Carbonio: proprietà e caratteristiche | Il sarto con le ruote

Buon giorno a tutti e benvenuti  al quarto  incontro di Informazione tecnica riguardante la bicicletta.

Oggi parliamo del materiale composito più in voga e più prestigioso: il carbonio. Il primo incontro con il carbonio risale a circa 19 anni fa ed è stato subito amore e odio. Come Azienda avevamo la necessità di fare la conoscenza di questo materiale per noi completamente nuovo e per questo abbiamo interpellato varie aziende tutte provenienti dal settore automobilistico o aeronautico per avere  delle informazioni  sulla sua lavorazione. Ogni volta che terminava  l’incontro, nella mia mente si presentava sempre la stessa domanda:  sono marziani loro o siamo dei primitivi noi? Su consiglio di un caro amico amante del mare iniziai a prendere i primi contatti con il mondo della vela poiché il carbonio era utilizzato per costruire gli alberi delle vele. Il suggerimento è stato tanto proficuo, che ancora oggi collaboriamo con un’azienda di quel settore. Le fibre di carbonio sembrano un materiale recente ma hanno fatto la loro comparsa più di un secolo fa, sotto forma di filamenti per lampadine elettriche. Per fare una breve citazione vorrei ricordare i due pionieri: Joseph Swan e Thomas Edison che, unitisi,  produssero con grande successo le lampadine “Ediswan”.

Fatte le dovute premesse di rito,  proseguiamo non con una serie di nozioni e tabelle comparative che sicuramente avrete visto e rivisto, bensì con informazioni pratiche derivate dall’utilizzo delle fibre in carbonio da parte dell’azienda.

Partirei dal quesito che più mi preme chiarire: il pericolo del carbonio: la rottura!

Prima di tutto vorrei chiarire che la fibra di carbonio si rompe generalmente senza preavviso. Quando la cricca che si genera interessa la parte interna delle fibre , che ovviamente non sono visibili ad occhio nudo, la rottura è inaspettata e pericolosa.

Prima di continuare ritengo importante evidenziare una raccomandazione che generalmente espone il fornitore della fibra: “il prodotto rimane integro  per 24 mesi dalla data di produzione se conservato nei contenitori  originali e sigillati ed inoltre i contenitori devono essere conservati in un ambiente asciutto con temperature comprese fra  +5°C e +35°C . Proteggere il materiale dall’esposizione dei raggi solari.

Attenzione però: questo non significa che sia il consumatore finale a dover  rispettare queste avvertenze,  è invece importante che chi acquista la fibra segua queste modalità.

Ci sono tre parole che vorrei sottolineare: TemperaturaAsciuttoRaggi solari.

Temperatura: una situazione tipica di esposizione  ai raggi solari ed innalzamento della temperatura subita dal telaio in materiale composito si ha quando lasciamo la bicicletta per ore al sole sul portabici dell’automobile. Il quesito che normalmente mi viene posto è: in queste condizioni il telaio può perdere in solidità e sicurezza?

La risposta è sicuramente: NO. Il sole non danneggerà un telaio in materiale composito se

a) la scelta delle resine è stata appropriata

b) la verniciatura è stata eseguita  utilizzando vernici idonee e di qualità

Perché ho voluto evidenziare quali resine vengono utilizzate? Perché le resine utilizzate per la costruzione di un telaio in composito hanno un Tg (temperatura di transizione) superiore a 100°C e quindi fin quando non si raggiunge o si supera questa temperatura il nostro telaio non corre alcun rischio di integrità. Se invece raggiungiamo o superiamo queste temperature, il nostro manufatto può subire un danno e di conseguenza venire meno ai fattori di sicurezza perché  la resina subirebbe un processo di vetrificazione con modifiche sostanziali sulle caratteristiche di resistenza.

Asciutto: questa situazione non riguarda ovviamente la bicicletta, ma si riferisce alla fase produttiva del composito poiché esso teme l’umidità. In modo semplice si potrebbe descrivere come una liquefazione delle bolle d’aria rimaste imprigionate nel materiale a causa dell’escursione termica, la quale provoca un aumento del volume e genera all’interno del composito zone più deboli soggette a frattura. Questo processo di rigonfiamento viene chiamato “blistering”.

Raggi solari: i raggi UV (raggi ultravioletti) possono danneggiare le resine del  composito “grezzo” solo di pochi micron senza intaccare le fibre di carbonio. Ho voluto evidenziare la parola “grezzo” poiché grazie alla verniciatura ed allo strato di vernice trasparente  che viene applicata sul composito, ogni effetto dei raggi UV viene a decadere.

Purtroppo i danni recati ad un telaio in composito possono anche essere involontari. Un esempio che potrei citare riguarda un cliente che ci ha portato un telaio in composito da lui sverniciato servendosi di un procedimento assolutamente errato, cioè mediante l’utilizzo di una pistola termica”.

 

Ritorniamo alla rottura, e diciamo perché la fibra di carbonio si rompe: la risposta è semplice,  Il carbonio non si piega, ma si spezza. Si rompe secondo un comportamento che in meccanica viene definito fragile. Che cosa significa effettivamente? Significa che il nostro composito in fibra di carbonio ha una densità (e quindi un peso) estremamente ridotto, ma ha anche una caratteristica: l’ impossibilità quasi nulla a deformarsi generando in questo modo una brusca rottura del materiale.

Allora si può asserire che il “Carbonio” è un materiale pericoloso per la bicicletta?

Il carbonio non è un materiale pericoloso, lo diventa se danneggiato. Il consiglio è verificare sempre che il  telaio o i componenti in composito  in caso di caduta non abbiano subito danni il che significa verificare bene per quanto possibile che la struttura risulti integra.

Ci sono poi i danni provocati dal fai da te: mi riferisco al serraggio del collarino sella, del piantone manubrio o del reggisella che vanno serrati con precisi valori di coppia che pochi rispettano.

Concludendo,  le cause della rottura del composito in carbonio possono essere molteplici, però una cosa è certa: l’utilizzatore deve essere sempre il  più attento e premuroso possibile nei confronti della sua bicicletta. Ringrazio tutti per la considerazione e l’incoraggiamento.

Buona pedalata.

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