UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAR CAMPUS UNIVERSITRIO DE MARAB FEMAT FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS DISCIPLINA: PROCESSAMENTO DE POLMEROS DOCENTE: PROF. DR. MCIO NBREGA MYCHELLANGELO DOS SANTOS SOARES 06123002807

PROCESSAMENTO DE POLMEROS REFORADOS POR FIBRA DE VIDRO

Marab Par Dezembro 2009

SUMRIO

1. INTRODUO .....................................................................................................3 2. REVISO DA LITERATURA................................................................................4 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. Plsticos Reforados por Fibra de Vidro Caractersticas Gerais ........4 Fibra de Vidro Caractersticas e Aplicaes .........................................8 Resinas ......................................................................................................14 Processamento de Fibra de Vidro ...........................................................15

2.4.1. Moldagem manual .................................................................................15 2.4.2. Moldagem por contato ..........................................................................15 2.4.3. Moldagem pistola ...............................................................................16 2.4.4. Moldagem por injeo e reao reforada (RRIM) .............................16 2.4.5. Moldagem por transferncia de resina................................................17 2.4.6. Moldagem por centrifugao ou Rotomoldagem ...............................18 2.4.7. Conformao de bolsa de vcuo .........................................................21 2.4.8. Conformao de bolsa de presso ......................................................22 2.4.9. Pultruso................................................................................................23 2.4.10. Compresso .......................................................................................24 3. CONCLUSES ..................................................................................................25 4. REFERNCIAS ..................................................................................................26

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PROCESSAMENTO DE POLMEROS REFORADOS POR FIBRA DE VIDRO 1. INTRODUO Os reforos para compsito podem se apresentar na forma de fibras contnuas, picadas e na forma de partculas. As fibras ou filamentos so o elemento de reforo dos compsitos estruturais que suporta carregamento mecnico. As fibras comerciais so produzidas basicamente por trs processos: fiao por fuso, fiao a mido e fiao a seco. As fibras se constituem em um meio efetivo de reforo porque apresentam menor nmero de defeitos em sua forma mssica. Acredita-se que foi Griffith que primeiro demonstrou essa fato na prtica em 1920 (Gordon, 1991). medida que se tornam mais finos, os materiais tendem a apresentar menor nmero de defeitos que possam introduzir falhas e, dessa forma a resistncia tende a se aproximar da resistncia terica do material, representada pela resistncia coesiva das camadas adjacentes de tomos. As fibras, entretanto, no tm utilidade estrutural se no forem aglutinadas por uma matriz. A configurao geomtrica das mesmas, ou seja, pequeno dimetro e grande comprimento permitem que um alto valor na relao rea superficial/volume e, por conseqncia, a rea interfacial fibra/matriz disponvel para transferncia por unidade de volume da fibra aumenta em funo da relao comprimento/dimetro. A rea interfacial fibra/matriz disponvel pra transferncia de tenses por unidade de volume da fibra aumenta proporcionalmente ao aumento da relao comprimento/dimetro, passando por um mnimo equivalente a uma partcula de formato esfrico. Os processos de fabricao correspondem a 50 60% do custo total de um compsito, e por esse motivo um assunto que demanda significativa ateno da comunidade industrial e cientfica, tendo em vista o interesse em reduzir a parcela de representao desse item no custo Inal do produto. As diferenas nos processos de fabricao de compsitos polimricos se devem aos processos de transformao fsico-qumica a que so sujeitas as matrizes durante a fase de moldagem. Por exemplo, as matrizes polimricas termorrgidas so submetidas a um processo fsico-qumico de cura, enquanto as matrizes termoplsticas passam por estgios em que so submetidas ao

amolecimento e fuso, inicias para conformao na cavidade do molde e posterior solidificao [1]. 2. REVISO DA LITERATURA 2.1. Plsticos Reforados por Fibra de Vidro Caractersticas Gerais Os FRPs (plsticos reforados por fibra de vidro) compreendem um grupo especial de plstico reforado. Estes materiais so uma combinao de linhas flexveis de fibras de vidro e plstico. Os plsticos normalmente utilizados so os materiais termofixos.Os vidros podem ser preparados de vrias formas, incluindo tecidos bi-

direcionais, tecidos unidirecionais, tapetes (esteiras), fios, filamentos contnuos, filamentos picados e etc. As propriedades do produto final podem ser prdeterminadas pela combinao adequada de plsticos termofixos e a forma do reforo de vidro.Os produtos plsticos reforados com fibra de vidro so utilizados em

aplicaes que exigem alta resistncia mecnica, mas com exigncias leves. Combinando com fibra de vidro com plsticos aumenta a resistncia fsica dos materiais, rigidez, resistncia ao impacto e estabilidade dimensional, e aumenta a sua utilizao em faixas de temperaturas mais amplas. Em geral, o grau de melhoria de propriedade aumenta com o volume de vidro utilizado como reforo (Figura 1). O regime especfico de uma geometria especial de fibra de vidro ser determinar quais as propriedades iro melhorar. Por exemplo, fios de vidro podem ser direcionalmente colocados na mistura de resistir a cargas especficas ou podem ser dispostas aleatoriamente para fornecer propriedades de resistncia uniforme em todas as direes. Existe uma grande variedade de resinas termofixas que so empregadas com fibra de vidro. Alguns destes incluem resinas termofixas, tais como epxi e fenol, melaminas e silicones. Alm disso, um nmero de resinas termoplsticas tais como o poliestireno, cloreto de polivinil e os polisteres podem ser combinados com fibra de vidro.

