"Un nuovo materiale che ha cambiato gli orologi": una nuova generazione di carbonio che supera il deterioramento nel tempo e vari metodi

Negli ultimi anni, i "nuovi materiali" si sono diffusi nel mercato degli orologi. L'uso di materiali non convenzionali per l'esterno e il movimento degli orologi ha portato a grandi cambiamenti non solo in termini di design, come forma e colore, ma anche in termini di prestazioni. Il numero 112 di Chronos Japan ha presentato questi "nuovi materiali" con la rubrica "Nuovi materiali che hanno cambiato gli orologi" e abbiamo ripubblicato questo articolo su webChronos. Questa volta, presenteremo i marchi che hanno affrontato il problema della fibra di carbonio, utilizzata per le casse degli orologi ma soggetta a deterioramento nel tempo, e i metodi utilizzati per superare questa sfida.

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Problemi con le custodie in carbonio

　I compositi di carbonio, originariamente derivati ​​dall'industria aerospaziale e degli sport motoristici, sono ora utilizzati nei telai delle biciclette e nelle attrezzature sportive. Solo tra la fine degli anni '1990 e l'inizio degli anni 2000 hanno fatto il loro ingresso nel settore degli orologi di lusso. Inizialmente, le casse in carbonio soffrivano del problema del deterioramento dovuto al materiale stesso. Tuttavia, questo problema è stato ora superato e i compositi di carbonio stanno guadagnando popolarità come contromateriale che aggiunge carattere alle casse degli orologi.

Materiale per piani di lavoro che supera il problema del deterioramento nel tempo

　I materiali compositi a base di carbonio hanno iniziato a essere utilizzati nell'industria aerospaziale intorno agli anni '1970. La loro materia prima, la fibra di carbonio, è ottenuta dalla carbonizzazione di fibre acriliche o pece ad alte temperature, ma raramente viene utilizzata da sola; viene utilizzata come materiale composito in combinazione con un materiale di base come la resina sintetica. La fibra di carbonio è molto leggera, con un peso specifico di 2.25 g/cm³, e ha un'eccellente resistenza alla trazione nella direzione delle fibre, quindi è ben nota come materiale strutturale per aerei e vetture di F1.

　Il metodo di estrazione della fibra di carbonio, la principale materia prima, fu inventato nel 1959 dall'azienda americana National Carbon, che inventò una tecnologia per grafitizzare il rayon, ma questo metodo è ormai obsoleto e la tecnologia più diffusa è quella a base di fibra acrilica (fibra di carbonio a base di PAN) o di pece (fibra di carbonio a base di pece). Entrambe queste tecnologie furono inventate in Giappone e le aziende giapponesi, guidate da Toray e Teijin, vantano la maggiore quota di mercato.

　Il metodo più comune per realizzare materiali compositi in fibra di carbonio è il "carbonio laminato", in cui i preimpregnati (fogli intrecciati di fibra di carbonio impregnati di resina) vengono stratificati e cotti insieme. Quando si parla semplicemente di CFRP (plastica rinforzata con fibra di carbonio), di solito ci si riferisce a questo tipo di carbonio laminato. È stato introdotto nell'industria orologiera svizzera tra la fine degli anni '1990 e l'inizio degli anni 2000 e ha goduto di una popolarità costante grazie alle sue esclusive finiture superficiali e alla leggerezza. Tuttavia, è anche vero che le primissime casse in carbonio mostravano evidenti segni di invecchiamento, come sfilacciamenti e ingiallimenti superficiali. Se ne capisci subito il motivo, potresti essere un vero appassionato di auto.

　Questa è una piccola digressione, ma se si considera il deterioramento delle parti in carbonio, l'esempio più familiare sarebbe il cofano di un'auto. Molti componenti aftermarket per auto e moto sono realizzati con esterni in fibra di carbonio a secco per ridurre il peso, ma se questi vengono installati come fibra di carbonio nuda, si romperanno nel giro di pochi anni. Questo perché i raggi ultravioletti causano il rapido deterioramento della resina di base. Il deterioramento delle parti in fibra di carbonio equivale al deterioramento della resina, e questo non è diverso per le casse degli orologi. Richard Mille è stato uno dei primi a notarlo e a iniziare a lavorare per migliorare la qualità dei materiali in fibra di carbonio.

