょう。

戦闘機の軽量化にも使えそうですね。
F3の量産型に応用できないかと勝手に考えております。
こういった技術を使用して国力増強を図らなければ国家戦略上好ましくありませんから。

以上です。
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トライボシステム展望(well-to-wheel)

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2017で公表された(CCSCモデル、炭素結晶の競合モデル)。
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Re: 反逆する武士様にお知らせ

名無しの方へ
コメントありがとうございます。

お知らせありがとうございます。
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> キムチ速報という掲示板があるんですが、そこのコメント欄に反逆する武士様のお名前が出ておりました。
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> 何かあればいつでもお力になりますので、反逆する武士様は安心してブログの更新頑張って下さい。

反逆する武士様にお知らせ

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プロフィール

uematu tubasa

Author:uematu tubasa
平成生まれの尊皇攘夷派で、某国立大学の経済学部出身の
uematu tubasaと申します。

基本情報技術者、電子書籍作家。

失業と低所得と借金に負けない!
私は戦う、この残酷な世界で!

北朝鮮の核実験がきっかけで政治に興味を持った若者です。
『消費税廃止への進撃』
『ビジネスの種を蒔け』
『究極の空き家対策』
『家賃半額』を出版しました。

『住宅資産倍増計画(仮)』
『天皇最強説(仮)』を出版する予定です。

日本核武装論の出版が中期的目標です。

核武装推進論者、ネオクラシカルリアリスト(新古典派現実主義者)、地政学の基礎は理解しております。

自主憲法制定論者(現行憲法破棄、大日本帝国憲法改正)、女系天皇公認論者、暫定的な保護貿易協定推進論者、消費税廃止論者、経済ナショナリスト、公的家賃補助導入論者、対米自立論者、日米同盟堅持論者、反特定亜細亜、移民拒絶論者。

すべての売国法案に反対しております。

基本的には政策論を中心に書いております。国会議員の事務所へ陳情します。

ご意見ご感想をよろしくお願い致します。

好きな漫画:ゴーマニズム宣言、金色のガッシュ、3月のライオン、進撃の巨人、もやしもん、ダイヤのエース、黒子のバスケ、銀の匙、鋼の錬金術師、ハイキュー!! アルスラーン戦記

好きなPCゲーム:泣きゲー全般(主にKey作品)

好きな食べ物:そば、寿司、天ぷら、おにぎり、トマト、ピザ、パスタ、ソーセージ、ポトフ、フィッシュ&チップス、ペペロンチーノ、フライドポテト。

好きな飲み物:緑茶、麦茶、カシスオレンジ、果実系ジュース、CCレモン、日本酒

好きな女性のタイプ:明るくて家庭的な日本人女性

趣味:読書(核戦略、地政学、国際政治学、経済学など)とジョギング(1日往復10kmを週に2日ぐらい)

特筆事項:性別は男性(遺伝子組み換えではない) 両親共に日本人

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