|
FIBRA DE VIDRO - FIBER
GLASS
(Apresentação
e considerações gerais)
A seguir
você poderá conferir tudo sobre construção em fibra de
vidro.
Substâncias simples são aquelas formadas por átomos de
um mesmo elemento. O oxigênio, o hidrogênio e o cloro
são exemplos de substâncias simples.
As substâncias compostas, ao contrário das simples, são
constituídas por átomos de elementos diferentes. A água
(contém átomos de oxigênio e de hidrogênio) e o cloreto
de sódio (contém átomos de cloro e de sódio) são
substâncias compostas.
 Os
materiais compostos são obtidos misturando substâncias
simples ou compostas. Salmoura é um exemplo de material
composto resultante da mistura de duas substâncias
compostas, água e cloreto de sódio. A salmoura é um
material composto não estrutural. O aço é um material
composto que mistura várias substâncias simples como
ferro, carbono e outros metais. Ao contrário da
salmoura, o aço é um material composto estrutural.
Repetindo, as substâncias simples são formadas por um
único elemento, enquanto as compostas resultam da
combinação de elementos ou átomos diferentes. Os
materiais compostos são obtidos misturando substâncias
diferentes, simples ou compostas.
Os compósitos são uma classe especial de materiais
compostos. Em sentido amplo, os compósitos são definidos
como materiais compostos estruturais constituídos por
duas ou mais fases macroscópicas e com propriedades
mecânicas iguais ou melhores que as de cada componente
considerado isoladamente. Assim, os compósitos formam um
grupo especial de materiais compostos. As propriedades
que caracterizam os compósitos e os colocam numa classe
especial dentro dos materiais compostos são:
a) os compósitos são materiais estruturais
b) que tem fases distintas e visíveis macroscopicamente
c) e cujas propriedades mecânicas são superiores às de
cada componente considerado isoladamente.
A fase
contínua dos compósitos é conhecida como matriz. A
descontinua pode ser chamada de carga, de agregado ou de
reforço, dependendo do tamanho e do formato de suas
partículas. A madeira e o concreto são dois compósitos
muito conhecidos. Especificamente, a madeira é um
compósito
constituído por fibras de celulose (fase descontínua)
envolvida por uma matriz (fase continua) de linina. O
concreto é um compósito formado por agregado (fase
descontinua) em uma matriz de cimento.
Vemos
então que em sentido amplo o conceito de compósitos
abrange materiais como madeira e concreto. Porém, em
sentido restrito, os compósitos são entendidos como
materiais estruturais formados por uma fase continua
polimérica (plástico) reforçada por uma fase descontinua
fibrosa. Assim, em sentido restrito, quando falamos em
compósitos queremos dizer materiais compostos
constituído por plásticos reforçados com fibras.
O Fiberglass (matriz plástica reforçada com fibras de
vidro) é um membro muito especial e distinto da família
dos compósitos.
Fiberglass é um material estrutural leve, que não
enferruja e que pode ser moldado em peças complexas,
pequenas ou grandes, em grandes, médias ou pequenas
escalas de produção. As peças grandes produzidas em
pequenas escalas geralmente são feitas pelos processos
de laminação manual ou a pistola. A Owens Corning,
pioneira e líder mundial na produção e comercialização
de fibras de vidro, preparou este "ABC DO FIBERGLASS"
para divulgar os processos de laminação manual e a
pistola e para dar aos laminadores iniciantes uma
introdução abrangente e sistemática sobre essa
tecnologia básica. Os processos de laminação manual ou a
pistola são também conhecidos como processos de moldagem
por contato (isto é, sem pressão) ou processos de molde
aberto.
As
fibras de vidro são usadas para reforçar vários tipos de
plásticos. Porém, na grande maioria dos casos, os
plásticos usados como matriz para compósitos de
Fiberglass são feitos com resinas poliéster insaturadas.
Essas resinas são muito usadas em compósitos moldados
por contato porque elas são fáceis de ser transformadas
em plástico. As resinas poliéster insaturadas são
processadas no estado líquido e curam (isto é,
transformam em plástico) à temperatura ambiente em
moldes simples e baratos. A cura à temperatura ambiente
e sem exigir moldes caros é muito importante, porque
viabiliza a produção em pequena escala de peças grandes
e complexas.
Existem vários processos para produzir peças em
poliéster reforçado com fibras de vidro. Neste ABC DO
FIBERGLASS, porém, trataremos apenas dos processos de
laminação manual ou a pistola. Vamos começar
apresentando os materiais de consumo e as matérias
primas. Depois mostraremos os detalhes desses dois
processos.
As matérias primas, como as fibras de vidro, o
catalisador, o acelerador, o poliéster, etc, diferem dos
materiais de consumo porque fazem parte das peças
acabadas. Os materiais de consumo, como o desmoldante,
os solventes para limpeza, as lixas, os pincéis e
outros, apesar de usados nos processos, não integram o
produto final.
Vamos
começar com as resinas. Os poliésteres insaturados podem
ser classificados em ortoftálicos, tereftálicos,
isoftálicos ou bisfenólicos. Essa classificação é feita
tomando por base os ingredientes usados para fazer essas
resinas. Por exemplo, as resinas ortoftálicas são feitas
com ácido ortoftálico, as isoftálicas com ácido
isoftálico e assim por diante. Essas resinas têm alto
peso molecular e normalmente são sólidas à temperatura
ambiente. Depois de sintetizadas elas são diluídas em um
solvente reativo (estireno, como veremos a seguir) e a
mistura líquida resultante (estireno e resina) é
embalada e vendida para ser processada por laminação
manual ou a pistola, como veremos neste ABC.
Quando dizemos que a resina poliéster é líquida queremos
dizer que a mistura resina e estireno é liquida. A
resina em si, sem o estireno, é sólida à temperatura
ambiente.
