1 主な用途
1.1ツイストレスロービング
人々が日常生活で触れる無撚ロービングは、平行なモノフィラメントが束になって集まった単純な構造をしています。無撚ロービングは、主にガラスの組成の違いにより、無アルカリロービングと中アルカリロービングの2種類に分けられます。適格なガラスロービングを製造するには、使用するガラス繊維の直径が 12 ～ 23 μm である必要があります。その特性により、巻き取りや引抜成形などの一部の複合材料の成形に直接使用できます。また、張力が非常に均一であるため、ロービング生地に織ることもできます。さらに、細断ロービングの応用分野も非常に広いです。
1.1.1ジェッティング用ツイストレスロービング
FRP 射出成形プロセスでは、ツイストレスロービングは次の特性を備えている必要があります。
(1) 生産では連続切削が必要となるため、切削時の静電気の発生を少なくする必要があり、良好な切削性能が求められます。
(2) 切断後は可能な限り多くの生糸が生産されるため、製糸効率が高くなります。切断後のロービングをストランドに分散させる効率が高くなります。
(3) 切断後、原糸を金型上で完全に覆うことができるように、原糸に良好なフィルムコーティングが施されていなければなりません。
(4) 気泡を押し出すために平らに丸めやすいことが求められるため、樹脂への浸透が非常に早いことが要求されます。
(5)各種スプレーガンにはモデルが異なるため、さまざまなスプレーガンに適合させるために、素線の太さが適度であることを確認してください。
1.1.2SMC用ツイストレスロービング
シート成形材料としても知られる SMC は、有名な自動車部品、バスタブ、SMC ロービングを使用したさまざまなシートなど、生活のあらゆる場所で見ることができます。生産では、SMC のロービングには多くの要件があります。製造された SMC シートが適格であることを確認するには、良好な切れ味、良好な帯電防止特性、およびウールの少なさを確保する必要があります。着色された SMC の場合、ロービングの要件は異なり、顔料含有量が樹脂に浸透しやすくなければなりません。通常、一般的なグラスファイバーSMCロービングは2400texですが、まれに4800texのものもございます。
1.1.3巻取用無撚ロービング
太さの異なるFRPパイプを作るために、貯蔵タンク巻き工法が生まれました。巻取り用ロービングには、次のような特性が必要です。
(1) テープ貼り付けが容易でなければならず、通常は平らなテープの形状である必要があります。
（２）一般の無撚ロービングは、ボビンから引き抜くときにループから脱落しやすいため、分解性が比較的良好であり、得られるシルクが鳥の巣のように汚れないようにする必要がある。
(3) 張力を急激に大きくしたり小さくしたり、オーバーハング現象を起こしたりすることはできません。
(4) 無撚ロービングの線密度要件は均一であり、指定値未満である必要があります。
（５）樹脂タンクを通過する際に濡れ易くするために、ロービングの浸透性が良好であることが要求される。
1.1.4引抜成形用ロービング
引抜成形プロセスは、一貫した断面を持つさまざまなプロファイルの製造に広く使用されています。引抜成形用のロービングは、ガラス繊維の含有量と一方向強度が高いレベルにあることが必要です。製造に使用される引抜成形用ロービングは、生糸を複数本組み合わせたものですが、直接ロービングを使用する場合もあり、どちらも可能です。その他の性能要件は、ロービングを巻く場合の要件と同様です。
1.1.5 製織用の無撚ロービング
日常生活の中で、厚さの異なるギンガムチェック生地や同じ方向にロービングした生地を目にしますが、これらは織物に使用されるロービングのもう一つの重要な用途を具体化したものです。使用されるロービングは、製織用ロービングとも呼ばれます。これらの生地のほとんどはハンドレイアップ FRP 成形でハイライトされます。ロービングを製織するには、次の要件を満たす必要があります。
(1) 比較的耐摩耗性に優れています。
(2)テープ貼りが簡単です。
(3)主に織物に使用されるため、織る前に乾燥工程が必要です。
(4) 張力に関しては、主に張力が急激に大きくなったり小さくなったりすることがなく、均一に保たれなければなりません。オーバーハングに関して一定の条件を満たしていること。
（５）分解性が良好である。
(6) 樹脂タンクを通過する際に樹脂が浸透しやすいため、浸透性がよいことが必要です。
