グラスファイバーは、優れた性能を持つ無機非金属材料であり、優れた絶縁性、耐熱性、耐腐食性、高い機械的強度など、様々な利点を有していますが、脆く、耐摩耗性に劣るという欠点があります。グラスファイバーは、ガラス球や廃ガラスを原料とし、高温溶融、延伸、巻き取り、織り込みなどの加工により、直径数ミクロンから20ミクロン以上（髪の毛の1/20～1/5に相当）の単繊維に加工したものです。各繊維束は数百、数千本の単繊維（生糸）で構成されています。グラスファイバー通常、複合材料、電気絶縁材料、断熱材料、回路基板、および国民経済の他の分野の強化材料として使用されます。
1. グラスファイバーの物理的性質
融点680℃
沸点1000℃
密度 2.4～2.7g/cm³
2、化学組成
主成分はシリカ、アルミナ、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム、酸化ナトリウムなどで、ガラスに含まれるアルカリ含有量によって、無アルカリガラス繊維（酸化ナトリウム0%～2%、アルミニウムホウケイ酸ガラス）、中アルカリガラス繊維（酸化ナトリウム8%～12%、ホウ素含有またはホウ素を含まないソーダ石灰ケイ酸塩ガラス）、高アルカリガラス繊維（酸化ナトリウム13%以上、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラス）に分けられます。
3、原材料とその用途
ガラス繊維は有機繊維に比べて耐熱性、不燃性、耐腐食性、断熱性、遮音性、引張強度、電気絶縁性に優れています。しかし、脆く、耐摩耗性に劣ります。強化プラスチックや強化ゴムの製造に用いられるガラス繊維は、以下の特性を有し、強化材として広く利用されています。これらの特性により、ガラス繊維は他の繊維よりもはるかに幅広い用途で利用されており、その開発速度も他の繊維をはるかに上回っています。以下にその特性を挙げます。
（１）引張強度が高く、伸びが小さい（３％）。
（２）弾性係数が高く、剛性に優れている。
（３）弾性限界内の伸びと高い引張強度を有し、衝撃エネルギーを吸収する。
（４）無機繊維なので不燃性、耐薬品性に優れています。
（５）吸水性が少ない。
（６）スケール安定性、耐熱性が良好である。
（7）加工性が良く、ストランド、束、フェルト、織物などのさまざまな形状の製品に加工できます。
（８）透明製品は光を透過します。
（９）樹脂との接着性に優れた表面処理剤の開発が完了しました。
（10）安価である。
（１１）燃えにくく、高温で溶融してガラス質ビーズとなる。
グラスファイバーは、形状と長さによって、連続繊維、定長繊維、グラスウールに分けられます。また、ガラスの成分によって、無アルカリ、耐薬品性、高アルカリ、アルカリ性、高強度、高弾性率、耐アルカリ（アンチアルカリ）グラスファイバーなどに分けられます。
4、生産のための主な原材料グラスファイバー
現在、国内のガラス繊維生産の主な原料は、石英砂、アルミナ、緑泥石、石灰石、ドロマイト、ホウ酸、ソーダ灰、マンガン、蛍石などです。
5、製造方法
大まかに2つのカテゴリーに分けられます。1つは溶融ガラスから直接繊維を作るものです。
溶融ガラスは、まず直径20mmのガラス球または棒状に成形され、その後、様々な方法で加熱再溶解され、直径3～80μmの極細繊維状に成形されます。
プラチナ合金板を通して機械的な延伸法で無限の長さの繊維を引っ張る、いわゆる連続ガラス繊維、一般的に長繊維と呼ばれます。
ローラーまたは気流を通過する不連続繊維（固定長ガラス繊維とも呼ばれ、一般に短繊維とも呼ばれます）で。
6、グラスファイバーの分類
グラスファイバーは、組成、性質、用途に応じて、さまざまなレベルに分けられます。
標準規定レベルによれば、Eクラスのガラス繊維が最も一般的に使用され、電気絶縁材料に広く使用されています。
特殊繊維のSクラス。
ガラスを使用したグラスファイバーの製造は、他のガラス製品とは異なります。
国際的に商品化されているガラス繊維の組成は次のとおりです。
（1）Eガラス
無アルカリガラスとも呼ばれるホウケイ酸ガラスは、現在最も広く使用されているガラス繊維ガラスの一つであり、優れた電気絶縁性と機械特性を有し、ガラス繊維を用いた電気絶縁材の製造に広く使用されているほか、ガラス繊維強化プラスチック（FRP）用のガラス繊維の製造にも大量に使用されています。ただし、無機酸に侵食されやすいという欠点があり、酸性環境での使用には適していません。
（2）Cガラス
