per i moderatori se e possibile mettere questa guida nei file download per comprimerla un po o se va bene cosi sottoforma di post tamtomeglio
tutti i prodotti sono facilmente reperibili su ebay e i prezzi nn sono neanche proibitivi (esempio un foglio di carbonio mezzo metro quadrato sta sui 30€ ) si spende un po all'inizio per le resine distaccanti ecc ma poi ti restano per svariati lavori
COMPOSITI
L'espressione compositi indica il prodotto ottenuto dalI’ associazione
di materiali diversi. Con questo termine vengono comunemente designate Ie
materie plastiche rinforzate, come Ia vetroresina, costituita da una matrice, resina
che impregna e aggrega una fibra di rinforzo.
Si ottiene così un materiale strutturale Ieggero e resistente, che assume facilmente
Ie forme più compIesse conferitegli da uno stampo sul quaIe il materiale viene
modelIato, nel modo più semplice.
I materiali compositi, grazie alIe Ioro eccezionaIi caratteristiche, e aIIa grande
capacità di adattarsi a diverse tecnoIogie appIicative, costituiscono una grande
famiglia di materiali strutturali di alto interesse progettuale e tecnologico, e hanno
aperto nuove prospettive di sviluppo in numerosi settori, in alternativa ai materiaIi
tradizionali.
Con I'avvento di questi nuovi materiali, in pochi decenni è cambiato radicalmente il
modo di costruire, e ci troviamo integrati con queste nuove tecnologie.
Materiali alI'avanguardia
Senza dubbio Ia grande diffusione di questi materiali si deve alIe Ioro notevoli doti
di resistenza meccanica, Ieggerezza e inalterabilità
LE RESINE
Nel settore dei compositi si utiIizzano resine termoindurenti, polimeri sintetici di
Aspetto liquido,che induriscono a freddo, con l’aggiunta di un catalizzatore,e mantengono
In maniera irreversibile questo stato
Dei molteplici sistemi esistenti,per usi ad applicazioni specifiche nel settore industriale
Focalizzeremo il sistema ed il tipo di resina più adatto al sistema che ci interessa
Quindi la resina epossidica
Altra tipo di resina utilizzata è la poliestere ma essendo altamente infiammabile provocherebbe
Irritazioni cutanee.
In entrambi le resine le variazioni termiche ambientali provocano alterazioni sul processo di polimerizzazione
Il caldo agevola il freddo inibisce
E’ utile ricordare che nella resina catalizzata avviene una reazione esotermica quindi maggiore è la quantità
Della miscela,più sono le calorie prodotte e non dissipate di conseguenza viene una reazione molto veloce
Viceversa quando viene applicata su una superficie estesa reagisce molto più lentamente
Perché il calore viene dissipato, questo consente di operare con tranquillità
Per dosare la resina si possono usare provette graduate o siringhe
Essendo materiali viscosi si possono diluire con acetone per rendere più liquido
STRATIFICAZIONE
La tecnica di costruzione dei manufatti in composito si chiama stratificazione
Perché si procede applicando vari strati di fibra sovrapposti,impregnati uno alla volta,fino
Al raggiungimento dello spessore desiderato
L’impregnazione consiste nel bagnare le fibre ,quando le fibre sono completamente impregnate assumono un aspetto traslucido,eventuali macchie bianche indicano carenza di resina.
