유리섬유

Fiberglass
이 기사는 복합 재료의 종류에 관한 것입니다.섬유 유리라고 불리는 단열 재료는 유리 양털을 참조하십시오.유리섬유 자체는 유리섬유라고도 불리며 유리섬유를 참조해 주십시오.

섬유유리(미국식 영어) 또는 섬유유리(영국식 영어)는 유리섬유를 사용하는 섬유강화 플라스틱의 일반적인 유형입니다.섬유는 무작위로 배열되거나, 잘게 썬 가닥 매트라고 불리는 시트로 평평해지거나, 유리 천으로 짜여질 수 있습니다.플라스틱 매트릭스는 열경화성 폴리머 매트릭스(대부분 에폭시, 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지 등의 열경화성 폴리머에 기초함) 또는 열가소성 수지일 수 있습니다.

탄소 섬유보다 저렴하고 유연성이 뛰어나 중량 면에서 많은 금속보다 강하고, 비자성, 비전도성, 전자파 방사선에 투명하며, 복잡한 모양으로 성형할 수 있으며, 여러 상황에서 화학적으로 불활성입니다.적용 분야에는 항공기, 보트, 자동차, 욕조 및 인클로저, 수영장, 온수욕조, 정화조, 물탱크, 지붕, 파이프, 피복, 정형외과용 깁스, 서핑보드 및 외부 도어 스킨이 포함됩니다.

섬유유리의 다른 일반적인 이름은 유리 강화 플라스틱(GRP),[1] 유리 섬유 강화 플라스틱(GFRP)[2] 또는 GFK(독일어: Glasferverstérkter Kunstoff)입니다.유리섬유 자체는 "섬유유리"라고 불리기도 하므로 복합물은 섬유유리강화플라스틱(FRP)이라고도 불립니다.이 문서에서는 "섬유 유리"가 유리 섬유뿐만 아니라 섬유 강화 복합 재료 전체를 가리킨다는 규약을 채택합니다.

탄소섬유 강화 폴리머는 강화섬유가 탄소섬유인 유사한 복합재료이다.

역사

유리 섬유는 수 세기 동안 생산되어 왔지만, 최초의 특허는 [3][4]1880년 미국에서 프러시아 발명가 헤르만 함메스파흐르 (1845–1914)에게 주어졌다.

1932년 Owens-Illinois의 연구원인 Games Slayer가 압축공기를 용융유리 흐름으로 분출시키고 섬유를 생산하면서 유리 가닥의 대량생산이 우연히 발견되었다.이 유리 양털 제조 방법에 대한 특허는 [5]1933년에 처음 출원되었다.Owens는 1935년에 Corning 회사에 입사했고, Owens Corning에 의해 1936년에 특허받은 "Fiberglas" (1개의 "s"로 표기된 "Fiberglas")를 생산하기 위해 이 방법이 채택되었습니다.원래 파이버글라스는 많은 양의 가스를 감싼 섬유로 된 유리 양털로, 특히 고온에서 절연체로 유용하게 사용되었습니다.

섬유유리와 플라스틱을 결합하여 복합재료를 제조하기 위한 적합한 수지가 1936년 DuPont에 의해 개발되었습니다.현대 폴리에스테르 수지의 첫 번째 조상은 1942년 시아나미드의 수지이다.과산화물 경화 시스템이 그때까지 사용되었다.[6]섬유 유리와 수지의 조합으로 재료의 가스 함량은 플라스틱으로 대체되었습니다.이로 인해 단열 특성이 플라스틱의 전형적인 값으로 감소했지만, 이제 처음으로 복합 재료는 구조 및 건축 재료로서 큰 강도와 가능성을 보였습니다.많은 유리 섬유 복합 재료는 계속해서 "섬유 유리"라고 불렸고, 플라스틱 대신 가스를 포함한 저밀도 유리 양털 제품에도 이 이름이 사용되었습니다.

Owens Corning의 Ray Greene은 1937년에 최초의 복합 보트를 제조한 것으로 알려져 있지만 사용된 플라스틱의 부서지기 쉬운 특성 때문에 당시에는 더 이상 진행되지 않았다.1939년 러시아는 플라스틱 재질로 여객선을, 미국은 [7]항공기의 동체와 날개를 만들었다고 보고되었다.파이버 글라스 차체를 가진 최초의 자동차는 1946년 스타우트 스카랍의 시제품이었지만,[8] 이 모델은 생산에 들어가지 않았다.

파이버전

유리섬유에 사용되는 유리 보강재는 마이크로스피어, 잘게 썬 유리천 또는 짜여진 유리천 등 다양한 물리적 형태로 공급됩니다.

