Il materiale di rinforzo costituisce lo scheletro portante del prodotto in FRP, determinandone sostanzialmente le proprietà meccaniche. L'utilizzo del materiale di rinforzo contribuisce inoltre a ridurre il ritiro del prodotto e ad aumentare la temperatura di deformazione termica e la resistenza all'impatto a bassa temperatura.
Nella progettazione di prodotti in FRP, la selezione dei materiali di rinforzo deve tenere in debita considerazione il processo di stampaggio del prodotto, poiché il tipo, il metodo di posa e il contenuto dei materiali di rinforzo influenzano notevolmente le prestazioni dei prodotti in FRP, determinandone sostanzialmente la resistenza meccanica e il modulo elastico. Anche le prestazioni dei prodotti pultrusi realizzati con materiali di rinforzo diversi variano.
Inoltre, pur soddisfacendo i requisiti prestazionali del prodotto durante il processo di stampaggio, è necessario considerare anche il costo e, ove possibile, selezionare materiali di rinforzo economici. In generale, la roving anti-picking di fili di fibra di vetro ha un costo inferiore rispetto ai tessuti in fibra; il costo distuoie in fibra di vetroè inferiore a quella del tessuto e l'impermeabilità è buona, ma la resistenza è bassa; la fibra alcalina è più economica della fibra senza alcali, ma con l'aumento del contenuto di alcali, la sua resistenza agli alcali, la resistenza alla corrosione e le proprietà elettriche diminuiranno.
I tipi di materiali di rinforzo comunemente utilizzati sono i seguenti
1. Roving in fibra di vetro non ritorta
Utilizzando un agente di dimensionamento rinforzato, non attorcigliatoroving in fibra di vetropuò essere suddiviso in tre tipologie: seta grezza ritorta, seta roving diretta non ritorta e seta roving non ritorta voluminosa.
A causa della tensione non uniforme dei fili intrecciati, questi tendono a flettersi facilmente, creando un anello allentato all'estremità di alimentazione dell'attrezzatura di pultrusione, che compromette il regolare svolgimento dell'operazione.
La fibra di roving diretta non ritorta presenta le caratteristiche di un buon raggruppamento, di una rapida penetrazione della resina e di eccellenti proprietà meccaniche dei prodotti, motivo per cui attualmente si tende a utilizzare la maggior parte delle fibre di roving diretta non ritorta.
I roving voluminizzati sono utili per migliorare la resistenza trasversale di prodotti come i roving crimpati e i roving testurizzati ad aria. I roving voluminizzati presentano sia l'elevata resistenza delle fibre lunghe continue che la voluminosità delle fibre corte. Si tratta di un materiale con elevata resistenza alle alte temperature, bassa conduttività termica, resistenza alla corrosione, elevata capacità ed elevata efficienza di filtrazione. Alcune fibre sono voluminizzate in uno stato monofilamentare, quindi possono anche migliorare la qualità superficiale dei prodotti pultrusi. Attualmente, i roving voluminizzati sono ampiamente utilizzati in patria e all'estero, come filati di ordito e trama per tessuti decorativi o industriali. Possono essere utilizzati per produrre materiali di attrito, isolamento, protezione o tenuta.
Requisiti prestazionali per roving di fibra di vetro non ritorta per pultrusione:
(1) Nessun fenomeno di sporgenza;
(2) La tensione delle fibre è uniforme;
(3) Buona accestimento;
(4) Buona resistenza all'usura;
(5) Ci sono poche teste rotte e non è facile sgranarle;
(6) Buona bagnabilità e rapida impregnazione della resina;
(7) Elevata resistenza e rigidità.
Roving in fibra di vetro spruzzato
2. Tappetino in fibra di vetro
Per garantire che i prodotti in FRP pultrusi abbiano una resistenza trasversale sufficiente, è necessario utilizzare materiali di rinforzo come materassini a fili tagliati, materassini a fili continui, materassini combinati e tessuti non ritorti. I materassini a fili continui sono attualmente uno dei materiali di rinforzo trasversale in fibra di vetro più comunemente utilizzati. Per migliorare l'aspetto dei prodotti,tappetino di superficiea volte viene utilizzato.
