materiale composito resina

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1 I Compositi L espressione materiale composito indica il prodotto ottenuto dalla associazione di materiali diversi. Con questo termine vengono comunemente designate le materie plastiche rinforzate, come la vetroresina, costituita da una matrice, resina, che impregna e aggrega una fibra di rinforzo. Si ottiene così un materiale strutturale leggero e resistente, che assume facilmente le forme più complesse conferitegli da uno stampo sul quale il materiale viene modellato, nel modo più semplice dei modi, manualmente. I materiali compositi, grazie alle loro eccezionali caratteristiche, e alla grande capacità di adattarsi a diverse tecnologie applicative, costituiscono una grande famiglia di materiali strutturali di alto interesse progettuale e tecnologico, e hanno aperto nuove prospettive di sviluppo in numerosi settori, in alternativa ai materiali tradizionali. Con l avvento di questi nuovi materiali, in pochi decenni è cambiato radicalmente il modo di costruire, e ci troviamo integrati con queste nuove tecnologie. Ci si accorge ora di come tanti oggetti che ci circondano siano realizzati in materiale composito: la barca in vetroresina, l auto di Formula 1 e le nuove biciclette sono in fibra di carbonio, così come alcuni componenti di aerei e missili. Ma anche le cose più comuni, come il casco da motociclista, gli sci, il wind surf, il cassonetto per i rifiuti e un infinità di altri oggetti fanno parte di questa famiglia. Materiali all avanguardia per eccellenza, sono divenuti indispensabili alle esigenze dell industria moderna, ben conosciuti da progettisti e ingegneri per le loro eccellenti doti e molteplici applicazioni. Senza dubbio la grande diffusione di questi materiali si deve alle loro notevoli doti di resistenza meccanica, leggerezza e inalterabilità, ma la principale ragione del grande successo che hanno ottenuto sta nel fatto che offrono la più ampia libertà progettuale, nel design e nelle dimensioni. Non si è più legati alle dimensioni e agli spessori prestabiliti dei materiali tradizionali, non occorrono stampi complessi e costosi, ne impianti o macchinari. Le fibre sono duttili, si adattano alla volontà dell artista; quando la resina polimerizza ecco che la forma assume una struttura propria che è irreversibile. Si ottengono pezzi unici, inimitabili, che mantengono l aspetto inalterato nel tempo. La famiglia dei compositi è assai vasta. Conoscendo meglio le proprietà dei vari materiali si rimane stupiti dalle infinite combinazioni possibili. Può essere ad esempio definito materiale composito anche una mescola di resina e inerti da colare in uno stampo per ottenere oggetti massicci, o per inglobare mosaici, pietre o vetro, oppure per incollare strutturalmente materiali eterogenei. Ora per addentrarsi in questo argomento è bene conoscere le proprietà e le caratteristiche dei vari componenti, ed in primo luogo dell elemento fondamentale che è la resina.

2 LE RESINE Nel settore dei compositi si utilizzano resine termoindurenti, polimeri sintetici di aspetto liquido più o meno viscoso, che induriscono a freddo, con l aggiunta di un catalizzatore, e mantengono in permanenza questo stato. Dei molteplici sistemi esistenti, per usi e applicazioni specifiche nel settore industriale, focalizzeremo i due tipi di resina più adatti agli impieghi che ci interessano, che sono le resine poliesteri e le epossidiche. Entrambi i sistemi vengono manipolati e applicati con modalità pressoché analoghe, ma si differenziano notevolmente sia per comportamento che per caratteristiche finali. La scelta va quindi fatta in funzione di ciò che si vuole ottenere e del procedimento di esecuzione che si deve seguire. Le resine non possono essere utilizzate come sono allo stato puro, per cui vengono fornite all utilizzatore già additivate con particolari sostanze che conferiscono le proprietà e caratteristiche necessarie per ogni specifica applicazione. E quindi meglio definirle con il termine formulati. Ogni formulato è contraddistinto da una sigla che lo identifica, che è evidenziata nell etichetta insieme alle indicazioni principali; inoltre nella rispettiva scheda tecnica sono riportate tutte le caratteristiche e modalità d uso. RESINE POLIESTERI Iniziamo dalla famiglia delle resine poliesteri, che sono le più comuni e maggiormente impiegate nel settore dei compositi. Questa famiglia comprende diversi tipi, tra cui le ortoftaliche e le isoftaliche che si differenziano per alcune caratteristiche fisiche finali. Le resine poliesteri sono sostanze liquide con una viscosità relativamente bassa, il cui aspetto varia a seconda dei tipi e degli additivi che contiene, dal limpido incolore al roseo leggermente opalescente. Il loro indurimento avviene con l aggiunta di un catalizzatore: perossido di metiletylketone, abbreviato con il simbolo MEKP, che reagisce con un agente accelerante ottoato di cobalto, già presente nella resina come additivo. Tra queste sostanze, dopo la miscela, avviene una reazione esotermica, cioè con sviluppo di calore, che fa polimerizzare la resina. L indurimento inizia però dopo un certo periodo di tempo, detto POT LIFE che può variare da 15 a 20 minuti, che consente l applicazione del prodotto. Il dosaggio di questi reagenti determina la velocità di reazione, che può essere variata entro certi limiti.

3 CARATTERISTICHE Le resine poliesteri sono sostanze infiammabili e quindi vanno manipolate con le dovute precauzioni. Contengono stirene, una sostanza volatile che emette un odore penetrante, e che permane per qualche giorno dopo la polimerizzazione, pertanto gli ambienti di lavoro dovranno essere ben areati. Trattandosi di un solvente, lo stirene riesce a sciogliere alcune sostanze, per questa ragione le resine poliesteri non devono mai andare a contatto, ad esempio con il polistirolo espanso, altrimenti lo fonderebbero all istante Tutte le resine poliesteri quando polimerizzano subiscono un ritiro dell 1% circa riferito sul volume di resina pura. Questo ritiro viene sensibilmente ridotto quando la resina è caricata con inerti o aggregata alle fibre, perché questi corpi, occupando uno spazio riducono la quantità di resina nel volume. Con le resine ortoftaliche si ottengono manufatti dotati di elevata rigidità e resistenza meccanica; hanno inoltre un minore ritiro, il che offre un grande vantaggio nei sistemi per colata. Le resine isoftaliche sono invece più elastiche, quindi indicate per strutture soggette a flessione. Altre qualità di rilievo delle isoftaliche sono la migliore resistenza agli aggressivi chimici e il basso assorbimento d acqua, che le rendono più adatte per le opere esposte alle intemperie o immerse in acqua. CATALISI Le variazioni termiche ambientali provocano sensibili alterazioni sul processo di catalisi: il caldo agevola e accelera la reazione, viceversa il freddo e l umidità la inibiscono. Normalmente le resine poliesteri per stratificazione con fibre di vetro, sono preaccelerate nella dose ottimale in modo che quando si aggiunge il catalizzatore, la miscela avrà una vita utile per l utilizzo di minuti, prima che inizi la fase di indurimento, che si manifesta con la comparsa di un gel, e sviluppo di calore. Con temperature medie attorno ai 20 C la resina, così come è accelerata, va catalizzata con il 2% di MEKP. Con il variare della temperatura occorre correggere la dose del catalizzatore: 1,5-2% in estate; 2,5 massimo 3% in inverno, in modo da mantenere il pot life entro valori normali. Evitare catalisi troppo veloci, perché provocano un eccessivo sviluppo di calore, con la conseguenza di deformazioni, ritiri anomali e cricche interne.

