・FRPとは？
・FRPにはどんな特徴があるの？
・FRPにはどんな繊維が使われるの？
・FRPは何に使われるの？
どもどもTにぃです
みなさん「FRP」という言葉をご存知でしょうか？
FRPとは繊維強化プラスチックのことで、その名の通り繊維によって強化されたプラスチックのことです
プラスチックと繊維はそれ単体でも十分に優れた性質を持つため、それぞれ私たちの日常生活で使われる様々な製品に利用されています
しかしそれらを組み合わせることでより性能がアップし、単体では使用できなかった用途にも使用することができるようになります
また組み合わせる種類も非常に多く、用途に適した性能を持つFRPをつくることが可能です
今回はそんなFRPについて解説していこうと思います
この記事を読むことで、FRPとは、その特徴、用途、使用される繊維の種類についてお分かりいただけ、FRPについての理解が深まると思います
ぜひ最後までご覧ください
FRPとは？
・繊維強化プラスチック
・繊維と合成樹脂の複合材料
・組み合わせにより種類豊富
FRP(Fiber Reinforced Plastic)とは繊維強化プラスチックのことで、主に高強力・高弾性率繊維を補強材として配合した合成樹脂の複合材料のことです
要するに繊維と樹脂を組み合わせた材料ということですね
それぞれ単体でも用いられている繊維と合成樹脂を組み合わせる必要があるのかというと、それらの相乗効果によって更なる性能アップが期待できるためです
合成樹脂に繊維を組み合わせることで例えば強度が上がったり、変形しにくくなったり、電気を通しにくくなったりということにつながります
こうすることで普段使用しているプラスチック製品がより頑丈になったり、プラスチック単体では使えなかった用途にFRPにすることで使えるようになったりなど、製品の性能を向上させ、私たちの生活を豊かにすることにもつながります
FRPに使用する合成樹脂や繊維にはそれぞれいくつもの種類があり、また長繊維の状態、短繊維の状態、繊維が並列された状態、織物の状態など、繊維の形態も含めると組み合わせの種類は非常に豊富であり、用途や要求される性能に応じて様々なカスタマイズができます
この汎用性の高さからFRPは様々な分野の製品に活用されています
FRPにはどんな特徴があるの？
・軽量
・高強度
・高弾性
・高耐腐食性
・成形性良好 等
FRPは樹脂と繊維を組み合わせることで単体で持つ以上の性能が現れます
FRPの最大の特徴としては「軽量かつ高強度」ということが挙げられます
使用する樹脂や繊維の種類にもよりますが、単位質量あたりの強度が金属材料と比較して1桁以上も大きくなる場合があります
また高弾性な繊維を使用することでプラスチック単体よりも弾性率が上がり、変形しにくく耐久性が高い材料となります
ガラス繊維など耐腐食性に優れる繊維を使用することで腐食しづらくなり、水中や多湿の状況下でも長く使用できる材料として活用できます
FRPは成形品の材料として使用されますが、強度や弾性率が上がっているにもかかわらず、成形性は良好とされています
FRPは樹脂自体を硬くするものではなくフレキシブルな繊維を組み合わせているため、形状に沿わせやすく成形性を損ねにくいという特徴があります
FRPにはどんな繊維が使われるの？
・ガラス繊維
・炭素繊維
・パラ系アラミド繊維
・高強度ポリエチレン繊維
・セラミック繊維 等
樹脂を補強する目的でFRPに使用される繊維を強化繊維と呼びます
強化繊維には「ガラス繊維」「炭素繊維」「パラ系アラミド繊維」「高強度ポリエチレン繊維」「セラミック繊維」「天然繊維」などが用いられます
それぞれの強化繊維を使用したFRPについて解説していきます
ガラス繊維
ガラス繊維強化プラスチック(GFRP/Glass Fiber Reinforced Plastic)
FRPのパイオニアで圧倒的コストパフォーマンス
電波透過性に優れ、弾性率はそこまで高く無いが引張、圧縮ともに優れる
ガラス繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
炭素繊維
炭素繊維強化プラスチック(CFRP/Carbon Fiber Reinforced Plastic)
比重が小さい上に鉄材やGFRPと比べて強度や弾性率で優れるため軽くて強い
耐熱温度が高く熱膨張も少ないため高温化での構造材料として使用可能
