Le fibre di carbonio e aramidiche nell’edilizia

materiali compositi / composite materials

ecochimica per edilizia • green chemicals for buildings n. 1 - 2012 33

Nell’ambito specifico dell’ingegneria strutturale, del restauro e del recupero e consolidamento dell’opera edilizia, vengono impiegati anche i materiali compositi.Iniziamo parlando della fibra di carbonio che è ottenuta mediante un processo di pirolisi in una serie di forni a 1500°C che trasforma un polimero organico precursore poliacrylonitrile (PAN) in carbonio sotto forma di sottilissimi filamenti di colore nero, con una catena molecolare molto lunga e ordinata.La fibra di carbonio subisce dei trattamenti superficiali specifici, per favorire i diversi procedimenti di lavorazione; viene trattata inoltre con un agente di pontaggio per ottimizzarne la bagnabilità e l’aderenza da parte della resina. I filamenti vengono raggruppati in cordoni,

roving, il cui titolo è indicato da un’unità K, che corrisponde a 1000 filamenti; il titolo 3K significa che il roving, o filato è composto da 3000 filamenti primari. Il roving è il filato utilizzato nella produzione di tessuti, nelle varie grammature e composizioni. Oltre a questa finalità il roving viene usato nella costruzione di corpi cilindrici con la tecnica di avvolgimento detta filament winding. Filamenti di carbonio raggruppati invece in grossi fasci, costituiscono il rinforzo continuo di tubi e profilati ottenuti per poltrusione. La fibra di carbonio è disponibile anche tagliata in fibrette: chopped strands, oppure macinata: milled fibres, utilizzate nel rinforzo di masse da colata. Le fibre vengono prodotte in diverse qualità: il tipo HT, definito anche HS, che è il modulo standard caratterizzate da

buona tenacità e resistenza a trazione. Il tipo HM (alto modulo), con minor allungamento a rottura, ma con un modulo più elevato. Vi è anche il tipo UHM (ultra alto modulo) di costo elevatissimo. Tratteremo qui la fibra HT (alta tenacità o alta resistenza) normalmente utilizzata come rinforzo nelle costruzioni in composito con matrice epossidica e vinilestere. Le fibre HM e UHM sono generalmente disponibili in stato di preimpregnato, ed il loro impiego è limitato a settori molto specializzati.

Le qualità della fibra di carbonio

Il carbonio è sinonimo di alta tecnologia, espressione dei sistemi avanzati. Si distingue da ogni altro materiale anche per il singolare aspetto; uno stratificato in

Le fibre di carbonio e aramidiche nell’edilizia di recupero e

nel consolidamento strutturale

In the specific areas of the structural engineering, of the restoration and recovery/consolidation of the building work, composite materials are used too.The carbon fibre is dealt with first of all, which is obtained from a pirolysis process in a range of ovens at 1500°C, which turns the polyacrylonitrile precursor organic polymer (PAN) into carbon in the form of very thin and black filaments with a very long and regular molecule chain. The carbon fibre undergoes specific surface treatments to favour different processes; it is also treated with a bridging agent to optimize the resin wetting and adhesion properties.The filaments are grouped in cords, rovings whose count is shown by a K unit, standing

for 100 filaments; the 3 K count means that the roving or yarn is based on 3000 primary filaments. The roving is the yarn used for the production of fabrics, in all their basic weights and compositions. Beside this scope, the roving is used for the construction of cylinder bodies by a winding technique, which is called filament winding. The carbon filaments which are grouped in large bundles, represent the continuous reinforcement of pipes and sections obtained through pultrusion. The carbon fibre is available even cut out into small fibres: chopped strands or ground fibres, such as milled fibres, used for the reinforcement of cast mass flow. Fibres are manufactured in various qualities: the HT type, also called HS which is the standard modulus, featuring

high strength and tensile strength. The HM type (high modulus) with lower elongation at break, but with higher modulus. There is also a UHM type (ultra high modulus), which is very expensive. In this paper, the HT fibre is dealt with (high strength or resistance), which is usually used as a reinforcement in the composite based constructions with epoxy and vinylester matrix. The HM and UHM fibres are generally available as prepregs versions and their use is restricted to highly specialized sectors.

