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 sperimentali dimostrano che i materiali rinforzati con fibre sono i componenti che sopportano la maggior parte del carico. Pertanto, la scelta del tessuto è fondamentale nella progettazione di strutture composite.
Iniziate il processo determinando il tipo di rinforzo necessario per il vostro progetto. I produttori in genere possono scegliere tra tre materiali di rinforzo comuni: fibra di vetro, fibra di carbonio e Kevlar® (fibra aramidica). Le fibre di vetro tendono ad essere la scelta più comune, mentre le fibre di carbonio offrono un'elevata rigidità e il Kevlar® un'elevata resistenza all'abrasione. Tenete presente che i diversi tipi di tessuto possono essere combinati in laminati per formare strutture ibride che uniscono i vantaggi di più di un materiale.
Una volta scelta la collezione di tessuti, selezionate un peso e uno stile di tessitura adatti alle esigenze del vostro progetto. Più leggero è il tessuto, più facile sarà drappeggiarlo su superfici altamente sagomate. I tessuti leggeri richiedono anche meno resina, quindi il laminato complessivo risulterà comunque più leggero. Man mano che i tessuti diventano più pesanti, perdono flessibilità. I tessuti di peso medio mantengono una flessibilità sufficiente per adattarsi alla maggior parte dei contorni e contribuiscono in modo significativo alla resistenza del componente. Sono molto economici e consentono di realizzare componenti resistenti e leggeri per applicazioni automobilistiche, nautiche e industriali. I roving intrecciati sono rinforzi relativamente pesanti comunemente utilizzati nella costruzione navale e nella realizzazione di stampi.
Il modo in cui un tessuto viene tessuto ne definisce il motivo o lo stile. Esistono tre stili di tessitura comuni: tela, raso e saia. Le tessiture a tela sono le più economiche e relativamente meno flessibili, ma mantengono bene la loro integrità una volta tagliate. I frequenti incroci verticali dei fili riducono la resistenza della tela, sebbene rimanga comunque sufficiente per tutte le applicazioni, tranne quelle ad altissime prestazioni.
L'armatura a raso e quella a saia sono più morbide e resistenti dell'armatura a tela. Nell'armatura a raso, un filo di trama passa sopra da tre a sette fili di ordito e viene poi cucito sotto un altro. In questo tipo di armatura più larga, il filo è più lungo, mantenendo la resistenza teorica della fibra. L'armatura a saia offre un compromesso tra lo stile a raso e quello a tela, con il spesso apprezzato effetto decorativo a spina di pesce.
Consiglio tecnico: per rendere il tessuto più flessibile, tagliatelo dal rotolo con un angolo di 45 gradi. In questo modo, anche i tessuti più ruvidi cadranno meglio sulla silhouette.
Rinforzo in fibra di vetro
La fibra di vetro è alla base dell'industria dei materiali compositi. Viene utilizzata in numerose applicazioni composite sin dagli anni '50 e le sue proprietà fisiche sono ben note. La fibra di vetro è leggera, possiede una resistenza alla trazione e alla compressione moderata, può sopportare danni e carichi ciclici ed è facile da maneggiare.
La fibra di vetro è il materiale composito più utilizzato in assoluto. Ciò è dovuto principalmente al suo costo relativamente basso e alle sue proprietà fisiche moderate. La fibra di vetro è ideale per progetti e componenti di uso quotidiano che non richiedono un'elevata resistenza e durata.
Per massimizzare le proprietà di resistenza della fibra di vetro, questa può essere utilizzata con resina epossidica e polimerizzata mediante tecniche di laminazione standard. È ideale per applicazioni nei settori automobilistico, nautico, edile, chimico e aeronautico, ed è spesso utilizzata negli articoli sportivi.
Rinforzo in Kevlar®
Il Kevlar® è stata una delle prime fibre sintetiche ad alta resistenza ad affermarsi nel settore dei materiali compositi rinforzati con fibre (FRP). Il Kevlar® di grado composito è leggero, possiede un'eccellente resistenza alla trazione specifica ed è considerato altamente resistente agli urti e all'abrasione. Le applicazioni più comuni includono scafi leggeri come kayak e canoe, pannelli di fusoliera e recipienti a pressione per aeromobili, 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 vanta la più alta resistenza alla trazione nel settore dei materiali compositi rinforzati con fibre (FRP). In effetti, possiede anche la più alta resistenza alla compressione e alla flessione del settore. Dopo la lavorazione, queste fibre si combinano per formare rinforzi in fibra di carbonio come tessuti, fasci e altro ancora. Il rinforzo in fibra di carbonio offre elevata resistenza e rigidità specifiche ed è generalmente più costoso rispetto ad altri rinforzi in fibra.
Per massimizzare le proprietà di resistenza della fibra di carbonio, questa dovrebbe essere utilizzata con resina epossidica e può essere polimerizzata utilizzando tecniche di laminazione standard. È ideale per applicazioni nel settore automobilistico, nautico e aerospaziale, ed è spesso utilizzata negli articoli sportivi.
Data di pubblicazione: 19 luglio 2022