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Figura 1: Em geral, as propriedades de um plstico iro aumentar proporcionalmente quantidade de reforo de vidro acrescentado.

A gravidade especfica dos Plsticos Reforados com Fibra de Vidro aproximadamente um quinto dos aos e que, como tal, a sua utilizao abrange uma ampla gama de aplicaes. Os produtos plsticos reforados por fibra de vidro tm foras que so competitivas com muitos materiais estruturais. Dependendo da quantidade de reforo de vidro utilizado e sua geometria e arranjo especial na mistura de resina, as foras podem variar de cerca de meia vez as de ao estrutural. Combinaes de fibra de vidro polister, a mais utilizada, tm excepcionais propriedades de resistncia a temperaturas relativamente baixas. Na verdade, eles realmente tornam-se mais forte, em condies extremamente frias. Quando combinado com resinas especiais, peas de polister reforado com fibra de vidro podem funcionar em temperaturas superiores a 400 F. Resinas de polister so claras, geralmente com uma cor de palha clara. Pigmentos e corantes podem ser adicionados para cores desejadas. Estas resinas tm excelente resistncia a muitos cidos suaves, lcalis e produtos qumicos diversos. Como tal, eles so adequados para muitas aplicaes industriais (por exemplo, tanques de produtos qumicos e gasodutos). Os polisteres proporcionam excelentes propriedades de isolamento eltrico e, quando combinados com fibra de vidro, oferecem boa resistncia trmica e resistncia ao choque.

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Peas de Plsticos Reforados com Fibra de Vidro tem um grande nmero de outras caractersticas excelentes. Vrias combinaes de Plsticos com Reforo de Fibra de Vidro tm coeficientes de expanso trmica similar de alumnio e ao. A quantidade de vidro na mistura tem um grande papel nesta propriedade. Qualidades baixas de expanso trmica so extremamente importantes em aplicaes que envolvam a fixao de peas de metais (uma diferena significativa no coeficiente de expanso trmica causaria altas tenses durante as mudanas de temperatura). Materiais plsticos reforados com fibra de vidro mostram boa estabilidade dimensional. Eles no vo expandir ou contrair uma ampla variaao de umidade e absorvem apenas uma frao de um por cento de umidade [2]. Os plsticos reforados com fibra de vidro tm boas propriedades de processabilidade e podem ser moldado em formas extremamente complexas e intrincadas. Peas moldadas podem ser reparadas facilmente com pouco esforo. H basicamente quatro tipos de danos que podem ser experimentados com componentes plsticos reforados com fibras de vidro: rachaduras ou fraturas, laminao (geralmente ocorre em tecidos laminados). Pequenas fendas ou fraturas geralmente podem ser reparadas com uma mistura de resina catalisada e fios de fibra de vidro picados. Material inorgnico tambm pode ser misturado para proporcionar uma consistncia de massa para fins de aplicao. Pigmentos ou corantes tambm podem ser adicionados, para combinao de cores. Furos de pequeno porte podem ser preenchidos com um pedao de tecido de fibra de vidro cortados e impregnados de resina. Para aumentar a resistncia, camadas adicionais so aplicadas para ambos os lados da rea danificada. Impacto direto sobre os componentes plsticos reforados com fibra de vidro pode causar laminao algumas vezes, sem qualquer ruptura na superfcie. Para pequenos danos, a reparao pode ser efetuada perfurando pequenos furos no material e carregando-os com resina catalisada. A resina deve ser forada uniformemente atravs dos orifcios para cobrir as regies laminadas. Para grandes reas de laminao, muitas vezes necessrio cortar toda a parte danificada e repar-la como se fosse um buraco. Muitas vezes, aconselhvel fornecer alguma presso e calor para o efeito de cura. Curas temperatura ambiente so mais comuns em muitas famlias de6

