Quando se pensa na construção de barcos utilizando materiais compostos a fibra de vidro é a primeira opção de reforço na mente de projetistas e construtores por conta de seu excelente custo benefício e sua ampla versatilidade e variedade de configurações de trama.
Como ela é comercializada em formas diferentes de reforço que variam desde fios roving e manta picada até os eficientes tecidos multiaxiais, é possível utilizar as fibras de vidro em processos de alto volume de produção, como o spray-up, até aqueles que priorizam alto teor de fibras e pequena quantidade de vazios (microbolhas), como o prepreg.
A maior parte das estruturas náuticas é construída com fibras de vidro do tipo E, reforço que foi originalmente desenvolvido para ser utilizado como isolamento elétrico e a nomenclatura remete a “Eletrical Glass”. Em sua forma original, essa fibra apresenta excelentes propriedades mecânicas em relação à tração e flexão.
No entanto, quando é produzida em grandes volumes com filamentos de diâmetros que variam entre 18 a 22 mícrons, metade das propriedades mecânicas são perdidas. Isso ocorre principalmente por conta da abrasão provocada pelo contato entre os filamentos durante o processamento.
Mesmo com todas essas questões, as fibras de vidro do tipo E representam a opção de melhor custo benefício para os construtores de barcos. No entanto, com a evolução do produto as indústrias como a aeronáutica e eólica tinham vários projetos para utilizar as fibras de vidro mas precisavam desempenhos melhores e, por essa razão, começaram a desenvolver as fibras do tipo R e S, que posteriormente também ganharam algum espaço em aplicações náuticas que precisam de um desempenho mecânico melhor do que as fibras do tipo E são capazes de proporcionar.
As diferenças das fibras R e S começam na composição química que possui um teor de silíca e alumínio maior, o que acaba tornando as propriedades mecânicas de 20 a 40% superiores as fibras do tipo E.
Outra característica de extrema importância é o diâmetro dos filamentos, que é cerca de metade dos filamentos de fibra de vidro E. Isso significa que com o mesmo peso, as fibras R e S apresentam o dobro de área superficial o que aumenta a área de contato com a matriz polimérica e a aderência entre os elementos do laminado por consequência. Além disso, esse menor diâmetro permite uma maior compactação e possibilita o aumento do teor de fibras e melhora nas propriedades mecânicas do laminado.
As fibras do tipo R e S possuem um custo mais alto, mas são opções à disposição dos construtores com propriedades melhores e densidades menores, o que torna seu comportamento mecânico mais eficiente do que as fibras do tipo E.
Luana Dias disse:
Onde eu posso conseguir informações sobre outros tipos de reforço, como sobre os tecidos multiaxiais mencionados?
Barracuda Composites disse:
Olá, Luana
Existem dois posts no blog que falam sobre tecidos unidirecionais e bidirecionais. Além disso, o site da e-composites possui datasheets que destacam as principais propriedades físicas e mecânicas de diversas variedades de reforços de fibras sintéticas.
Ricardo Balddo disse:
Então o processo de tecelagem dos woven roving prejudica as propriedades mecânicas finais do tecido?
Barracuda Composites disse:
Olá, Ricardo
Sim, quanto mais os filamentos forem processados, mas eles serão prejudicados pela abrasão. Essa é mais uma razão pelas quais os tecidos tramados são menos eficientes que os multiaxiais, se juntando ao menor alinhamento das fibras e maior consumo de resina.
Fernando Zacani disse:
Uma maior capacidade de compactação diminui a espessura, não é? Isso não acaba prejudicando a rigidez à flexão que é um produto do módulo de elasticidade do laminado com o momento de inércia?
Barracuda Composites disse:
Olá, Fernando
Sim, isso diminui a espessura mas aumenta o teor de fibra e, por consequência, o módulo de elasticidade do laminado. No entanto, realmente laminados finos tem problemas de rigidez à flexão, mas uma espessura maior do laminado sólido causada por um maior teor de resina não é a melhor maneira de resolver esse problema. Normalmente o uso de núcleos de baixa densidade é uma opção muito melhor, mais barata e eficiente.
André disse:
Bom dia
Tenho uma escuna com o convés de compensado naval. Quero fibras ele. Qual fibra de vidro vocês aconselham. De que peso por m2 e quantas demão?
Barracuda Composites disse:
Olá, Andre
O tecido CM1808 com a resina AR720 ou AR320 pode te atender. Ele possui 600 g/m² de fibra contínua e 225 g/m² de manta. A quantidade de camadas depende do projeto estrutural da sua embarcação, mas como normalmente esse processo é realizado somente para proteção da madeira, uma ou duas camadas devem ser suficientes.
Guilherme Brito disse:
Opa!! Preciso fazer alguns reparos em algumas peças de avião, que é aluminio revestido com fibra!
Qual seria a fibra e a resina mais indicada pra esse serviço?
Barracuda Composites disse:
Use resina epoxy!