The carbon fibre quality standard

Carbon means high technology, the evidence of advanced systems. It stands out among any other material even due to its peculiar aesthetic properties; a carbon fibre lay-up clearly shows its weft which is highlighted by various black hues together with a special depth effect due to refraction, which cannot be given by any other material. The outstanding feature of the

Carbon and aramid fibres for the recovery and structural consolidation in building industry

Matteo Bosi - Prochima

Matteo Bosi

Prochima


ecochimica per edilizia • green chemicals for buildings n. 1 - 201234

carbon fibre is its high rigidity: high ultimate strength and low elongation %. As from the graphs, the specific mechanical properties of the carbon based composites show to be excellent when compared with steel values. Comparing this data with the lay-up weight, strength and specific modulus, the successful performance of this fibre in the composite is thus confirmed. Selecting the type of the best reinforcement in designing a composite based finished product, one should take into account a particular behaviour of the carbon fibre: its yield point approaches greatly the break point. This means that there is no evidence of degradations showing a structural failure before break; in this specific case it is defined catastrophic failure. The use of the carbon fibre, therefore, should be restricted to the construction of finished products which need high mechanical resistance and especially rigidity, such as aircraft and racing cars components; first class sports equipments, bike frames, baseball bats, raquets, fishing rods and many other objects. The adequate

tessuto di carbonio mostra nitidamente la sua tramatura evidenziata da diverse tonalità di nero, con un inconfondibile effetto di profondità dovuto alla rifrazione che non può essere ottenuto con nessun altro materiale. La prerogativa della fibra di carbonio è l’elevata rigidità: alto carico di rottura con una bassa percentuale di allungamento. Come evidenziano i grafici, le caratteristiche meccaniche specifiche dei compositi in carbonio risultano eccezionali se paragonate ai valori dell’acciaio. Confrontando poi questi valori con il peso dello stratificato: resistenza e modulo specifico, si ha la conferma del successo di questa fibra nei compositi. Nella scelta del tipo di rinforzo più adatto nella progettazione di un manufatto in composito, occorre tener conto di un particolare comportamento della fibra di carbonio: il suo limite di snervamento è molto vicino al punto di rottura. Ciò significa che non si manifestano alterazioni tangibili che avvertono un decadimento strutturale prima della rottura; nella fattispecie si definisce rottura catastrofica.L’impiego della fibra di carbonio deve essere quindi limitato alla costruzione di manufatti che richiedono elevate

resistenze meccaniche e specialmente rigidità, come ad esempio componenti per aerei e di auto da competizione; attrezzi sportivi di alta classe, telai di biciclette, mazze da baseball, racchette, canne da pesca e tanti altri oggetti. L’impiego appropriato di questa fibra dà una risposta in termini di prestazioni ben superiore a quelle dei materiali tradizionali e anche l’industria edilizia ha beneficiato

dell’impiego della fibra di carbonio per il restauro e consolidamento di edifici e strutture.

Qualità fisico meccaniche I compositi in carbonio hanno una elevata resistenza al creep, lo scorrimento delle fibre nella matrice.

Alcuni esempidi applicazioneA few applicationexamples

use of this fibre offers a solution in terms of performance which is much better than the traditional materials one and also the builing sector took benefits from yhe use of carbon fibers tor restoration, building and structures consolidation.

Physical/mechanical properties

Carbon based composites show a high creep resistance, the fibre flow in the matrix. This allows the load distribution due to the participation of all fibres. Their direction within the matrix is a key factor: when a load is applied along the fibre direction, the overall creep strain is slow. When the load is over, the

remaining ultimate strain is negligeable.A quality of the carbon fibre-reinforced composites, undergoing the impact consists in absorbing the kinetic energy which does not spread throughout the rest of the fibre, and in case of impact a plastic yielding takes place only in the area where the applied forces exceed the ultimate tensile stress, while the remaining structure keeps unaffected.This concept concerns the frameworks, for example a racing car body. However, one should pay a great attention to thin lay-ups, for example in the case of sandwich constructions. A thin skin based on carbon fibre, given its rigidity, might yield if it is hit perpendicularly by a concentrated force such as an impact. To obtain the best behaviour



