Tipos de fibras e resinas

O papel da fibra

As fibras num sistema compósito são o principal elemento de suporte de carga e são responsáveis por propriedades estruturais como a resistência à tração e a rigidez. Quase todas as fibras utilizadas são sólidas e têm uma secção transversal circular; geralmente, quanto menor o diâmetro, maior a resistência da fibra.

As fibras em bruto têm o aspeto de simples tecidos ou têxteis, estes tecidos quando associados a resinas desenvolvem maior resistência do que materiais como o metal ou a madeira, mas são muito mais leves. As propriedades mecânicas do compósito fibra/resina são, portanto, dominadas pela contribuição da fibra para o compósito.

Os quatro principais factores que determinam a contribuição da fibra são:
  • As propriedades mecânicas de base da própria fibra
  • A interação superficial da fibra e da resina
  • A quantidade de fibra no compósito
  • A orientação das fibras no compósito

Propriedades básicas de fibras e outros materiais de engenharia comummente utilizados:

Material (Std)
Resistência à tração
(GPa)
Módulo de tração
(g/cc)
Densidade típica
Módulo
Alongamento até à rutura
(%)

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

na

Aço

450

200

7,8

na

Aço inoxidável

800

196

7,8

na

Nota: Propriedades de materiais comuns; todos os dados devem ser utilizados apenas como guia; não constituem uma especificação.

Comparação simples de fibras:

Carbono
Aramida / Kevlar
Vidro

Resistência à tração

A

A

C

Módulo de tração

A

B

C

Resistência à compressão

A

C

B

Módulo de compressão

A

B

C

Resistência ao impacto

C

A

B

Cisalhamento interlaminar

A

B

A

Densidade

B

A

C

Fadiga por tensão

A

B

C

A = Melhor B = Médio C = Pior

O papel da resina

O principal objetivo das resinas nos compósitos reforçados com fibras, por vezes designados por “polímeros”, é ligar o reforço (fibras) entre si, permitindo a transferência de cargas entre fibras, e proteger as fibras sensíveis a falhas ou entalhes da auto-abrasão e de riscos induzidos externamente. Podem ser classificados em dois tipos, termoplásticas ou termoendurecíveis, consoante o efeito do calor nas suas propriedades.

Outras propriedades das resinas:
  • Protege as fibras da humidade ambiental e da corrosão ou oxidação química
  • Mantém as fibras de reforço na orientação correcta para suportar as cargas pretendidas
  • Distribui as cargas através do laminado
  • Oferece resistência à propagação de fissuras

Nos compósitos, as resinas mais comuns utilizadas são a epoxy, o viniléster, e o poliésteri. Estas resinas termoendurecíveis não podem ser fundidas ou moldadas novamente após a cura por aplicação de calor e pressão.

Comparação simples de resinas:

Poliéster
Viniléster
Epóxi

Propriedades mecânicas

C

B

A

Resistência à delaminação

C

B

A

Preço

A

B

C

A = Melhor B = Médio C = Pior