operaes de reparao, no entanto, a utilizao de uma lmpada infravermelha pode significativamente aumentar o tempo de cura. Uma ampla gama de taxas de cura pode ser alcanada pela utilizao do catalisador adequado. Peas complexas que foram danificadas podem exigir elaborao e reparos cuidadosos. Por exemplo, para os componentes ligados s partes de metal, cuidados devem ser tomados na seleo da resina adequada e na correspondncia da espessura da parede. Normalmente, esta aplicao requer a utilizao de resinas epxi. Ajustes mecnicos nas extremidades podem ser necessrios para efeito de diferentes tipos de reparaes. Embora os produtos FRP puderem ser coloridos com corantes e pigmentos, eles tm a vantagem sobre muitos plsticos termofixos, pois podem ser pintados tambm. A primeira parte deve, no entanto, ser preparada e desengordurada, geralmente em um banho de solvente. A superfcie ento preparada pela areia e cuidadosamente limpa novamente. Uma superfcie de revestimento normalmente cozida. Rugosidades da superfcie podem ser removidas por lixamento com lixa mais fina, e, aps a limpeza, uma ou mais camadas de tinta pode ser aplicada. Note-se que cuidados especiais devem ser tomados na preparao da superfcie. Buracos, rachaduras, ondulaes, e etc, podem causar bolhas e m aderncia da tinta. Os defeitos da superfcie devem ser reparados antes da pintura, pois podem ocasionar a entrada de solventes de tintas. Entre as vrias propriedades de resistncia, provavelmente, uma das mais importantes para materiais estruturais a resistncia corroso ou intempries. A indstria siderrgica s dedica cerca de 40% da sua produo para a substituio de materiais corrodos. Se os componentes so FRP devidamente preparado, menos substituies so necessrias, o que tem um impacto significativo sobre a economia de energia e os custos de fabricao. Resistncia ao intemperismo do vidro reforado com polister so melhores que a mdia. Durante os primeiros meses de exposio ao ar livre, estes materiais tendem a aumentar em fora devido ao adicional de cura da resina. A luz ultravioleta e o calor do sol tambm promovem a cura. Depois exposio prolongada, propriedades de resistncia diminuem gradualmente conforme ilustrado na Figura 2 [2].

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Figura 2: Grfico de efeitos de intemperismo em propriedades de resistncia.

Moldagem de FRP pode ser feito sem altas temperaturas e presses. Como tal, as peas extremamente grandes e complexas podem ser formadas em unidades individuais de equipamentos relativamente simples. Moldagem por baixa presso torna possvel para a utilizao de moldes de baixo custo. Os moldes podem ser construdos de uma variedade de materiais mais baratos por causa da presso de moldagem de baixos requisitos. Moldes de gesso so utilizados normalmente por quatro ou cinco molduras. Madeira, alumnio ou liga de zinco, ferro ou moldes de ao podem ser usados para produo em massa. Existe uma grande variedade de processos de moldagem para FRP, os quais so discutidos nos tpicos seguintes. 2.2. Fibra de Vidro Caractersticas e Aplicaes Vrios tipos de reforadores tais como fibra de vidro, carbonato de clcio e silicato de alumnio so muitas vezes utilizados com polister para formao de combinaes plsticos reforados com fibra.Os Reforadores tm uma tendncia a aumentar a viscosidade da resina. Eles so geralmente misturados na resina com quaisquer pigmentos ou catalisadores. Como regra geral, no mais que 40% de toda a mistura deve ser de reforadores, ou as propriedades sero reduzidas. A principal justificativa para a utilizao de reforos a reduo dos custos dos materiais. Entretanto, se quantidades de reforo apropriadas forem utilizados, eles8

podem reduzir a retrao de cura e melhorar a aparncia da superfcie, e ainda melhorar a resistncia gua e propriedades do intemperismo (ou resistncia ou desgaste, ou propriedades de ao atmosfrica ou biologica). A fibra de vidra o material compsito produzido basicamente a partir da aglomerao de finssimos filamentos flexveis de vidro com resina polister (ou outro tipo de resina) e posterior aplicao de uma substncia catalisadora de polimerizao. O material resultante geralmente altamente resistente, possui excelentes propriedades mecnicas e baixa densidade [3]. Composies tpicas para fibras de vidro so mostradas na Tabela 1 [1].Tabela 1: Composio de fibras de vidro utilizadas na manufatura de compsitos

Constituintes Vidro E Vidro C Vidro S

SiO2 55,2 65 65

Al2O3 14,8 4 25

B2O3 7,3 5 -

MgO 3,3 3 10

CaO 18,7 14 -

Na2O 8,5 -

H uma variedade de tecidos ondulados, como mostrado na Figura 3. Tecidosondulados esto disponveis em uma ampla gama de espessuras, pesos, tipos de

tecido, dimetros do filamento e do tipo de fio. O mais comum so tranados quadrados (simples) e tranados acetinados. Fios e fibras contnuas so empregados, com uma matriz preferencial por causa de uma melhor resistncia. H um nmero de vantagens e desvantagens associadas a cada tipo de tecido feito reforo. A escolha final de um tecido especfico ir ditar a natureza do acabamento superficial, a economia e facilidade de fabricao e caractersticas de resistncia direcional caracterstica do produto final.