Rogério disse:
Olá pessoal,
Estou construindo uma embarcação, estive usado um sistema epóxi com endurecedor novo e resina que, embora esteja próxima da validade, foi testada extensivamente. Realizei os seguintes testes:
Pot life (100g): Exotérmica intensa, cura muito rápida e excelente rigidez.
Colagem em L: Fratura com falha na madeira.
Imersão em água por 1 semana: Absorção mínima.
Adesão em filetes em L: falha na madeira.
Teste de adesão com fibra sendo puxada a 90°: A fibra apesar de alguma resistência(não muita)se soltou, a resina ficou impressa no compensado e o tecido saiu com aspecto esbranquiçado do lado de dentro, indicando possível separação na interface fibra/resina. Como havia muito tempo que comprei o tecido, e não posso dizer que o armazenei de forma adequada refiz o teste com um novinho, porem a “falha” persistiu mas notei alguma melhora na resistência.
Intuitivamente suspeito que essa interface (fibra/epóxi) seja naturalmente mais frágil, seria o esperado ou tenho realmente um problema de adesão? Já viram esse tipo de falha com tecidos compatíveis e resina bem aplicada?
Agradeço muito se puderem compartilhar experiências ou dar uma luz técnica sobre isso. Estou buscando garantir que posso seguir com segurança para as próximas etapas.
Obrigado!
Barracuda Composites disse:
Qual o sistema que voce esta usando e qual a proporcao de mistura?
Rogério disse:
Olá, obrigado pela atenção!
O sistema que estou usando é epóxi 5:1 em peso. A resina foi comprada há dois anos, próxima do vencimento, mas o endurecedor é novo. Todos os testes seguiram essa proporção.
Sobre a falha na laminação, penso que os testes de puxar a 90° devem ter sido excessivamente severos. Estou fazendo um novo ensaio em formato de T, simulando a união entre caverna e costado com filetes dos dois lados.
Barracuda Composites disse:
Os sistemas 5:1 usam endurecedor poliamida. Não são muito recomendáveis para uso estrutural.
Sao sistemas com baixo Tg e tem flexibilidade excessiva e não curam completamente.
Os sistemas que curam com aminas (normalmente 100:33 ou 100:25) tem maior resistencia e uma cura uniforme.
O teste que voce esta fazendo e chama “peeling” e ele nao é muito realista.
Basicamente qualquer tecido/fibra sujeito a peeling vai desmoldar.
Entretanto este “esforco” nao acontece no plano do laminado!!!
Rogério disse:
No famoso testes de dureza tabajara …tentando riscar, forçar colagens e quebrar peças … o sistema demonstrou bastante rigidez, mais resistente que o próprio compensado e sua cola fenólica.
Ainda não iniciei os filetes estruturais. Na opinião de vocês, seria imprudente seguir com esse sistema para essa etapa e, possivelmente, para a laminação externa do casco?
Tenho relativamente bastante resina em estoque. Se trata de um catamarã de 27 pés construído em compensado de 6 mm, com travessinhas de cedro-rosa. peso final previsto da embarcação, em seco, na faixa dos 450 kg.
Valeu!
Barracuda Composites disse:
Eu nao gosto mas isto nao significa que nao vai funcionar.
Os sitemas 3:1 com aminas desenvolvem uma cura mais mais completa
E tem um Tg MUITO maior.
Rogério disse:
Pessoal, sei que já estou abusando da gentileza de vocês, então prometo que essa é a última dúvida antes de seguir.
Curei uma bolacha de cerca de 1 cm de espessura (fundo de pote com uns 10 cm de raio), deixei no sol direto e, mesmo aquecida, não apresentou sinais de flexão ou amolecimento. Quando quebrou, foi como vidro.
Pretendo refazer esse teste, aquecendo gradualmente e medindo a temperatura para entender melhor o comportamento térmico do sistema.
Caso eu decida utilizar outro sistema nos filetes ou em áreas mais expostas ao calor, considerei a resina epóxi HEX 135.
Vocês veem algum problema técnico em utilizar dois sistemas diferentes no mesmo barco, especialmente um sendo aplicado sobre o outro, desde que ambos estejam bem curados?
A partir da resposta de vocês seguiremos com a decisão final. Agradeço muito toda a atenção até aqui!
Barracuda Composites disse:
Pode usar 2 sistemas sem problema.
A quantidade que voce usou no teste é bastante signifcativa
200mm de diametro (20cm) com 10mm de espessura
Sugiro voce fazer um outro teste com 4mm de espessura (mesmo diametro)
Rogério disse:
Na verdade, o diâmetro correto é de 10 cm, me confundi na hora de escrever.
De toda forma, com as informações gentilmente compartilhadas por vocês aqui, já me sinto bem mais seguro para tomar minhas decisões e seguir com a construção.
Muito obrigado pela atenção e pela ajuda de sempre!
Barracuda Composites disse:
Okay!!