Como regra geral, as resinas ortoftálicas são usadas em
ambientes secos, sem contato permanente com água ou
outros líquidos. As isoftálicas e as tereftálicas podem
ser usadas em ambientes úmidos moderadamente agressivos.
As bisfenólicas, de maior inércia química, são usadas em
ambientes muito agressivos.Todas são diluídas em
estireno, são processadas no estado líquido e podem ser
curadas sem pressão e à temperatura ambiente. A cura a
frio acontece quando a resina é ativada por
catalisadores e aceleradores adequados. A cura
transforma a resina poliéster insaturada em plástico
termofixo, isto é, um tipo de plástico infusível e
insolúvel. A foto mostra a resina líquida impregnando
mantas de fibras de vidro.
 Para
a cura acontecer à temperatura ambiente, o sistema
resina e estireno precisa ser ativado por catalisadores
e aceleradores específicos. O catalisador mais usado
para cura a frio é o peróxido de metil-etil-cetona, mais
conhecido como MEKR O MEKP é um líquido incolor que tem
a função de iniciar a cura de poliésteres insaturados. A
grande vantagem do MEKP sobre outros catalisadores é a
facilidade com que ele pode ser misturado à resina. Essa
facilidade de mistura permite o uso do MEKP no processo
de laminação a pistola, no qual ele é misturado à resina
imediatamente antes da laminação. O MEKP é muito reativo
e por razões de segurança, para minimizar a
probabilidade de incêndio e explosão, ele é fornecido
diluído em plastificante. Em geral o MEKP é diluído
(50%) em dimetilftalato. Para assegurar cura adequada, e
supondo diluição de 500/o em dimetilftalato, o teor de
MEKP não deve ser menor que 1% nem maior que 3% do peso
da resina.
 O
acelerador que faz dupla com o MEKP é um líquido escuro
conhecido como "cobalto. O produto normalmente
encontrado no mercado contem 6% de cobalto, e nessa
concentração, ele deve ser usado em teores que variam
entre 0,1% e 0,5% do peso da resina. Se a temperatura
ambiente for muito baixa o DMA (dimetil anilina) pode
ser usado como acelerador auxiliar para o cobalto. Esse
sistema triplo, consistindo de um catalisador (MEKP) e
dois aceleradores (cobalto e DMA), não é de uso muito
comum. O usual é usar apenas a dupla MEKP e Cobalto para
curar poliésteres àtemperatura ambiente.
O
estireno é um líquido incolor que serve duas
finalidades. A primeira é a que já mencionamos, reduzir
a viscosidade da resina para que ela fique líquida à
temperatura ambiente. A segunda é interligar as
moléculas de poliéster na cura, transformando dessa
maneira a resina de líquido em sólido. Assim, o
poliéster é sólido antes de ser diluído em estireno,
fica líquido após essa diluição, e se torna outra vez
sólido após curar por interligação com o estireno. A
foto mostra o estireno interligando duas moléculas de
poliéster.
Como já dissemos, os poliésteres são fornecidos no
estado líquido, diluídos em estireno.
As
cargas minerais são usadas principalmente para
substituir parte da resina a das fibras de vidro e assim
reduzir o custo do produto final. As principais cargas
minerais usadas para essa finalidade são calcita
(carbonato de cálcio
moído) e areia. A areia é uma carga inerte que não
interfere significativamente no desempenho da peça
acabada. A calcita, porém, não é inerte e só deve ser
usada em peças para ambientes secos. Outras cargas, como
talco, carbonato de cálcio precipitado, argila, etc, são
também usadas, mas por terem granulometria muito fina
elas aumentam muito a viscosidade da resina e são usadas
em teores muito baixos, perdendo assim o interesse
econômico. Existem cargas que são usadas porque dão aos
laminados propriedades especiais, como é o caso da
alumina hidratada, que tornam as peças retardantes de
chamas e auto-extinguiveis.
Em resumo, para reduzir custos, o laminador deve
escolher entre carga de areia ou de calcita. A calcita
deve ser pré-misturada na resina. A areia, por ser muito
abrasiva, deve ser aplicada a pistola sem ser misturada
na resina
Vamos
falar sobre o gelcoat. O gelcoat te m
três funções.
a) Substituir a pintura convencional, dando às peças
acabamento liso, brilhante e colorido.
b) Proteger a superfície da peça contra a ação das
intempéries e do meio ambiente.
c) Servir de base para pintura nas peças que, por uma
razão qualquer, devam ser pintadas.
O gelcoat é uma matéria prima muito complexa, obtida
pela mistura de vários ingredientes como resina
poliéster, carga mineral; absorvedor de UV, pigmentos,
agente tixotrópico, desaerante e aditivo auto-nivelante.
Devido a essa complexidade e também por ser muito
visível e aparente, o gelcoat é responsável pela grande
maioria dos problemas encontrados na laminação. A seguir
falamos sobre os principais ingredientes usados para
fazer gelcoats.
Os
pigmentos são aglomerados de partí culas
sólidas insolúveis no sistema resina-estireno e servem
para dar cor e opacidade aos gelcoats. Os aglomerados
presentes nos pigmentos reduzem o brilho das peças. Para
minimizar esse problema, os pigmentos devem ser moídos e
dispersos em pastas antes de ser usados para fazer
gelcoats. Os pigmentos diferem muito em termos de
resistência a luz e a produtos químicos e o fabricante
de gelcoat deve usar apenas produtos adequados ao uso
final da peça.
Deve ser lembrado que os pigmentos são insolúveis na
resina e por isso dão cor e opacidade aos gelcoats. Isso
quer dizer que os gelcoats pigmentados são opacos, isto
é, não permitem a passagem de luz. A foto mostra uma
pasta de pigmento disperso em veículo de poliéster
isento de estireno. Essa pasta é conhecida como 'pasta
não reativa".
