加硫繊維

加硫繊維（レッドファイバーとも呼ばれる）は、セルロースのみで構成された積層プラスチックです。この素材は、アルミニウムよりも軽く、革よりも丈夫で、ほとんどの熱可塑性樹脂よりも硬い、丈夫で弾力性のある角質状の素材です。新しい木材積層用グレードの加硫繊維は、スキー、スケートボード、支持梁などに使用される木材積層材の強化や、薄い木材ベニヤの下地材として使用されています。

加硫繊維と非常によく似た製品にレザーロイドがありますが、レザーロイドは異なる化学プロセスを使用して製造されます。2004 年以降、科学界はこの材料の再生可能性と優れた物理的特性により再び関心を持ち、全セルロース複合材料の分野が誕生しました。^{[ 1 ]}これらの複合材料はすべて、溶解または部分的に溶解したセルロースからなるマトリックスで構成され、強化材はセルロース繊維のままです。塩化亜鉛以外のさまざまな溶媒が検討されており、低温での水酸化ナトリウムやイオン液体などが含まれます。^{[ 2 ] [ 3 ]}当初は、複合材料に異方性機械的特性を与えるために長い強化繊維 (ラミー、亜麻、ビスコースなど)を使用するというアイデアでしたが、この分野ではナノセルロースの使用も検討されています。

加硫繊維は、ビクトリア朝時代から工学分野で長い歴史を持っています。現在では、主に合成ポリマーなど、より高性能な材料が数多く存在しますが、繊維は広く応用され、現在でも多くの用途で利用されています。繊維は、それ自体の強度に頼るのではなく、機械的に剛性の高い部品間の薄い部分で強度を発揮するため、主にワッシャー、ガスケット、各種シムやパッキンとして使用されてきました。

ファイバーワッシャーは、配管継手や一般的な配管工事のシール材として、最も安価なコンフォーマルエラストマーガスケットの一つです。水に触れるとわずかに膨張し、優れたシール効果を発揮します。また、温度が高すぎなければ、炭化水素系流体にも使用できます。ゴムとは異なり、ファイバーワッシャーシールは使い捨て品とみなされます。

繊維シートは複雑な形状に容易に型抜きできるため、成形ガスケットに広く用いられています。これらは、シール材、断熱材、または機械的なスペーサーとして使用できます。

1930年代に現代的なプラスチックが開発されるまで、繊維は多くの小型部品の標準的な電気絶縁材料でした。大量生産でも手作業でサイズに合わせて簡単に切断できたため、特にモーターの巻線など、大型機械の組み立てによく用いられていました。

初期のスイスアーミーナイフの中には、加硫繊維製のハンドルを使用したものもあった。

加硫繊維の英国特許は、1859年にイギリス人のトーマス・テイラーによって取得されました。^{[ 4 ]}彼は、1856年にセルロイドが導入された後、1894年にビスコースレーヨン（再生セルロース）が発明される前に特許を取得しました。1871年、トーマス・テイラーは加硫繊維の米国特許を取得しました。^{[ 5 ] [ 6 ]}加硫繊維を製造した最初の組織的な工業会社は、1873年6月19日に設立されたニューヨーク法人であるVulcanized Fibre Companyで、ウィリアム・コートニーが社長、チャールズ・F・コビーが秘書として記載されています。^{[ 7 ]}ニューヨーク初の法人も1873年のニューヨーク市名簿^{[ 8 ]}に記載されており、そこには1873年にウィリアム・コートニーが社長、チャールズ・F・コビーが秘書として記載されていた。1873年から1878年まで、バルカナイズド・ファイバー社はニューヨークの事務所を17 Dey St.に置き、工場はデラウェア州ウィルミントンにあった。これは、この時期にさまざまな出版物に掲載された多くの広告からも確認できる。^{[ 9 ]} 1873年にデラウェア州から特別認可^{[ 10 ]が与えられ、1875年2月8日にデラウェア州法人が最終的に設立され[ 11 ]}、ウィリアム・コートニーが社長、クレメント・B・スミスが秘書として記載された。

1884年、Courtenay & Trull Co. NYはVulcanized Fibre Co. ^{[ 12 ]}に合併され、同社は「ゼラチン化繊維」という商標名で呼ばれる新しい発明品の支配権を獲得した。

1901 年 12 月 4 日、合併と統合の過程で、Vulcanized Fibre Co. ^{[ 13 ]}は、Kartavert Mfg. Company (デラウェア州ウィルミントン)、American Hard Fibre Company (デラウェア州ニューアーク)、Vulcanized Fibre Company (デラウェア州ウィルミントン)、および Laminar Fibre Company (マサチューセッツ州ノースケンブリッジ) を統合する目的で設立された「American Vulcanized Fiber Co.」に社名を変更しました。

