LA TECNICA DEL VUOTO
La tecnologia del vuoto è una evoluzione nel procedimento di stampaggio di manufatti in
composito.
Il sistema sfrutta la pressione atmosferica come controstampo, e questo permette l’eliminazione
delle inclusioni di aria, una migliore distribuzione della resina nello stratificato; in definitiva riduce i
difetti dovuti all’incostanza dell’intervento manuale.
In alcuni casi, come per i manufatti di forma semplice, l’applicazione del vuoto non è necessaria, o
almeno non apporta vantaggi significativi. Si rende però necessaria quando il pezzo presenta una
superficie con molti dettagli, angoli vivi ed incavi, dove risulta più difficile far seguire e aderire i
tessuti durante l’impregnazione, ed evitare la formazione di sacche d’aria tra il gel coat e il tessuto.
L’applicazione del vuoto è anche necessaria nella costruzione di manufatti con struttura a
sandwich, in quanto assicura la perfetta aderenza delle pelli all’anima, che è la condizione
essenziale per la buona riuscita in questo tipo di lavoro.
La tecnica consiste nel ricoprire il pezzo appena stratificato con un foglio di plastica: sacco per
vuoto, sigillato tutto attorno, ed estrarre l’aria mediante una pompa per vuoto. La pressione
atmosferica comprimerà tutta la superficie in modo uniforme con una notevole pressione.
Per l’applicazione del vuoto lo stampo deve avere un bordo in piano, una sorta di falda che
contorna tutto il perimetro, per consentire la sigillatura del sacco. In realtà non si tratta di un sacco,
ma di un foglio singolo, in polipropilene o nylon molto estensibile.
Il sacco a vuoto non va posato direttamente sullo stratificato altrimenti si attaccherebbe alla resina
ancora fresca; prima si applicano delle membrane porose di drenaggio, che permettano la
fuoriuscita dell’aria e l’assorbimento della resina in eccesso, come indicato nello schema.
sigillante
vuoto
sacco vuoto
feltro aeratore
microforato
peel ply
sigillante
stampo
pezzo stratificato
valvola aspirazione
Peel-ply o tessuto a strappo:
tessuto di nylon pelabile da 100 gr/mq. circa, da adagiare come primo strato direttamente sullo
stratificato ancora bagnato. Questo tessuto permette la fuoriuscita dell’aria e dell’eccesso di
resina. Agisce da separatore perché non aderisce alla resina; dopo l’indurimento si stacca
facilmente dallo stratificato.
Film microforato o separatore:
film in polipropilene modificato, spessore ca. 30 micron, con dei minuscoli fori, da applicare sopra
il Peel-ply. La sua funzione è permettere la fuoriuscita dell’aria, attraverso i fori, trattenendo in
parte la resina, che altrimenti potrebbe venire estratta in eccesso per l’azione del vuoto. Il
microforato è disponibile con foratura più o meno spaziata a seconda delle esigenze.
Feltro drenante o aeratore:
nontessuto in fibra poliestere, con mano soffice e morbida, disponibile in vari spessori da 1 a 6
mm. Si adagia sopra il microforato e agisce sia come assorbente della resina in eccesso, che
come condotto d’aria per il vuoto.
1
Sacco per vuoto:
film a base propilenica, spessore 50 micron, caratterizzato da elevata plasticità ed estensibilità per
poter seguire le forme del manufatto, e buona resistenza alla perforazione.
E’ l’involucro finale del sistema di stampaggio sotto vuoto. Il nome sacco per vuoto deriva forse dal
fatto che all’inizio questa tecnica veniva applicata su stampi non ancora predisposti con la battuta
per il sigillante; occorreva infatti un sacco che racchiudesse tutto lo stampo, con maggior spreco di
materiale e maggiori possibilità di forature.
Sigillante:
piattina estrusa di origine butilica, con spessore di 2 mm., larga 10 mm. fornita in rotoli su un
supporto di carta siliconata. L’elevata adesività ed elasticità della gomma butilica, permettono una
facile e perfetta sigillatura anche dove il sacco crea delle pieghe.
Attacchi del vuoto:
Gli attacchi per il vuoto sono delle valvole in alluminio o altro materiale, con una guarnizione di
tenuta in gomma siliconica, alla quale non aderisce la resina. Sono muniti di attacco rapido per il
tubo che porta alla pompa. La loro applicazione è molto semplice perché agiscono da ventosa:
basta praticare in piccolo taglio sul sacco e appoggiarvi l’attacco, tenendolo premuto per qualche
secondo finché il vuoto lo trattenga per depressione. Se si vogliono applicare più attacchi occorre
predisporre un collettore a più vie o dei raccordi a Y.