절연에 사용되는 유리 섬유와 달리, 최종 구조가 강해지려면 섬유 표면에 결함이 거의 없어야 합니다. 이렇게 하면 섬유는 기가파스칼 인장 강도에 도달할 수 있기 때문입니다.벌크 유리 조각에 결함이 없는 경우 유리 섬유와 동일한 강도를 갖습니다. 그러나 벌크 재료를 실험실 [9]환경 이외에서 결함이 없는 상태로 생산하고 유지하는 것은 일반적으로 비현실적입니다.

생산.

섬유유리를 제조하는 과정을 펄트루전이라고 한다.강화에 적합한 유리 섬유의 제조 공정은 대형 용해로를 사용하여 실리카 모래, 석회암, 카올린 점토, 플루오르스파르, 콜마나이트, 돌로마이트 및 기타 광물을 액체가 형성될 때까지 점진적으로 녹입니다.그런 다음 매우 작은 오리피스(일반적으로 E-Glass의 경우 직경 5~25마이크로미터, S-Glass의 [10]경우 직경 9마이크로미터) 묶음인 부싱(스피네렛)을 통해 압출됩니다.

그런 다음 이러한 필라멘트를 화학 용액으로 크기(코팅)합니다.이제 개별 필라멘트가 대량으로 번들되어 로빙을 제공합니다.필라멘트의 직경과 회전하는 필라멘트의 수에 따라 필라멘트의 무게가 결정됩니다.일반적으로 두 가지 측정 시스템 중 하나로 표시됩니다.

  • 산출량, 즉 파운드당 야드(1파운드의 재료에 포함된 섬유 야드의 수. 따라서 숫자가 작을수록 무거운 로빙을 의미합니다.)표준 수율의 예로는 225 수율, 450 수율, 675 수율이 있습니다.
  • 텍스(km당 그램) 또는 그램(수율에서 1km의 로빙 중량을 환산한 그램 수. 따라서 숫자가 작을수록 로빙이 가벼워진다는 의미)표준 텍스의 예로는 750tex, 1100tex, 2200tex가 있습니다.

그런 다음 이러한 로션은 펄트루전, 필라멘트 와인딩(파이프), 건로빙(자동 총이 유리를 짧은 길이로 잘라 수지 제트로 떨어뜨려 금형 표면에 투사하는 방식)과 같은 복합 애플리케이션에 직접 사용하거나 중간 단계에서 잘게 썬 스트랜드 매트(CSM)와 같은 직물을 제조하기 위해 사용됩니다(made o).f 임의의 방향의 작은 절단 길이의 섬유 모두 결합), 직물, 편물 또는 단방향 직물.

잘게 썬 스트랜드 매트

잘게 썬 스트랜드 매트(CSM)는 섬유유리에 사용되는 보강재입니다.유리섬유는 서로 랜덤하게 겹쳐져 있으며 바인더에 의해 함께 고정되어 있습니다.

일반적으로 재료 시트를 금형에 놓고 수지로 브러시하는 핸드 레이업 기술을 사용하여 가공됩니다.바인더는 수지에 녹기 때문에 물에 젖었을 때 다양한 형상에 쉽게 부합합니다.수지 경화 후 경화물을 금형에서 꺼내어 완성할 수 있다.

잘게 썬 스트랜드 매트를 사용하면 섬유 유리 등방성 면내 재료 특성을 얻을 수 있습니다.

사이징

로빙에 코팅 또는 프라이머를 도포하여 다음을 수행합니다.

  • 가공 및 조작을 위해 유리 필라멘트를 보호하는 데 도움이 됩니다.
  • 수지 매트릭스에 대한 적절한 접합을 보장하여 유리 섬유에서 열경화 플라스틱으로 전단 하중이 전달되도록 합니다.이 본딩이 없으면 섬유가 매트릭스 내에서 '슬립'하여 국소적인 [11]장애를 일으킬 수 있습니다.

특성.

개별 구조용 유리 섬유는 단단하고 장력과 압축력(축 방향)이 강합니다.섬유가 압축에 약하다고 가정할 수 있지만 실제로 그렇게 보이는 것은 섬유의 긴 애스펙트비뿐입니다.즉, 일반적인 섬유가 길고 좁기 때문에 쉽게 [9]결속됩니다.반면, 유리 섬유는 전단력이 약합니다. 즉, 축을 가로지릅니다.따라서 섬유 컬렉션을 재료 내에서 원하는 방향으로 영구적으로 배치할 수 있고 압축 시 좌굴을 방지할 수 있다면 재료는 해당 방향으로 우선적으로 강해진다.

또, 복수의 섬유층을 겹쳐서, 각 층을 다양한 바람직한 방향으로 향하게 함으로써, 재료의 전체적인 강성과 강도를 효율적으로 제어할 수 있다.섬유유리에서 구조용 유리섬유를 설계자가 선택한 방향으로 영구적으로 구속하는 플라스틱 매트릭스입니다.잘게 썬 스트랜드 매트의 경우, 이 방향성은 기본적으로 전체 2차원 평면입니다. 직물 또는 단방향 레이어를 사용하면 평면 내에서 강성과 강도의 방향성을 보다 정밀하게 제어할 수 있습니다.

