ガラス繊維は広義には非金属の無機材料という認識でしたが、研究が深まるにつれ、実はガラス繊維には多くの種類があり、優れた性能を持っていることがわかってきました。多くの優れた利点があります。例えば、機械的強度が特に高く、耐熱性や耐食性も特に優れている。確かに完璧な材料はないし、ガラス繊維にも無視できない欠点があります。それは、耐摩耗性が低く、脆くなりやすいということです。したがって、実際の応用では、長所を活用し、短所を回避する必要があります。
ガラス繊維の原料は、主に廃棄された古いガラスやガラス製品から簡単に入手できます。ガラス繊維は非常に細く、20本以上のガラスモノフィラメントを合わせると髪の毛の太さに相当します。ガラス繊維は通常、複合材料の強化材として使用できます。近年のグラスファイバーの研究の深化により、グラスファイバーは私たちの生産や生活においてますます重要な役割を果たしています。次のいくつかの記事では、主にガラス繊維の製造プロセスと用途について説明します。ガラス繊維の性質、主成分、主な特徴、材質の分類などをご紹介します。次のいくつかの記事では、その生産プロセス、安全保護、主な用途、安全保護、業界の現状、発展の見通しについて説明します。
Iはじめに
1.1 ガラス繊維の特性
ガラス繊維のもう 1 つの優れた特徴は、標準状態で 6.9g/d、湿潤状態で 5.8g/d に達する高い引張強度です。このような優れた特性を持つガラス繊維は、補強材として汎用的に使用できることが多いです。A 密度は 2.54 です。ガラス繊維は耐熱性にも優れており、300℃でも通常の特性を維持します。グラスファイバーは、その電気絶縁特性と容易に腐食しない特性のおかげで、断熱材やシールド材としても広く使用されることがあります。
1.2 主な成分
ガラス繊維の組成は比較的複雑です。一般的に誰もが認める主成分は、シリカ、酸化マグネシウム、酸化ナトリウム、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化カルシウムなどです。ガラス繊維のモノフィラメントの直径は約10ミクロンで、髪の毛の直径の1/10に相当します。繊維の各束は数千のモノフィラメントで構成されています。描画プロセスが少し異なります。通常、ガラス繊維中のシリカの含有量は５０％〜６５％である。酸化アルミニウム含有量が 20% を超えるガラス繊維の引張強度は比較的高く、通常は高強度ガラス繊維ですが、無アルカリガラス繊維の酸化アルミニウム含有量は一般に約 15% です。ガラス繊維の弾性率を大きくしたい場合は、酸化マグネシウムの含有量を10%以上にする必要があります。ガラス繊維に微量の酸化第二鉄が含まれているため、程度の差はあれ耐食性が向上します。
1.3 主な特徴
1.3.1 原材料と用途
ガラス繊維は無機繊維に比べて優れた特性を持っています。発火しにくく、耐熱性、断熱性が高く、安定性が高く、引張耐性があります。しかし脆く、耐摩耗性に劣ります。強化プラスチックの製造やゴムの強化に使用される強化材であるガラス繊維は、次のような特徴を持っています。
(1) 引張強さは他の材料に比べて優れていますが、伸びが非常に低いです。
（２）弾性係数がより適切になる。
(3) ガラス繊維は弾性限界内で長時間伸びることができ、非常に高い張力があるため、衝撃を受けた際に大量のエネルギーを吸収できます。
(4) ガラス繊維は無機繊維であるため、燃えにくく、化学的性質が比較的安定であるなど、多くの利点を持っています。
(5)水を吸収しにくい。
(6) 耐熱性、性質が安定しており、反応しにくい。
(7) 加工性が非常に良く、ストランド、フェルト、バンドル、織物など様々な形状の優れた製品に加工できます。
(8) 光を透過することができる。
(9) 材料が入手しやすいため、価格も高くありません。
(10) 高温では、燃えるのではなく溶けて液体のビーズになります。
1.4 分類
さまざまな分類基準に従って、ガラス繊維は多くの種類に分類できます。形状や長さの違いにより、連続繊維、繊維綿、定長繊維の3種類に分けられます。アルカリ量などの成分の違いにより、「無アルカリガラス繊維」「中アルカリガラス繊維」「高アルカリガラス繊維」の3種類に分けられます。
1.5 製造原料