4 PREPARAZIONE DELLE MISCELE PER STRATIFICAZIONI CON FIBRE DI VETRO E utile ricordare che nella resina catalizzata avviene una reazione esotermica, quindi maggiore è la quantità della miscela, più sono le calorie prodotte e non dissipate, di conseguenza avviene una reazione molto veloce. Viceversa quando la resina viene applicata su una superficie estesa, reagisce molto più lentamente perché il calore viene dissipato, ciò consente di operare nell impregnazione delle fibre con tutta tranquillità. Questa è una regola che vale per ogni tipo di resina, sia poliestere che epossidica. Nel preparare le miscele occorre valutare progressivamente le varie difficoltà applicative che potrebbero rallentare il lavoro, e catalizzare solamente la quantità di resina che si è in grado di applicare agevolmente prima che inizi ad indurire. Indicativamente per impregnare 1 Kg di MAT in fibra di vetro occorrono circa 3 Kg di resina poliestere. Per preparare le miscele occorre un recipiente in cui possa entrare un rullo da vernice. Ottimi i secchi da muratore in polietilene, perché la resina indurita non aderisce e si recuperano facilmente. Pesare la quantità di resina desiderata, non più di 3 Kg alla volta, salvo per lavori di grossa mole dove operano più persone; quindi aggiungere la dose di catalizzatore MEKP e mescolare con una stecca. Per dosare il catalizzatore si possono usare provette graduate o siringhe; ogni cc. corrisponde a circa 1 grammo. ad esempio, con temperature medie, 20 cc di MEKP per ogni Kg di resina. STRATIFICAZIONE La tecnica di costruzione dei manufatti in vetroresina si chiama stratificazione perché si procede applicando vari strati di fibra sovrapposti, impregnati uno alla volta, fino a raggiungere lo spessore desiderato. L impregnazione consiste nel bagnare e imbibire le fibre con della resina. Quando le fibre sono completamente impregnate assumono un aspetto traslucido più o meno trasparente; eventuali macchie biancastre indicano una carenza di resina. Gli utensili necessari sono un rullo in pelo sintetico da 10 a 20 cm. e un pennello. Il rullo serve per distribuire la resina e impregnare su superfici piane, ed il pennello come aiuto negli angoli, cavità e punti difficili. Con il rullo si applica uno strato di resina su una porzione dello stampo. Vi si adagia un telo della fibra di rinforzo prescelta, e si impregna passando ripetutamente il rullo imbevuto di resina, fino alla completa saturazione delle fibre. Il rullo è il sistema di impregnazione più veloce ed efficace, e assicura la distribuzione uniforme della resina. Il pennello viene usato nei punti non raggiunti dal rullo, oppure per i piccoli lavori dove non vale la pena sporcare un rullo. L impregnazione con il pennello è più lenta perché si procede picchiettando perpendicolarmente le fibre, imprimendo la resina e aggiungendola man mano dove occorra

5 Per una corretta impregnazione la resina dovrà colmare tutti gli interstizi tra le fibre, senza però affiorare eccessivamente in superficie; si dovrà notare il rilievo dell intreccio delle fibre bagnate di resina. Quando si inizia a stratificare è necessario avere a portata di mano un secchiello con dell acetone, per lavare periodicamente pennelli e rulli ogni volta che si prepara una miscela, altrimenti potrebbero indurirsi durante il lavoro, anche se si sta usando una nuova miscela, perché sono imbevuti dalle precedenti, già in fase di indurimento. RESINE EPOSSIDICHE I sistemi epossidici, grazie alle loro eccellenti qualità, vengono impiegati con grande successo e sempre con maggior diffusione nel settore dei compositi. Abbinati sia alle fibre di vetro, ma specialmente a quelle ad alto modulo, come carbonio e Kevlar, soddisfano le esigenze di elevate prestazioni meccaniche. Questi sistemi hanno proprietà e caratteristiche di comportamento tali che in molti casi il loro impiego si rivela indispensabile nelle opere la cui realizzazione richieda particolari procedimenti. La differenza sostanziale dei sistemi epossidici sta nel processo di indurimento. Contrariamente alle resine poliesteri che catalizzano con l aggiunta di un reagente, il cui solo compito è innescare una reazione, nei sistemi epossidici invece l indurimento avviene quando si associa la resina ad un indurente; le molecole semplici dei due componenti si combinano, formando nuovi complessi molecolari a catena lunga, cioè polimerizzano. L indurente diventa parte integrante del prodotto finito e ne determina le caratteristiche come: qualità fisico meccaniche, viscosità e pot life. Quindi per ogni tipo di impiego si deve scegliere e utilizzare uno specifico formulato che abbia le caratteristiche richieste. Ogni formulato è identificato come un insieme di due componenti: una resina e un determinato indurente, chiamati anche componente A e componente B In pratica ogni formulato è contenuto in due recipienti separati, uno con la resina e l altro con l induritore. Quando i due componenti vengono riuniti e mescolati intimamente si ha la disponibilità di un periodo, più o meno lungo, a seconda del pot life del formulato, che permette l utilizzo della miscela. Dopo di che inizia la reazione esotermica con sviluppo di calore, segno che la miscela sta polimerizzando, e in breve tempo non è più utilizzabile. La velocità di reazione nei sistemi epossidici non è più regolata dalla quantità di reagente che si aggiunge, ma dal tipo di indurente che si utilizza. Ogni indurente ha un diverso potere reattivo che determina il pot life, e le dosi di impiego devono essere sempre rispettate come prescritto in ogni formulato. La velocità di reazione dei formulati è adeguata al tipo di impiego, e può variare da 5-15 minuti per le colle rapide, fino a 40 min - 1 ora, per i sistemi da stratificazione o da colata, che richiedono tempi di lavorabilità più lunghi o polimerizzazioni più lente per contenere lo sviluppo di calore.

