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炭素繊維市場を開拓した日本が技術的優位を保ち続ける法

エアバス350には帝人製炭素繊維が使われている

 世界市場で日本が圧倒的強さを誇るのが炭素繊維で、そのシェアは優に5割を超える。炭素繊維は日本が市場を開拓し、飛行機などへの用途を広げてきた素材だ。技術で他国のメーカーを圧倒するが、中国勢などの追い上げも激しい。いかにして優位を保ち続けるか。

炭素繊維の誕生と日本メーカーの開発競争

ボーイングの東レとエアバスの帝人

 炭素繊維――今では飛行機などの部材として不可欠な素材が誕生したのは、今から60年前のことだ。アメリカの化学メーカーが、レーヨンを原料につくったのが最初だった。その後、1961年に、大阪技術研究所の教授がポリアクリロニトリル(PAN)繊維という有機繊維から炭素繊維がつくられると発表。このPAN系が、後に炭素繊維の主流になっていく。

 炭素繊維の特徴は、何といっても軽くて強いこと。比重が鉄の4分の1、引っ張り強度は鉄の10倍もある。鉄に代わって炭素繊維を使えば、軽量で強い自動車や飛行機がつくられるとあって、多くの化学メーカーが研究開発に取り組んだ。

 その中の一人が、前経団連会長で、東レで社長、会長を歴任した榊原定征氏だった。榊原氏は67年に東レに入社、中央研究所の配属となった。

 ここで最初に手掛けたのが炭素繊維の研究で、その時研究員同士の合言葉が「炭素を使った黒い飛行機をつくろう」というものだった。それが今は現実のものとなっている。

 東レが炭素繊維の糸「トレカ」を発売したのは71年。72年にはそれを使った釣り竿が、翌年にはテニスラケットがそれぞれ発売された。その後、ボーイング機の機内など、構造とは関係のないところで使われるようになり、95年に就航したB777で尾翼などの一次構造材として採用され、2011年に就航したB787では、主翼や尾翼、胴体の構造材として使われ、その比率は機体重量の50%に達している。まさに「黒い飛行機」が飛ぶ時代が到来した。

 東レの炭素繊維はエアバスにも採用されているが、東レ以上にエアバスでの実績があるのが帝人で、30年以上にわたり炭素繊維を納入している。

 これまでにA320、A330、A340に使われたほか、先日、全日空に納入した超大型旅客機A380にも一次構造材として使用されている。また最新のA350には機体重量の53%で炭素繊維が使われており、その大半が帝人製だ。このA350はB787のライバルと目されており、東レVS帝人の代理戦争でもある。

熱可塑性CFRPでは帝人がリード

 まさに航空機業界では、東レと帝人の一騎打ちの様相を呈しているが、熱可塑性CFRPでは、帝人が東レをリードする。

 CFRPとは炭素繊維に樹脂を混ぜた複合材料、炭素繊維強化プラスチックのこと。このCFRPを積層し成型、焼き固めると部品として完成する(熱硬化性)。ところが、技術革新により熱可塑性CFRPが注目を集めるようになった。

 熱可塑性とは、熱を加えると柔らかくなり、冷めると硬くなる性質のこと。その最大の特徴は、プレス成型できることだ。熱を加えた熱可塑性CFRPをプレス、数分後、冷めた時には成型が終わっている。熱硬化性CFRPに比べ大幅に時間が短縮できるため、今後の主流となると見られている。

 またプレス成型できるため、自動車への用途も広がる。既にGMは帝人製の炭素繊維を使用している。価格面などから、すべての鉄が炭素繊維に置き換えられることはないが、高級車などでは、採用するケースが増えてくる。

炭素繊維

エアバス350には帝人製炭素繊維が使われている

日本メーカーは炭素繊維で技術的優位性をキープできるか

炭素繊維関連会社を次々と買収する狙い

 そこで東レは昨年、オランダのテンカーテ社を1230億円で買収した。テンカーテは売上高が300億円に満たない中堅企業だが、熱可塑性CFRPの技術を持つ。東レはこれまでにもM&Aを繰り返してきたが、テンカーテの買収金額は過去最高。それだけ熱可塑性CFRPの技術が欲しかったことの証である。

 こうしたM&Aは東レの専売特許ではない。帝人は昨年8月、自動車向け複合材料成型メーカー、イナパル・プラスティコの全株を取得した。イナパルは北米最大の自動車向け複合材料メーカーも傘下に収めており、相乗効果を狙ったものだ。また今年2月にはアメリカの航空機向けの炭素繊維部材メーカー、レネゲード社を買収した。同社の部材は熱に強く、エンジン回りにも使えるのが特徴だ。

 また、三菱レイヨンもドイツの炭素繊維メーカー、TKインダストリーズを買収、自動車向け部材を開発するなど、炭素繊維メーカーは積極的にM&Aを繰り返している。その背景には、市場における圧倒的リードをこのまま維持したいとの狙いがある。

 現時点で炭素繊維のシェアでは、日本勢が圧倒的に強く、東レが30%、帝人15%、三菱レイヨン10%。しかし最近では、韓国や中国のメーカーが追い上げている。

 中国メーカーの強みは国の全面的なバックアップ。炭素繊維の原料であるアクリロニトリルは、ここ数年高値が続いている。

 ところが中国は価格を統制し、市場価格より安くメーカーは原料を仕入れることができる。これはそのまま価格競争力に直結する。この追撃を振り切るためには、価格競争ではなく、付加価値で勝負する以外にない。それができなければ、かつての半導体や液晶と同じ道をたどってしまいかねない。

広がる市場と追いかけてくるライバル

 それだけに各社とも研究開発に力が入る。そして実際に成果も出ている。例えば先に挙げた熱可塑性CFRPは、少し前まで、強度では熱硬化性CFRPに劣ると言われていた。

 しかし今では航空機の主要一次部材に使われるまで信頼性は高まった。また、以前であればプレスから取り出しまで数分かかっていたものが、最近は1分で取り出せるまでになっている。

 「このように、技術的には日本メーカーとそれ以外のメーカーには大きな差があります。そしてこれをずっと続けていくしか、日本企業に生きる道はない」(証券アナリスト)

 炭素繊維市場は、日本企業が市場を開拓してきた。それが航空機や自動車など新たな需要を生み、画期的な製品につながった。

 例えばANAは2017年から成田―メキシコシティ直行便を毎日飛ばしているが、1万1千キロを超えるフライトが可能になったのは炭素繊維を大量に使ったB787が就航したおかげだ。

 新しい素材が誕生することで、新しい商品・サービスが可能になる。これこそ、日本の素材メーカーの目指すべきところ。炭素繊維の成型の自由度が増せば、自動車の主要部材に使われる可能性は大きい。

 今後EVの普及は必至だが、その最大のネックが電池の容量からくる航続距離。炭素繊維で軽量化できれば航続距離も伸び、その普及にさらに拍車がかかる。

 また、再生可能エネルギーの中でもっとも伸びている風力発電の羽根にも、炭素繊維は不可欠だ。市場は大きく広がっていく。しかし追いかけてくるライバルも多い。

 どこまで優位性を保てるか。立ち止まっている暇はない。

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