ふくごうざいりょうは、2つ いじょうの ざいりょうを くみあわせて、1つの ものに した ざいりょうです［1］。

いちばん 古い なかまの 1つと されるのは、わらを まぜた 泥どろの かべです。竹や 木の えだで ほねを 作り、どろを ぬる かべは、6000年 いじょう 前の ものと いわれます［2］。

ひもを たくさん たばねて、のりで かためると、ひもより 強く なりそうです。ただし ほんとうは、「ほねに なる もの」と 「かためる もの」の 2つの はたらきが あります。

木の うすい 板を はりあわせた 板や、てつの ぼうが 入った コンクリートも、なかまです［3］。

複合材料とは、2つ以上の異なる材料を一体にした材料です。骨組みの役をする「強化材」と、それを包んで固める「母材」からできています［1］。混ぜ合わせても溶け合わず、それぞれが別々に残るのが特徴だと説明されています［2］。

いちばん古い部類に入るとされるのが、藁を混ぜた泥のレンガや土壁です。竹や枝で骨組みを作って泥を塗る壁は、6000年以上前のものといわれ、古代エジプトの墓の絵にも泥レンガづくりが描かれています［2］。

身近な例は、薄い板を張り合わせた合板や、鉄の棒でコンクリートを補強した鉄筋コンクリートです［3］。この記事で主役にするのは、そのうち、樹脂を繊維で強くした「FRP」です。

複合材料は、2つ以上の異なる材料を一体的に組み合わせた材料で、強化材と母材（マトリクス）から成る［1］。完成後も各成分は混ざりきらず、それぞれ独立して残るため、設計者は母材と強化材の組み合わせを選べる［2］。

最古級の例は、藁入りの泥レンガや土壁とされる。wattle and daub（竹や枝の骨組みに泥を塗る壁）は6000年以上前とされ、古代エジプトの墓の絵にも泥レンガづくりが描かれる。［2］。

現代の身近な例は、合板（強度に方向性のある板を張り合わせたもの）、鉄筋コンクリート（鉄筋で補強したコンクリート）などだ［3］。FRP（繊維強化プラスチック）は、樹脂を繊維で補強して強度・剛性を大きく高めたもので、主な繊維はガラス（GFRP）、炭素（CFRP）、アラミド（AFRP）の3種である（読み：GFRP＝ジーエフアールピー、アラミド＝あらみど）。玄武岩（げんぶがん）繊維など、ほかの繊維を使うFRPもある［4］。

ガラスも、とても 細い 糸に する ことが できます。1932ねんごろ、とけた ガラスに 空気を 当てたら、ぐうぜん 糸のように なった と 言われて います［5］。

さいしょは、あたたかさを にがさない ざいりょうとして 売られました［5］。

この 糸を のりで かためた ものが、ガラス せんい強化の プラスチックです。おふろの よくそうに、いちばん よく 使われて いると されます［8］。

さびない、くさらない、電気を 通さない、電波を 通す、という 手がらが あります［4］。ねだんも 高くない ので、いちばん ひろまった なかまです［7］。

ガラス繊維は、1932年ごろ、アメリカのゲームズ・スレイターが、溶けたガラスに圧縮空気を当てたところ、偶然できたとされます。特許の出願は1933年です。オーエンス・コーニング社が商品にしたのは1936年ごろとされ、最初は断熱材でした［5］。年は出典によって少しずつ違います。

この糸を樹脂で固めたGFRPは、いちばん広まった種類です。値段のわりに性能がよく、住宅設備、化学工場の配管、自動車の外装などに使われます［7］。多くのユニットバスの浴槽も、ガラス繊維で強くしたプラスチック製が一般的だといわれます［8］。

