Mês: maio 2023

Materiais compostos oferecem o melhor conjunto de desempenho estrutural e cosmético para construção de embarcações, além de apresentarem alta durabilidade no ambiente hostil de operação. No entanto, quando submetidos a impactos, os materiais compostos nem sempre são capazes de absorver a energia e distribuí-la de forma eficiente ao longo da estrutura, o que os torna sujeitos a alguns danos pontuais.

Esses danos podem acontecer em grandes áreas, pequenos pontos ou apenas em locais cosméticos. Se os danos não forem catastróficos, é fácil e rápido de realizar reparos com materiais compostos seguindo algumas instruções simples.

Se os danos forem cosméticos, é possível reparar facilmente com a aplicação de massas poliéster ou epoxy com cargas ou aditivos e em seguida pintura. Um detalhe importante nesse tipo de situação é a necessidade do uso de uma resina compatível com a estrutura original para que ela possa refletir as deformações e tensões que a nova estrutura será submetida.

Um outro ponto importante é que embarcações antigas que utilizam compensado naval estão sujeitas ao apodrecimento da madeira pela entrada de água no laminado. Se isso acontecer, recomenda-se que a madeira também seja substituída por espumas PVC, que não absorvem água e umidade.

No caso de pequenos reparos ou delaminações no laminado original é preciso realizar um “tap test” para verificar a extensão do problema. O tap test é basicamente um teste feito com um pequeno martelo de cabeça redonda para determinar as diferenças de ruído na estrutura e verificar a presença de delaminações no interior do laminado. 

Feito isso, o prosseguimento do reparo deve, em seguida, promover a limpeza da superfície a ser reparada com acetona ou outro solvente para garantir que todas as impurezas sejam removidas. É importante esperar até que todo solvente evapore e não haja resíduos sobre a área a ser trabalhada. 

Após o lixamento, a superfície deve passar por uma limpeza novamente. Nesse ponto, os procedimentos de reparo são um pouco diferentes em situações em que o construtor tem acesso a um ou aos dois lados do reparo. No caso de acesso aos dois lados, o molde pode ser construído em uma chapa de compensado ou MDF para que possa se curvar à geometria da embarcação, se necessário. A fixação pode ser feita com fitas ou com parafusos nas arestas e sua superfície deve ser preparada com desmoldante.

Se não houver acesso pelos dois lados é importante que o molde não seja preparado com desmoldante e seja fabricado com material compatível com a resina de reparo. Para colagem do núcleo, pode ser utilizado um adesivo a base de resina epoxy com agente tixotrópico de sílica ou uma massa de colagem a base de resina poliéster com microesferas.

Com o adesivo curado, é possível realizar a laminação das camadas de reparo. Deve ser executada da mesma maneira que reparos em laminado sólido, inclusive utilizando uma manta em contato com o núcleo para ancorar os reforços. As camadas devem se sobrepor em escala para acompanhar a inclinação do chanfro.

O último passo é a laminação do reparo na face interna, seguindo os mesmos passos anteriores. A superfície deve ser preparada com chanfro de proporção 12:1 e o mesmo número de camadas estruturais devem ser laminadas.

Quando for necessário substituir o núcleo, a escolha deve ser sempre por uma densidade igual ou superior que a original. Não é necessário chanfrar o material sandwich, a não ser que ele possua uma resistência diferente do restante do casco. Se esse for o caso, o chanfro deve ter uma proporção mínima de 4:1. A nova peça de espuma deve ser colada ao reparo usando uma massa compatível com o restante da estrutura.

Tecidos biaxiais são boas opções pela facilidade de moldagem. É sempre recomendado utilizar a mesma sequência do laminado estrutural ou ao menos combinar os tecidos para que a rigidez seja equivalente ao restante do barco. A resina mais recomendada para reparos estruturais é a epoxy por possuir a melhor adesividade em qualquer superfície.

