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ABNT-AssociaçãoBrasileira deNormas Técnicas

NBR 13765JAN 1997

Aeroespacial - Preparação de placasplanas de resina reforçadas por fibras decarbono para corpos-de-prova

SumárioPrefácio1 Objetivo2 Definições3 Requisitos4 Procedimento de fabricaçãoANEXOA Figuras

Prefácio

A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - é oFórum Nacional de Normalização. As Normas Brasileiras,cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros(CB) e dos Organismos de Normalização Setorial (ONS),são elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadaspor representantes dos setores envolvidos, delas fazendoparte: produtores, consumidores e neutros (universidades,laboratórios e outros).

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no âmbito dosCB e ONS, circulam para Votação Nacional entre os as-sociados da ABNT e demais interessados.

Esta Norma inclui o anexo A, de caráter normativo.

1 Objetivo

1.1 Esta Norma descreve a preparação de placas planas,com qualquer orientação de camadas unidirecionais outecidos de fibras de carbono com resinas termofixas (ter-morrígidas).

Palavras-chave: Aeroespacial. Fibra de carbono. Placas planas.Ensaio

7 páginas

1.2 A finalidade desta Norma é descrever os processos defabricação de placas planas para a obtenção de corpos-de-prova.

1.3 Os corpos-de-prova preparados desta maneira podemser usados para a avaliação de componentes, como refor-ços de carbono, encimagem, catalisadores, agentes de curae outros, ou para verificar a qualidade do compósito.

2 Definições

Para os efeitos desta Norma, aplicam-se as seguintes de-finições.

2.1 formulação: Mistura de resina, endurecedor e outrosaditivos em quantidades previamente estipuladas.

2.2 laminado; placa plana: Produto formado pela adesãode duas ou mais camadas de reforço, através da matrizpolimérica.

3 Requisitos

3.1 Princípio

Preparação de placas planas por um dos seguintes métodos:

3.1.1 Laminação

O reforço de fibra de carbono impregnado com resina líquidaformulada com agente de cura é moldado sob condições detemperatura e pressão apropriados para a formulação.

Origem: Projeto 08:003.10-004:1996CB-08 - Comitê Brasileiro de Aeronáutica e Transporte AéreoCE-08:003.10 - Comissão de Estudo de Compósitos para Uso AeroespacialNBR 13765 - Aerospace - Preparation of carbon fibre reinforced resin flat plates forspecimensDescriptors: Aerospace. Carbon fibre. Flat plate. SpecimenEsta Norma foi baseada na AECMA pr EN 2565:1993Válida a partir de 28.02.1997

2 NBR 13765:1997

3.1.2 Laminação com prepreg

O reforço de fibra de carbono pré-impregnado com resina émoldado sob condições de temperatura e pressãoapropriadas para a formulação.

3.2 Equipamento

3.2.1 Prensa hidráulica ou mecânica de qualquer tipo, comos seguintes requisitos:

a) dispositivo de controle de temperatura com exatidãoconforme especificado;

b) controle de pressão de moldagem com exatidão de5% durante o período necessário para a cura da resina;

c) molde de prensagem 1 (ver figura A.1), consistindoem um molde (1), êmbolo (2) e base (3). A altura domolde deve ser suficiente para receber a câmara demoldagem, onde a composição de resina reativa possaser colocada em uma única operação. Por meio deguias apropriadas (por exemplo: pinos-guia (4)), umafolga de no máximo 0,20 mm deve ser mantida entre oêmbolo (2) e o molde;

d) molde de prensagem 2 (ver figura A.2), consistindoem duas placas planas, as quais devem ser guiadasnos quatro batentes das extremidades (molde de pren-sagem aberto). A espessura desejada da placa planapode ser obtida colocando-se calços adequados.

3.2.2 Autoclave com qualquer tipo de aquecimento seco,com os seguintes requisitos:

a) idêntico a 3.2.1 (a);

b) velocidade de aquecimento de no mínimo 3°C/min;

c) capacidade de manter a pressão requerida, duranteo período de tempo necessário para a cura da resina,com exatidão de no mínimo 10 kPa;

d) bomba de vácuo com capacidade mínima de80 kPa.