錆びない、腐らない、電気を通さず、電波も通すことが長所として挙げられます［4］。弱点は、同じ重さで比べると、炭素繊維を使ったものより強さで劣ることです［7］。

ガラス繊維は、1932年にゲームズ・スレイターが溶けたガラスへ圧縮空気を当てて偶然できたとされ、特許出願は1933年。オーエンス・コーニング社が1936年に商品化し、当初は断熱材だった［5］。同社は1935年に提携として生まれ、1938年に独立した。年の混同が起きやすく、出典によって差がある［6］。

製法は、珪素系の原料を約1300℃で溶かし、直径9〜17μmの糸にする［5］。FRPへの応用は早く、1937年にレイ・グリーン（オーエンス・コーニング）が最初の複合材の船を作ったとされる［5］。1953年にはシボレー・コルベットにも応用された［6］。

GFRPは最も普及して費用対効果が高く、住宅設備、化学プラント配管、自動車外装などに使われる。CFRPに比べ、重さあたりの強さは劣る［7］。多くのユニットバスの浴槽はガラス繊維強化のFRP製が最も一般的とされる［8］。錆びない・腐らない、電気を通さない、電波を通して電波障害を起こさない、といった性質も挙げられる［4］。

炭素たんその せんいを 使った なかまは、とても かるくて 強い ことが とくちょうです［7］。

てつの 4ぶんの 1 ぐらいの おもさで、てつの 何ばいも 強い、という めやすが 言われて います［7］。

でも、ざいりょうも、作る ときの お金も、とても 高いです。ひこうきや うちゅうの きかい、スポーツの どうぐに 使われて います［7］。

作り方や くわしい 話は、べつの ノート「炭素たんそ繊維せんい」に あります。

炭素繊維を使ったCFRPは、軽くて強いことで知られます。鉄の約4分の1の重さで、数倍の強さが目安とされます［7］。

繊維を一方向にそろえたCFRPの例では、密度1.55g/cm³で、炭素鋼（7.80g/cm³）より大幅に軽く、重さあたりの強さ（比強度）はアルミ合金の約16倍です。ただし、繊維の向きに引っ張ったときの値で、材料の条件が決まった場合の数字です［9］。

そのかわり、材料費も加工費もかなり高くなります。航空機、宇宙機器、スポーツ用品など、軽さに大きな価値がある場面で使われています［7］。炭素繊維の作り方や歴史は、別のノートで詳しく書いています。

CFRPは軽くて強く、鉄の約1/4の重さで数倍の強度が目安とされる一方、材料費・加工費が非常に高い。航空機・宇宙機器・スポーツ用品などに使われる［7］。

一方向にそろえたCFRPの例では、PAN系（弾性率230GPa）の一方向材（繊維含有率33%）は密度1.55g/cm³で、炭素鋼S45Cの7.80g/cm³の約1/5。比強度は15.8×10⁴で、アルミA5052の1.0×10⁴の約16倍とされる［9］。ただし繊維方向のみ・材料条件つきの数字で、ダイコーの「1/4」という目安とは前提が異なる。

炭素繊維の直径は4〜17μm程度で、ガラス繊維（9〜17μm）と同じくらい細い［5］。炭素繊維の製法・歴史は別記事（carbon-fiber）に譲る。

3つ目の なかまは、ケブラーと いう せんいです。1965ねんに、アメリカの ステファニー・クォレクさんが 見つけました［10］。

クォレクさんが 見つけたのは、細ながい ぶんしが そろって ならぶ、ふしぎな しるでした。この しるから、とても 強い 糸が できました［10］。

同じ おもさで くらべると、はがねの 5ばいぐらい 強いと されます［11］。さいしょは レース用の タイヤの はり金の かわり、そのあと ぼうだんチョッキに 使われました［11］。

よわい ところも あります。お日さまの 光の 紫外線しがいせんで いたむので、そとで 使う ときは、まもる くふうが いります［11］。

アラミド繊維の代表が、ケブラーです。1965年、アメリカのデュポン社の研究者ステファニー・クォレクさんが、細長い分子がそろって並ぶ「液晶」の状態の溶液を見つけたことから始まります。この溶液をそのまま紡ぐと、とても強く硬い繊維になりました［10］。