Os corantes, ao contrário dos pigmentos, são solúveis na
resina e permitem a fabricação de gelcoats coloridos e
transparentes. Assim para fazer gelcoats coloridos e
transparentes, os pigmentos devem ser substituidos por
corantes.
O
agente tixotrópico é usado para evitar que o gelcoat
liquido escorra quando aplicado em paredes inclinadas. O
agente tixotrópico é muito importante porque, como
veremos adiante, os gelcoats são aplicados em camadas
espessas (0,5 mm), e por isso têm grande tendência a
escorrer em paredes inclinadas. A foto mostra um gelcoat
branco, sem agente tixotrópico, ao lado de outro azul,
que contém esse aditivo. Outro aditivo muito importante
nos gelcoats é o chamado absorvedor de UV, que serve
para dar proteção contra a ação dos raios solares. Essa
proteção é essencial porque o gelcoat forma a superfície
externa e visível das peças.
Como dissemos, existem ainda outros ingredientes usados
para fazer gelcoats, como os desaerantes (facilitam a
remoção do ar ocluído durante a laminação) e os aditivos
auto-nivelantes, que servem para alisar e reduzir a
aparência de casca de laranja da superfície das peças.
Deixando o gelcoat, vamos agora falar sobre as fibras de
vidro. Essas fibras servem para reforçar e dar
estabilidade dimensional às peças de Fiberglass. A
laminação manual éfeita com mantas ou com tecidos. As
mantas tem gramagens nominais de 225 g/m2, 450 g/m2 ou
600 g/m2. As mantas de 225 g/m2 (espessura 0,5 mm por
camada) são usadas sobre o gelcoat, porque facilitam a
remoção de ar nessa parte crítica do laminado. As de 450
g/m2 (1,0 mm por camada) são de uso geral e podem também
ser usadas sobre o gelcoat. As de 600 g/m2 (1,4 mm por
camada) são muito pesadas para ser usadas sobre gelcoat
e servem para aumentar a produtividade na laminação de
peças de grande espessura.
Os
tecidos usados para laminação manual tem gramagens de
200g/m2, 300 g/m2, 600/m2 ou 800 g/m2. Os tecidos de
malha aberta, como os de 600 g/m2 ou 800 g/m2, não devem
ser usados próximos ao gelcoat, porque seu desenho marca
a superfície da peça. Para evitar essa marcação, devem
ser laminadas pelo menos duas mantas sobre o gelcoat
antes da colocação desses tecidos. Os tecidos servem
para aumentar a resistência dos laminados a cargas de
impacto. São muito usados na construção de cascos de
embarcações.
A
laminação a pistola é feita com fibras continuas
conhecidas como roving. As fibras do roving devem ser
cortadas antes de ser impregnadas com resina poliéster.
O roving tem custo mais baixo que as mantas e os tecidos
e por isso são muito usados nos processos de laminação
com moldes abertos.
Os
poliésteres têm boa resistência a ambientes agressivos e
a intempéries, mas não podem ser usados em aplicações
estruturais sem ser reforçados com fibras de vidro. O
compósito resultante da comb inação
de fibras de vidro com resinas poliéster tem boa
estabilidade dimensional e excelentes propriedades
mecânicas, sendo muito usado para substituir metais em
aplicações estruturais.
É claro que as propriedades mecânicas do Fiberglass
melhoram com o aumento do teor de fibras. O teor de
fibras depende da técnica de laminação e do tipo de
fibra usado.
Por exemplo, quando o laminado é feito com mantas ou com
roving picado, esse teor pode variar entre 20% e 40% por
peso, dependendo da vontade do laminador.
Se o
laminador não se esforçar para obter esses teores
extremos, mas deixar que a resina aceite a quantidade de
vidro que lhe é natural, os laminados feitos com fibras
picadas terão teor médio de vidro igual a 30%. Os
cálculos para estimar custos e propriedades mecânicas de
laminados feitos com fibras picadas consideram um teor
de vidro igual a 30%.
Os laminados feitos com tecidos de 600 g/m2 ou 800 g/m2,
tem teor de vidro iguais a 40% e 50% respectivamente.
Terminamos aqui nossos comentários sobre as matérias
primas usadas nos processos de laminação manual ou a
pistola. Vamos agora falar sobre os materias de consumo.
Os
desmoldantes são usados para impedir que a peça cole no
molde. Existem três tipos de desmoldantes disponíveis no
mercado. O primeiro é o álcool polivinílico, também
conhecido como PVAL.
O PVAL forma um filme ou barreira sobre a superfície do
molde. E sse
filme impede que a peça cole no molde. As grandes
vantagens do álcool polivinílico são sua infalibilidade
como desmoldante e o fato dele ser facilmente removível
da superfície da peça. A desvantagem é que ele é
destruído na desmoldagem e por isso deve ser reaplicado
todas as vezes que for feita uma nova laminação.
O segundo desmoldante é formado por uma mistura de cera
de carnaúba, cera de abelha, parafina e solventes. Esse
desmoldante é conhecido na indústria simplesmente como
"cera desmoldante" e émuito usado nos processos de
laminação com molde aberto. Ao contrário do PVAL, a cera
não forma filme sobre o molde e por isso não é infalível
como desmoldante. A cera não deve ser usada isoladamente
em moldes novos e ainda não amaciados. Também ao
contrário do PVAL, uma aplicaçao de cera serve para
fazer várias desmoldagens. As ceras são difíceis de
remover da superfície das peças, o que pode ser um
problema em peças a ser pintadas.
O terceiro tipo de desmoldante é conhecido como
semipermanente e ainda não é muito popular no Brasil. O
desmoldante semipermanente adere à superfície do molde e
não contamina as peças. Esse fato é muito apreciado em
peças a ser pintadas, que devem ter superfícies sem
desmoldantes para não afetar a aderência da tinta. Os
desmoldantes semipermanentes tem esse nome porque aderem
ao molde e permitem múltiplas desmoldagens com uma única
aplicação.
