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FRPとは

バンパーの修理やエアロパーツ作製にも便利なFRP

バンパーの修理やエアロパーツ作製にも便利なFRP
 
クルマのボディは何でできているでしょうか。一般的なのは鋼板(鉄)ですね。もちろんただの鉄ではありません。より強度に優れた高張力鋼板(ハイテン鋼)や、超ハイテン鋼が使われています。こういった鋼板は板厚を薄くしても、十分な強度を確保でき軽量化も可能で、クルマのボディに非常に適しています。
 
また、スポーツカーや高級車では、アルミ合金なども使用されています。ハイテン鋼よりもさらに軽量で、コストはかかりますが、より高性能な素材といえるでしょう。このように多くのクルマは金属でできています。
 
その理由はコストと加工のしやすさです。そして強度の高さがクルマのボディにぴったりだからです。
 
しかし、そのような金属素材以外にも使用されている素材があります。それがFRPです。FRPは樹脂をベースとしたもので軽くてとても頑丈な上、加工もしやすい。またエアロパーツなどに使われていますし、ほかにはバイクのカウリングや、ボートなどの船体。身近なところではユニットバスの浴槽などにも使われています。
 
自動車のボディに使われる素材の種類
 
そんなFRPですが、とても身近なものであるにもかかわらず、どのようなものなのかよく知らないという方もおそらく多いのではないでしょうか。
 
でも、その特性を知り、上手く活用すればカーライフにも役立つ素材です。そんなクルマの修理にも便利な樹脂素材、FRPについて、その種類の違いや使い方などについてご紹介します。
 
 

そもそもFRPとはどのような素材なのか

そもそもFRPとはどのような素材なのか
 
FRPとはプラスチックの一種。公園の遊具やテーマパーク装飾などにも使用されている丈夫な素材です。お店の店頭などに飾られているマスコットも多くの場合FRPでできています。このFRPとは、(Fiber Reinforced Plastics/ファイバー・レインフォースド・プラスチック)の略で、日本語で言うと、繊維強化プラスチック。つまり、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などのプラスチックの中に、ガラス繊維やカーボン繊維などを混ぜ、強度を向上させた複合材料のことを差します。
 
その特長は、とても軽量なことです。さらに、ただのプラスチックではなく、繊維によって強化されているので、強度も非常に高いということ。とても頑丈で一般的な金属素材よりも強度が優れているとも言われています。
 
そのため、安全性が重視される公園の遊具やボートの船体、クルマのボディなどにも使用されているのです。
 
また、軽量で丈夫なだけでなく、プラスチックなのでサビることもありません。さらに木材のように腐食もせず、耐久性にも優れています。しかも、耐水性にも優れているボートの船体やユニットバスの浴槽さらに、軟質タイプのFRPはベランダや屋上の防水などにも使用されています。
 
クルマのボディやエアロパーツ用の素材としても適しており、軽量さが求められるレーシングカーやスポーツカーのボディにも利用され、ドレスアップパーツの素材としても多く使用されています。
 
FRPとは?
 
そして、他の素材よりも補修が簡単に行えるというのもFRPならではの特徴と言えるでしょう。繊維マットとFRP用の樹脂を使えば、例えば割れてしまったバンパーなども修理することが可能です。
 
決して簡単ではありませんが、溶接などに比べれば作業は難しくありませんし、危険もほとんどありません。ただし、一からオリジナルのエアロパーツなどを作るには相当なスキルやノウハウが必要となるので注意が必要です。
 
 

丈夫で軽量なFRPのデメリットとは

丈夫で軽量なFRPのデメリットとは
 
FRPにはたくさんのメリットがありますが、もちろん完璧な素材ではありません。当然のように欠点やデメリットもあります。
 
例えば衝撃に弱いというのは大きな欠点でしょう。FRPは非常に固い素材のだめ、強度は高いのですが、一般的な樹脂のような弾力性はあまりありません。そのため一定以上の強い衝撃を受けると、ガラスのように割れてしまったり、穴があいてしまうことがあります。
 
さらに、鋼板のようにプレス成型ができず加工の工程に多くの手作業を必要とします。そのため、同じようなパーツを量産するのにはとても時間がかかります。結果的にコストも高い物となってしまいます。
 
また、樹脂を使っているため熱にもあまり強くありません。耐熱温度はおよそ100~140度ほどで、浴槽程度であれば問題ありませんが、高温環境下では、素材が燃えてしまうこともあります。少数生産のヨーロッパ製スポーツカーが路上で炎上したなどという例も過去にはありました。
 
FRPのデメリット
 
FRPはとても優れた素材ですが、プラスチックとガラス繊維の複合材ならではのこのような欠点もあります。そのため、一部の特別なクルマにしか使用されていないのです。ただし一点ものの複雑なデザインを施したスペシャルなパーツや、徹底的な軽量化を目指すレーシングカーのボディ作製にはFRP以上に適した素材はないといってもいいでしょう。
 
 

FRPには様々な種類があるそれぞれの特徴と違いとは

FRPには様々な種類があるそれぞれの特徴と違いとは
 
繊維でできたシートで強化された複合材FRPでは、様々な繊維が使用されています。その中でも代表といえるのがガラス繊維です。このガラス繊維を使用したFRPのことをGFRPといいます。一般的なFRP製品のほとんどにはこのガラス繊維が使用されています。
 
そのほかにはカーボンファイバー(炭素繊維/CFRP)や、ケブラー(KFRP)、ダイニーマ(DFRP)などの樹脂繊維なども使われています。これらはガラス繊維よりもさらに高い強度が得られますが、コストが高いため、一般的なユニットバスの浴槽などには使用されていません。
 