6 Il pot life dei formulati è riferito a una miscela campione di 200 grammi, ad una temperatura di 20 C. Anche in questo caso la velocità di reazione varia sensibilmente sia in relazione alla temperatura ambiente, che alla quantità di miscela preparata. Le proprietà principali dei sistemi epossidici sono: Stabilità dimensionale, nessun ritiro dopo la polimerizzazione Non contengono sostanze volatili ed emanano un odore appena percettibile Ottimo potere adesivo tra materiali eterogenei, non eguagliato da nessuna altra resina o collante Non contengono solventi, quindi possono essere applicate direttamente sul polistirolo espanso senza rischio di scioglierlo F I B R E D I R I N F O R Z O La fibra di rinforzo è l elemento complementare della resina nei materiali compositi, in quanto ne costituisce l armatura, e i suoi requisiti principali sono: elevata resistenza alla trazione e flessibilità. La resina, come singolo elemento, non ha valori pratici sufficienti a garantire la necessaria resistenza meccanica richiesti per una struttura, quindi necessita di un rinforzo, costituito dalle fibre, per raggiungere i valori desiderati. Ogni singolo filamento della fibra possiede un determinato carico di rottura; la resina che li ingloba agisce da coesivo, trasferisce il carico da un filamento all altro e ne impedisce lo scorrimento. In questo modo tutte le fibre lavorano congiuntamente e il carico di rottura dello stratificato raggiunge valori molto elevati. La fibra di vetro è il rinforzo per eccellenza, e maggiormente impiegata nei compositi. Vi sono anche altre fibre, come il carbonio e il Kevlar che vengono classificate come fibre ad alto modulo, poiché posseggono caratteristiche meccaniche decisamente superiori al vetro, però il loro alto costo ne limita l impiego solamente a quelle applicazioni che richiedono elevate prestazioni e pesi contenuti. FIBRE DI VETRO Il tipo di vetro con il quale si producono le fibre di rinforzo, per la sua composizione chimica, è denominato Vetro E. La fibra di vetro originaria è un filato non ritorto costituito da numerosi e sottilissimi filamenti, detti anche bave, che hanno un diametro da 5 a 25 micron e sono tenuti insieme da un appretto.

7 Per effetto della rifrazione della luce, le fibre di vetro sono di colore bianco, con riflessi argentei, ma dopo l impregnazione diventano trasparenti o traslucide. Non provocano irritazioni come la lana di vetro per isolamenti, quindi si possono maneggiare senza fastidi. Il filato ha un diametro, che varia a seconda del titolo, da pochi decimi a 1,5 mm. ed è l elemento base con il quale, dopo successive trasformazioni si ottengono i vari prodotti, definiti genericamente fibre di vetro e commercializzati con i termini tecnici di: mat, stuoia, tessuto, roving, chopped strands e milled fibre. Questi prodotti possono essere classificati per grandi linee in due categorie, quelli derivati da fibre le cui bave hanno diametri compresi tra i 15 e i 25 micron, come i mat, i roving e le stuoie, più economici e impiegati generalmente con resine poliesteri; e quelli ottenuti da filati con bave più sottili, da 5 a 13 micron, come i tessuti, che sono prodotti più pregiati e usati in prevalenza con resine epossidiche. Durante le fasi di trasformazione le fibre ricevono dei trattamenti superficiali, chiamati appretto, con sostanze filmogene che servono a conferire coesione tra i filamenti, a incrementare l aderenza della resina al vetro e a migliorare la bagnabilità delle fibre per facilitarne l impregnazione. Per ottimizzarne il comportamento, le fibre vengono trattate con sostanze diverse, specifiche per il tipo di resina con la quale verranno impiegate. I tessuti, che sono più adatti ad essere abbinati alle resine epossidiche ricevono un appretto silanico; mentre gli altri prodotti, come i mat o le stuoie, vengono apprettati con sostanze che ne migliorano il comportamento con le resine poliesteri. MAT A FILI TAGLIATI Trattasi di feltri costituiti da fibre di vetro tagliate in lunghezza di 5 cm. e distribuite uniformemente in piano, senza un orientamento preferenziale. Le fibre sono tenute da un legante che conferisce al feltro la necessaria coesione per poter essere arrotolato e maneggiato senza sfilacciarsi. I mat sono disponibili in diversi spessori o pesantezze, espresse in grammi per metro quadro, che è la regola valida per tutte le fibre di rinforzo. Infatti per indicare lo spessore o la pesantezza di qualsiasi tipo di fibra, si esprime la grammatura, ossia il peso in grammi di 1 m2 di prodotto, sia esso un mat o una stuoia, che un tessuto di vetro o di carbonio. I mat vengono forniti in rotoli o in pezze di varia lunghezza, con altezze standard di cm. 100 e 125. Le grammature commerciali dei mat sono: gr/m2 : Il mat è il tipo di rinforzo più pratico e comunemente usato per stratificazioni con resina poliestere. L orientamento multi direzionale delle fibre crea un rinforzo isotropo, cioè con uguale resistenza in tutte le direzioni.

