Il preimpregnato in fibra di carbonio è un importante prodotto intermedio dei materiali compositi, composto da resine di matrice (come epossidica, fenolica, bismaleimmidica, ecc.) e fibre rinforzate (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 prepreg in fibra di carbonio è composto principalmente da materiali di rinforzo (filato in fibra di carbonio, resina epossidica) e carta di rilascio, e viene elaborato tramite 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: il preimpregnato può ridurre i difetti nel processo di produzione.

3. Controllo accurato del contenuto di volume di fibre: garantisce la costanza delle prestazioni del prodotto.

4. Prestazioni e caratteristiche di lavorazione costanti: adatto per produzioni su larga scala.

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

Classificazione del preimpregnato in fibra di carbonio

1. Preimpregnato unidirezionale (UD): le fibre sono disposte in una sola direzione e sono adatte ad applicazioni che richiedono elevata resistenza e rigidità.

   ■ 12K: 50~400 g/m²

   ■ 16K: 75~560 g/m²

   ■ 24K: 75~400 g/m²

   ■ 48K o 50K: 150~600g/m²

2. Tessuto preimpregnato: comprende i tipi di tessuto a trama semplice, a spina di pesce e non arricciato (tessuto multiassiale).

   ■ Tessitura semplice: scarse prestazioni di pavimentazione, elevato tasso di flessione delle fibre.

   ■ Twill: prestazioni di pavimentazione medie, velocità di flessione delle fibre media.

   ■ Tessuto anti-crespatura: prestazioni di pavimentazione medie, nessuna flessione delle fibre.

Processo di preparazione del preimpregnato in fibra di carbonio

1. Processo a base di solvente: adatto per la preparazione di preimpregnati di tessuto.

2. Processo di preimpregnazione termoindurente in due fasi: comprende la preparazione della pellicola di resina e il processo di impregnazione, che è il processo principale.

   ■ Preparazione del film di resina: rullo di rivestimento in resina per film PE, carta di rilascio del film in resina

   ■ Impregnazione: metodo hot melt

3. Processo in un'unica fase: elevata efficienza produttiva, funzionamento conveniente e affidabile, ma grande perdita di materiale, elevato consumo energetico.

Applicazione del preimpregnato in fibra di carbonio

1. Processo di polimerizzazione ad alta temperatura con sacchetto sottovuoto: applicato ai settori aerospaziale, energia eolica, cantieristica navale, automobilistico, parti interne del trasporto ferroviario, ecc.

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

3. Processo di stampaggio preimpregnato (processo PCM): adatto per la produzione di prodotti di forma complessa.

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

Selezione del processo

Nella selezione dei processi di produzione, è necessario considerare la categoria di prodotto e i requisiti del cliente in termini di qualità e costo. In particolare:

1. Processo di polimerizzazione ad alta temperatura con sacco sottovuoto: adatto per 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 garantire una migliore precisione dimensionale e qualità superficiale.

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

4. Processo di avvolgimento del nastro preimpregnato/processo di editing del filato preimpregnato: adatto per la produzione di prodotti lunghi a strisce o tubolari, come canne da pesca, mazze da golf e recipienti a pressione per condotte.

Attraverso l'introduzione di cui sopra, possiamo vedere che il prepreg in fibra di carbonio ha una vasta gamma di applicazioni nel campo dei materiali compositi. Le sue eccellenti prestazioni e i processi di preparazione diversificati lo rendono uno dei materiali indispensabili nell'industria moderna.