As melhores opções de resina epoxy são aquelas curadas com aminas e que tem uma proporção de mistura de 3:1 (300gr de resina para 100gr de endurecedor). Com os tecidos pré-cortados e o molde em sua posição preparado com desmoldante, é possível começar a laminação sobre a área a ser reparada.

O reparo em regiões de grandes espessuras deve ser feito em etapas, não ultrapassando 4 mm por vez. Isso garante que não haja pontos de alta concentração de calor, o que poderia prejudicar a cura ou as propriedades do laminado ao redor do reparo. Após a laminação das camadas de tecido, o construtor pode utilizar uma camada de peel ply para preparar a superfície para os processos de acabamento.

Os procedimentos para reparos podem ser consultados em mais detalhes no livro Manual de Construção de Barcos e também em outros posts do blog!

Os sistemas a base de epoxy são uma classe de resinas termofixas com amplo espectro de viscosidade, reologia e velocidade de cura, o que possibilita seu uso em uma grande variedade de aplicações como, por exemplo, resinas de laminação, adesivos, selantes, tintas e vernizes. Por incrível que pareça, apenas 5% das resinas epoxy consumidas no mundo são utilizadas para laminação de materiais compostos e desse universo 90% é utilizada na fabricação de pás eólicas.

Resinas epoxy podem ser definidas como todas aquelas em que as ligações químicas ocorrem através de grupos de radicais epoxy. No estado básico, essas resinas podem ser líquidas ou sólidas. No estado sólido, elas são termoplásticas, com a habilidade de serem dissolvidas pelo calor e endurecidas pelo resfriamento. Sua conversão para o estado sólido ocorre através do processo de polimerização pela adição de um endurecedor que inicia uma reação irreversível de ligação entre as moléculas. Os endurecedores compõem parte da estrutura polimérica final da resina, portanto sua escolha possui influência no desempenho mecânico das peças finalizadas.

A taxa de resina/endurecedor é muito diferente de outras resinas e, dependendo do sistema utilizado, pode variar em 100:12, 100:25, 100:30 e até mesmo 100:50 partes em peso de resina e endurecedor. Para o construtor de barcos as resinas que costumam apresentar melhores características mecânicas a temperatura ambiente costumam variar a proporção resina endurecedor de 100:25 até 100:33.

O gel time da resina epoxy pode variar entre poucos minutos e várias horas, conforme a necessidade do construtor. Essa grande vantagem em relação a outros sistemas de resinas pois o tempo de cura pode ser controlado pela escolha do tipo de endurecedor, que pode ser lento, médio ou rápido. Uma combinação de endurecedores pode ser utilizada para que se alcance um tempo de gel intermediário e adequado para uma determinada peça. Um erro muito comum cometido pela maioria dos laminadores é aumentar ou diminuir a proporção de endurecedor indicada pelo fabricante para modificar o tempo gel. Ao contrário das resinas poliéster e estervinílicas, a proporção resina/endurecedor não pode sofrer alteração.

Com seu gel time variando entre 15 minutos e 12 horas, as resinas epoxy possuem formulações adequadas para laminações manuais, vacuum bag e até mesmo infusão.

Há uma certa resistência por parte dos construtores de barcos de produção seriada em usar resinas epoxy por questões de custo, mas atualmente já se encontram opções com propriedades mecânicas excelentes para laminação e cura à temperatura ambiente com um custo bem acessível embora a resina seja apenas uma pequena parte do custo total do barco. No caso de utilização de fibras como Kevlar® e carbono, este valor é baixo ao levar em consideração a melhora significativa de performance no laminado.

Se esse tipo de resina for utilizado com precisão é possível se obter teores de fibra até duas vezes maiores que nos laminados convencionais em resina poliéster, o que também proporciona melhores propriedades mecânicas e necessidade de uma quantidade menor de fibras de reforço para o mesmo trabalho. Assim, computando o peso final do laminado, peso da resina, resistência e velocidade de construção, é possível concluir que a diferença em termos de custo das resinas poliéster e epoxy pode não ser tão discrepante.