ケブラーとカーボンファイバーの違い

ケブラーと炭素繊維の大きな違いは、ケブラーは化学構造が本質的に窒素原子を含んでいるのに対し、炭素繊維は窒素原子を含まず、化学構造が主に炭素原子を含んでいること...である。

ケブラーと炭素繊維の大きな違いは、ケブラーの化学構造が本質的に窒素原子を含んでいるのに対し、炭素繊維は窒素原子を含まず、化学構造が主に炭素原子を含んでいることである。

合成繊維には、アラミド繊維と炭素繊維がある。どちらの素材も高い強度を誇ります。そのため、繊維などの産業界で幅広く活用されている。これらの素材について、もう少し詳しく説明しましょう。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ケブラーとは 3. カーボンファイバーとは 4. 横並び比較 - ケブラー対カーボンファイバーを表形式で 5. まとめ

ケブラーは何ですか？

ケブラーは、化学式[-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-]nで表される強靭な合成繊維で、耐熱性が高いことで知られている。この素材は、ノーメックスやテクノーラなど他のポリマーコンパウンドと関連があり、製造当初はレーシングタイヤのスチールに代わって使用されていた。**ケブラーとスチールを2等分して考えると「スチールの5倍の強度」と定義された素材です。この素材は、超強力なプラスチックです。この高分子材料を合成するために、私たちは2種類のモノマーを使っています。モノマーは1,4-フェニレンジアミンとテレフタロイルクロライドです。これらのモノマーは、縮合反応を起こす。副産物として塩酸分子を生成する。

図01：ケブラーの化学構造

得られたポリマーは液晶性を有する。**この製造にベンダーが使用する溶媒は、N-メチルピロリドンと塩化カルシウムの混合物である。製造工程では、濃硫酸を使用し、水に溶けない製品（ケブラー）を最後まで溶液のままにしておく。そのため、この材料は非常に高価です（製造に濃硫酸を使用するため）。分子間に水素結合が存在するため、高い引張強度と相対密度を持つ材料である。この物質中のNH基は、この水素結合を形成している。この素材はいろいろな用途に使えます。例えば、自転車のタイヤやレースの帆、防弾チョッキの製造に役立っている。

カーボンファイバーは何ですか？

炭素繊維は合成繊維の材料で、この繊維の直径はおよそ5〜10ミクロンです。主に炭素原子を含む物質。長い分子列からなる有機高分子を含む素材。これらの文字列は、炭素原子によって結合されています。生産者は、主にポリアクリロニトリル（PAN）法でこれらの繊維を生産している。この工程では、原料を長い繊維状に引き揃える。そして、この繊維と他の素材を組み合わせて、好きな形や大きさに仕上げるのです。PANのプロセスでは、主に5つのステップがあります。

紡績 - ここで、PANと他の成分の混合物を紡いで繊維にする。そして、この繊維を洗い、引き伸ばす。
安定化 - 繊維を安定化させるための化学変化を行います。
炭化 - 安定化した繊維を非常に高い温度で加熱します。これにより、強固に結合した炭素の結晶が形成される。
表面処理-次に、繊維の表面を酸化させて、特性を向上させます。
サイジング - 紡績機で繊維を撚り、異なるサイズの糸にします。

この素材は、航空宇宙、土木、軍事、モータースポーツなどの分野で応用されているが、この繊維は他の繊維形態に比べ比較的高価である。