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応力を指します。脆くない材料の中には、破損する前に変形するものもありますが、ケブラー® 繊維、炭素繊維、ガラス繊維は脆く、ほとんど変形せずに破損します。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。

応力は力、ひずみは応力によるたわみです。以下は、一般的に使用される 3 つの強化繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、エポキシ樹脂の引張強度の比較を示しています。これらの数値は比較のみを目的としており、製造プロセス、アラミド配合、炭素繊維の前駆体繊維などによって異なる可能性があることに留意してください (MPa 単位)。炭素繊維

:4127
ガラス繊維: 3450
アラミド繊維: 2757

2. 密度と強度対重量比
3 つの材料の密度を比較すると、3 つの繊維の間に大きな違いがあることがわかります。まったく同じサイズと重量のサンプルを 3 つ作成すると、ケブラー® 繊維の方がはるかに軽く、炭素繊維がそれに続き、ガラス繊維が最も重いことがすぐにわかります。

したがって、同じ重量の複合材料の場合、炭素繊維またはケブラー®の方が高い強度を得ることができます。言い換えれば、所定の強度を必要とする炭素繊維またはケブラー®複合材で作られた構造は、ガラス繊維で作られた構造よりも小さく、薄くなります。

サンプルを作成してテストした後、ガラス繊維複合材の重量はケブラー®または炭素繊維ラミネートのほぼ 2 倍であることがわかりました。これは、ケブラー®または炭素繊維を使用することで、大幅に軽量化できることを意味します。この特性は強度対重量比と呼ばれます。

3. Young's modulus
Young's modulus is a measure of the stiffness of an elastic material and is a way of describing the material. It is defined as the ratio of uniaxial (in one direction) stress to uniaxial strain (deformation in the same direction). Young's modulus = stress/strain, meaning that a material with a high Young's modulus is harder than a material with a low Young's modulus.

The stiffness of carbon fiber, Kevlar® and glass fiber varies greatly. The stiffness of carbon fiber is about twice that of aramid fiber, while the stiffness is five times higher than that of glass fiber. The downside to carbon fiber's excellent stiffness is that it tends to be more brittle. When it fails, it tends not to show much strain or deformation.


4. Flammability and thermal degradation
Both Kevlar® and carbon fiber are resistant to high temperatures, and neither has a melting point. Both materials have been used in protective clothing and fire-resistant fabrics. The glass fiber will eventually melt, but it is also highly resistant to high temperatures. Of course, frosted glass fiber used in buildings can also improve fire resistance.

Carbon fiber and Kevlar® are used to make protective firefighting or welding blankets or clothing. Kevlar gloves are commonly used in the meat industry to protect the hands when using knives. Since fibers are rarely used alone, the heat resistance of the substrate (usually epoxy) is also important. Epoxy resins soften rapidly when exposed to heat.


5. Electrical conductivity
Carbon fiber can conduct electricity, but Kevlar® and glass fiber do not. Kevlar® is used for cable pulling in power transmission towers. Although it does not conduct electricity, it can absorb water, and water can indeed conduct electricity. Therefore, in such applications, a waterproof coating must be applied to Kevlar.

Because carbon fiber can conduct electricity, galvanic corrosion becomes a problem when it comes into contact with other metal parts.


6. Uv degradation
Aramid fibers will degrade in sunlight and high UV environments. Carbon fiber or glass fiber is not very sensitive to ultraviolet radiation. However, some commonly used substrates such as epoxy resins remain in sunlight, it will turn white and lose strength, polyester and vinyl ester resins are more resistant to UV rays, but less resistant than epoxy resins.

7. 耐疲労性
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破損します。疲労にやや敏感で、悲惨な破損を起こしやすいカーボンファイバーと比較すると、ケブラー® は疲労に対してより耐性があります。グラスファイバーはその中間です。


8. 耐摩耗性
ケブラー® は耐摩耗性が強いため、切断されにくくなっています。ケブラー® の一般的な用途の 1 つは、ガラスや鋭利な刃物で手を切る可能性がある場所での使用のための保護手袋です。カーボンファイバーとグラスファイバーは耐性が劣ります。


9. 耐薬品性
アラミド繊維は強酸、強塩基、および特定の酸化剤 (次亜塩素酸ナトリウムなど) に敏感で、繊維の劣化を引き起こす可能性があります。通常の塩素系漂白剤 (クロロックス® など) と過酸化水素はケブラー® には使用できませんが、酸素系漂白剤 (過ホウ酸ナトリウムなど) はアラミド繊維を損傷することなく使用できます。

カーボンファイバーは非常に安定しており、化学的劣化の影響を受けません。


10. マトリックス結合性能
カーボンファイバー、ケブラー®、ガラスが最高のパフォーマンスを発揮するには、マトリックス（通常は樹脂）内に固定されている必要があります。したがって、樹脂がさまざまな繊維と結合する能力が重要です。

カーボンファイバーとガラスファイバーは樹脂に簡単に接着できますが、アラミド繊維と樹脂の強度は期待どおりに強くなく、この接着力の低下により水が浸透します。 その結果、アラミド繊維は水を吸収する傾向があり、エポキシ樹脂への接着力が不十分なことと相まって、ケブラー®複合材の表面が損傷して水が侵入すると、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
アラミドの自然な状態は淡い金色で、カラフルで、今では多くの良い色合いがあります。 グラスファイバーも色付きで入手できます。 カーボンファイバーは常に黒で、色付きのアラミドとブレンドできますが、単独では色を付けることはできません。

（カーボンファイバー）

（グラスファイバー）