まず明確な答えを
ファイバーグラスは酸と反応することがあるが、その結果は酸の種類、ファイバーグラスの種類、樹脂システム、暴露条件によって異なる。. グラスファイバーは単一の素材ではない。ガラス繊維、ガラス繊維メッシュ、ガラス繊維強化プラスチック、セメント系製品に使用されるガラス繊維など、さまざまな種類がある。.
ほとんどの一般的な酸は、アルカリやフッ化水素酸ほどシリカガラスを攻撃しません。オーエンズコーニングは、フッ化水素酸と高温でのリン酸を重要な例外として、酸はシリカガラスにほとんど影響しないと説明しています。これは有用な一般規則を与えますが、すべてのガラス繊維製品がすべての酸で安全であることを意味するものではありません。.
フッ化水素酸は特殊なケースである。それは二酸化ケイ素と反応し、可溶性または気体のケイ素のフッ化物を形作るのでガラスを攻撃できる。ScienceDirectはフッ化水素酸がガラスを攻撃する理由としてこの反応を説明している。.
要するにこういうことだ： グラスファイバーは多くの弱酸には耐えるが、強酸、長時間暴露、高温、フッ化水素酸にはダメージを受ける。. グラスファイバーがFRPの一部である場合、樹脂と腐食バリアも、FRPと同じくらい重要である。 ガラス繊維.
グラスファイバーの本当の意味
ガラス繊維は通常、補強材として使用されるガラス繊維を意味する。繊維はメッシュ状に編んだり、ストランド状に刻んだり、マットにしたり、樹脂に埋め込んでガラス繊維強化プラスチックにしたりすることができる。建設業界では、「ファイバーグラス」という言葉をさまざまな製品に使う。.
製品によって酸にさらされる量が変わるからだ。緩いガラス繊維は直接酸にさらされる。ガラス繊維メッシュにはポリマーコーティングが施されている場合がある。ガラス繊維強化プラスチック・タンクは、酸がガラス繊維に到達する前に樹脂リッチな腐食バリアがあるかもしれない。ガラス繊維入りのセメント製品は、繊維の周りにセメントマトリックスがある場合もある。.
FRP耐薬品性ガイドはこの点を明確にしています。INEOSの説明によると、FRP材料は性能と耐用年数を向上させるため、耐腐食性バリアで設計されている。つまり、酸が最初に接触するのは、ガラス繊維そのものではなく、樹脂を多く含む表面層なのです。.
グラスファイバーは酸と反応するのか？ どのグラスファイバー製品が露出しているか、酸の濃度と温度は？
酸缶 ガラス繊維を攻撃する 浸出を通して
多くのガラス繊維はケイ酸塩ベースの素材である。酸は必ずしもガラス構造全体をすぐに溶かすとは限らないが、それでもガラスから特定のイオンを溶出させることがある。これは時間の経過とともに強度を低下させる可能性がある。.
酸性環境におけるEガラス繊維に関する有名な研究では、Eガラスをシュウ酸、塩酸、硝酸、硫酸に曝した。この研究では、Eガラス繊維の酸腐食は主にカルシウムイオンとアルミニウムイオンの減少に関連しており、その結果は水素イオン濃度だけでなく酸陰イオンの種類にも依存することがわかった。.
これはバイヤーにとって重要なポイントである。同じpHの2つの酸が同じダメージを与えるとは限りません。塩酸、硫酸、硝酸、有機酸、フッ化水素酸は異なる挙動を示すことがあります。温度も結果を変える。時間も結果を変える。.
製品は、短時間の接触では問題なく見えても、長時間さらされると強度を失うことがある。これが、工業用酸サービスにおいて耐薬品性表とプロジェクト固有の試験が重要な理由です。.
フッ化水素酸はガラス繊維にとって最も危険な酸である
フッ化水素酸には特別な注意が必要だ。それはガラスのシリカネットワークを攻撃するので他の多くの酸と異なっている。ガラスを溶かしたり、ガラスをエッチングしたり、ファイバーグラスの補強材にダメージを与えたりします。.
