ニュース

ガラス繊維強化ポリマー（GFRP）は、強化材としてガラス繊維、マトリックスとしてポリマー樹脂を特殊なプロセスで複合化した高性能材料です。その中心構造はガラス繊維（例えばEガラスGFRPは、直径5〜25μmの高強度ガラス（例えば、Sガラス、または高強度ARガラス）とエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステルなどの熱硬化性マトリックスから構成され、繊維体積分率は通常30%〜70%に達します[1-3]。GFRPは、500 MPa/(g/cm3)を超える比強度、25 GPa/(g/cm3)を超える比弾性率など優れた特性を示すほか、耐食性、耐疲労性、低熱膨張係数[(7〜12)×10−6 °C−1]、電磁波透過性などの特徴も備えています。

航空宇宙分野では、GFRPの応用は1950年代に始まり、現在では構造質量の低減と燃費向上のための重要な材料となっている。ボーイング787を例にとると、GFRPはフェアリングやウィングレットなどの部品に使用されている非主要荷重支持構造の15％を占め、従来のアルミニウム合金に比べて20％～30％の軽量化を実現している。エアバスA320の客室フロアビームがGFRPに置き換えられた後、単一部品の質量が40％減少し、湿気の多い環境での性能が大幅に向上した。ヘリコプター分野では、シコルスキーS-92の客室の内部パネルにGFRPハニカムサンドイッチ構造が採用され、耐衝撃性と難燃性（FAR 25.853規格に準拠）のバランスが取れている。炭素繊維強化ポリマー（CFRP）と比較して、GFRPの原材料コストは50%～70%削減され、非主要荷重支持部品において大きな経済的メリットをもたらします。現在、GFRPは炭素繊維との材料傾斜適用システムを形成しており、航空宇宙機器の軽量化、長寿命化、低コスト化に向けた反復開発を促進しています。

物理的特性の観点から見ると、GFRPガラス繊維は軽量化、熱特性、耐食性、機能化の面でも優れた利点を持っています。軽量化に関して、ガラス繊維の密度は1.8〜2.1 g / cm3の範囲で、鋼の1/4、アルミニウム合金の2/3にすぎません。高温老化実験では、180℃で1,000時間後に強度保持率が85％を超えました。さらに、3.5％NaCl溶液に1年間浸漬したGFRPは強度低下が5％未満であったのに対し、Q235鋼は腐食重量減少が12％でした。その耐酸性は優れており、10％HCl溶液に30日浸漬した後の質量変化率は0.3％未満、体積膨張率は0.15％未満です。シラン処理したGFRP試験片は、3,000時間後も90％を超える曲げ強度保持率を維持しました。

要約すると、GFRP はそのユニークな特性の組み合わせにより、航空機の設計と製造における高性能コア航空宇宙材料として広く応用されており、現代の航空宇宙産業と技術開発において重要な戦略的重要性を持っています。