Tubo:
Si utilizzano i tubi in nylon o Rilsan φ 8 o 10 mm. per aria compressa che si trovano in commercio.
Tutti questi materiali hanno in comune una buona resistenza alle alte temperature. Vengono infatti
prodotti in modo specifico per lo stampaggio dei materiali compositi, che possono essere fatti
polimerizzare a caldo. Sono disponibili vari tipi, resistenti a temperature di esercizio di oltre 200°C.
Accessori:
L’accessorio principale è la pompa per il vuoto. Ne esistono diversi tipi, differenziati per, portata:
m3/ora e vuoto finale , la depressione, che si misura in mBar.
Per lavori di piccola e media entità è sufficiente una pompa con portata anche minima, da 3 a 5
m3/ora, le quali hanno potenze molto basse, di circa 0,20 kW; considerando che la quantità di aria
da estrarre dall’interno del sacco sono in genere pochi litri, anche con una pompa di piccola
portata occorrono pochi secondi per portare il sacco in depressione. La pompa deve rimanere in
moto fino al completo indurimento della resina. Per questa ragione le pompe lavorano a bagno
d’olio con un sistema di raffreddamento che consente un servizio continuo.
Le pompe di maggior portata si utilizzano per grossi lavori, come imbarcazioni, o nel caso di
stampi estesi e complessi, dove vi sono anche maggiori probabilità di perdite.
Una soluzione più casalinga ma altrettanto valida è ricorrere al compressore di vecchi frigoriferi,
che può essere usati come pompa a vuoto in maniera abbastanza efficace. Dal corpo del
compressore escono due tubetti di rame, che vengono tagliati nello smontaggio; vi è anche un
terzo tubetto, chiuso e sigillato, il quale non si deve toccare. Facendo funzionare il compressore, si
nota che uno dei tubetti tagliati espelle l’aria e l’altro la aspira; questo verrà utilizzato per il vuoto,
mentre l’altro va lasciato aperto. Fare attenzione che all’inizio può espelle dell’olio lubrificante
contenuto nel compressore.
L’impiego del compressore da frigo richiede alcuni accorgimenti: questo è munito di un
salvamotore che lo arresta in caso di surriscaldamento per moto prolungato. Occorre eliminare
questo dispositivo, alloggiato nella scatola di allacciamento, per permettere al motore di rimanere
in moto per almeno le 3 - 4 ore necessarie. Naturalmente il congegno ne soffre, anche per la
carenza di lubrificazione, quindi non avrà lunga durata; poco male perché sono pezzi da
rottamazione.
2
Inoltre il compressore da frigo crea una depressione eccessiva per lo stampaggio sotto vuoto. E’
necessario inserire una deviazione, con valvolina di spurgo o un piccolo rubinetto a spillo, prima
dell’attacco, in modo da poter regolare l’entrata un leggero flusso d’aria per diminuire la
depressione.
Volendo perfezionare il sistema, per avere un impianto più efficiente e funzionale, bisogna
installare alcuni accessori, i quali tra l’altro sono utili e indispensabili per la buona riuscita di tutto il
lavoro, anche quando si utilizzano le vere pompe per vuoto.
Questi accessori sono:
Una valvola di non ritorno, per impedire al vuoto di scaricarsi verso la pompa quando si arresta;
Un vacuostato con regolazione della depressione differenziale tra minima e massima, che
consente di staccare la pompa quando ha raggiunto in valore desiderato e farla ripartire quando
cala la depressione. Per lo stampaggio sotto vuoto si deve impostare la differenziale con la
massima a 40 mBar e la minima a 50. In pratica il vacuostato ha la stessa funzione del
pressostato nei compressori, solo che agisce sulla depressione.
Un vacuometro che indica la depressione in mBar. Questo può essere montato in un punto
qualunque a valle del vacuostato, come su una delle uscite del collettore, oppure sul polmone o
anche direttamente sopra l’attacco.
Un polmone di accumulo di almeno 10 litri, in modo da avere una maggior riserva di vuoto onde
aumentare l’intervallo di sosta della pompa. Come polmone si può ricorrere ad un vecchio pallone
di un’autoclave, o a un qualunque serbatoio, dal momento che non vi è pericolo di scoppio perché
l’impianto lavora in depressione.
In questo modo la pompa rimane in moto solo per pochi minuti, fino a raggiungere la depressione
prestabilita di 40 mBar, poi si arresta. La depressione però non rimane costante; l’impianto non è
mai completamente stagno, vi sono sempre piccole perdite dovute anche alla permeabilità dei
materiali. Perciò, dopo un intervallo di 10 - 15 minuti, in base al volume del polmone, quando la
depressione scende a 50 mBar, il vacuostato fa ripartire nuovamente la pompa, che ripristina il
vuoto in pochi secondi, poi si arresta per un altro intervallo.