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Figura 3: Diferentes tipos de fibra de vidro

Como discutido anteriormente, o uso de fibras de vidro tende a melhorar as propriedades mecnicas dos materiais na mesma forma que as hastes de ao reforadas com concreto. As propriedades mecnicas mximas que podem ser alcanados com reforo de fibra de vidro so apresentadas na Tabela 2.Tabela 2: Propriedades Mecnicas de Fibra de Vidro Resistncia Trao 100,000 (psi) Modulo de Young 3,000 (psi) Recuperao Elstica 10 % Resistncia Especfica 76 Km Coeficiente de Expanso 40 - 60 x 10-7 (F-1) Condutividade Trmica (cal/sec/cm2/C) 8 x l0-5 Calor Especfico 0,16-0,2 Gravidade Especfica 2,5+

Devido as suas propriedades fsicas e qumicas, a fibra de vidro possui inmeras variedades de utilizao, sendo as principais caractersticas: a alta resistncia mecnica e a grande estabilidade dimensional. Possui tambm resistncia qumica, excepcionais qualidades de isolamento eltrico, mobilidade, resistncia a combusto e boa compatibilidade com resinas de Silicone, Epoxi, Poliester, Fenlicas, etc. Devido a estas propriedades novos usos so encontrados constantemente. Entre as aplicaes da fibra, esto: Reforos plsticos e abrasivos, Materiais esportivos, Indstria naval e aeronutica, Isolantes eltricos e trmicos,10

Revestimentos anti-corrosivos, Reforos abrasivos, Filtragem de materiais de baixo ponto de fuso, Isolao eltrica, Ancoragem de mrmores, Tecidos tcnicos, Isolao trmica, Isolantes eltricos, Reforos e proteo de cabos telefnicos de fibra tica, Revestimento externo de mangueiras etc. Para a robtica, tm-se na fibra um poderoso material para a confeco de bases e "carcaas" para robs. Devido grande facilidade e excelente relao custo/benefcio, pode-se contruir peas de forma rpida e eficiente [4]. As 12 caractersticas mais importantes da fibra de vidro so: - Leveza: partes de plstico reforadas ajudam a economizar peso comparadas s partes de ao (at 30% mais leves) com propriedades termomecnicas semelhantes. - Reciclagem: Devido a mtodos tcnicos diferentes, reciclagem de fibra de vidro agora possvel, como tambm a reciclagem de termoplsticos ou reforos de vidro de thermoset. - No apodrecimento: Filamento de vidro no deteriora e no apodrece. No afetado pela ao de insetos e roedores. - Baixa condutividade trmica: Esta caracterstica altamente estimada na indstria de construo civil, onde o uso de compostos de fibra de vidro torna possvel eliminar passagens trmicas possibilitando economia de calor. - Higiene: no poroso - Resistncia alta a agentes qumicos: Quando combinada com resinas apropriadas, compostos com esta caracterstica podem ser feitos de filamento de vidro. - Fora mecnica: Filamento de vidro tem uma resistncia especfica mais alta (resistncia tenso/massa volumtrica) do que a do ao. Esta caracterstica o ponto de partida para o desenvolvimento de fibra de vidro para produzir compostos de alto desempenho. - Caractersticas eltricas: Suas propriedades como um isolador eltrico excelente, at mesmo a espessuras pequenas, combinadas com sua fora mecnica e comportamento a temperaturas diferentes, formou a base das primeiras aplicaes para o filamento de vidro. - Incombustibilidade: Como um material mineral, fibra de vidro naturalmente incombustvel. Nem propaga nem mantm uma chama. Quando exposta ao calor, no emite fumaa nem produtos txicos.11

- Estabilidade dimensional: Filamento de vidro insensvel a variaes em temperatura e higrometria e tem um baixo coeficiente de expanso linear. - Compatibilidade com matrizes orgnicas: A habilidade da fibra de vidro para aceitar tipos diferentes de tamanho cria uma liga entre o vidro e a matriz, possibilitando que seja combinada com muitas resinas sintticas, como tambm, com certas matrizes minerais (gesso, cimento). - Permeabilidade de Dieltricos: Isto essencial em aplicaes como radomes, janelas eletromagnticas, etc. - Integrao de funes: Material composto de fibra de vidro pode ser usado para produzir partes de uma pea que integram vrias funes e substituir diversas partes montadas. H duas variantes de processo para a produo de fibra de vidro, conforme mostra-se nas Figuras 4a e 4b, mas ambas utilizam vidro fundido que atravessa um a fieira onde so produzidas as fibras. No primeiro processo, o vidro primeiramente pelotizado para posterior fuso e formao das fibras. No segundo e mais usual processo, as fibras so pelotizadas e, portanto, o modulo de elasticidade nas direes axial e transversal ao filamento idntico. As fibras de vidro podem ser produzidas tanto na forma de filamentos contnuos quanto na forma de fibras picadas. Ao processo de fiao, as fibras so recobertas com um material de encimagem. Fibras destinadas a processos de tecelagem, como por exemplo, tranagem, so recobertas com um material lubrificante, que pode ser removido posteriormente por queima. As fibras de vidro podem tambm ser recobertas por agentes ligantes de forma a promover adeso qumica entre a matriz polimrica e a superfcie da fibra. Estes agentes ligantes so usualmente organossilanos que apresentam uma estrutura do tipo X3SiR. O grupo R susceptvel de ligao a um grupo na matriz, e os grupos X podem hidrolisar na presena de gua para formar um silanol, e condensam na superfcie de fibra de vidro formando siloxanos.