유리섬유 컴포넌트는 일반적으로 얇은 "쉘" 구조로 되어 있으며, 때로는 서프보드의 경우와 같이 내부에 구조용 폼이 채워져 있습니다.컴포넌트는 셸 제조에 사용되는 금형의 복잡성과 공차에 의해서만 제한되는 거의 임의의 형태일 수 있습니다.

재료의 기계적 기능은 수지(AKA 매트릭스)와 섬유의 결합 성능에 크게 의존합니다.예를 들어, 심각한 온도 조건(180°C 이상)에서는 복합체의 수지 성분이 부분적으로 수지와 [12]섬유의 결합 열화로 인해 기능을 상실할 수 있습니다.단, 고온(200°C)[13]이 발생한 후에도 GFRP는 상당한 잔류 강도를 나타낼 수 있습니다.

사용되는 유리섬유의 종류

주요 기사: 유리 섬유

조성물 : 유리섬유에 사용되는 가장 일반적인 유리섬유는 유리강화플라스틱에 주로 사용되는 산화알루미노붕산알루미늄유리입니다.기타 사용되는 유리는 A-유리(산화붕소가 거의 없거나 전혀 없는 알칼리 석회유리), E-CR-유리(전기/화학 저항성, 알칼리 산화물 1% 미만, 내산성이 높은 알칼리 석회 규산염), C-유리(산화붕소 함량이 높은 알칼리 석회유리, 유리 및 단열재용 유리)이다.유전율이 낮다고 해서 명명된 ss, R-유리(MgO가 없는 알루미노 규산염 유리 및 보강재로 기계적 요구사항이 높은 CaO가 있는 CaO가 없는 알루미노 규산염 유리) 및 S-유리(MgO가 높은 인장 [14]강도를 가진 알루미노 규산염 유리)입니다.

명명 및 사용: 순수한 실리카(이산화실리콘)는 진정한 녹는점이 없는 유리에 용융 석영으로 냉각하면 유리 섬유로 사용할 수 있지만 매우 높은 온도에서 작업해야 한다는 단점이 있습니다.필요한 작업 온도를 낮추기 위해 다른 재료는 "플루싱제"(즉, 녹는점을 낮추는 성분)로 도입됩니다.일반 A 유리("알칼리 석회"를 뜻하는 A") 또는 소다 라임 유리, 이른바 칼렛 유리라고 불리는, 분쇄되어 재용해가 가능한 유리는 섬유 유리에 사용된 최초의 유리 유형이었다.E-유리("E")는 알칼리가 없으며 연속 필라멘트 형성에 사용된 최초의 유리 제제였습니다.현재는 세계 유리 섬유 생산의 대부분을 차지하고 있으며, 또한 전 세계적으로 붕소 광물의 단일 최대 소비국이다.염화물 이온 공격을 받기 쉬우며 해양 용도로는 적합하지 않습니다.S-유리("S")는 인장 강도(높은 계수)가 중요할 때 사용되며, 따라서 중요한 건물 및 항공기 에폭시 복합체이다(유럽에서는 "강화"를 뜻하는 "R").C-유리('화학적 저항'을 뜻하는 C-유리)와 T-유리('T'는 북미 변형 C-유리의 열 절연체'용)는 화학적 공격에 대한 내성이 있으며, 둘 다 불린 섬유 [15]유리의 절연 그레이드에서 종종 발견된다.

일반적인 섬유 유리 타입의 표

재료. 비중 인장강도 MPa(ksi) 압축 강도 MPa(ksi)
폴리에스테르 수지([16]강화되지 않음) 1.28 55 (7.98) 140 (20.3)
폴리에스테르 및 촘촘한 스트랜드 매트 적층체 30% E-[16] 1.4 100 (14.5) 150 (21.8)
폴리에스테르 및 직물 로제 라미네이트 45% E-유리[16] 1.6 250 (36.3) 150 (21.8)
폴리에스테르 새틴 직물 적층체 55% E유리[16] 1.7 300 (43.5) 250 (36.3)
폴리에스테르 및 연속 회전 라미네이트 70% E-유리[16] 1.9 800 (116) 350 (50.8)
E-글라스 에폭시 복합체[17] 1.99 1,770 (257)
S-글라스 에폭시[17] 복합체 1.95 2,358 (342)

적용들

유리섬유제 크라이오스타트

파이버 글라스는 경량, 고유 강도, 내후성 마감 및 다양한 표면 [18]텍스처 때문에 매우 다재다능한 재료입니다.

