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Materiali venerdì, 7 maggio 2021

L’importanza della scelta della resina nei materiali compositi

I componenti principali di un materiale composito sono resine e fibre. Queste ultime, tipicamente di vetro o di carbonio, forniscono forza e rigidità, ma se usate da sole non è possibile conferire loro una forma in cui tali proprietà vengano sfruttate. L'impregnazione delle fibre con una resina, a cui invece è possibile conferire una forma, ci permette di sfruttare le loro forza, rigidità e leggerezza per un’ampia gamma di applicazioni.

 

Nella selezione dei materiali per ottenere un composito, molto spesso ci si preoccupa solo se utilizzare fibre di vetro o di carbonio, che conferiscono forza e rigidità, mentre la scelta della resina è spesso trascurata. Exel Composites, produttore globale di materiali compositi, illustra come le resine possono invece influenzare le proprietà di un composito e perché si dovrebbe considerare la loro scelta con la stessa importanza di quella della fibra. Per quanto riguarda la resina, così come gli additivi da incorporare al suo interno, ci sono molte possibilità di scelta con cui soddisfare i requisiti dell'applicazione. Pertanto, è molto importante avere chiare le differenze tra le diverse resine e sapere come la loro selezione può influenzare le proprietà di un composito.

 

Completare le proprietà esistenti

Tutti i compositi condividono proprietà comuni: forza, rigidità, leggerezza e resistenza agli ambienti difficili, ognuna delle quali può essere resa dominante usando una resina che le completi. Per selezionare la resina più appropriata, per prima cosa è necessario determinare quale dovrà essere la sua caratteristica dominante.

 

Un modo economico per realizzare una soluzione composita che permetta di risparmiare peso è quello di utilizzare una resina poliestere insatura, che possiede proprietà meccaniche, elettriche e chimiche relativamente buone e può essere adatta per un’ampia gamma di applicazioni come i profili per trasporti, strutturali e di costruzione.

 

Se un'applicazione richiede un maggior grado di rigidità o forza, è preferibile una resina epossidica. Il legame tra una resina epossidica e la fibra è forte, il che significa che è possibile trasferire da una fibra all’altra carichi di taglio più elevati, conferendo al composito valori di resistenza migliori. Unitamente al maggior volume di fibre che la resina epossidica consente, si può realizzare un composito con un'eccellente resistenza e un'elevata rigidità, che può essere ulteriormente modificato per adattarsi alle applicazioni ad alta temperatura.

 

Se un composito non solo deve essere rigido, ma anche resistente agli ambienti difficili, le resine vinilestere possono costituire una scelta migliore. La loro struttura molecolare facilita la resistenza chimica, quindi se un composito è destinato a un ambiente marino o a un'applicazione industriale dove sono presenti acidi o alcali, l'uso di un vinilestere ne migliorerà le prestazioni.

 

Quando si producono profili compositi che devono essere assemblati con viti, il composito deve essere robusto per evitare crepe e rotture. Questo può essere ottenuto attraverso la progettazione strutturale, ma la selezione di una resina adatta permette una struttura semplificata e costi ridotti, rendendo il composito adatto a una più ampia gamma di applicazioni. Il poliuretano è estremamente resistente rispetto al poliestere insaturo, il che lo rende ideale per queste applicazioni.

 

Aggiungere nuove proprietà

Le resine possono anche conferire proprietà completamente nuove a un composito. Appositi additivi possono essere incorporati al loro interno per ottenere una serie di benefici, dal semplice miglioramento della finitura superficiale o l'aggiunta di colore alla resistenza ai raggi UV, fino alle proprietà antimicrobiche e antivirali.

 

Per esempio, dato che le resine si decompongono naturalmente quando vengono lasciate alla luce del sole, l'aggiunta di assorbitori dei raggi ultravioletti permette di migliorare le prestazioni dei compositi in ambienti soleggiati che potrebbero rendere più fragile o disintegrare il materiale. Allo stesso modo, additivi antimicrobici possono prevenire la contaminazione dovuta a batteri o funghi, utile per qualsiasi prodotto maneggiato dall'uomo, come macchinari o dispositivi medici.

 

In alcuni casi l'inclusione di additivi della resina può alterare le proprietà di un composito. Per esempio, per agire in modo efficiente gli additivi ignifughi vanno impiegati in quantità così elevate che è necessario ridurre il numero di fibre presenti nel composito, diminuendone di conseguenza resistenza e rigidità.

 

Stabilire la funzione più importante di un composito e scegliere la resina in grado di migliorare tale funzione permette di predisporre una soluzione in cui fibre e resina stessa lavorino all’unisono. Per questo, la scelta della resina diventa un aspetto essenziale nella messa a punto del composito e non deve essere sottovalutata ed Exel Composites è in grado di trovare il materiale composito più adatto a soddisfare le diverse esigenze. 

 

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