Tecnica
I Materiali del Telaio: i Compositi
di Stefano Orazzini
INTRODUZIONE
Il tema "carbonio", come viene impropriamente chiamato il composito, conclude questa parte dedicata ai materiali utilizzati nella costruzione di un telaio.
Dicevamo impropriamente, riferendoci al termine carbonio, in quanto il materiale utilizzato per la costruzione di un telaio è più precisamente un composito e, in quanto tale, consta di un'unione di due o più materiali ferma restando l'"indipendenza" molecolare dell'uno dall'altro; l'utilizzo di materiali diversi legati insieme è da sempre una prerogativa dell'uomo, basti pensare alle strutture in fango e legno o in cemento e ferro.
Nel nostro caso l'unione è rappresentata dall'annegamento della fibra di carbonio in resine, da cui si ottiene il materiale che, sottoforma di tubazioni o di “pelli” sovrapposte, servirà a "plasmare" il telaio.
Fibra di carbonio e resine sono quindi i due materiali utilizzati per la creazione di tubazioni o telai monoscocca.
La fibra, che allo stadio grezzo si presenta come un filato (fig.1), rappresenta la parte strutturale destinata a sopportare i carichi mentre la resina funziona da elemento di coesione tra le fibre e di propagazione tra esse dei carichi.
PAN E PITCH
La fibra di carbonio utilizzata nei compositi deriva da composti di origine petrolifera chiamati precursori: la pece (PITCH) e il poliacrilonitrile (PAN). Dai precursori viene estruso un filamento che viene sottoposto a trattamenti termici per esaltarne le proprietà meccaniche e fisiche. Viene poi applicato un "rivestimento" per proteggerle da ossidazione e corrosione. Attraverso queste lavorazioni a cui viene sottoposto il precursore, si ottengono quindi qualità di filamenti di fibra di carbonio con differenze anche notevoli di qualità, caratteristiche e prezzo.
Per le esigenze telaistiche vengono utilizzate le fibre derivate dal PAN in quanto offrono migliori garanzie di resistenza rispetto a quelle derivate dal PITCH dal quale invece si ottengono fibre con un ottimo modulo elastico ma poco resistenti. Non tutti i costruttori, a differenza di quanto accade con i metalli, specificano il tipo di fibra di carbonio utilizzata, cosa che invece sarebbe auspicabile conoscere per essere al corrente di che cosa stiamo acquistando.
IL MODULO DI ELASTICITA’
In base alla risposta al modulo di elasticità possiamo distinguere le fibre di carbonio in 5 categorie dalla categoria a basso modulo (LW – Low Module), la più elastica e meno adatta alla telaistica per ciclismo, fino alla categoria più rigida ad altissimo modulo elastico (VHM – Very High Module) utilizzata dall’industria aeronautica. Ecco una tabella che ne riassume le caratteristiche.
Per la costruzione del telaio vengono utilizzate in gran parte fibre del tipo Standard (SM) con percentuali minori di tessuti a modulo Intermedio (IM) e Alto (HM) utilizzati in zone particolarmente sollecitate che richiedono un elevato grado di rigidità (carro posteriore, scatola movimento centrale).
Ecco un esempio di quello che si può trovare in commercio, attraverso l'elenco di una serie di fibre della Amoco e della Toray:
