１．引張強さ
引張強度とは、材料が伸張する前に耐えることができる最大応力を指します。一部の非脆性材料は破損する前に変形しますが、Kevlar® 繊維、カーボン繊維、およびガラス繊維は脆性であり、ほとんど変形せずに破損します。引張強さは、単位面積あたりの力 (Pa またはパスカル) で測定されます。

応力は力であり、ひずみは応力によるたわみです。以下に、一般的に使用される 3 つの強化繊維、すなわちカーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、およびエポキシ樹脂の引張強度の比較を示します。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 MPa 単位で異なる可能性があることに注意することが重要です。

カーボンファイバー:4127
グラスファイバー：3450
アラミド繊維：2757

2.密度と強度重量比

3 つの材料の密度を比較すると、3 つの繊維間に大きな違いが見られます。まったく同じサイズと重量の 3 つのサンプルを作成すると、ケブラー® ファイバーの方がはるかに軽く、僅差でカーボン ファイバーが 2 番目で、グラス ファイバーが最も重いことがすぐにわかります。[36]。

したがって、同じ重量の複合材料であれば、カーボンファイバーまたはケブラー® の方がより高い強度を得ることができます。言い換えれば、一定の強度を必要とするカーボンファイバーまたは Kevlar® 複合材料で作られた構造は、ガラスファイバーで作られた構造よりも小さく、または薄くなります。[39]。
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 Kevlar® または炭素繊維積層体のほぼ 2 倍であることがわかります。これは、Kevlar® またはカーボンファイバーを使用することで大幅に重量を節約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.ヤング率
ヤング率は弾性材料の剛性の尺度であり、材料を説明する方法です。一軸（一方向）応力と一軸ひずみ（同じ方向の変形）の比として定義されます。ヤング率 = 応力/ひずみ。これは、ヤング率が高い材料はヤング率が低い材料よりも硬いことを意味します。


カーボンファイバー、ケブラー®、グラスファイバーの剛性は大きく異なります。カーボンファイバーの剛性はアラミド繊維の約2倍、グラスファイバーの剛性は5倍です。カーボンファイバーの優れた剛性の欠点は、脆くなる傾向があることです。破壊しても、大きなひずみや変形が見られない傾向があります。[57]

４．可燃性と熱劣化

Kevlar® とカーボンファイバーは両方とも高温に耐性があり、どちらも融点を持ちません。どちらの素材も防護服や耐火生地に使用されています。ガラス繊維は最終的には溶けますが、高温にも非常に耐性があります。もちろん、建物に使用されるすりガラス繊維も耐火性を向上させることができます[63]。
カーボンファイバーとケブラー®は、消火用や溶接用の防護用ブランケットや衣類の製造に使用されています。ケブラー手袋は、ナイフを使用するときに手を保護するために食肉産業で一般的に使用されています。ファイバーが単独で使用されることはほとんどないため、基材 (通常はエポキシ) の耐熱性も重要です。エポキシ樹脂は熱にさらされると急速に軟化します。


5．導電率

カーボンファイバーは電気を通すことができますが、Kevlar® とガラスファイバーは通電しません。 Kevlar® は送電鉄塔内のケーブルの引き込みに使用されます。電気を通さないが、水を吸収することができ、水は確かに電気を通すことができる。したがって、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[72]。
カーボンファイバーは電気を通すことができるため、他の金属部品と接触すると電解腐食が問題になります
。

6．紫外線による劣化
アラミド繊維は太陽光や高紫外線環境では劣化します。カーボンファイバーやグラスファイバーは紫外線に対してあまり敏感ではありません。しかし、エポキシ樹脂などの一般的に使用される基材の一部は日光にさらされると白く変色し、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してより耐性がありますが、エポキシ樹脂ほど耐性はありません。

7.抗疲労
部品を繰り返し曲げたり伸ばしたりすると、最終的に疲労により破損します。疲労にやや敏感で、悲惨な故障を起こす傾向があるカーボンファイバーと比較して、Kevlar® 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®は耐摩耗性が強く、切断が困難です。 Kevlar® 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使用する保護手袋としてです。カーボンファイバーとグラスファイバーは耐久性に劣ります。


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) に敏感であり、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 (例: Clorox®) と過酸化水素は Kevlar® では使用できませんが、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。

炭素繊維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、それらをマトリックス (通常は樹脂) 内の所定の位置に保持する必要があります。したがって、樹脂がさまざまな繊維と結合する能力は非常に重要です。

カーボン繊維やガラス繊維は樹脂と密着しやすいのですが、アラミド繊維＋樹脂では強度が弱く、密着力が低下することで水が浸透してしまいます。その結果、アラミド繊維は水を吸収する傾向があり、エポキシ樹脂との接着力が不十分であることと相まって、ケブラー®複合材料の表面が損傷して水が浸入すると、ケブラー®が繊維に沿って水を吸収し、強度が弱くなる可能性があります。複合。


11．色と織り
アラミドの自然な状態は明るい金色で、カラフルにすることができ、現在では良い色合いがたくさんあります。グラスファイバーもカラーでご用意しております。カーボンファイバーは常に黒色であり、着色されたアラミドと混合することができますが、単独で着色す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)