1.1.6 プリフォーム用のツイストレスロービング
いわゆるプリフォーム工程とは、一般的には予備成形のことであり、適切な工程を経て製品が得られます。製造では、まずロービングを細断し、細断したロービングをネット上にスプレーしますが、ネットは所定の形状のネットでなければなりません。その後レジンを吹き付けて形を整えます。最後に、成形した製品を金型に入れ、樹脂を注入し、熱プレスすることで製品が得られます。プリフォームロービングの性能要件は、ジェットロービングの性能要件と同様です。
1.2 ガラス繊維ロービングファブリック
ロービング生地はたくさんありますが、ギンガムチェックもそのひとつです。ハンドレイアップFRPプロセスでは、ギンガムチェックが最も重要な基材として広く使用されています。ギンガムチェックの強度を高めたい場合は、生地の縦糸と横糸の方向を変える必要があり、一方向のギンガムチェックにすることができます。チェック生地の品質を保証するためには、以下の特性が保証されなければなりません。
(1) 生地は、全体が平らで膨らみがなく、端や角が真っ直ぐで汚れのないものであること。
(2) 生地の長さ、幅、品質、重量、密度が一定の基準を満たしていなければなりません。
(3) ガラス繊維フィラメントはきれいに巻かれていなければなりません。
(4) 樹脂を素早く浸透させることができること。
(5) 各種製品に織り込まれた生地の乾燥および湿度は、一定の要件を満たさなければなりません。
1.3 ガラス繊維マット
1.3.1チョップドストランドマット
まずガラスストランドを切り刻み、準備したメッシュベルトに振りかけます。その上にバインダーを振りかけ、加熱して溶かし、冷却して固化させるとチョップドストランドマットが形成されます。チョップドストランド繊維マットは、ハンドレイアッププロセスおよび SMC 膜の製織に使用されます。チョップドストランドマットの使用効果を最大限に発揮するために、製造においてチョップドストランドマットに求められる要件は次のとおりです。
（１）チョップドストランドマット全体が平らで均一である。
(2) チョップドストランドマットの穴は小さく均一な大きさです
(4) 一定の基準を満たしていること。
(5)樹脂を素早く浸透させることができます。
1.3.2 連続ストランドマット
ガラスストランドは、特定の要件に従ってメッシュベルト上に平らに置かれます。一般的には8の字に平らに置き、その上に粉接着剤を振りかけて熱して硬化させます。連続ストランド マットは、主に連続ストランド マット内のガラス繊維が連続しているため、複合材料の強化においてチョップド ストランド マットよりもはるかに優れています。増強効果が高いため、様々な加工に使用されています。
1.3.3表面マット
中アルカリガラスの表面マットであるFRP製品の樹脂層など、表面マットの塗布も日常生活でよく行われています。FRPを例にとると、表面マットは中アルカリガラスでできているため化学的に安定しています。同時に、表面マットは非常に軽くて薄いため、より多くの樹脂を吸収することができ、保護の役割を果たすだけでなく、美しい役割も果たします。
1.3.4ニードルマット
ニードルマットは主に 2 つのカテゴリに分かれており、1 つ目のカテゴリはチョップドファイバーニードルパンチです。製造プロセスは比較的単純で、最初にガラス繊維を約5cmの大きさに切り、基材の上にランダムに振りかけます。次に基材をコンベアベルトに置き、かぎ針で基材に穴を開けます。かぎ針編み針の効果により、繊維が基材に突き刺さり、三次元構造を形成します。選択された基材にも特定の要件があり、ふわふわした感触が必要です。ニードルマット製品はその特性を活かし、遮音材や断熱材として幅広く使用されております。もちろんFRPにも使用可能ですが、得られる製品の強度が低く破損しやすいため普及には至っていません。もう一つは連続フィラメントニードルパンチマットと呼ばれるタイプで、製造工程も非常に簡単です。まず、予め準備しておいたメッシュベルト上にワイヤー投入装置を用いてフィラメントをランダムに投入する。同様に、鍼治療用のかぎ針針を使用して、三次元の繊維構造を形成します。ガラス繊維強化熱可塑性プラスチックでは、連続ストランドニードルマットがよく使用されます。
