Compositi per aerei di alta qualità grazie agli esteri di cianato
I componenti dei condizionatori degli aerei sono esposti a condizioni estreme, con temperature che vanno da 0 a circa 240 °C. L’obiettivo del progetto HITEMCOMFIL (Manufacturing of high temperature composite parts for air cooling unit (e.g. cyanate ester / carbon fibres) by filament winding) era sostituire le leghe metalliche in una struttura del manicotto (parte di un gruppo rotore) con esteri di cianato. A differenza delle tradizionali resine epossidiche, gli esteri di cianato sono resine altamente sofisticati e termoinduriti, adatti per essere usati alle alte temperature e con proprietà altamente desiderabili. Tali materiali compositi consentono una riduzione del peso della struttura ed elevate velocità di rotazione ad alte temperature. La manica fa parte di un gruppo costituito da diversi elementi realizzati con diversi materiali, tra cui un nucleo in acciaio e magneti. Il coefficiente di espansione a bassa temperatura degli esteri di cianato limita l’espansione della manica e contribuisce così a fissare i magneti in una posizione definitiva. Pertanto permette di ottenere una porta magnetica costante e, di conseguenza, una maggiore efficienza dell’ala rotante. I ricercatori hanno utilizzato l’avvolgimento di filamenti per la fabbricazione dei compositi strutturali, tenendo presente che questa resina pone elevati requisiti in termini di assorbimento di umidità e di controllo del calore durante il processo. Particolare attenzione è stata posta alla modellazione e alla misurazione delle tensioni residue che si formano nel manicotto dopo il processo di avvolgimento. Il team ha acquisito una visione più dettagliata dell’effetto del pre-straining sulle proprietà della parte finita. L’analisi approfondita dei processi chimici e fisici durante la polimerizzazione ha consentito di ridurre il contenuto vuoto di quasi l’80 %. Ciò aiuta a ottenere parti in composito di alta qualità, con eccellenti proprietà termiche a temperature elevate. L’uso combinato di resine di estere di cianato e del pre-straining dei filamenti in un unico processo rende questo metodo adatto alla produzione di una vasta gamma di prodotti esposti a carico pesante. Gli esteri di cianato sono appropriati per recipienti a pressione, tubi di raccordo, volani e alloggiamenti dei motori. Ciò consente al progetto HITEMCOMFIL di ampliare la gamma di prodotti a base di esteri di cianato, fornendo parti in composito in nuovi settori diversi da quello aerospaziale.
Parole chiave
Aereo, materiali compositi, esteri di cianato, polimeri termoindurenti, HITEMCOMFIL, temperature elevate