Gli utensili necessari sono un rullo in pelo sintetico e un pennello
Il rullo serve per distribuire la resina ed impregnare le superfici piane per angoli o superfici difficili per il rullo si adopera il pennello
Per una corretta impregnazione si dovrà colmare tutti gli interstizi tra le fibre senza eccedere
Avere sempre dell’acetone a portata di mano è consigliabile per diluire la resina e lavare gli attrezzia fine lavoro
FIBRE COMPOSITE
La fibra di vetro è definita la fibra per eccellenza maggiormente impiegata
La fibra di carbonio e kevlar sono definite ad alto modulo perchè hanno proprietà meccaniche
Decisamente superiori al vetro però il loro costo ne limita l’impiego solamente a quelle applicazioni che richiedono elevate prestazioni e contenuti
TESSUTI
Le fibre composite che utilizzeremo si presentano in tessuti con una trama ed un ordito
Queti possono essere bilanciati cioè la stessa quantità di fili nei 2 sensi
Oppure unidirezionali quindi i fili seguiranno solo un senso
Gli intrecci dei fili si chiamano armature e possono essere:
tela-twill-raso-unidirezionale
ARMATURA TELA
la più diffusa è a tela in cui ogni filo di trama si intreccia con ordito e viceversa
questo tipo di armatura conferisce planarità e stabilità dei fili
si utilizza prevalentemente in piano
ARMATURA TWILL
nelle armature in twill un filo di ordito scavalca almeno 2 fili di trama e viceversa
intrecciatura più sciolta quindi più deformabile
UNIDIREZIONALI
tessuti non bilanciati ossia seguono solo una direzione
FIBRA DI CARBONIO
la fibra di carbonio è ottenuta mediante PIROLISI a 2000° C che trasforma un polimero organico o inorganico
in carbonio sotto forma di sottilissimi filamenti di colore nero .
questi filamenti vengono raggruppati in cordoni ROVING il cui titolo è indicato dall’unità K che
corrisponde a 1000 filamenti
il titolo di svariati tessuti di carbonio è 3k significa che il roving è composto da 3000 filamenti
il roving di carbonio può variare di grammatura quindi di spessore che caratterizzano un elevata
resistenza meccanica
con il carbonio di solito vengono impiegate matrici epossidiche e si ottengono manufatti di elevata rigidità e leggerezza
da paragonare solo all’acciaio elevato carico di rottura e bassa percentuale di allungamento
le fibre di carbonio vengono definite ad alto modulo e vengono utilizzate con ottimo successo in campo aerospaziale
formula1 e moto gp barche ma anche in campi sportivi tennis pesca goolf biliardo
con rendimenti di molto superiori a materiali tradizionali
il carbonio si distingue da ogni materiale anche per aspetto estetico
un manufatto rifinito e lucido rivela nitidamente la sua tramatura notando il suo intreccio e le diverse tonalità di nero
con un particolare senzo di profondità che non si ottiene con nessun materiale
il carbonio è sinonimo di alta tecnologia e qualità è un materiale visto con riverenza
definito anch’esso materiale nobile.
KEVLAR O FIBRA ARAMIDICA
È una fibra aramidica ma il nome commerciale è kevlar un marchio della DU PONT azienda che ha inventato
Questa nuova fibra
Anche questa fibra è ad alto modulo per le eccellenti caratteristiche meccaniche
Rispetto al carbonio ha maggior allungamento ma il carico di rottura è superiore
Quindi più indicato per manufatti soggetti a flessioni o impatti
Anche il kevlar in origine sono filamenti sottilissimi raggruppati in roving
Colore giallo e la loro matrice preferenzialmente è epossidica
Il kevlar viene utilizzato in interessanti applicazioni tipo
Giubbotti antiproiettile imbarcazioni aerospace
Molto difficile la sua lavorazione ha bisogno di utensili tenaci per tagliarlo
E sicuramente meno interessante nel settore artistico
GEL COAT
Il gel coat è uno strato di finitura esterna dei manufatti in vetroresina, che viene però applicato nello stampo come prima fase ne procedimento di stratificazione.
È un prodotto bicomponente con l’aspetto di una vernice densa, si applica a pennello o a spruzzo in spessori di 0,5-1 mm,direttamente sullo stampo precedentemente trattato con cere distaccanti.
Il gel coat quindi riproduce fedelmente la superficie dello stampo sul quale è stato applicato , se lo stampo è lucido il pezzo ne risulterà altrettanto.
Quando lo strato di gel coat è indurito si procede con con la stratificazione, iniziando con un mat di superficie o un tessuto leggero, per poi proseguire con gli altri strati fino a raggiungere lo spessore desiderato
I gel coat possono essere sia a base epossidica che poliestere e debbono essere impiegati ognuno con relativo sistema si stratificazione.
