FRP（Fiber Reinforced Plastics、繊維強化プラスチック）は耐久性・耐候性、軽量・高強度、耐食性、成形性、電気絶縁性、設計自由度といった特徴を持つことから、輸送機器や建築・土木、工業、レジャー・スポーツなど、さまざまな分野で利用されています。鉄よりも強く、アルミよりも軽いと言われる素材のFRPですが、このFRPの耐久性をさらに向上させるのがレジリエンスウレアによるコーティングです。
FRPはどんな素材？どんな場所で利用される？
FRPはFiber Reinforced Plasticsの略語です。日本語に訳すと「繊維強化プラスチック」になります。 FRPとはどんなプラスチックなのでしょうか。
FRPはプラスチックが強化された複合材料
FRPは樹脂と強化剤によって構成されます。元になる樹脂として、ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などが利用されています。一般的に利用されているのはポリエステル樹脂です。比較的安価であるにも関わらず強度や成形性に優れているからです。エポキシ樹脂はポリエステル樹脂よりも強度や接着性に優れていることから、航空機やスポーツ用品など、より高性能が求められる用途で使われています。このほかフェノール樹脂を使ったFRPもあります。
FRPは液体状のポリエステル樹脂やエポキシ樹種に硬化剤と混ぜて化学反応を起こすことで硬化させます。FRPの製造過程では、この樹脂にガラス繊維や炭素繊維などの強化材を含ませて固めます。
FRPの特徴
FRP（繊維強化プラスチック）の主な特徴をみていきましょう。
- 軽量、高強度： FRPは、金属と比べて非常に軽量であるにも関わらず、高強度を持っています。そのため、FRPをわかりやすく説明する際、「鉄よりも強く、アルミよりも軽い」という表現がよく使われます。
- 耐食性：FRPはプラスチックと繊維の複合材なので、金属のように錆びたり、腐食したりすることがありません。そのため、水や薬品に触れる環境でも長期間にわたって使用できます。
- 電気絶縁性：電気を通しにくい性質を持っています。
- 成形性：複雑な形状やデザインの製品を比較的容易に作ることができます。
FRPが使われる場所は？
FRPはその特性から、非常に幅広い分野で利用されています。身近なところで利用されている代表的な事例をご紹介しましょう。
輸送機器では自動車のバンパーなど、車体において軽量化と強靱化が求められる外装部品や内装部品ではコンソールパネルで利用されています。また、船舶では船体がFRP製になっているものがありますし、甲板部分をFRPにしているものがあります。
建築・住宅設備・土木分野では外壁パネルや屋根材といった建材としてFRPが利用されています。住宅設備機器ではユニットバスや浄化槽などが FRP製になっています。また水回りのパイプやタンクがFRP精に置き換わっています。
工業関連は住宅設備機器と同様で利用が拡大している分野です。化学プラントでは耐食性が要求されるタンクや配管で採用されているほか、防錆性能が必要な水処理設備の浄水槽や下水処理槽でFRPが利用されています。
FRPも経年劣化します
FRPは高耐久性や高耐候性といった性能を持っていますが、万能ではありません。他の素材と同様に経年劣化があります。その原因をみていきましょう。
気候がFRPに与える影響は？
FRPは30度を超える夏の気温、0度を下回る冬の気温というような1年を通じた激しい温度変化、温度差で樹脂と繊維の間に歪みが発生し、その結果、ひび割れが起きてしまう場合があります。また、紫外線も大敵だといえます。FRPを構成する樹脂が紫外線によって分解されてしまい、変色や退色などのような劣化が表面に現れてしまいます。
化学物質だけでなく水分が影響することも
FRPは酸やアルカリなどの化学物質にさらされることで、樹脂が侵されたり、繊維が劣化したりすることがあります。酸性雨は大敵だといえます。また、水分がFRP内部に浸透してしまうと樹脂の加水分解や繊維の劣化が起こることがあります。
FRPの劣化が進むと
FRPの劣化が進むと、変色や退色、表面のひび割れ、樹脂の粉末化のほか、強度の低下が派生してしまいます。住宅用の建材や化学プラントのタンク、配管のような部分でFRPを利用していれば、劣化によって、外観が損なわれてしまうだけでなく、強度の低下が発生することで安全性も損なわれることになります。
