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What is F.R.P.What is F.R.P.

ABOUT FRP FRPとはABOUT FRP FRPとは

Fiber Reinforced Prastics の略で「繊維強化プラスチック」という意味です。Fiber Reinforced Prastics の略で「繊維強化プラスチック」という意味です。

各種繊維素材を樹脂と複合化させた強化プラスチックFRP(Fiber Reinforced Plastic)と呼びます。

FRPにおける樹脂と繊維の組み合わせ Polyimido ポリイミド Bisma- leimide ビスマレイミド Phenolic フェノール Polyester ポリエステル Epoxy エポキシ Cyanate  Ester シネアート エステル Resin Materials 樹脂材料 Fiber Materials 繊維材料 Carbon カーボン Aramid アラミド Fiber Reinforced Plastics Quartz クォーツ(石英) Glass ガラス FRP (Composite)FRPにおける樹脂と繊維の組み合わせ Polyimido ポリイミド Bisma- leimide ビスマレイミド Phenolic フェノール Polyester ポリエステル Epoxy エポキシ Cyanate  Ester シネアート エステル Resin Materials 樹脂材料 Fiber Materials 繊維材料 Carbon カーボン Aramid アラミド Fiber Reinforced Plastics Quartz クォーツ(石英) Glass ガラス FRP (Composite)

スーパーレジンの取り扱いFRP

CFRP:カーボン(炭素)繊維強化プラスチック
GFRP:ガラス繊維強化プラスチック
QFRP:クォーツ(石英ガラス)繊維強化プラスチック
AFRP:アラミド繊維強化プラスチック

カーボン・アラミド複合FRP

主要ベース繊維材料

強化繊維 種類 密度
(kg/m³)
引張強度
(MPa)
引張弾性係数
(GPa)
伸度
(%)
特徴
カーボン繊維 PAN系 1750-1900 2350-5490 230-550 0.5-1.9 高強度特性傾向のラインアップ
ピッチ系 1900-2160 1800-3600 180-800 0.4-1.1 高弾度特性傾向のラインアップ
ガラス繊維 Eガラス 2540 3450 72 4.8 化学耐久性に優れる
石英ガラス 2200 6000 78 7.7 耐熱・低熱・電波透過性に優れる
アラミド繊維 Kevler49™ 1450 2750 124 2.4 強度に優れる。加工難。吸湿・変色

主要ベース繊維材料

樹脂 密度
(kg/m³)
硬化収
縮率(%)
硬化温
(℃)
機械的特性 耐熱性 難燃性 耐候性 耐酸性 耐アルカリ性 耐溶
剤性
酸化性
エポキシ 1180-1230 1-3 60以上 ×
フェノール 1050-1140 1-1.2 60以上 × × ×
シアネート
エステル
1170-1370 180以上
ビスマレイミド 1270-1440 200以上 ×
ポリイミド 1420-1430 0.8 250以上

FRPの用途と要求性能

CARBON COMPOSITE WORLD CFRPの世界CARBON COMPOSITE WORLD CFRPの世界

先端分野で活躍するCFRP(カーボン繊維強化プラスチック)

  • 航空機Aircraft

    近年の航空機における性能の発展は目指しいものがあります。金属材料からの置き換えによる軽量化のために数多くのCFRP部材が使用されるようになってきました。スーパーレジン工業も 航空機業界におけるCFRPの可能性に早くから注目し大手企業との協力により部材の加工や製品供給を行ってきました。航空機の低燃費化や高性能化におけるCFRPの可能性は無限です。

  • 人工衛星satellite

    人工衛星における構造部材の要求特性は非常に厳しく、-270℃から+150度までの温度差において熱変形がなく、その耐熱性の高さも要求されます。さらに宇宙空間において必要とされる放熱性なども非常に大切な要素です。
    これらの特性を満たすのは現在金属では不可能とされており、ここにスーパーレジン工業の技術が生かされています。

