ガラス繊維の性能

ガラス繊維の性能とは、作業条件下での繊維の性能を指します。これには主に、物理的特性、化学的特性、および機械的特性が含まれます。

物理的特性

• 外観フォーム

他の天然または人工の有機繊維とは異なり、ガラス繊維は滑らかな円柱であり、その断面のそれぞれはほぼ完全な円です。この機能により、ガラス繊維間の凝集が小さくなり、マトリックス結合が促進されません。

• 密度

表1ガラス繊維、炭素繊維、および一般的に使用される繊維と金属材料の密度

上記の表に示すように、ガラス繊維の密度は有機繊維よりも高いですが、通常の金属よりも低く、アルミニウムとほぼ同じ密度です。したがって、業界ではアルミニウム-チタン合金をガラス繊維に置き換えることが可能かもしれません。さらに、ガラス繊維の密度はその組成に大きく依存します。たとえば、アルカリを含まないガラス繊維の密度は、一般的にアルカリガラス繊維よりも大きくなります。

• 電気的特性

ガラス繊維の電気的特性は、主にガラスの化学組成、特にアルカリ酸化物の含有量に依存します。含有量が少ないほど、誘電特性は良くなります。アルカリを含まないガラス繊維は誘電率が最も低く（約6.5）、電気絶縁材料に広く使用されています。

• 熱特性

ガラス繊維は優れた断熱材であり、その熱伝導率は非常に小さく、特にグラスウール製品です。そのため、一般的に断熱、防寒、建物や産業の保温に使用されます。繊維間のギャップが大きいほど、密度が小さくなり、熱伝導率が低くなります。これは、空気の熱伝導率が低いためです。第二に、ガラス繊維は無機材料であるため、他の繊維にはない特徴である可燃性がなく、耐熱性に優れています。

機械的特性

表2ガラス繊維、炭素繊維、および一般的に使用される繊維と金属材料の破断強度と伸び

表からわかるように、ガラス繊維は次の点で独自の特性を持っています。

• 破壊強度

ガラス繊維はガラスでできていますが、同じ組成のものよりもはるかに高い破断強度があります。同じ重量で、破壊強度は鋼の2〜4倍です。 FRPのタイトルもこれから来ました。

• 寸法安定性

ガラス繊維は周囲温度の変化によって変形せず、伸びはわずか2％〜3％です。寸法安定性は、他の繊維や金属材料よりも高くなっています。

• 硬度

ガラス繊維は硬度が高く、ナイロンの約15倍です。ガラス繊維の硬度とその固有の脆性の組み合わせは、ガラス繊維の繊維加工を助長しない顕著な低い曲げ抵抗を構成します。ガラス繊維の直径を小さくすることで、繊維の曲げ抵抗を向上させることができます。

• 耐摩耗性と耐折りたたみ性

耐摩耗性と耐折性は耐摩擦性と耐破壊性を指しますが、ガラス繊維の両方の特性は良くありません。テキスタイルファイバーのニーズを満たすために、表面処理は一般的にガラスファイバーを柔らかく耐摩耗性にするために使用されます。

化学的性質

ガラス繊維は安定した化学的性質を持ち、周囲の媒体と化学的に反応することはめったになく、酸や塩基などの腐食性化学物質に対しても優れた耐性があり、ほとんどの無機化合物に対して安定しています。

その他のプロパティ

ガラス繊維には、老化防止、腐食防止、防カビ、耐紫外線放射などの特性があります。ガラス繊維の加工特性は、適切な表面処理によって改善することができます。さらに、ファイバーの破損したファイバーヘッドは、人体に触れるとかゆみを引き起こす可能性があります。ガラス繊維は全く吸収・分解できないため、長時間吸入すると肺に一定の損傷を与える可能性があります。さらに、ガラス繊維は吸湿性が低く、染色が非常に難しく、製造コストが非常に高くなります。