BFRP開発のジレンマ

1 準備の難しさ

BFの品質は、 BFRPしかし、現在のBFRPに関する研究は、主にBFと他の繊維の材料特性に対する強化効果の違いや、異なる材料下におけるBFRPの様々な特性の決定に焦点を当てており、以下の研究は不足している。 玄武岩 玄武岩の成分、資源分布、高炉製造プロセス、物理的・機械的特性、そして異なる地域からの原材料に基づくBFRPの物理的・機械的特性。地域によって玄武岩の成分が大きく異なるため、異なるバッチのBFの品質に大きな差が生じます。例えば、製造プロセスにおいて玄武岩の分類をさらに精緻化せずに同じプロセス条件を使用すると、玄武岩が完全に溶融できず、高性能BFの生成が制限され、高性能BFの製造に影響を与える可能性があります。BFRP現在、BF製造プロセスの欠陥により、BF製造に使用されるフィルム形成剤は、主に他の繊維の製造に使用されるフィルム形成剤の製造に使用され、高温溶融物が十分に均質化されず、フィラメントの重大な破損を引き起こします。また、国内のBF工場では、一般的に小規模のるつぼ炉の製造に使用され、プラントの大規模工業化の生産が高性能BFの生産の大規模工業化に対する制約が少なくなり、高性能BFの生産量が低下します。 BF製造プロセス、リークプレートの摩耗、頻繁な更新の必要性により、小型リークプレートの平均耐用年数はわずか9か月、大型リークプレートは約11か月です。 リークプレートは主にプラチナ合金で作られており、コストが高く、BFの製造コストが高く、BFRPの低コストの道への発展を妨げています。 BFと他の材料との複合プロセスも、BFRPの品質に影響を与える重要な要素の一つです。 BFRP 直接混合プロセスによって製造されたBFの滑らかな界面と他の材料と反応しにくいBFの特性により、BFと材料の結合が密接せず、材料から簡単に剥がれ、結果として BFRP 性能向上効果が期待通りに得られない、あるいは材料本来の強度や耐水性が低下するといった現象も生じます。含浸溶融法は、より高い数値精度でBFRP基材を製造します。そのため、より高性能なBFRP基材を得るためには、 BFRP複合材料の製造においては、BFと他の改質剤や材料との比率、そして異なるマトリックス下での配合条件に対する要件がより厳しくなっています。しかしながら、複合材料製造プロセスにおける混合比率とプロセスの最適化については、依然として詳細な研究の余地があります。

2 変更のボトルネック

現在、繊維界面改質は主に繊維と材料の結合の問題を解決するために使用されています。 BFRPいずれも比表面積と界面の結合強度を高めるという目的は達成できるものの、各改質方法には、量産が不可能、環境を汚染する、工程が複雑など、一定の制限がある。多くの種類の複合改質が互いの利点を補完する目的を達成できるものの、現在、異なるマトリックス下におけるBF界面複合改質のマッチング比率事例、改質効果、および実際の適用に関する体系的な分析が不足している。繊維の混合は相補的な正のハイブリッド効果を発揮することができるが、繊維混合の増強効果に影響を与える要因は多く、異なる長さや種類の繊維は異なる強化効果を達成することができ、混合量が多すぎたり少なすぎたりすると強化効果に影響を与え、期待される結果が得られず、材料自体の性能が低下することさえある。異なるマトリックスにおけるBFの最適な混合長さ、投与量、および性能向上データに関する研究は行われているものの、異なる材料に基づく混合強化プロセスの研究の進捗は異なり、混合繊維の種類、長さ、比率、投与量、混合プロセスに関する体系的な研究とまとめが不足しています。

3 アプリケーションの難しさ

建築構造の補強や交通道路の舗装は、BFRPが最も広く使用されている分野であり、その用途は多岐にわたります。BFRPは、コンクリート、土、アスファルト、石膏などの複合材料と直接混合されることが多く、付加価値は低く、現在、このような製品に関する研究は主にBFRP試験片の強度に焦点を当てています。 耐食性、多孔性など、しかし、統計や研究の実施環境では、実際のエンジニアリングアプリケーションで上記の材料はほとんどありません。BFRP 軽量・高強度自動車製造、軽量・高温航空宇宙材料、高強度・耐食性パイプシート用途などにおける適用範囲はやや狭い。しかし、これらの性能に関する統計や研究は少ない。 BFRP 実際のエンジニアリング用途においては、例えば熱可塑性ポリマー複合管の端部処理や配管接続技術には依然として欠陥があり、BFRP製油管やケーシングは耐高圧性という点で大きな制約を抱えています。