ScienceDirectによれば、フッ化水素酸は二酸化ケイ素と反応してフッ化ケイ素を形成することでガラスを攻撃する。2020年のネイチャー・コミュニケーションズ誌の論文でも、フッ化水素酸はガラスのSi-O結合を攻撃し、ガラスのネットワークを破壊すると説明されている。.
これが、ガラス繊維がフッ化水素酸にさらされるための単純なデフォルトの選択肢ではない理由です。あるFRPシステムは特別な樹脂システムおよびはさみ金とのある特定のHFの条件のために設計することができるが、それは専門家の腐食の設計決定である。一般的なガラス繊維メッシュ、ガラス繊維、または基本的なFRP製品は、フッ化水素酸に対して安全であると仮定すべきではありません。.
フッ化水素酸はまた厳しい健康上の危険です。それは適切な安全制御を用いる訓練された人々によってだけ扱われるべきである。材料の選択については、購入者は常に耐薬品性ガイドを使用し、樹脂または複合材料の供給業者に確認する必要があります。.
ガラス繊維強化プラスチックは樹脂によって異なる
グラスファイバーと酸について尋ねられると、多くの場合、FRPタンク、FRPパイプ、FRPグレーチング、あるいはGRP製品を指す。これらの製品はガラス繊維だけではありません。ガラス繊維＋樹脂なのだ。樹脂が耐薬品性の多くを決定する。.
ビニルエステル樹脂は、広範囲の酸、アルカリ、漂白剤、溶剤に耐性があるため、耐腐食性FRPによく使用されます。AshlandのDerakaneガイドには、Derakane 411シリーズ樹脂が、広範囲の酸、アルカリ、漂白剤、溶剤に耐性を持つエポキシビニルエステル樹脂シリーズとして認められていると記載されています。.
これが、同じ酸の中で2つのグラスファイバー製品が全く異なる性能を発揮する理由です。低価格の ポリエステルFRP 製品は強酸環境では長持ちしないかもしれません。腐食バリアを備えた適切に設計されたビニルエステルFRP製品は、はるかに長持ちする可能性がある。ひび割れ、不十分な硬化、薄い樹脂リッチ層、または露出した繊維を持つ製品は、より早く破損する可能性があります。.
買い手は、“グラスファイバーですか？”と聞くだけではいけない。と聞くべきだ：
| 質問 | なぜ重要なのか |
|---|---|
| 使用されている樹脂は何ですか？ | 樹脂は耐酸性の多くをコントロールしている。. |
| 腐食バリアはあるか？ | バリアはガラス繊維を酸との直接接触から守る。. |
| どのようなガラスのベールを使うのですか？ | Cガラスや合成ベールは、システムによっては耐食性を向上させることがある。. |
| どのような酸が存在するのか？ | 酸の種類によって、ガラスや樹脂を攻撃する方法は異なる。. |
| 濃度と温度は？ | 通常、濃度と温度が高いほどリスクは高まる。. |
| 被曝は継続的か、それとも水しぶきだけか？ | 連続的な浸漬は、短時間の飛沫暴露よりもはるかに過酷である。. |
Eガラス、ECRガラス、Cガラス、ARガラスの挙動は同じではない
グラスファイバーの耐酸性はガラスの種類にもよる。Eガラスは一般的で費用対効果が高いが、酸性のサービスでは必ずしも最良の選択ではない。ECRガラスは耐薬品性に優れています。CガラスはFRP腐食バリアの耐食ガラスベールとしてよく使用される。ARガラスは主にセメント系環境での耐アルカリ性を目的として設計されている。.
あるガラス繊維グレードの参考文献によると、Eガラスは耐酸性が比較的劣るが、ECRガラスは強度、電気抵抗、耐酸腐食性が望まれる場合に使用される。同じ文献によれば、ARガラスはセメント基板やコンクリートに使用される耐アルカリ性ガラスである。.
また、ECRガラスに関する研究論文によれば、腐食生成物が薄い保護膜を形成し、それがさらなる腐食を遅らせるため、ECRガラスはEガラスよりも耐酸性がはるかに優れているという。.
