ガラス繊維の性能：物理的・機械的・化学的特性を徹底解説

物理的特性

ガラス繊維の実用性能は物理的、機械的、化学的特性によって定まります。各繊維の滑らかなほぼ円形断面は繊維間凝集力を最小限に抑え、複合材でのマトリックス結合に影響を与えます。

表1はガラス繊維、炭素繊維、一般繊維、金属の密度を比較しています。

ガラス繊維の密度は有機繊維と従来金属の中間で、アルミニウムと同程度です。これにより航空宇宙・自動車分野でアルミニウム・チタン合金の代替になり得ます。正確な密度は組成により変わり、無アルカリ繊維はアルカリ豊富な繊維より重くなる傾向があります。

誘電性能はガラスのアルカリ酸化物含有量に依存します。無アルカリガラス繊維は最も低い誘電率（≈6.5）を示し、電気絶縁材として広く採用されています。

ガラス繊維は特にガラスウール形態で優れた断熱材です。低熱伝導率は繊維間の空気層に由来し、隙間が大きいほど伝導率は低下します。また無機質であるため不燃で、有機繊維にはない耐熱性を備えます。

表2はガラス繊維、炭素繊維、一般繊維、金属の破断強度と伸度を示します。

主な利点：

ガラス繊維の化学的性質は極めて安定しています。酸、アルカリ、ほとんどの無機化合物に耐え、腐食環境での使用に適しています。

防汚、防食、防カビ、耐紫外線性なども備えます。表面処理で加工性をさらに向上可能です。ただし、切断端が皮膚を刺激し、長期吸入は呼吸器リスクとなります。また吸湿性がなく染色困難で、有機繊維に比べ製造コストが高い傾向があります。