상업용 섬유 강화 플라스틱의 개발은 1930년대에 광범위하게 연구되었다.그것은 항공업계에 특히 흥미로웠다.1932년 Owens-Illinois의 연구원이 압축공기를 용융된 유리 흐름으로 분출시키고 섬유를 생산하면서 유리 가닥의 대량 생산 수단이 우연히 발견되었다.1935년 Owens가 Corning 회사와 합병한 후, Owens Corning은 특허받은 "Fiberglas" (하나의 "s")를 생산하기 위해 이 방법을 채택했다.파이버글라스(Fiberglas)와 플라스틱을 결합하는 데 적합한 수지가 1936년 듀폰에 의해 개발되었습니다.현대 폴리에스테르 수지의 첫 번째 조상은 1942년의 Cyanamid이다.과산화물 경화 시스템이 그때까지 사용되었다.

제2차 세계 대전 동안, 파이버 글라스는 항공기 레이돔에 사용된 성형 합판을 대체하기 위해 개발되었다(파이버 글라스는 마이크로파에 투명합니다.그것의 첫 번째 주요 민간 용도는 보트와 스포츠카 차체를 만들기 위한 것이었고, 1950년대에 받아들여졌다.그 용도는 자동차 및 스포츠 장비 분야로 확대되었다.항공기와 같은 일부 제품의 생산에서는 부피와 무게로 더 강한 유리 섬유 대신 탄소 섬유가 사용되고 있습니다.

프리프레그 및 섬유로깅과 같은 고급 제조 기술은 섬유 강화 플라스틱으로 섬유 유리의 응용 분야와 가능한 인장 강도를 확장합니다.

파이버 글라스는 RF 투과성과 신호 감쇠 특성이 낮기 때문에 통신업계에서도 에어플로우 안테나에 사용되고 있습니다.또한 기존 구조물 및 표면과 혼합되도록 성형 및 도색하기 쉽기 때문에 장비 캐비닛 및 강철 지지 구조물 등 신호 투과성이 필요하지 않은 다른 장비를 숨기는 데 사용할 수도 있습니다.다른 용도로는 전력 산업 제품에서 흔히 볼 수 있는 시트 형태의 전기 절연체 및 구조 구성 요소가 있습니다.섬유 유리는 가볍고 내구성이 뛰어나 헬멧 등 보호장비에 많이 쓰인다.많은 스포츠는 골텐더나 포수 [19]마스크와 같은 유리 섬유 보호구를 사용한다.

저장 탱크

공항의 대형 유리 파이버 탱크 여러 개

저장 탱크는 최대 300톤 용량의 섬유 유리로 만들 수 있습니다.소형 탱크는 열가소성 수지의 내부 탱크 위에 잘게 썬 스트랜드 매트를 주조하여 제작할 수 있으며, 이 매트는 시공 시 프리폼 역할을 합니다.섬유 방향이 내용물에 의해 측벽에 가해지는 후프 응력에 직각인 직조 매트 또는 필라멘트 권취 파이버를 사용하여 훨씬 더 신뢰할 수 있는 탱크가 만들어집니다.이러한 탱크는 플라스틱 라이너(종종 폴리프로필렌)가 광범위한 부식성 화학물질에 내성이 있기 때문에 화학 저장에 사용되는 경향이 있습니다.섬유유리는 정화조에도 사용된다.

주택 건축

캘리포니아 데이비스에 있는 유리섬유 돔 하우스

유리 강화 플라스틱은 지붕 적층판, 도어 서라운드, 오버도어 카노피, 윈도우 카노피 및 도머, 굴뚝, 코핑 시스템, 키스톤과 실링 헤드 등의 주택 건축 부품 생산에도 사용됩니다.목재나 금속에 비해 가볍고 취급이 용이하여 설치 속도가 빠릅니다.대량 생산된 유리섬유 벽돌 효과 패널은 복합 하우징의 건설에 사용될 수 있으며, 열 손실을 줄이기 위한 단열재를 포함할 수 있습니다.

석유 및 가스 인공 리프트 시스템

로드 펌핑에서 섬유 유리 로드는 중량 대비 인장 강도가 높아서 자주 사용됩니다. 어리버리유리섬유봉은 주어진 무게에 대해 강철보다 탄성적으로 늘어나기 때문에(영률이 낮기 때문에) 강철봉보다 유리합니다. 즉, 펌핑 장치의 부하를 줄이면서 각 스트로크로 탄화수소 저장소에서 표면으로 더 많은 오일을 끌어올릴 수 있습니다.

단, 유리섬유봉은 소량의 압축이라도 분리되는 경우가 많기 때문에 장력을 유지해야 합니다.유체 내의 막대 부력은 이러한 경향을 증폭시킵니다.

파이프

GRP 및 GRE 파이프는 다음과 같은 다양한 지상 및 지하 시스템에서 사용할 수 있습니다.

