ガラス繊維複合材料の市場と応用

ガラス繊維複合材料は、主に熱硬化性複合材料（FRP）と熱可塑性複合材料（FRT）の2種類に分けられます。熱硬化性複合材料は主に不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂をマトリックスとして使用し、熱可塑性複合材料は主にポリプロピレン樹脂（PP）やポリアミド（PA）を使用します。熱可塑性とは、加工、固化、冷却後でも流動性が得られ、再度加工して成形できる能力を指します。熱可塑性複合材料は投資の敷居が高くなりますが、その製造プロセスは高度に自動化されており、製品はリサイクル可能であり、徐々に熱硬化性複合材料に取って代わります。

ガラス繊維複合材料は、軽量で高強度、優れた断熱性能を備えているため、さまざまな分野で広く使用されています。以下ではその応用分野と範囲を中心に紹介します。

(1) 交通分野

都市規模の継続的な拡大により、都市間および都市間地域の交通問題の解決が急務となっています。地下鉄や都市間鉄道を中心とした交通ネットワークの構築が急務となっている。高速鉄道、地下鉄、その他の鉄道交通システムでは、ガラス繊維複合材料が絶えず増加しています。また、ボディ、ドア、ボンネット、内装部品、電子・電気部品などの自動車製造にも広く使用されており、車両の軽量化、燃費の向上、優れた耐衝撃性と安全性能を実現します。ガラス繊維強化材料技術の継続的な開発により、自動車の軽量化におけるガラス繊維複合材料の応用の可能性もますます広がっています。

(2) 航空宇宙分野

高強度かつ軽量な特性を活かし、航空宇宙分野で広く使用されています。たとえば、航空機の胴体、翼表面、尾翼、床、座席、レドーム、ヘルメット、その他の部品は、航空機の性能と燃料効率を向上させるために使用されます。当初開発されたボーイング 777 型機の機体材料のうち、複合材料が使用されていたのはわずか 10% でした。現在、先進的なボーイング 787 航空機の機体の約半数には複合材料が使用されています。航空機が先進的であるかどうかを判断するための重要な指標は、航空機内の複合材料の適用です。ガラス繊維複合材料は、波動透過性や難燃性などの特殊な機能も備えています。したがって、航空宇宙分野には依然として大きな発展の可能性があります。

(3) 建設分野

建築分野では、壁パネル、屋根、窓枠などの構造部品の製造に使用されます。コンクリート構造物の補強や補修、建物の耐震性能の向上、浴室やプールなどにも使用できます。さらに、ガラス繊維複合材料は、その優れた加工性能により、理想的な自由曲面モデリング材料であり、美的建築の分野で使用することができます。たとえば、アトランタのバンク・オブ・アメリカ・プラザ・ビルの最上階には、グラスファイバー複合材料で作られたユニークな構造である、印象的な金色の尖塔があります。

 

(4) 化学工業

優れた耐食性により、タンク、パイプライン、バルブなどの機器の製造に広く使用され、機器の寿命と安全性を向上させます。

(5) 消費財・商業施設

産業用ギア、産業用および民生用ガスシリンダー、ラップトップおよび携帯電話のケース、家庭用電化製品の部品。

(6) インフラ

国の経済成長に不可欠なインフラとして、橋、トンネル、鉄道、港湾、高速道路、その他の施設は、その汎用性、耐食性、高荷重要件により、世界的に構造的な問題に直面しています。ガラス繊維強化熱可塑性複合材料は、インフラの建設、改修、補強、修理に大きな役割を果たしてきました。

(7) 電子機器

優れた電気絶縁性と耐食性により、主に電気エンクロージャ、電気部品およびコンポーネント、複合ケーブルサポート、ケーブルトレンチサポートなどの伝送線路に使用されます。

(8) スポーツ・レジャー分野

軽量かつ高強度で設計の自由度が大幅に向上するため、スノーボード、テニスラケット、バドミントンラケット、自転車、モーターボートなどの太陽光発電スポーツ用品に応用されています。

(9) 風力発電分野

風力エネルギーは持続可能なエネルギー源であり、その最大の特徴は、再生可能、無公害、埋蔵量が多く、広く分布していることです。風力タービンのブレードは風力タービンの最も重要な部品であるため、風力タービンのブレードに対する要件は高くなります。高強度、耐食性、軽量、長寿命などの要件を満たさなければなりません。ガラス繊維複合材料は上記の性能要件を満たすことができるため、風力タービンブレードの製造に世界中で広く使用されています。電力インフラの分野では、ガラス繊維複合材料は主に複合柱、複合がいしなどに使用されています。

(11) 太陽光発電の境界

「デュアルカーボン」開発戦略の文脈において、太陽光発電産業を含むグリーンエネルギー産業は国家経済発展の注目の主要な焦点となっている。最近、太陽光発電フレームへのガラス繊維複合材料の使用が大幅に進歩しました。太陽光発電フレームの分野でアルミニウムのプロファイルを部分的に置き換えることができれば、ガラス繊維業界にとって大きな出来事となるでしょう。洋上太陽光発電所では、太陽光発電モジュールの材料に強い塩水噴霧耐食性が求められます。アルミニウムは塩水噴霧腐食に対する耐性が低い反応性金属ですが、複合材料には電気腐食がないため、海洋太陽光発電所における優れた技術的ソリューションとなります。