CFRP(カーボン繊維FRP)の優れた特性

CFRPは近年様々な先端分野で活躍する大変優れた材料で、金属と比較した場合、優れた特徴を持ち軽量・高強度をはじめとした様々な分野で躍進しています。

  • 軽い:比重は鉄の1/4
  • 強い:比強度は鉄の10倍
  • 剛性が高い:比弾性率は鉄の7倍
  • 疲労強度の保持率は鉄の2倍
  • 熱膨張係数が極めて小さい
  • 電気伝導性が良い
  • 電磁波遮断特性が優れている
  • X線透過性が優れている
  • 錆びない(耐食性)
  • etc

世界の炭素繊維強化
プラスチックの変遷

炭素繊維強化プラスチック(CFRP)は軽量かつ高強度(重量比強度)の特徴を生かし、スポーツ用途と人工衛星などの特殊な製品・部品に使われて来た成長期を経て、1994年頃からは産業用途への使用拡大により、その炭素繊維の持つ優れた物性が認知されてきました。
また、高強度炭素繊維に加え、高弾性率炭素繊維や高強度中弾性率炭素繊維の進歩と発展によって、更なる産業用途への拡大と航空機機体の構造部材にCFRPが使われ、より一層拡大すると思われます。

航空機産業分野における
CFRP市場の拡大

2008年航空メーカーに納入された基本型B787-8は、現在B747やB777が運航している長距離路線まで運航できる性能を持ち、それより小需要の路線に適しています。胴体・主翼に複合材を用いて、経済性が従来機より10%向上することで、従来路線の便数増や長距離中都市間の新規路線開拓も期待できます。

B787ファミリーとしては短距離型-3および中・長距離路線対応の胴体延長型-9を配し幅広い市場をカバーします。 一方、エアバスは大量・長距離輸送向けにA380と、B787と同じ市場を狙ったA350の開発を進めています。A350は従来のA330をベースに複合材を主翼に採用しています。A380は2010年初納入予定です。

当社では以上のほか2001年度から開発が始まり2011年度頃から防衛庁で導入が開始される、次期輸送機CXや海上自衛隊が導入する次期固定翼哨戒機PXの開発・製造の動向にも注目しています。この様に2005年度を機転として、航空機業界の活発な動きと更なる開発において、複合材(特に炭素繊維強化プラスチック)が大量に使われることによる、複合材成形加工業界の活性化と拡大に貢献していきます。

B787構造材料の使用比率(重量比)B787構造材料の使用比率(重量比)

COMPOSITE DATE FRPの各種物性COMPOSITE DATE FRPの各種物性

FRPは金属の代替材料として使用されることが多くあります。
金属では実現できない優れた特性を持って います。

FRPと金属材料の物性比較

材料物性 密度
(kg/m³)
引張強度
(MPa)
比強度
(104m)
引張弾性
係数(GPa)
比弾性
係数(104m)
線膨張
係数(10-6/K)
GFRP 一方向材 1950 950 4.9 37 1.9 8.0
8朱子クロス 1620 290 1.8 16 1.0
8朱子クロス:擬似等方 1620 290 1.5 11 0.7
CFRP 汎用 一方向材 1530 1230 8.0 118 7.7 0.3
クロス材 1530 430 2.8 60 3.9 [N/A]
クロス材:擬似等方 1530 320 2.1 40 2.6 3.6
中弾性 一方向材 1550 1000 6.5 196 12.6 -0.7
クロス材 1550 400 2.6 95 6.1 [N/A]
クロス材:擬似等方 1550 300 1.9 64 4.1 [N/A]
高弾性 一方向材 1730 950 5.5 304 17.6 -0.8
クロス材:擬似等方 1730 270 1.6 117 6.8 0.7
超高弾性 一方向材 1740 818 4.7 387 22.2 -0.9
炭素鋼(S55C) 7900 650 0.8 306 2.6 11.7
超ジュラルミン(A7075) 2820 570 2.0 72 2.6 23.3
Ti合金 4500 960 2.1 108 2.4 8.8
  • CFRPの熱膨張率・熱伝導率

  • CFRPの疲労強度