Caratterizzazione meccanica di compositi a base di fibre di carbonio unidirezionale trattate con tecnologia al plasma a base azoto = Mechanical characterization of unidirectional carbon fiber treated with nitrogen-based plasma technology used in composite material

In questo studio viene analizzata l'efficacia del trattamento superficiale al plasma di fibre di carbonio unidirezionali. L'obiettivo è migliorare l'adesione tra fibre e resina epossidica nell'ambito della fabbricazione di CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers), con conseguente miglioramento delle proprietà meccaniche. La tecnologia utilizzata è l'APPJ (Atmospheric Pressure Plasma Jet) con gas vettore azoto. L’azoto permette la generazione di gruppi funzionali che permettono un legame chimico più forte con la resina epossidica e conseguente miglioramento delle proprietà meccaniche. I parametri di processo del plasma valutati sono la portata del gas, la distanza tra fibre e punto di fuoriuscita del gas, e velocità di trattamento. Sono stati valutati casi studio differenti sulla base di analisi Raman effettuate su campioni di fibre trattate con diversi parametri di processo. Sono stati ottenuti quattro compositi a base di fibra di carbonio e resina epossidica con il metodo dell’infusione in vuoto. Un caso presenta fibre non trattate, mentre gli altri casi hanno fibre trattate con differenti parametri di processo del plasma. Su questi compositi sono state effettuate caratterizzazioni chimiche (Raman, OES) e meccaniche. Si è valutata la resistenza a delaminazione con modo I di frattura con il test DCB (Double Cantilever Beam) secondo la normativa ASTM D5528. Inoltre, sono state calcolate le proprietà flessionali del composito con il test di flessione a tre punti secondo normativa ASTM D790. Lo studio volge alla scelta dei migliori parametri di processo in ottica di una futura industrializzazione del trattamento.