SCHEMA
vacuometro
pompa vuoto
vacuostato
raccordo a 3 vie
scarico aria
valvola di non ritorno
attacchi per il vuoto
polmone
PROCEDIMENTO:
3
Prima di applicare la cera distaccante allo stampo, si maschera con nastro adesivo la battuta
perimetrale in modo che non venga cerata e non imbrattata di resina. Si esegue il trattamento
distaccante e quindi si inizia a stratificare. Terminata la stratificazione si tagliano le sfrangiature e
l’eccesso di tessuto con le forbici a filo del nastro adesivo. Dopo di ciò si può togliere il nastro e a
questo punto bisogna fare attenzione a non sporcare la battuta, altrimenti si compromette
l’adesione del sigillante.
Si adagia il peel ply, (foto 1) praticando se occorre dei tagli con
le forbici per farlo adattare negli angoli o nelle parti più
complesse, fino a coprire tutta la superficie dello stratificato.
Non occorre eliminare i lembi che si sovrappongono, anzi,
contribuiscono al drenaggio.
Allo stesso modo si adagia il microforato (foto 2) e di seguito si
adatta il feltro drenante (foto 3). Questo svolge una azione
fondamentale nella tecnica del vuoto, in quanto agisce da
condotto e permette al vuoto di agire su tutta l’estensione
dello stampo. E’ molto importante che vi sia un buon
drenaggio che permetta il flusso dell’aria aspirata anche dalle
zone periferiche. Quando si applica il vuoto, la pressione
atmosferica agisce in modo più spinto nella zona adiacente al
punto di aspirazione,
schiacciando il feltro drenante e
riducendo così il flusso dell’aria dalle zone più lontane.Per
questa ragione occorre creare, con vari accorgimenti, dei
condotti d’aria collegati all’attacco di aspirazione per far sì che
il vuoto possa raggiungere tutta l’estensione.
I sistemi sono molteplici: ripiegare più volte il feltro drenante
nelle estremità attorno allo stratificato in modo da creare un
cordone di maggior spessore, con più capacità drenante, e
collocare l’attacco del vuoto proprio sopra questo cordone.
Un altro accorgimento è posizionare una corda, di 6 - 8 mm.
sulla battuta, attorno allo stratificato, senza però rimontarvi. Si
fissa la corda a tratti con piccoli grumi di sigillante e si posa il
feltro drenante in modo che raggiunga o rimonti l’anello di
corda. Il cordone di sigillante va applicato
all’esterno,
distanziato di almeno 2 cm, dalla corda. Questa sarà un ottimo
condotto per l’aria.
Se lo stratificato contiene un eccesso di resina, o si dispone di
un feltro sottile, è consigliabile applicare due feltri drenanti,
intercalati da un ulteriore microforato. In questo modo il primo
feltro assorbe la resina, il secondo microforato ne impedisce il
passaggio all’altro feltro agisce da condotto.
A questo punto si può applicare il cordone sigillante (foto 4).
per il sacco a vuoto. Si tagliano dei pezzi, per comodità non
più lunghi di 50 cm. dal rotolo, si toglie il supporto di carta
siliconata, e si applica il cordone nel bordo dello stampo, che
era stato protetto dal nastro adesivo; si prosegue unendo di
testa i vari tratti, fino a completare tutto il perimetro.
Si appoggia il sacco, facendo attenzione a non farlo aderire
subito al sigillante in modo da poterlo eventualmente spostare
4
nella giusta posizione (foto 5). Si inizia ad adattarlo premendo
leggermente con le dita. E’ inevitabile che in alcuni punti,
specialmente negli angoli si formano delle pieghe; nessun
timore, si inseriscono dei pezzi di sigillante all’interno della
piega e si preme. Le pieghe possono essere anche vistose e
sporgenti, importante che all’interno vi sia del sigillante che
assicuri la tenuta. Poi si inizia a premere tutto intorno per fare
aderire bene al cordone. La buona adesione è evidenziata dal
colore nero intenso del sigillante, le zone più chiare rivelano
scarsa adesione, quindi insistere fino che aderisca bene.
