米国炭素繊維市場規模、シェアおよび新型コロナウイルス感染症の影響分析、プリカーサー別（PANおよびピッチ）、トウ別（ラージトウおよびスモールトウ）、用途別（航空、航空宇宙および防衛、自動車、風力タービン、スポーツおよびレジャー、建設、その他）、および2023年から2030年の国別予測

米国の炭素繊維市場規模は 2022 年に 9 億 5,310 万ドルに達し、予測期間中に 7.7% の CAGR で成長すると予測されています。

炭素含有量が90％以上のカーボンファイバーです。 PANとピッチから熱変換プロセスにより製造されます。高剛性、低熱膨張、高引張強度、優れた耐薬品性などの製品特性により、いくつかの業界からの需要が高まっています。航空宇宙・防衛、航空、自動車、風力タービン、スポーツ・レジャー、建設などの産業の成長により、製品に対する需要が増大し、予測期間中に米国の炭素繊維市場の拡大を促進すると予想されます。

新型コロナウイルス感染症のパンデミックによる複合材製造の減少は自動車セクターの衰退につながり、結果的に炭素繊維産業に影響を与えました。しかし、2021年に輸送活動が正常化するにつれて車両需要が徐々に増加し、米国では繊維製品の消費がピークに達した。

最新のトレンド

競争力を高める持続可能な製品の製造

いくつかの最終用途産業は、二酸化炭素排出量を削減し、環境規制を遵守するために、持続可能な原材料を使用して製品を製造することに重点を置いています。従来の材料から炭素ベースの繊維を製造すると、大量の炭素が排出されます。したがって、市場の主要企業は、炭素排出量を削減するために、代替の持続可能な原材料から製品を製造することに重点を置いています。研究者と業界パートナーは、鉄鋼産業で生成される副産物であるコールタールから製品を製造するプロジェクトに参加しています。開発品はコールタールピッチ値を現状の5～55倍に引き上げる。この製品は、高剛性かつ軽量の複合材料の製造に適しています。

2020年12月、オークリッジ国立研究所（ORNL）は、石炭をエネルギーに変換するプロジェクトのためにケンタッキー大学応用エネルギー研究センター（CAER）と協力しました。炭素繊維約1,000万ドルの投資による複合化。この研究は、石炭原料と加工、製品製造における主要な課題を研究するために開始されました。この開発は、低コスト製品の生産を増やし、米国の炭素繊維市場の成長を促進することを目的としていました。

推進要因

航空宇宙および防衛産業からの製品需要の増加により市場の成長を促進

燃料効率と移動時間は航空宇宙産業における重要な要素であり、炭素ベースの繊維の需要増加の主な原動力となっています。航空宇宙産業でこの製品に対する高い需要を押し上げている主な要因には、製品によってもたらされる低い重量強度比、高温耐性、高い剛性、および高い引張強度が含まれます。これらの利点により、航空機の燃料効率が向上します。ヘリコプター、飛行機、スペースシャトルの軽量さは、空中を上昇するために必要な燃料の削減に直接関係しています。さらに、飛行機が軽量であれば、必要な移動時間が短くなり、より多くの距離を移動できるため、給油停止がほとんどまたはまったく行われないことになります。これは航空宇宙産業における製品需要の増加につながります。

業界は有利な炭素繊維部品を使用してきました。航空機の主な構成には次のようなものがあります。複合翼、シートフレーム、外装体、尾翼を作るための材料。たとえば、ボーイング社が製造販売する 787 ドリームライナーには、約 35 トンの複合材が使用されており、耐久性と軽量化を実現しています。これにより、さらなる燃料効率と優れた空気力学がもたらされ、メンテナンスが軽減され、繊維複合材飛行機の収益性が高まります。その結果、航空宇宙および防衛産業からの炭素ベースの繊維に対する高い需要が生じ、市場の成長を推進しています。

抑制要因

市場の成長を制限する高い製品製造コスト

製品の製造コストは、それが得られる原材料のコストに直接関係します。最近、PANやピッチなどの原材料の価格が大幅に高騰しています。さらに、航空宇宙や防衛などのいくつかの産業における重要な用途の製品製造コストは、高品質の原材料の要求により増加しています。

近年、原油や石炭などの原料価格の影響により、ピッチの価格が大きく変動しております。非航空宇宙用途で利用される PAN ベースのファイバーの平均コストは、1 kg あたり約 21.5 米ドルで、変換効率はわずか 50% です。価格の高さにより、小規模メーカーや国内メーカーが市場で優位に立つことが難しくなり、市場の成長が妨げられています。

