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
Aluminio
400
1069
2.7
nd
Aço
450
200
7.8
nd
Aço inox
800
106
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:
Fibra de Carbono
Fibra Aramida / Kevlar
Fibra Vidro
Tensile strength
A
A
C
CTensile 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.
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:
Nota: Propriedades dos materiais comuns; todos os dados devem ser usados apenas como exemplo, não são especificações..
Comparação simplificada das principais Fibras:
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
A = Melhor B = Médio C= Pior