Il ruolo fondamentale dei rinforzi nei materiali compositi è quello di incrementarne le proprietà meccaniche. Le differenti fibre usate nei materiali compositi hanno diverse proprietà e questo influenza in vario modo le proprietà.
Le fibre singole o in fasci possono essere utilizzate solo in pochi casi come nel “filament winding”. Nella maggior parte dei casi le fibre hanno bisogno di essere disposte sotto forma di stuoia detta tessuto per renderne possibile la maneggevolezza. La diversa disposizione delle fibre e il diverso modo di assemblarle in stuoie porta alla formazione di tessuti con caratteristiche diverse gli uni dagli altri.
Le proprietà meccaniche nella maggior parte delle fibre di rinforzo sono considerevolmente più alte di quelle di un sistema di resina senza rinforzo. Le proprietà meccaniche dei materiali compositi in fibra/resina sono perciò ampiamente condizionate dalla presenza della fibra nel composito.
I quattro fattori da tener presente riguardo al contributo della fibra sono:
- Le proprietà meccaniche di base della fibra stessa.
- L’interazione sulla superficie tra fibra e resina (interfaccia)
- La quantità di fibra nel materiale (FVF)
- L’orientamento delle fibre nel materiale composito
La Mugnaini Group S.r.l. distribuisce una vasta gamma di tessuti di rinforzo con le seguenti tipologie di
fibra:
I tessuti proposti sono disponibili nelle seguenti tessiture:
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Ogni fibra di trama passa alternativamente sotto e sopra ogni fibra di ordito. Il tessuto è simmetrico con buona stabilità e modesta porosità. È la tessitura più difficile da realizzare e l’alto numero di fibre piegate causa inferiori proprietà meccaniche rispetto agli tipi di tessitura. Se le fibre sono grosse (‘tex’ elevato) si hanno troppe pieghe e per questo sono poco utilizzate intessuti pesanti. |
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Una o più fibre di trama s’intrecciano alternativamente sopra e sotto due o più fibre di ordito, in maniera ripetuta e regolare. Questo produce l’effetto visivo di una diagonale lungo il tessuto. Drappabilità e bagnabilità sono maggiori rispetto alla tessitura piana, mentre la stabilità è leggermente minore. La minore pieghettatura rende la superficie più liscia e migliora le proprietà meccaniche. |
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Simile alla diagonale ma con minore intersezioni di trama e ordito. Il numero di fibre tra ogni intersezione è per designazione di 4, 5 o 8. Un intreccio ‘crowsfoot’ è una variante in cui c’è uno sfalsamento nel disegno ripetuto. La tessitura satinata è piana, ha un alto valore di drappabilità e bagnabilità. La bassa pieghettatura conferisce buone proprietà meccaniche. La tessitura satinata permette alle fibre di essere intrecciate nel modo più chiuso e produce tessuti con un intreccio molto ‘stretto’. Dobbiamo anche considerare alcuni fattori negativi quali la poca stabilità e l’asimmetria. L’asimmetria fa si che in una faccia del tessuto le fibre vadano in predominanza verso la direzione della trama mentre nell’altra faccia verso quella di ordito. A causa del suo effetto asimmetrico, dobbiamo porre attenzione quando assembliamo strati multipli di questi tessuti per non creare zone soggette a stress. |
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Simile alla piana ma con due o più fibre di trama che si intrecciano alternativamente con due o più fibre di ordito. La disposizione di due fibre di trama che si intessono con due fibre di ordito è detta 2x2 basket ma la disposizione della fibra non deve necessariamente essere simmetrica. Per cui è possibile avere 8x2, 5x4, ecc. Rispetto alla tessitura piana il tessuto è più piatto, con meno pieghettature. E’ più forte, anche se risulta meno stabile. Deve essere utilizzato con materiali pesanti fatti con fibre spesse (alto ‘tex’) per evitare eccessiva pieghettatura. |
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La tessitura Leno migliora la stabilità dei tessuti ‘aperti’ che hanno poche fibre. Simile alla piana: le fibre di trama adiacenti sono attorcigliate intorno le fibre ordito per formare una spirale. La tessitura in Leno è generalmente usata insieme ad altre tessitura altrimenti la caratteristica di ‘apertura’ non produrrebbe componenti efficaci. |
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Versione della tessitura piana con occasionali fibre di trama ad intervalli regolari ma distanziate che si intrecciano ogni due o più fibre. Questo accade con la stessa frequenza nella direzione dell’ordito. Ne risulta un tessuto ruvido, poroso e spesso. |
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Negli ultimi anni i tessuti multi assiali sono sempre più presenti nella costruzione di componenti di materiali compositi. Consistono in uno o più strati di fibre lunghe tenute insieme da filati di cucitura secondari non strutturali. Le fibre possono essere presenti in ognuna delle varianti di combinazione. Il filato di cucitura è generalmente poliestere per la sua combinazione di proprietà adatte (legare i tessuti insieme) e basso costo. Il processo permette di combinare le fibre con orientamenti diversi, al di la del semplice 0/90° della tessitura. Le caratteristiche principali dei tessuti multi assiali sono:
Vantaggi
- migliori proprietà meccaniche, per il fatto che le fibre sono sempre diritte e non pieghettate. Inoltre maggiore è il numero di strati di tessuto maggiore è l’orientamento delle fibre.
- maggior velocità nella costruzione dei componenti, per il fatto che i tessuti possono essere fatti più fini e con orientamento delle fibre multiplo cosicché nella laminazione sono necessari meno strati
Svantaggi
Le fibre poliestere non si attaccano molto bene ad alcune resine cosicché la cucitura rappresenta un buon punto di partenza per ‘wicking’ ed altre rotture. Il processo di produzione del tessuto può essere lento e il costo del macchinario alto. Questo fa si che il costo di questo processo sia più alto rispetto alla tessitura. I tessuti molto pesanti permettono a grosse quantità di fibra di essere incorporate velocemente nei componenti ma allo stesso tempo è difficile impregnare di resina senza un processo automatizzato. |
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