Tipos de Fibras e Resinas
A função das Fibras
As fibras num sistema compósito são o componente mais importante no suporte das cargas sendo assim responsáveis pelas propriedades estruturais de resistência à tracção e à deformação por alongamento. Quase todas as fibras utilizadas actualmente são sólidas e têm um secção circular, geralmente quanto menor o diâmetro maior é a resistência da fibra.
Estas fibras antes da sua conjugação com as resinas têm a aparência de simples tecidos. Da sua associação com os sistemas de resinas resultam compostos extremamente leves e com elevadas características mecânicas superiores às de outros materiais tais como o metal ou a madeira. Assim as características mecânicas de um compósito de fibra e resina são dominadas pela contribuição das fibras no conjunto.
Os quatro principais factores que influenciam o contributo das fibras num compósito são:
• As propriedades básicas das fibras em si
• A superfície de interacção entre a fibra e a resina
• A quantidade de fibra no compósito
• A orientação das fibras no compósito
Propriedades básicas das Fibras mais comuns e de outros materiais usados em engenharia
Material (Std) |
Tensile Strength (GPa) |
Tensile Modulus (g/cc) |
Typical density Modulus |
Elongation to break (%) |
Fibra de Carbono |
3500 |
400 |
1,8 |
1,5 |
Aramida/Kevlar |
3100 |
120 |
1,5 |
2,5 |
Fibra de Vidro |
2400 |
85 |
2,5 |
4,8 |
Alumínio |
400 |
1069 |
2,7 |
nd |
Aço |
450 |
200 |
7,8 |
nd |
Aço inox |
800 |
196 |
7,8 |
nd |
Nota: Propriedades dos materiais comuns; todos os dados devem ser usados apenas como exemplo, não são especificações..
Comparação simplificada das principais Fibras
Carbono |
Aramida / Kevlar |
Vidro |
|
Tensile strength |
A |
A |
C |
Tensile modulus |
A |
B |
C |
Compressive strength |
A |
C |
B |
Compressive modulus |
A |
B |
C |
Impact strength |
C |
A |
B |
Interlaminar shear |
A |
B |
A |
Density |
B |
A |
C |
Tension fatigue |
A |
B |
C |
A = Melhor B = Médio C=Pior
A função das Resinas
A principal função das resinas nos compósitos avançados, muitas vezes referidas como polímeros é a ligação das fibras entre si, criando a transferência de cargas entre as mesmas e protegendo simultaneamente as fibras da auto-abrasão e dos factores exteriores. Podem ser classificadas em dois tipos, as termoplásticas e as termoendurecíveis de acordo com o efeito que o calor provoca sobre as suas propriedades.
Outras propriedades das resinas:
• Protege as fibras do ambiente exterior, da corrosão por químicos e da oxidação.
• Mantém as fibras na orientação certa de modo a suportar as cargas especificadas.
• Distribui as cargas ao longo do laminado.
• Cria resistência para evitar a propagação de fissuras.
Nos compósitos as resinas mais comuns são o poliester, o vinilester e a epoxy, sendo a epoxy a resina de excelência mais utilizada nos compósitos avançados. Estas resinas termoendurecíveis não poderão ser fundidas ou "remoldadas" após a sua cura, quer por temperatura, quer por pressão.
Comparação simplificada de resinas
Poliester |
Vinilester |
Epoxy |
|
Propriedades mecânicas |
C |
B |
A |
Resistência à delaminação |
C |
B |
A |
Preço |
A |
B |
C |