ガラス繊維は、魅力的な物理的・機械的特性、製造の容易さ、そして他の繊維に比べて低コストであることから、炭素繊維高性能複合材料用途に最適な材料です。ガラス繊維はシリカの酸化物から構成されており、脆性が低く、強度が高く、剛性が低く、軽量であるなど、優れた機械的特性を備えています。
ガラス繊維強化ポリマーは、縦繊維、チョップドファイバー、織りマットなど、さまざまな形態のガラス繊維で構成されています。チョップドストランドマットガラス繊維は、ポリマー複合材料の機械的特性および摩擦特性を向上させるために使用されます。ガラス繊維は高い初期アスペクト比を実現できますが、脆性のため加工中に繊維が破断する可能性があります。
1.ガラス繊維の特性
ガラス繊維の主な特性は次のとおりです。
水を吸収しにくい:ガラス繊維は撥水性があり、汗を吸収しないため、着用時に濡れた感じがするので、衣類には適していません。素材は水の影響を受けないため、縮みません。
非弾性:伸縮性が乏しいため、生地本来の伸縮性と回復力は低く、しわになりにくい表面処理が必要です。
高強度:グラスファイバーは非常に強度が高く、ケブラー繊維とほぼ同等の強度を持っています。しかし、繊維同士が擦れ合うと破断し、毛羽立った外観になってしまいます。
絶縁:短繊維の状態では、ガラス繊維は優れた絶縁体となります。
ドレープ性:繊維はドレープ性が高いため、カーテンに最適です。
耐熱性:ガラス繊維は耐熱性が高く、315°C までの温度に耐えることができ、日光、漂白剤、細菌、カビ、昆虫、アルカリの影響を受けません。
感受性:ガラス繊維はフッ化水素酸や高温のリン酸の影響を受けます。ガラス繊維はガラスを原料とする製品であるため、家庭用断熱材など一部の生のガラス繊維は、繊維の端が脆く皮膚に刺さる可能性があるため、取り扱いには注意が必要です。そのため、ガラス繊維を取り扱う際は手袋を着用してください。
3. ガラス繊維の製造工程
ガラス繊維ガラス繊維は、現在広く工業材料として利用されている非金属繊維です。一般的に、ガラス繊維の基本原料には様々な天然鉱物や人工化学物質が含まれており、主成分は珪砂、石灰石、ソーダ灰です。
珪砂はガラス形成剤として作用し、ソーダ灰と石灰石は融点を下げるのに役立ちます。アスベストや有機繊維に比べて熱膨張係数が低く、熱伝導率も低いため、グラスファイバーは寸法安定性が高く、熱を素早く放散する材料です。
ガラス繊維ガラスは直接溶融法で製造されます。直接溶融法には、配合、溶融、紡糸、コーティング、乾燥、包装といった工程が含まれます。バッチとはガラス製造の初期段階であり、原料を十分に混合した後、1400℃の高温で溶融するために炉に送られます。この温度は、砂やその他の材料を溶融状態にするのに十分です。その後、溶融ガラスは精錬機に流れ込み、温度は1370℃まで下がります。
ガラス繊維の紡糸工程では、溶融ガラスが極めて微細な孔を持つスリーブから流れ出ます。ライナープレートは電子加熱され、一定の粘度を維持するように温度制御されています。スリーブから出てくるフィラメントは、約1204℃の温度で水ジェット噴射によって冷却されます。
押し出された溶融ガラスの流れは、機械的に引き伸ばされ、直径4μmから34μmのフィラメントに成形されます。高速ワインダーを用いて張力が与えられ、溶融ガラスはフィラメントに成形されます。最終段階では、潤滑剤、バインダー、カップリング剤などの化学コーティングがフィラメントに塗布されます。潤滑剤は、フィラメントを集めてパッケージに巻き取る際に、摩耗から保護するのに役立ちます。サイジング後、繊維はオーブンで乾燥されます。その後、フィラメントはチョップドファイバー、ロービング、またはヤーンへの加工準備が整います。
4.ガラス繊維の応用
グラスファイバー は無機材料で、燃焼せず、540℃でも初期強度の約25%を維持します。ほとんどの化学物質はガラス繊維にほとんど影響を与えません。無機ガラス繊維はカビが生えたり劣化したりしません。ガラス繊維はフッ化水素酸、高温のリン酸、強アルカリ性物質の影響を受けます。
優れた電気絶縁材です。グラスファイバー生地低吸湿性、高強度、耐熱性、低誘電率などの特性があり、プリント基板や絶縁ワニスの補強材として最適です。
グラスファイバーは高い強度対重量比を有しており、高強度と軽量化が求められる用途に最適な素材です。繊維状のグラスファイバーは、一方向性または双方向の強度を持つため、自動車、土木建設、スポーツ用品、航空宇宙、海洋、電子機器、住宅、風力エネルギーなど、幅広い用途において設計とコストの柔軟性を実現します。
ガラス繊維は、構造用複合材、プリント基板、その他様々な特殊用途製品の製造にも使用されています。世界のガラス繊維の年間生産量は約450万トンで、主な生産国は中国(市場シェア60%)、米国、欧州連合です。
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投稿日時: 2022年9月29日