グラスファイバーの利点と短所

グラスファイバーは、過去50年間に急速に発達した複合材料です。ガラス繊維の出力の70％は、グラスファイバーを作るために使用されます。グラスファイバーは硬度が高く、スチールよりもはるかに軽いです。航空機の重量を減らすために、ジェット機の燃料タンクとパイプラインとして使用できます。宇宙飛行士は月に、背中のミニチュア酸素シリンダーもガラス繊維強化プラスチック材料でできています。グラスファイバーは処理が簡単で、さびたものではなく腐っていないため、塗料は必要ありません。私たちの国は、さまざまな小さなモーターボート、救命ボート、ヨット、自動車製造業を製造するために、グラスファイバーを広く採用しており、多くの鋼を節約しています。グラスファイバーは複合素材であるため、そのパフォーマンスの適応性は非常に広いため、市場開発の見通しは非常に広いです。関連する統計によると、世界中の国々が開発したFRP製品の種類は約40,000に達しました。すべての国には、独自の経済発展に基づいた独自の開発方向がありますが、基本的にさまざまな産業部門に関与しています。 40年以上の開発の後、私の国のFRP業界は、国民経済のさまざまな分野で成功したアプリケーションを達成し、経済構築において重要な役割を果たしてきました。

FRPの主な利点は次のとおりです。

1）軽量と高強度。相対密度は1.5〜2.0の間で、炭素鋼の密度は1/4から1/5ですが、引張強度は炭素鋼のそれよりも近く、またはさらに高く、特定の強度はそれに匹敵します。高品質の合金鋼。したがって、航空、ロケット、宇宙車両、高圧容器、および独自の体重を減らす必要があるその他の製品で優れた結果が得られます。いくつかのエポキシFRPの引張、曲げ、および圧縮強度は、400MPaを超えることができます。

2）腐食抵抗。 FRPは耐食性材料であり、大気、水、および酸、アルカリ、塩、さまざまな油と溶媒の一般的な濃度に対する耐性が良好です。化学腐食保護のあらゆる側面に適用されており、炭素鋼、ステンレス鋼、木材、非鉄金属などを置き換えています。

3）良好な電動性能。絶縁体を作るために使用される優れた絶縁材料です。高頻度で良好な誘電特性を保護することができます。マイクロ波透過性が良好で、ランダム性で広く使用されています。

4）優れた熱パフォーマンス。 FRPの熱伝導率は低く、室温で1.25〜1.67kj/（M•H•K）、金属のそれの1/100〜1/1000のみです。優れた熱断熱材です。これは、瞬時の超高温の状況における理想的な熱保護およびアブレーション耐性物質であり、2000年以上の高速気流の侵食から宇宙船を保護できます。

5）優れた設計能力。さまざまな構造製品は、使用の要件を満たすために必要に応じて柔軟に設計できます。これにより、製品の整合性が良好になります。材料を完全に選択して製品の性能を満たすことができます。たとえば、腐食抵抗や瞬間的な高温抵抗を設計できます。製品は、特に強度と良好な誘電特性を特定の方向に備えています。

6）優れた製造可能性。成形プロセスは、製品の形状、技術的要件、使用、および量に応じて柔軟に選択できます。プロセスは単純で、一度に成形でき、特に形成が容易ではない複雑な形状や少量の製品では、経済的影響は顕著であり、そのプロセスの優位性はより顕著です。

FRPの主な欠点は次のとおりです。

1）弾力性の低い弾性率。 FRPの弾性弾性率は木材の弾性弾性率の2倍ですが、鋼の弾性率の2倍です（E = 2.1×105）。したがって、製品構造はしばしば剛性が不十分であると感じ、変形が容易です。薄いシェル構造、サンドイッチ構造、または高弾性繊維または補強リブで構成されているようにすることができます。

2）長期温度抵抗が低い。一般に、FRPは高温で長時間使用することはできません。汎用ポリエステルFRPの強度は、50°Cを超えて大幅に減少し、一般に100°C以下でのみ使用されます。汎用エポキシFRPは、60°Cを超える強度が大幅に減少します。しかし、長期作業温度が200〜300℃になるように、高温耐性樹脂を選択することが可能です。

3）老化現象。老化現象はプラスチックの一般的な欠陥であり、FRPも例外ではありません。紫外線、風、砂、雨、雪、化学媒体、および機械的ストレスの作用の下で、パフォーマンスの低下を引き起こすのは簡単です。

4）低せん断強度。インテルせん断強度は樹脂によって負担されるため、非常に低いです。レイヤー間の結合力は、プロセスを選択し、結合剤を使用することで改善できます。最も重要なことは、製品設計中に可能な限り層間のせん断を避けることです。