3.2.3 Régua para medição de comprimento e largura comexatidão de 0,5 mm.

3.2.4 Micrômetro tipo parafuso com exatidão de 0,01 mmpara medição de espessura.

3.2.5 Balança com exatidão de 0,01 g.

3.2.6 Lâmina para corte.

3.3 Materiais

3.3.1 Placa metálica para moldagem de500 mm x 500 mm x 7 mm ou outra dimensão estabelecidaentre as partes interessadas.

3.3.2 Quando necessário, pode ser usada uma placametálica de moldagem com a dimensão de300 mm x 300 mm x 7 mm, ou outra dimensão estabelecidaentre as partes interessadas.

3.3.3 Quando necessário o uso de anéis de borracha, estesdevem resistir a no mínimo 20°C acima da temperatura decura.

3.3.4 Filme desmoldante resistente à temperatura de no mí-nimo 20°C acima da temperatura de cura, como, por exem-plo, fluoreto de polivinílica (PVF), politetrafluoroetileno (PTFE)ou tecido impregnado com PTFE.

3.3.5 Quando necessário o uso de filme desmoldante per-furado, este deve ser resistente a no mínimo 20°C acima datemperatura de cura, como, por exemplo, PTFE ou tecidoimpregnado com PTFE.

3.3.6 Manta de pressão com capacidade de tomar forma,resistente a produtos de polimerização e feita de materialresistente à temperatura de no mínimo 20°C maior que atemperatura de cura, como, por exemplo, PTFE ou borrachade silicone.

3.3.7 Material canalizador como tecido de fibra de vidro ouequivalente.

3.3.8 Material absorvente para reter o excesso de resina.Exemplos:

a) tecido de fibra de vidro com gramatura de 100 g/m²,capaz de absorver aproximadamente 60 g/m²;

b) tecido de fibra de vidro com gramatura de 300 g/m²,capaz de absorver aproximadamente 115 g/m²;

c) tecido de fibra de poliamida com gramatura de60 g/m², capaz de absorver aproximadamente 40 g/m².

3.3.9 Fita metálica ou outro material apropriado, para con-torno, com 300 mm de comprimento por 15 mm de largura,ou outra dimensão estabelecida entre as partes interes-sadas. A espessura da tira de metal depende da espessurada placa plana a ser produzida.

3.3.10 Fita selante resistente à temperatura de no mínimo20°C acima da temperatura de cura.

4 Procedimento de fabricação

4.1 Condicionamento

Os materiais a serem usados na preparação das placasplanas, inclusive os materiais com os quais as placas planasserão feitas, devem ser acondicionados a uma temperaturade (23 ± 2)°C e a uma umidade relativa de (50 ± 5)% por nomínimo 2 h.

4.1.1 Laminação (Wet lay-up)

4.1.1.1 O conteúdo de formulação em relação à quantidadede fibra não deve exceder 45% da massa total.

4.1.1.2 Para o conjunto preparado com fibra de carbonoimpregnada, a quantidade de camadas requeridas para seatingir a espessura da placa plana curada (ver 4.1.1.4 -Nota) deve ser cortada no comprimento e na largura reque-rida e colocada na placa de laminação (3.3.1) para produziras placas planas com as dimensões desejadas.

4.1.1.3 A não ser que seja especificado na folha de dadosdo material, não mais que 50% do tempo de gel da formu-lação na temperatura de impregnação pode ser ultrapassadoantes de o ciclo de cura ser iniciado.

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4.1.1.4 O conjunto laminado na placa de laminação (3.3.1)deve ser preparado para cura por prensa, como apresentadonas figuras A.1 ou A.2 e A.3 ou A.4 pelo método de prensade membrana ou autoclave. O número total de camadas deabsorvedores (3.3.8), para absorver o excesso de resina,depende da quantidade de resina requerida pela placa plana(ver figura A.5).

NOTA - É necessário, definir as placas planas requeridas para apreparação dos corpos-de-prova e determinar experimentalmenteo número de camadas de fibra de carbono impregnadas com aformulação e o número de camadas de absorventes de resina,considerando a pressão necessária para a obtenção das placasplanas com a espessura e o conteúdo de resina desejados.

4.1.1.5 A temperatura, pressão e tempo de cura para umsistema de resina devem ser estipulados por acordo ouespecificados na folha de dados do material. A temperaturadeve ser mantida pelo dispositivo de controle, dentro doslimites estipulados durante todo o ciclo de cura (ver figu-ra A.6). A tolerância da temperatura em qualquer ponto dasuperfície da placa plana não deve exceder ± 2°C do valorindicado pelo dispositivo de medida e controle de tempe-ratura, conforme 3.2.1-a) e 3.2.2-a).