Os
solventes servem para limpar roletes, pincéis e outros
equipamentos e ferramentas usados na laminação. Os mais
comuns são acetona e thinners, os mesmos thinners usados
como solventes de tintas. Os solventes não devem ser
usados para reduzir a viscosidade das resinas ou dos
gelcoats. Essa redução de viscosidade deve ser feita
apenas com solventes reativos, como o estireno.
Os processos de molde aberto usam também facas,
espátulas, pincéis, roletes, lixas e outros materiais e
ferramentas. Mais adiante veremos as aplicações desses
materiais de consumo
Devido
sua grande importância no entendimento dos processo de
molde aberto, vamos enfatizar o mecanismo de cura dos
poliésteres. A cura acontece quando o estireno reage com
as insaturações da resina. As figuras ao lado ajudam a
entender o processo. A cura começa quando a resina
líquida é ativada pela adição do cobalto (acelerador)
seguido do MEKP (catalisador). O cobalto atua no MEKP,
que por sua vez atua no estireno e no poliéster e assim
tem inicio a cura. O estireno reage e interliga com as m oléculas
de poliéster, formando com elas uma estrutura reticulada
tridimensional. Enquanto o estireno permanece sem reagir
com o poliéster, ele atua como solvente e a massa é
líquida. Após a adição do cobalto e do MEKP, a
interligação tem inicio e a massa passa gradualmente do
estado líquido ao estado sólido. Essa transformação não
acontece imediatamente após a ativação, porque a resina
vem aditivada de fábrica com uma substância conhecida
como inibidor, que retarda a ação da dupla cobalto-MEkP.
A interligação começa somente depois do inibidor ser
consumido. O tempo transcorrido entre a adição do MEKP e
o inicio da interligação, quando a resina atinge um
estado gelatinoso, é conhecido como tempo de gel ou
tempo de gelificação. O tempo de gel depende dos teores
de catalisador e de acelerador adicionados pelo
laminador. Depende também da temperatura ambiente e do
teor de inibidor que o fabricante colocou na resina, O
laminador deve aplicar a resina após sua ativação e
antes do tempo de gel, enquanto a massa ainda está
líquida.
Na cura ocorre grande liberação de calor, que provoca
substancial aumento de temperatura e pode causar
empenamento na peça quando ela esfria. A cura deve
acontecer com a peça no molde e a desmoldagem deve ser
feita apenas quando ocorrer o esfriamento total do
laminado.
Os
moldes para laminação manual ou a pistola podem ser
feitos de madeira ou de Fiberglass. Os de madeira têm
custo baixo e vida curta. Devem ser usados apenas para
pequenas produções, para fazer no máximo umas 50 peças.
Os feitos em Fiberglass custam mais
 caro
que os de madeira, mas podem ser usados para produzir um
grande número de peças. Informações detalhadas sobre
como construir, manter e reparar moldes de Fiberglass,
podem ser encontradas na apostila MOLDES ABERTOS PARA
LAMINAÇÃO MANUAL OU A PISTOLA, publicada pela Owens
Corning.
Os moldes devem reproduzir com fidelidade todos os
detalhes desejados para a superfície das peças. As
reentrâncias e as saliências, bem como todos os detalhes
e os acabamentos especiais, devem ser construídos neles
para que possam ser transferidos às peças.
Os moldes de Fiberglass devem ser enrijecidos com
nervuras de aço ou de madeira para evitar deformações.
Para facilitar a desmoldagem, eles devem ser construídos
com bicos para aplicar ar comprimido.
Podemos agora iniciar a descrição dos processos,
começando com a laminação manual de uma caixa d'água
usando molde de Fiberglass.
O
processo começa com a aplicação do desmoldante. Aqui
mostramos a aplicação de cera no molde. A cera é
espalhada manualmente e polida antes da evaporação dos
solventes. O polimento é feito para aumentar o brilho.
Devem ser aplicadas várias demãos sucessivas de cera,
sempre polindo a demão anterior antes de aplicar a
seguinte.
Depois de encerado, o molde pode ser usado várias vezes
(talvez umas 5 vezes) antes de ser necessária uma nova
aplicação de cera.
Em
seguida o gelcoat é ativado. Como a cura vai acontecer à
temperatura ambiente, o gelcoat deve ser ativado com
Cobalto e com MEKR O Cobalto é difícil de ser misturado
na resina e por isso deve ser adicionado antes do MEKP,
em uma quantidade grande de gelcoat. A mistura pode ser
feita com batedores simples, tipo hélice. Sabemos que
para a cura acontecer é necessário que o gelcoat seja
ativado com Cobalto e com MEKP. Portanto o gelcoat
contendo apenas Cobalto (sem MEKP) não corre o risco de
curar à temperatura ambiente.
As fotos ao lado mostram a adição e mistura do cobalto
em gelcoat branco.
O
gelcoat, agora acelerado com o cobalto, é transferido
para um vasilhame menor, onde será catalisado.
O
gelcoat começa a curar imediatamente após a adição do
MEKP. Por isso a catalisação é feita adicionando MEKP
apenas no material que vai ser aplicado de imediato. O
MEKP mistura com facilidade no gelcoat e não requer o
uso de batedores. A mistura pode ser feita por agitação
ma nual,
usando espátula de madeira, baguete de vidro ou outro
objeto que sirva essa finalidade.
No
processo manual o gelcoat é aplicado com pistolas de
caneco, do mesmo tipo das usadas para aplicar tintas em
pintura convencional. Essas pistolas devem ter o bico
grande para facilitar a aplicação de materiais de alta
viscosidade como os gelcoats. Algumas vezes o gelcoat é
aplicado sem pistola, com pincéis ou rolos de pintor.
Isso pode ser feito, mas em nossa opinião melhores
resultados são obtidos com o uso de pistolas.