8 Per ottenere lo spessore desiderato si sovrappongono più strati di mat, impregnandoli uno alla volta, ossia bagnato su bagnato. Il mat si taglia facilmente con le forbici o se ne possono strappare dei frammenti da applicare nei punti più difficili, come angoli o forti avvallamenti. Anche se il mat viene frammentato in piccoli pezzi, lo stratificato non perde di resistenza poiché le fibre mantengono sempre la lunghezza di 5 cm. Di norma per i primi strati si utilizza un mat più leggero, o meglio ancora un mat di superficie, del quale parleremo più avanti, perché si adattano meglio alle forme dello stampo. Poi si prosegue con gli altri strati più pesanti. Durante l impregnazione, la resina scioglie l appretto che lega le fibre, così il mat assume una maggior deformabilità che gli consente di adattarsi alle forme più complesse. Lo spessore dello stratificato deve essere rapportato alle dimensioni dell opera, comunque non inferiore a 2 mm. Per i manufatti autoportanti di grossa mole, si può arrivare a spessori di 4-5 mm. Con ogni strato di mat impregnato si raggiunge uno spessore che va da 0,4 a 1 mm. a seconda della grammatura. Nel determinare lo spessore di uno stratificato emerge uno dei grandi vantaggi dei materiali compositi: poter variare gli spessori secondo le esigenze, aumentandoli nelle zone più sollecitate, semplicemente sovrapponendo più strati di fibra dove si ritiene opportuno. MAT DI SUPERFICIE Il mat di superficie appartiene alla categoria dei tessuti non tessuti. E un velo molto leggero di circa 30 gr/m2 composto da sottili filamenti in vetro C, ed è caratterizzato da un ottima adattabilità alle superfici complesse. Il mat di superficie non ha una funzione di rinforzo, ma viene impiegato a vari scopi per migliorare la finitura dei manufatti. Quando si deve stratificare su uno stampo molto operato, le fibre di rinforzo come il mat o le stuoie talvolta non riescono ad adattarsi perfettamente alla sua superficie, specialmente negli avvallamenti più profondi, con il rischio che vi rimangano delle zone vuote o delle bolle d aria. In questi casi occorre applicare come primo strato a contatto dello stampo un mat di superficie, che grazie alla notevole deformabilità che assume quando è bagnato di resina, riesce a penetrare anche nei minimi dettagli riproducendoli fedelmente. Il mat di superficie è prodotto con fibre di vetro C, il quale si distingue per una maggiore resistenza agli aggressivi chimici. Quando viene impregnato aumenta di spessore creando uno strato compatto e senza porosità. Questi fattori contribuiscono a rendere il mat di superficie particolarmente adatto come strato di finitura, sia per regolarizzare le superfici e celare le fibre più grossolane del mat sottostante, che per creare un ottima barriera di protezione contro le intemperie e all atmosfera corrosiva.

9 ROVING Il roving è un cordone non ritorto composto da numerosissimi filamenti, simile al filato originario, ma con diametri ben maggiori, da 1,5 a 2,5 mm. Questo tipo di fibra trova la sua principale applicazione nel settore industriale, nella costruzione di corpi cilindrici, tubi e serbatoi, realizzati con la tecnica dell avvolgimento, oppure per ottenere profilati continui, canne da pesca, ecc. Il roving non ha, salvo particolari esigenze, uno specifico utilizzo nel nostro settore, ma lo abbiamo citato perché è il filato con cui si tessono le stuoie, che vengono utilizzate, singolarmente o accoppiate al mat, nella stratificazione a mano. STUOIE Le stuoie sono veri tessuti a grossa trama, simili alla tela di iuta per sacchi. Variando il titolo, cioè il diametro o pesantezza del roving e le battute del telaio si ottengono stuoie con grammature da 280 a 600 gr/m2. Le più usate sono quelle da 300 e 400 gr. e vengono fornite in rotoli con altezza standard di cm. 100 e 125. Contrariamente al mat che è un rinforzo isotropo, le stuoie hanno le fibre disposte in due direzioni ortogonali: trama e ordito. Verso queste direzioni hanno quindi la loro maggior resistenza, che però è ben superiore a quella del mat perché il roving è una fibra lunga e ininterrotta. Le stuoie sono apprettate per resine poliesteri, ma poiché hanno buone qualità meccaniche, è possibile usarle anche con i sistemi epossidici senza pregiudicare le caratteristiche del manufatto, in quanto le resine epossidiche possiedono un elevato potere bagnante e ottima aderenza su qualsiasi tipo di fibra. Abitualmente le stuoie vengono accoppiate e interposte agli strati di mat, per aumentare la resistenza in determinate direzioni, principalmente nelle opere di grosse dimensioni. E sconsigliato l uso nei manufatti di configurazione molto complessa, perché trattandosi di un tessuto con tramatura a tela, che ha scarsa deformabilità, l adattamento alle superfici molto operate è più difficoltoso e richiede tagli e sovrapposizioni. FIBRE TAGLIATE (CHOPPED STRANDS) I chopped strands sono fibrette tagliate, derivate dal filato originario, e disponibili in diverse lunghezze da 3 a 12 mm. Vengono impiegate principalmente come rinforzo nelle masse da colata, stucchi e conglomerati. Si aggiungono alla resina nella quantità desiderata singolarmente, oppure mescolate insieme agli inerti nelle masse da colata, dove si dispongono orientate in tutte le direzioni creando un reticolo tridimensionale che conferisce una maggior resilienza ai manufatti.

10 I tipi più lunghi, da 6 a 12 mm. possono anche essere incorporati agli impasti di gesso nella costruzione di stampi, per aumentarne la resistenza all urto. Quando si aggiungono le fibrette negli impasti, occorre tener conto che ognuna di queste è composta da numerosi filamenti tenuti da un appretto. Quando vengono mescolate alla resina, l appretto si scioglie e i filamenti che si disperdono nell impasto aumentano enormemente di numero. Quindi è consigliabile aggiungere le fibrette poco alla volta man mano che si mescola per evitare di addensare eccessivamente l impasto rendendolo gelatinoso e poco scorrevole. FIBRE MACINATE (MILLED FIBRES) Questo tipo di rinforzo è ottenuto per macinazione delle bave, ridotte in minute fibrette con pezzatura media di 0,2 mm. quasi invisibili a occhio nudo. Si presentano come un ammasso di fiocchi raggrumati che si disperdono rapidamente nella resina. Il loro impiego è simile a quello delle fibre tagliate, ma hanno un diverso comportamento negli impasti. Benché conferiscono una minor resistenza meccanica rispetto alle fibre tagliate, che sono più lunghe, consentono di ottenere impasti molto più scorrevoli. Vengono utilizzare principalmente per rinforzare stucchi che vengono applicati in forte spessore. Quando occorre eseguire dei riporti di materiale su un manufatto per correggerne le forme, si può preparare uno stucco a base di resina con inerti in polvere e fibre macinate, in parti uguali. Le fibre nell impasto fanno aumentare la resistenza all urto e riducono la tendenza alla fessurazione dello stucco. I TESSUTI Come materiale di rinforzo, i tessuti, sia in fibra di vetro, che di carbonio o Kevlar, rientrano in una categoria superiore e vengono utilizzati per realizzare manufatti che richiedono elevate prestazioni meccaniche, peso contenuto e finiture accurate. Sono veri e propri prodotti tessili, con trama e ordito. Vengono ottenuti da filati più pregiati, composti da bave sottili con diametri compresi tra i 5 e i 13 micron che conferiscono al tessuto morbidezza, drappeggiabilità e un elevato carico di rottura. Il titolo del filato è espresso in TEX, il numero di tex indica il peso in grammi di 1000 ml. di filato. La gamma dei titoli è molto ampia, a partire da 5 tex, usato per i tessuti più leggeri da 25 gr/mq. simili a una calza di nylon, e via via fino ad arrivare oltre i 200 tex per i tessuti più pesanti, da 300 gr/mq. paragonabili a una stoffa per cappotti. I tessuti ricevono un appretto specifico per epossidici perché generalmente vengono impiegati con questo tipo di formulato, e questo per due validi motivi:

