生産原理と適用基準の包括的な説明
グラスファイバーチョップドストランドマット
ガラス繊維チョップドストランドマットは、ガラス繊維ロービング（無撚糸も使用可能）をカッティングナイフで50mmの長さに切断し、ステンレスメッシュコンベア上に無秩序に散らばらせてマット状に成形します。次に、スプレー接着剤またはスプレー式水分散性接着剤などの接着剤を塗布し、チョップドストランドを結合します。その後、高温乾燥後、成形し、エマルジョンチョップドストランドマットまたはパウダーチョップドストランドマットを作製します。
タイのグラスファイバー産業の先駆者
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I. 原材料
グラスファイバー製品に一般的に使用されるガラスは、アルカリ含有量が1%未満のカルシウム-アルミニウムホウケイ酸塩ガラスです。電気絶縁システム用に開発されたため、「Eガラス」と呼ばれることがよくあります。
ガラス繊維の製造では、溶融ガラスを溶解炉から無数の小さな穴が開いた白金ブッシングに通し、ガラスフィラメントへと引き伸ばします。商業用途では、フィラメントの直径は通常9～15マイクロメートルです。これらのフィラメントは、繊維にまとめられる前にサイジング剤でコーティングされます。ガラス繊維は非常に強度が高く、特に高い引張強度を有しています。また、優れた耐薬品性、耐湿性、優れた電気特性を備え、生物による攻撃を受けにくく、融点が1500℃と不燃性であるため、複合材料への使用に非常に適しています。
ガラス繊維は様々な形態で使用されます。短く切断された「チョップドストランド」、緩く束ねられたロービング（「ロービング」）、あるいは連続糸を撚り合わせて様々な織物に織り込まれたものなどがあります。英国では、ガラス繊維材料として広く使用されているのはチョップドストランドマットです。これは、ガラス繊維ロービングを約50mmの長さに切断し、ポリ酢酸ビニルまたはポリエステルバインダーを使用して結合してマット状に成形したものです。チョップドストランドマットの重量範囲は100gsmから1200gsmまでで、一般的な補強材として有用です。
II. バインダー塗布段階
ガラス繊維は沈殿セクションからコンベアベルトへと搬送され、そこでバインダーが塗布されます。沈殿セクションは清潔で乾燥した状態に保たれなければなりません。バインダーの塗布は、2つの粉末バインダーアプリケーターと一連の脱塩水スプレーノズルを用いて行われます。
チョップドストランドマットの上下両面に、脱塩水を優しくスプレーします。この工程は、バインダーの接着性を高めるために不可欠です。専用のパウダーアプリケーターがパウダーを均一に分散させます。2つのアプリケーターの間にあるオシレーターが、パウダーをマットの裏面へ移行させます。
III. エマルジョンによる結合
カーテンシステムを採用することで、バインダーの徹底的な分散が保証されます。余分なバインダーは特殊な吸引システムによって回収されます。
このシステムでは、空気がマットから余分なバインダーを運び去り、バインダーが均一に分散されるため、余分なバインダーが除去されます。バインダー内のろ過された汚染物質は再利用可能であることは明らかです。
バインダーは混合室のコンテナに保管され、マットプラント近くの小さなトラフから低圧パイプを通じて輸送されます。
特殊な装置がタンクの液面を一定に保ちます。リサイクルされたバインダーもタンクに送られます。ポンプがタンクから接着剤を塗布段階へと送ります。
IV. 生産
ガラス繊維チョップドストランドマットは、長繊維を25～50mmの長さに切断し、水平面上にランダムに敷き詰め、適切なバインダーで固めて作られる不織布です。バインダーには、パウダータイプとエマルジョンタイプの2種類があります。複合材料の物理的特性は、フィラメント径、バインダーの選択、量の組み合わせによって決まり、主にマットの種類と成形プロセスによって決まります。
チョップドストランドマットの原料はガラス繊維メーカーのロービングケーキですが、スペースを節約するためなどからロービングを使用することも多々あります。