Questo fa sì che i carichi vengono ripartiti grazie alla partecipazione di tutte le fibre. L’orientamento di queste all’interno della matrice è un fattore chiave: quando si applica un carico nella direzione delle fibre, la deformazione creep overall è bassa. Quando cessa il carico, la deformazione definitiva che rimane è insignificante.Una qualità dei compositi rinforzati con fibra di carbonio sottoposti ad urto è di assorbire l’energia cinetica la quale non si propaga al resto della struttura. Infatti in caso di impatto si verifica un cedimento plastico limitatamente nella zona dove le forze applicate hanno superato il carico di rottura mentre il restante della struttura rimane intatta. Questo concetto riguarda le strutture portanti, ad esempio una scocca per auto da competizione. Occorre però fare attenzione negli stratificati sottili, come nel caso delle costruzioni a sandwich. Una pelle sottile in fibra di carbonio, data la sua rigidità, potrebbe cedere se colpita perpendicolarmente da una forza concentrata come un urto. Per rispondere al meglio a questa

sollecitazione si ricorre ai sistemi ibridi, ad esempio un tessuto carbonio/aramidica. La fibra di carbonio assicura la rigidità alla struttura e l’aramidica contribuisce con le sue proprietà a smorzare l’energia dell’urto.

Conducibilità elettricaLa fibra di carbonio è un conduttore elettrico; un vantaggio quando lo si applica a componenti per eliminare cariche elettrostatiche e radiofrequenze. Conducibilità termicaL’eccellente conducibilità termica del carbonio permette una rapida dissipazione del calore. Non risente del calore prodotto dall’attrito dagli organi sottoposti a frizione.Il livello di conducibilità rilevato nella direzione delle fibre, si avvicina a quella dell’acciaio ed il coefficiente di dilatazione termico lineare risulta negativo. Disponendo le fibre con opportuni orientamenti è possibile ridurre al minimo il coefficiente d.t.l.Ultimamente il carbonio ha incontrato interessanti applicazioni

anche nel settore del restauro e consolidamento di edifici, vecchie opere murarie, travature in legno, volte, ecc. Le tabelle riportano le proprietà fisiche e le caratteristiche del carbonio a confronto delle varie fibre, allo scopo di valutarne il comportamento nella scelta del rinforzo più adatto.Il grafico 1 mostra la curva di carico / allungamento delle fibre in funzione del TEX, per valutarne la tenacità.Il grafico 2 evidenzia la resistenza specifica a trazione in funzione del modulo specifico a trazione delle fibre vergini.

Prodotti disponibili in fibra di carbonio

Le fibre in carbonio, analogamente a quelle in vetro, sono disponibili nelle varie forme, come: roving, tessuti, unidirezionali, nastri, multiassiali, fibre tagliate e macinate.

solle

cita

zion

e a

traz

ione

N/T

EX

grafico 1

Vetro E / E glass 2,6 2.400 73 3,7 28

Vetro R / R glass 2,55 3.600 86 4,9 34

Aramidica HT – IM 1,44 3.150 61 3,3 42

Aramid HT – IM

Aramidica HM 1,45 3.150 124 2,2 85

Aramid HM

Aramidica Technora 1,39 3.470 81 4,5 59

Aramid Technora

Carbonio HT – HS 1,77 3.500 231 1,5 130

Carbon HT – HS

Carbonio HM 1,83 2.700 390 0,6 213

Carbon HM

Carbonio UHM 2,0 2.000 440 0,5 220

Carbon UHM

Dyneema SK60 0,97 2.700 90 3,5 92

Dyneema SK60

* valore pratico dei filati / practical value of yarns

Tab. 1 - Proprietà fisiche delle fibre vergini / Physical properties of the original fibres

Resistenza Modulo Allungamento Modulo Densitàγ alla trazione σ elastico E a rottura* specifico Fibra gr/ cm3 MPa GPa % E/ γ Fibre Density γ Tensile elastic Elongation Specific gr/ cm3 strength σ modulus E at break* modulus MPa GPa % E/γ

to this stress hybrid systems are used, for example, a carbon/aramid based fabric.The carbon fibre guarantees the rigidity of the structure and the aramid plays a role with its impact dampening properties.