11 Le resine poliesteri hanno un minore potere bagnante delle fibre rispetto alle epossidiche, quindi non riuscirebbero a penetrare e impregnare perfettamente le fibre più sottili dei tessuti. Ma la ragione principale sta nel fatto che i tessuti hanno una resistenza meccanica, a parità di grammatura, ben superiore a quella degli altri materiali come il mat e le stuoie: quindi non vi sarebbe nessun vantaggio ne convenienza impiegare questi tessuti con una resina poliestere, che è più fragile e meno resistente dell epossidica. I vantaggi che offrono i tessuti nella realizzazione di manufatti in composito ad alta tecnologia sono molteplici: Riduzione del peso, uno stratificato in tessuto di 1 mm di spessore ha la stessa resistenza di uno da 3 mm. rinforzato con mat. Regolarità della grammatura e dello spessore; continuità del rinforzo. Possibilità di ottenere stratificati dotati di buona trasparenza e ottima finitura superficiale. Un altro vantaggio offerto dai tessuti di vetro è la possibilità di ottenere degli stratificati con una elevata percentuale di rinforzo, quindi più leggeri e resistenti. Impregnando manualmente un tessuto con resina epossidica si riesce ad avere un rapporto fibra/ legante di 1/1, mentre con altri materiali, come il mat o la stuoia occorrono dai 2 ai 3 Kg di resina per ogni Kg. di fibra. I tessuti sono identificati da tre elementi fondamentali, che sono: grammatura, composizione e armatura, i quali dovranno essere valutati nella scelta in funzione all impiego e alle varie esigenze. GRAMMATURA Come per tutte le fibre di rinforzo, questo valore si esprime direttamente con il peso in grammi di 1 mq. di tessuto. Nelle schede tecniche con le caratteristiche dei tessuti, accanto alla grammatura viene riportato anche lo spessore ottenuto dopo l impregnazione. La disponibilità delle grammature è molto ampia, e va da 25 a 300 gr/mq, COMPOSIZIONE La composizione definisce il numero dei fili in un centimetro, sia in ordito che in trama. I tessuti possono essere bilanciati, cioè con la stessa quantità di fili nei due sensi, oppure unidirezionali, con più fili ad esempio in ordito e meno in trama. Questo tipo di tessuto viene impiegato quando si vuole aumentare la resistenza dello stratificato verso una determinata direzione. Unitamente al numero dei fili, viene anche indicato il TEX dei filati che compaiono nei due sensi, il quale generalmente è uguale nei tessuti bilanciati, e può essere diverso negli unidirezionali. Per visualizzare e confrontare la composizione di un tessuto si usa una lente contafili, che generalmente focalizza un quadrato di 2 cm. di lato.

12 I tessuti destinati a normali impieghi vengono prodotti con un buon equilibrio tra numero di fili e tex. Una tramatura troppo serrata rende più difficoltosa l impregnazione; mentre un tessuto a maglie molto larghe trattiene della resina in eccesso, senza alcun vantaggio. ARMATURA L armatura di un tessuto è il modo come viene realizzato l intreccio trama/ordito. Le armature principali sono: tela; twill; raso e unidirezionale. Il tipo di armatura non influisce sulla resistenza meccanica di un tessuto, ma gli conferisce un diverso comportamento per quanto riguarda rigidità e deformabilità. ARMATURA A TELA E l armatura più semplice e diffusa, in cui ogni filo di trama intreccia un filo di ordito e viceversa. Questo tipo di armatura conferisce al tessuto ottima planarità e stabilità dei fili, ma è poco deformabile, quindi prevalentemente si utilizza per stratificazioni in piano. ARMATURA TWILL Nelle armature twill un filo di ordito scavalca almeno due fili di trama e viceversa, quindi presentano un intreccio più sciolto che conferiscono al tessuto maggior deformabilità e drappeggiabilità rispetto alla tela, però hanno una minor stabilità dimensionale quando si maneggiano. I tessuti con armatura twill vengono impropriamente chiamati anche diagonali, perché la tramatura crea un disegno a linee diagonali spigate, Fra le armature twill le più usate per i tessuti di rinforzo sono la twill 3/1, detta anche saia da 4, e la twill 2/2, chiamata batavia da 4. UNIDIREZIONALI Con questo termine, che si abbrevia con la sigla ud, vengono indicati tutti i tessuti che non sono bilanciati, ossia quelli che hanno la prevalenza dei fili in una direzione, generalmente in ordito. La composizione unidirezionale può essere ottenuta, sia con un minor numero di fili in uno dei sensi, oppure con un filato di titolo più basso. La disparità della composizione viene indicata in percentuale sulla grammatura del tessuto, ad esempio un tessuto da 100 gr/mq. "ud" 80% significa che ha 80 gr. di filato in un senso e 20 nell altro. L esempio qui riportato mostra un tessuto UD 90% in ordito. In questo caso il filo di trama ha una scarsa partecipazione come rinforzo, ma solo il compito di tenere unite le fibre dell ordito.