O
gelcoat deve cobrir a superfície do molde com uma camada
de 600 g/m2 a 1000 g/m2, aplicada de uma só vez. Essa
demão deve ser aplicada de maneira uniforme em várias
passadas da pistola, em camadas finas, para facilitar o
escape do ar ocluído. Deve ser lembrado que o gelcoat,
ao contrário das tintas, é aplicado em camadas
de grande espessura (0,3 a 0,5mm), que dificulta o
escape de ar. Por isso o gelcoat deve ser aplicado com
várias passadas da pistola.
A
espessura é conferida com o gelcoat ainda líquido, antes
da gelatinização, e deve ficar em torno de 0,5 mm. Se o
gelcoat tiver espessura muito pequena, inferior a 0,3
mm, ele corre o risco de enrugar ao ter contato com o
estireno da resina do laminado estrutural. Por outro
lado, se a espessura for maior que 0,5 mm, a peça fica
muito suscetível a empenamento e a trincas superficiais.
O
laminado estrutural pode ser aplicado após o gelcoat
atingir um grau de cura que lhe permita resistir ao
ataque do estireno contido na resina de laminação. Se o
laminado estrutural for aplicado
antes da hora (antes do tempo de toque), o estireno pode
atacar e enrugar o gelcoat. Para saber se a laminação
pode ser feita com segurança, o laminador deve fazer um
teste rápido, conhecido como teste de toque.
O teste de toque é feito tocando o gelcoat com a ponta
do dedo. Se o getcoat marcar o dedo, ele ainda não está
suficientemente curado para resistir ao ataque do
estireno da resina de laminação. Nesse caso o laminador
deve esperar um pouco mais antes de iniciar a laminação.
O laminado estrutural pode ser aplicado logo após o
gelcoat atingir o chamado tempo de toque, isto é, quando
não manchar o dedo ao ser tocado.
Vamos
mostrar a aplicação do laminado estrutural. Da mesma
maneira que o gelcoat, a resina de laminação também deve
ser ativada com cobalto e com MEKP. Primeiro o cobalto é
adicionado em uma quantidade grande de resina.
Parte
dessa resina é transferida para vasilhames menores, onde
a ativação é completada com adição de MEKP. A
catalisação com MEKP é feita apenas no material a ser
usado de imediato. Se uma quantidade muito grande de
resina for catalisada por e ngano,
ela pode curar antes de ser aplicada e nesse caso deve
ser descartada como perdas. A laminação manual de peças
grandes exige que a catalisação seja feita várias vezes,
em quantidades pequenas de resina previam ente acelerada
com cobalto.
A
laminação da primeira camada estrutural é iniciada
banhando a superfície do molde (coberta por gelcoat) com
resina devidamente catalisada e acelerada. Isso pode ser
feito com pincel ou com rolo de lã. A manta de fibras de
vidro deve ser aplicada antes da gelatinização dessa
camada de resina. A manta é previamente cortada com faca
ou tesoura antes de ser colocada no molde.
Aqui
vemos a manta sendo posicionada sobre o molde. A
laminação prossegue aplicando o poliéster com pincéis ou
co m
rolos de lã. O laminado deve ser compactado com roletes
para impregnar as fibras e eliminar as bolhas de ar. A
espessura final da peça é obtida aplicando várias
camadas ou lâminas de manta. E por isso que as
estruturas de Fiberglass são conhecidas como "laminados"
e sua moldagem é chamada de "laminação".
Os
tecidos de fibras de vidro devem ser usados em
aplicações que exigem alta resistência a impacto. A
laminação dos tecidos é feita da mesma maneira que a das
mantas. O tecido é cortado e aplicado do mesmo modo que
a manta. Apesar de mais fáceis de impregnar que as
mantas, os tecidos também devem ser roletados para
eliminar bolhas de ar.
Os tecidos pesados e de malha aberta, como os de 600
g/m2 ou de 800 g/m2, não devem ser aplicados diretamente
sobre gelcoats. Esses tecidos devem ser aplicados
somente quando existir pelo menos 2 mm de laminado
construído com manta (duas camadas de manta com 450
g/m2) entre eles e o gelcoat. Esses 2 mm de laminado de
fibras picadas evita a marcação do gelcoat pelo desenho
do tecido.
Os
rolos, os roletes e os pincéis usados no processo devem
ser lavados com thinner ou com acetona para eliminar os
resíduos de resina.
Essa limpeza deve ser feita antes da resina curar.
Depois
de laminada, a peça é deixada no molde para completar a
cura. A eliminação das rebarbas pode ser feita com a
peça no molde, logo após a resina gelificar e atingir
um estágio intermediário de cura. Nessa condição a
rebarba pode ser cortada facilmente com facas ou
espátulas. A laminação está terminada. A resina, ao
curar, libera uma grande quantidade de calor. A peça
deve permanecer no molde até esfriar, quando então ela
pode ser desmoldada. A desmoldagem prematura causa
empenamento e afeta o acabamento da peça.
A
desmoldagem é feita inserindo cunhas de madeira entre o
molde e a peça. Algumas peças mais complicadas só saem
do molde com aplicação de ar comprimido. As estruturas
de Fiberglass são leves e fáceis de ser manuseadas.
Podemos notar que a superfície interna da caixa d'água
reproduz com precisão os detalhes do molde. A caixa
moldada com gelcoat sai do molde acabada e na cor
desejada, sem necessitar pintura.
Vamos
agora abrir um parênteses para mostrar uma modalidade um
pouco mais sofisticada de laminação manual. Essa
variante do processo manual usa roving contínuo em lugar
de manta. As figuras mostram o roving sendo cortado em
picotadores pneumáticos e as fibras sendo espalhadas
sobre o molde.
O processo é essencialmente o mesmo usado para a
laminação manual clássica. O desmoldante e o gelcoat
 são
aplicados no molde,uma camada de resina é laminada
depois do tempo de toque, e finalmente as fibras de
roving (substituem as mantas) são laminadas.