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Figura 4: Representao esquemtica do processo para produo de fibras de vidro.

Muitas das propriedades fsicas e qumicas da fibra de vidro no so parecidas com as daquelas de vidro a granel. As propriedades mecnicas so, no entanto, bastante diferentes. Alta resistncia mecnica associada s fibras de vidro colocam os FRPs na classe de materiais estruturais. Se as comparaes so feitas com13

bases de pesos iguais, a fibra de vidro um dos materiais estruturais mais fortes disponvel. Propriedades de fora so proporcionais taxa de carregamento; quanto mais rpido o carregamento, maior a fora. 2.3. Resinas Resina um composto orgnico derivado do petrleo, que passa de seu estado lquido para o estado slido, atravs de um processo qumico chamado "Polimerizao" [3]. Nos processos de formao no estado lquido, as resinas aquecidas tornam-se lquidas medida que entram ou so misturadas no molde (geralmente sob presso). Em alguns processos, a resina nunca aparece como lquida, mas transformada em uma pea acabada dentro da prpria ferramenta. Em geral os termofixos apresentam-se na forma de uma massa de po quando colocados manualmente no molde. Quando aquecidos, os termoplsticos no se tornam lqudos, na verdade eles tornam-se viscosos (com consistncia semelhante do mel). Na maioria dos processos de moldagem, os termoplsticos so forados a se comportar como lquidos no interior da cavidade do molde (geralmente sobv presses altssimas) produzindo, assim, peas com detalhes magnficos [5]. Os termofixos ou resinas termofixas, curam num estado irreversvel, porque sua estrutura molecular interligada. Compara-se a resina termofixa a um ovo. Uma vez cozido, essencialmente, permanece no mesmo estado. Durante a polimerizao, os materiais termofixos produzem seu prprio calor em uma reao com catalisador [3, 5]. Como exemplo de resinas termofixas para compsitos, temos as resinas polister insaturadas, ster-vinlicas, epxis, uretnicas e fenlicas. Por outro lado, uma resina termoplstica tem estrutura molecular linear, que amolece repetidamente quando aquecida em direo ao seu ponto de fuso e endurece quando resfriada. Em termos simples, pode-se comparar um termoplstico parafina, a qual flui quando aquecida e endurece tomando sua forma quando resfriada [3]. Como exemplos de resina termoplstica para compsitos, temos polipropileno, polietileno, poliestireno, ABS (acrilonitrila-butadieno-estireno), "nylon", policarbonato, polister termoplstico, xido de polifenileno, polisulfona e PEEK (poli-ter-ter14

cetona). Os termoplsticos so normalmente aquecidos antes de serem derramados no molde [3, 5]. 2.4. Processamento de Fibra de Vidro 2.4.1. Moldagem manual Moldagem manual ou hand-lay-up utilizada na fabricao de peas pequenas, e de baixa produo. A resina com catalisador aplicada com pincel ou rolo, sobre a manta de fibra de vidro que repousa sobre o molde. As bolhas de ar so removidas por roletes. A cura ocorre temperatura ambiente [6]. A Figura 5 ilustra a tcnica.

Figura 5: Esquema do processo de moldagem por injeo e reao.

2.4.2. Moldagem por contato A moldagem por contato um processo trabalhoso, usado basicamente na produo de peas com tamanho variando entre mdio e ligeiramente grande. O processo utiliza moldes de plsticos, madeira ou gesso para a fabricao de cascos de barcos, banheiras e boxes para banheiros, bem como carenagens. O reforo geralmente mantas de fibra de vidro entrelaadas -, combinado com uma mistura de resina de polister termofixo em um molde aberto. Com o auxlio de um rolete, os reforos so comprimidos e os materiais so distribudos no molde.

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2.4.3. Moldagem pistola Na moldagem pistola ou spray up, a fibra de vidro em forma de fios contnuos ("roving") alimentada para uma pistola com um picador, que a corta em fibras de um determinado tamanho. As fibras so lanadas sobre um jato de resina e a combinao de materiais direcionada para a cavidade do molde, onde o compsito toma sua forma [7]. Embora os custos com ferramental sejam baixos, a espessura das paredes no uniforme e somente a superfcie da pea que fica em contato com o molde apresenta-se lisa. Outro problema bastante significativo que as peas so relativamente pesadas e o material de reforo frgil e degrada-se com o tempo, podendo delaminar no caso de impacto [5]. A Figura 6 apresenta como ocorre o processo.

