繊維強化プラスチック・FRPの特徴

Contents

繊維強化プラスチックとは？
繊維強化プラスチック『FRP』の特徴
- メリット
- デメリット
サマリー

繊維強化プラスチックとは？

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。

繊維強化プラスチック『FRP』の特徴

メリット

繊維強化プラスチックの最大のメリットは「軽くて、強い」ことです。樹脂成型品と同様で成形の自由度が高く、金属の用に等方性材料ではなく、繊維の方向に強度が依存する異方性材料なので、同じ厚さでも必要な方向に強度を確保でき、強度の不要なエリアは弱くすることもできる設計の自由度が高いことも特徴です。従来のプラスチック製品と比べ、高強度化できることにより肉厚を減らしたり、構成部品が不要になったり、構造を一体化したりとさまざまなメリットがあります。特に炭素繊維強化プラスチック『CFRP』は金属と比較しても低比重で高強度、なおかつ、「錆びない」というメリットがあります。

※CFRPの比重は1.5-1.7g/㎤

※使用する繊維によって引張強度は3000-7000MPa、引張弾性率は50-900GPaと幅広く、使用する用途に応じて設計の自由度が高いことも大きな特徴です。

※その他、振動減衰性/導電性/疲労特性/X線透過特性などが挙げられます。

使用する繊維がカーボン繊維（炭素繊維）であればC、ガラス繊維であればG、アラミド繊維であればAが頭について呼称されます。強化繊維と樹脂（プラスチック）を組み合わせて使用することから、複合材（Composite）や複合材料（Composite Material）と呼ばれます。

デメリット

繊維強化プラスチックのデメリットは、素材コストや成形加工が難しいこと、異方性を有する素材のため製品ごとに材料設計が必要となること、素材のリサイクルが難しいことなどが挙げられます。素材コストの中でも、特に炭素繊維（カーボンファイバー）は素材自体が比較的高い素材ですが、異方性を有する素材なので材料の歩留まりが悪いこともコストに影響しています。製造プロセスが煩雑で、開発は進んでいますが、まだまだ多くのプロセスを人の手を介してモノづくりが行われています。その為、量産性に対する課題も多く航空機や高級車など限定的な採用にとどまっています。

サマリー

今回は、繊維強化プラスチック（FRP）の特徴について解説しました。繊維強化プラスチックは、FRPで、強化繊維と樹脂を複合化しプラスチックの持つ高い成形性と繊維強度を融合させた素材です。多くのメリットを有する繊維強化プラスチックですが、製造・生産性や素材コスト・リサイクル性など課題も多く存在しています。ここまでの特徴説明で、少しイメージを持っていただけたでしょうか。

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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