マットの品質には、優れた繊維切断特性、低い静電気、および低いバインダー消費が不可欠です。
V. 工場生産は次の部分で構成されます。
ファイバークリール
チョッピングプロセス
成形セクション
バインダーアプリケーションシステム
乾燥炉
コールドプレスセクション
トリミングと巻き取り
VI. クリールエリア
回転式クリールスタンドは、適切な数のボビンとともにフレーム上に設置されます。これらのクリールスタンドはファイバーケーキを保持するため、クリールエリアは湿度管理された室内に設置し、相対湿度は82～90%に保たれる必要があります。
VII. チョッピング機器
糸はロービングケーキから引き出され、各チョッピングナイフには数本の糸が通っています。
VIII. 成形部
チョップドストランドマットの形成は、チョップドストランドを成形室内で等間隔に均一に分配することで行われます。各装置には可変速モーターが搭載されており、切断装置は独立して制御され、繊維の均一な分配を保証します。
コンベアベルトの下側の空気は、ベルト上部の繊維も吸い込みます。排出された空気は清浄機を通過します。
IX. ガラス繊維チョップドストランドマット層の厚さ
ほとんどのガラス繊維強化製品にはガラス繊維チョップドストランドマットが使用され、チョップドストランドマットの量と使用方法は製品や工程によって異なります。層の厚さは、必要な製造工程によって異なります。
例えば、グラスファイバー製冷却塔の製造では、まず1層に樹脂を塗布し、その上に薄いマットまたはO2織物を1層敷きます。その間にO4織物を6～8層敷き、さらに表面に薄いマットを敷いて内層の継ぎ目部分を覆います。この場合、使用される薄いマットは合計で2層のみです。同様に、自動車のルーフの製造では、織布、不織布、PPプラスチック、薄いマット、フォームなど、さまざまな材料が層状に組み合わされ、製造工程では通常、薄いマットは2層のみで使用されます。ホンダの自動車ルーフ製造の場合でも、工程はよく似ています。そのため、グラスファイバーに使用されるチョップドストランドマットの量は工程によって異なり、工程によっては使用する必要がない場合もありますが、他の工程では使用する必要があります。
チョップドストランドマットと樹脂を用いて1トンのグラスファイバーを製造する場合、総重量300kgのうち、チョップドストランドマットの重量は約30%、つまり樹脂含有量は70%となります。
同じプロセスで使用されるチョップドストランドマットの量も、層設計によって決まります。層設計は、機械的要件、製品形状、表面仕上げ要件、その他の要因に基づいて決定されます。
X. アプリケーション基準
無アルカリガラス繊維チョップドストランドマットは、自動車、海洋、航空、風力発電、軍事生産など、様々なハイテク分野でますます広く利用されています。しかし、無アルカリガラス繊維チョップドストランドマットの関連規格についてはあまりご存知ないかもしれません。以下では、アルカリ金属酸化物含有量、単位面積当たりの質量偏差、可燃物含有量、水分含有量、引張破断強度に関する国際規格の要件をご紹介します。
アルカリ金属含有量
無アルカリガラス繊維チョップドストランドマットのアルカリ金属酸化物含有量は 0.8% を超えてはなりません。
単位面積質量
可燃性コンテンツ
別途指定がない限り、可燃物含有量は 1.8% ～ 8.5% の範囲で、最大偏差は 2.0% となります。
水分含有量
粉体接着剤を使用したマットの水分含有量は 2.0% を超えてはなりません。また、エマルジョン接着剤を使用したマットの水分含有量は 5.0% を超えてはなりません。
引張破断強度
通常、無アルカリガラス繊維チョップドストランドマットの品質は、上記の要件を満たし、適合とみなされます。ただし、製品の用途によっては、製造工程において引張強度と単位面積当たり質量偏差に関してより高い要件が求められる場合があります。そのため、サプライヤーが適切な生産を行えるよう、当社の調達担当者は、製品の製造工程とチョップドストランドマットの具体的な要件を熟知することが不可欠です。
投稿日時: 2023年10月23日