Sono tutti prodotti bicomponenti,quindi prima dell’uso vanno miscelati con relativo reaggente.
STAMPI
Per realizzare qualsiasi oggetto in materiale composito,occorre uno stampo sul quale modellare ciò che si vuole ottenere.
Il punto di partenza per la costruzione di uno stampo è un modello originale,
in grandezza naturale, identico in ogni dettaglio all’opera definitiva.
Sul modello originale si costruisce lo stampo femmina,realizzando con vari sistemi,salvo in alcuni casi su cui si esegue
L’opera direttamente su un modello a perdere, oppure rimarrà come parte integrante dell’opera.
Per ottenere il modello si possono usare diversi materiali , purchè abbiano una discreta solidità e una superficie compatta.
I materiali normalmente usati sono legno argilla o gesso
il modello ottenuto dovrà essere rifinito con turapori in modo da rendere la superficie impermeabile, compatta,levigata
In modo da consentire una buona azione agli agenti distaccanti.
Le vernici epossidiche sono ottime
Per chi è alle prime esperienze si consiglia di creare stampi in gesso molto più semplici nella lavorazione
DISTACCANTI
Il trattamento delle superfici con agenti distaccanti è un operazione assolutamente necessaria e deve essere eseguita con la massima cura,altrimenti non si riuscirà a separare le parti a contatto.
I prodotti utilizzati sono delle cere
La ceratura va eseguita con un panno di cotone(non utilizzare lana)
Dovranno essere effettuate almeno tre mani per tutto lo stampo con un intervallo di almeno 1 ora l’una dall’altra per permettere l’essicazione dello strato precedenteII trattamento delle superfici con agenti distaccanti è una operazione assolutamente necessaria nelle
costruzioni in composito, allo scopo di sigillare tutte Ie microporosità della superficie e creare uno strato
antiaderente che permettere il distacco dello stampo dal modello sul quale è stato costruito. II trattamento
dovrà essere poi ripetuto anche nello stampo per il distacco del pezzo finito.
Le resine hanno un forte potere di adesione; se Ie superfici non sono accuratamente trattate,
tendono ad aderire e creare un corpo unico. II trattamento deve essere eseguito con estrema cura, ed il tipo
di distaccante.
I prodotti distaccanti sono in genere preparati a base di cere di carnauba, o Iiquidi,
e si applicano a tampone o a pennello
CERE
Sono le più diffuse, nei compositi
Si applicano in più riprese con un tampone. Poi per le successive stampate è sufficiente una sola passata
pezzo. Si utilizzano neI caso che iI pezzo dovrà essere poi verniciato o rifinito in altro modo. La cera
viene utilizzata anche nel trattamento di stampi in gesso, in quanto riesce a penetrare nella porosità e creare
uno strato superficiale compatto.
Applicazione:
La cera si applica con un tampone di cotone morbido (non usare lana) agendo con movimenti circolari e una
modica pressione. Distribuire piccole quantità di cera, applicata uniformemente fino a ricoprire tutta Ia
superficie. Rovesciare il tampone e ripassare per eliminare eventuali accumuli di cera e regolarizzare Ia
superficie. Occorrono almeno 3 passate con lo stesso metodo, intervallate di 30 minuti per creare uno strato
antiaderente compatto e uniforme.
TECNICA PER IL FAI DA TE
Per ottenere un manufatto in composito è necessario preparare un modello maschio,
identico in dimensioni e finitura al pezzo che si vuole ottenere; su questo modello si deve costruire lo stampo
femmina, dal quale si potranno poi trarre numerose stampate di pezzi tutti identici. Tutti questi preliminari
richiedono tempo e denaro, e si giustificano qualora si debbono produrre una serie di pezzi.
Quando invece si tratta di realizzare un pezzo unico, un prototipo, come nel caso di imbarcazioni o manufatti
, si ricorre alla tecnica chiamata one off, dove la preparazione del modello risulta di
gran lunga semplificata,.