A
resina é aplicada com pincéis ou rolos de lã. Comparado
com manta, o roving picado tem custo mais baixo e é mais
fácil de laminar em moldes complexos. A espessura das
peças feitas com manta depende do número de camadas e da
gramagem das mantas. Assim, uma peça feita com 3 mantas
de 450 g/m2 tem espessura igual a 3,5 mm, sendo 3,0 mm
de laminado estrutural (cada manta de 450 g/m2 adiciona
1,0 mm à espessura do laminado) e 0,5 mm de gelcoat. Se
a laminação for feita com roving, a espessura final da
peça depende da habilidade do operador.
Vamos
ver como é feita a laminação à pistola. Nesse processo
as fibras de vidro, a resina e o gelcoat são aplicados
com máquinas pneumáticas especia lmente
construídas para essa finalidade.
Começamos com as máquinas gelcoateadeiras, usadas para
aplicar o gelcoat. Essas máquinas são acionadas por ar
comprimido e têm três tanques, um para armazenar o
gelcoat, outro para o MEKP e o terceiro para a acetona.
Essas máquinas não têm tanque para armazenar o cobalto,
porque usam gelcoat pré-acelerado. O gelcoat e o MEKP
são bombeados até a pistola de aplicação onde são
misturados e atirados sob pressão contra o molde. A
mistura do gelcoat com o MEKP é geralmente feita dentro
da pistola que, para não ser entupida, deve ser lavada
com acetona após a laminação. As bombas dosadoras usadas
para bombear o MEKP e o gelcoat são ligadas por um braço
escravo que garante a precisão de dosagem qualquer que
seja a vazão do sistema.
As
máquinas laminadoras aplicam as fibras e a resina do
laminado estrutural. Elas diferem das gelcoateadeiras
por terem um cortador pneumático para cortar as fibras
contínuas de roving. A resina pré-acelerada, o
catalisador, as bombas dosadoras unidas pelo braço
escravo e a pistola de laminação seguem essencialmente o
mesmo conceito das gelcoateadeiras. Em geral as
laminadoras fazem a mistura do MEKP com a resina fora, e
não dentro, da pistola. Essas pistolas de mistura
externa dispensam o uso de acetona para limpeza.
Nas gelcoateadeiras, ao contrário das laminadoras, a
mistura do MEKP é geralmente feita dentro da pistola.
Isso deve ser assim porque os gelcoats são muito
sensíveis e exigem uma grande homogeneização na mistura
com o MEKP, o que é difícil de ser conseguido em
máquinas de mistura externa.
Voltando à máquina laminadora, o fluxo de resina
pré-acelerada encontra o fluxo de catalisador dentro
(mist ura
interna) ou fora da pistola (mistura externa) onde eles
se misturam. Ao sair da pistola o jato de resina
catalisada encontra as fibras picadas e o conjunto é
atirado contra o molde. A partir dai a resina, agora
ativada, entra em processo de cura e começa a passar
gradualmente do estado líquido ao estado sólido.
Vamos
moldar uma banheira para ilustrar o processo de
laminação a pistola. Primeiro o molde deve ser encerado
com várias demãos de cera desmoldante. As várias demãos
de cera que devem ser polidas antes da evaporação dos
solventes. A superfície do molde deve estar bem polida e
brilhante para transferir essas qualidades à peça
moldada.
Em
seguida é aplicado o gelcoat. Como na laminação manual,
o gelcoat deve ser aplicado em uma demão, com várias
passadas da pistola para facilitar a remoção de ar.
Observe como o gelcoat, de cor branca, cobre a
superfície do molde. O teor de catalisador é ajustado
acertando a posição do braço escravo que conecta as
bombas de MEKP e de gelcoat. Como a catalisação acontece
dentro da pistola, no momento da aplicação, o teor de
catalisador pode ser ajustado para cura rápida.
Entretanto devemos tomar cuidado para que esse teor não
seja maior que 3% nem menor que 1,5%. O laminador deve
aplicar entre 600 gramas e 1000 gramas de gelcoat por
metro quadrado. Com essas quantidades e levando em conta
a evaporação do estireno que ocorre na aplicação e na
cura, a espessura final do gelcoat deve ficar entre 0,3
mm e 0,5 mm. A medição da espessura deve ser feita
imediatamente após a aplicação, estando o gelcoat ainda
úmido e em condição de aceitar uma passada extra da
pistola para que a espessura final, após a cura, fique
entre 0,3 mm e 0,5 mm.
Notar que para os gelcoats o teor mínimo de catalisador
(MEKP diluído em 50% de dimetilftalato) deve ser maior
que 1,5%. Para o laminado estrutural esse teor mínimo
pode ser igual, a 1% do peso da resina.
Como
na laminação manual, o gelcoat deve permanecer no molde
até o tempo de toque, quando então ele estará
suficientemente curado para receber o laminado
estrutural.
A resina de laminação é fornecida com a viscosidade
certa para ser aplicada a pistola a temperatura
ambiente. Pode acontecer, porém, que em baixas temperatu ras
essa viscosidade fique muito alta e dificulte o processo
de laminação. Nesse caso, olaminador pode acrescentar
até 10% de estireno para baixar a viscosidade da resina.
Essa diluição deve ser feita com cautela porque excesso
de estireno prejudica as propriedades do laminado, que
fica quebradiço e suscetível a deterioração pelos raios
solares. Além disso, o excesso de estireno aumenta a
taxa de evaporação da resina e polue em demasia o
ambiente de trabalho. A diluição da resina deve ser
feita apenas com estireno e nunca com solventes não
reativos como thinner ou acetona.
Estamos prontos para laminar as camadas estruturais da
banheira. Primeiro é aplicada uma demão de resina, sem
fibras de vidro. Essa resina serve para impregnar as
fibras de baixo para cima e assim facilitar a remoção
das bolhas de ar. Em seguida é laminada a primeira
camada estrutural com resinas e fibras. O poliéster
impregna com rapidez as fibras, impedindo que elas caiam
mesmo quando aplicadas em paredes verticais.
