補強材はFRP製品の支持骨格であり、基本的に引抜成形製品の機械的特性を決定づける。補強材の使用は、製品の収縮を低減し、熱変形温度と低温衝撃強度を向上させる効果もある。
FRP製品の設計においては、補強材の選定にあたり、製品の成形プロセスを十分に考慮する必要があります。なぜなら、補強材の種類、積層方法、含有量は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基本的に決定づけるからです。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、成形プロセスの製品性能要件を満たしながら、コストも考慮し、できるだけ安価な強化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非ピック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よりも低く、不浸透性も良好です。しかし、強度は低いです。アルカリ繊維はアルカリフリー繊維よりも安価ですが、アルカリ含有量が増加するにつれて、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以下のとおりです。
1. 撚りのないガラス繊維ロービング
強化サイジング剤を使用し、ねじれを解くガラス繊維ロービング撚り合わせた生糸、直接撚り合わせていないロービング、およびバルク撚り合わせていないロービングの3種類に分類できます。
撚り合わせた撚糸の張力が不均一なため、たるみが生じやすく、引抜成形装置の供給端で緩んだループができてしまい、作業のスムーズな進行に影響を与える。
直接撚りなしロービングは、良好な束状性、樹脂浸透の速さ、および製品の優れた機械的特性といった特徴を有するため、現在では直接撚りなしロービングが主流となっている。
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の強度を向上させるのに有効です。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兼ね備えています。耐熱性、低熱伝導率、耐腐食性、高容量、高ろ過効率に優れた素材です。一部の繊維はモノフィラメント状にバルク化されるため、引抜成形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使用されており、装飾用または工業用織物の経糸および緯糸として、摩擦材、絶縁材、保護材、またはシーリング材の製造に使用できます。
引抜成形用非撚り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なし
（２）繊維張力は均一である。
（３）良好な束ね具合
（４）優れた耐摩耗性
（５）折れた穂が少なく、ふわふわになりにくい。
（６）良好な濡れ性と迅速な樹脂含浸
（７）高強度・高剛性
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、連続ストランドマット、複合マット、非撚糸織物などの補強材を使用する必要があります。連続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1つです。製品の外観を向上させるために、表面マット時々使われる。
連続繊維マットは、円形にランダムに配置された複数の連続ガラス繊維層から構成され、繊維は接着剤で結合されています。表面フェルトは、一定長さに切断された繊維束をランダムかつ均一に配置し、接着剤で結合して形成された薄い紙状のフェルトです。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、製品の耐老化性を向上させることができます。
ガラス繊維マットの特徴は、被覆性に優れ、樹脂が浸透しやすく、接着剤含有量が高いことです。
ガラス繊維マットの引抜成形プロセスの要件：
（１）高い機械的強度を有する
（２）化学結合チョップドストランドマットの場合、バインダーは、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対して耐性がなければならない。
（３）良好な濡れ性
（４）綿ぼこりが少なくなり、頭が折れることも少なくなる。
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、引抜成形業界における新しいタイプの補強繊維材料です。米国ではNexusという製品があり、引抜成形製品において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、コストも低い。10年以上にわたり、成功裏に使用されている。
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、耐大気劣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適用性および引張特性はCガラス表面フェルトよりもはるかに優れており、引抜成形プロセス中に端が切れにくく、駐車事故が減少する。
（４）引抜成形速度を上げることができる。
（５）金型の摩耗を軽減し、金型の耐用年数を向上させることができる。
4. ガラス繊維布テープ
特殊な引抜成形製品の中には、特定の性能要件を満たすために、一定の幅と0.2mm未満の厚さを持つガラスクロスが使用されるものがあり、その引張強度と横方向強度は非常に優れている。
5．二次元織物および三次元織物の応用
引抜成形された複合材製品の横方向の機械的特性は劣っており、双方向編組を用いることで、引抜成形製品の強度と剛性を効果的に向上させることができる。
この織物の縦糸と横糸は互いに絡み合っているのではなく、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。各方向の繊維は整列しており、曲がりが生じないため、引抜成形品の強度と剛性は、連続フェルトで作られた複合材よりもはるかに高くなっています。
現在、三方向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、強化繊維が直接三次元構造の構造体に織り込まれ、その形状は構成する複合製品の形状と同じです。三方向織物は、従来の強化繊維引抜成形製品の層間せん断を克服するために引抜成形プロセスで使用され、せん断強度が低く剥離しやすいという欠点を克服し、層間性能が非常に優れています。
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投稿日時：2022年7月23日