II procedimento consiste nel preparare una struttura a perdere, in materiale economico:
legno o gesso
La struttura deve avere la dimensione interna dello stampo da realizzare, cioè deve essere minorata dello spessore previsto
.regolarizzare la superficie esterna, eliminando con una raspa o
carteggiatura le eventuali protuberanze o spigoli vivi in corrispondenza delle giunzioni e curve a piccolo
raggio. Le fughe che risultano molto aperte, , si
possono colmarle con uno stucco metallico. Infine regolarizzare bene tutta la superficie
e controllare che non vi siano avvallamenti ne convessità anomale.
Passare del distaccante sullo stampo, ne esistono diversi per materiali compositi
A questo punto si può iniziare a stratificare la pelle esterna, in base al piano prestabilito.
Con le epossidiche si inizia direttamente con il tessuto
In ogni caso è consigliabile applicare una mano di resina e attendere circa 15
minuti in modo che la resina riesca a bagnarne bene la superficie, penetrando negli alveoli; dopo di ché si
procede con la posa e I'impregnazione della fibra.
Bisogna fare attenzione nella distribuzione dei sormonti tra i vari teli di fibra, cercando di sfasare le giunzioni
ad ogni strato, in modo da ridurre al minimo i cumoli di spessore in corrispondenza delle
giunzioni. Bisogna tener conto che con il sistema one off, Ia
superficie esterna dello stratificato risulra grezza. Occorrerà poi un meticoloso lavoro di stuccatura e
carteggiatura fino a rendere la superficie perfettamente regolare, prima di poter applicare la verniciatura
finale.
Per non correre rischi di deformazioni, o danni irreparabili dovuti a delaminazione è bene pressare gli strati .e mantenerli pressati durante tutta la polimerizzazione.
LUCIDATURA
1)carteggiare fino rendere la parte liscia ed uniforme
2)boccetta di resina epossidica a freddo o gel coat
3)la percentuale di catalizzatore è 40%(es 50cl base 20 cl catalizzatore)
4)diluire con acetone per rendere più liquida la resina
5) passare la resina sulla piastra come vernice 1-2 mani e lasciarla asciugare a temperatura ambiente per 6-7 ore
6)oppure inserire in forno a 70-80 gradi per circa un ora
7)passare pasta brasiva
RINFORZI IN FIBRA DI VETRO
A causa della varietà di tessuti di rinforzo disponibili sul mercato la domanda nasce spontanea : "Che tessuto uso per realizzare il mio pezzo?". Ed ancora : "Lo devo rinforzare agli angoli? E se si, con che cosa?".
Andiamo per gradi, vediamo le categorie di fibre disponibli e poi esaminiamone le caratteristiche per poterci districare in fretta e in maniera proficua.
• Fibre Disponibili sul mercato
Essenzialmente i materiali di rinforzo sono costituititi da
• 1) Vetro
• 2) Carbonio
• 3) Kevlar
In questa pagina analizziamo solo i prodotti a base di fibra di vetro. Perché nasce l'esigenza di inserire un rinforzo nella matrice poliestere o epossidica? Perché la plastica da sola resiste abbastanza bene a compressione ma a trazione va aiutata e la fibra di vetro resiste bene a trazione (è lo stesso ragionamento che ha portato alla formulazione del binomio Cemento + Acciaio = Calcestruzzo Armato).
La geometria di un qualcosa che si chiama "fibra" ci fa pensare alla sua conformazione fisica allungata in cui una dimensione prevale sulle altre due (come il ramo di un albero). E' proprio secondo quella direzione particolare che si esprime il valore di resistenza del materiale, quindi ci viene da pensare che il modo di disporre le fibre su una superficie è la chiave di lettura del problema che ci siamo posti. Ed è proprio così. Vediamo ora come queste fibre sono composte nei prodotti industriali:
• Woven Roving / Cloth : è il tessuto composto da una trama e un ordito di fili di fibre continue di vetro.
• Chopped Strand Mat : è un composto di fibre disposte in maniera casuale, di lunghezza limitata (5 cm ca.) e tenute insieme chimicamente da un monomero a base di stirene che si scioglie al momento della laminazione
• Unidirectional : é un composto di fili di fibre accostate parallelamente alla loro lunghezza (ma non tessute) e tenute insieme da una cucitura, è usato soprattutto per composizioni di vari strati che danno luogo ad un rinforzo multiassiale.
