ガラス素材は、文明とほぼ同じくらい古い歴史を持っています。 しかし、補強材としてガラスを使用することは比較的新しいアイデアです。 ガラスは 16 世紀から 17 世紀にかけて装飾材料として使用されました。 1893年の「コロンビア博覧会」で、カリファイン製のドレスが発表されました。
ガラスは、配向性や結晶性を持たない無機材料です。 グリフィスの研究により、1920 年にガラスの高性能特性が明らかになりました。 ガラスの混合物を構成する一般的な物質は、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、およびいくつかの金属酸化物です。 構造として、ガラスは等方的な三次元網目構造を持っています。
高性能繊維としてのグラスファイバーの商業化の歴史は、オーエンズ イリノイとコーニング グラスの共同投資から始まります。 これを皮切りに、ガラス繊維の生産量は 1970 年代まで毎年平均 15 ～ 25% 増加しました。 その後数年間で、グラスファイバー市場からアラミド、炭素繊維、強化複合材料へと移行しました。
それでも、ガラスは現在最も重要な補強材の XNUMX つです。 高性能ガラス繊維の最も重要なメーカーは、Owens Corning、Wentrotex、Ashltrom、Pilkinton です。
すべての種類の商用ガラスの基本的な構成要素はシリカです。 シリカは、さまざまな酸化物を 1300 ～ 1600 °C で溶融することによって得られます。 多種多様な構造と特性で入手可能な市販のグラスファイバー製品があります。
1.A-ガラス：アルカリを含むガラス組成物です。 繊維生産に使用されることはほとんどありません。
2. AR - ガラス: 耐アルカリ性 (AR: Alkaline Resistant) ガラス組成です。 セメントは支持要素として使用されます。
3. C – ガラス: 耐薬品性 (C: Chemical Resistant) ガラス組成です。 繊維の生産に使用されます。
4. E – ガラス: 電気抵抗の高いガラス組成です。 （E：耐電性）
5. HS - ガラス: 高強度 (HS: High Strength) ガラス繊維です。
マグネシウム - シリカ - アルミナおよび少量のその他の酸化物が含まれています。
6. S – ガラス: HS – ガラスと同様の構造をしています。 この繊維の使用は増加しています。
ガラス繊維の総生産量の約 90% は E ガラスです。 このタイプのガラスは、ガラス強化プラスチック (GRP: Glass Reinforced Plastics) 業界でよく使用されます。 新しい繊維である AR 繊維は、スキニングや破損に対して要素をサポートする際の油圧充填材として使用されます。
AR – ガラスの構造にはかなりの量の ZrO2 が含まれており、これがアルカリに対する耐性の主な理由です。.連続長繊維グラスファイバー 一般に、高性能アプリケーションで使用されます。 オーエンス コーニングが最初に行ったフィラメント ガラスの製造は、基本的に 二段階 それが形成されています。
- ガラス生産: 原料を溶かす部分です。 すべてのコンポーネントは 1700 °C の温度で溶解されます。 成分を混ぜて溶かすことで、均質なガラスが得られます。 ガラスチップに似たボールで製造されます。
- 繊維引き: この区間でボールは再び溶けてノズルへと運ばれます。 これらのノズルには、最低 200 個の穴があります。 紡糸後、グラスファイバーをボビンに巻き、サイズ調整を行い性能を高めます。
商用アプリケーションでは、いくつかの小さな違いがある場合があります。 ガラス繊維の断面は一般的に円形ですが、さまざまな断面の製品も製造されています。
ガラス繊維は強度が高く、不燃性、耐熱性に優れています。 また、化学薬品、湿気、さまざまな生物に対して非常に耐性があります。 ガラスの強度は、組成、繊維の直径、繊維の紡糸温度によって異なります。 たとえば、A-Cam の強度と直径の比率は非常に直線的ですが、E-Cam の強度は直径にあまり依存しません。
E-Glass は、通常、高性能繊維と見なされます。
でも最近は S-Cam は、機械的性能のアプリケーションにおいて経済的であるという点で際立っています。
Owens Corning は、S-2 と呼ばれる新しい S-Glass を開発しました。これは、アラミド繊維と炭素繊維の代替品であり、強度とコストの比率が優れています。 S-2 は、強度、硬度、耐疲労性に優れているだけでなく、耐熱性とレーダーの不可視性にも優れています。 S-Cam の強度は、E-Cam に比べて優れているだけでなく、他の高性能ファイバー タイプと比較しても優れています。
ガラス繊維は表面が傷つくと強度が著しく低下します。 したがって、高性能機能は表面保護によってサポートされなければなりません。 E-Cam は鉱酸に対する耐性も非常に低いです。
グラスファイバーの一般的な使用部位は以下の通りです。
- 航空機・宇宙産業
- さまざまなツールと機器
- 建設
- 耐食性製品
- 光ファイバケーブル
ガラス繊維には、繊維からフィラメント、ファブリックまで、さまざまな最終用途があります。 ガラス繊維の最も重要な用途は、ガラス支持プラスチックです。 これらの製品は主に自動車、スポーツ用品タイプの製品です。 さらに、ガラス繊維は軽飛行機の部品の製造にも使用されています。 オーエンス コーニングはまた、装飾用および工業用織物の整経に使用するテクスチャード ヤーンも製造しています。
今日、ガラス繊維は、不燃性、腐敗しにくく、健康に悪影響を及ぼさないという点で、アスベストに匹敵する地位にあります。
S-Cam は、E-Cam よりもモジュラスと強度が高くなっています。 S-Glass を同等の重量で使用すると、強度と耐疲労性が向上します。 このために フライト キャビンの装甲、ヘリコプターの装甲、ヘリコプターや飛行機の座席と床 に使用します。 また、S-Camはレーダーシステムでは見えにくい構造になっており、この機能は軍でも採用されています。
ガラス繊維は、自動車のタイヤを支えるためにも使用されます。 AR-Cam は、セメントやコンクリートの補強材として使用され、成功を収めています。 このような用途の例として、高速道路にコーティングされたひび割れ防止表面があります。
ガラス繊維の最も重要な使用分野の 20 つは、光ファイバー ケーブルです。 グラスファイバーは、その優れた波長範囲、強度、および長期耐久性により、この作業に非常に適しています。 ガラス繊維で作られた伝送の損失量は、今日の技術で XNUMX db./km まで減少しました。 これらのケーブルは、通信目的のあらゆるタイプの音声およびデータ伝送に使用できます。
侵食に対して連続ワイヤ ガラス繊維が使用される用途があります。
ガラス繊維でコーティングされたファブリックは、建設業界のさまざまな構造の支持要素として使用されています。 建設におけるガラス繊維の別の応用分野は、さまざまな発熱体を備えた床暖房用のガラス繊維強化コンクリート層の使用です。
レッスンテキスタイル 
