カーボンファイバーチューブとグラスファイバーチューブの性能比較

カーボンファイバーチューブとグラスファイバーチューブの性能比較

カーボンファイバーチューブとグラスファイバーパイプは複合チューブの 2 つの応用形態です。カーボンファイバーチューブはカーボンファイバーのプリプレグを巻いたり引抜成形したり巻き取ったりして作られますが、ガラスファイバーチューブはガラス繊維と樹脂を引き抜いて押し出すことで作られます。これら 2 つの材料のパイプは、航空宇宙、自動車製造、スポーツ、その他の産業で広く使用されています。それらのパフォーマンスの違いは何ですか?

炭素繊維チューブの密度は 1.6g/cm 3 で、アルミニウム合金よりも低く、鋼管の引張強さは 300 ～ 600MPa、アルミニウム合金パイプの引張強さは 110 ～ 136MPa、カーボンファイバーチューブは約1500MPaです。炭素繊維複合材の熱膨張係数は-1.4×10^-6であり、製品のサイズが安定しており、変形しにくいことが保証されます。カーボンファイバーチューブの疲労強度限界は引張強度の70%～80%です。長期間の交互負荷下で作業する場合、カーボンファイバーチューブはより安定しており、耐用年数が長くなります。また、カーボンファイバー素材は優れた導電性と優れた電磁シールド性能を備えています。

ガラス繊維チューブの密度は2.53～2.55g/cm 3 で、同仕様の炭素繊維チューブよりも重く、引張強度100～300MPa、弾性率7000MPa、破断伸び1.554%、ポアソン比0.22、熱膨張係数4.8×10^-4。ひずみも比較的大きく、ひずみが1%～2%に達すると樹脂が破壊するため、グラスファイバーチューブの許容軸受応力は限界応力の60%を超えませんが、カーボンファイバーチューブの許容軸受応力は限界応力の60%を超えません。弾性率が大きく、限界応力条件下でも良好な機械的特性を維持できます。

まとめると、機械的特性においてはカーボンファイバーチューブの方がグラスファイバーチューブよりも優れていますが、それぞれに独自の応用分野があり、例えば絶縁が必要な場面ではグラスファイバーチューブが必要となります。