� ＜技 術 資 料（1/2）＞

改（研究会用  技術資料）

バサルト繊維と炭素繊維、ガラス繊維の特性・特徴の相違と棲み分け―その比較評価の一つの試み―�����＜2012. 7. ：バサルト連続繊維研究会＞

特  性・特  徴

バサルト繊維  （BaF）

炭 素 繊 維  （CF）

ガラス繊維  （GF）

P A N 系

ピ ッ チ 系

補注

◆繊維としてのイメージ◆火成岩の一種である玄武岩（basalt, basalt◆ガラス質成分を混合、溶融（遠心）紡糸◆石炭ピッチ、石油ピッチ、あるいは＊CF出発原料の炭素含有率（出 発 原 料）rock) を溶融押出（遠心）紡糸して得られるして、繊維に したもの。複合材料の[CH2 CH(CN)]n を紡糸原液として合成ピッチを溶融（遠心）紡糸しては、ピッチ系の方がPAN系〔ここでは主として “高品位連続長繊維” を対象とする（短繊維もある）〕。

強化材としては、E ガラスが用いられる〔長繊維を対象とする（短繊維もある）〕。

紡糸、得られる特殊アクリル繊維を前駆体（precursor）として使用得られる〔長繊維を対象とする（短繊維もある）〕。に比べて高いとされる。

◆PAN (polyacrylonitrile);

される。

◆成   分   系   （例）◆SiO 2 (40～60％), Al 2 O 3 (10～20), CaO(5～15), MgO （5～15), Fe+Fe2 O 3 (5～15),
K2 O (0～3), Na2 O (0～5)。

◆繊  維  の  製  造  技  術◆＜必ずしも確立されているとは、云えない＞◆＜E ガラス＞ SiO2 (52～56％), CaO◆C (～100 ％)。

◆C （～100 ％）。

＊BaF と GF の成分系の中で、◆＜確 立＞。

つぎにつき注目したい。
▲BaF では、Fe の含有が顕著である。
▲一方、GF では、B の含有(16～25), MgO (0～6), Al 2 O 3 (12～16),
B 2 O 3 (8～13), K 2 O-Na2 O (0～1)。
◆＜確 立＞。

◆＜確 立＞。

原料玄武岩鉱石⇒（粉砕、など）⇒溶融
押出紡糸⇒（収束・表面処理）⇒巻取

原料（ケイ砂、石灰石、ソーダ灰、など）⇒（混合・撹拌、など）⇒溶融押出紡糸

PAN繊維⇒耐炎化（酸化）⇒炭素化⇒黒鉛化⇒（表面処理、原料ピッチ改質（異方性）⇒溶融押出紡糸⇒不融化（酸化）〔短繊維は、製法が異なる〕。

⇒巻取 〔短繊維は、製法が異なる〕。

サイジング）。

⇒炭素化⇒黒鉛化⇒（表面処理、サイジング）〔短繊維の製法は、別〕。

類◆長繊維：～通常、1 グレード。

◆Eガラス（無アルカリ）、そして Cガラス（耐薬品性）、Aガラス（含アルカリ）、Sグラス（高引張強さ）、など。

◆長繊維（炭素質、黒鉛質）：焼成
温度、 230～650 Gpa〔引張弾性率〕
で、グレードを制御する。

◆長繊維（炭素質、黒鉛質）：54～935
Gpa 〔引張弾性率〕の範囲で、温度でグレードを制御。短繊維（炭素質）：18～40 Gpa 〔引張弾性率〕。

＊繊 維 径◆～13 μmφ〔数～20 μmφ〕。

◆～10 μmφ。

◆5～7 μmφ。

◆5～10 μmφ。

が特徴的である。

◆繊  維  の  性  状
＊種

短繊維の場合は、13～18 μmφ。
＊繊 維 密 度◆2.60～2.80 g/cm3 。

◆2.54～2.60 g/cm3 。

◆1.7～1.9 g/cm3 。

◆2.1～2.2 g/cm3 〔ただし、短繊維の場合は、～1.6 g/cm 3 〕。

＊繊維微細構造◆その一例として、Dr. R. V. Kibol (Ukraine) のつぎのものがある；
断面において、内部（～68 ％）が非晶質、◆断面で大部分（～95 ％）が、非晶質構造〔Dr. R. V. Kibol〕。

