Confronto tra compositi termoplastici rinforzati con fibra di carbonio continua e compositi rinforzati con fibra di carbonio a taglio corto/polvere

Quando i materiali compositi sono sottoposti a flessione o taglio, si verifica un processo di estrazione delle fibre dalla matrice, che aiuta ad assorbire l'energia del carico esterno. Durante questo processo, la lunghezza delle fibre gioca un ruolo cruciale. Entro un certo intervallo, più lunga è la fibra, maggiore è l'energia che può assorbire, con conseguente miglioramento della resistenza. Le fibre più lunghe riducono anche il numero di fibre e i punti di concentrazione delle sollecitazioni nel composito, rendendo il materiale più difficile da danneggiare. Pertanto, i compositi termoplastici rinforzati con fibre di carbonio continue hanno proprietà meccaniche superiori rispetto a quelli tagliati corti o in polvere.

Nell'attrito, le fibre di carbonio continue forniscono una migliore lubrificazione grazie alla loro maggiore lunghezza, con conseguente riduzione del coefficiente di attrito, dell'usura e dei detriti di usura. Ciò rende i compositi termoplastici rinforzati con fibre di carbonio continue più adatti alle applicazioni ad alta frequenza e ad alto carico.

Confronto tra compositi termoplastici continui rinforzati con fibra di carbonio e compositi termoindurenti rinforzati con fibra di carbonio

I compositi termoplastici continui rinforzati con fibre di carbonio differiscono dalle loro controparti termoindurenti per quanto riguarda la lavorazione. I compositi termoplastici subiscono la cristallizzazione e la transizione vetrosa per formare una struttura cristallina, mentre quelli termoindurenti si reticolano e polimerizzano durante la lavorazione. Sebbene siano più difficili da infiltrare durante la preparazione, i compositi termoplastici offrono vantaggi quali cicli di stampaggio più brevi, migliore resistenza agli urti, saldabilità, capacità di stampaggio secondario e maggiore flessibilità di progettazione.

I compositi termoplastici continui rinforzati con fibre di carbonio mostrano anche una migliore resistenza alle alte temperature rispetto a quelli termoindurenti. Ciò è dovuto alle differenze nel sistema di resine. Le resine termoplastiche di fascia media e alta, in particolare i tecnopolimeri speciali come il PEEK, hanno un'eccellente resistenza alle temperature. Anche la resistenza all'usura della matrice di resina termoplastica influisce positivamente sulle prestazioni complessive del materiale composito.