4.1.1.6 Após o processo de cura ter sido completado, asplacas planas devem ser retiradas da prensa e, se ne-cessário, resfriadas de tal modo que não causem defor-mação ou danos aos corpos-de-prova.

4.1.1.7 A orientação da fibra de carbono, relativa à direçãodo comprimento da placa plana, deve ser indicada sobre amesma, com uma fita adesiva ou por algum outro métodoadequado.

4.1.1.8 Quando nenhum outro tratamento for especificado,as placas planas podem ser usadas nestas condições paraproduzir os corpos-de-prova. Salvo casos específicos, otamanho e a orientação dos corpos-de-prova, com relaçãoà orientação do reforço de fibra de carbono, devem ser es-pecificados em comum acordo entre as partes interes-sadas. Uma margem de 10 mm nas bordas da placa planadeve ser descartada.

4.2 Laminação com prepreg

4.2.2.1 O material deve ser condicionado à temperatura de(23 ± 2)°C e a umidade relativa deve ser de (50 ± 5)%, porno mínimo 2 h. Se o material for armazenado em tempe-ratura inferior à temperatura estabelecida, ele deve ser acon-dicionado em embalagem impermeável para prevenirabsorção de umidade.

4.2.2.2 Após o condicionamento, o ciclo de cura deve seriniciado em no máximo 6 h, ou conforme especificação domaterial.

4.2.2.3 O prepreg de fibra de carbono deve ser cortado nalargura e no comprimento para ser laminado conformedimensões requeridas.

4.2.2.4 Uma laminação para se produzir uma placa planacurada deve ser preparada como descrito em 4.1.1.2 a4.1.1.8.

4.3 Determinação da qualidade das placas planas

4.3.1 Medir o comprimento de cada uma das quatro facescom uma exatidão de 0,5 mm, após ter aparado no mínimo10 mm de suas extremidades (ver 4.1.1.8). Calcular a médiaaritmética das quatro medidas arredondadas para o milímetromais próximo.

4.3.2 Medir a espessura, com exatidão de 0,05 mm em cadaum dos quatro cantos, distante 25 mm das bordas e docentro. Calcular a média aritmética das cinco medidas earredondar este resultado para o 0,1 mm mais próximo.

4.3.3 Se necessário, tomar uma amostra de corpo-de-provade dois cantos opostos diagonalmente, com dimensões de20 mm x 10 mm. A partir destes corpos-de-prova o conteú-do de fibra de carbono por massa e volume deve ser deter-minado pela digestão química da resina.

4.3.4 Determinar a porosidade e outros defeitos por meio deinspeção ultra-sônica, usando os procedimentos estabe-lecidos entre as partes interessadas.

4.4 Relatório de preparação da placa plana

O relatório de preparação das placas planas deve incluir oseguinte:

a) local e data de produção da placa plana;

b) detalhes do número de camadas laminadas, se-qüência de empilhamento e orientação das camadas;

c) descrição dos materiais, incluindo número do lote,do rolo usado para preparar a placa plana (natureza etipo da resina, catalisador, agente de cura ou outrosaditivos, incluindo as quantidades usadas, natureza etipo da fibra de carbono utilizada, natureza do acaba-mento e outros);

d) descrição do equipamento de produção (tipo deprensa, autoclave, molde, método de verificação detemperatura e pressão e outros);

e) procedimento de trabalho (designação do métodoconforme esta Norma), pressão de moldagem,temperatura, tempo de cura, pós-cura e outros);

f) comprimento e largura da placa plana (valores emmilímetros das medidas individuais e médias);

g) espessura da placa plana (individual e média, emmilímetros);

h) conteúdo de fibra da placa plana (quando medido) -porcentagem de volume e massa, valores individuais emédios;

i) nível de porosidade determinado no ensaio ultra-sônico (quando medido);

j) notas especiais.

/ANEXO A

4 NBR 13765:1997

Anexo A (normativo)Figuras

Figura A.2 - Molde de prensagem nº 2

Figura A.1 - Molde de prensagem nº 1

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a) Método de pressurização a vácuo

b) Método de pressurização

c) Método a vácuo

Figura A.3 - Exemplo esquemático de pressão de cura

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Figura A.4 - Exemplo esquemático para cura em autoclave

Figura A.5 - Exemplo de montagem de laminado com absorção de resina, utilizando filme desmoldante perfurado eplaca de aperto para obter um painel de qualidade

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Figura A.6 - Variação permitida para a temperatura de cura