A função das fibras e da resina dentro de um laminado sólido são muito bem definidas. Enquanto as fibras de reforço fornecem resistência e rigidez à estrutura, a resina possui a função de dar suporte na geometria desejada além de transferir os esforços para as fibras. A transferência de esforços depende de algumas variáveis, como a capacidade de alongamento da matriz de resina e principalmente da resistência ao cisalhamento interlaminar.
Partindo do princípio de funcionamento dos materiais compostos, espera-se que a resina tenha pelo menos a mesma capacidade de alongamento que as fibras de reforço. Se isso não ocorrer existe um risco potencial de falha na estrutura, já que o laminado não suporta todo o esforço que a fibra é capaz de absorver e pode falhar com a delaminação e ruptura da matriz polimérica.
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As fibras de carbono são as mais rígidas, com seu potencial de resistência máximo sendo alcançado com um alongamento próximo de 1,5%, enquanto as fibras de aramida deformam até 3% e as fibras de vidros variam entre 4% e até 6%. A Figura 1 mostra a capacidade de alongamento média de resinas termofixas.
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Os dados deixam claro que as resinas epoxy possuem uma capacidade de alongamento muito maior do que as das resinas estervinílicas e, principalmente, que as poliéster. O projetista e o construtor devem ter essa questão em mente durante o dimensionamento estrutural e no processo de seleção de materiais da embarcação.
Além do alongamento, a resina deve possuir alto poder de adesão o que pode ser traduzido como alta resistência ao cisalhamento interlaminar, que é a medida de quanto a resina adere às camadas de reforço adjacentes e por quanto tempo ela consegue manter unidas as camadas de laminado.
Novamente as resinas epoxy apresentam uma resistência ao cisalhamento interlaminar muito superior às demais. Para mitigar esses efeitos e aumentar a adesão entre as camadas de tecido, construtores de embarcações utilizam camadas de manta de fibra de vidro entre uma camada de tecido e outra quando utilizam resinas poliéster.
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Isso cria uma interface rica em resina que garante que a junção entre os elementos apresente a resistência o suficiente para segurança da estrutura. No entanto, isso acaba adicionando peso ao laminado e diminuindo a sua eficiência estrutural, mas garantindo um custo mais baixo do que o uso de resinas a base de epoxy.
Para amenizar o problema de adição de peso, devem ser utilizadas mantas da menor gramatura possível, algo entre 75 e 150 g/m². Existem inclusive tecidos multiaxias combinados com manta que adicionam apenas o peso necessário e ainda facilitam a montagem da laminação.
O cisalhamento interlaminar é mais uma das diversas variáveis que devem estar na mente de projetistas e construtores de embarcações. A peculiaridade dessa propriedade é que, diferente de diversas outras propriedades mecânicas, ela é muito mais dependente da resina utilizada do que da fibra de reforço.
Luana Rodrigues disse:
Como eu consigo detectar uma delaminação no meu barco?
Barracuda Composites disse:
Oi Luana,
A melhor forma é utilizar um teste não destrutivo com o auxilio de ultrassom, mas isto não é simples nem barato. O teste de ultrassom é muito sensível e sua leitura (se você não tiver experiencia) pode induzir ao erro. A opção mais simples e “caseira” é utilizar um martelinho de cabeca redonda e bater na região para ver se existe alguma mudança de som. O princípio é basicamente o mesmo do teste com aparelho mas é bem mais simples.
Carlos Freitas disse:
É por conta do cisalhamento interlaminar que se utiliza resina epoxy com tecidos de carbono?
Barracuda Composites disse:
Olá, Carlos
Esse é um dos motivos sim. Porém, o principal deles é o sizing do tecido, ou o tratamento de superfície.
Cada tipo de fibra recebe um tratamento para um tipo de resina e, em geral, o carbono recebe sizings compatível com resinas epoxy. Isso ocorre justamente por conta de sua alta capacidade de adesão e alta capacidade elongação, que permite que se extraiam as melhores propriedades possíveis de um material com alto valor agregado. Se resinas poliéster fossem utilizadas, além de não aderirem a superfície das fibras, elas iriam limitar as propriedades mecânicas finais do laminado.
Lucas Gabriel disse:
Se eu desejo diminuir o peso do casco de uma embarcação eliminando as mantas entre os tecidos, eu necessariamente vou precisar utilizar resinas epoxy? Esse custo não vai ser muito alto?
Barracuda Composites disse:
Olá, Lucas
Existem algumas opções. Antigamente o uso das mantas era mandatório por conta da propriedades das resinas poliéster, mas elas evoluíram muito nos últimos anos.
Se você utiliza processos de laminação manual, você pode diminuir a gramatura da manta que é utilizada entre as camadas de tecido. Agora, se você utiliza o processo de infusão com material sandwich dentro do plano de laminação, pode utilizar até tecidos sem manta e utilizar a resina poliéster sem prejuízo na confiabilidade da estrutura. É importante apenas pensar na permeabilidade da peça durante o planejamento do processo de fabricação, já que a manta é um meio de alta permeabilidade da resina que será eliminado.