13 I tessuti di vetro vengono forniti in rotoli, generalmente in altezza di 1 m. Sono disponibili anche in nastri, con una vasta gamma di altezze e composizione. I nastri sono molto utili quando si debbono realizzare lunghe strutture tubolari, profilati di piccola sezione, o per eseguire fasciature di rinforzo. Si avvolgono a spirale, ad esempio attorno ad una anima in polistirolo o a un tubo in plastica, e si impregnano con resina epossidica. A seconda dello sforzo che la struttura deve resistere, si aumenta il numero delle spire, cambiando ogni volta il senso dell avvolgimento in modo da incrociare le fasciature. I nastri con armatura a tela hanno grammature di gr/mq, quelli unidirezionali vanno da 100 a 200 gr/mq. Tutti i nastri hanno la cimosa e sono disponibili in varie altezze, a partire da 2 cm fino a 15 cm. Vi sono anche dei nastri unidirezionali al 100%, denominati a fibre collimate. Non hanno l armatura dei tessuti, ma sono composti da filamenti disposti parallelamente in senso longitudinale, e tenuti insieme da sottilissime strisce trasversali di adesivo, intervallate di qualche centimetro, il quale poi resta compenetrato nella resina. FIBRE DI CARBONIO La fibra di carbonio è ottenuta mediante un processo di pirolisi a 2000 C che trasforma un polimero organico, detto precursore, in carbonio sotto forma di sottilissimi filamenti di colore nero, con una catena molecolare molto lunga e ordinata. Questi filamenti sono raggruppati in cordoni, roving, il cui titolo é indicato da un unità K, che corrisponde 1000 filamenti; il titolo 3K significa che il roving, o filato è composto da 3000 filamenti primari. Con i roving di carbonio vengono prodotti dei tessuti di varia grammatura, caratterizzati da una eccezionale resistenza meccanica. Con le fibre di carbonio di norma vengono impiegate matrici epossidiche, e si ottengono stratificati dotati di estrema rigidità e leggerezza, con un modulo elastico molto vicino all acciaio, un elevato carico di rottura e bassissima percentuale di allungamento. In virtù di queste qualità le fibre di carbonio, definite fibre ad alto modulo, vengono impiegate con grande successo nella costruzione di componenti per l industria aeronautica e aerospaziale, di telai per auto di F1, e di un gran numero di attrezzi sportivi di alta classe, come attrezzature per barche da regata, mazze da golf, racchette da tennis, canne da pesca e tanti altri oggetti, con una risposta in termini di rendimento ben superiore a quello dei materiali tradizionali, Il carbonio si distingue da ogni altro materiale anche per il singolare aspetto estetico superficiale. Uno stratificato in tessuto di carbonio rifinito con una superficie lucida, rivela nitidamente la sua tramatura, con l intreccio evidenziato da diverse tonalità di nero, e con un particolare effetto di profondità dovuto alla rifrazione che non può essere ottenuto con nessun altro materiale. Nel settore artistico la fibra di carbonio sta acquistando una posizione rilevante, non tanto per le sue qualità meccaniche, ma soprattutto è recepito per ciò che rappresenta.

14 Il carbonio è sinonimo di alta tecnologia e qualità, espressione delle tecnologie avanzate ; è un materiale visto con riverenza. Queste connotazioni, e il peculiare aspetto elevano il carbonio al rango dei materiali nobili. KEVLAR Trattasi di una fibra aramidica, però universalmente conosciuta con il nome commerciale Kevlar, che è un marchio della Du Pont, l azienda che ha lanciato questa nuova fibra di rinforzo. Il Kevlar rientra tra le fibre ad alto modulo per le eccellenti caratteristiche meccaniche. Rispetto al carbonio questa fibra ha un maggior allungamento, ma un carico di rottura molto superiore, quindi più adatta per manufatti soggetti a flessione o a impatti. Anche le fibre originarie di Kevlar sono filamenti sottilissimi raggruppati in roving, con i quali si ottengono tessuti di varia grammatura e composizione. Queste fibre sono di colore giallo vivo e si utilizzano come rinforzo di matrici epossidiche. Il Kevlar è una fibra estremamente tenace, per questa ragione oltre ad essere impiegata come fibra di rinforzo nei compositi, viene utilizzata tal quale in molteplici e interessanti applicazioni, come ad esempio per l imbottitura dei giubbotti antiproiettile, in quanto le fibre riescono a smorzare la forza d urto di un proiettile; nei tessuti per vele destinate a imbarcazioni da regata di alta classe; in Kevlar è anche il cavo di sicurezza, detto cordone ombelicale" che trattiene l astronauta nelle uscite fuori dalla navicella spaziale. Il filato di Kevlar è talmente tenace che non si riesce a tagliare con normali forbici, occorrono cesoie da lamiera ben affilate, oppure speciali forbici con lame in acciaio al tungsteno. Anche le operazioni di sbavatura e rifinitura sono difficoltose se non si dispone di utensili adatti. Abbiamo citato il Kevlar a titolo informativo, dal momento che questa fibra non ha applicazioni particolarmente interessanti nel settore artistico, non ha la bellezza del carbonio ed è difficile lavorarla. Vi è un tipo di tessuto, un ibrido carbonio/kevlar, che vale la pena conoscere: trattasi di un tessuto composto filati di Kevlar e di carbonio alternati sia in trama che in ordito. A seconda del tipo di armatura, le fibre di colore diverso, giallo e nero, formano un disegno a scacchiera o pied de poule, che identificano a prima vista un composito molto tecnico e di gran pregio.

15 MASSE DA COLATA Con le resine epossidiche o poliesteri, mescolate a delle cariche inerti, si possono preparare masse da colare su stampi per ottenere pezzi massicci in conglomerato o per riempitivi e inglobamenti di oggetti vari. Gli inerti comunemente impiegati sono polveri o graniglie minerali di varia granulometria oppure microsfere sia cave che piene in vetro o in allumina. Gli impasti si preparano al momento dell uso mescolando la resina, che è il legante, con le cariche. Lo scopo principale dell inerte è quello di aumentare il volume dell impasto e di conseguenza ridurre la percentuale di resina nella massa. La necessità di caricare l impasto si avverte soprattutto nelle colate di grossa mole, per abbassare il picco esotermico, ossia per ridurre e contenere entro limiti accettabili il calore che si sviluppa nell indurimento della resina. Occorre ricordare che aumentando la quantità di resina, il picco esotermico cresce in maniera esponenziale, perché non vi è un rapporto tra volume e superficie di dissipazione: raddoppiando il volume di un solido, la sua superficie aumenta in maniera irrilevante. L impasto ottimale deve avere un alto contenuto di inerti che occupino buona parte dello spazio. Così la resina, presente in minor quantità e distribuita uniformemente negli interstizi, sviluppa meno calore, parte del quale è assorbito dall inerte stesso. In questo modo la velocità di reazione è più controllata, senza il rischio che avvengano cricche interne e deformazioni, altrimenti causate da un eccessivo sviluppo di calore. Tuttavia la quantità di legante deve essere sufficiente ad ottenere un impasto abbastanza scorrevole da poter essere agevolmente colato in uno stampo e che permetta inoltre la fuoriuscita delle bolle d aria inglobate durante la miscelazione. Oltre all esigenza sopra esposta, la presenza dell inerte offre numerosi altri vantaggi: Si riducono notevolmente i ritiri qualora si utilizzi una resina poliestere come legante; quindi aumenta la stabilità dimensionale. Il prezzo dell inerte è di regola molto più basso rispetto a quello del legante, il che riduce sensibilmente il costo dell impasto. I manufatti acquistano una maggior resistenza all urto e alla compressione. Variando il tipo di carica si possono ottenere manufatti molto leggeri o viceversa pesanti, con la possibilità di creare una infinità di effetti superficiali e cromatici molto attrattivi.

