Fibra de Vidro

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Materiais Alternativos

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Antônio Jorge

Antônio Jorge de Carvalho Júniorde Carvalho Júnior

Aluno -

Aluno - 2º semestre - Curso Técnico em Eletromecânica2º semestre - Curso Técnico em Eletromecânica

Instituto Federal de

Instituto Federal de Educação, Ciência Educação, Ciência e Te Tecnologiaecnologia

Sudeste de Minas

Sudeste de Minas_–_– Campus Muriaé Campus Muriaé

Materiais Alternativos

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The school work is excellent.

(5)



Também chamado de FiberGlass, é um tipo de

Compósito, composto da aglomeração de

finíssimos filamentos de vidro, que não são

rígidos, altamente flexíveis. Quando

adicionado à resina poliéster (ou outro tipo de

resina), transforma-se em um composto

popularmente conhecido como fibra de vidro,

mas na verdade o nome correto é PRFV, ou

seja, "Polímero Reforçado com Fibra de Vidro".

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

Possui características

como:



Alta resistência

mecânica e à

corrosões,

 

durabilidade ,



conserva suas

propriedades mecânicas

ao longo do tempo,



fácil aplicação ,



fácil reparação,



leveza,



cura rápida

,excelente

aspecto ,



fácil acabamento,



muita oferta de matéria

prima,



permite inovação em

aplicações conforme a

criatividade .

(7)

(8)



Mas como se obtém esses finíssimos

filamentos de vidro?



Por acaso é com um tipo de ralador se vidro?



Ou os fios são tirados do curitimbó?



A composição básica da Fibra de Vidro seria:

Areia de sílica (SiO

₂

), cal, óxidos de alumínio e

de magnésio, ácido bórico e outros

componentes secundários como a argila e

carvão.

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 O vidro já pronto, passa por um processo de fusão, a

cerca de 1600° C, e após um processo de afinação.

 Em seguida, o vidro fundido é distribuído em uma placa

de platina com milhares de furos com 1 ou 2mm, chamada fieira, a uma temperatura de 1250° C;

 Após, filamentos de vidro ainda quente são estirados

mecanicamente até atingirem de 5 a 24 mm diâmetro e recebem um revestimento segundo sua finalidade.

 Os fios são levados a uma estufa para secar o excesso

de água e fixar os produtos do revestimento.

 Por fim, são armazenados nas formas que serão

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Composição 1550-1600ºC 1370ºC Fusão 1400-1450ºC 1340ºC Afinação 1350-1400ºC 1250ºC Distribuição Fieira Revestimento Produto final

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

Mas o que são Resinas?



E Polímero?

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

Resinas

 São polímeros preparados via processos

de polimerização por adição ou por condensação. São

amplamente utilizadas, na forma de soluções ou dispersões, na produção de tintas e adesivos. São divididas em dois

tipos:

 Termofixas: Resinas que sob a ação do calor sofrem um

processo de reticulação interna (crosslinking ), o que é

tecnicamente chamado de processo de cura. O filme final é insolúvel em solventes.

 Termoplásticas: Resinas cujo processo de formação de filme

ocorre exclusivamente pela secagem física (evaporação de solventes). Se o filme final for exposto aos solventes adequados será solubilizado novamente.

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

Polímeros:

 Os polímeros são compostos químicos de elevada massa

molecular, resultantes de reações químicas de polimerização.

Os polímeros são macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros). O número de unidades estruturais repetidas numa macromolécula é chamado grau de polimerização.



Polimerização:

 Polimerização é a reação química que dá origem

aos polímeros. As unidades estruturais que dão origem

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TIPO INDICAÇÕES GERAIS

A _{Alto conteúdo em silício} __{elevada resistência química a}

meios ácidos.

AR _{Conteúdo em ZrO}

2  elevada resistência química a meios básicos.

B _{Excelentes propriedades eléctricas e grande durabilidade.} C _{Alta resistência química a meios ácidos.}

D _{Boas propriedades dieléctricas; transparência ao radar.} E _{Boas propriedades eléctricas e mecânicas.}

ERC _{Boas propriedades eléctricas e de resistência química.}

R, S _{Elevado módulo de elasticidade e alta resistência mecânica;}

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TIPO _UTILIZAÇÃO

A

AR _{Reforço de cimento em argamassas e painéis.} B

C _{Camadas para a protecção exterior ou interior de canalizações}

e de tubagens.

D _{Aparelhagem electrónica de elevada responsabilidade.} E _{Utilização geral; cerca de 90% dos reforços em fibra.} ERC

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Efeito nas Propriedades das Fibras

Si O₂ Expansão térmica muito baixa. Al₂ O₃ Melhora a durabilidade química.

B₂ O₃ Expansão térmica baixa.