  • 담수화
  • 수처리
  • 배수망
  • 화학 가공 공장
  • 소방에 사용되는 물
  • 냉온수
  • 식수
  • 폐수/하수, 도시 폐기물
  • 액화 석유 가스

섬유 유리 사용 예시

섬유 유리 카약
브레시아의 산타 줄리아 박물관에 있는 고대 로마의 날개 달린 승리의 청동상인 섬유 유리상.
  • DIY 활/유스 리커브; 장궁
  • 장대높이뛰기 장대
  • 기기 손잡이(망치, 축 등)
  • 신호등
  • 선체
  • 노 젓는 조개
  • 수도관
  • 헬리콥터 로터 블레이드
  • 서프보드,[20] 텐트 폴
  • 글라이더, 키트카, 마이크로카, 카트, 차체, 카약, 평평한 지붕, 트럭
  • 가벼운 무게가 필요한 포드, 돔 및 아키텍처 기능
  • 차체 부품 및 전체 차체(예: Sabre Sprint, Lotus Elan, Anadol, Reliant, Quantum Quantum Coupé, Chevrolet Corvette 및 Studebaker Avanti, DMC DeLorean 차체 하부)
  • 아마추어 무선통신용 헥스빔 안테나에 사용되는 레이돔, UHF 방송 안테나 및 파이프 등의 안테나 커버 및 구조
  • FRP 탱크 및 선박: FRP는 화학 장비, 탱크 및 선박 제조에 광범위하게 사용됩니다.BS4994는 이 응용 프로그램과 관련된 영국 표준입니다.
  • 대부분의 시판 벨로모바일
  • 대부분의 프린트 회로 기판은 구리 및 섬유 유리 FR-4의 층을 번갈아 사용합니다.
  • 대형 상업용 풍력 터빈 블레이드
  • MRI 스캐너에 사용되는 RF 코일
  • 드럼 세트
  • 해저 설치 보호 커버
  • 리프트 간[21] 직물 또는 그물 중간층으로서의 아스팔트 포장 보강
  • 다양한 스포츠에서 사용되는 헬멧 및 기타 보호구
  • 정형외과용 깁스[22]
  • 유리섬유 격자는 선박이나 석유 시추시설, 공장에서 통로에 사용됩니다.
  • 구조용 섬유 유리 프로파일
  • 섬유 강화 복합 컬럼
  • 워터 슬라이드
  • 조각 제작
  • 물고기 연못이나 안감 깔개가 물고기 연못을 막는다.

공법

필라멘트 권선

필라멘트 권선은 주로 개방(원통) 또는 폐쇄형 구조물(압력 용기 또는 탱크)을 제조하는 데 사용되는 제작 기법입니다.이 과정은 수컷 맨드렐에 대한 장력 하에 필라멘트를 감는 것을 포함한다.맨드렐은 회전하고 캐리지의 윈드아이는 수평으로 이동하며 원하는 패턴의 섬유를 놓습니다.가장 일반적인 필라멘트는 탄소 또는 유리 섬유이며 감을 때 합성 수지로 코팅됩니다.맨드렐을 원하는 두께로 완전히 덮으면 수지가 경화됩니다. 이를 위해 맨드렐을 오븐에 넣는 경우가 많습니다. 단, 복사 히터는 기계 내에서 여전히 회전하는 맨드렐과 함께 사용되기도 합니다.수지가 경화되면 맨드렐을 제거하여 중공 최종 생성물을 남깁니다.가스병과 같은 일부 제품의 경우, '맨드렐'은 완제품의 영구 부품으로, 가스 누출을 방지하거나 저장되는 유체로부터 복합체를 보호하는 장벽으로 사용됩니다.

필라멘트 권선은 자동화에 매우 적합하며, 사람의 개입 없이 감아 경화시키는 파이프나 소형 압력 용기 등 많은 응용 분야가 있습니다.권선의 제어 변수는 섬유 유형, 수지 함량, 풍각, 견인 또는 대역폭, 섬유 다발의 두께입니다.파이버가 최종 제품의 특성에 영향을 미치는 각도.높은 각도 "후프"는 원주 또는 "버스트" 강도를 제공하는 반면 낮은 각도 패턴(극성 또는 나선형)은 더 큰 세로 방향 인장 강도를 제공합니다.

현재 이 기술을 사용하여 생산되고 있는 제품은 파이프, 골프채, 역삼투막 하우징, 노, 자전거 포크, 자전거 림, 전동주, 압력 용기, 미사일 케이스, 항공기 동체, 램프 포스트 및 요트 돛대 등 다양하다.

