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複合材料の物理的特性は繊維によって支配されます。これは、樹脂と繊維を組み合わせると、その特性が個々の繊維の特性と非常に似ていることを意味します。テストデータによれば、繊維強化材料が荷重の大部分を担うコンポーネントであることが示されています。したがって、複合構造を設計する際には、生地の選択が重要です。

プロジェクトに必要な補強の種類を決定することからプロセスを開始します。一般的なメーカーは、ガラス繊維、カーボン繊維、ケブラー® (アラミド繊維) の 3 つの一般的な強化材料から選択できます。ガラス繊維は汎用的に選択される傾向にありますが、カーボン繊維は高い剛性と Kevlar® の高い耐摩耗性を備えています。生地の種類をラミネートで組み合わせて、複数の素材の利点を備えたハイブリッド スタックを形成できることに留意してください。

生地のコレクションを決めたら、仕事のニーズに合った重さと織りスタイルを選択します。生地のオンスが軽いほど、輪郭の大きな表面にドレープしやすくなります。軽量化により使用する樹脂も少なくなるため、ラミネート全体がさらに軽量になります。生地が重くなると、柔軟性が低下します。中程度の重量は、ほとんどの輪郭をカバーするのに十分な柔軟性を保持しており、部品の強度に大きく貢献します。これらは非常に経済的で、自動車、海洋、産業用途向けの強力で軽量なコンポーネントを製造します。編組ロービングは、造船や金型の製造で一般的に使用される比較的重い補強材です。

布地の織り方は、そのパターンまたはスタイルとみなされます。平織り、サテン、ツイルの 3 つの一般的な織りスタイルからお選びください。平織りスタイルは最も安価で比較的柔軟性に劣りますが、切断するとしっかりとまとまります。糸を頻繁に上下に交差させると平織りの強度が低下しますが、最高性能の用途を除くすべての用途にはそれでも十分です。

サテンやツイル織りは平織りよりも柔らかく、丈夫です。サテン織りでは、1本のよこ糸が3～7本の他のたて糸の上に浮かび、別のたて糸の下に縫い付けられます。このゆるい織りタイプでは、糸が長くなり、繊維の理論上の強度が維持されます。ツイル織りはサテンとプレーンの中間的なスタイルで、望ましいヘリンボーンの装飾効果が得られます。

技術的なヒント: 生地に柔軟性を加えるには、ロールから 45 度の角度で生地をカットします。この方法でカットすると、最も粗い生地でもシルエットに沿ってドレープが良くなります。

グラスファイバー補強

グラスファイバーは複合材料産業の基盤です。1950 年代以来、多くの複合用途に使用されており、その物理的特性はよく理解されています。グラスファイバーは軽量で、適度な引張強度と圧縮強度を備え、損傷や繰り返し荷重に耐えることができ、取り扱いが簡単です。

グラスファイバーは、入手可能なすべての複合材料の中で最も広く使用されています。これは主に、比較的低コストであり、適度な物理的特性によるものです。グラスファイバーは、強度と耐久性を高めるファイバーファブリックをあまり必要としない日常的なプロジェクトや部品に最適です。

グラスファイバーの強度特性を最大化するために、エポキシと併用し、標準的なラミネート技術を使用して硬化することができます。自動車、海洋、建設、化学、航空産業での用途に最適であり、スポーツ用品にもよく使用されます。

Kevlar® 補強材

Kevlar® は、繊維強化プラスチック (FRP) 業界で受け入れられた最初の高強度合成繊維の 1 つです。複合グレードの Kevlar® は軽量で、比引張強度に優れ、耐衝撃性と耐摩耗性に優れていると考えられています。一般的な用途には、カヤックやカヌーなどの軽量船体、航空機の胴体パネルや圧力容器、耐切創手袋、防弾チョッキなどが含まれます。Kevlar® は、エポキシまたはビニル エステル樹脂とともに使用されます。

カーボンファイバー補強

カーボン繊維は炭素含有率が90%以上で、FRP業界で最高の極限引張強度を持っています。実際、業界最高の圧縮強度と曲げ強度も備えています。加工後、これらの繊維が結合して、織物やトウなどの炭素繊維強化材が形成されます。炭素繊維強化材は高い比強度と剛性を提供しますが、一般に他の繊維強化材よりも高価です。

カーボンファイバーの強度特性を最大化するには、エポキシと併用する必要があり、標準的なラミネート技術を使用して硬化できます。自動車、船舶、航空宇宙での用途に最適で、スポーツ用品にもよく使用されます。