16 LE CARICHE INERTI Le cariche sono corpi di riempimento con requisiti di elevata durezza e bassa friabilità, debbono essere insolubili nelle resine e non contenere impurità. Sono in genere particelle di varia origine e pezzatura, come sabbie, polveri o microsfere. Le polveri e le graniglie derivano da minerali macinati, come quarzo, carbonato di calcio (marmo), ardesia, alabastro, ecc. Le microsfere sono minuscole sferette in vetro o allumina, con diametro di pochi micron. Le microsfere in vetro sono disponibili sia piene che vuote internamente, in questo caso molto leggere. Ogni tipo di carica ha un diverso comportamento nei riguardi del legante e ciò determina le caratteristiche dell impasto ottenuto. Le singole particelle degli inerti hanno strutture diverse, possono essere sferiche, lamellari, poliedriche o amorfe e di conseguenza sviluppare una superficie specifica più o meno estesa. Le particelle che hanno una superficie più estesa assorbono più resina, in altre parole necessitano di una maggiore quantità di legante per essere completamente avvolte da uno strato sufficiente a permettere il buon scorrimento dell impasto. MICROSFERE Le microsfere sono gli inerti ideali grazie all ottimo rapporto superficie/volume, poiché la sfera è il solido che in assoluto ha la minor superficie rispetto al volume; inoltre la forma sferica agevola notevolmente la scorrevolezza dell impasto. Con le microsfere si possono ottenere impasti molto caricati, fino ad aumentare di 2 o 3 volte il volume del legante, pur mantenendo una buona scorrevolezza. Le microsfere cave sono corpi di riempimento molto leggeri e voluminosi, con un peso specifico apparente, secondo i tipi, da 145 a 400 gr. per litro, con le quali si ottengono masse da colata molto leggere. Mentre le microsfere piene sono molto più pesanti, quelle in vetro pesano circa 2 Kg/litro, e quelle in allumina, più economiche circa 1,8 Kg/lt. Questi tipi sono indicati per ottenere pezzi pesanti che simulano la pietra. Si possono anche preparare impasti mescolando microsfere cave e piene per agevolare la fuoriuscita delle bolle d aria che vengono inglobate durante la miscela: un corpo pesante esercita una maggior spinta, che espelle più rapidamente le inclusioni d aria.

17 G E L C O A T Il gel coat è lo strato di finitura esterna dei manufatti in vetroresina, che viene però applicato nello stampo come prima fase nel procedimento di stratificazione. È un prodotto bicomponente con l aspetto di una vernice densa; si applica a pennello o a spruzzo in spessori di 0,5-1 mm, direttamente sullo stampo precedentemente trattato con cere distaccanti. Il gel coat quindi riproduce fedelmente la superficie dello stampo sul quale è stato applicato; se lo stampo è lucido, il pezzo ne risulterà altrettanto. Quando lo strato di gel coat è indurito si procede con la stratificazione, iniziando con un mat di superficie o un tessuto leggero, per poi proseguire con gli altri strati fino a raggiungere lo spessore desiderato. Lo stratificato si lega saldamente al gel coat formando un corpo unico, così il pezzo finito che esce dallo stampo ha già la sua finitura esterna, che è appunto il gel coat. I gel coat possono essere sia a base epossidica che poliestere e debbono essere impiegati ognuno con il rispettivo sistema di stratificazione. Sono tutti prodotti bicomponenti, quindi prima dell uso vanno miscelati con il relativo reagente. A cosa serve il gel coat: Durante l impregnazione le fibre inglobano un gran numero di piccole bolle d aria, molte delle quali comunicano con la superficie. In uno stratificato senza gel coat, la superficie a contatto dello stampo risulterà molto alveolata, con tantissimi pori e piccole bolle, principalmente in corrispondenza degli intrecci delle fibre. Sarà poi molto difficile rimediare a questo inconveniente con la semplice applicazione anche di più mani di finitura, in quanto occorrerà provvedere prima ad una paziente e laboriosa operazione di stuccatura di tutta la superficie. Inoltre il colore traslucido naturale dello stratificato rende difficile l individuazione di questi difetti. Il gel coat evita tutti questi problemi, crea uno strato superficiale compatto che elimina tutti i difetti, sul quale poi volendo si può intervenire più facilmente per apportare modifiche, o con ulteriori lavori di finitura. Nella produzione industriale di serie, il gel coat costituisce la finitura definitiva dei manufatti in composito. Le barche in vetroresina, ad esempio, vengono ottenute da stampi perfettamente lucidi; quando vengono estratte dallo stampo sono già pronte e rifinite, con il colore definitivo e non richiedono ulteriori interventi. Nel settore artistico sorge invece spesso la necessità di dover intervenire successivamente sull opera, ad esempio per creare gli effetti desiderati come colorazioni policrome, patinature, collage, ecc. Anche in questo caso è sempre necessario avere uno strato di gel coat, se non altro per disporre di un buon supporto e una superficie regolare sulla quale operare, In questo caso il gel coat ha solo una funzione di fondo, quindi si sceglierà il colore più adatto allo scopo finale.

18 I gel coat in commercio sono in genere disponibili nelle tinte basi, con colori coprenti. Qualora vi siano delle particolari esigenze è possibile preparare espressamente un gel coat che renda l effetto desiderato. La formulazione è semplice: occorre una resina base, che è poi la stessa che verrà utilizzata per l impregnazione; Vi si aggiunge dell inerte in polvere, i coloranti desiderati e un agente tissotropizzante che è l aerosil. Questo prodotto è una polvere leggerissima e incolore, che serve a non far colare lo strato di gel coat quando viene applicato in verticale. Nell'aggiungere i componenti si deve regolare la consistenza dell impasto in modo che questo risulti sufficientemente fluido da poter essere applicata a pennello, ma allo stesso tempo abbastanza corposo da non colare. Allo stesso modo si possono preparare anche gel coat per simulare la pietra, caricando la resina con graniglie di varia granulometria, fino ad ottenere un impasto denso e corposo da essere applicato a spatola o plasmato a mano. Si stende uno strato di ca. 5 mm. sullo stampo e poi si stratifica. Ne risulterà una superficie granulosa, con alcune discontinuità nelle giunzioni delle spatolate che imiteranno perfettamente le fenditure naturali della pietra. Sono anche molto frequenti le realizzazioni che richiedono un gel coat trasparente. In questo caso si aggiunge alla resina solo una piccola quantità di aerosil da conferirle la necessaria corposità per evitare colature, senza perdere la trasparenza. Il gel coat trasparente viene usato quando ad esempio si vuole mantenere l aspetto traslucido della vetroresina, oppure per le finiture con effetto marmorizzato. Con la tecnica della marmorizzazione si raggiungono risultati molto interessanti, perché oltre a riprodurre vari tipi di marmo, offre la possibilità di creare nuovi aspetti, policromi e variegati. M A R M O R I Z Z A Z I O N E L effetto marmorizzato si ottiene con gli inchiostri MARBLECOLOR. Si può eseguire sia in positivo, direttamente sulla superficie esterna di un oggetto finito, oppure nel gel coat, durante la stratificazione su stampo Gli inchiostri Marblecolor sono come delle vernici molto fluide, solubili in acetone, e disponibili in vari colori. Essiccano in pochi secondi senza lasciare spessore, ma solo un velo di colore. Quando si deve lavorare in positivo, cioè sul pezzo finito, è necessario che questo abbia in superficie un gel coat liscio e compatto, con un colore da fondo per le tinte della marmorizzazione. Si possono marmorizzare in positivo anche pannelli ricoperti in laminato, che hanno già una superficie liscia e compatta, oppure altri oggetti, purché siano preparati con una vernice di fondo resistente all acetone, compatta e non assorbente come ad esempio una poliuretanica o epossidica.

