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はじめてのFRP-強化繊維について

2014-11-24

FRPの初心者向けの技術紹介として、今回はFRP構成要素の一つである強化繊維についてご紹介と強化繊維にまつわるお話をさせていただきます。

 

FRPというのは、別名 "複合材料" ともいいます。


その由来は、FRPが"強化繊維"と"マトリックス樹脂"という2つの構成要素を複合化したものでできている、という事からきています。

 

強化繊維は大きく分けると

– 有機繊維

– 無機繊維

という2種類の繊維からできています。


無機繊維としては、ガラス繊維炭素繊維、有機繊維としてはアラミド繊維などがあります。


公園の遊具などは大体がガラス繊維で強化されたFRP、つまりGFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)でできており、航空宇宙や最近多い自動車、意外にも昔から使われている釣竿やゴルフクラブは炭素繊維で強化された CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)でできています。

 

一方のアラミド繊維で強化されたAFRP(Aramid Fiber Reinforced Plastics)は、その優れた耐衝撃性などから航空宇宙を中心に使用されています。

 

そして、繊維形態も色々です。


長い繊維をそのまま使う長繊維、数ミリから数十ミリに切断して使う短繊維という形態もあります。

長繊維の場合はそれを織ったものもあり(平織、綾織など)、非常に多種多様です。


それ以外にも、極細極小の単結晶補強材であるウィスカは材料力学の理論値に近い引張強度を有するといわれています。

 

 


強化繊維というと、パフォーマンスがどうか、という話に終始されるのが一般的なのですが、実は見逃されがちなのが「加工性」です。

 

一例としてアラミド繊維強化プラスチック、"AFRP"での苦戦をご紹介します。

 

アラミド繊維は、防弾チョッキ、安全手袋に使用されるような、とても切れにくくて丈夫な繊維です。


折り曲げると割れてしまう炭素繊維とは大違いです。


ところが、この「切れにくくて丈夫」という特性故、非常に加工が難しいのです。


一般的なエンドミルで加工をしようとすると加工面は"けばだらけ"となり、大きな問題となります。

 

FRPで形を作る際にはある程度は避けられない

「加工性」

というものにも目を配らなくてはいけないという一例だと思います。

 

 

今日は強化繊維の簡単なご紹介と、強化繊維に由来する事例をご紹介いたしました。

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