中アルカリガラスとも呼ばれ、耐薬品性、特に耐酸性はアルカリガラスよりも優れていますが、電気的特性が悪く、機械的強度はアルカリガラス繊維より10％～20％低いという特徴があります。通常、外国の中アルカリガラス繊維には一定量の二酸化ホウ素が含まれていますが、中国の中アルカリガラス繊維にはホウ素がまったく含まれていません。海外では、中アルカリガラス繊維は、ガラス繊維表面マットなどの耐腐食性ガラス繊維製品の製造にのみ使用され、アスファルト屋根材の強化にも使用されますが、我が国では、中アルカリガラス繊維がガラス繊維生産の大部分（60％）を占めており、ガラス繊維強化プラスチックの強化や濾過布、包装布などに広く使用されています。その価格は非アルカリガラス繊維よりも安く、より強い競争力があるためです。
（３）高強度グラスファイバー
高強度・高弾性率を特徴とし、単繊維引張強度は2800MPaで、無アルカリガラス繊維の引張強度より約25%高く、弾性率は86,000MPaでEガラス繊維よりも高い。この繊維を用いたFRP製品は、主に軍事、宇宙、防弾装甲、スポーツ用品などに使用されている。しかし、価格が高いため、現在では民生用途への普及が進んでおらず、世界生産量はわずか数千トン程度にとどまっている。
（4）ARファイバーグラス
耐アルカリ性グラスファイバーとも呼ばれる耐アルカリ性グラスファイバーは、グラスファイバー強化（セメント）コンクリート（GRCと呼ばれる）リブ材で、100％無機繊維でできており、非耐荷重セメント部品では鋼やアスベストの理想的な代替品です。耐アルカリ性グラスファイバーは、優れた耐アルカリ性を備え、セメント中の高アルカリ物質の侵食に効果的に抵抗でき、グリップが強く、弾性係数、耐衝撃性、引張強度と曲げ強度が非常に高く、不燃性、耐凍害性、温度と湿度の変化に対する耐性、耐亀裂性、耐浸透性に優れ、設計が強く、成形しやすいなどの特徴があります。耐アルカリ性グラスファイバーは、高性能鉄筋（セメント）コンクリートに広く使用されている新しいタイプの補強材です。グリーン補強材。
（5）グラス
高アルカリガラスとも呼ばれる典型的なケイ酸ナトリウムガラスは、耐水性が低いため、グラスファイバーの製造にはほとんど使用されません。
（6）E-CRガラス
E-CRガラスは、改良された無ホウ素無アルカリガラスの一種で、耐酸性・耐水性に優れたガラス繊維の製造に用いられます。耐水性は無アルカリガラス繊維の7～8倍、耐酸性は中アルカリガラス繊維よりもはるかに優れており、地下配管や貯蔵タンク用に開発された新品種です。
(7) Dグラス
低誘電ガラスとも呼ばれ、優れた誘電強度を持つ低誘電ガラス繊維の製造に使用されます。
上記のグラスファイバー部品に加えて、新しい無アルカリガラス繊維このガラスはホウ素を一切含まないため、環境汚染を軽減しますが、電気絶縁特性と機械特性は従来のEガラスと同様です。
グラスウールの製造に使用されているガラス繊維の二重構造ガラスもあり、ガラス繊維強化プラスチック（FRP）の補強材としても可能性を秘めています。さらに、環境要件を満たすように開発されたフッ素フリーガラス繊維や、アルカリフリーガラス繊維も存在します。
7. 高アルカリガラス繊維の識別
試験は、繊維を沸騰したお湯に入れて6〜7時間煮るという簡単な方法で、高アルカリ性のグラスファイバーであれば、沸騰したお湯に入れて煮た後、繊維の縦糸と横糸がすべて緩みます。
8. ガラス繊維の製造工程には2種類ある
a）二度成形-るつぼ引き抜き法
b) 一度成型-プール窯引き法。
るつぼ引き抜き法は、ガラス原料であるガラス球を高温で溶融し、その後ガラス球を溶融してガラス繊維フィラメントを高速で引き抜くプロセスです。このプロセスは、エネルギー消費量が多く、成形プロセスが不安定で、労働生産性が低いなどの欠点があり、大手ガラス繊維メーカーでは基本的に廃止されています。
9. 典型的なグラスファイバープロセス
プール窯延伸法は、緑泥石などの原料を窯内で溶融し、ガラス溶液に溶解します。気泡は経路を通って多孔質リークプレートに輸送され、高速で延伸されてガラス繊維フィラメントとなります。窯は複数の経路を介して数百枚のパネルに接続され、同時生産が可能です。このプロセスはシンプルで省エネ、成形安定性、高効率、高収率を誇り、大規模な全自動生産を容易にします。現在、国際的な生産プロセスの主流となっており、ガラス繊維生産プロセスは世界の生産量の90%以上を占めています。
投稿日時: 2024年7月1日
