T300, T700 e T800 T1000 in fibra di carbonio: Qual è la differenza e perché il divario di prezzo?

Quando si parla di materie prime in fibra di carbonio, bisogna innanzitutto capire cosa significa la lettera “T”. Nel settore delle fibre di carbonio, la “T” rappresenta in genere il grado di resistenza alla trazione. In genere, più alto è il numero che segue la “T”, maggiore è la resistenza alla trazione e migliori sono le prestazioni complessive.

La storia della fibra di carbonio si estende per oltre un secolo, ma il moderno sistema di classificazione è iniziato con il T300, inventato dalle industrie Toray nel secolo scorso. Toray è ampiamente considerato il pioniere del settore della fibra di carbonio. Nel corso del tempo, il T700 ha gradualmente sostituito il T300 come standard del settore. Successivamente, il T800 ha spinto le prestazioni ancora più in là. Sebbene esistano gradi più elevati, come il T1100 e il T1400, essi sono riservati principalmente alle applicazioni aerospaziali di fascia alta e sono raramente presenti nei beni di consumo.

Disparità di prestazioni

Le differenze principali riguardano la resistenza alla trazione (resistenza alla rottura), il modulo di trazione (rigidità/resistenza alla deformazione) e l'allungamento (tenacità).

T300: Con una resistenza alla trazione di circa 3500 MPa, un modulo di 230 GPa e un allungamento di 1,5%, il T300 ha una bassa resistenza e una scarsa flessibilità. È stato gradualmente eliminato dai settori di fascia alta; non lo si trova nei cerchi in carbonio di qualità.

T700: Con una resistenza alla trazione di circa 4900 MPa, un modulo di 240 GPa e un allungamento di 2,1%, il T700 offre un'elevata resistenza e un'eccellente tenacità. Attualmente è il principale prodotto di mercato per attrezzature sportive, parti di automobili e telai e ruote di biciclette di alta qualità.

T800: Con una resistenza alla trazione di circa 5800 MPa e un modulo di 294 GPa, il T800 rappresenta un upgrade “top-tier” rispetto al T700. È l'alternativa superiore per qualsiasi scenario in cui si utilizza il T700, in quanto offre prestazioni superiori a un peso inferiore.

Processi di produzione

Il divario di prezzo è in gran parte determinato dalle modalità di produzione di queste fibre:

T300 (Filatura a umido): La soluzione di poliacrilonitrile (PAN) viene estrusa direttamente in un bagno di coagulazione. In questo modo si ottiene una superficie di fibra con scanalature profonde e irregolari che ricordano la corteccia degli alberi. Pur essendo conveniente, la superficie ruvida ne limita l'applicazione.

T700 e oltre (Dry-Jet Wet Spinning): Questo processo avanzato prevede un'intercapedine d'aria tra il filatoio e il bagno di coagulazione. Ciò consente un controllo superiore sulla struttura molecolare della fibra. La fibra risultante è più liscia e ha prestazioni migliori, ma le attrezzature e i requisiti tecnici sono notevolmente più costosi.

Campi di applicazione

T300: Utilizzato principalmente in settori sensibili ai costi, dove sono necessarie proprietà di base del carbonio ma non prestazioni estreme. Tra le applicazioni più comuni vi sono i sedili degli aerei, i portelloni e i rivestimenti interni delle automobili.

T700: Spesso definito il “cavallo di battaglia” del settore. Rappresenta un equilibrio ideale tra prestazioni elevate e costi ragionevoli. È ampiamente utilizzato per i componenti strutturali secondari degli aerei, per le parti leggere delle automobili e per i telai e le ruote delle biciclette di fascia medio-alta.

T800: Riservato alle strutture aerospaziali critiche, come le parti portanti primarie degli aerei e i componenti dei satelliti. Nel mercato consumer, si trova in attrezzature sportive d'élite, tra cui biciclette da corsa professionali e canne da pesca di alta gamma, dove la riduzione del peso è una priorità.

T1000: In quanto fibra ad altissima resistenza, il T1000 è utilizzato nelle applicazioni aerospaziali e di difesa più esigenti, come le casse dei motori dei razzi e i contenitori a pressione dei satelliti. Nel mondo del ciclismo, è il materiale del “Santo Graal” utilizzato esclusivamente nelle “superbike” di punta. Consente ai produttori di utilizzare meno materiale per ottenere un'estrema rigidità, con il risultato che telai per biciclette ultraleggeri (spesso inferiori a 800 g) per le tappe di arrampicata professionale.