Electrical conductivityCarbon fibre provides electrical conductivity properties; it is a benefit when it is applied to


grafico 4

caric

o a

traz

ione

MP

a

caric

o a

com

pre

ssio

ne M

Pa


grafico 3

grafico 2

resi

sten

za s

pec

ifica

a t

razi

one

N/m

m2

σ/γ

Vetro E / E glass 2,1* / 2,04 ** 1.300* /450** 45*/ 23** 1.200*- 500** 619*/187** 22*/11**

Vetro R / R glass 2,04*/2,01 ** 1.900* /650** 53*/ 26** 1.500*/ 800** 931*/323** 26*/13**

Aramidica HM (Kevlar 49) 1,38*/1,33** 1.380* /520** 83*/ 31** 620* /345** 1.000*/390** 60*/23** Aramid HM (Kevlar 49)

Carbonio HT / Carbon HT 1,56*/1,55** 1.900* /800** 141*/ 72** 1.600* /890** 1.217*/516** 90*/46**

Carbonio HM / Carbon HM 1,58* /1,57** 1.600* /570** 206*/100** 1.300* /500** 1.012*/363** 130*/64**

Acciaio / Steel 7,8 500 - 1.100 210 — 14 27

Alluminio / Aluminium 2,8 460 72 — 16.5 26

* stratificati con fibre unidirezionali 60% vol. – resina epossidica 40% vol. / lay-up with 60% vol. unidirectional fibres – 40% epoxy resin * stratificati con 7 strati tessuti bilanciati 58% vol. – resina epossidica 42% vol. / lay-up with 7 woven layers, 58% - 42% epoxy resin balanced

Tab. 2 - Tabella comparativa delle proprietà dei compositi con alcuni materiali / Comparative analysis of composite properties with some materials

Resistenza Modulo Resistenza Resistenza Modulo Densità γ alla trazione σ elastico E a flessione specifica specifico Tipo di composito gr/ cm3 MPa GPa MPa σ/γ E/ γ Type of composite Density γ Tensile elastic Elongation Specific Specific gr/ cm3 strength σ modulus E at break* resistanche modulus MPa GPa MPa σ/γ E/γ

Come già accennato, il titolo dei roving con il quale si producono tessuti e nastri, viene indicato con il numero di K. I titoli correnti sono: 1; 3; 6; 12 e 24 K.Il costo del roving in carbonio è molto elevato, specialmente nei titoli sottili, e diminuisce considerevolmente con l’aumentare del K. I tessuti più sottili, attorno ai 100 gr/mq. prodotti con il roving 1K (1000 filamenti) sono costosissimi ed il loro utilizzo è molto

components to remove the electrostatic charges and radio frequences.

Thermal conductivityThe excellent carbon thermal conductivity allows a quick heat dissipation. It is not affected by the heat which is caused by the friction of the components undergoing it. The conductivity rate detected in the fibres direction, approaches the steel one and the linear thermal expansion coefficient shows to be negative. Arranging the fibres along adequate directions it is possible to minimize the linear thermal expansion coefficient. Recently, carbon has found interesting application areas even in the restoration and building consolidation sectors, but also for old masonry structures, wood beams, vaults and others. The Tables show the comparison between the physical properties and carbon features of the different fibres, so as to evaluate their behaviour when choosing the most suitable reinforcement. Graph 1 shows the loading slope/elongation

36



limitato. Il prezzo scende nella fascia dei tessuti leggeri, tra i 200 e 300 gr/mq prodotti con i 3 K, comunemente utilizzati per manufatti di piccola e media mole. Ancora più economici sono quelli attorno a 300 gr prodotti con il 6 K. Mentre i tessuti pesanti, oltre i 600 gr/mq. ottenuti con roving da 12K o 24K hanno un prezzo in proporzione alla grammatura decisamente inferiore.