この点は、建設業のバイヤーにとって有益である。セメント用のグラスファイバー製メッシュは、耐酸性ではなく耐アルカリ性で選ばれることがある。化学薬品タンク用のグラスファイバー製品は、セメントの耐アルカリ性ではなく、耐酸性のために選ばれるかもしれない。同じ「グラスファイバー」という言葉でも、その全容はわかりません。.
ARガラスは主にアルカリ用であり、あらゆる酸の問題に対応できるわけではない
ARガラスとは耐アルカリ性ガラスのこと。セメントは強アルカリ性であるため、GFRC、セメント製品、コンクリート関連用途に使用される。EOTAによると、ARガラス繊維は高い耐アルカリ性を実現するために二酸化ジルコニウムを使用している。.
これは耐酸性とは異なる。ARガラスは化学的耐久性に優れている可能性があり、一部のARガラス・サプライヤーは耐酸性にも優れていると説明している。しかし、ARガラスが存在する主な理由は耐セメントアルカリ性である。買い手は、ARガラスが自動的に全ての酸暴露問題を解決すると考えるべきではない。.
プロジェクトがGFRC、セメントレンダー、コンクリート、モルタルの場合、ARガラスや耐アルカリコーティングされたガラス繊維メッシュが適切な議論になることが多い。プロジェクトが酸貯蔵、酸排気、酸廃水、化学処理であれば、買い手はFRP腐食設計に移るべきである。その議論には、樹脂の種類、ライナーの設計、ベール、温度、酸濃度、試験データなどが含まれる。.
について エコクリートファイバー, この区別は重要である。セメント補強と化学腐食サービスは、同じ市場の問題ではありません。繊維の選択は環境に従わなければならない。.
ファイバーグラス・メッシュは酸と反応するか？
ガラス繊維メッシュは、ガラス糸やコーティングが酸に耐性がない場合、酸と反応することがある。漆喰やレンダーに使われる壁用メッシュは通常、アルカリ性のセメントにさらされるように設計されているが、必ずしも酸に浸されるようには設計されていない。耐アルカリ性のコーティングが施されている場合もある。このコーティングは、セメントには有効です。だからといって、そのメッシュが自動的に工業用酸に適するようになるわけではない。.
洗浄用の弱酸に短時間さらされたメッシュは、生き残る可能性がある。強酸、繰り返しの酸洗浄、酸蒸気、湿式酸にさらされたメッシュは、時間の経過とともに強度が低下する可能性があります。コーティングが軟化、膨潤、劣化する可能性があります。そうなると、酸がガラス繊維に到達し、それらを攻撃する可能性があります。.
これは、壁面システム、防水、化学工場エリア、食品工場、廃水エリア、工業用フロアなどで問題となる。買い手はグラスファイバーメッシュを使用する前に化学的環境を確認する必要がある。酸にさらされることが予想される場合、買い手はメッシュの重量や引張強度だけでなく、耐薬品性のデータを求めるべきです。.
メッシュがセメントに埋め込まれている場合、最初の懸念は通常、耐アルカリ性である。完成した壁や塗膜が酸洗浄や酸の蒸気にさらされる場合は、酸の耐久性について2度目のチェックが必要です。.
グラスファイバーはコンクリートやセメントの酸と反応するか？
セメント系材料の場合、ガラス繊維の化学的懸念は通常、酸ではなくアルカリである。セメントペーストは強アルカリ性であるため、通常のEガラスはその環境下で劣化する可能性がある。そのため、ジルコニア入りARガラスがGFRCやセメント製品に使用されている。EOTAによると、ARガラスは高い耐アルカリ性を実現するために二酸化ジルコニウムを使用している。.
酸への暴露は別の問題である。酸はセメントマトリックスそのものを侵す可能性がある。酸性水、酸性雨、工業用酸、酸性廃水がコンクリートに到達すると、セメントペーストが劣化する可能性がある。すると繊維が露出する可能性がある。繊維がガラスの場合、耐酸性はガラスの種類による。繊維がポリプロピレンの場合、耐酸性はポリマーと暴露条件に依存する。.
コンクリート・プロジェクトの場合、設計はマトリックスと補強材の両方を考慮する必要があるということだ。強力なファイバーは、それだけではセメント母材を激しい酸の攻撃から守ることはできない。耐酸性コーティング、ライナー、耐薬品性モルタル、樹脂システム、または特殊なコンクリート設計が必要になる場合があります。.