1922年、デラウェア州ヨークリンのナショナル・ファイバー・アンド・インシュレーション社（キーストーン・ファイバー社の所有者でもあった）が直接買収した際に、社名が再び変更された。当時のナショナル・ファイバー社の社長はJ・ウォーレン・マーシャルで、新会社「ナショナル・バルカナイズド・ファイバー社」に統合された後も同じ役職に就任した。

1965年に、新製品や変化する製品ラインとの混同を避けるため、社名が再びNVF社に変更された。^{[ 14 ]}

デラウェア州北部のピードモント地方の河川の水力は、加硫繊維事業における企業の急増を促した。これらの企業は長年にわたり再編や合併を繰り返した。1922年、ナショナル・バルカナイズド・ファイバー社が、スパウルディング・ファイバー社の主要な競合企業として台頭した。スパウルディング・ファイバー社は、デラウェア州で加硫繊維産業が始まってから約四半世紀後、ニューハンプシャー州ロチェスターとニューヨーク州トナワンダで加硫製品の開発を開始していた。

ウィルミントン地域で加硫繊維の開発に関わっていた企業には、Nunsuch Fiber Company、American Hard Fiber Company、American Vulcanized Fibre Company、Continental Fibre Co.、Diamond State Fibre Co.、Franklin Fibre Companyなどがあった。1965年のPost's Pulp and Paper Directoryには、National Vulcanized Fibre Co.が加硫繊維用のぼろ紙を生産する工場を2つ所有していると記載されている。それらはニューアークにあり、1日あたり15トンを生産していた。ヨークリンには1日あたり18トンを生産していた。これは、当時1日あたり40トンを生産していたSpaulding Fibreのトナワンダ工場と比較される（Post's Directory）。競合他社もベークライトを生産していたが、異なる名前で販売していた。SpauldingのブランドはSpauldite、NationalのブランドはPhenolite、Iten IndustriesのブランドはResitenまたはIteniteだった。

このプロセスは、綿のぼろ布から作られた紙から始まりました。19 世紀半ばに木材パルプや化学木材パルプが加工される以前は、製紙の主要な繊維源は綿と麻のぼろ布でした。加硫繊維に変換するために製造される綿のぼろ布シートは、飽和に適したシートのように作られます。飽和用の紙は、ビーター添加または表面塗布のいずれのサイズ剤も省略して作られます。今日、筆記、印刷、コーティング用に作られるほとんどの紙シートは、ロジン、アルキルコハク酸無水物(ASA)、またはアルキルケテンダイマー(AKD)によって内部 (ビーター添加)サイズ剤が提供され、表面サイズ剤はデンプンによって提供されます。飽和用に作られたシートには、これらの化学成分は一切含まれていません。加硫繊維用に準備されたサイズ剤なしの飽和綿繊維紙は、塩化亜鉛溶液の入った槽を通過させます。

最終製品は、人工接着剤、樹脂、バインダーを一切含まない、ほぼ100%セルロースの均質な塊です。完成した加硫繊維は、有用な機械的特性と電気的特性を備えています。高い引裂強度と引張強度を持ち、薄い厚さでは曲線や曲がりに沿う柔軟性を備えています。厚い厚さでは、蒸気と圧力で成形できます。加硫繊維の物理的強度を証明する用途の1つは、重研磨ディスクの好ましい材料であることです。物理的強度は、ローラーカレンダー加工プロセスにより異方性があり、通常、シートの横方向よりも縦方向の方が50%強くなっています。^{[ 16 ]}

加硫繊維が示す電気的特性は、高い絶縁値、アーク耐性、および耐トラック性であり、使用温度は110～120  ℃までです。繊維は20世紀半ばの大部分において電気絶縁体として広く用いられましたが、これは絶縁体としての耐性が特に優れていたからではなく（特に湿度が高い場合は）、初期の木粉充填ポリマーであるベークライトなどよりも耐トラック性や耐破壊性がはるかに優れていたためです。

加硫繊維は、ほとんどの有機溶剤、油、石油誘導体の浸透に対して高い耐性を示す。

• 業務用グレード。標準的なグレー、ブラック、レッドの3色展開で、ワッシャー、ガスケット、ギア、ハンドルなど、様々な用途に使用されます。
• 電気用グレード：高誘電性グレー、綿100％、非常に柔軟、（歴史的にはフィッシュペーパーと呼ばれていた）このグレードは層間絶縁および接地絶縁に適しており、小型モーターのウェッジに使用されるトップスティックグレードなどのバリエーションがあります。
• トランクファイバー：丈夫で耐摩耗性に優れ、スチーマートランク、ドラムケース、摩耗パネル、滑り止めパネルの表面材として使用されます。
• 骨繊維：非常に硬く密度が高く、精密加工、チューブ、ビリヤードキューのフェルール（先端部）、切り出しヒューズなどに使用されます。
• 木材積層材：強靭で、多方向の引張強度とねじり強度を備え、木材積層材が使用されるあらゆる場所で支持力と強度を提供します。特に、薄い化粧板やエキゾチックな化粧板の下地材として、安定材／強化材として使用されます。