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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。ガラス繊維は一般的に広く採用されていますが、炭素繊維は高い剛性を、ケブラー®は高い耐摩耗性を備えています。また、複数の種類の繊維をラミネートに組み合わせることで、複数の素材の利点を兼ね備えたハイブリッドスタックを形成することも可能です。
グラスファイバー補強材
グラスファイバーはよく知られた素材です。グラスファイバーは複合材料産業の基盤であり、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持ち、損傷や繰り返し荷重に耐え、取り扱いが容易です。生産された製品は、グラスファイバー強化プラスチック(FRP)製品として知られ、生活のあらゆる分野で広く使用されています。グラスファイバーと呼ばれる理由は、この種の繊維フィラメントが、石英などの鉱石を高温で溶かしてガラススラリーにし、その後高速で引き抜くことによって作られるためです。このタイプの繊維は、その組成の違いにより、多くの種類があります。利点は、耐熱性、耐腐食性、高い強度、優れた断熱性です。炭素繊維にも、製品が脆いという欠点があります。延性が低く、耐摩耗性がありません。現在、断熱、保温、耐腐食性など、多くの分野でガラス繊維強化プラスチックが使用されています。
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っているためです。グラスファイバーは、日常的なプロジェクトや、強度や耐久性を高めるためにそれほど高度な繊維織物を必要としない部品に適しています。
グラスファイバーの強度特性を最大限に引き出すため、エポキシ樹脂と併用し、標準的な積層技術で硬化させることができます。自動車、海洋、建設、化学、航空宇宙産業などの用途に適しており、スポーツ用品にも広く使用されています。

グラスファイバー補強材

アラミド繊維強化
アラミド繊維はハイテク化合物です。高強度、耐高温性、耐腐食性、軽量性などの特性を備え、防衛産業における重要な材料の一つです。防弾装備や航空機器など、幅広い用途に使用されています。
アラミド繊維は、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。複合グレードのパラアラミド繊維は軽量で、優れた引張強度を有し、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あります。アラミド繊維は、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。

アラミド繊維強化

炭素繊維強化
炭素含有量が90%を超える炭素繊維は、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。これらの繊維は加工後、織物やトウなどの炭素繊維強化材に使用されます。炭素繊維強化材は高い比強度と比剛性を有しますが、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。標準的な積層技術を用いて硬化させることができます。自動車、船舶、航空宇宙用途に適しており、スポーツ用品にも広く使用されています。

炭素繊維強化


投稿日時: 2023年12月13日