ガラス繊維の魅力的な物理的および機械的特性、加工の容易さ、およびコストは、炭素繊維高性能複合材料用途において、ガラス繊維は最適な材料となる。ガラス繊維は二酸化ケイ素から構成されている。ガラス繊維は、脆性が低く、高強度で、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る。
ガラス繊維強化ポリマーは、縦方向の繊維、短繊維、織物マット、および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損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徴は以下のとおりです。
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、着用者が濡れた感じがするので、衣類には適していません。また、この素材は水の影響を受けないため、縮みません。
非弾力性：伸縮性が低いため、この生地は本来の伸び縮みや復元力がほとんどありません。そのため、しわを防ぐための表面処理が必要です。
高強度：グラスファイバーは非常に丈夫で、ケブラーに匹敵するほどの強度を持つ。しかし、繊維同士が擦れ合うと切れてしまい、生地が毛羽立ったような外観になる。
絶縁：短繊維状のグラスファイバーは、優れた断熱材である。
ドレープ性：この繊維はドレープ性が良く、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℃までの温度に耐えることができ、日光、漂白剤、バクテリア、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リン酸の影響を受けやすい。ガラス繊維はガラスを主成分とする製品であるため、家庭用断熱材など一部の生ガラス繊維は、繊維の先端がもろく皮膚を突き刺す可能性があるため、取り扱いには注意が必要である。そのため、ガラス繊維を取り扱う際には手袋を着用すべきである。
3. ガラス繊維の製造工程
ガラス繊維ガラス繊維は、現在工業材料として広く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は様々な天然鉱物と人工化学物質からなり、主な成分は珪砂、石灰石、炭酸ナトリウムです。
シリカ砂はガラス形成剤として働き、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と熱伝導率が低いため、グラスファイバーは寸法安定性に優れ、熱を素早く放散する素材です。
ガラス繊維ガラスは直接溶融法によって製造され、その工程には配合、溶融、紡糸、コーティング、乾燥、包装などが含まれます。バッチはガラス製造の初期段階であり、材料を十分に混合した後、混合物を1400℃の高温で溶融するために炉に送ります。この温度は砂やその他の成分を溶融状態にするのに十分であり、溶融したガラスは精製機に流れ込み、温度は1370℃まで低下します。
ガラス繊維の紡糸工程では、溶融ガラスが非常に細かい穴の開いたスリーブを通って流れ出る。ライナープレートは電子的に加熱され、一定の粘度を保つように温度が制御される。フィラメントはスリーブから約1204℃の温度で出てくるため、ウォータージェットを用いて冷却される。
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のフィラメントになります。高速ワインダーを使用して張力が加えられ、溶融ガラスはフィラメントに引き伸ばされます。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。潤滑は、フィラメントが回収され、パッケージに巻き取られる際の摩耗を防ぐのに役立ちます。サイジング後、繊維はオーブンで乾燥され、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、またはヤーンへのさらなる加工の準備が整います。
4.ガラス繊維の応用
グラスファイバー ガラス繊維は、燃焼せず、540℃でも初期強度の約25%を保持する無機材料です。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、高温リン酸、および強アルカリ性物質の影響を受けます。
これは優れた電気絶縁材料です。グラスファイバー生地吸湿性が低く、強度が高く、耐熱性があり、誘電率が低いといった特性を持つため、プリント基板や絶縁ワニスの補強材として理想的である。
グラスファイバーは強度対重量比が非常に高いため、高強度かつ軽量が求められる用途に最適な素材です。繊維状の場合、この強度は一方向性または双方向性を持つことができ、自動車、土木建設、スポーツ用品、航空宇宙、船舶、電子機器、住宅、風力発電など、幅広い用途において設計とコストの面で柔軟性をもたらします。
ガラス繊維は、構造複合材料、プリント基板、各種特殊用途製品の製造にも使用されます。世界の年間ガラス繊維生産量は約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
