O material de reforço constitui a estrutura de suporte do produto em PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de Vidro), sendo o principal determinante das propriedades mecânicas do produto pultrudado. A utilização do material de reforço também contribui para a redução da contração do produto e para o aumento da temperatura de deformação térmica e da resistência ao impacto a baixas temperaturas.
No projeto de produtos de PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de Vidro), a seleção dos materiais de reforço deve considerar integralmente o processo de moldagem do produto, pois o tipo, o método de deposição e o teor dos materiais de reforço influenciam significativamente o desempenho dos produtos de PRFV, determinando, em grande medida, a resistência mecânica e o módulo de elasticidade. O desempenho de produtos pultrudados que utilizam diferentes materiais de reforço também varia.
Além disso, ao atender aos requisitos de desempenho do produto no processo de moldagem, o custo também deve ser considerado, e materiais de reforço baratos devem ser selecionados sempre que possível. Geralmente, o roving de fibras de vidro sem formação de fiapos tem um custo menor do que os tecidos de fibra; o custo demantas de fibra de vidroé inferior à do tecido, e a impermeabilidade é boa, porém a resistência é baixa; a fibra alcalina é mais barata que a fibra isenta de álcalis, mas com o aumento do teor de álcalis, sua resistência a álcalis, resistência à corrosão e propriedades elétricas diminuem.
Os tipos de materiais de reforço comumente usados são os seguintes:
1. Fibra de vidro não torcida
Utilizando agente de colagem reforçado, destorcidomecha de fibra de vidroPode ser dividida em três tipos: seda crua torcida, mecha direta não torcida e mecha volumosa não torcida.
Devido à tensão desigual dos filamentos trançados, ocorre uma tendência à flacidez, o que cria uma laçada frouxa na extremidade de alimentação do equipamento de pultrusão, afetando o bom andamento da operação.
A fibra destorcida direta apresenta características como boa formação de cachos, rápida penetração da resina e excelentes propriedades mecânicas do produto, sendo, portanto, a fibra destorcida direta a mais utilizada atualmente.
A fibra em rolo é benéfica para melhorar a resistência transversal de produtos como fibras frisadas e fibras texturizadas a ar. A fibra em rolo possui a alta resistência das fibras longas contínuas e o volume das fibras curtas. É um material com alta resistência à temperatura, baixa condutividade térmica, resistência à corrosão, alta capacidade e alta eficiência de filtração. Algumas fibras são transformadas em monofilamentos, o que também pode melhorar a qualidade da superfície de produtos pultrudados. Atualmente, a fibra em rolo é amplamente utilizada no Brasil e no exterior como fios de urdidura e trama para tecidos decorativos ou industriais. Pode ser usada na produção de materiais de fricção, isolamento, proteção ou vedação.
Requisitos de desempenho para mechas de fibra de vidro não torcidas para pultrusão:
(1) Sem fenômeno de saliência;
(2) A tensão da fibra é uniforme;
(3) Bom agrupamento;
(4) Boa resistência ao desgaste;
(5) Há poucas cabeças quebradas e não é fácil de desfiar;
(6) Boa molhabilidade e rápida impregnação de resina;
(7) Alta resistência e rigidez.
2. Manta de fibra de vidro
Para que os produtos de PRFV pultrudados tenham resistência transversal suficiente, é necessário utilizar materiais de reforço como manta de fibra de vidro picada, manta de fibra de vidro contínua, manta combinada e tecido de fio não torcido. A manta de fibra de vidro contínua é um dos materiais de reforço transversal de fibra de vidro mais utilizados atualmente. Para melhorar a aparência dos produtos,tapete de superfícieÀs vezes é usado.
A manta de fibra contínua é composta por várias camadas de fibras de vidro contínuas dispostas aleatoriamente em círculo, e as fibras são unidas por adesivos. O feltro de superfície é um feltro fino, semelhante a papel, formado pela disposição aleatória e uniforme de fibras cortadas de comprimento fixo, unidas por um adesivo. O teor de fibras varia de 5% a 15%, e a espessura de 0,3 a 0,4 mm. Ele proporciona uma superfície lisa e bonita ao produto, além de melhorar sua resistência ao envelhecimento.
As características da manta de fibra de vidro são: boa cobertura, fácil saturação com resina e alto teor de cola.
Requisitos do processo de pultrusão para a manta de fibra de vidro:
(1) Possui alta resistência mecânica
(2) Para mantas de fibra cortada ligadas quimicamente, o ligante deve ser resistente aos efeitos químicos e térmicos durante a imersão e pré-formação para garantir resistência suficiente durante o processo de formação;
(3) Boa molhabilidade;
(4) Menos penugem e menos cabeças quebradas.
Tapete de fibra de vidro costurado
manta composta de fibra de vidro
3. Tapete de superfície em fibra de poliéster
O feltro de superfície de fibra de poliéster é um novo tipo de material de fibra de reforço na indústria de pultrusão. Existe um produto chamado Nexus nos Estados Unidos, amplamente utilizado em produtos pultrudados para substituir o feltro de superfície.tapetes de superfície de fibra de vidroPossui boa eficácia e baixo custo. Tem sido usado com sucesso há mais de 10 anos.
As vantagens de usar manta de tecido de fibra de poliéster:
(1) Pode melhorar a resistência ao impacto, a resistência à corrosão e a resistência ao envelhecimento atmosférico dos produtos;
(2) Pode melhorar o estado da superfície do produto e tornar a superfície do produto mais lisa;
(3) A aplicação e as propriedades de tração do feltro de superfície de fibra de poliéster são muito melhores do que o feltro de superfície de vidro C, e não é fácil quebrar as extremidades durante o processo de pultrusão, reduzindo os acidentes de estacionamento;
(4) A velocidade de pultrusão pode ser aumentada;
(5) Pode reduzir o desgaste do molde e melhorar a vida útil do molde.
4. Fita de tecido de fibra de vidro
Em alguns produtos pultrudados especiais, para atender a requisitos de desempenho específicos, utiliza-se tecido de fibra de vidro com largura fixa e espessura inferior a 0,2 mm, apresentando excelente resistência à tração e à flexão.
5. Aplicação de tecidos bidimensionais e tecidos tridimensionais
As propriedades mecânicas transversais dos produtos compósitos pultrudados são deficientes, e o uso de trançado bidirecional melhora efetivamente a resistência e a rigidez desses produtos.
As fibras da trama e da urdidura deste tecido não se entrelaçam entre si, mas sim com outro material tecido, sendo, portanto, completamente diferente do tecido de fibra de vidro tradicional. As fibras em cada direção encontram-se colimadas e não sofrem qualquer curvatura, o que confere ao produto pultrudado resistência e rigidez muito superiores às de um compósito feito de feltro contínuo.
Atualmente, a tecnologia de trançado triplo tornou-se o campo de desenvolvimento tecnológico mais atraente e ativo na indústria de materiais compósitos. De acordo com os requisitos de carga, a fibra de reforço é tecida diretamente em uma estrutura tridimensional, com formato idêntico ao do produto compósito que a constitui. O tecido triplo é utilizado no processo de pultrusão para superar o cisalhamento interlaminar dos produtos pultrusados de fibra de reforço tradicionais. Esses produtos apresentam desvantagens como baixa resistência ao cisalhamento e facilidade de delaminação, mas seu desempenho interlaminar é bastante ideal.
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Data da publicação: 23/07/2022
