Materiais de reforço

Fibra têxtil é o termo coletivo para fibras finas fiadas a partir de vidro fundido com uma secção transversal quase redonda. O vidro têxtil é fabricado a partir de vidro E de alta qualidade e, para aplicações especiais, também de vidro R e vidro C. Os valores relativamente elevados da resistência e do módulo de elasticidade são o resultado das fortes ligações entre o silício e o oxigénio numa rede espacial. Devido à sua estrutura amorfa, as fibras de vidro são isotrópicas, ao contrário das fibras de carbono ou de aramida.

Após a produção, é aplicada uma cola à fibra de vidro acabada de formar. Esta liga os filamentos, protege a superfície e actua como um agente de ligação para a matriz.

As fibras de carbono ou fibras C são constituídas por mais de 90% de carbono puro e têm um diâmetro de 5 a 10 micrómetros. As fibras de PAN (poliacrilonitrilo), breu ou celulose são geralmente utilizadas como material de partida.

Propriedades especiais

• Elevada resistência até cerca de 2.500°C
• muito anisotrópico
• expansão térmica negativa na direção da fibra
• Condução térmica e eléctrica
• boa compatibilidade física
• sensível ao encurvamento e à pressão
• muito resistente à corrosão
• muito caro

Após a produção, as fibras C são objeto de um tratamento de superfície. A superfície é oxidada de modo a produzir o maior número possível de óxidos superficiais, que podem formar ligações químicas com o sistema de matriz. A superfície das fibras recebe um acabamento de fibra imediatamente após o pré-tratamento. Trata-se de uma substância que, numa primeira fase, impede a acumulação de água na superfície ativa e contém os grupos funcionais para a ligação ao sistema de matriz.

As fibras de aramida (Kevlar) são polímeros orgânicos lineares com elevada resistência e rigidez. Tal como as fibras C, as fibras de aramida têm um coeficiente de expansão térmica negativo devido à sua elevada orientação molecular (efeito de entropia).

Propriedades especiais

• fibra de reforço mais leve
• muito sensível à pressão
• Altamente anisotrópica
• elevada absorção de humidade
• Sensibilidade aos raios UV
• fraca aderência à matriz
• fracas propriedades de maquinagem
• muito caro

A superfície da fibra de aramida é quimicamente inerte e muito lisa. A adesão química ou mecânica à matriz é, portanto, amplamente excluída. O revestimento aplicado tem aqui apenas uma função de proteção.

Fibra de celulose

A fibra de celulose pertence ao grupo das fibras orgânicas de reforço. É geralmente constituída por pasta de sulfito de madeira de faia ou celulose de algodão pura.

Nos primórdios da tecnologia de compósitos de fibras, esta fibra era utilizada para reforçar as resinas fenólicas. Ainda hoje pode ser encontrada em produtos de papel fenólico.

Fibra PAN

A fibra de poliacrilonitrilo pertence ao grupo das fibras orgânicas sintéticas de reforço. A fibra PAN é uma fibra de alta resistência com uma secção transversal em forma de rim. É utilizada principalmente como material de substituição para produtos de cimento-amianto e em revestimentos de travões.

Fibra de polietileno

A fibra de polietileno pertence ao grupo das fibras orgânicas sintéticas de reforço.

A fibra de PE é constituída por PE UHMW altamente esticado. O seu ponto de fusão é de aproximadamente 150°C e tem tendência para se deformar. No entanto, tem uma elevada capacidade de absorção da energia de impacto e é preferencialmente utilizada como material híbrido (em combinação com outras fibras de reforço).

Fibra cerâmica

As fibras cerâmicas pertencem ao grupo das fibras inorgânicas sintéticas de reforço. As fibras cerâmicas são utilizadas para reforçar materiais metálicos

Fibra de madeira

A fibra de madeira pertence ao grupo das fibras orgânicas naturais de reforço.

As farinhas de madeira utilizadas para reforçar os compostos de moldagem de fenol-formaldeído e melamina-formaldeído são geralmente fibras de madeira finamente moídas feitas de madeira de abeto ou faia.

Fibras de poliéster (PET)

As fibras de poliéster pertencem ao grupo das fibras de reforço orgânico-sintéticas e são principalmente utilizadas nos têxteis. A resistência à tração corresponde aproximadamente à das fibras de poliamida, mas excede a resistência ao impacto da maioria das fibras sintéticas. Quando combinadas com fibras de vidro em materiais compósitos, isto leva a uma melhoria da resistência ao impacto.

Fibra de amianto

A fibra de amianto pertence ao grupo das fibras naturais inorgânicas de reforço.

O amianto é o material fibroso inorgânico mais antigo e foi obtido a partir de depósitos minerais naturais (silicatos hidratados de Mg e Na). Atualmente, já não são utilizadas por razões conhecidas e estão a ser substituídas.

Fibra metálica

As fibras metálicas pertencem ao grupo das fibras inorgânicas sintéticas de reforço. As fibras metálicas podem ser feitas de aço, latão, bronze, cobre, alumínio, prata, ouro e platina. As fibras metálicas são utilizadas para reforçar materiais metálicos.

Fibra de sisal

A fibra de sisal pertence ao grupo das fibras de reforço orgânicas naturais.

No entanto, apesar do seu preço inferior ao da fibra de vidro, não conseguiu impor-se.

Só quando se procurou um material para substituir o amianto no fabrico de guarnições de travões é que o sisal voltou a ser utilizado.

Fibra de poliamida

As fibras de poliamida pertencem ao grupo das fibras sintéticas orgânicas de reforço.

As fibras de poliamida tecnicamente mais importantes baseiam-se na PA 66 e na PA 6, que melhoram a elasticidade e a resistência ao rasto, em particular.

Fibra de boro

A fibra de boro pertence ao grupo das fibras inorgânicas sintéticas de reforço.

A fibra de boro é fabricada através do processo de enceramento. O tungsténio é utilizado como substrato. Um fio fino de tungsténio é aquecido eletricamente e o boro precipita a partir da fase gasosa.

As fibras de boro são utilizadas para reforçar materiais metálicos.

Bigodes

Os bigodes pertencem ao grupo dos materiais inorgânicos sintéticos de reforço. Os bigodes são fibras inorgânicas monocristalinas produzidas sinteticamente. Se for possível orientar esta fibra com uma fusão, obtém-se um material compósito com uma enorme resistência.