파이버 글라스 핸드 레이업 작업

주요 기사: 레이업 프로세스

보통 왁스 또는 액체 형태의 이형제를 선택한 금형에 도포하여 금형에서 완제품을 깨끗하게 제거할 수 있도록 한다.수지(일반적으로 2부 열경화 폴리에스테르, 비닐 또는 에폭시)는 경화제와 혼합되어 표면에 도포됩니다.유리 섬유 매트를 금형에 부설한 후 브러시 또는 롤러를 사용하여 더 많은 수지 혼합물을 첨가합니다.소재는 금형에 적합해야 하며, 파이버 글라스와 금형 사이에 공기가 끼이지 않아야 합니다.추가 수지를 도포하고 추가 섬유 유리 시트를 사용할 수 있습니다.수압, 진공 또는 롤러는 수지가 포화되어 모든 층에 완전히 젖는지 확인하고 에어 포켓을 제거하기 위해 사용됩니다.고온의 레진을 사용하지 않는 한 수지가 경화되기 전에 신속하게 작업을 완료해야 합니다. 이 레진은 오븐에서 [23]부품을 데울 때까지 경화되지 않습니다.워크를 플라스틱 시트로 덮어 진공청소기를 워크에 끌어들여 기포를 제거하고 섬유유리를 [24]금형 모양으로 압착하는 경우도 있다.

유리섬유 스프레이 레이업 작업

섬유 유리 스프레이 레이업 공정은 핸드 레이업 공정과 유사하지만 금형에 섬유와 수지를 도포하는 방식이 다릅니다.스프레이 업은 오픈 몰딩 컴포지트 제작 공정으로, 수지와 보강재를 금형에 분사합니다.수지와 유리는 따로 또는 동시에 초퍼 [25]건에서 복합 스트림으로 도포할 수 있다.작업자가 분무기를 펼쳐 라미네이트를 압축합니다.그 후 목재, 발포체 또는 기타 심재를 첨가하여 2차 스프레이 업층을 층상 사이에 심지를 매립할 수 있다.그런 다음 부품을 경화, 냉각하고 재사용 가능한 금형에서 제거합니다.

펄트루전 조작

펄트루전 프로세스 다이어그램

펄트루전(Pultrusion)은 견고하고 가벼운 복합 재료를 만드는 데 사용되는 제조 방법입니다.펄트루전에서는 재료를 핸드오버법 또는 연속롤러법 중 하나를 사용하여 성형기계를 통해 당긴다(다이를 통해 재료를 밀어내는 압출과는 반대).섬유유리 펄트루전에서는 섬유(유리재료)를 수지로 코팅하는 장치를 통해 스풀에서 끌어낸다.그런 다음 일반적으로 열처리되고 길이로 절단됩니다.이렇게 만들어진 섬유유리는 W 또는 S 단면 등 다양한 형태와 단면으로 제작할 수 있습니다.

뒤틀림

섬유 유리의 한 가지 주목할 만한 특징은 경화 과정에서 사용되는 수지가 수축되기 쉽다는 것입니다.폴리에스테르의 경우 수축률이 5~6%인 경우가 많으며, 에폭시의 경우 약 2%입니다.섬유가 수축하지 않기 때문에 이 차이에 의해 경화 중에 부품의 모양이 변경될 수 있습니다.수지가 굳은 후 몇 시간, 며칠 또는 몇 주 후에 왜곡이 나타날 수 있습니다.

설계상 섬유의 대칭적인 사용으로 이러한 왜곡을 최소화할 수 있지만, 내부 응력이 일정량 생성되며, 너무 커지면 균열이 발생합니다.

건강상의 위험

2011년 6월, 미국 국립 독물학 프로그램(NTP)은 가정 및 건물 단열재 및 비단열재 [26]제품에 사용되는 모든 생체 용해성 유리 울을 발암 물질 보고서에서 삭제했습니다.그러나 NTP는 섬유질 유리 분진을 "인간의 발암물질(특정 유리 양털 섬유(불할 수 있는 물질)"[27]로 간주한다.마찬가지로 캘리포니아 환경보건위험평가국(OEHHA)은 2011년 11월 발의안 65개 목록에 "유리 양털 섬유(할당 불가능하고 생물존재)"[28]만 포함하도록 수정안을 발표했다.미국 NTP와 캘리포니아 OEHHA의 조치는 연방법이나 캘리포니아법에 따라 바이오 용해성 섬유 유리 홈 및 건물 단열재에 대한 암 경고 라벨이 더 이상 필요하지 않음을 의미합니다.2001년 10월 국제암연구기구(IARC)는 발암성에 대한 비분류(Not Classifyable for Cancer)로 열 및 음향 단열용으로 일반적으로 사용되는 모든 섬유 유리 솜을 재분류했다(그룹 3).[29]

사람들은 직장에서 섬유유리를 들이마시거나 피부와 접촉하거나 눈을 마주치면 노출될 수 있다.산업안전보건국(OSHA)은 작업장 내 섬유 유리 노출에 대한 법적 한계(허용 노출 한도)를 총 15mg/m3, 호흡 노출에 대한 5mg/m로3 설정했다.국립산업안전보건연구소(NIOSH)는 8시간 근무에 대한 시간 가중 평균으로서 3개의 섬유/cm3(직경 3.5마이크로미터 미만, 길이 10마이크로미터 이상)의 권장 노출 한계(REL)와 총 5mg/[30]m의3 제한을 설정했다.