こういった繊維マットのほかに、樹脂が使用されています。使われている樹脂は、ポリエステル樹脂や、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂にフェノール樹脂、熱可塑性樹脂 などです。繊維シートに樹脂をしみこませ、硬化させることで軽く強度に優れた複合素材を作り出しています。
 
複合材FRPで使われる「繊維」と「樹脂」
 
組み合わせとして多く使われているのはガラス繊維マットとポリエステル樹脂、もしくはエポキシ樹脂です。ホームセンターなどでも、これらの素材は簡単に入手することが可能です。
 
こういった一般的なFRPには、前述の通り、ガラス繊維が使用されているため、FRPのことをグラスファイバー(ガラス繊維)などと呼ぶ人もいます。「このスワンボートはグラスファイバー製だ。」などと誰かに言われたことはないでしょうか。この呼び方間違いとはいえませんが正確ではありません。グラスファイバーを使用したGFRP製だ、というのが正しい説明です。
 
 

クルマのボディやエアロパーツに向いたFRPとは

クルマのボディやエアロパーツに向いたFRPとは
 
FRPは複合素材なので、繊維と樹脂に組み合わせによって様々な種類があります。その中でも代表的なものがいくつか消火します。
 
複合材FRPの種類と組み合わせ
 

GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)

FRP中でも身近で、最も一般的なのがGFRPです。ガラス繊維のマットと、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を組み合わせたものです。公園のスワンボートやお風呂の浴槽、サーフボードや、クルマのボディ、さらにエアロパーツなどに主に使用されています。
 
コストも比較的安く、十分な強度が得られるうえ軽量なので、様々な用途に使用されています。ベランダの防水などに使用されるのもこの組み合わせです。
 

CFRP(炭素繊維強化プラスチック)

いわゆるカーボン製と呼ばれるものに使用されているのが、このCFRPです。繊維素材としてカーボンファイバーを使用し、樹脂をしみこませて固めた複合素材です。GFRPと同様な方法で作られたCFRPはウェットカーボンなどとも言われます。比較的手ごろな価格のカーボンパーツは主にこのウェットカーボンでできています。GFRPよりも高強度ですが重量はあまり変わりません。
 
また、樹脂を含ませた炭素繊維マットを型に貼って、オートクレーブと呼ばれる圧力釜で焼き固めたものもあります。こちらをドライカーボンと呼びます。ドライカーボンはウェットカーボンよりもさらに軽量な上、強度も非常に高いので航空機やF1、高級スポーツカーなどに使用されています。
 
航空機やF1、高級スポーツカーなどに使用
 
ただし、製造に手間がかかるためコストはとても高く、レース用のパーツや、一部エコカーや高級スポーツカー以外には、ボディ用の素材としてあまり使用されていません
 
カーボン(CFRP)はエコカーなどでも軽量化のために使用されている例があります。現行型のプリウスのバックドア用の素材として、実はCFRPが使用されています。プリウスに使用されているCFRPは、従来のウェットカーボンや、オートクレーブを使用したドライカーボンとは違ったSMCとよばれるもの。
 
短繊維の炭素繊維を油圧プレス成形機で成形したもので、オートクレーブ製法よりも低コストで製造が可能で、ウェットカーボンよりも軽量、かつ高い強度を得ることが可能です。
 

ZFRP(ザイロン強化プラスチック)

ザイロン繊維と樹脂を複合させた高強度、高弾性率を持つFRPがZFRPです。きわめて高い強度を持ち、さらに難燃性も持っています
 

GMT(ガラス長繊維強化プラスチック)

素材として、繊維の長さがの長いガラスマットを使用したFRPがGMTです。強度は通常のFRPよりも高く、高温下でも低温下でも強度が低下しにくいという特徴を持っています。
 

AFRP・KFRP(アラミド繊維強化プラスチック)

アラミド繊維は、防弾ベストなどにも使用されるほど強度に優れた繊維です。そのアラミド繊維(ケブラー繊維)を使用したFRPがAFRP、KFRPです。通常のGFRPと比べて、耐衝撃性に優れており、より高い強度を得ることが可能です。しかし、繊維そのものが切断しにくいため成形加工性はあまり良くありません。またコストも高くなります。
 
 

FRPの補修キットは大手カー用品店で入手可能

FRPの補修キットは大手カー用品店で入手可能
 
クルマのエアロパーツの補修などに使用するのに適しているのはGFRPです。材料が簡単に入手可能な上、その扱いも簡単。さらにコストもそれほどかかりません。
 
また、CFRPのウェットカーボン用材料も比較的入手が簡単です。その使用方法は動作サイトなどを検索するとたくさん紹介されています。
 
注意点では、扱いに細心の注意がいるということです。多くの手順も必要で、FRPを扱ったことのない初心者には決して簡単な作業ではありません。必要な道具や、材料集めにも費用がかかりますし、失敗するとリカバリーはかなり難しいでしょう。ある程度スキルを積んでからでないと恐らく難しいでしょう。
 
FRP材料はそれぞればらばらに入手することも可能ですが、ちょっとしたバンパーの補修などには、必要な材料がセットとなった、「FRP専用補修KIT」などを購入するのがオススメです。
 
https://www.soft99.co.jp/products/detail/09208/
 
大手カー用品店や、ホームセンターで売られていますし、ネット通販などでも購入が可能です。これ以外には手を保護するための使い捨ての手袋や、樹脂を塗るためのハケなどを用意するといいでしょう。
 
FRPを使ってみたいという方は、まずはこういった初心者向けのキットを入手して、小さなパーツの補修などから挑戦してみてください。

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