A
roletagem deve ser iniciada imediatamente em seguida,
antes que a resina comece a gelatinizar. O rolete
comprime e assenta o laminado contra a superfície do
molde, eliminando dessa maneira as bolhas de ar. O
operador deve aplicar camadas uniformes e com teores
corretos de fibras, de resina e de catalisador. A vazão
da resina é acertada na laminadora, ajustando a pressão
do ar que aciona a bomba dosadora. O teor de catalisador
é acertado ajustando a posição do braço escravo, O
cobalto, como já dissemos, esta pré-misturado na resina.
Depois de laminada a primeira camada estrutural,
passamos à segunda.
A
segunda camada estrutural pode ser aplicada logo após a
roletagem da primeira. Como no processo manual, a
espessura do laminado é construída em camadas
sucessivas. Essas camadas devem ter espessuras de
aproximadamente 1,5 mm cada. Camadas mais espessas
dificultam a remoção de ar e podem cair quando aplicadas
em paredes verticais. A roletagem deve ser feita com
esmero para assentar as fibras nas reentrâncias e nas
saliencias do molde. A roletagem compacta e elimina as
bolhas de ar do laminado. Em locais difíceis de roletar
a compactação deve ser feita com pincéis.
A
uniformidade da espessura depende da habilidade do
operador. Se for seguida a recomendação para aplicar 1,5
mm por camada, um laminado de 3,3 mm de espessura requer
duas aplicações da pistola de laminação e uma aplicação
da gelcoateadeira.
Também
como no processo manual, as rebarbas devem ser cortadas
antes que a resina alcance um grau de cura muito
avançado. Essa rebarbação pode ser feita com faca ou
espátula, acompanhando as bordas do molde.
Quando
comparadas às peças de aço de mesma geometria, as feitas
em Fiberglass são muito flexíveis e podem sofrer grandes
deformações. Essas peças podem ser enrijecidas com
nervuras para facilitar o manuseio e impedir a
ocorrência de deformações excessivas. As nervuras podem
ser laminadas sobre formas de papelão ou de outro
material leve e resistente ao ataque de estireno. As
formas são colocadas nos locais apropriados e em seguida
cobertas com fibras e resina, que são assentadas com
roletes ou com pincéis, como já falado. Para minimizar
empenamento e distorção, as nervuras devem curar com a
peça no molde.
A cura
segue seu curso normal e a peça pode ser desmoldada
quando esfriar. A desmoldagem é feita com cunhas de
madeira ou com ar comprimido, do mesmo modo que no
processo manual. As peças feitas em Fiberglass são leves
e fáceis de ser desmoldadas
A
superfície lisa da banheira, feita em gelcoat, reproduz
com fidelidade os detalhes do molde. Observe que a borda
inferior direita não foi rebarbada no molde, antes da
cura completa da resina. Quando isso acontecer, a
rebarbação deve ser completada com disco de corte,
porque um laminado curado não pode ser cortado com faca
ou com espátula.
O
acerto final das bordas é feito com lixadeira e
eventuais cortes ou furos são feitos com ferramentas
diamantadas. Se desejado, o brilho superficial pode ser
acentuado polindo a peça com massa usada para polir
automóveis.
Está
pronta a banheira. Como a caixa d'água laminada a mão,
ela tem cor inerente e não precisa ser pintada.
A
fibra de vidro
É o material compósito produzido basicamente a partir da
aglomeração de finíssimos filamentos flexíveis de vidro
com resina poliéster (ou outro tipo de resina) e
posterior aplicação de uma substância catalisadora de
polimerização. O material resultante é geralmente
altamente resistente, possui excelentes propriedades
mecânicas e baixa densidade.
Permite a produção de peças com grande variedade de
formatos e tamanhos, tais como placas para montagem de
circuitos eletrônicos, cascos e hélices de barcos,
fuselagens de aviões, caixas d'água, piscinas, pranchas
de surf, recipientes de armazenamento, peças para
inúmeros fins industriais em inúmeros ramos de
atividade, carroçarias de automóveis, na construção
civil e em milhares de outras aplicações.
A
fibra de vidro faz o papel da armadura de ferro no
concreto armado: torna as peças resistentes a choques,
tração e flexão.
A fibra de vidro é fornecida em mantas prensadas,
tecidos trançados, fitas ou cordéis (rooving) que são
lançados ou desfiados sobre o molde e impregnados de
resina. A manta prensada é mais barata, mas solta
"fiapos" durante a montagem, enquanto que o tecido, um
pouco mais caro, permite um trabalho mais limpo, peças
mais resistentes e com melhor aparência final.
fonte:wikipedia.org
Manuseio
A Fibra de Vidro é trabalhada de forma artesanal, tem
maior liberdade de forma, não enferruja e não oxida.
Sendo que uma das suas principais características é a
leveza.
A fibra de vidro tem ainda muitas características
importantes como, por exemplo,isolante elétrico,
isolante térmico, resistência ao fogo, alta resistência
mecânica e à oxidação,resistência à umidade, baixo custo
e peso mínimo.
Para se produzir uma peça, utiliza-se um molde.
O negativo do objeto desejado é normalmente fabricado de
madeira, alumínio, borracha de silicone ou ainda de
fibra de vidro.
Para peças grandes, como uma capota, o molde em fibra de
vidro é mais indicado.
Segurança
É importante que você tenha alguns aparelhos de
segurança: luvas de borracha, máscaras de papel e
máscaras com respiradores com filtro para produtos
químicos.
Evite contato com a fibra, porque a penetração de
agulhas microscópicas de vidro podem provocar irritação
da pele, coceira, principalmente entre os dedos.
Trabalhar num lugar ventilado, sem vento, sem crianças
ou animais domesticos.