유럽연합과 독일은 합성 유리섬유를 발암성 또는 발암성 섬유로 분류하고 있으나 특정 테스트를 통과하면 이 분류에서 제외될 수 있다.이러한 분류에 대한 증거는 주로 실험 동물과 발암 메커니즘에 대한 연구에서 나온다.유리모 역학 연구는 IARC가 소집한 국제 전문가 패널에 의해 검토되었다.이 전문가들은 다음과 같이 결론지었다: "1988년 IARC의 이전 논문 검토 이후 15년 동안 발표된 역학 연구는 이러한 재료의 제조 중 직업적 노출로 인한 폐암이나 중피종(체강 내벽의 암)의 위험 증가 및 불충분한 발견의 증거를 제공하지 않는다.전반적으로 암 위험이 없습니다."[29]유럽 위원회의 2012년 건강 위해성 검토에 따르면 3, 16 및 30mg/m3 농도의 섬유 유리 흡입은 "노출 후 회복 [31]기간 후에 사라진 일시적인 폐 염증을 제외하고 섬유증이나 종양을 유발하지 않았다"고 한다.는 역학 연구의 유사한 검토는 Agency에 의해 유독 따르고 질병 등록 국립 독물학 Program,[33]는 국립 Sciences[34]과 하버드의 의학 및 공중 보건 Schools[35]는 IARC과 동일하다는 결론이 증가한 것의 증거가 없다는("ATSDR")[32] 행해져 왔다.moccupational유리 양털 섬유에 대한 노출

섬유 유리는 눈, 피부, 호흡기를 자극할 것이다.잠재적 증상으로는 눈, 피부, 코, 목의 자극, 호흡곤란, 목의 통증, 쉰 소리, [27]기침 등이 있습니다.과학적 증거에 따르면 섬유 유리는 일시적인 기계적 자극을 줄이기 위해 권장 작업 관행을 따를 때 제조,[36] 설치 및 사용에 안전합니다.불행히도 이러한 작업 관행이 항상 지켜지는 것은 아니며 파이버 글라스는 나중에 사용되게 되는 지하실에 노출되어 있는 경우가 많습니다.미국 폐 [37]협회에 따르면, 섬유 유리 단열재는 점유된 지역에 노출되어서는 안 된다고 한다.