Figura 6: Esquema do processo de moldagem pistola

2.4.4. Moldagem por injeo e reao reforada (RRIM) Talvez nenhum outro processo tenha mudado o design do produto mais do que a moldagem por injeo. Embora baseado na tecnologia para metais de fundio por presso em cmara quente, o desenvolvimento de materiais polimricos, bem como outros recentes progressos nesse processo, permitiram aos designers uma quase total liberdade no design. Uma vez limitada a materiais termoplsticos, a moldagem por injeo est agora disponvel tambm para os que endurecem a quente. A moldagem por injeo um processo de alto custo com moldes feitos de ao-ferramenta do tipo P. No processo da moldagem por injeo, as pelotas so

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alimentadas por um vago alimentador num barril aquecido onde so misturadas com aditivos e fundidas. A resina fundida ento injetada na cavidade do molde. Na moldagem por injeo e reao reforada as fibras de reforo so, geralmente, entrelaadas e moldadas para o molde. Devido ao alinhamento a que a pea submetida para suportar foras j esperadas, a pea moldada geralmente estrutural, isto , pode suportar foras maiores do que aquelas normalmente esperadas para uma pea reforada. A Figura 7 ilustra como ocorre a RRMI [5].

Componente A de resina

Reforo

Componente B de resina

Cilindros de alta presso

Cabea do misturador Molde de injeo

Figura 7: Esquema do processo de moldagem por injeo e reao.

2.4.5. Moldagem por transferncia de resina A moldagem por transferncia usada para a produo de componentes eltricos e eletrnicos e peas de borracha e silicone, cujas paredes podem variar em espessura. Representa um avano do processo de compresso. Um material termofixo no-curado colocado em uma cmara de transferncia, onde aquecido e ento injetado em um molde. A presso fornecida por um pisto ou um parafuso rotatrio [5]. Moldagem de transferncia feito muitas vezes em prensas de compactao por moldes do tipo integral. O material de moldagem empurrado para a cavidade17

do molde em estado fluido. Como o nome indica, um mbolo de transferncia fora a plastificao do composto no interior da cavidade. O projeto est equipado com um tubo de transferncia, que aceita o encargo pr-aquecido antes de o pisto ser abaixado no tubo [2]. A moldagem por transferncia de resina, uma variante da moldagem por transferncia, foi desenvolvida para produa de intermediria a alta. Uma resins misturada a um catalisador forada, sob presso moderada, para o interior de um molde, geralmente com uma manta entrelaada de fibras de reforos pr-arranjada no molde, Figura 8.

Resina

Reforo

Figura 8: Moldagem por transferncia para plsticos termofixos.

2.4.6. Moldagem por centrifugao ou Rotomoldagem A tecnologia da Rotomoldagem permite a fabricao de peas em plstico, que substituem com grande vantagem produtos antes fabricados em chapas de ao, fibra de vidro, amianto, alumnio e outros materiais. Veja a seguir as mais diversas aplicaes em produtos: - Tanques reservatrios para armazenagem; - Pequenas embarcaes; - Implementos agrcolas; - Peas e acessrios para indstria automobilstica; - Brinquedos; - Tanques de combustveis;18

- Tanques reservatrios para armazenagem; - Lixeiras; - Substituio de peas que antes eram feitas em fibra e outros materiais termoplsticos; - E muito mais... A flexibilidade desse processo permite sua aplicao em inmeros produtos. Este processo molda formas cilndricas e ocas, tais como tanques, tubulaes e postes. A manta de fios cortados colocada em um molde cilndrico oco, ou fios contnuos de "roving" so cortados diretamente sobre as paredes internas do molde. medida em que o molde gira, a resina aplicada sua parte interna, atravs de quatro etapas [8,9]: - CARREGAMENTO Consiste na alimentao do molde com uma quantidade de material prdeterminada, sendo o mesmo em forma de p. Aps a alimentao, o molde fechado com auxlio de grampos ou parafusos, e segue para a prxima etapa, o aquecimento. - AQUECIMENTO Aps o carregamento e o fechamento do molde, o mesmo conduzido para um forno onde inicia um movimento de rotao biaxial. O efeito sinrgico entre o calor recebido do forno e a movimentao biaxial resulta em um aquecimento uniforme do material no interior do molde. Quando a temperatura no interior do molde alcana a temperatura de amolecimento do polmero, o mesmo comear a aderir superfcie do molde, iniciando um processo de sinterizao e a formao de uma estrutura reticular tridimensional. Com continuidade do aquecimento o material comear a fundir e a estrutura formada colapsar. Com o colapso da estrutura, o ar que estava junto com as partculas de p retido, formando-se bolhas. Estas bolhas, se permanecerem na pea, resultam em perdas nas propriedades mecnicas, principalmente com relao resistncia ao impacto. Portanto, para a eliminao destas bolhas necessria a continuidade do aquecimento aps a fuso do material. A continuidade do aquecimento resulta em uma diminuio da viscosidade do polmero, o que torna mais fcil o processo de dissoluo do ar pela matriz polimrica, at que a maioria das bolhas tenha sido eliminada. Se este aquecimento adicional for prolongado, a pea resultante no apresentar bolha, porm exibir degradao termo-oxidativa na sua superfcie interna, com acentuada perda de19