ファイバーグラスが酸に長時間さらされるとどうなるか？
長期にわたる酸への暴露は、いくつかの問題を引き起こす可能性がある。.
まず、酸がレジンやコーティング、サイジングを侵す可能性がある。グラスファイバーの表面には、レジンやセメントとの接着性を高めるためにサイジングが施されていることが多い。サイジングが破壊されると、接着が弱くなります。.
第二に、酸によってガラスからイオンが溶出する可能性がある。酸性環境に関するEガラスの研究では、カルシウムとアルミニウムの減少が酸による腐食の主な役割を果たしていることがわかった。.
第三に、繊維強度が低下する可能性がある。ガラス繊維補強は連続繊維強度に依存する。ガラス繊維が弱くなると、複合材全体の引張性能が低下する可能性がある。.
第四に、ひび割れやマイクロクラックは、より多くの酸を侵入させる可能性がある。FRPでは、酸が樹脂バリアを通過すると、ガラス層がより早く攻撃される可能性がある。耐腐食性FRPが樹脂リッチなバリアと慎重な積層設計を用いるのはこのためである。INEOSは、FRP耐腐食性バリアについて、性能と寿命を向上させる方法であると説明しています。.
そのため、酸によるダメージは最初はゆっくりかもしれないが、暴露時間が長くなると深刻になる可能性がある。.
グラスファイバーは耐酸性か？
ファイバーグラスを広義に耐酸性と呼ぶべきではない。より適切な用語は 規定条件下での耐酸性. .その条件とは、酸の種類、濃度、温度、暴露時間、製品の構造、ガラスの種類、樹脂の種類、表面保護などである。.
この区別が重要なのは、「耐酸性」が絶対的な響きを持つからである。ほとんどの建築資材や工業資材は絶対的なものではありません。材料は使用条件に合わせて選択されます。ある材料は、室温では5%硫酸に耐えるかもしれないが、高温の濃硫酸では機能しない。ある材料は、水しぶきには耐えるが、完全な浸漬には耐えない。ある樹脂系では塩酸に耐えるが、別の樹脂系では耐えられな い。.
FRP樹脂の選択ガイドが存在するのはこのためです。INEOSとAshlandは、エンジニアが耐腐食性FRP機器用の樹脂システムを指定するのに役立つ耐薬品性ガイドを発行しています。.
バイヤーにとって、これは正しい質問が “グラスファイバーは酸に強いか？”ではないことを意味します。正しい質問は、“どのグラスファイバーシステムが、この酸に、この濃度と温度で、この暴露時間で耐えられるか？”である。”
通常、どの酸がより懸念されるのか？
フッ化水素酸はガラスのシリカネットワークを直接攻撃するため、ガラス繊維にとって最も明白な危険である。.
強鉱酸もまた、特に長時間の暴露や高温で問題となる可能性がある。Eガラスの酸腐食研究では、塩酸、硝酸、硫酸、シュウ酸が用いられ、酸によってガラス成分の溶出方法が異なることが示された。.
また、リン酸は高温になると問題が大きくなります。オーエンズコーニングは、シリカガラスの耐久性の例外として高温リン酸を挙げています。.
有機酸も無視できない。有機酸の挙動は、濃度、温度、溶出イオンとの複合化能力によって異なる。これが、ケミカルサービスをケースバイケースで検討しなければならない理由のひとつである。.
バイヤーにとって実用的な酸リスクランキングは次のようなものだ：
| 酸暴露タイプ | グラスファイバーへのリスク |
|---|---|
| 軽度の短期的酸飛沫 | 樹脂やコーティングが適切であれば、なんとかなることが多い。. |
| 連続酸浸漬 | 耐薬品性データとシステム設計が必要。. |
| 熱い酸への暴露 | リスクが高く、専門医による審査が必要。. |
| フッ化水素酸への暴露 | ガラス繊維のリスクが非常に高く、特別な材料の選択が必要。. |
| セメント系における酸への暴露 | セメント・マトリックスが最初に劣化し、次に繊維が露出する可能性がある。. |
バイヤーはどのように酸性環境用のグラスファイバーを選ぶべきか
バイヤーは、化学物質の使用条件から始めるべきである。買い手は、酸の名称、濃度、温度、暴露時間、洗浄サイクル、圧力、磨耗、酸が液体か蒸気か飛沫かを記載すべきである。.
