Il preimpregnato in fibra di carbonio è un importante prodotto intermedio dei materiali compositi, costituito da resine matriciali (come epossidiche, fenoliche, bismaleimmidiche, ecc.) e fibre di rinforzo (come fibra di carbonio, fibra di vetro, fibra aramidica, fibra di basalto, ecc.).

Composizione del materiale e vantaggi del preimpregnato in fibra di carbonio

Il preimpregnato in fibra di carbonio è composto principalmente da materiali di rinforzo (filato di fibra di carbonio, resina epossidica) e carta antiaderente, e viene lavorato attraverso processi quali rivestimento, pressatura a caldo, raffreddamento, laminazione e avvolgimento. I suoi vantaggi includono:

1. Buone proprietà meccaniche: la resistenza della fibra di carbonio può raggiungere da 6 a 12 volte quella dell'acciaio, mentre la densità è inferiore a 1/4 di quella dell'acciaio.

2. Pochi difetti del prodotto: i preimpregnati possono ridurre i difetti nel processo di produzione.

3. Controllo accurato del contenuto volumetrico di fibre: garantire la costanza delle prestazioni del prodotto.

4. Prestazioni e caratteristiche di lavorazione costanti: Adatto alla produzione su larga scala.

5. Rapporto prestazioni/peso ottimale: combina elevata resistenza e leggerezza.

Classificazione dei preimpregnati in fibra di carbonio

1. Preimpregnato unidirezionale (UD): Le fibre sono disposte in un'unica direzione e sono adatte per applicazioni che richiedono elevata resistenza e rigidità.

   ■ 12K: 50~400 g/m²

   ■ 16K: 75~560 g/m²

   ■ 24 carati: 75~400 g/m²

   ■ 48K o 50K: 150~600 g/m²

2. Tessuto preimpregnato: include tessuti a trama semplice, a saia e tessuti non ondulati (tessuti multiassiali).

   ■ Tessitura a tela: Scarse prestazioni di pavimentazione, elevato tasso di flessione delle fibre.

   ■ Tessitura saia: prestazioni di pavimentazione medie, tasso di flessione delle fibre medio.

   ■ Tessuto non ondulato: prestazioni di pavimentazione medie, nessuna flessione delle fibre.

Processo di preparazione del preimpregnato di fibra di carbonio

1. Processo a base di solventi: adatto alla preparazione di preimpregnati tessili.

2. Processo di preimpregnazione termoindurente in due fasi: include la preparazione del film di resina e il processo di impregnazione, che rappresenta il processo principale.

   ■ Preparazione della pellicola di resina: pellicola in PE, rullo per rivestimento in resina, carta di rilascio per pellicola di resina

   ■ Impregnazione: metodo a fusione a caldo

3. Processo a un solo passaggio: elevata efficienza produttiva, funzionamento comodo e affidabile, ma elevata perdita di materiale, elevato consumo energetico.

Applicazione di preimpregnati in fibra di carbonio

1. Processo di polimerizzazione ad alta temperatura sottovuoto: applicato ai settori aerospaziale, eolico, navale, automobilistico, dei componenti interni per il trasporto ferroviario, ecc.

2. Processo in autoclave: utilizzato per prodotti compositi di alta qualità e componenti strutturali.

3. Processo di stampaggio con preimpregnati (processo PCM): adatto alla produzione di prodotti di forma complessa.

4. Processo di avvolgimento del nastro preimpregnato/processo di modifica del filato preimpregnato: applicato a canne da pesca, mazze da golf, bastoncini da sci, recipienti a pressione per condotte, ecc.

Selezione del processo

Nella scelta dei processi produttivi, è necessario considerare la categoria di prodotto e i requisiti del cliente in termini di qualità e costi. Nello specifico:

1. Processo di polimerizzazione ad alta temperatura sottovuoto: Adatto a prodotti che richiedono leggerezza, elevata resistenza e prestazioni elevate, come nei settori aerospaziale ed eolico.

2. Processo in autoclave: Adatto alla produzione di prodotti compositi e componenti strutturali di alta qualità, in grado di fornire una migliore precisione dimensionale e qualità superficiale.

3. Processo di stampaggio con preimpregnati (processo PCM): adatto alla produzione su larga scala di prodotti di forma complessa, con elevata efficienza produttiva e basso costo.

4. Processo di avvolgimento del nastro preimpregnato/processo di modifica del filato preimpregnato: Adatto alla produzione di prodotti lunghi in striscia o tubolari, come canne da pesca, mazze da golf e recipienti a pressione per condotte.

Dall'introduzione di cui sopra, possiamo constatare che i preimpregnati in fibra di carbonio hanno un'ampia gamma di applicazioni nel campo dei materiali compositi. Le loro eccellenti prestazioni e i diversi processi di preparazione li rendono uno dei materiali indispensabili nell'industria moderna.