resistncia mecnica. A condio ideal de moldagem ser alcanada quando a pea apresentar algumas bolhas prximas superfcie interna, sem apresentar degradao termo-oxidativa. - RESFRIAMENTO O molde ainda em movimento rotacional conduzido para fora do forno at uma estao de resfriamento. O resfriamento do molde pode ocorrer por ar ambiente, jato de ar, spray , ou por sistemas mais complexos como camisas envoltas no molde. O processo de resfriamento tambm possui grande influncia sobre as propriedades mecnicas da pea moldada. Se o resfriamento for lento, para materiais semicristalinos como o polietileno, haver tempo suficiente para o crescimento de cristais, o que resultar em peas com alta rigidez, mas com baixa resistncia ao impacto. Pelo contrrio, um resfriamento muito rpido resultar em diferenas de temperaturas bruscas na parede da pea, o que provoca variaes na estrutura do material, com diferentes nveis de contrao do polmero. Estas diferenas de estrutura e nveis de contrao resultaro no empenamento da pea. - DESMOLDAGEM Aps o molde e a pea serem resfriados, o movimento de rotao biaxial cessado, e o molde conduzido a uma estao de desmoldagem, para abertura do molde e extrao da pea, depois da extrao, o molde novamente carregado com o material e o ciclo recomea. A Figura 9 ilustra a tcnica de rotomoldagem.

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Figura 9: Etapas do processo de rotomoldagem.

2.4.7. Conformao de bolsa de vcuo Na moldagem de bolsa de vcuo (Figura 10) quando o lay up concludo, uma folha flexvel (geralmente papel celofane ou acetato de polivinila) colocada sobre a camada superior. Articulaes e costuras so seladas e elaborado um vcuo entre a superfcie do molde e da parede interior da bolsa. Vcuo de ar usado para forar a bolsa contra os moldes, o vcuo envolve o produto fazendo com que o balo sobre o produto no entre em contato com o molde. Em geral, os moldes so de alumnio, mas tamb podem ser de outros materiais resistentes presso do ar. A presso resultante tende a eliminar vazios e as foras de qualquer excesso de resina ou de ar aprisionado [2].

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Figura 10: Esquema do processo de conformao de bolsa de vcuo.

2.4.8. Conformao de bolsa de presso Conformao de bolsa de presso (Figura 11) essencialmente o inverso do processo acima descrito. A cobertura de borracha adaptada geralmente usada como bolsa. As folhas normalmente so colocadas sobre a face exposta do produto e um selo ou placa de presso assegurado ao longo do topo do molde. Ar ou presso de vapor a 50 psi aplicado entre as camadas superiores e a bolsa.

Figura 11: (A)Conformao de bolsa de presso; (B) Autoclave.

A modificao do mtodo moldagem por balo pressurizado mostrado na Figura -B, em que a unidade inteira colocado em uma autoclave a vapor. Aqui, as presses aplicadas esto em torno de 50 - 100 psi. A ltima das duas abordagens a preferida, pois permite carga mxima com fibra de vidro e produz produtos de maior densidade [2].

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2.4.9. Pultruso O processo de pultruso um mtodo de fabricao contnuo, mecanizado, para produtos de seo uniforme, em resina polister, epxi estervinlica ou fenlica reforada com fibras de vidro, de desempenho superior aos materiais convencionais [10]. Pultruso , de certa forma, o oposto de extruso (pois o perfil a ser formado puxado e no empurrado atravs do molde). Entretanto o processo de pultruso produz perfis que so similares aos produzidos por extruso, j que apresentam caractersticas constantes e comprimento indefinido. Os produtos mais comuns produzidos por pultruso incluem membros estruturais, tais como, escadas, passarelas e corrimos. Outras aplicaes incluem desde talcos de golfe a eixos motores. Nesse processo, o material de reforo recebe um banho termofixo viscoso (geralmente polister). A resina adere ao reforo, que , ento, puxado atravs de um longo molde de ao aquecido. A resina cura, formando o perfil reforado ou a pea (Figura 12 ) [5].

