La fibra Vectran

Dopo molti anni di ricerche sui copoliesteri a cristalli liquidi, nel 1985 Hoechst-Celanese mise a punto la produzione di una resina termoplastica denominata Vectra LCP, da impiegare per plastiche ad elevate prestazioni, destinate principalmente ai settori dell’ingegneria industriale e dell’elettronica. Nell’89 poi, fu deciso di realizzare anche la fibra; i settori di impiego previsti erano quelli che, in aggiunta alle altissime tenacità, richiedevano caratteristiche addizionali che né le aramidiche, né le polietileniche erano in grado di fornire. Denominata Vectran, la fibra fu prodotta a livello commerciale prima da Kuraray (su licenza Hoechst-Celanese) e attualmente viene realizzata in USA da Celanese e in Giappone sempre da Kuraray.

Chimicamente il Vectran è un poliestere-poliarilato, ed è l’unico poliestere a base completamente aromatica prodotto industrialmente a tutt’oggi. Nei poliesteri convenzionali le catene molecolari sono flessibili ed hanno disposizione casuale.

Per ottenere le necessarie proprietà tessili la fibra deve quindi essere orientata, il che normalmente avviene per azione combinata della velocità di estrusione e dello stiro post-filiera.

Le molecole di polimeri a cristali liquidi sono inoltre rigide e si posizionano nello spazio anch’esse con disposizione casuale. Allo stato fuso questi polimeri sono anisotropi, ma con l’estrusione del fuso attraverso la filiera, si ottiene un allineamento (orientamento) delle molecole lungo l’asse della fibra, la cui struttura finale, proprio perché altamente orientata, presenta elevate proprietà di resistenza.

Caratteristiche del Vectran

Le prestazioni di maggiore interesse che la fibra presenta sono:

• tenacità e modulo assai elevati;
• basso assorbimento di umidità;
• eccellente resistenza a molti agenti chimici;
• coefficiente di espansione termica modesto;
• alta resistenza dielettrica;
• alta resistenza al creep;
• alta resistenza all’abrasione , grazie alll’impiego di finissaggi;
• eccellente mantenimento delle proprietà meccaniche anche dopo esposizione a ripetuti cicli di temperatura;
• eccellenti caratteristiche di smorzamento delle vibrazioni;
• minima diffusione dei gas (come film).

In particolare:

• il Vectran mantiene le sue caratteristiche meccaniche anche dopo trattamento con molti agenti chimici;
• il coefficiente di dilatazione termica della fibra, oltre ad essere molto contenuto è anche negativo e questo è di particolare interesse per la stabilità dimensionale dei compositi;
• il Vectran si caratterizza per un creep scarsisssimo, ovvero la deformazione della fibra sotto azione prolungata di un carico costante, è praticamente nulla.
• la resistenza all’abrasione è superiore a quella delle aramidiche-para, specie ai carichi più elevati, ma è inferiore a quella delle polietileniche ad alto peso molecolare. L’addizione alla fibra di speciali finissaggi migliora notevolmente la resistenza all’abrasione;
• campioni di Vectran portati da temperatura ambiente a 120°C, tenuti a questa temperatura per 8 ore poi riportati alla temperatura iniziale per 30 cicli e poi misurati, non presentarono riduzione di tenacità.

Applicazioni del Vectran

Il Vectran unisce in sé differenti caratteristiche e per questo differisce dalle altre principali classi di fibre HP caratterizzate da altissima tenacità.

Per questo le sue applicazioni prevalenti sono quelle dove, oltre alla resistenza meccanica, necessitano prestazioni che le altre classi di fibre non sono in grado di fornire o forniscono solo a livello più ridotto.

Tra i maggiori impieghi del Vectran, si segnala:

Indumenti protettivi: tute e guanti che si distinguono per notevolissima resistenza sia al taglio che all’aggressione chimica, e che non presentano né decadimenti delle caratteristiche di resistenza né variazioni della forma (per retrazione) anche dopo numerosi cicli di lavaggio.

Funi e cavi: tenacità, leggerezza, resistenza all’abrasione e assenza di creep sono le voci che permettono la produzione di articoli adatti ad impieghi critici nei settori militari, industriali e marini.

Per fissare una scala di valori è il caso di ricordare che:

• le migliori fibre tessili hanno tenacità di circa 5 - 6 g/den;
• i tradizionali fili continui viscosa, nailon e poliestere denominati HT (alta tenacità) impiegati nei pneumatici e il terzo anche nelle coperture (campi da tennis, geostrutture, ecc.) hanno tenacità comprese tra 8 e 12 g/den;
• infine, le nuove fibre ad altissima tenacità presentano valori di almeno 25 e fino a 40 g/den.