Profili Pultrusi

A causa del diametro relativamente più sottile dei suoi fili, la fibra di carbonio pesa circa la metà della fibra di vetro. Tuttavia, questa differenza potrebbe non essere così significativa quando si confrontano pezzi equivalenti di fibra di vetro pultrusa e fibra di carbonio pultrusa, poiché la resina aggiunge una quantità significativa di volume, generalmente superando le fibre stesse in entrambi i casi.
La fibra di carbonio mostra anche una maggiore resistenza della fibra rispetto alla fibra di vetro. Tuttavia, come nel caso della differenza di peso, anche questa differenza di resistenza non è necessariamente un fattore significativo di per sé.
Ad esempio, la fibra di carbonio ha una resistenza della fibra di 4127, mentre il tipo di fibra di vetro noto come E Glass ha una resistenza della fibra di 3450, circa il 16% in meno.
Tuttavia, le differenze tra i due materiali diventano evidenti se si considerano questi fattori insieme. Il rapporto resistenza/peso esprime la resistenza di ciascun materiale rispetto al suo peso.
L'E Glass ha un rapporto resistenza/peso di 564, mentre la fibra di carbonio ha un rapporto resistenza/peso di 1013, quasi il doppio.
Questa elevata resistenza rispetto al peso significa che i produttori devono utilizzare molta meno fibra di carbonio durante la pultrusione di un determinato prodotto. Di conseguenza, i prodotti pultrusi in fibra di carbonio possono spesso farla franca con sezioni trasversali significativamente più sottili.
È qui che entra in gioco la reale riduzione del peso, poiché sarà necessario utilizzare meno resina.

Oltre ad essere più resistente della fibra di vetro, la fibra di carbonio è anche più rigida. Questa rigidità aggiuntiva può rivelarsi molto utile, consentendo ai produttori di soddisfare esigenze di rigidità molto più precise.
Ad esempio, i moduli tracciatori di silicio all'interno del Large Hadron Collider del CERN richiedevano un grado di rigidità che solo le pultrusioni di fibra di carbonio potevano fornire.
Tuttavia, questa maggiore rigidità non significa necessariamente che la fibra di carbonio sia una scelta migliore per tutte le applicazioni.
La fibra di vetro, con la sua natura relativamente flessibile, è una scelta di gran lunga migliore per le applicazioni che comportano modelli di flessibilità elevati. La piccola finestra flessibile della fibra di carbonio potrebbe precluderne l'uso per tali applicazioni.
Proprio come nel caso della relazione tra peso e resistenza, la rigidità di un materiale di pultrusione influisce sulla sua tenacità a lungo termine.
La fibra di vetro è generalmente considerata più resistente della fibra di carbonio, poiché la sua natura più flessibile le consente di resistere più facilmente allo stress e agli abusi fisici.
La fibra di carbonio, nonostante sia più resistente, solitamente ha un punto di rottura inferiore, rendendola più suscettibile ai danni nel tempo.

Rispetto a materiali come acciaio e alluminio, la fibra di vetro ha un coefficiente di dilatazione termica relativamente piccolo, il che significa che non diventerà significativamente più grande a causa dei cambiamenti di temperatura.
Detto questo, se esposta a variazioni sufficientemente estreme – o se le tolleranze sono particolarmente strette – la pultrusione in fibra di vetro potrebbe non rappresentare una scelta adeguata.
La fibra di carbonio ha una proprietà notevole a questo proposito: ha infatti un coefficiente di dilatazione termica negativo. Di conseguenza, la fibra di carbonio si espande quando le temperature scendono.
Questa tendenza controbilancia di fatto il fatto che la matrice resinosa utilizzata per tenere insieme le fibre ha un coefficiente positivo, portando sostanzialmente ad un coefficiente complessivo quasi neutro.

Il vantaggio in termini di costo è chiaramente a favore della fibra di vetro. La produzione di fibre di carbonio lunghe è un processo molto più lungo e difficile, che naturalmente rende la fibra di carbonio più costosa.
Allo stesso modo, la gamma più ampia di usi della fibra di vetro, compresi i prodotti non sporgenti, aiuta a garantire che il suo prezzo rimanga molto più competitivo.
In definitiva, sia la fibra di vetro che la fibra di carbonio pultrusa presentano proprietà uniche e nessuna delle due è chiaramente vincitrice per tutte le applicazioni.
Bisogna invece considerare attentamente le esigenze e i parametri di un determinato prodotto per poter selezionare il materiale più adatto alle proprie esigenze.