Legenda do processo de pultruso:

Figura 12: Esquema do processo de pultruso

1. Fios em fibra-de-vidro - Responsveis pela resistncia longitudinal dos perfis. 2. Manta em fibra-de-vidro - Disponvel em diversas gramaturas, a manta responsvel pela resistncia transversal dos perfis. 3. Tanque de resina - Local onde feita a impregnao dos fios e mantas em fibra de vidro. 4. Vu23

5. Ferramenta de pultruso - Onde ocorre a cura da resina. o perfil toma sua forma e torna-se rgido. 6. Puxadores 7. Perfil pultrudado 2.4.10. Compresso

A moldagem por compresso usada basicamente com resinas termofixas e borrachas. Na moldagem por compresso, uma quantidade medida ou uma prforma de uma resina parcialmente polimerizada colocada manualmente em um molde pr-aquecido. A polimerizao ou cross-linking ocorre no molde sob calor e presso. Estes moldes so desenhados para a perda de material mnima resultante de uma parcela da carga a ser empurrada para fora da cavidade como overflow durante o fechamento. As rebarbas que normalmente se formam na linha divisria devem ser removidas. No h necessidade de um canal de corrida. As peas reforadas com fibras longas podem ser conformadas por esse processo, pois so colocadas diretamente no molde, e no foradas atravs de um canal, como na moldagem por injeo. Os moldes para compresso ou ferramentas so feitos de ao-ferramenta tipo P. Eles custam menos que os moldes para injeo, pois so mais simples e suportam menos presso. Uma vez que o processo de enchimento feito manualmente, insertos podem ser facilmente adicionados durante o enchimento. Os custos com mo-de-obra so mais altos e os ciclos so mais longos, j que os moldes so cheios manualmente [2,5]. A Figura 13 ilustra a tcnica.

Figura 13: Esquema do processo de compresso 24

3. CONCLUSES Os materiais compsitos surgiram no mercado para atender necessidades de diversos segmentos industriais, com o objetivo de se obter determinadas vantagens em relao aos chamados materiais de engenharia convencionais, quais fossem, facilidade de processamento e possibilidade de combinao de propriedades na medida em que se queira, seja atravs da variao da quantidade percentual de cada componente, da forma geomtrica do componente estrutural ou do tipo de cada componente associado por vezes, ao baixo custo de fabricao. Esses materiais, alm de aliar alta resistncia mecnica com boa ductilidade, permitem que o produto tenha melhor estabilidade dimensional e resistncia mecnica, e em determinados casos, maior tenacidade com a incorporao das cargas. Os compsitos compreendem uma classe de materiais heterogneos, tanto na escala microscpica quanto na escala macroscpica; multifsicos, resultantes de uma combinao racional, em que um dos componentes, descontnuo, d a principal resistncia ao esforo (componente estrutural ou reforo) e o outro, contnuo, o meio de transferncia desse esforo (componente matricial ou matriz). O Fiberglass Reinforced Plastics (matriz plstica reforada com fibras de vidro) um membro muito especial e distinto da famlia dos compsitos. um material estrutural leve, que no enferruja e que pode ser moldado em peas complexas, pequenas ou grandes, em grandes, mdias ou pequenas escalas de produo. A fibra de vidro (fiberglass) um tipo de plstico reforado largamente utilizado nas mais diversas aplicaes que possui caractersticas como: Alta resistncia mecnica e corroses, durabilidade , conserva suas propriedades mecnicas ao longo do tempo, fcil aplicao , fcil reparao, leveza, cura rpida ,excelente aspecto , fcil acabamento, muita oferta de matria prima, permite inovao em aplicaes conforme a criatividade . Foram abordadas algumas tcnicas de processamento tais como moldagem manual, por contato e pistola, moldagem por injeo e reao reforada, moldagem por transferncia de resina, moldagem por centrifugao ou rotomoldagem, conformao de bolsa de vcuo, conformao de bolsa de presso, pultruso e compresso.

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4. REFERNCIAS

[1]. NETO, F. L.; PARDINI, L. C. Compsitos estruturais: cincia e tecnologia. Ed. Edgard Blcher, So Paulo. 2006. [2]. CHEREMISINOFF, N. P.; CHEREMISINOFF, P. reinforced plastics. Noyes Publications, New Jersey. 1995. [3]. Introduo fibra de vidro. . Dezembro de 2009. N. Fiberglass

Disponvel em: Acesso em 18 de

[4]. MOLDEGLASS. O que a fibra de vidro e suas aplicaes. Disponvel em: . Acesso em 18 de Dezembro de 2009. [5]. JIM LESKO. Design industrial: materiais e processos de fabricao. Ed. Edgard Blucher, So Paulo. 2004. [6]. Processo de laminao. Disponvel em: . Acesso em 18 de Dezembro de 2009. [7]. OWENS CORNING. Moldagem pistola spray-up. Disponvel em: . Acesso em 18 de Dezembro de 2009. [8]. OWENS CORNING. Moldagem por centrifugao. Disponvel em: . Acesso em 18 de Dezembro de 2009. [9]. PLASMOLDES. Rotomoldagem. Disponvel em: . Acesso em 18 de 2009. [10]. CSE Composites. Processo de pultruso. Disponvel em: . Acesso em 18 de Dezembro de 2009.

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