Guida Completa ai Tipi di Resine per la Costruzione Navale

La scelta delle resine è fondamentale nella costruzione navale moderna. Le resine vengono usate per produrre strutture composite, combinandosi con materiali come fibra di vetro, carbonio o kevlar per realizzare scafi, ponti e altre componenti delle barche. In questa guida esploriamo i principali tipi di resine utilizzate nella nautica: resine epossidiche, poliestere, vinilestere e fenoliche. Scopriamo le caratteristiche chimiche, le proprietà tecniche e le applicazioni ideali per ogni tipo di resina.

Resine Epossidiche: Massima Resistenza e Stabilità

Le resine epossidiche offrono prestazioni eccezionali e sono particolarmente adatte per componenti strutturali che devono sopportare carichi elevati, come gli scafi.

Struttura Chimica: Le epossidiche contengono gruppi epossidi che reagiscono con indurenti (amminici o anidridi), formando una struttura tridimensionale fortemente reticolata. Questa configurazione le rende estremamente dure e resistenti.
Indurimento e Catalisi: Il tipo di indurente usato influisce su temperatura e velocità di polimerizzazione. Indurenti amminici permettono un’indurimento a basse temperature, mentre quelli anidrici richiedono temperature più alte.
Proprietà Meccaniche: Con una resistenza a trazione che può superare i 70 MPa, le epossidiche sono ideali per laminare fibre di carbonio e kevlar in strutture che richiedono stabilità dimensionale e resistenza alla fatica.
Applicazioni: Grazie all’elevata adesione, sono perfette per scafi di barche ad alte prestazioni. L’applicazione richiede un ambiente controllato, una miscelazione precisa e il degasaggio per evitare bolle.
Sicurezza: Le resine epossidiche possono causare irritazioni; è essenziale usare guanti, maschere e occhiali.

Resine Poliestere: Economiche e Facili da Lavorare

Le resine poliestere sono ampiamente utilizzate per barche in vetroresina, offrendo un’alternativa economica e facile da applicare.

Struttura Chimica e Polimerizzazione: Derivate da acidi poliestere insaturi, le poliestere si polimerizzano grazie a un catalizzatore a base di MEKP (perossido di metile etilchetone). La reazione crea un reticolo meno denso rispetto alle epossidiche.
Problemi di Ritiro: Subiscono un ritiro volumetrico tra il 4% e il 10% durante l’indurimento, che può causare tensioni interne. L’uso di riempitivi e fibre di vetro alternati aiuta a ridurre il ritiro.
Resistenza all’Acqua: Le poliestere hanno una scarsa resistenza all’acqua, il che può portare all’osmosi (blistering) e a problemi di degrado dello scafo. In genere vengono combinate con uno strato protettivo in vinilestere per migliorarne la resistenza.
Tecniche di Laminazione: Sono ideali per la laminazione manuale e spray-up, tecniche economiche e adatte per coprire grandi superfici. Tuttavia, un’eccessiva quantità di catalizzatore può causare surriscaldamento e difetti.

Resine Vinilestere: Barriere Antiosmosi e Resistenza Chimica

Le resine vinilestere rappresentano un compromesso tra le proprietà delle epossidiche e la facilità d’uso delle poliestere, offrendo una migliore resistenza chimica e all’osmosi.

Composizione Ibrida: Le vinilestere combinano legami epossidici e gruppi vinilici, garantendo una reticolazione intermedia, minore ritiro e maggiore flessibilità rispetto alle poliestere.
Resistenza all’Osmosi: Grazie alla loro bassa permeabilità, sono ideali come barriera antiosmosi e vengono applicate sugli strati esterni degli scafi in fibra di vetro.
Resistenza Chimica e Termica: Possono resistere a temperature fino a 120°C e sono più resistenti a sostanze chimiche rispetto alle poliestere, quindi sono adatte a barche che operano in ambienti aggressivi o in acque salmastre.
Tecniche di Applicazione: Le vinilestere richiedono un ambiente di lavoro controllato per una polimerizzazione omogenea e sono utilizzate nei cantieri navali in combinazione con fibra di vetro.

Resine Fenoliche: Ignifughe e ad Alte Prestazioni Termiche

Le resine fenoliche, sebbene meno comuni nella nautica da diporto, sono usate per componenti che richiedono resistenza al calore e al fuoco.

Struttura e Polimerizzazione: Derivate dalla reazione tra fenolo e formaldeide, le fenoliche formano un reticolo resistente al calore. Durante il processo, viene prodotta acqua che deve essere rilasciata per evitare bolle.
Proprietà Ignifughe: Sono autoestinguenti e resistono a temperature fino a 250°C, perfette per barriere antincendio interne e componenti isolanti.
Limiti di Flessibilità: Sono rigide e fragili, quindi non sono adatte a componenti esposti a stress dinamici. Possono essere rinforzate con materiali elastici in strutture a sandwich per migliorarne la resistenza agli urti.
Sicurezza: La lavorazione delle fenoliche rilascia formaldeide, perciò sono necessari dispositivi di protezione e una buona ventilazione.

Tecniche Avanzate di Laminazione

La tecnica di laminazione influisce direttamente sulla qualità e sulla resistenza del composito finale. Ecco alcune tecniche avanzate utilizzate in nautica:

Infusione Sotto Vuoto: Questa tecnica utilizza sacchi a vuoto per applicare la resina, rimuovendo l’aria intrappolata e migliorando il rapporto fibra-resina. È usata per scafi leggeri e strutture di alta precisione in fibra di carbonio.
Prepreg e Autoclave: I laminati prepreg sono pre-impregnati con resina e polimerizzati in autoclave, garantendo una reticolazione completa. È un processo comune nell’aerospaziale e per yacht di lusso.
Compression Molding: Prevede di pressare il rinforzo impregnato tra due stampi riscaldati. È utilizzato per componenti complessi e per parti interne che richiedono resistenza al calore.
Laminazione Multistrato con Strato Successivo: Applicando strati successivi di fibra e resina con pause per la polimerizzazione parziale, questa tecnica riduce bolle d’aria e permette di controllare lo spessore del composito.

Conclusioni

Scegliere la resina giusta e il metodo di laminazione è essenziale per ottenere barche resistenti e durature. Le epossidiche offrono prestazioni eccezionali per applicazioni ad alta resistenza, mentre le poliestere rappresentano un’alternativa economica per strutture meno critiche. Le vinilestere sono ottime per applicazioni esposte all’acqua, e le fenoliche forniscono un’eccezionale resistenza al calore per componenti interni.

Ogni resina ha i suoi vantaggi e limitazioni; la selezione dipende dalle esigenze specifiche del progetto e dalle condizioni di utilizzo. Un’adeguata miscelazione, applicazione e controllo della polimerizzazione sono essenziali per garantire laminati duraturi e stabili nel tempo.

Questo articolo fornisce una guida completa per chiunque desideri comprendere i materiali compositi nel settore nautico e fare scelte informate nella costruzione o riparazione di barche.