　Fin dall'inizio dello sviluppo, si decise che il primo modello di Richard Mille, l'RM 001 Tourbillon, avrebbe avuto una platina in carbonio. Tuttavia, come è noto, questa platina in carbonio non fu pronta in tempo per il primo lancio e sarebbe poi riapparsa con il nome di V2. Perché la produzione della platina in carbonio fu ritardata? Giulio Papi di APRP (ora Audemars Piguet Le Locle), che ha co-sviluppato l'orologio, ha spiegato quanto segue in un'intervista del 2015 a questa rivista:

"Abbiamo deciso fin dall'inizio che il movimento avrebbe avuto l'aspetto di un 'motore di F1 nero', ma il problema era se esistesse fibra di carbonio adatta agli orologi di lusso. Il carbonio normale contiene circa il 20% di resina, ma se il contenuto di resina è troppo alto, si teme che si deteriori a causa dei raggi UV, e abbiamo anche dovuto verificarne la compatibilità con la soluzione detergente utilizzata durante le revisioni. Sebbene sia possibile realizzare una platina di base utilizzando fibra di carbonio con un contenuto di resina del 20%, non è un metodo utilizzato negli orologi di lusso. Abbiamo trascorso circa cinque anni alla ricerca del materiale giusto e alla fine ci siamo imbattuti nella fibra di carbonio con un contenuto di resina del 2%, che all'epoca veniva prodotta negli Stati Uniti."

　Richard Mille ha successivamente collaborato con l'azienda svizzera North Thin Ply Technology (NTPT) per migliorare radicalmente la qualità della fibra di carbonio laminata. Questo progetto ha avuto inizio con "NTPT® Carbon" (ora Carbon TPT®), che ha aumentato notevolmente la resistenza teorica impilando nastri unidirezionali in fibra di carbonio, noti come nastri UD, sfalsati di 45 gradi. Allo stesso tempo, il marchio ha sviluppato una tecnologia per laminare nastri UD realizzati con altri materiali, come la fibra di quarzo, diversificando con successo l'aspetto dei compositi di carbonio. La resina utilizzata come "legante" rappresentava una sfida, ma NTPT all'epoca sviluppò una nuova "resina bianca" resistente ai raggi UV, risolvendo il problema dell'invecchiamento. Richard Mille sta anche sperimentando l'integrazione di materiali avanzati come nanotubi di carbonio e grafene per perfezionare ulteriormente la fibra di carbonio stessa.

　Un altro materiale composito a base di carbonio comunemente utilizzato nell'industria orologiera è il "carbonio forgiato". Questo metodo è caratterizzato dall'uso di stampi per la produzione dell'ébauche della cassa. Fibre di carbonio finemente tritate vengono immerse nella resina, quindi disposte casualmente in uno stampo e cotte ad alta pressione. L'orientamento casuale delle fibre di carbonio conferisce un'elevata resistenza e, mescolando vari materiali, è possibile aggiungere texture alla cassa e alla lunetta. Gli esempi abbondano, tra cui il materiale luminoso Super-LumiNova utilizzato da Zenith e Corum, il tessuto non tessuto in microfibra utilizzato da Hublot per aumentare la resistenza della cassa e la polvere d'oro 18 carati di Corum. Inoltre, sia il carbonio laminato che quello forgiato sono materiali estremamente duri, che richiedono tecniche di taglio avanzate per la loro lavorazione.

　Infine, anche se non ho visto l'orologio vero e proprio, il ProPilot Altimeter di Oris rappresenta una nuova, interessante tendenza. La resina PEKK, un tipo di polimero ad alto peso molecolare, viene stratificata utilizzando la tecnologia di stampa 3D sviluppata dal laboratorio svizzero 9T per creare una texture che ricorda il cosiddetto "occhio in fibra di carbonio". Anche il supporto del movimento è stampato in un unico pezzo, il che suggerisce un'elevata precisione nella stampante 3D. Sono curioso di sapere come viene utilizzata la fibra di carbonio; è probabile che il carbonio in polvere venga mescolato al materiale PEKK. Il vantaggio dell'utilizzo del carbonio come materiale strutturale è la sua elevata resistenza alla trazione rispetto al suo peso specifico, ma ciò sarebbe possibile solo se il carbonio fosse in forma fibrosa. Tuttavia, tale resistenza non è necessaria per una cassa di orologio; una superficie dura e leggera è sufficiente. Questo suggerisce che i materiali compositi a base di carbonio e le stampanti 3D rappresentano un'eccellente combinazione, soprattutto nel settore orologiero.