Resina
é um composto orgânico derivado do petróleo, que passa
de seu estado líquido para o estado sólido, através de
um processo químico chamado "Polimerização".
Os tipos de resinas são:
Resina Poliéster Ortoftálica (Mais comum e de uso
generalizado);
Resina
Poliéster Isoftálica (Aplicada em moldes feitos de
Fibras de Vidro, em tubulações e piscinas);
Resina
Poliéster Isoftálica com NPG – (Alta Cristalinidade e
boa Flexibilidade - Resistente a temperaturas elevadas,
água natural e à manchas);
Resina
ÉsterVinílica (Possui alta resistência química e
mecânica (impactos), usada na fabricação de equipamentos
de fibras de vidro para o combate a corrosão);
Resina
Epoxi Amina (peças estruturais e principalmente em
revestimentos para proteção química e de intempéries).
Compósitos
Compósitos são sistemas constituídos de dois ou mais
materiais componentes.
No que
se refere aos compósitos de fibra de vidro, os
principais ingredientes, normalmente, são as fibras de
vidro e uma resina plástica. Adiciona-se reforços de
fibra de vidro à resina, tanto numa moldagem quanto num
processo de fabricação, os quais dão forma ao componente
final.
Quando a resina cura, solidificando-se, é reforçada pela
fibra de vidro.
A
forma da parte final depende do molde, da ferramenta ou
outro ferramental que controla a geometria do compósito
durante o processo.
A resistência do compósito depende, primeiramente, da
quantidade, da disposição e do tipo de reforço na
resina. Tipicamente, quanto maior a quantidade de
reforço, maior será a resistência.
Em alguns casos, as fibras de vidro são combinadas com
outras fibras, como as de carbono ou aramidas, criando
um compósito "híbrido" que combina as propriedades de
mais de um material de reforço.
Além disso, freqüentemente, os compósitos são formulados
com cargas (pó de marmore, cimento, etc.) e aditivos que
mudam os seus parâmetros de processo e desempenho.
Seria
impraticável relacionar os inúmeros polímeros que podem
ser melhorados com as fibras de vidro; no entanto, todos
os polímeros acabam caindo em um de dois grupos básicos:
termofixos e termoplásticos.
Termofixos
Os termofixos ou resinas termofixas, curam num estado
irreversível, porque sua estruura molecular é
interligada. Compara-se a resina termofixa a um ovo. Uma
vez cozido, essencialmente, permanece no mesmo estado.
Como
exemplo de resinas termofixas para compósitos, temos as
resinas poliéster insaturadas, éster-vinílicas, epóxis,
uretânicas e fenólicas.
Por
outro lado, uma resina termoplástica tem estrutura
molecular linear, que amolece repetidamente quando
aquecida em direção ao seu ponto de fusão e endurece
quando resfriada. Em termos simples, pode-se comparar um
termoplástico à parafina, a qual flui quando aquecida e
endurece tomando sua forma quando resfriada.
Como
exemplos de resina termoplástica para compósitos, temos
polipropileno, polietileno, poliestireno, ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno),
"nylon", policarbonato, poliéster termoplástico, óxido
de polifenileno, polisulfona e PEEK (poli-éter-éter-cetona).
fonte: owens corning
As
fibras de vidro
As fibras de vidro são usadas para reforçar vários tipos
de plásticos. Porém, na grande maioria dos casos, os
plásticos usados como matriz para compósitos de
Fiberglass são feitos com resinas poliéster insaturadas.
Essas resinas são muito usadas em compósitos moldados
por contato porque elas são fáceis de ser transformadas
em plástico.
As
resinas poliéster insaturadas são processadas no estado
líquido e curam (isto é, transformam em plástico) à
temperatura ambiente em moldes simples e baratos.
A cura
à temperatura ambiente e sem exigir moldes caros é muito
importante, porque viabiliza a produção em pequena
escala de peças grandes e complexas.
fonte: owens corning
Alguns
usos da fibra de vidro
Nauticos
Capotas
Cabos
de Fibra Óptica
Equipamentos Esportivos
clique
no nome escolhido
Tipos
de Moldagens da Fibra de Vidro
Moldagem Manual
Moldagem por Injeção
Moldagem á pistola
Moldagem por Centrifugação
Moldagem Pultrusão
clique
no nome escolhido
fonte:
owenscorning
Fiberglass
O Fiberglass (matriz plástica reforçada com fibras de
vidro) é um membro muito especial e distinto da família
dos compósitos.
Fiberglass é um material estrutural leve, que não
enferruja e que pode ser moldado em peças complexas,
pequenas ou grandes, em grandes, médias ou pequenas
escalas de produção.
As
peças grandes produzidas em pequenas escalas geralmente
são feitas pelos processos de laminação manual ou a
pistola.
A
Owens Corning, preparou este "ABC DO FIBERGLASS" para
divulgar os processos de laminação manual e a pistola e
para dar aos laminadores iniciantes uma introdução
abrangente e sistemática sobre essa tecnologia básica.
Os
processos de laminação manual ou a pistola são também
conhecidos como processos de moldagem por contato (isto
é, sem pressão) ou processos de molde aberto.
ABC do
Fiberglass
clique
Ferramentas para trabalhar em laminação de fibra de
vidro
Antes de tudo, você deverá ter uma boa lixadeira,
conforme especificada anteriormente, na faixa de 6
polegadas, e outra menor com disco de fibra ou diamante
para corte.
Você
precisará também de pincéis, os quais eu sugiro
trabalhar com trinchas na faixa de 2 a 4 polegadas de
largura. A medida intermediária de 3 polegadas é aquela
que você deverá utilizar mais.
No
caso de estar utilizando resina poliéster, você tem de
escolher o tipo de trincha em que a cola que prende os
pêlos não seja solúvel em solvente ou no monômero de
estireno.
Caso
contrário, eles começarão a se soltar durante a
laminação.
|
