代表的な複合材料

FRP（繊維強化プラスチック）

FRP（Fiber Reinforced Plastics）とは、樹脂を繊維で補強することによって、強度剛性を向上させた複合材料です。

FRPには、CFRPやGFRPなどがあります。

FRPはハンドレイアップ成形や、連続成形、SMC成形など、用途に応じて様々な成形方法があります。

CFRP・CFRTP（炭素繊維強化プラスチック）

CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastics）とは、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂に炭素繊維を強化材として加えた複合材料です。

軽い樹脂に炭素繊維を加えることで、「軽くて・強くて・腐食しない」という特長を有します。

材料の種類にもよりますが、一般的に鉄材と比べるとCFRPの重量はおよそ1/4程度です。

また、疲労強度に強い、耐薬品性に優れる、通常の熱的環境では安定している、振動減衰特性がある、熱膨張係数が低いといった様々な特性があり、スポーツ用途から産業用途、航空機、自動車に至るまで幅広い用途で使用されています。

引張強度が鉄材の約10倍、非弾性率が約7倍になる材料もあります。

航空機やドローンでは、軽量化と強度の観点から、複合材料でしか成り立たない部品が多いと言われています。

高強度・高弾性である

炭素繊維は鉄の約4倍の引張強度を持ちながら、伸びが非常に少ないという特性を持っています。またマトリクス樹脂より圧縮時の強度が向上します。鉄と同じ質量であれば、強度・弾性率とも大幅にアップする事が出来ます。

軽量材料である

CFRPは高強度・高弾性であり、金属に比べて軽い材料です。炭素繊維の種類やVf（炭素含有率）によって幅がありますがおおよそ1.5～1.7程度の比重です。

設計の自由度が高い

CFRPの材料は材料特性を活かして特定の方向に強く、それ以外の方向に弱い材料を作ることができます。また繊維方向や形状自体、リブ構造などで設計時に強度をコントロールすることが可能です。

耐疲労性がある

CFRPは炭素繊維がハニカム構造でできているため、金属に比べて高い耐疲労性を持ち、長期間の繰返し荷重や振動にも耐えることができます。

振動減衰性

CFRPは樹脂による振動吸収で高い振動減衰性能があります。アルミの約3～4倍、鉄の約10倍の振動減衰率があると言われており、優れた振動抑制効果があります。

熱膨張率が低い

CFRPは基本的に長さ・体積などの熱膨張はほとんど起こりません。そのため精密機器や測定機器など、温度変化による寸法変化が必要とされるものに向いています。

耐熱性を持たせることができる

マトリクス樹脂の種類によって耐熱性は左右されますが、スーパーエンプラといわれる樹脂を使用すれば300℃～400℃程度までの耐熱性を持たせることも可能です。

GFRP（ガラス繊維強化プラスチック）

GFRP（Glass Fiber Reinforced Plastic）とは、ガラス樹脂を、エポキシ樹脂・ポリエステル樹脂・フェノール樹脂・ビニルエステル樹脂等で固めた複合材料です。

プラスチックの弱点である低剛性を改良するために、ガラス繊維と複合することで、物性が強化されています。

FRP（繊維強化樹脂）の中では、比較的安価であるため、最も広く普及しています。

・金属に比べて軽量（比重は鉄の1/4）で、鉄より強く、アルミより軽い
・耐薬品性や耐候性、耐食性に優れている
・形状設計の自由度が高い
といった特徴を有します。

EV車では、他の複合材料製品と組み合わせることで、バッテリーケースのカバーとして使われている実績があります。