Ca O Resistência à água e a meios ácidos e básicos. Mg O Resistência à água e a meios ácidos e básicos.

Zn O Melhora a durabilidade química.

Ba O Aumenta a massa específica e melhora a durabilidade química. Li₂ O Expansão térmica elevada e sensibilidade à humidade.

Na₂O₃ Expansão térmica elevada e sensibilidade à humidade. K ₂O Expansão térmica elevada e sensibilidade à humidade.

Ti O₂ Melhora a durabilidade química especialmente em meios básicos. Zr O₂ Resistência a meios básicos.

(17)



A fibra de vidro é fornecida comercialmente

em mantas , tecidos trançados, véu de vidro,

fitas, cordéis (

rooving

) ou Fibras Picadas que

são lançados ou desfiados sobre o molde e

impregnados de resina, para então se formar

o Polímero Reforçado com Fibra de Vidro, o

que nós também chamamos popularmente de

fibra de vidro.

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

Rooving:

 São os filamentos de vidro. É o tipo mais econômico

de fibra de vidro. É fornecido em rolos de 20 kg e deve ser usado desenrolando-o por dentro. O uso

mais comum é em um dispositivo que picota e espalha o fio sobre a superfície do molde, a pistola (spray-up). Mas também é na moldagem por pultrusão e Filament Winding.

É caracterizado pela facilidade de corte, baixo nível de eletricidade estática, boa dispersão, boa retenção de propriedades mecânicas em ambientes agressivos e ausência de fibras brancas no laminado.

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

Fibra Picada:



- São filamentos picotados em pedaços bem

pequenos, de 2 a 6 mm, para serem usados

na fabricação de "flakes" de revestimentos

especiais anti-corrosivos, como carga funcional

em alguns laminados e em plástico injetado.

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Rooving

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

Mantas:

 Existem dois tipos de Manta de Fibra de Vidro:

 A Manta de Fios Picados fabricada com fios picados de

vidro, com uma excelente compatibilidade com resinas poliéster, viniliester e epoxi. Estão particularmente

adaptadas à aplicação em moldes abertos.

 E a Manta de Fios contínuos fabricada com fios

contínuos de vidro dispostos de forma aleatória em múltiplas camadas e unidos por um ligante. São

destinadas à moldagem de peças entre molde e contra-molde.

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

Tecido:



Tecido com teares especiais, trançado em

uma, duas e três direções. O tecido é

fornecido em várias espessuras, entre 140 e

500 gramas por metro quadrado. São

utilizados quando se necessita de alta

resistência de atração e recomendado para

laminação manual de peças como

embarcações, tanques e tubulações de forma

em geral.

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Manta

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

Fita:



São fabricadas com fios de fibra de vidro. São

totalmente inorgânicas, de fácil aplicação.



As fitas de fibra de vidro, devido às suas

propriedades estruturais, têm excelente

(25)



Véu de Vidro:



- São mantas muito finas, também chamadas de

véu de superfície. O Véu de Vidro é muito usado

com o objetivo de esconder as fibras de vidro, ou

seja, não deixar que os desenhos de fibra apareçam

na superfície. Tendo a propriedade de aumentar a

resistência química.



É um véu de superfície feito com um vidro

resistente ao ataque químico, o que permite a

durabilidade de uma peça, dando-lhe resistência

contra soluções alcalinas e ácidas.

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Fita

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

É a forma como se trabalha a fibra nos

estados antes citados, para se obter o

produto final. Também pode ser chamado de

“processo de laminação”.



A moldagem pode ser manual, à pistola, ou

pode ser mecanizado. O processo de

moldagem é escolhido de acordo com o

produto final e suas utilidades.

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

MANUAL (“

Hand Lay-Up

”):

 Consiste em aplicar sobre um molde fibra de vidro e

resina poliéster em camadas. Primeiramente a fibra de vidro é depositada sobre o molde e a resina é aplicada com pincel sobre ela. A seguir, o profissional força a resina a penetrar e umectar inteiramente a fibra de vidro, removendo as bolhas que se formam com os movimentos verticais do pincel.

A espessura do produto final é determinada pelo número de camadas aplicadas. A fibra de vidro

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

Moldagem por pulverização ou à pistola

(“

spray-up

”):

 Este processo assemelha-se ao anterior, com a diferença que a

fibra de vidro e a resina poliéster são pulverizadas

simultaneamente por meio de um equipamento que se

assemelha a uma pistola de pintura, que possui além de um bico dispersor para a resina poliéster, um sistema de navalhas que corta a fibra de vidro em comprimento de 2,5 cm. Neste processo, a fibra de vidro é fornecida na forma de um cordão composto com muitos fios, enrolados em bobinas.

É um processo com maior dificuldade para se obter a espessura desejada, assim como é maior é a dificuldade de ser mantida espessura constante em toda a peça a ser moldada. Contudo, o processo de fabricação é muito mais rápido do que a fabricação manual.