チョップドグラスファイバーは、ステッチボンディングマシンのステッチング動作により、一定の長さの範囲内で 2 つの異なる形状に変えることができます。1 つ目は、バインダー結合チョップド ストランド マットを効果的に置き換えるチョップド ストランド マットになることです。2つ目は、連続ストランドマットに代わる長繊維マットです。これら 2 つの異なる形式には共通の利点があります。製造過程で接着剤を使用しないため、汚染や廃棄物が回避され、資源の節約と環境保護を求める人々のニーズに応えます。
1.4 ミルドファイバー
粉砕繊維の製造プロセスは非常に簡単です。ハンマーミルまたはボールミルを使用し、刻んだ繊維をそれに入れます。繊維の粉砕および粉砕は、生産においても多くの用途があります。反応注入プロセスにおいて、ミルドファイバーは強化材として機能し、その性能は他のファイバーよりも大幅に優れています。鋳造および成型製品の製造における亀裂を回避し、収縮を改善するために、ミルドファイバーを充填剤として使用できます。
1.5 グラスファイバー生地
1.5.1ガラスクロス
ガラス繊維織物の一種に属します。ガラスクロスは産地によって規格が異なります。我が国のガラスクロスの分野では、主に無アルカリガラスクロスと中アルカリガラスクロスの２種類に分けられます。ガラスクロスの応用範囲は非常に広いと言え、車両のボディ、船体、共用貯蔵タンクなどが無アルカリガラスクロスの姿で見られます。中アルカリガラスクロスとしては耐食性に優れているため、包装材や耐食製品の製造に広く使用されています。ガラス繊維織物の特性を判断するには、主に繊維自体の性質、ガラス繊維糸の構造、縦糸と横糸の方向、織物の模様の4つの側面から判断する必要があります。縦糸と横糸の方向の密度は、糸の構造と生地のパターンの違いによって異なります。布地の物理的特性は、縦糸と横糸の密度とガラス繊維糸の構造によって異なります。
1.5.2 ガラスリボン
ガラスリボンは主に 2 つのカテゴリーに分けられ、1 つ目のタイプは耳、2 つ目は平織りのパターンに従って織られた不織布耳です。ガラスリボンは、高誘電特性が必要な電気部品に使用できます。高強度電装部品。
1.5.3 一方向ファブリック
日常生活で使用される一方向織物は、太さの異なる 2 本の糸で織られており、主方向に高い強度を持っています。
1.5.4 立体織物
立体織物は平面織物の構造とは異なり、立体的であるため、一般的な平面繊維より効果が優れています。三次元繊維強化複合材料は、他の繊維強化複合材料にはない利点を有する。繊維が立体的になるため、全体的な効果が向上し、傷つきにくさが強くなります。科学技術の発展に伴い、航空宇宙、自動車、船舶などでの需要の増加により、この技術はますます成熟し、現在ではスポーツ機器や医療機器の分野でも地位を占めています。立体織物の種類は主に5つに分類され、その形状も数多くあります。三次元織物の開発スペースは膨大であることがわかります。
1.5.5 成形生地
成形織物は複合材料を補強するために使用され、その形状は主に補強対象の形状に依存し、コンプライアンスを確保するために専用の機械で織る必要があります。生産では、制限が少なく見通しの良い、対称または非対称の形状を作成できます。
1.5.6 溝付きコアファブリック
溝コアファブリックの製造も比較的簡単である。2 層の生地を平行に配置し、垂直の垂直バーで接続し、その断面積が正三角形または長方形であることが保証されます。
1.5.7 グラスファイバーステッチ生地
これは非常に特別な生地で、ニットマットやウーブンマットとも呼ばれますが、私たちが通常知っているような生地やマットではありません。特筆すべきは、経糸と緯糸を交互に重ねて織り上げた編地があることです。:
1.5.8 グラスファイバー絶縁スリーブ
製造工程は比較的簡単です。まず、いくつかのガラス繊維糸を選択し、それを筒状に織ります。その後、さまざまな絶縁グレードの要件に応じて、樹脂でコーティングして目的の製品を製造します。
1.6 ガラス繊維配合
科学技術展示会の急速な発展に伴い、ガラス繊維技術も大きく進歩し、1970年から現在まで様々なガラス繊維製品が登場しています。一般的には次のようなものがあります。
(1) チョップドストランドマット＋無撚ロービング＋チョップドストランドマット
(2)無撚ロービング生地＋チョップドストランドマット
(3) チョップドストランドマット＋連続ストランドマット＋チョップドストランドマット
(4)ランダムロービング+チョップドオリジナル比率マット
(5) 一方向性炭素繊維＋チョップドストランドマットまたはクロス
(6) 表面マット＋チョップドストランド
(7) ガラスクロス + ガラス細棒または一方向ロービング + ガラスクロス
