Le proprietà fisiche dei materiali compositi sono dominate dalle fibre. Ciò significa che quando resina e fibre vengono combinate, le loro proprietà sono molto simili a quelle delle singole fibre. I dati dei test dimostrano che i materiali rinforzati con fibre sono i componenti che sopportano la maggior parte del carico. Pertanto, la selezione del tessuto è fondamentale nella progettazione di strutture composite.
Inizia il processo determinando il tipo di rinforzo necessario per il tuo progetto. I produttori possono solitamente scegliere tra tre materiali di rinforzo comuni: fibra di vetro, fibra di carbonio e Kevlar® (fibra aramidica). Le fibre di vetro tendono a essere la scelta più generica, mentre le fibre di carbonio offrono un'elevata rigidità e il Kevlar® un'elevata resistenza all'abrasione. Tieni presente che i diversi tipi di tessuto possono essere combinati in laminati per formare strati ibridi con i vantaggi di più materiali.
Una volta scelta la collezione di tessuti, scegli il peso e lo stile di trama più adatti alle esigenze del tuo lavoro. Più leggero è il peso del tessuto, più facile sarà drappeggiarlo su superfici molto curve. Il tessuto leggero utilizza anche meno resina, quindi il laminato nel suo complesso risulta comunque più leggero. Man mano che i tessuti diventano più pesanti, diventano meno flessibili. Il tessuto di peso medio mantiene una flessibilità sufficiente a coprire la maggior parte delle curve e contribuisce in modo significativo alla resistenza del componente. Sono molto economici e producono componenti resistenti e leggeri per applicazioni automobilistiche, navali e industriali. I roving intrecciati sono rinforzi relativamente pesanti comunemente utilizzati nella costruzione navale e nella costruzione di stampi.
Il modo in cui un tessuto viene tessuto è considerato il suo motivo o stile. Scegli tra tre stili di armatura comuni: tela, raso e saia. Gli stili a tela sono i più economici e relativamente meno flessibili, ma mantengono bene la loro consistenza al taglio. I frequenti incroci verticali dei fili riducono la resistenza dell'armatura a tela, sebbene siano comunque sufficienti per tutte le applicazioni, tranne quelle ad alte prestazioni.
L'armatura satin e la saia sono più morbide e resistenti dell'armatura a tela. Nell'armatura satin, un filo di trama scorre sopra da tre a sette fili di ordito e viene poi cucito sotto un altro. In questo tipo di armatura, il filo è più lungo, mantenendo la resistenza teorica della fibra. L'armatura saia offre un compromesso tra gli stili satin e tela, con l'effetto decorativo a spina di pesce, spesso ricercato.
Consiglio tecnico: per aggiungere flessibilità al tessuto, tagliatelo dal rotolo con un angolo di 45 gradi. In questo modo, anche i tessuti più ruvidi si adattano meglio alla silhouette.
Rinforzo in fibra di vetro
La fibra di vetro è il fondamento dell'industria dei compositi. Viene utilizzata in numerose applicazioni compositi fin dagli anni '50 e le sue proprietà fisiche sono ben note. La fibra di vetro è leggera, ha una moderata resistenza a trazione e compressione, può sopportare danni e carichi ciclici ed è facile da maneggiare.
La fibra di vetro è il materiale composito più utilizzato tra quelli disponibili. Ciò è dovuto principalmente al suo costo relativamente basso e alle sue proprietà fisiche moderate. La fibra di vetro è ideale per progetti di uso quotidiano e componenti che non richiedono grandi quantità di tessuto in fibra, garantendo maggiore resistenza e durata.
Per massimizzare le proprietà di resistenza della fibra di vetro, può essere utilizzata con resina epossidica e polimerizzata con tecniche di laminazione standard. È ideale per applicazioni nei settori automobilistico, nautico, edile, chimico e aeronautico, e viene spesso utilizzata negli articoli sportivi.
Rinforzo in Kevlar®
Il Kevlar® è stata una delle prime fibre sintetiche ad alta resistenza ad essere accettata nel settore delle materie plastiche rinforzate con fibre (FRP). Il Kevlar® composito è leggero, ha un'eccellente resistenza specifica alla trazione ed è considerato altamente resistente agli urti e all'abrasione. Tra le applicazioni più comuni figurano scafi leggeri come kayak e canoe, pannelli di fusoliera di aeromobili e recipienti a pressione, guanti antitaglio, giubbotti antiproiettile e altro ancora. Il Kevlar® viene utilizzato con resine epossidiche o vinilestere.
Rinforzo in fibra di carbonio
La fibra di carbonio contiene oltre il 90% di carbonio e presenta la più elevata resistenza a trazione ultima nel settore dei materiali compositi in fibra di carbonio (FRP). Presenta inoltre la più elevata resistenza a compressione e flessione del settore. Dopo la lavorazione, queste fibre si combinano per formare rinforzi in fibra di carbonio come tessuti, tow e altro ancora. Il rinforzo in fibra di carbonio offre elevata resistenza specifica e rigidità, ed è generalmente più costoso di altri rinforzi in fibra.
Per massimizzare le proprietà di resistenza della fibra di carbonio, è consigliabile utilizzarla con resina epossidica e polimerizzarla con le tecniche di laminazione standard. È ideale per applicazioni nei settori automobilistico, nautico e aerospaziale, e viene spesso utilizzata negli articoli sportivi.
Data di pubblicazione: 19/07/2022