同じ重さで比べると、鋼鉄の約5倍の強さとされます。太さが同じ場合の話ではありません。1971年に商品になり、初めはレース用タイヤの鋼線の代わりに、のちに防弾ベストに使われました［11］。

アラミド繊維を使ったAFRPは、衝撃や引き裂きに強く、防護用品に向きます。反面、水分を吸いやすく、切ったり削ったりする加工が難しい点が挙げられています［7］。また、紫外線で劣化するため、屋外では保護なしにはあまり使われません［11］。

アラミド繊維の一種であるケブラー（Kevlar）は1965年、デュポンのステファニー・クォレク（Stephanie Kwolek）が発見した。細いポリアミド分子が並んで液晶溶液となり、それを直接紡いで、非常に強く硬い繊維ができた［10］。カタカナ表記は「クォレク」「クウォレク」などの揺れがある。

「鋼鉄の約5倍の強さ」は、同じ重さで比べた場合の値で、同じ太さの比較ではない。1971年に商品化され、初期はレース用タイヤの鋼線の代替、のち防弾ベストに使われた［11］。この数字は二次資料に基づき、デュポンの一次資料では確認していない。

AFRPは耐衝撃性・引き裂き強さに優れ、防護・防弾材に使われる。吸湿性があり、切削加工の難易度が高い［7］。紫外線で劣化し、屋外では保護なしに使われることは少ない［11］。

3つを ならべて みましょう。

ガラスは、ねだんが 高くなく、さびず、電気を 通しません。おふろや 家の せつびに 向きます。

炭素たんそは、かるくて 強い かわりに、高いです。

ケブラーは、ぶつかる 力に 強い かわりに、水を すいやすく、日光に よわいです。

「これが いちばん」と いう せんいは ありません。使う ところに 合わせて、えらばれて います。

3つを並べると、次のようになります。

ガラス繊維は、安くて錆びず、電気を通さないので、浴槽や配管など、暮らしのまわりに向きます。炭素繊維は、軽さと強さが抜きん出ますが、材料も加工も高くつきます。アラミド繊維は、衝撃や引き裂きに強い反面、湿気と紫外線に弱く、加工も難しい点があります［7］［11］。

ここに書いたのは傾向です。「どれがいちばん強いか」は、何を基準にするかで答えが変わります。

GFRPは安価で錆びず電気を通さない点、CFRPは軽さと強さの点、AFRPは衝撃・引き裂きへの強さの点で、それぞれ用途が分かれる［7］［4］。逆に、CFRPは高価、AFRPは吸湿性・加工の難しさ・紫外線による劣化という弱点を持つ［7］［11］。

強さの順位は、何を基準にするかで変わる。

おうちの おふろ、じてんしゃ、ヘルメット、つりざおなどの ラベルや せつめいしょを 見て みましょう。「FRP」や 「カーボン」と 書いて あるかも しれません。

見つかったら、ガラスなのか、炭素たんそなのか、かんがえて みます。書いて いなければ、それも 手がかりです。

家の浴槽、自転車、ヘルメット、釣り竿などの説明書やラベルに、「FRP」「カーボン」「アラミド」などの言葉がないか探してみてください。

見つかったら、この記事で見た「得意・不得意」と、その道具の使い方が合っているかを考えてみましょう。書かれていない物があっても、それも手がかりです。

もっと調べるなら、日本コンポジット工業のサイトにFRPの説明が載っています［4］。

今日できること：家の浴槽、自転車、ヘルメット、釣り竿の素材表示を探す。「FRP」「CFRP」「アラミド」などの表記があれば、繊維の種類と用途を、本稿の比較に当てはめてみる。

資料を読むなら：日本コンポジット工業のFRP解説［4］は日本語で読める。クォレクの伝記はScience History Instituteの英語ページ［10］で読める。