Fibra aramidica

Aramide: fibra organica derivata da polimero, poliamide aromatica, universalmente conosciuta con il nome commerciale Kevlar, che è un marchio della Du Pont, l’azienda che ha introdotto questa nuova fibra di rinforzo nel 1972.Le aramidiche sono fibre estremamente tenaci. Per questa ragione, oltre che come rinforzo nei materiali compositi, vengono utilizzate in molteplici e interessanti applicazioni.Vi sono leggere differenze nella struttura del polimero a seconda della destinazione. Ad esempio il Kevlar è disponibile in due versioni: Kevlar 49 utilizzato come rinforzo di materiali

compositi e Kevlar 29 adatto per uso balistico. Ora anche altre aziende producono la fibra aramidica, con le stesse caratteristiche e commercializzata con altri marchi. La fibra aramidica è il materiale con il miglior rapporto in resistenza specifica, riferita al suo peso. Rispetto al carbonio questa fibra è caratterizzata da maggior allungamento, superiore carico di rottura, alto modulo elastico e scarsa resistenza alla compressione.Provini ottenuti con fibra aramidica unidirezionale e resina epossidica, testati nella direzione 0° delle fibre, mostrano una curva di cedimento lineare a trazione fino al carico di rottura; mentre il comportamento a compressione risulta elastico con bassi carichi di sollecitazione, e più duttile o quasi plastico con carichi maggiori. Questo comportamento si traduce in una maggior resistenza agli urti.La bassa resistenza a compressione delle fibre aramidiche in alcuni casi si rivela una garanzia per prevenire la rottura catastrofica, tipica delle fibre di carbonio. Sollecitando un provino a flessione, l’asse neutro si sposta gradualmente dal centro verso la zona in trazione, interessando così a

compressione un’area maggiore e si arriva ad un progressivo cedimento della zona compressa, pertanto non avviene una rottura catastrofica. Se si inverte la sollecitazione, facendo lavorare a trazione la parte che ha ceduto in compressione, si ottiene ancora una resistenza a flessione con valori di circa 70% di quelli ottenuti nella prima prova. La scarsa resistenza alla compressione può essere migliorata utilizzando tessuti ibridi, o alternando fibre di vetro o di carbonio, che hanno miglior risposta a compressione. In ogni modo la fibra aramidica è più adatta per manufatti soggetti a flessioni o impatti.Questi tessuti mostrano il caratteristico disegno geometrico creato dalla tramatura delle fibre di diverso colore. Un’altra caratteristica delle fibre aramidiche è la capacità di smorzamento delle vibrazioni. Questo però in alcuni casi è un fattore negativo, da tener conto nella scelta della fibra per determinate realizzazioni.Le vibrazioni entro una determinata frequenza degradano la fibra riducendo drasticamente le sue originarie proprietà.Con l’avvento dei materiali compositi, questa fibra ha trovato finalmente degna

of fibres as a function of TEX, to evaluate its strength highlights the specific tensile strength as a function of the specific tensile modulus of the original fibres.

Available carbon fibre based products

Carbon fibres, as well as glass fibres are available in various forms such as rovings, fabrics, unidirectional, tapes, multiaxial, chopped and strand fibres. As it was mentioned above, the roving count which is used for the production of fabrics and tapes, is shown by the K number. Current numbers are 1, 3, 6 12 and 24 K. The carbon based roving cost is very high, especially for low thickness counts and it decreases considerably as K increases. The thinnest fabrics, around 100 gr/mq, which are obtained from 1 k rovings (1000 filaments) are very expensive and their use is much more restricted. The price is lower for the light fabric category, from 200 and 300 gr/mq, whose manufacturing process is

based on 6 K and which are commonly used for small/medium size finished products. The 300 gr weight, 6 K fabrics are even more economical. Heavy fabrics, over 600 gr/mq, obtained from 12 K or 24 K rovings are offered at a price which is proportional to their much lower weight in grams.

Aramid fibre

Aramid: it is an organic fibre obtained from polymers, aromatic polyamide and it is generally known under its Kevlar trademark, a DuPont brand, the company which introduced this new reinforcement fibre in 1972.The aramid fibres show a very high strength. For this reason, they are not only used as a reinforcements for composite materials, but also for many and interesting applications.There are slight differences between the structure of the polymer according to the expected use. For example, there are two Kevlar versions available: Kevlar 49, used

