Il Taglio in Fettuccie dei Prepreg

 

“Il Taglio in Fettuccia dei Preimpregnati? “

 

“Cosa sarà mai questa cosa?”

 

Beh, questa pagina in realtà è estremamente tecnica, e probabilmente sarà visitata e compresa da un piccolo numero di addetti ai lavori. A nostro avviso, tuttavia, uno dei grandi pregi del web è dare a tutti la possibilità di avvicinarsi anche agli argomenti più difficili, senza nessun timore, e se il contenuto non è scritto in modo eccessivamente astruso, di capirci comunque qualcosa. Per questo motivo verranno dapprima spiegate alcune nozioni semplici (che i tecnici sicuramente conoscono).

 

I Prepreg o Preimpregnati

 

Innanzittutto è meglio specificare che prepreg è il termine inglese, che in italiano si parla di solito di preimpregnati. Il preimpregnato è uno dei più importanti semilavorati che vengono impiegati nella produzione dei compositi.

 

Tutti i materiali compositi sono costituiti da due componenti:

• una serie di fibre (vetro, carbonio, kevlar ed altre) che vengono disposte con un orientamento ben preciso e determinano le caratteristiche strutturali del pezzo finito;
• ed una resina termoindurente (epossidica, poliestere, fenolica ed altre), che provvede a tenere insieme, nella posizione desiderata, le varie fibre.

 

All’inizio la resina si presenta in forma liquida o viscosa e può essere stesa sulla fibra. Sottoponendo i due componenti (fibra e resina) ad un apposito ciclo termico (chiamato polimerizzazione se siete tecnici e raffinati, cottura se siete spicci) si otterrà il permanente indurimento della resina ed il pezzo in materiale composito.

 

Orbene ci sono vari modi per mettere insieme fibre e resina termoindurente. Ad esempio si può partire da un filo continuo che viene avvolto sullo stampo e contemporaneamente impregnato di resina (il processo si chiama filament winding). Oppure si può prendere un tessuto secco, disporlo sullo stampo, ed applicare con vari sistemi (ad esempio con il pennello,  l’hand lay up) la resina termoindurente necessaria.

 

Prepreg è la soluzione che prevede l’uso di un semilavorato, costituito da uno strato di fibre (opportunamente orientate – unidirezionale, tessuto, garzato, multiassiali ed altro), che viene opportunamente impregnato del giusto quantitativo di resina termoindurente in un apposito macchinario (la macchina impregnatrice, per l’appunto).

 

Mentre con altri sistemi (ad esempio il filament winding) la disposizione della fibra, l’impregnazione, e la polimerizzazione avvengono in sequenza, in un ciclo produttivo unico, il prepreg viene di solito prodotto con largo anticipo rispetto alla polimerizzazione finale. Il nome deriva proprio dall’unione di queste due caratteristiche: “PRE” sta a significare che il semilavorato è stato “PRE…parato” con largo anticipo “PREG” invece si riferisce al fatto che è stato sottoposto al processo di “im…PREG…nazione”.

 

I preimpregnati hanno contribuito moltissimo al miglioramento delle performance globali dell’industria dei compositi, in particolare grazie a due caratteristiche:

• una costanza qualitativa molto migliore rispetto ai sistemi alternativi. Questo si evidenzia in particolare in rapporti ben definiti fibra/resina (con altri sistemi è spesso necessario utilizzare un quantitativo di resina significativamente maggiore del necessario perchè una percentuale importante di resina viene perduta, dispersa nel processo produttivo), con la conseguente possibilità di ottenere importanti riduzioni nel peso finale del composito;
• la possibilità di disporre le fibre con tutti gli orientamenti assiali desiderati, anche con “angolo zero” (cosa impossibile ad esempio con il filament winding) con il risultato di poter posizionare tutte le fibre, nel composito, nei quantitativi e con le disposizioni spaziali, le geometrie definite dalla progettazione.

 

Si è parlato di semilavorato, ma in realtà le cose non stanno esattamente in questi termini. Pochissime grosse aziende produttrici di compositi sono talmente grandi da effettuare internamente sia la fase di preimpregnazione che la fase finale di produzione del composito vero e proprio.

 

La maggior parte del mercato è invece diviso in due parti: a monte ci sono i produttori di preimpregnato che impiegano fibre e resine per ottenere il Prepreg, a valle i produttori di compositi che invece acquistano il prepreg per realizzare il composito finito vero e proprio. Per queste ragioni il prepreg è un semilavorato se viene considerato l’intero ciclo produttivo dei compositi, ma è anche un prodotto vero e proprio, acquistato e venduto, se si guarda alla realtà del mercato.

 

A giudizio di chi scrive il settore ha beneficiato moltissimo da questa separazione, perchè ha permesso la specializzazione delle operazioni, e con questa il miglioramento complessivo delle performance di tutta l’industria dei compositi.

 

ll Taglio dei Prepreg

 

Si deve ora sapere che il prepreg si presenta di solito in forma di rotolo, di bobina, costituita da almeno due strati: il prepreg vero e proprio (fibra e resina) e un film (carta siliconata o film) che funge da supporto, da protezione e da distaccante. Per dare un’idea un tipico rotolo di prepreg di carbonio è largo 60 centimetri ed ha una lunghezza di 160 metri lineari.

 

Le bobine di prepreg sono tagliate in sagome di opportuna forma (chiamate “pezze” oppure “cravatte”) di preimpregnato che vengono poi posizionate sugli stampi con una disposizione ben precisa per ottenere il prodotto finito. Tutti i produttori di compositi hanno dei sistemi di taglio delle pezze. Il metodo più semplice è la realizzazione di dime ed il taglio a mano, il più sofisticato l’utilizzo di appositi plotter da taglio, controllati da computer, che fanno il “nesting” del materiale, ottimizzando i tagli e riducendo al minimo gli scarti.

 

E il Taglio in Fettuccia dei Prepreg?

 

Tagliare in bobina, in fettuccia, invece è un’altra storia. Non è affatto semplice da fare, e tutti gli addetti ai lavori ne sono ben consapevoli. Non si può prendere l’intero rotolo e segarlo, tagliarlo come fosse un salame, per il semplice motivo che la lama per penetrare negli strati interni deve asportare una parte del materiale degli strati esterni, Ne risulta che la larghezza del nastro sarà minore sugli strati esterni della bobina e maggiore negli strati interni. Bisogna quindi svolgere il nastro di preimpregnato, eseguire in corsa tutti i tagli simultaneamente sul nastro, e riavvolgere contemporaneamente tutte le bobine opportunamente tagliate.

 

Avere il prepreg tagliato in nastro dà un ulteriore grado di libertà nella progettazione e nella produzione. In particolare nella produzione di pezzi in tubolare il nastro di prepreg può essere avvolto a spirale.

 

Abbiamo iniziato a tagliare i prepreg nel 1988, su richiesta di un paio di nostri clienti dei compositi. Questa lavorazione è assai complessa e richiede notevole esperienza e competenza.  Si possono vedere alcune immagini dei risultati ottenuti nelle foto della pagina.

 

Ancora oggi eseguiamo questa operazione in solo conto lavoro: non comperiamo nè vendiamo preimpregnati, ma ci limitiamo a tagliare quanto ci viene affidato o dai produttori di preimpregnati o dagli utilizzatori finali (i produttori di compositi).

 

Per ulteriori informazioni sul taglio in nastro dei prepreg Vi invitiamo a contattarci. Il nostro reparto tecnico è a Vostra disposizione per chiarimenti, delucidazioni, approfondimenti, tests, sviluppi di nuovi prodotti e/o applicazioni.

 

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