FRPの劣化を抑制するには？
耐食性や軽量・高強度のようなFRPの特性を活かしつつ、経年劣化を抑制したい、そのためにはどうすべきなのでしょうか。
適切な対策と管理の実施で寿命を延長
FRPの経年劣化を防ぐための適切な管理方法は、FRPの種類や使用環境によって異なってきます。ほとんどのFRPに共通する管理方法として挙げられるのは汚れの付着を取り除く清掃や、破損状況の確認といったようなチェックやメンテナンスを定期的に実施することです。
化学物質は付着したままで放置するとFRPを変質させることがあるため、付着をみつけたら、早めに取り除区ことが重要です。また、たとえ軽微であっても破損を発見した際には補修して水の浸入を防ぎます。
FRPの紫外線対策は表面塗装やコーティングで
紫外線による劣化対策方法としてはFRPの表面に防水性や耐候性の高いコーティング剤の塗布が挙げられます。コーティング剤も定期的な塗り替えを行うことで、より長期間にわたってFRPの性能を維持することができます。
レジリエンスウレアでFRPの機能を高める
住宅用建材、工場建設資材、さらには自動車部品や船体など幅広い分野、場所で利用されているFRP。軽量、高強度、耐食性、耐久性といった優れた機能と特性を持つFRPですが、FRPの耐久性を伸ばすだけでなく、強度の向上なども期待できることや、メンテナンスの手間やコストも低減できるといったことから、注目を集めているコーティング剤がレジリエンスウレア（Resilience Urea）です。
レジリエンスウレアは耐久性や耐候性を重視した、ポリウレア（Polyurea）技術を基盤としたコーティング材の一種。「防水性と防汚性」「多用途性」「高耐候性」「柔軟であるが高強度」などの特性を持っています。FRPをレジリエンスウレアでコーティングすることによって、FRPが本来持っていたこうした機能をより高めることになります。
気温差、湿度、紫外線をはじめとする自然の力の前では劣化を避けることはできません。そこで定期的な清掃、メンテナンス、補修を行うことや表面にコーティングしておくことで劣化を遅らせます。
レジリエンスウレアがFRPを守る
FRPは住宅用建材、工場建設資材、さらには自動車部品や船体など幅広い分野、場所で利用されています。屋外で利用されるFRP素材は紫外線の影響による経年劣化を避けることができません。また表面に傷ができるなど物理的に破損してしまったところから水分が浸透してしまうと加水分解が発生しかねません。
耐候性で紫外線による劣化を抑制
レジリエンスウレアの耐候性確認のため、第三者研究機関によって、2,000時間、年数に換算すると約40年に相当するスーパーUV暴露試験が行われています。この試験後も良好な塗膜を保っていたという結果が出ています。
FRPは紫外線の影響によって変色したり、強度が低下してしまったりするなど、劣化が起きてしまいますが、レジリエンスウレアを塗布してコーティングすることによって、その寿命を伸ばすだけでなく、高耐候性という機能も持つことにもなります。
強靭な透明防水性塗膜を形成するレジリエンスウレア
レジリエンスウレアは強靭な透明防水性塗膜を形成します。レジリエンスウレアで塗膜されたFRPは外部からの水の浸入を防ぎつつ、万が一、塗膜の内側に湿気が入ってしまった場合には外部に逃がします。そのため、さまざまな気象条件に対しても優れた耐久性を発揮します。またレジリエンスウレアの塗膜には高い伸縮性もあるので、FRPに傷など物理的な損傷を受けた場合にも軽微なものであれば、傷部分を塗膜が追従することで水の侵入を防ぎます。
レジリエンスウレアでFRPはさらに高性能・多機能化へ
FRPは「鉄よりも強く、アルミよりも軽い」と言われる複合素材です。その強度や成形性、耐食性などから、自動車の内外装部品、船体や船の甲板、住宅や工場で利用される各種建材など、さまざまな分野で利用されています。FRPは優れた素材ですが、それでも経年劣化だけは避けて通ることができません。FRPの経年劣化を抑制し、製品寿命を伸ばすだけでなく、FRPの持つ特性をさらに向上させるコーティング剤が次世代のポリウレア樹脂であるレジリエンスウレアです。レジリエンスウレアによるコーティングがFRPをさらに高性能、多機能化します。