as a reinforcement for composite materials and Kevlar 29 which is suitable for ballistic applications. Nowadays other companies manufacture the aramid fibre, which is endowed with the same characteristics and marketed under other brands. The aramid fibre is the material showing the best specific resistance ratio, related to its weight. Compared with carbon, this fibre features a higher elongation, ultimate tensile strength, high elastic modulus and low compression resistance. The samples obtained from the unidirectional aramid fibre and epoxy resin, which were tested in the 0° direction fibres, show a linear tensile yield slope up to the ultimate strength; while the compression behaviour is elastic with lower stress rate and more ductile or almost plastic with higher loads. This behaviour accounts for a higher impact resistance. The low compression resistance of the aramid fibres in some cases shows to be very useful to prevent the catastrophic failure, which is typical for carbon fibres. When a sample is subject to tensile



strength, the neutral axis moves gradually from the middle to the tensile zone, thus causing the compression of a larger area, and the progressive yield of the compressed area; therefore, no catastrophic failure takes place. If the stress is reverse, having the component with compression failure subjected to tensile strength, this results in a flexural strength accounting for about 70% of those obtained in the first test. The low compression resistance can be improved using hybrid fabrics or alternating glass or carbon fibres showing a better compression behaviour. In any case, the aramid fibre is more suitable for finished products which undergo flexures or impact. These fabrics show the typical geometric pattern created by different coloured fibres weft. Another characteristic of the aramid fibres is their vibration damping property. Nevertheless this is in some cases a negative factor, which should be considered when selecting the fibre for certain constructions. Vibrations within a given frequency, damage the fibre dramatically reducing its original

properties. With the introduction of composite materals, this fibre finally found its proper application field. Also the original aramid fibres are very thin yellow filaments, grouped in rovings, which are used to obtain fabrics with various weight in gram and composition. The count is expressed by Den. The Den number stands for the gram weight per 9000 mq yarn. The aramid fibre sizing is universal, suitable for both vinylester and epoxy matrixes.The use of the aramid fibres needs practical skills as well as some special techniques. The yarn is so strong that it cannot be cut out using ordinary scissors. In the shipyard areas where these fibres are widely used, special scissors with tungsten blades are used; for less complex operations tinman shears are used, but they must be new and the blades frequently dressed. In any case this operation may damage or break the fabric near the cutting line. Even the laminate deburring operations are difficult in case proper tools are not available. Neither the diamond edged blades can cut the aramid yarns out, as small

tufts of fibre protrude from the cutting line. One should avoid completely surface sanding. The abrasive material removes the resin but it does not cut the fibre, and as a matter of consequence, the sanded area looks covered with velvet-like hairs and this problem is not an easy one to solve. In order to avoid the above said drawbacks, one should follow some rules. While arranging the fabrics for the lay-up, one should not get to the edges which are to be cut with the aramid fabric, replacing it with the insert of other fibres along the cutting line. This way the drawback of the tufts of fibres protruding from the cut is prevented.Another chance is cutting the exceeding fabric protruding from the mould when the resin has aready been catalyzed, but not yet completely cured, using a cutter with a very sharp and new blade. This operation should be carried out at the right time: if the resin is still too soft, the fibre flows and is not cut; if it is too hard it cannot be cut any longer. In this case coarse grained diamond edged disks should be used or other types of hacksaws with tungsten

1. levigatura

sanding

2. impregnazione di primer

primer impregnation

3. duraloid w 1102

oppure duraloid w 1101

duraloid w 1102

or duraloid w 1101

4. stesura di nastro

in fibra di carbonio

application

of a carbon

fibre tape

schema

collocazione. Anche le fibre aramidiche originarie sono filamenti sottilissimi di colore giallo, raggruppati in roving, con i quali si ottengono tessuti di varia grammatura e composizione. L’appretto delle fibre aramidiche è universale, adatto per matrici sia vinilesteri che epossidiche.L’utilizzo delle fibre aramidiche richiede una certa pratica e la conoscenza di alcuni accorgimenti. Il filato è talmente tenace che non si riesce a tagliare con normali forbici. Nel settore cantieristico, dove vi è un largo consumo di queste fibre si utilizzano speciali forbici con lame al tungsteno; per piccoli lavori si ricorre a cesoie da lattoniere, devono essere nuove e le lame frequentemente