Il feltro a filamento continuo è composto da diversi strati di fibre di vetro continue, disposte casualmente in cerchio e legate con adesivi. Il feltro superficiale è un feltro sottile, simile alla carta, formato dalla disposizione casuale e uniforme di filamenti tagliati di lunghezza fissa e legati con un adesivo. Il contenuto di fibre è compreso tra il 5% e il 15% e lo spessore è compreso tra 0,3 e 0,4 mm. Questo rende la superficie del prodotto liscia e gradevole alla vista, migliorandone la resistenza all'invecchiamento.
Le caratteristiche del materassino in fibra di vetro sono: buona copertura, facile da saturare con resina, elevato contenuto di colla
Requisiti del processo di pultrusione per il materassino in fibra di vetro:
(1) Ha un'elevata resistenza meccanica
(2) Per i materassini di filamenti tagliati legati chimicamente, il legante deve essere resistente agli effetti chimici e termici durante l'immersione e la preformatura per garantire una resistenza sufficiente durante il processo di formatura;
(3) Buona bagnabilità;
(4) Meno peli e meno teste rotte.
Tappetino cucito in fibra di vetro
Tappetino composito in fibra di vetro
3. Tappetino superficiale in fibra di poliestere
Il feltro superficiale in fibra di poliestere è un nuovo tipo di materiale fibroso di rinforzo nel settore della pultrusione. Negli Stati Uniti esiste un prodotto chiamato Nexus, ampiamente utilizzato nei prodotti pultrusi per sostituiretappetini superficiali in fibra di vetroHa un buon effetto e un costo contenuto. Viene utilizzato con successo da oltre 10 anni.
I vantaggi dell'utilizzo del tessuto in fibra di poliestere:
(1) Può migliorare la resistenza all'impatto, alla corrosione e all'invecchiamento atmosferico dei prodotti;
(2) Può migliorare lo stato superficiale del prodotto e rendere la superficie del prodotto più liscia;
(3) Le proprietà di applicazione e trazione del feltro superficiale in fibra di poliestere sono molto migliori del feltro superficiale in vetro C e non è facile rompere le estremità durante il processo di pultrusione, riducendo gli incidenti di parcheggio;
(4) La velocità di pultrusione può essere aumentata;
(5) Può ridurre l'usura dello stampo e migliorarne la durata utile
4. Nastro in tessuto di fibra di vetro
In alcuni prodotti pultrusi speciali, per soddisfare particolari requisiti prestazionali, viene utilizzato un tessuto di vetro con larghezza fissa e spessore inferiore a 0,2 mm, la cui resistenza alla trazione e alla resistenza trasversale sono molto buone.
5. Applicazione di tessuti bidimensionali e tessuti tridimensionali
Le proprietà meccaniche trasversali dei prodotti compositi pultrusi sono scarse e l'uso dell'intreccio bidirezionale migliora efficacemente la resistenza e la rigidità dei prodotti pultrusi.
Le fibre di ordito e trama di questo tessuto non sono intrecciate tra loro, ma con un altro materiale intrecciato, il che lo rende completamente diverso dal tradizionale tessuto di vetro. Le fibre in entrambe le direzioni sono collimate e non subiscono alcuna flessione, pertanto la resistenza e la rigidità del prodotto pultruso sono molto superiori a quelle di un composito in feltro continuo.
Attualmente, la tecnologia di intreccio a tre vie è diventata il campo di sviluppo tecnologico più interessante e attivo nel settore dei materiali compositi. In base al carico richiesto, la fibra di rinforzo viene intrecciata direttamente in una struttura tridimensionale, la cui forma è la stessa del prodotto composito che costituisce. Il tessuto a tre vie viene utilizzato nel processo di pultrusione per superare il taglio interlaminare tipico dei tradizionali prodotti di pultrusione con fibre di rinforzo. Presenta gli svantaggi di una bassa resistenza al taglio e di una facile delaminazione, mentre le sue prestazioni interstrato sono ottimali.
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Data di pubblicazione: 23 luglio 2022