◆炭素質～黒鉛質構造。
γc〔5 nm〕、Lc〔～2 nm〕、La ⊥〔2 nm〕、La"〔3 nm〕、

◆炭素質～黒鉛質構造。
γc〔50 nm〕、Lc〔20～40 nm〕、La ⊥〔20 nm〕、La"〔30 nm〕、

そして、同じ引張弾性率の焼成には、PAN系の場合ピッチ系よりも数100℃のレベルで高い温度が必要と

θ〔3°〕。

される。

＊フィラメント数◆～数 100 /ストランド 〔必要に応じて、合糸〕。

◆50～2000/ストランド。

◆1000～24000/ストランド。

◆1000～12000/ストランド。    ＊引  張  強  度

◆長繊維： （2.0～3.0＜） Gpa 〔メーカーによってバラツキがある〕。

◆長繊維： （1.5～2.2＜） Gpa。

◆2.4～6.4 Gpa。

◆長繊維（異方性）：3.4～3.8 Gpa。
等方性：1.1～2.4 Gpa。    ＊引張弾性率◆(～70～100 Gpa)。

◆～70 Gpa。

◆230～588 Gpa。

◆54～880 Gpa。    ＊伸◆(～2～4～ ％）。

◆2～4 ％。

◆0.5～2.2 ％。

◆0.3～2.0 ％。

外部（～32 ％）が結晶質。

θ〔＜10°〕。

＊CFの密度は、その焼成温度（引張弾性率）依存性がある。

◆引張特性・特徴

び＊引張強度の理論値は、黒鉛結晶の網平面で 180 Gpaレベルとされるが、CF の場合は構造敏感性材料であり、そのマクロ欠陥によって支配されることから、繊維組織に固有の強さは、つぎのように推定されている。
▲ピッチ系；～7.0 Gpa。
▲PAN系：9.0～10.0 Gpa。

＜次葉に続く＞ー１/２－�＜技 術 資 料（2/2）＞＜前葉からの続き＞“バサルト繊維と炭素繊維、ガラス繊維の特性・特徴の相違と棲み分け”     〔その比較評価の一つの試み〕

特  性・特  徴

バサルト繊維  （BaF）

炭 素 繊 維 （GF）

ガラス繊維  （GF）
P  A  N  系

補注

ピ  ッ  チ  系

◆化学、物理特性    ＊熱  的  特  性◆（熱伝導係数、0.027～0.033 kC/℃）。

◆（熱伝導係数、0.029～0.035 kC/℃）。

◆熱伝導率は、～100 W/mK。

◆熱伝導率は、320～1000 W/mK
〔銅（Cu）でも、400〕。 また、熱膨張係数（CTE）は、－1.3 × 10 -6/℃。    ＊電気的特性    ＊耐薬品性（耐酸化性、      耐アルカリ性）◆＜データ調査中＞◆耐酸性〔2N HCl, 3 hr boiling （wt. loss, ％）；2.2〕。

◆（150℃, Ω・cm ⇒ 10 17）◆耐酸性〔10 ％H2SO4, 80℃, 90 hr (wt.

◆電気抵抗率では、9.7～20 μΩ・m

◆電気抵抗率で、4～10μΩ・m レベル

レベル〔金属の場合は、10-2～1011〕。

〔黒鉛結晶では、4～7 ×10 -1 （網面平行）、1～5×10 （網面垂直）〕。

◆＜定量的データ調査中＞◆＜定量的データ調査中＞loss, ％）； 42）、耐アルカリ性〔セメント飽和水溶液, ８０℃, 200 hr (wt. loss.
％）； 10.5〕。

◆特  記  事  項    ＊最近の幾つかの話題★日本における現段階での BaF への取り組み★GF は、リサイクルなどの環境面から★国家プロジェクト「革新炭素繊維★事業化開発から～30年を経て、2社＊なお、「PAN系、ピッチ系炭素は、つぎのようであると想定される。
＊つぎのメーカーの製品が輸入されている。
・Kamenny Vek (Russia)。
・Technobasalt (Ukraine)。
・GBF Basalt Fiber (China), ほか。

問題があるとされて、BaF が注目された時期もあったが、BaF の品質、供給が安定しないところから、いま一歩の前進がないように見受けられる。

基盤技術開発」、「革新炭素繊維プロセス技術開発」〔H23年度～H27年度：東大〕の推進。

〔三菱樹脂㈱、日本グラファイト㈱が事業化に成功、国際商品に育っている。その業績で、H24年、「先端材料技術協会（SAMPE Japan）」“協会特別賞” が授賞されることに繊維の開発・事業化の歩み」
が、“先端材料技術協会 創立２５年史”（平成２４年６月刊）にまとめられています。

★CFメーカー（東レ、帝人、三菱レイ＊事業化開発が、それなりに進んでいると想定されるが、その実態は定かではない。
その中でも、自動車メーカーでの取り組みがかなり進んでいるのではと思われる。

ヨン）の自動車材料向け国際戦略が激化。
＊東レ－ダイムラー。
＊帝人－GM。

なった。

＊三菱レイヨン－BMW (CF の供給）。
�    ＊現行生産能力☆現在、輸入中心？
〔数 1000 t/年と見込まれる？〕。

☆ 40～50 万トン/年〔国内〕。

☆～9 万トン/年〔海外も含む〕。

☆～3,500 トン/年〔海外も含む〕。        ＊関連する学協会など★バサルト連続繊維研究会。

★硝子繊維協会、★炭素繊維協会。

★炭素繊維協会。

〔㈳強化プラスチック協会〕。

��������������＜2012.7：バサルト連続繊維研究会＞＜備 考＞◆この表の作製にあたっては、できるだけ信頼性のある（公知の）ものを採り上げるように努めたが、必ずしも同一の試験条件で比較されたものではないことに留意されたい。