Fibras
A fibra é o componente de reforço do material compósito, portanto as características do PRF, principalmente sua resistência mecânica, rigidez e dureza, serão altamente determinadas pela fibra utilizada em sua fabricação.
Estas são as fibras mais utilizadas e suas características mais importantes:.
Esta é a fibra mais utilizada em PRF, principalmente em aplicações industriais, devido à sua alta disponibilidade, boas características mecânicas e baixo custo.
Existe no mercado uma grande “variedade de fibras de vidro”, nas quais prevalecem diferentes características, entre as quais se destacam:
E, claro, também encontramos óculos que combinam duas ou mais destas características.
As diferenças residem basicamente nos silicatos presentes no vidro, normalmente um silicato alcalino e um silicato alcalino-terroso.
As principais características da fibra de vidro são:.
O processo de fabricação consiste no estiramento a temperatura muito elevada, por tração mecânica ou pela ação de fluidos em movimento, de um veio de vidro fundido e sua solidificação imediata.
Para muitas aplicações onde a fibra de vidro apresenta rigidez insuficiente, é necessário substituí-la por fibras de carbono, desde que se justifique a grande diferença de preço.
Basicamente podemos encontrar três “tipos” de fibras de carbono no mercado:
Processo de fabricação: As fibras de carbono são fabricadas por pirólise controlada e ciclização de certos precursores de fibras orgânicas, sendo os mais comuns o precursor poliacrilonitrila (PAN) e o alcatrão. A primeira é uma fibra sintética, com conversão em fibra entre 50 e 55%; e o segundo é obtido a partir da destilação destrutiva do carvão, sendo relativamente mais barato.
Dentro desta denominação estão incluídas outras, como fibras de polietileno de cadeia alongada ou fibras de polímero líquido termotrópico cristalino, mas vamos nos concentrar nas fibras de aramida, devido ao seu uso majoritário e às suas características excepcionais.
Talvez a característica mais marcante das aramidas seja a sua elevada resistência ao impacto, a sua grande tenacidade e a sua elevada capacidade de absorção de energia, razão pela qual é utilizada até em coletes à prova de balas.
No entanto, podemos destacar estas outras “funcionalidades”:
E quanto às desvantagens podemos destacar baixa resistência à compressão e flexão, perda de resistência na presença de umidade e baixa adesão a determinadas matrizes, por exemplo termoplásticos; Além disso, seu preço é elevado se comparado a outras fibras.
A fibra de aramida é fabricada através de um processo de extrusão e fiação.
Os três tipos de fibras acima são claramente os mais utilizados. Contudo, podemos referir aqui, de forma mais resumida, outras fibras presentes no mercado, com desempenho superior mas com custos em muitos casos proibitivos.
Estas fibras surgem da necessidade do setor aeroespacial de reforços para altas temperaturas.
Além dessa resistência, apresentam altíssimo desempenho em termos de resistência à tração e estabilidade química. No entanto, o seu fabrico e manuseamento são extremamente complicados e dispendiosos, pelo que a sua utilização tem sido limitada a este sector e à indústria metalomecânica, em fornos de cementação para tratamentos termoquímicos, que podem atingir temperaturas até 950 °C (1742 °F).
Dentre as fibras cerâmicas destacam-se os bigodes: fibras inorgânicas curtas de estrutura perfeitamente cristalina, com resistência à tração entre 3 e 14 GPa e módulos elásticos entre 400 e 700 GPa, além de resistência a altas temperaturas.
São fibras obtidas a partir da deposição sobre substrato de tungstênio ou carbono, sendo as primeiras as mais utilizadas, embora apenas no setor espacial, militar ou aeronáutico, devido ao seu alto custo.
Destacam-se as seguintes “propriedades”:
Esta fibra tem sido utilizada com sucesso como reforço de matrizes orgânicas e cerâmicas. Tem um custo menor que o boro, por isso é mais utilizado que o boro como reforço. O processo de fabricação é bastante semelhante ao da fibra de boro. Estas são as "propriedades" mais importantes:
Os filamentos são formados a partir de cristais de quartzo naturais. Cerca de 200 filamentos combinados dão origem a uma fibra flexível e altamente resistente. Pode ser usado com a maioria das resinas. Aqui estão algumas de suas "propriedades":
Têm como desvantagem a densidade e o custo, pois são mais caros que a fibra de vidro (com exceção do aço). Estas são as mais utilizadas e suas principais “características”:.