セグメンテーション

前駆体分析による

前駆体に基づいて、市場はPAN（ポリアクリロニトリル）とピッチに二分されます。

PANセグメントは、2022年に米国の炭素繊維市場でトップシェアを占め、予測期間中もその優位性を維持すると予測されています。高い引張強度、高弾性率、高温耐性などの PAN ベースの製品の特性により、自動車、航空宇宙および防衛、建設などのいくつかの最終用途産業からの需要が増加しています。さらに、風力タービンやスポーツ＆レジャー用途からの製品需要の高まりにより、市場の成長が大幅に促進されると予想されます。

ピッチセグメントは、予測期間の終わりまでにかなりの成長率を記録すると予想されます。ピッチベースの製品は、負の係数が低く、電気抵抗率が低く、弾性率が高く、熱伝導率が高いため、スポーツおよびレジャー産業、航空宇宙および防衛産業からの需要につながっています。

トウ分析による

製品のトウに基づいて、市場はラージトウとスモールトウに分類されます。

市場の小型牽引セグメントは 2022 年に最大のシェアを占め、予測期間中に比較的高い CAGR で成長すると予想されます。スモールトウファイバーは、24,000 以下のフィラメントを含むロービングです。スモールトウファイバーによってもたらされる高い弾性率と高い強度により、航空宇宙および防衛産業での応用が可能になり、予測期間中の製品の採用が促進されると予想されます。

ラージトウ繊維には 48,000 ～ 320,000 本の炭素フィラメントが含まれています。大型牽引セグメントは、予測期間中に大幅に成長すると予想されます。この成長は、ラージトウ繊維の生産に対するメーカーの投資増加によるものと考えられます。

アプリケーション分析による

市場は用途に基づいて、航空、航空宇宙および防衛、自動車、風力タービン、スポーツおよびレジャー、建設などに分類されます。

航空、航空宇宙、防衛部門は 2022 年に最大の市場シェアを保持し、予測期間中もトップシェアを維持すると予測されています。この製品は、航空、航空宇宙、防衛産業の内装、プロペラ/ローター、エンジンブレード、ブラケット、広胴翼、単通路翼などに広く使用されています。最近では、航空宇宙・防衛産業における技術進歩により、製品需要が大幅に増加しており、予測期間中もその傾向が続くと予想されます。  

高弾性率、引張強度、温度耐性、強度重量比などの製品特性により、自動車、風力タービン、スポーツおよびレジャー産業からの製品需要が増加しています。この製品は、エネルギー効率が重要な役割を果たす製品の製造に適しています。この傾向は予測期間中も継続すると予想され、米国市場の成長を促進します。

主要な業界関係者

業界で活動する主要なプレーヤーには、既存のプレーヤーと新興市場のプレーヤーが含まれます。市場で活動している著名なプレーヤーには、Hexcel Corporation、ZOLTEK Corporation、東レ工業株式会社、Solvay、HYOSUNG ADVANCED MATERIALS、Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc.、帝人株式会社などがあります。市場のプレーヤーの大多数は、パートナーシップを締結したり、地域のプレーヤーを買収したりすることで、地理的なリーチを強化することに焦点を当てています。さらに、市場の有力企業は製品の持続可能性の向上に注力しています。

プロファイルされた主要企業のリスト:

• Hexcel Corporation (U.S.)
• ZOLTEK Corporation (U.S.)
• Advanced Composites Inc. (U.S.)
• Mitsubishi Chemical Carbon Fiber and Composites, Inc. (U.S.)
• HYOSUNG ADVANCED MATERIALS (South Korea)
• TORAY INDUSTRIES, INC. (Japan)
• Solvay (Belgium)
• Nippon Graphite Fiber Co., Ltd. (Japan)
• TEIJIN LIMITED (Japan)
• Formosa M Co., Ltd. (South Korea)

主要な産業の発展:

• 2022年5月～ソルベイは、SolvaLite ポートフォリオを拡大し、自動車ボディパネル用のプリプレグを含む Xencor LFT 生産ユニットに投資しました。 SolvaLite 714 プリプレグは、エポキシ樹脂 SolvaLite 714 があらかじめ含浸された新世代の一方向織物および炭素繊維製品ポートフォリオです。
• 2021年6月–Zoltek Companies, Inc.は、メキシコのグアダラハラにある工場の炭素繊維の生産能力を増強しました。同社の工場では 13,000 トンの製品が生産され、その結果、PX35 ファイバーの年間総生産量は 28,000 トンに達します。この動きは、同社が市場のリーダーとしての地位を強化するのに役立つと期待されている。

レポートの範囲

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