19 La marmorizzazione può essere eseguita con diverse tecniche, a seconda del risultato che si vuole ottenere; uno dei sistemi è il seguente: Con un aerografo si applica un leggerissimo velo di inchiostro diluito con acetone. Il velo che rimane sulla superficie deve essere appena percettibile, specialmente con i colori scuri. Poi si interviene con un tampone di ovatta intriso di acetone, e con movimenti circolari, o picchiettando si rimuove o si fa espandere il colore in modo da creare aloni, chiazze o striature, con i contorni di varia intensità. A questo punto lo schema è abbozzato; si applica quindi un altro leggero velo di colore diverso, e si prosegue con un nuovo tampone imbevuto di acetone. In questo modo i colori in alcuni punti si mescolano, e in altri si sovrappongono, creando un gioco di chiazze e venature. Agendo con un tampone più o meno intriso di acetone, e con movimenti studiati si può variare a piacimento sia il disegno delle venature che l effetto policromo. Come variante a questo sistema, si possono applicare i vari colori uno di seguito all altro, e tamponare alla fine. Cambiando la successione dei colori si ottengono risultati diversi. Un altra tecnica consiste nell applicare l inchiostro direttamente con il tampone, cospargendo la superficie di piccole chiazze. Poi con dell altro cotone pulito imbevuto di acetone si diffonde il colore in modo da ottenere la figurazione voluta. A lavoro ultimato si deve ricoprire il tutto con una vernice trasparente di protezione, che serve anche a conferire lucentezza, in quanto gli inchiostri lasciano una superficie opaca. GEL COAT MARMORIZZATO L effetto marmorizzato può essere ottenuto anche con il gel coat in fase di stratificazione, ma in questo caso il procedimento è inverso. E utile ricordare che la costruzione di un opera su stampo inizia sempre con l applicazione dello strato che risulterà poi la finitura esterna, e si procede con le altre fasi verso l interno fino al completamento. Per cui la superficie visibile del pezzo finito sarà quella che sta a contatto dello stampo. Il procedimento quindi è il seguente: Si applica prima una mano di gel coat trasparente sullo stampo, che sarà poi lo strato di protezione. Quando il gel coat è ben indurito si esegue la marmorizzazione con la tecnica desiderata. A questo punto si applica un atra mano di gel coat con il colore di fondo per dar risalto alla marmorizzazione, che può essere coprente oppure semi coprente, qualora si voglia accentuare l effetto di profondità. Quindi si procede con la stratificazione. Prima di cimentarsi con questa tecnica direttamente sull opera originale, è consigliabile eseguire delle prove su un vetro, sia per trovare l accostamento dei colori, che per prender mano con il tampone e saggiare le proprie capacità. La lastra di vetro è la superficie ideale, perché si pulisce facilmente con l acetone e consente di eseguire ripetute prove e correzioni. Inoltre il lavoro è visibile anche dal retro, proprio come apparirebbe attraverso un gel coat trasparente.

20 S T A M P I Per realizzare qualsiasi oggetto in materiale composito, sia per colata sia per stratificazione, occorre uno stampo sul quale modellare ciò che si vuole ottenere. Il punto di partenza per la costruzione di uno stampo è un modello originale, in grandezza naturale, identico in ogni dettaglio all opera definitiva. Sul modello originale si costruisce lo stampo femmina, realizzato con vari sistemi, salvo in alcuni casi in cui si esegue l opera direttamente su un modello a perdere, oppure che rimarrà come parte integrante dell opera. Per ottenere il modello si possono usare diversi materiali, purché abbiano una discreta solidità e una superficie compatta. Nel decidere come costruire un modello bisogna tener conto delle dimensioni dell opera, della sua configurazione e della complessità dei dettagli e, in base a questi elementi, scegliere il materiale più adatto, che allo stesso tempo sia facile da lavorare. I materiali normalmente usati sono: legno, argilla, gesso, polistirolo espanso, o poliuretano espanso rigido. Si possono usare anche tecniche miste, come ad esempio una struttura in legno o in rete metallica, ricoperte di gesso. Il modello ottenuto dovrà essere rifinito con una vernice turapori in modo da rendere la sua superficie impermeabile, compatta e levigata, in modo da consentire una efficace azione degli agenti distaccanti, dei quali parleremo in seguito. Sui modelli in argilla umida si possono costruire solo stampi in gesso con i sistemi tradizionali, oppure in gomma siliconica, come vedremo più avanti. Mentre i modelli in gesso dovranno essere completamente asciutti per consentire l aggrappaggio delle vernici turapori necessarie nel trattamento superficiale. E consigliabile in questo caso usare una vernice a base epossidica, che ha buona aderenza anche sulle superfici leggermente umide. Il polistirolo espanso è forse il materiale più comodo e facile da modellare, perché è leggero ed economico; però ha l inconveniente di sciogliersi a contatto con i solventi generalmente contenuti nelle normali vernici turapori. Quindi per la finitura superficiale si dovranno usare prodotti all acqua o comunque esenti da solventi, come lo stucco da muri o idropitture a base di emulsioni acetoviniliche. Le vernici epossidiche sono ottime, non contengono solventi e lasciano una superficie liscia e compatta, ma sono molto dure da carteggiare, quindi meglio applicarle come ultimo strato del trattamento. Il poliuretano espanso è altrettanto facile da lavorare, non teme i solventi quindi si più stuccare e verniciare con qualsiasi prodotto; ma normalmente è venduto in lastre ed è difficile reperirlo in blocchi. Nel settore industriale gli stampi vengono realizzati generalmente in vetroresina, con uno specifico gel coat da stampi nella superficie interna, e una robusta struttura in vetroresina,