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複合材料の物理的特性は繊維によって大きく左右されます。つまり、樹脂と繊維を組み合わせると、その特性は個々の繊維の特性と非常に類似したものになります。試験データによると、繊維強化材料が荷重の大部分を支える部材であることが示されています。そのため、複合構造の設計においては、繊維の種類の選択が非常に重要です。

プロジェクトに必要な補強材の種類を決定することから始めましょう。一般的なメーカーは、ガラス繊維、炭素繊維、ケブラー®（アラミド繊維）の3種類の補強材から選択できます。ガラス繊維は汎用性が高く、炭素繊維は高い剛性、ケブラー®は高い耐摩耗性を備えています。また、複数の素材の利点を兼ね備えたハイブリッド積層材を積層する際に、異なる種類の繊維を組み合わせることも可能です。

生地コレクションを決定したら、作業のニーズに合った重量と織り方を選びましょう。生地のオンスが軽いほど、凹凸のある表面にもドレープしやすくなります。軽量生地は樹脂の使用量も少なくなるため、ラミネート全体の軽量化にもつながります。生地の重量が増えると柔軟性が低下します。中重量生地は十分な柔軟性を維持し、ほとんどの凹凸に対応できるため、部品の強度向上に大きく貢献します。中重量生地は非常に経済的で、自動車、船舶、産業用途向けの高強度かつ軽量な部品を製造できます。編み込みロービングは比較的重量のある補強材で、造船や金型製作でよく使用されます。

生地の織り方は、その織り方によって模様やスタイルが決まります。一般的な織り方には、平織り、朱子織り、綾織りの3種類があります。平織りは最も安価で、比較的柔軟性が低いですが、裁断時の強度に優れています。糸の交差が頻繁に生じるため、平織りの強度は低下しますが、それでも最高性能が求められる用途以外では十分な強度があります。

朱子織りと綾織りは、平織りよりも柔らかく丈夫です。朱子織りでは、1本の緯糸が3本から7本の経糸の上に浮かび、その後別の経糸の下に縫い込まれます。この緩やかな織り方では、緯糸が長くなり、繊維の理論的な強度が維持されます。綾織りは、朱子織りと平織りの中間的な織り方で、ヘリンボーン模様の装飾効果が得られることが多いのが特徴です。

テクニカルヒント：生地に柔軟性を持たせるには、ロールから45度の角度でカットします。この方法でカットすると、どんなに粗い生地でもシルエットに美しくフィットします。

グラスファイバー強化

グラスファイバーは複合材料産業の基盤です。1950年代から多くの複合材料用途に使用されており、その物理的特性は十分に理解されています。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持ち、損傷や繰り返し荷重にも耐え、取り扱いが容易です。

グラスファイバーは、利用可能な複合材料の中で最も広く使用されています。これは主に、比較的低コストで適度な物理的特性を持つためです。グラスファイバーは、日常的なプロジェクトや、それほど強度や耐久性を必要としない部品に最適です。

グラスファイバーの強度特性を最大限に引き出すために、エポキシ樹脂と併用し、標準的なラミネート技術で硬化させることができます。自動車、海洋、建設、化学、航空産業などの用途に最適で、スポーツ用品にも広く使用されています。

ケブラー®補強

ケブラー®は、繊維強化プラスチック（FRP）業界で最初に採用された高強度合成繊維の一つです。複合グレードのケブラー®は軽量で、優れた比引張強度を有し、耐衝撃性と耐摩耗性にも優れていると考えられています。主な用途としては、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挙げられます。ケブラー®は、エポキシ樹脂またはビニルエステル樹脂と併用されます。

炭素繊維強化

炭素繊維は90%以上の炭素を含み、FRP業界で最も高い引張強度を誇ります。さらに、圧縮強度と曲げ強度も業界最高レベルです。加工後、これらの繊維は結合して、織物、トウなどの炭素繊維強化材を形成します。炭素繊維強化材は高い比強度と剛性を有しますが、一般的に他の繊維強化材よりも高価です。

炭素繊維の強度特性を最大限に引き出すには、エポキシ樹脂と併用する必要があります。標準的な積層技術で硬化させることができます。自動車、船舶、航空宇宙産業の用途に最適で、スポーツ用品にも広く使用されています。