Page 35 - COMPOSITE SOLUTIONS - Fascicolo 1/2016 - Issue 1/2016

performed is the lightning test, as shown in the following pictures (fig. 1), where a thin pitch fiber layer is added on top of a carbon plate and submitted to a simulation of a lightning strike. The reduced damage, compared with a PAN- based outer layer is evident, as the extremely low resistivity allows the electrical charge to disperse over the surface and quickly transfer the energy of the lightning strike away from the strike zone.
Another important aspect is the excellent capacity to damp vibrations, granting an improvement of fatigue performances and noise reduction in many components (aircraft panels, car roofs...) and allowing a higher precision grade and speed in mechanical equipment.
Chart no. 3 shows a comparison of the damping properties of various materials, compared to very high modulus pitch fibers.
As illustrated so far, it is clear that no other materials offer such extreme high thermal conductivity and modulus and that is the reason why pitch fibers are so appreciated in the advanced composite world. On the other hand, the higher the modulus of the carbon fiber, the smaller elongation and, consequently the more difficult its handling: high stiffness also means brittleness and difficulty in obtaining narrow bending radii.
che ha l’effetto di dissipare molto più rapidamen- te l’energia. A questo proposito, uno dei test più significativi condotti è la prova di fulminazione, illustrata in fig. 1, in cui una pelle sottile in fibra di carbonio da pitch è applicata su una lastra in carbonio da PAN e sottoposta a fulminazione simulata. Il danno è molto più limitato rispetto a quello subito dalla lastra rivestita con una pelle in carbonio da PAN, poiché la resistività elettrica estremamente bassa della fibra da pitch permette una rapida dispersione della carica elettrica sulla superficie, allontanandola velocemente dal punto di impatto.
Merita una menzione speciale anche l’eccellente capacità di smorzare le vibrazioni delle fibre da pitch, garantendo così un migliore comportamen- to a fatica e una maggiore fonoassorbenza in molti componenti, quali pannelli di aerei, tettucci di auto sportive, mentre i componenti meccanici, come i bracci robotici portautensili beneficiano di un maggior grado di precisione e maggiore velocità operativa.
Thus the excellent performances of the pitch carbon fibers may have not been fully realised in actual applications. As a measure to alleviate this problem, Mitsubishi Plastics
w MATERIALS Inc. (now Mitsubishi Rayon Corp.) has added
new “industrial grade” fibers to its offer of pitch fibers, including DialeadTM K13916 and DialeadTM K13312. This increases by far the
Fig. 1
1 mm DialeadTM K13C2U skin at +/- 45. UD PAN Core Damage area 18 cm2
Damage depth 0,5 mm
Pelle da 1 mm DialeadTMK13C2U, a +/-45
Struttura sottostante: carbonio da PAN UD
Area danneggiata: 18 cm2
Profondità del danno: 0,5 mm
1 mm PAN Carbon Fiber skin at +/- 45. UD PAN Core Damage area 64 cm2
Damage depth 1 mm
Pelle da 1 mm di fibra in carbonio da PAN a +/-45 Struttura sottostante: carbonio da PAN UD
Area danneggiata: 64 cm2 Profondità del danno: 1 mm
ICG** charging voltage
Flowing current
Electric current waveform (wave peak / wave tail)
Electric charge
Specific energy
(polarity) [kV]
[kA]
T1[μ s]
T2[μ s]
[C]
[kJ/ohm]
+82 (positive)
154 to 157
9 to 10
26
3.0
409 to 420
Tab 1 - Lightning test (Courtesy of Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)
Test di fulminazione (Gentile concessione di Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.)
Il grafico n. 3 evidenzia infatti le diverse capacità di smorzamento delle vibrazioni di vari materiali, in confronto alle fibre da pitch ad altissimo modulo.
Come illustrato fin qui, è chiaro che nessun altro materiale offre una conducibilità termica ed un modulo elastico tanto elevati, ed è questo il mo- tivo per cui le fibre da pitch sono così apprezzate nel mondo dei compositi avanzati.
D’altra parte, maggiore è il modulo della fibra
di carbonio, minore è il suo allungamento e di conseguenza la fibra risulta più delicata, dato che l’alta rigidità ha come contraltare una conseguen- te fragilità e una maggiore difficoltà ad ottenere ridotti raggi di curvatura.
Per questo motivo le eccellenti caratteristiche della fibra da pitch non sono state finora sfruttate a pieno a livello industriale. Per ovviare a questo problema Mitsubishi Plastics Inc. (ora Mitsubishi Rayon Co. Ltd.) ha introdotto nuove fibre “indu-
compositesolutions n.1/2016
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