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Moldagem por pulverização (spray-up )

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

Moldagem por Injeção:

 O processo de moldagem por injeção é uma técnica de

moldagem que consiste basicamente em forçar, através de uma rosca simples (monorosca), a entrada de material fundido para o interior da cavidade de um molde. Este processo é muito

complexo em função do número de variáveis que afetam a

qualidade da peça injetada. De modo a obter-se um processo de moldagem por injeção estável e peças com a qualidade desejada é necessário haver um equilíbrio entre os parâmetros de injeção

como tempo de injeção, temperatura do molde e do material injetado, pressão de injeção e recalque, tempo de resfriamento, volume do material injetado, dentre outros. Atualmente as peças moldadas por injeção são usadas em larga escala pela indústria e estão presentes no interior dos automóveis, nos gabinetes

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Moldagem por Injeção.

Como se vê, envolve alta tecnologia, com maquinário computadorizado.

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

Moldagem por Centrifugação:



Este processo molda formas cilíndricas e ocas, tais

como tanques, tubulações e postes.



Dentro do molde em movimento de rotação é

injetado as fibras cortadas juntamente com a resina.

A impregnação da resina nas fibras e a

compactação é feita pelo efeito de centrifugação. A

cura da resina pode ser feita a temperatura ou em

uma estufa. Este processo é utilizado em casos

onde não se exige homogeneidade das

propriedades mecânicas da peça.

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Esquema, e máquinas de centrifugação

(36)



Processo Filamento Contínuo (

Filament

Wilding

, ou

roving

):

 O filamento é produzido com equipamentos modernos,

partindo de um suporte, passando por um tanque com resina catalisada e enrolado sobre o mandril rotativo que atua como molde. Ao final, combinam-se vários filamentos de fibra de vidro em mechas. Os filamentos são combinados sem torção e aglutinados com um

tratamento compatível com resina poliéster.

 Com este processo obtem-se alto teor de fibra de

vidro oferecendo altissima resistência mecânica aos materiais que serão fabricados.

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(38)



Moldagem por Pultrusão:



Este é um processo contínuo de fabricação de perfis

lineares de seção transversal constante (como

vergalhões, vigas, canaletas e tubos). Após a

impregnação do reforço com resina, o material é

puxado através de um molde de metal aquecido que

dá a forma à seção transversal. A resina cura e o

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Esquemas de máquinas de Pultrusão

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

Pré-forma (

preform

):

 Este processo desenvolve-se em duas partes. Primeiro, um

molde feito em tela fina com a forma aproximada do produto final é colocado diante uma câmara que produz vácuo. Em seguida é pulverizada a fibra de vidro cortada em pedaços de 2,5 cm com uma cola (binder), de muito pouca densidade, sobre o molde.

 Na segunda fase do processo, a pré-forma junto com a resina

poliéster é colocada em uma prensa aquecida. Depois de alguns minutos, sob pressão e temperatura, a peça está moldada.

Esse é o processo que foi utilizado para moldar as diversas partes do Chevrolet Corvette em 1953, primeiro automóvel fabricado com plástico reforçado com fibra de vidro. O carro é fabricado assim até hoje.

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Corvette, primeiro carro com carroceria feita em fibra de vidro,

e pela moldagem Preform

(42)



A Fibra de Vidro tem centenas de usos.

Não daria para listar todos.

Destacaremos os mais importantes e

mais inovadores.

(43)



Indústria Naval:



Pranchas, barcos, lanchas, canoas, caiaques,

jet-skis;



Automóveis:



Pára-choques, capotas, capôs, caixas de som,

carrocerias, capacetes, tuning em geral;



Casa:



Móveis, objetos de decoração, piscinas,

revestimentos, banheiras, pias, lavatórios,

luminárias, brinquedos, etc;

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(45)

(46)



Construção Civil e Arquitetura:



Telhas, calhas, painéis, tubos, caixas

d’água.



Reforços estruturais, isolamentos acústico,

isolamento elétrico;



Odontologia:



Próteses dentárias;



Esporte:



Raquetes, varas de salto, partes de

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(48)



Defesa:



Painéis blindados têm sido usados nas

portas dos carros de polícia

norte-americanos



A fibra de vidro também tem sido usada em

tanques de guerra norte-americanos em

revestimentos contra estilhaços de

(49)

(50)



O que nós consideramos mais inovador:



Glare:



É uma associação Fibra de Vidro+Alumínio.

São camadas muito finas de alumínio e fibra

de vidro sobrepostas, coladas por um

adesivo epóxi. Tem alta resistência à fadiga,

à tração, ao fogo e a corrosão. Atualmente é

utilizado no maior avião já construído: o

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Disposição das