電気伝導性が良好で電磁波遮蔽特性にも優れる
炭素繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
パラ系アラミド繊維
アラミド繊維強化プラスチック(AFRP/Aramid Fiber Reinforced Plastic)
高強度、高弾性に加えて有機繊維特有のしなやかさもあり、GFRPやCFRPでは困難な靭性補強や複雑な形状の成形品の補強が可能
電気絶縁性に優れるため、電気設備関連の補強が可能
ゴムとの親和性が良く、タイヤやベルト等の補強材としても用いられる
アラミド繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
高強度ポリエチレン繊維
高強度ポリエチレン繊維の代表製品であるダイニーマを使用したダイニーマ繊維強化プラスチック(DFRP/Dyneema Fiber Reinforced Plastic)が代表例
しなやかでCFRPのような急激な破断破壊は少なく、ガラス繊維や炭素繊維との複合使用によって相互の欠点を補い、軽量化にも寄与
負の熱膨張係数を持っているため、正の熱膨張係数を持つ繊維との複合により、熱膨張特性を実質0にするFRP設計が可能
ポリエチレン繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
セラミック繊維
セラミック繊維であるボロン繊維を使用したボロン繊維強化プラスチック(BFRP/Boron Fiber Reinforced Plastic)やアルミナ繊維を使用したアルミナ繊維強化プラスチック(AFRP/Alumina Fiber Reinforced Plastic)が代表例
耐衝撃性に優れ高強度で耐熱性にも優れる
電波透過性、電気絶縁性も良好
セラミック繊維に関しては下の記事で解説していますので、ぜひ合わせてご覧ください
FRPは何に使われるの？
・日用品関連
・スポーツ用品関連
・輸送関連
・建築、土木関連
・農業関連 等
FRPは私たちの生活に関わる幅広い製品に活用されています
一例として以下の通り紹介します
【日用品関連】
テーブル、椅子、浴槽、洗面台、杖、眼鏡、ヘルメット、パソコン 等
【スポーツ用品関連】
スキー板、テニスラケット、ゴルフクラブ、釣り竿、自転車フレーム 等
【輸送関連】
航空機、船舶、鉄道車両、線路、自動車、バイク、宇宙船 等
【建築、土木関連】
屋根、遊具、ベンチ、貯水タンク、ケーブル、補強材、窓枠 等
【農業関連】
水路、支柱、コンテナ、柵、ビニールハウス 等
まとめ
・FRPとは繊維と樹脂の複合材料のこと
・樹脂を補強する目的で繊維を使用
・軽量、高強度、高弾性等の特徴
・ガラス繊維、炭素繊維等を用いる
・用途は日用品、スポーツ用品等
今回はFRPについて解説してきました
FRP(Fiber Reinforced Plastic)とは繊維強化プラスチックのことで、主に高強力・高弾性率繊維を補強材として配合した合成樹脂の複合材料のことです
樹脂単体でも使用可能ですが、繊維を組み合わせることで補強され、樹脂単体では使用できない用途にも活用することが可能となります
FRPには「軽量」「高強度」「高弾性」「高耐腐食性」「成形性良好」等の特徴があります
FRPには「ガラス繊維」「炭素繊維」「パラ系アラミド繊維」「高強度ポリエチレン繊維」「セラミック繊維」等が用いられ、それぞれの特徴を活かして用途に応じて使い分けられます
FRPは「日用品関連」「スポーツ用品関連」「輸送関連」「建築、土木関連」「農業関連」等幅広い製品に使用されます
私達の身の回りにあるプラスチック製品で高強度を謳っているものがあれば、それはFRPを使用している製品かもしれません
またFRP以外にもFRM(繊維強化金属)やFRC(繊維強化セラミック)等の強化繊維を用いた複合材料は数多く存在し、様々な製品に活用されています
私達の生活は本当に多くの繊維によって支えられていることがお分かりいただけたのではないでしょうか
普段気づきにくいような場所にも実は繊維が使用されていることがありますので、ぜひそのような繊維の存在も知っていただければと思います
ではまた！
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