次に、買い手はグラスファイバー方式を確認する必要がある。製品がFRPの場合は、樹脂の種類、腐食バリアの厚さ、ガラスヴェールの種類、構造用ラミネートの設計、耐薬品性表を求める。製品がメッシュの場合は、ガラスの種類、コーティングの種類、化学薬品暴露後の引張強度、システムの適合性を確認する。製品がセメント繊維の場合は、使用環境がアルカリ性か酸性か、あるいはその両方かを尋ねる。.
工業用酸サービスの場合、買い手は一般的なガラス繊維の主張だけに頼ってはならない。購入者は、樹脂選択ガイドを使用するか、供給業者に確認書を求めるべきである。INEOSとAshlandの両社は、耐腐食性FRP機器における樹脂選択のための耐薬品性ガイドを提供しています。.
セメントベースの建築の場合、購入者は適合性を確認せずに一般的なEガラスを使用すべきではない。GFRCやセメント補強の場合は、通常ARガラスか耐アルカリメッシュが適切である。酸にさらされることが予想される場合、買い手は耐アルカリ性と耐酸性の両方をチェックすべきである。.
エコクリートファイバー™にとってこのトピックが重要な理由
この質問が重要なのは、多くのバイヤーが「ファイバーグラス」を広い意味で使っているからです。グラスファイバーメッシュ、ARグラスファイバー、チョップドグラスストランド、FRPコンポジットなどを指す場合もある。各製品は酸やセメント中で異なる反応を示す。.
エコクリートファイバー 山東建邦化学繊維有限公司. コンクリート・建設用繊維の選択をサポート。目標は繊維を売ることだけではありません。繊維を実際の環境に適合させることです。セメント系には耐アルカリ性が必要です。酸にさらされる工業用システムには耐薬品性が必要です。コンクリートスラブにはポリプロピレン極細繊維やマクロ合成繊維が必要かもしれません。GFRCにはARガラス繊維が必要です。.
この違いを理解しているバイヤーは、より良い購買決定を下すことができる。買い手は、セメントに間違ったグラスファイバーを使うことを避けることができます。買い手は、すべてのガラス繊維が耐酸性であると思い込むことを避けることができます。また、樹脂のデータ、コーティングのデータ、化学的老化のデータを求めるタイミングもわかっています。.
結論
ファイバーグラスは酸と反応することがあるが、その反応は酸とファイバーグラスのシステムに依存する。多くのシリカガラスは多くの一般的な酸にそれなりに耐えますが、フッ化水素酸はガラスのシリカネットワークを攻撃するため、大きな例外です。強酸、高温の酸、長時間の暴露は、浸出と腐食によってガラス繊維を弱めることもある。.
FRPでは、樹脂システムと腐食バリアが重要である。酸はまず樹脂を侵し、それがガラス補強材に達すると繊維が損傷して強度が低下する可能性がある。このため、耐薬品性FRPは、樹脂の選択、バリア設計、ガラスベールの選択、および使用条件によって決まる。.
セメント系材料では、ガラス繊維の主な問題は酸ではなくアルカリであることが多い。ARガラス繊維は二酸化ジルコニウムを使用し、アルカリ性のセメント環境に耐える。酸への暴露もある場合は、購入者は耐酸性を別途確認する必要がある。.
現実的なルールは簡単だ。. ガラス繊維を耐酸性として扱わないでください。ガラスの種類、樹脂やコーティング、暴露条件によって耐酸性が証明された場合のみ、耐酸性として扱ってください。. 建設業界のバイヤーにとって、Ecocretefiber™は、ARガラス繊維やガラス繊維メッシュの質問から、コンクリート用のポリプロピレンやマクロ合成繊維のソリューションまで、材料の選択を実際の環境と結びつけるのに役立ちます。.