実際の工業生産において、ガラス繊維を製造するには、アルミナ、珪砂、石灰石、パイロフィライト、ドロマイト、ソーダ灰、ミラビライト、ホウ酸、蛍石、すりガラス繊維などが必要となります。
1.6 製造方法
工業的な製造方法は大きく2つに分けられます。1つはガラス繊維を溶かし、その後直径を小さくした球状や棒状のガラス製品を作る方法です。その後、さまざまな方法で加熱・再溶解し、直径3～80μmの微細な繊維を作ります。もう 1 つのタイプも最初にガラスを溶かしますが、棒や球ではなくガラス繊維を生成します。次に、機械的引抜き法を使用して、サンプルを白金合金プレートを通して引き抜きました。得られた物品は連続繊維と呼ばれます。繊維がローラー配列を通して引き出される場合、得られる物品は不連続繊維と呼ばれ、長さに合わせてカットされたガラス繊維およびステープルファイバーとしても知られています。
1.7 グレーディング
ガラス繊維の組成、用途、特性の違いに応じて、さまざまなグレードに分類されます。国際的に商業化されているガラス繊維は次のとおりです。
1.7.1 Eガラス
日常生活では無アルカリガラスとも呼ばれるホウ酸ガラスです。多くの利点があるため、最も広く使用されています。現在最も広く使用されていますが、避けられない欠点もあります。無機塩と反応しやすいため、酸性環境での保存は困難です。
1.7.2 C ガラス
実際の製造においては、中アルカリガラスとも呼ばれ、化学的性質が比較的安定しており、耐酸性に優れています。欠点は、機械的強度が高くなく、電気的性能が低いことです。場所が違えば基準も異なります。国内のガラス繊維業界では、中アルカリガラスにはホウ素元素は存在しません。しかし、外国のガラス繊維産業で生産されているのは、ホウ素を含む中アルカリガラスです。内容が異なるだけでなく、国内外の中アルカリガラスが果たす役割も異なります。海外製のガラス繊維表面マットやガラス繊維ロッドは中アルカリガラス製です。生産においては、中アルカリガラスはアスファルトでも有効です。私の国では、その客観的な理由は、非常に安価であるため広く使用されており、包装布や濾布業界のあらゆる場所で活躍しているためです。
1.7.3 グラスファイバー A ガラス
製造上はケイ酸ナトリウムガラスに属する高アルカリガラスとも呼ばれますが、耐水性の観点からガラス繊維としては一般的には製造されていません。
1.7.4 グラスファイバー D ガラス
誘電体ガラスとも呼ばれ、一般に誘電体ガラス繊維の主原料となります。
1.7.5 ガラス繊維高強度ガラス
強度はE-グラスファイバーの1/4であり、弾性率はE-グラスファイバーよりも高くなります。さまざまな利点があるため、広く使用されるはずですが、コストが高いため、現在は軍事産業、航空宇宙などの一部の重要な分野でのみ使用されています。
1.7.5 グラスファイバーARガラス
耐アルカリガラス繊維とも呼ばれ、純粋な無機繊維でガラス繊維強化コンクリートの補強材として使用されています。特定の条件下では、鉄鋼やアスベストを置き換えることもできます。
1.7.6 ガラス繊維 E-CR ガラス
改良されたボロンフリー・フリーガラスです。無アルカリガラス繊維に比べて10倍近い耐水性があるため、耐水製品の製造に広く使用されています。また、耐酸性も非常に強く、地下パイプラインの製造や用途においても優位な地位を占めています。上で述べたより一般的なガラス繊維に加えて、科学者たちは新しいタイプのガラス繊維を開発しました。ホウ素を含まない製品なので、環境保護の追求に応えます。近年、別の種類のグラスファイバーが人気を集めています。それは、二重ガラス構成のグラスファイバーです。現在のグラスウール製品にはその存在が感じられます。
1.8 ガラス繊維の識別
ガラス繊維の判別方法は特に簡単で、水にガラス繊維を入れて沸騰するまで加熱し、6～7時間放置するだけです。ガラス繊維の縦方向と横方向の緻密さが失われている場合は、高アルカリガラス繊維です。。さまざまな規格に従って、ガラス繊維には多くの分類方法があり、一般に長さと直径、組成と性能の観点から分類されます。
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投稿日時: 2022 年 6 月 22 日
