1. 引張強度
引張強度とは、材料が伸びる前に耐えられる最大の応力のことです。脆くない材料の中には、破断する前に変形するものもありますが、ケブラー®（アラミド）繊維炭素繊維、Eガラス繊維は脆く、ほとんど変形せずに破断します。引張強度は単位面積あたりの力（Paまたはパスカル）で測定されます。
2. 密度と強度対重量比
3つの素材の密度を比較すると、3つの繊維には大きな違いが見られます。全く同じサイズと重量のサンプルを3つ作ると、ケブラー®繊維がはるかに軽く、炭素繊維がそれに次ぐことがすぐにわかります。Eガラス繊維最も重い。
3. ヤング率
ヤング率は弾性材料の剛性の尺度であり、材料の特性を表す指標です。ヤング率は、一軸応力（一方向）と一軸ひずみ（同方向の変形）の比として定義されます。ヤング率 = 応力/ひずみであり、ヤング率の高い材料はヤング率の低い材料よりも硬いことを意味します。
炭素繊維、ケブラー®、ガラス繊維の剛性は大きく異なります。炭素繊維はアラミド繊維の約2倍、ガラス繊維の約5倍の剛性があります。炭素繊維は優れた剛性を備えていますが、その欠点は脆い傾向があることです。破損した場合でも、大きな歪みや変形は見られません。
4. 可燃性と熱劣化
ケブラー®と炭素繊維はどちらも耐熱性があり、融点もありません。どちらの素材も防護服や耐火布に使用されています。ガラス繊維はいずれ溶けてしまいますが、耐熱性にも優れています。もちろん、建物に使用されているすりガラス繊維も耐火性を高める効果があります。
炭素繊維とケブラー®は、消防用または溶接用の防護毛布や防護服の製造に使用されています。ケブラー手袋は、食肉業界ではナイフを使用する際に手を保護するためによく使用されています。繊維単体で使用されることはほとんどないため、マトリックス（通常はエポキシ樹脂）の耐熱性も重要です。エポキシ樹脂は加熱すると急速に軟化します。
5. 電気伝導性
カーボンファイバーは電気を通しますが、ケブラー®とグラスファイバーケブラー®は送電塔の電線引きに使用されます。ケブラー®は電気を通しませんが、吸水性があり、水は電気を通します。そのため、このような用途ではケブラー®に防水コーティングを施す必要があります。
6. 紫外線による劣化
アラミド繊維日光や紫外線の強い環境では劣化します。炭素繊維やガラス繊維は紫外線にそれほど敏感ではありません。しかし、エポキシ樹脂などの一般的なマトリックスは日光にさらされると白化し、強度が低下します。ポリエステル樹脂やビニルエステル樹脂は紫外線に対する耐性はエポキシ樹脂よりも高いですが、強度は劣ります。
7. 疲労耐性
部品を繰り返し曲げたり伸ばしたりすると、疲労により最終的には故障してしまいます。炭素繊維疲労に対してやや敏感で、壊滅的な破損を起こす傾向がありますが、ケブラー®は疲労に対する耐性が優れています。グラスファイバーはその中間です。
8. 耐摩耗性
ケブラー®は耐摩耗性に優れているため、切れにくいという特徴があります。ケブラー®の一般的な用途の一つは、ガラスで手を切る可能性のある場所や鋭利な刃物を使用する場所の保護手袋です。炭素繊維やガラス繊維は、耐摩耗性が低いです。
9. 耐薬品性
アラミド繊維ケブラー®は強酸、塩基、および特定の酸化剤（例：次亜塩素酸ナトリウム）に敏感で、繊維の劣化を引き起こす可能性があります。一般的な塩素系漂白剤（例：クロロックス®）や過酸化水素はケブラー®には使用できません。酸素系漂白剤（例：過ホウ酸ナトリウム）はアラミド繊維を損傷することなく使用できます。
10. 身体結合特性
炭素繊維、ケブラー®、ガラス繊維が最適な性能を発揮するには、マトリックス（通常はエポキシ樹脂）内に固定される必要があります。そのため、エポキシ樹脂が様々な繊維と接着する能力が非常に重要です。
炭素とガラス繊維アラミド繊維はエポキシ樹脂に容易に接着しますが、エポキシ樹脂との接着強度が十分でないため、接着力が低下し、水が浸透してしまいます。その結果、アラミド繊維の吸水性とエポキシ樹脂への接着性の悪さが相まって、ケブラー®複合材の表面が損傷し、水が浸入した場合、ケブラー®が繊維に沿って水を吸収し、複合材を弱める可能性があります。
11. 色と織り
アラミドは天然の状態では淡い金色ですが、着色が可能で、現在では様々な美しい色合いのものが存在します。グラスファイバーにも着色バージョンがあります。炭素繊維常に黒色であり、色付きアラミドと混合できますが、それ自体を着色することはできません。
投稿日時: 2024年8月7日