1.7 ガラス繊維不織布
この技術は私の国で初めて発見されたものではありません。最も初期の技術はヨーロッパで生み出されました。その後、人類の移住により、この技術は米国、韓国、その他の国にもたらされました。ガラス繊維産業の発展を促進するために、我が国はいくつかの比較的大規模な工場を設立し、いくつかの高レベルの生産ラインの確立に多額の投資を行ってきました。。私の国では、ガラス繊維湿式マットは主に次のカテゴリに分類されます。
(1) 屋根マットは、アスファルト膜やカラーアスファルトシングルの性状を改善し、より優れたものにするのに重要な役割を果たします。
(2)パイプマット：その名の通り、主にパイプラインで使用される製品です。ガラス繊維は耐食性があるため、パイプラインを腐食から十分に保護します。
(3) 表面マットは主にFRP製品の表面を保護するために使用されます。
(4) ベニヤマットは塗装のひび割れを効果的に防ぐことができるため、主に壁や天井に使用されます。壁をより平らにすることができ、長年にわたってトリミングする必要がありません。
(5) フロアマットは主に塩ビ床の基材として使用されます。
(6) カーペットマット。カーペットの基材として。
(7) 銅張積層板に銅張積層板マットを貼り付けることにより、打ち抜き加工、穴あけ加工の性能を向上させることができます。
2 ガラス繊維の具体的な用途
2.1 ガラス繊維強化コンクリートの補強原理
ガラス繊維強化コンクリートの原理は、ガラス繊維強化複合材料の原理と非常に似ています。まず、コンクリートにガラス繊維を添加すると、ガラス繊維が材料の内部応力に耐え、微小亀裂の拡大を遅らせたり防止したりします。コンクリートのひび割れが発生する際、材料が骨材の役割を果たし、ひび割れの発生を防ぎます。骨材効果が十分に優れている場合、亀裂は拡大して貫通することはできません。コンクリート中のガラス繊維の役割は骨材であり、ひび割れの発生と拡大を効果的に防止します。亀裂がガラス繊維の近傍まで広がると、ガラス繊維が亀裂の進行を妨げるため、亀裂は迂回せざるを得なくなり、その分亀裂の拡大面積が増大するため、亀裂の進行に必要なエネルギーが大きくなります。ダメージも増加します。
2.2 ガラス繊維強化コンクリートの破壊メカニズム
ガラス繊維強化コンクリートが破壊する前に、それに耐える引張力は主にコンクリートとガラス繊維によって分担されます。ひび割れの過程で、応力がコンクリートから隣接するガラス繊維に伝わります。引張力が増加し続けるとガラス繊維は損傷します。その損傷方法としては、主にせん断損傷、引張損傷、引き剥がし損傷があります。
2.2.1 せん断破壊
ガラス繊維強化コンクリートが受けるせん断応力はガラス繊維とコンクリートとで分担され、そのせん断応力がコンクリートを介してガラス繊維に伝わり、ガラス繊維構造物が損傷する。ただし、ガラス繊維には独自の利点があります。長さが長く、せん断抵抗面積が小さいため、ガラス繊維のせん断抵抗向上効果は弱いです。
2.2.2 張力の低下
ガラス繊維の引張力が一定以上になると、ガラス繊維が破断してしまいます。コンクリートに亀裂が生じると、引張変形によりガラス繊維が長くなりすぎ、横方向の体積が縮小し、引張力によりより早く破壊されます。
2.2.3 引き抜き損傷
コンクリートが破壊すると、ガラス繊維の引張力が大幅に増大し、その引張力がガラス繊維とコンクリートとの間の力よりも大きくなり、ガラス繊維が損傷して引き抜かれることになる。
2.3 ガラス繊維強化コンクリートの曲げ特性
鉄筋コンクリートが荷重に耐えるとき、その応力-ひずみ曲線は、図に示すように、力学的解析から 3 つの異なる段階に分割されます。第 1 段階: 最初に弾性変形が発生し、初期亀裂が発生します。この段階の主な特徴は、ガラス繊維強化コンクリートの初期ひび割れ強度を表す点 A まで変形が直線的に増加することです。第二段階：コンクリートに亀裂が入ると、コンクリートが負担する荷重は隣接する繊維に伝達されて負担することになりますが、その耐力はガラス繊維自体とコンクリートとの結合力によって決まります。B点はガラス繊維強化コンクリートの極限曲げ強さです。第 3 段階: 極限強度に達すると、ガラス繊維が破損するか引き抜かれますが、残りの繊維は荷重の一部に耐えることができるため、脆性破壊は発生しません。
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投稿時間: 2022 年 7 月 6 日