ravvivate. In ogni caso l’operazione tende a stramare e sfilacciare il tessuto in corrispondenza del taglio. Anche le operazioni di sbavatura del laminato risultano difficoltose se non si dispone di utensili adatti. Neanche le mole diamantate riescono a recidere di netto il filato aramidico, dal taglio sporgono sempre dei piccoli ciuffetti di fibra. Bisogna assolutamente evitare di carteggiare la superficie. L’abrasivo asporta la resina ma non recide la fibra, di conseguenza la zona carteggiata appare ricoperta di una peluria simile al velluto, ed il problema non è di facile soluzione. Per evitare gli inconvenienti di cui sopra, è bene attenersi ad alcune regole. Nel disporre i tessuti durante la

stratificazione, non arrivare ai bordi che dovranno essere tagliati con il tessuto aramidico, supplendolo con il riporto di altre fibre lungo la linea di taglio.In questo modo si evita l’inconveniente dei ciuffetti di fibra sporgenti dal taglio.Altra possibilità è tagliare il tessuto eccedente che sporge dallo stampo quando la resina è già catalizzata ma non completamente indurita, servendosi di un cutter con lama nuova e ben affilata. Bisogna però eseguire questa operazione al momento giusto: se la resina è ancora troppo molle la fibra scorre e non si taglia; se troppo dura non si riesce più a tagliare. In tal caso si consiglia di usare dischi diamantati a grana grossa oppure seghetti alternativi con lame al carburo

38


di tungsteno. Nei tessuti ibridi Kevlar/carbonio, risalta il caratteristico disegno formato dai fili neri del carbonio sul giallo dell’aramidica. Come accennato, è quasi impossibile tagliare questi tessuti in modo netto senza deformarne la tramatura e alterare così lo schema geometrico originario. Per ovviare questo inconveniente, anche se puramente estetico, nelle stratificazioni a vista senza gel coat, è consigliabile ultimare la stratificazione sovrapponendo un nastro in carbonio, il quale nasconderà il difetto lungo la linea del taglio. È buona norma ultimare la stratificazione con un tessuto di vetro di media grammatura. in questo modo se si deve carteggiare la superficie non vi è il rischio di toccare la fibra aramidica e sollevare la

peluria. L’effetto estetico risulta inalterato perchè il tessuto di vetro è trasparente.In caso di riparazione la peluria si rivela invece un vantaggio, in quanto crea un appiglio per i successivi strati che verranno riportati.I tessuti in fibra aramidica vanno conservati in luoghi asciutti, avvolti in fogli di plastica nera per proteggerli dalla luce, altrimenti potrebbero verificarsi dei cambiamenti di colore, dal giallo vivo all’ocra, nella zona della pezza esposta alla luce a causa dell’azione ossidante dei raggi UV. Questo accorgimento riguarda solo la fibra vergine; dopo l’impregnazione il fenomeno risulta quasi nullo grazie alla protezione della resina che ricopre la fibra.

39

5. impregnazione

con formulato

E-227 impregnation

with E-227

formulation

6. finitura con smalti

o finitura anti UV

finish coating based on lacquers

or UV proof

finishing

carbide blades. In the hybrid Kevlar/carbon fabrics, the special pattern stands out, featuring the carbon black yarns over the yellow aramid. As it was mentioned above, it is almost impossible to cut these fabrics completely without damaging the weft, and alter the original geometrical pattern. To overcome this limitation, although merely aesthetic, as for visible lay-ups without gelcoat, the lay-up should be completed overlapping a carbon based tape, which hides the defect along the cutting line. A good practice consists in completing the lay-up with a glass fibre fabric with average weight in gram. This way, if the surface must be sanded, the aramid fibre touching and hairs raising occurrences are avoided. The aesthetic effect remains the same because the glass fabric is clear.In case of maintenance operations, the hairs show to be a benefit since they act as anchoring agents to the other inserted layers.The aramid fibre based fabrics should be stored in dry places, wrapped up in black plastic sheets to be protected against the light, otherwise colour changes from bright yellow to ochre may take place in the area where the cloth is exposed to the light due to the UV rays oxidation process. This measure concerns only the original fibre; after impregnation, this phenomenon does not almost appear due to the resin protection covering the fibre.


Le fibre di carbonio e aramidiche nell’edilizia

Documents

Transcript of Le fibre di carbonio e aramidiche nell’edilizia