補強材はFRP製品の支持骨格であり、引抜成形製品の機械的特性を基本的に決定します。補強材の使用は、製品の収縮率を低減し、熱変形温度と低温衝撃強度を向上させる効果もあります。
FRP製品の設計においては、補強材の種類、敷設方法、含有量がFRP製品の性能に大きな影響を与え、FRP製品の機械的強度と弾性率を決定づけるため、補強材の選定は製品の成形工程を十分に考慮する必要があります。異なる補強材を用いた引抜成形製品の性能も異なります。
さらに、成形工程における製品性能の要件を満たす一方で、コストも考慮する必要があり、可能な限り安価な補強材を選択する必要があります。一般的に、ガラス繊維ストランドのノンピッキングロービングは、繊維織物よりもコストが低く、ガラス繊維マット布地に比べて透水性が低く、不浸透性が良いですが、強度が低いです。アルカリ繊維はアルカリフリー繊維より安価ですが、アルカリ含有量が増えると、耐アルカリ性、耐腐食性、電気特性が低下します。
一般的に使用される補強材の種類は次のとおりです。
1. 非撚ガラス繊維ロービング
強化サイズ剤を使用し、無撚糸ガラス繊維ロービング撚り生糸、直撚り粗糸、嵩高撚り粗糸の3種類に分けられます。
撚り合わせたストランドの張力が不均一なため、たるみが生じやすく、プルトルージョン装置の供給端でループが緩み、操作のスムーズな進行に影響を及ぼします。
直撚りロービングは、束ねやすさ、樹脂の浸透性、製品の機械的性質に優れているなどの特徴があるため、現在では直撚りロービングが主流となっています。
バルクロービングは、クリンプロービングやエアテクスチャードロービングなどの製品の横方向強度を向上させるのに効果的です。バルクロービングは、連続長繊維の高い強度と短繊維の嵩高さを併せ持ち、耐高温性、低熱伝導性、耐腐食性、高容量、高濾過効率などの優れた材料です。一部の繊維はモノフィラメント状にバルク化されているため、プルトルージョン製品の表面品質を向上させることもできます。現在、バルクロービングは国内外で広く利用されており、装飾用または工業用織物の経糸および緯糸として使用されています。摩擦材、断熱材、保護材、シーリング材の製造にも使用できます。
プルトルージョン用の無撚ガラス繊維ロービングの性能要件：
（１）オーバーハング現象がない
（２）繊維の張力が均一である
（３）束ね方が良好であること
（４）耐摩耗性が良好である
（５）穂折れが少なく、毛羽立ちにくい。
（６）濡れ性が良く、樹脂の含浸が速い。
（７）高い強度と剛性を有する。
2. ガラス繊維マット
引抜成形FRP製品に十分な横方向強度を持たせるためには、チョップドストランドマット、コンティニュアスストランドマット、コンビネーションマット、無撚糸織物などの補強材を使用する必要があります。コンティニュアスストランドマットは、現在最も一般的に使用されているガラス繊維横方向補強材の一つです。製品の外観を向上させるために、表面マットが時々使用されます。
連続ストランドマットは、連続したガラス繊維をランダムに環状に敷き詰めた数層で構成され、繊維同士は接着剤で接着されています。表面フェルトは、一定長さのチョップドストランドをランダムかつ均一に敷き詰め、接着剤で接着した薄い紙のようなフェルトです。繊維含有量は5％～15％、厚さは0.3～0.4mmです。製品の表面を滑らかで美しく仕上げ、耐老化性を向上させます。
ガラス繊維マットの特徴は、優れた被覆性、樹脂が浸透しやすいこと、接着剤含有量が高いことです。
ガラス繊維マットのプルトルージョンプロセスの要件:
（１）高い機械的強度を有する
（２）化学的に結合したチョップドストランドマットの場合、結合剤は、成形工程中に十分な強度を確保するために、浸漬および予備成形中の化学的および熱的影響に耐えなければならない。
（３）濡れ性が良好である。
(4) 毛羽立ちが少なくなり、頭が折れにくくなります。
グラスファイバーステッチマット
ガラス繊維複合マット
3. ポリエステル繊維表面マット
ポリエステル繊維表面フェルトは、プルトルージョン業界における新しいタイプの強化繊維材料です。米国ではNexusと呼ばれる製品があり、プルトルージョン製品に広く使用されています。ガラス繊維表面マット効果が高く、コストも低く、10年以上も使用実績があります。
ポリエステル繊維ティッシュマットを使用する利点:
（１）製品の耐衝撃性、耐腐食性、耐大気老化性を向上させることができます。
（２）製品の表面状態を改善し、製品の表面をより滑らかにすることができる。
（３）ポリエステル繊維表面フェルトの応用性と引張特性はCガラス表面フェルトよりはるかに優れており、引き抜き工程で端部が破損しにくく、駐車事故を軽減します。
（４）プルトルージョン速度を上げることができる。
（５）金型の摩耗を軽減し、金型の寿命を延ばすことができる
4. ガラス繊維布テープ
一部の特殊な引抜成形製品では、特殊な性能要件を満たすために、一定幅で厚さが 0.2 mm 未満のガラスクロスが使用されており、その引張強度と横方向の強度は非常に優れています。
5. 二次元織物と三次元織物の応用
引抜成形複合製品の横方向の機械特性は劣っており、双方向編組の使用により、引抜成形製品の強度と剛性が効果的に向上します。
この織物は、経糸と緯糸が互いに絡み合っておらず、別の織物と絡み合っているため、従来のガラスクロスとは全く異なります。各方向の繊維はコリメートされた状態にあり、いかなる曲げも発生しません。そのため、プルトルージョン成形された製品の強度と剛性は、連続フェルトで作られた複合材料よりもはるかに高くなります。
現在、三方編組技術は複合材料業界において最も魅力的で活発な技術開発分野となっています。荷重要件に応じて、強化繊維を三次元構造の構造体に直接編み込み、その形状は構成する複合製品の形状と同一です。三方編組織物は、プルトルージョン成形工程において、従来の強化繊維プルトルージョン製品の層間せん断を克服するために用いられます。せん断強度が低く、層間剥離しやすいという欠点を有しており、層間性能は極めて理想的です。
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投稿日時: 2022年7月23日
