Estudo de fibras de laminados usados na indústria náutica

Abstract

O objetivo deste trabalho foi verificar a influência dos processos de laminação manual, laminação a vácuo e infusão sobre as propriedades físicas de absorção de água e relação matriz/reforço do compósito final. Além disso, duas resinas com propriedades distintas, poliéster e epóxi, foram investigadas. A metodologia aplicada consistiu na confecção dos corpos de provas para os três processos abordados, cada um utilizando tanto a matriz de resina de poliéster quanto a de epóxi. O teste de absorção de água foi baseado na norma ASTM D 570 (1998). A quantidade de matriz/reforço no laminado foi determinada pelo ensaio de combustão conforme a norma ASTM D 2584 (2011). Os resultados da comparação de diferentes métodos de laminação mostram que a utilização de vácuo no processo, auxilia na remoção de excesso de resina do laminado, sendo que o teor de fibra para a infusão foi em média de 0,45. Enquanto que a laminação a vácuo alcançou 0,31 e a laminação manual 0,20. Há algumas discrepâncias dos valores alcançados com a literatura, entretanto as tendências são as mesmas. Já para a absorção de água, houve um acréscimo de massa nas peças com resina de poliéster até acontecer a saturação, independentemente do método de laminação adotado. Entretanto, a combinação de peças laminadas com auxílio de vácuo (laminação a vácuo e infusão) e a resina epóxi de baixa viscosidade, apresentaram compósitos com fissuras e susceptíveis a ação da água. Estas fissuras ao longo do laminado deixaram as fibras expostas ao meio. Também se observou uma alta porosidade destes corpos de prova, que apresentaram uma fração volumétrica de vazios de até 0,48, ocasionando valores de absorção de água muito superiores àqueles usuais para esta resina, de até 38% de ganho de massa em 1608 horas de teste. Ao comparar as diferentes resinas, a viscosidade foi a propriedade física que apresentou as influências mais significativas nos resultados avaliados. Apesar dos maiores teores de fibras alcançados com a resina epóxi, a presença de valores de pressão negativa na ordem de 500 mmHg durante a laminação causou o surgimento de fissuras e porosidade nas peças. Dessa forma, fica evidenciado por meio deste estudo, que construtores devem encontrar a relação adequada entre a pressão utilizada na bomba de vácuo em processo de laminação a vácuo e infusão, e a viscosidade da resina utilizada, de forma a obter placas com altos teores de fibras e sem a presença de poros ou fibras expostas.

This paper has the objective of investigate the influence of the hand lay-up, vacuum bagging and infusion, as well as the use of a polymeric matrix made of polyester or epoxy resin, in their physical properties of water absorption and quantity of matrix/reinforcement in the final composite. Furthermore, two resins with different properties, polyester and epoxy, were investigated. The methodology consisted in the preparation of the specimens for the three processes mentioned above, each processed with both the polyester resin matrix as epoxy. The water absorption test was based on ASTM D 570 (1998). To verify the quantity of matrix/reinforcement of the laminate will be done a test following the rules of ASTM D 2584 (2011). The results of the comparison of different lamination methods show that the use of vacuum in the process, assists in the removal of excess resin, and fiber content for infusion has averaged 0,45. While the vacuum lamination reached 0,31 and manual lamination 0,20. There are some discrepancies in the values achieved with the literature, but the tendencies are the same. Already for water absorption, there was an increase in mass specimens of polyester resin even happen saturation, regardless of lamination method assumed. However, the combination of specimens laminated with vacuum assist (vacuum lamination and infusion) and the epoxy resin of low viscosity, had composites with fissures suscptible to the action of water. These fissures along the laminate, left the fibers exposed to the environment. It was also observed a high porosity of these specimens, which had a volume fraction of voids up to 0,48, causing water absorption values much higher than those usual for this resin, until 38% by weight gain in 1608 hours of testing. When comparing the different resins, the viscosity was the physical property that presented the most significant influences on the evaluated results. Although the higher fiber contents obtained with the epoxy resin, the presence of negative pressure values in the order of 500 mmHg during lamination, cause the appearance of fissures and porosity in the specimens. Thus, it is evidenced by this study that manufacturers must find the adequate relationship between the pressure used in the vacuum pump in a vacuum lamination process and infusion, and the viscosity of the resin used, to obtain plates with high levels of fibers and without the presence of voids or exposed fibers.