Tecnica
I Materiali del Telaio: i Compositi
di Stefano Orazzini
FILAMENTI E FILATI
Il diametro in sezione di un filamento di fibra di carbonio varia normalmente tra i 5 e i 10 micron, inferiore alla sezione di un capello. I singoli filamenti, uniti solitamente in multipli di 1000 formano il “filato” (yarn in inglese) vero e proprio, il prodotto allo stato grezzo reperibile in commercio come filo di fibra di carbonio.
Un indicatore qualitativo importante per distinguere le tipologie di filati di fibra di carbonio è dato dal numero di filamenti che compongono una singola fibra. Il numero di filamenti per filato (filaments per yarn in inglese) viene indicato con le sigle 1k, 3k, 6k, 12k … 50k, che significano rispettivamente 1000, 3000, 6000, 12000 … 50000 filamenti per filato.
All’indicazione del numero di filamenti che compongono la fibra, di solito si accompagna il peso in grammi di 1000 m di filo (detto titolo del filato, yield in inglese) con valori che variano dai 60/70 g per 1000 m per fibre 1k ai 800/1200 g per 1000 m di un filato 12k.
Ad un numero minore di “k” corrisponde una fibra qualitativamente migliore perché permette di creare tessuti di fibra più leggeri e a trama fine, con riflessi anche sul costo del materiale grezzo. Un tessuto 1k può arrivare a costare 3 volte un tessuto 3k. Alcuni costruttori utilizzano tessuti più pregiati come l’1k solo per l’ultimo strato per conferire al telaio un aspetto esteticamente più gradevole e “prezioso”.
TESSUTI E PRE-PREG
I filati infatti vengono utilizzati per creare i tessuti di fibra veri e propri, intrecciando i fili con ordito e trama (linee orizzontali e verticali di fibra intrecciate). Tessuti ben visibili nei telai o forcelle non verniciate dalla caratteristica trama nera a quadretti.
I tessuti possono essere intrecciati in maniera semplice come tela (un filo di ordito e uno di trama, plain in inglese), oppure con incroci particolare come la batavia 2/2 (twill) o il raso (satin). Per fare qualche esempio,un tessuto tipico tessuto con filo da 1k intrecciato a tela semplice presenta uno spessore di circa 0,12/0,14 mm e un peso di 90/110 g/mq circa, mentre un tessuto da 3k ha spessori di 0,22/0,25 mm e pesi intorno ai 160/200 g/mq.
Un cenno particolare va fatto per i tessuti di fibra unidirezionali (UD). In questo tipo di lavorazione non c’è una vera e propria tessitura incrociata dei filati, ma si ha una disposizione delle fibre tutte nella stessa direzione senza nessun intreccio.
L’unidirezionalità ha come fine un aumento della rigidità strutturale, ma come rovescio della medaglia, mancando l’intreccio, una maggiore propensione a rotture e alla propagazione di eventuali crepe nella direzione dei filamenti.
La fibra unidirezionale viene utilizzata solitamente nelle zone del telaio o della forcella meno sottoposte a rotture e come ultimo strato, con solo scopo estetico, nelle zone più a rischio. Raramente e solo come copertura su manubri, attacchi manubrio o reggisella.
La fibra di carbonio a questo punto è pronta per essere utilizzata; spesso, oltre ai filati e ai tessuti di fibra, si trovano in commercio anche dei semilavorati come ad esempio strati, laminati o fibra preimpregnata.
La fibra preimpregnata (prepreg) è invece una varietà di fibra "grezza" tessuta che viene venduta già impregnata della resina per favorire la coesione con le altre resine al momento della lavorazione. Gli strati sono delle “pelli” formate da filamenti di fibra unidirezionali annegati nella resina, mentre i laminati sono il prodotto che si ottiene attraverso la sovrapposizione di più strati orientati sistematicamente. Tutti questi semilavorati facilitano il lavoro dell'utilizzatore finale che li acquisterà già pronti per essere modellati e "stampati".
