繊維強化プラスチックの用途

Contents

繊維強化プラスチック：FRP(Fiber Reinforced Plastics )とは？
FRPの最高峰 CFRP：炭素繊維強化プラスチック
- 特徴
繊維強化プラスチックの用途
サマリー

繊維強化プラスチック：FRP(Fiber Reinforced Plastics )とは？

FRP : Fiber Reinforced Plastics(繊維強化プラスチック)は、繊維を強化材として使用したプラスチックの総称です。２種類以上の異なる材料を組合せて使用することから『複合材料：Composite』とも呼ばれています。プラスチックだけでは得られない強度や特性を繊維で補強することにより、プラスチックと比べて軽量で強靭な構造物を作ることが可能になります。FRPは一般的にガラス繊維を強化材として用いることからGFRP：Glass Fiber Reinforced Plasticsと呼ばれています。使用する強化繊維がガラスであればG、炭素繊維であればC、アラミド繊維であればAをFRPの頭文字として表します。

FRPの最高峰 CFRP：炭素繊維強化プラスチック

FRPでは主にガラス繊維を基材として使用しますが、CFRPは炭素繊維を用いた複合材料です。炭素繊維(英：carbon fiber)は、アクリロニトリル(PAN)繊維や石油・石炭・コールタールなどの副生成物ピッチを原料に高温で炭化させて作った繊維のことです。アクリロニトリル繊維を用いた炭素繊維をPAN系、ピッチを用いた炭素繊維をピッチ系として区分しています。軽くて強い素材として、航空機や自動車・スポーツ用品など幅広い分野で使用されています。

特徴

比重が鉄の１/４！
比強度が鉄の１０倍！
比弾性率が鉄の７倍！

主な特徴は、『軽い・強い・腐食しない』ですが、その他にもX線透過性・導電性・耐熱性・低熱膨張性など多くの特徴を持っている素材です。

繊維強化プラスチックの用途

GERP、CFRPは、それぞれに特徴を生かした用途があります。

GFRP – ガラス繊維強化プラスチック

GFRPは歴史が長く、1930年代後半に工業化され1940年代からさまざまな用途で幅広く使われている素材です。

用途

公園の遊具やレジャー施設の乗り物など、アトラクションの構造部品、浴槽や洗面台・ベランダの防水施工など身近な所で多く使われています。スポーツの世界では、サーフボード・テニスラケット・ゴルフクラブなどにも使われています。モビリティ関連では、バイク・自動車・船舶・鉄道に多く使われています。自動車のエアロパーツもGFRPで作られているので、クルマ好きな方はイメージしやすいかもしれません。

CFRP – 炭素繊維強化プラスチック

CFRPはGFRPと比べると歴史は浅く、1970年代から普及が進んできた素材です。GFRPよりも軽量で高強度＋高価格なことからハイエンドな製品で普及が進んできました。

用途

航空機Boeing787では機体重量の約50%がCFRPで作られています。自動車では、スーパーカーをはじめとする高級車を中心に、構造品・エクステリアパーツ・オプションパーツなどで多く採用されており、特にレース用部品には多く使用されています。パーツの模様をよくご覧いただくと分かるかと思いますが、CFRPは織物形態にすることで意匠性も高くなり、魅力ある多くの外装部品に使われているのです。また、宇宙分野では人工衛星やロケットなどに多くのCFRP使われていて、スポーツでも自転車・ゴルフシャフト・釣り竿・野球のバット・テニスラケット・スキー用具など多くの用途で使われています。

サマリー

今回は、繊維強化プラスチックの用途について解説してきました。繊維強化プラスチックの代表格であるGFRPとCFRPについての違いから、少しイメージを持って頂けたでしょうか。

UCHIDAについて - 創業55年

当社では、FRP・GFRP・CFRPを用いたCFRP成形加工メーカーとして多くの技術ノウハウを活用し、設計・解析から製造、二次加工・アッセンブリ、塗装、品質保証、試験までワンストップに対応しています。

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UCHIDAの設備

UCHIDAではお客様の高度な課題にも対応できるように最先端の設備を導入しております。

DMG森精機 - VS1000/40/2050
X軸：2,050mm（ストローク）／ Y軸：1,000mm ／ Z軸：600mm ／テーブル作業面：2,250×1,000mm

芦田製作所 - AUTO CLAVE 2号機
サイズ：Ø1,150×1,000mm ／使用温度：常温〜400℃ ／設計圧力：2.0Mpa（最高使用圧力）／真空方式：バック吸引方式／真空口数：5個

芦田製作所 - AUTO CLAVE 3号機
サイズ：Ø3,000×6,000mm ／使用温度：常温〜200℃ ／分布精度：±2.5℃以内／昇温速度：4.0℃/分（空炉）／冷却速度：4.0℃/分（空炉）／設計圧力：0.99Mpa（最高使用圧力）／常用圧力：0.7Mpa以内（メーカーから指定がなければ0.3Mpa位）／圧力精度：±0.02Mpa（０〜0.99Mpa/cm²の圧力設定に対して）／昇圧精度：0〜0.03Mpa/min ／圧力源：圧縮空気（常用時）／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

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オーブン
サイズ：W1,000×H1,000×D1,000mm ／温度範囲：環境温度+20〜300℃ ／昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/45分以内／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

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インストロン - 万能試験機5958

オーブン
サイズ：W7,000×H3,000×D2,000mm ／温度範囲：環境温度+20〜300℃（MAX）／昇温能力：環境温度（20〜40℃）〜300℃まで/60分以内／真空方式：バック吸引方式／真空口数：10個

NEO
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【開発】
3Dプリンター | Markforged

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接着・仕上げ・コーティングルーム
型や成形物の表面処理・トリミング・穴明け・接着等の仕上げ工程は専用ブースで行っています。

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テーブル作業面：W1,500×L3,500mm

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Krauss Maffei - 630t プレス機
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JIS B 9920 清浄度クラスの上限濃度（個/立方メートル）／クラス5：100,000m³ ／室容量：256m²（16,000×16,000mm）　760m²（16,000×16,000×3,000mm）／室内温湿度条件：温度 23℃±3℃　湿度 65%以下／外気条件：夏期　温度35℃　湿度 70%以下／冬期　温度-5℃　湿度 40%以下