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La fibra di carbonio è letteralmente una fibra fatta di carbonio. Il contenuto di carbonio è al 90% o più. L’azoto è l’elemento primario dopo il carbonio.
La fibra di carbonio è prodotta scaldando la fibra di poliacrilonitrile (PAN), o la fibra di resina, oppure un’altra fibra organica in atmosfera inerte per dissociare elementi diversi dal carbonio. Almeno il 90% di fibre di carbonio disponibili in commercio sono fibre di carbonio PAN, perché la fibra PAN è migliore della fibra di carbonio in termini di equilibrio tra prestazioni, costo e facilità di utilizzo.
Le due caratteristiche principali della fibra di carbonio sono le sue eccellenti resistenza e leggerezza. Il peso specifico della fibra di carbonio è di circa 1,8: approssimativamente un quarto di quello del ferro, che è 7,8. La fibra di carbonio è anche significativamente più leggera dell’alluminio e della fibra di vetro che hanno un peso specifico rispettivamente di 2,7 e 2,5. Inoltre, la fibra di carbonio ha ottimi resistenza e modulo elastico: la sua resistenza specifica è di circa 10 volte quella del ferro, mentre il suo modulo elastico specifico è di circa 7 volte quello di ferro. Ecco perché la fibra di carbonio è il materiale leggero preferito per sostituire materiali metallici convenzionali. La fibra di carbonio ha varie altre caratteristiche: non cede alle sollecitazioni, non arrugginisce, ed è chimicamente e termicamente stabile. Si tratta di un materiale altamente affidabile le cui caratteristiche sono stabili nel tempo anche in durissime condizioni avverse.
Le resine epossidiche sono una classe di pre-polimeri reattivi e polimeri contenenti gruppi epossidici. Le resine epossidiche possono essere fatte reagire sia con se stesse – attraverso omopolimerizzazione catalitica – o con una vasta gamma di co-reagenti comprese le ammine polifunzionali, acidi (e anidridi acide), fenoli, alcoli e tioli. Questi co-reagenti sono spesso indicati come “indurenti” o “polimerizzanti”, e la reazione di reticolazione è comunemente indicata come polimerizzazione. La reazione dei poliepossidi con se stessi o con dei catalizzatori polifunzionali forma un polimero termoindurente, spesso con elevate proprietà di resistenza meccanica, alle temperature e chimica.
L’uso di resina epossidica è estremamente importante nei prodotti in fibra di carbonio. Le fibre di carbonio, infatti, sono fibre a sé stanti, separate l’una dalle altre. La resina epossidica è il materiale che consente alle fibre di carbonio di stare insieme.
Un materiale prepreg è un materiale composito costituito da fibre di carbonio e resina epossidica. Acquistiamo prepreg come un tessuto avvolto in rotoli. Tutta la nostra intera produzione è realizzata utilizzando preimpregnati.
I passi principali per la fabbricazione di un prodotto in fibra di carbonio sono:
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