Applicazione del vuoto:
L’estrazione dell’aria si può effettuare in vari modi: il più
semplice è inserire il tubo dell’aspirazione, ben sigillato,
direttamente sotto il sacco in una zona periferica, facendo
attenzione che non vi penetri la resina. Il sistema migliore è
usare gli appositi attacchi di aspirazione, più pratici e sicuri
perché funzionano a ventosa e si possono applicare
esternamente dopo aver sigillato il sacco (foto 6), con il
vantaggio di poter applicare se occorre, più prese di
aspirazione per consentire al vuoto di agire in modo uniforme
su tutta la superficie, specialmente nei pezzi molto estesi.
L’attacco per il vuoto va collocato nel punto più opportuno, che
può essere centrale o periferico, a seconda della forma del
pezzo o del sistema di drenaggio che è stato predisposto. La
posizione centrale è abbastanza efficace, però ha
l’inconveniente che potrebbe aspirare anche la resina. Per
evitare ciò è bene sovrapporre alcuni pezzi di feltro o di
vecchia moquette sotto l’attacco per aumentare il drenaggio,
ricordando di intercalare dei pezzi di microforato per trattenere
la resina.
Se si predispone un condotto periferico, la cosa migliore è
posizionare l’attacco in prossimità di questo, ma possibilmente
lontano dallo stratificato e inserire delle strisce di feltro
sovrapposte o pezzi di moquette che raccordino l’attacco al
condotto, per permettere il flusso, frapponendo sempre pezzi
di microforato.
Se si adotta il sistema senza valvola, con l’inserimento del
tubo sotto il sacco, è necessario adattare all’estremità di
questo un tampone di feltro, una sorta di cipolla, per impedire
che il sacco venga risucchiato, ostruendo l’apertura del tubo.
Quando è tutto pronto si avvia la pompa; se la sigillatura non ha perdite il sacco si vuota in pochi
secondi, e si nota che la pressione atmosferica agisce sul sacco schiacciandolo notevolmente.
Se in alcune zone il sacco non comprime il feltro, è segno che vi sono delle perdite, si avverte
anche un sibilo nel punto in cui entra l’aria; si comprime meglio il sigillante, o se necessario se ne
inseriscono dei pezzi per tamponare.
Come accennato, si regola l’intervallo differenziale nel vacuostato con la depressore massima a
40 mBar e la minima a 50. In alcuni casi conviene regolare in modo che all’inizio vi sia una
maggior depressione in modo da fare adattare bene il sacco alle forme del manufatto, e
5
comprimere anche negli incavi profondi. Dopo qualche minuto si interviene sul vacuostato
riducendo la depressione a un differenziale tra 45 e 50 mBar e si mantiene così fino
all’indurimento della resina. Un vuoto troppo spinto talvolta risulta dannoso perché può estrarre la
resina in maniera eccessiva.
E’ essenziale che il vuoto agisca fino al completo indurimento della resina. Poiché risulta difficile
percepire quando la resina ha raggiunto l’indurimento sotto i vari strati premuti dal vuoto, si usa un
accorgimento: appena terminato di stratificare, si prepara un piccolo campione con un leggero
strato della stessa resina. Questo farà da spia, e sarà l’indicatore che ci consentirà di stabilire
quando la resina sia sufficientemente indurita per poter staccare la pompa. Naturalmente questo
campione va mantenuto alla stessa temperatura del pezzo sotto vuoto, in modo che polimerizzi
nelle stesse condizioni.
Per la polimerizzazione a caldo, si può collocare tutto il “marchingegno” con il vuoto inserito, in un
forno o in un box riscaldato, con la temperatura adeguata al sistema che si è adottato. Tutti i
materiali utilizzati per l’applicazione del vuoto, sono concepiti per resistere alle temperature.
Quando la resina è indurita si può staccare la pompa, e si può lasciare il pezzo ancora per un
certo periodo al caldo per completare la polimerizzazione. Dopodiché si tolgono gli attacchi e
quindi si può staccare il sacco.
Dopo l’indurimento della resina, il feltro, il microforato e il peel
ply risultano attaccati e compattati l’uno con l’altro, e vanno
tolti congiuntamente. Il distacco del peel ply dallo stratificato
oppone una certa resistenza. Si inizia a staccare lentamente
da un lembo, tenendo contemporaneamente premuto lo
stratificato con l’altra mano per mantenerlo al suo posto.
Questa operazione deve essere fatta quando lo stratificato ha
raggiunto un sufficiente indurimento, specialmente nei pezzi
polimerizzati a temperatura ambiente, altrimenti nello sforzo
dello strappo si potrebbe piegare o deformare il pezzo nello
stampo.
I materiali staccati non sono riutilizzabili. I residui del sigillante
rimasti attaccati sullo stampo, si possono facilmente staccare
tirandoli lentamente.
Copyright © 2000 PROCHIMA®
6