ガラス繊維産業調査レポート:複合材料モデル、サイクルと成長が共存する

1 国民経済のさまざまな分野に適用されるガラス繊維複合材料モデル

1.1 ガラス繊維 – 高性能無機非金属材料

ガラス繊維の高性能素材で、幅広い用途に使用できます。ガラス繊維は1930年代に誕生し、葉緑石、珪砂、石灰石、ドロマイト、ホウ石、ホウマイトなどの主な鉱物原料やホウ酸、ソーダ灰などの化学原料の無機非金属材料の生産品です。軽量、高強度、耐高温・耐低温性、耐食性、断熱性、難燃性、吸音性、電気絶縁性などの優れた特性と、ある程度の機能的デザイン性を併せ持つ、優れた機能性材料・構造材です。近年、ガラス繊維熱可塑性強化材料は急速に発展しており、ガラス繊維強化建材、短繊維および長繊維直接強化材料などの新製品は、ガラス繊維産業発展の新たなハイライトとなっています。ガラス繊維の用途は、建材、電子機器、鉄道輸送、石油化学、自動車製造などの伝統的な産業分野から、航空宇宙、風力発電、濾過および除塵、環境工学、海洋工学などの新興分野まで拡大しています。

分類原理が異なり、ガラス繊維の種類も異なります。さまざまな製品形態と生産プロセスに応じて、同社のガラス繊維製品はロービング、紡績糸、ロービング製品、紡績糸製品の4つのカテゴリに分類できます。ロービングには、ダイレクトヤーン、プライヤーン、およびショートカットヤーンが含まれます。細糸は初撚り糸、双撚り糸、バルクヤーン、直撚糸に分けられます。ロービング製品には、多軸織物、格子縞の布、フェルトが含まれます。細糸製品には電子クロスや工業用クロスなどがあります。適合するさまざまなマトリックス樹脂材料に応じて、熱硬化性ガラス繊維と熱可塑性ガラス繊維の 2 つのカテゴリに分類できます。

熱硬化性樹脂のガラス繊維と適合するマトリックス樹脂としては、フェノール樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹脂、不飽和樹脂、ポリウレタンなどがあります。熱硬化性樹脂は、硬化前は直鎖状または分岐鎖状の高分子で、加熱硬化後は分子鎖間に化学結合が形成されて三次元網目構造となり、一度形成されると再度加熱することができません。主に風力ブレードや回路基板など、断熱性、耐摩耗性、絶縁性、高電圧などの効果が求められる分野で使用されています。

熱可塑性樹脂のガラス繊維と適合するマトリックス樹脂は、主にポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリホルムアルデヒドなどです。熱可塑性樹脂は室温で高分子量の固体であり、直鎖状または数本の分岐鎖状のポリマーであり、分子間に架橋はなく、ファンデルワールス力または水素結合によってのみ互いに​​引き合います。成形工程では、熱可塑性樹脂を化学架橋することなく加圧加熱後に軟化・流動させ、金型内で成形し、冷却することで必要な形状の製品を作製します。主に自動車製造、家電、電子機器、建材などの分野で靱性、耐食性、耐疲労性などを実現するために使用されています。熱可塑性ガラス繊維複合材は硬化・冷却後も再加熱により流動性に達し、リサイクル性に優れています。

ガラス繊維製造タンクキルンが主力であり、坩堝伸線は徐々に市場から撤退した。ガラス繊維の製造プロセスには主に 2 つあり、フォーミング ルツボ伸線法とフォーミング プールキルン伸線法の 2 つに分けられます。るつぼ伸線法：プロセスは複雑で、ガラス原料を高温で溶解してガラスボールにし、その後ガラスボールを2回溶解し、高速伸線してガラス繊維糸を作ります。プールキルン伸線法：窯の中でパイロフィラなどの原料を溶かしてガラス溶液を作り、気泡を除去して流路を通って多孔質漏洩板まで輸送し、ガラス繊維を高速で線引きします。キルンは、複数のチャネルを通じて数百枚の漏れのあるプレートを同時に接続できます。坩堝伸線法と比較して、プールキルン伸線プロセスは簡単で、省エネと消費量の削減、安定した成形、高効率、高歩留まりであり、国際的な主流生産となっている大規模な全自動生産に便利です。このプロセスで生産されるガラス繊維の寸法は、世界の生産量の 90% 以上を占めます。