• Multi axial : Composto di fibre unidirezionali non tessute disposte secondo inclinazioni varie (±0°, ±30°, ±45°, ±90°).
E fin qui ci siamo. Ora vediamo cosa differenzia il comportamento di questi tre sistemi :
il mat non ha delle caratteristiche meccaniche precise proprio perché i pezzetti di fibra sono disposti a casaccio ed inoltre essendo pezzetti piccoli non ha neanche una continuità di resistenza, dove finisce una fibra ne comincia un'altra disposta secondo un'altra direzione e quindi lo sforzo che sopporta l'una non può sopportarlo l'altra nello stesso modo, ma dovrà aiutandosi con la matrice in cui è immerso trasferirlo in qualche modo alle fibre vicine. Queste considerazioni ci fanno capire che il mat non può essere usato per progettare un pezzo che deve essere creato per resistere a certe sollecitazioni determinate. Può essere usato però per aiutare a creare spessori considerevoli che aumentano la resistenza di un materiale con caratteristiche più elevate. Può essere usato per dare la forma ad un pezzo da creare. Può essere usato per impermeabilizzare una superficie. Può essere usato per riempire dedi vuoti poiché le fibre sotto l'azione del pennello durante la laminazione possono essere "trasportate", facendole scivolare sulla resina, nelle fessure, sui bordi, nelle pieghe della geometria. Un altra caratteristica è importante :
è economico, viene prodotto componendo i residui di lavorazione di prodotti più nobili e quindi costa poco. Va benissimo per chi, alle prime armi vuole fare prove ed esercitarsi a capire le problematiche della laminazione.
Il tessuto è il leader della produzione della fibra di vetro, è la vetroresina, colui il quale ha fatto sì che dagli anni '50 in poi le barche venissero costruite sempre di più in plastica che in legno. E' progettabile, il suo modo di resistere alle sollecitazioni secondo le due direzioni preferenziali può essere calcolato ed è alla base della costruzione delle imbarcazioni. Se devo realizzare un pezzo lo farò con un bel tessuto di grammatura adatta che si adegua bene alla geometria del mio stampo e conferisce al pezzo peso e rigidità idonei al suo compito. Le fibre lavorano a trazione su una maglia ortogonale e distribuiscono secondo le due direzioni, trasferendoli alla resina, gli sforzi che attraversano la superficie e le reazioni caratteristiche delle fibre stesse. Il matrimonio funziona benissimo, l'importante è che durante la laminazione non si formino delle bolle d'aria perchè il vuoto interromperebbe questa trasmissione di tensioni e si creerebbe un punto di rottura. Il tessuto costicchia e quindi non andrebbe usato quando non serve: devo realizzare uno stampo, lo faccio col mat e risparmio. Lo stampo serve solo a trasferire una forma, non è messo alla prova da sollecitazioni meccaniche, quando la resina fa presa (catalizza...) sviluppa calore, non da luogo a fenomeni di ritiro come il calcestruzzo e non trasferisce sollecitazioni allo stampo. L'alcool distaccante separa gli strati e assorbe quelle microtensioni superficiali che la presa genera. Quindi il pezzo va realizzato in tessuto e lo stampo può essere costituito dal mat.
Il rinforzo multiassiale serve ad aggiungere resistenza nei punti più sollecitati del pezzo: angoli, giunzioni, bordi, superfici ampie oppure lunghe e strette. Ovviamente va disposto in modo che le fibre siano ortogonali alla sollecitazione, altrimenti non raggiunge il suo scopo.
