1. 인장강도
인장강도란 재료가 늘어나기 전에 견딜 수 있는 최대 응력을 말합니다. 일부 비취성 재료는 파손되기 전에 변형되지만 Kevlar® 섬유, 탄소 섬유 및 유리 섬유는 취성이며 거의 변형되지 않고 파손됩니다. 인장 강도는 단위 면적당 힘(Pa 또는 파스칼)으로 측정됩니다.

응력은 힘이고 변형은 응력으로 인한 변형입니다. 다음은 일반적으로 사용되는 세 가지 강화 섬유인 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 유리 섬유 및 에폭시 수지의 인장 강도 비교를 보여줍니다. 이 수치는 비교용일 뿐이며 제조 공정, 아라미드 구성, 탄소 섬유의 전구체 섬유 등에 따라 MPa 단위로 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

탄소섬유 : 4127
유리섬유 : 3450
아라미드섬유 : 2757

2. 밀도 및 중량 대비 강도 비율
세 가지 재료의 밀도를 비교하면 세 가지 섬유 사이에 상당한 차이가 있음을 알 수 있습니다. 정확히 동일한 크기와 무게의 샘플 3개를 만들면 Kevlar® 섬유가 훨씬 더 가볍고, 탄소 섬유가 그 다음이고, 유리 섬유가 가장 무겁다는 사실이 곧 명백해집니다.

따라서 동일한 중량의 복합재료에 대해 탄소섬유나 Kevlar®가 더 높은 강도를 얻을 수 있습니다. 즉, 주어진 강도를 요구하는 탄소 섬유 또는 Kevlar® 복합재로 만든 구조물은 유리 섬유로 만든 구조물보다 작거나 얇습니다.

샘플을 제작하고 테스트한 후 유리 섬유 복합재의 무게는 Kevlar® 또는 탄소 섬유 적층판보다 거의 두 배나 더 나가는 것으로 나타났습니다. 이는 Kevlar® 또는 탄소 섬유를 사용하면 무게를 많이 줄일 수 있음을 의미합니다. 이 특성을 강도 대 중량비라고 합니다.

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. 피로 방지
부품을 반복적으로 구부리고 펴면 피로로 인해 결국 파손됩니다. 피로에 다소 민감하고 심각한 손상을 입는 경향이 있는 탄소 섬유에 비해 Kevlar®는 피로에 더 강합니다. 유리 섬유는 그 사이 어딘가에 있습니다.


8. 내마모성
Kevlar®는 내마모성이 강하여 절단이 어렵습니다. Kevlar®의 일반적인 용도 중 하나는 유리나 날카로운 칼날에 손이 베이는 부위에서 사용하기 위한 보호 장갑입니다. 탄소섬유와 유리섬유는 저항력이 약합니다.


9. 내화학성
아라미드 섬유는 강산, 강염기 및 특정 산화제(예: 차아염소산나트륨)에 민감하여 섬유 품질 저하를 일으킬 수 있습니다. 일반 염소 표백제(예: Clorox®)와 과산화수소는 Kevlar®와 함께 사용할 수 없으며, 산소 표백제(예: 과붕산나트륨)는 아라미스트 섬유를 손상시키지 않고 사용할 수 있습니다.

탄소 섬유는 매우 안정적이며 화학적 분해에 민감하지 않습니다.


10. 매트릭스 결합 성능
탄소 섬유, Kevlar® 및 유리가 최상의 성능을 발휘하려면 매트릭스(일반적으로 수지) 내에서 제자리에 유지되어야 합니다. 따라서 다양한 섬유와 결합하는 수지의 능력이 중요합니다.

탄소섬유와 유리섬유는 수지에 쉽게 달라붙을 수 있지만, 아라미돈 섬유와 수지를 합하면 강도가 원하는 만큼 강하지 않고, 이로 인해 접착력이 떨어지면 수분 침투가 발생하게 됩니다. 결과적으로 아라미드 섬유는 물을 흡수하는 경향이 있으며, 이는 에폭시 수지에 대한 불만족스러운 접착력과 결합되어 kevlar® 복합재의 표면이 손상되어 물이 들어갈 수 있는 경우 Kevlar®가 섬유를 따라 물을 흡수하여 약화될 수 있음을 의미합니다. 합성물.


11. 색상 및 직조
아라미드의 자연 상태는 연한 금색이며 다채로울 수 있으며 이제는 좋은 색상이 많이 있습니다. 유리섬유는 컬러로도 제공됩니다. 탄소섬유는 항상 검은색을 띠며 유색 아라미드와 혼합될 수 있지만 그 자체로는 착색될 수 없습니다.

(탄소 섬유)

(유리 섬유)