수지가 경화되는 동안 스티렌 증기가 방출됩니다.이것들은 점막과 호흡기에 자극을 준다.따라서 독일의 위험물질 조례에서는 최대 86mg/m의3 직업상 피폭 한도를 규정하고 있다.특정 농도에서는 잠재적인 폭발성 혼합물이 발생할 수 있습니다.GRP 부품(그라인딩, 절단, 톱질)의 추가 제조는 유리 필라멘트를 포함한 미세 먼지와 칩을 발생시키며, 접착성 먼지는 건강과 기계 및 장비의 기능에 영향을 미칠 수 있는 높은 양입니다.안전과 [38]효율성을 보장하기 위해 효과적인 추출 및 여과 장비를 설치해야 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Mayer, Rayner M. (1993). Design with reinforced plastics. Springer. p. 7. ISBN 978-0-85072-294-9.
  2. ^ Nawy, Edward G. (2001). Fundamentals of high-performance concrete (2 ed.). John Wiley and Sons. p. 310. ISBN 978-0-471-38555-4.
  3. ^ 미첼, 스티브(1999년 11월)."섬유 유리 보트의 탄생" 굿 올레 보트.
  4. ^ US 232122 A (14-Sep-1880)의 엔트리.미국 특허출판.2013년 10월 9일 취득.
  5. ^ Slayer, Games(1933년 11월 11일) "유리 양모를 만드는 방법 및 장치" 미국 특허 2,133,235
  6. ^ Marsh, George (8 Oct 2006). "50 years of reinforced plastic boats". reinforcedplastics. Elsevier Ltd.
  7. ^ 주목할 만한 진척 – 플라스틱 사용, 이브닝 포스트, 뉴질랜드 웰링턴, 제CXVIII권, 제31호, 1939년 8월 5일, 28페이지
  8. ^ Hobart, Tasmania (27 May 1946). "Car of the future in plastics". The Mercury. p. 16.
  9. ^ a b Gordon, J E (1991). The New Science of Strong Materials: Or Why You Don't Fall Through the Floor. Penguin Books Limited. ISBN 978-0-14-192770-1.
  10. ^ Bhatnagar, Ashok (2016-04-19). Lightweight Ballistic Composites: Military and Law-Enforcement Applications. Woodhead Publishing. ISBN 9780081004258.
  11. ^ Reese Gibson (2017-04-26). "The Fundamentals: Repairing Fiberglass And Ensuring Bonding". Retrieved 28 April 2017.
  12. ^ Bank, Lawrence C. (2006). Composites for construction: structural design with FRP materials. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-68126-7.
  13. ^ Russo, Salvatore; Ghadimi, Behzad; Lawania, Krishna; Rosano, Michele (December 2015). "Residual strength testing in pultruded FRP material under a variety of temperature cycles and values". Composite Structures. 133: 458–475. doi:10.1016/j.compstruct.2015.07.034.
  14. ^ Fitzer, Erich; Kleinholz, Rudolf; Tiesler, Hartmut; et al. (15 April 2008). "Fibers, 5. Synthetic Inorganic". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol. 2. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. doi:10.1002/14356007.a11_001.pub2. ISBN 978-3527306732.
  15. ^ Savage, Sam (15 November 2010). "Fiberglass". redOrbit.com.
  16. ^ a b c d e "Guide to Glass Reinforced Plastics". East Coast Fibreglass Supplies.
  17. ^ a b "Tube Properties". Carbon Fiber Tube Shop.
  18. ^ "Fiberglass – Types, Properties, and Applications Phelps Industrial Products". www.phelpsgaskets.com. Retrieved 2022-02-25.
  19. ^ Today, Industry (2018-10-11). "Top Uses of Fiberglass". Industry Today. Retrieved 2022-02-25.
  20. ^ Green, Naima; Merlin, Hope (2014-12-15). An Insider's Guide to Surfing. The Rosen Publishing Group. ISBN 9781477780848.
  21. ^ "Flexible Pavement Preservation Ch. 12 Interlayers" (PDF). Caltrans Division of Maintenance. January 27, 2009.
  22. ^ Staheli, Lynn T. (2006), Practice of Pediatric Orthopedics (2nd ed.), Lippincott Williams & Wilkins, p. 68, ISBN 9781582558189
  23. ^ Forbes Aird (1996). Fiberglass & Composite Materials: An Enthusiast's Guide to High-Performance Non-Metallic Materials for Automotive Racing and Marine Use. Penguin. pp. 86–. ISBN 978-1-55788-239-4.
  24. ^ James, Mike. "An Introduction to Vacuum Bagging Composites". Nextcraft.com.
  25. ^ "What is GRP? Glass Reinforced Plastic 101".
  26. ^ "13th Report on Carcinogens". National Toxicology Program. US Dept HHS. 2011. Retrieved 5 Feb 2013.
  27. ^ a b "Fibrous Glass Dust". OSHA. U.S. Department of Labor.
  28. ^ 46-Z California Regulatory Notice Register, P.1878(2011년 11월 18일).
  29. ^ a b "IARC Monographs Programme Re-evaluates Carcinogenic Risks from Airborne Man-Made Vitreous Fibres" (Press release). IARC. 24 Oct 2001. Archived from the original on 19 December 2013. Retrieved 6 February 2013.
  30. ^ "CDC – NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – Fibrous glass dust". www.cdc.gov. Retrieved 2015-11-03.
  31. ^ "Recommendation from the Scientific Committee on Occupational Exposure Limits for man made-mineral fibres (MMMF) with no indication for carcinogenicity and not specified elsewhere (SCOEL/SUM/88)". European Commission. March 2012.
  32. ^ Agency for Toxic Substances and Disease Registry (September 2004). "Toxicological Profile for Synthethic Vitreous Fibers" (PDF). US Dept HHS. pp. 5, 18.
  33. ^ Charles William Jameson, "발암물질에 관한 보고서에서 바이오 용해성 유리 양모 섬유를 제거하는 미국 독성학 프로그램의 행동에 관한 논평", 2011년 9월 9일.
  34. ^ 제조 유리 섬유에 관한 NRC 소위원회.2000. 미국 해군의 제조 유리 섬유 노출 기준 검토.워싱턴 D.C. 국립과학원회, 국립과학원회:국립 아카데미 출판부
  35. ^ Lee, I-Min; Hennekens, Charles H.; Trichopoulos, Dimitrios; Buring, Julie E. (June 1995). "Man-made vitreous fibers and risk of respiratory system cancer: a review of the epidemiologic evidence" (PDF). Journal of Occupational and Environmental Medicine. 37 (6): 725–38. doi:10.1097/00043764-199506000-00016. PMID 7670920. S2CID 46294218.
  36. ^ "Insulation Facts #62 "Health and Safety Facts for Fiber Glass", Pub. No. N040" (PDF). North American Insulation Manufacturers Association ("NAIMA"). May 2012. Archived from the original (PDF) on 2015-02-04.
  37. ^ Hannon, Florence. "How safe is your basement?". Seacoastonline.com. Retrieved 8 October 2017.
  38. ^ Türschmann, V.; Jakschik, C.; Rother, H.-J. (2011년 3월) 화이트 페이퍼, 토픽: "유리섬유 강화 플라스틱(GRP) 부품 제조 시 깨끗한 공기"GRP 기술 및 서비스

외부 링크