STAMPI A FREDDO
Questo procedimento consiste nella creazione di pezzi in plastica rinforzata partendo da un esempare prototipo che chiameremo modello. L'aggettivo "freddo" indica che non il procedimento è portato a termine al di fuori di un forno (strumento caratteristico deegli impianti industriali), quindi a livello amatoriale. Per riprodurre fedelmente un parafango di una moto (un esempio a caso...), dovremo avere quel parafango (=mi sa che dovrete comprarlo...). Dal parafango si crea il suo stampo, cioè il suo "negativo", e si potrà così riprodurre quel pezzo svariate volte (...non infinite!). La prima cosa da fare è quella di studiare la geometria del modello: se esso ha una geometrria convessa non ci sono problemi, lo stampo è tutto esterno al pezzo e si staccherà facilmente. Se il modello è dotato di una geometria concava o caratterizzata da sporgenze e rientranze (purtroppo per gli amici motociclisti questo caso è frequente...) bisognerà adottare degli accorgimenti che ci faranno aggirare l'ostacolo :
• 1. Si tappano i buchi con dello stucco in modo che la resina non ci si vada ad infilare.
• 2. Si crea uno stampo dotato di un controstampo (= due stampi...) al cui interno schiacciare il futuro pezzo.
PROCEDURA
Preparazione
1. Se necessario verniciare il modello con prodotti nitro o acrilici in modo di ottenere una superficie liscia e omogenea e senza imperfezioni.
2. Passare a pennello la cera distaccante sul modello per creare uno strato antiaderente alla resina (poliestere o epossidica) che stenderemo sul modello. Questa cera è a sua volta un "primer" cioè uno strato di fondo per l'alcool polivinilico che è il vero e proprio separatore degli strati.
3. Stendere due mani di alcool polivinilico sopra la cera che funge da aggrappante (l'alcool poi permetterà di separare il modello dallo stampo con il semplice uso di acqua calda (che costituisce per il suddetto alcool agente solvente).
Miscelazione
4. Miscelare la resina o il gel coat catalizzando solo la quantità che ci servirà per formare la pelle dello stampo cioè lo strato che ora è a contatto con il modello (e ne riprende fedelmente tutte le caratteristiche superficiali) e poi sarà a contatto con il pezzo da formare, trasferendogli tutte le "informazioni" superficiali ora acquisite dal modello.Il gel coat può essere applicato sia a pennello, rullo o a spruzzo in base alle caratteristiche del prodotto, applicare 2 mani intervallate lasciare asciugare. Alcuni in luogo del gelcoat realizzano anche questo strato con resina epossidica normale, ma non è la stessa cosa!
5. Asciugate le due mani di Gelcoat si passa alla laminazione vera e propria della struttura di rinforzo dello stampo, cioè l'armatura di sostegno dello stampo (per questa operazione è più ecoomicamente vantaggioso utilizzare come matrice una resina poliestere e come rinforzo un mat di vetro. Lo stampo riesce bene anche se lo realizzate in carbonio ed epoxy... ma non è molto economico!). Catalizziamo la resina poliestere, applichiamola a pennellosul gelcoat e procediamo stendendo pezzi di mat che si impregnino via via per tanti strati quanto riteniamo sufficienti a conferire rigidità allo stampo (dipende molto dalle dimensioni). Lasciar ascugare.
Laminazione dello stampo
6. Una volta che tutto sia ben asciutto e compatto si può procedere al distacco dei due pezzi utilizzando dell'aria compressa o come diceevo prima dell'acqua calda che scioglie l'alcool.
Distacco
7. Occorre ripulire lo stampo sui bordi con delle forbici da elettricista per eliminare le fibre in eccesso e rifinire bene i bordi con delle carte vetrate fini. Fin qui la realizzazione dello stampo "femmina".
Lo Stampo del codino del Monster dopo il distacco
8. Ora bisogna ripetere le operazioni 2-3-4 all'interno della superficie dello stampo per creare il pezzo che ci interessa. Sistemiamo lo stampo in modo che non si muova durante l'impregnazione delle fibre. A questo punto non vale più il consiglio di fare economia e invece della resina poliestere useremo gelcoat e resina epossidici con tessuto in fibra di vetro o di carbonio perchè anche l'occhio vuole la sua parte: lo stampo resta ai box, il parafango viene con noi sui colli di monte Bove o sul passo del Muraglione!!!
Il tessuto di carbonio impregnato all'interno dello stampo con resina epossidica
qui di seguito alcune foto
ex proprietario golf IV caractere TDI-GTI
