Categoria: Sem categoria

Quando se busca alta performance, optamos pelos materiais com melhores características mecânicas e com isso o construtor quer sempre maximizar essas propriedades. Um dos materiais que mais sofrem alteração do ambiente durante a laminação é a resina.

Conforme já abordamos em post anteriores, normalmente os laminados náuticos são fabricados sem controle do ambiente, então a variação principalmente da temperatura e umidade, o grau de cura das resinas acaba variando bastante. Essa variação leva a uma instabilidade nas propriedades mecânicas da resina e consequentemente do laminado.

A melhor forma de otimizar as características mecânicas da resina e com isso atingir os melhores resultados que esse material pode oferecer é a pós cura.

É claro que para fabricar corpos de prova ou pequenas peças não existe muita dificuldade em elevar e controlar a temperatura do laminado até atingir o grau máximo de cura da resina, mas a realidade é bem diferente quando pensamos na fabricação de uma embarcação de 30 ou até mesmo 60 pés de comprimento. Abaixo comparação da resistência a tração das reina poliéster, éster vínica e epoxy, laminadas a temperatura ambiente e com pós cura.

Embarcações de performance podem ser desde uma canoa de competição olímpica, um veleiro da Americans Cup até um motor yacht de alta velocidade e todos esses projetos requerem da estrutura o máximo que ela pode oferecer, e com isso pode-se obter uma grande vantagem ao se pós curar cada uma dessas peças.

No caso dos veleiros de competição, por serem construídos em sua grande maioria por tecidos pré-impregnados (pre-pregs) em fibra de carbono e núcleos de honeycomb de aramida, o próprio controle da temperatura durante a cura do prepreg oferece uma grande otimização das propriedades mecânicas desse tipo de laminado.

Um dos nichos que tem crescido mais é a de construção de canoas e kayaks de competição. Nessas peças a pós cura não costuma apresentar muita dificuldade visto que esse tipo de embarcação não possui dimensões muito grandes, nesse caso é muito mais fácil se utilizar cobertores térmicos ou uma estufa que acomode a embarcação e seus moldes.

Essa realidade já é mais complexa quando falamos de embarcações maiores que 30 pés, o que exigiria uma estrutura de forno e controle de temperatura extremamente grande e cara.

Com isso, dada a necessidade, outras formas foram sendo desenvolvidas, como a utilização de estacoes de lâmpadas infravermelho que conseguem aquecer uma área maior e são razoavelmente homogêneas se bem utilizadas, garantindo um bom resultado de pós cura, entretanto elas não devem ser direcionadas diretamente sobre o laminado.

O mais importante é que as especificações do fabricante da resina sejam cumpridas com o maior rigor possível e o grau de cura final do laminado seja devidamente conferido, garantindo assim que as melhores características mecânicas foram obtidas com sucesso.

Tecidos Híbridos são aqueles fabricados a partir de dois ou mais tipos de tecidos. Na tentativa de melhorar as propriedades do laminado muitos construtores utilizam fibras que possibilitem agrupar as vantagens dos materiais e minimizar as desvantagens.

As vantagens de incorporar duas fibras em um tecido é que as propriedades finais do reforço aumentam devido ao ajuste e combinação das propriedades individuais de cada fibra. Por exemplo: se é necessário obter um laminado rígido com uma boa resistência ao impacto e um baixo peso, o construtor pode escolher um tecido híbrido de carbono com Kevlar^®. O carbono irá prover a rigidez e as fibras aramidas contribuirão com a resistência ao impacto.

No caso de se estar procurando o ajuste de propriedades mecânicas e custo, o mais comum é agrupar as propriedades do Kevlar^® com as da fibra de vidro.  De qualquer forma, a combinação de tecidos de fibra de vidro, carbono e Kevlar^® pode ser usada para otimizar propriedades mecânicas e custo.

Geralmente estes tecidos híbridos são feitos por encomenda e podem ter também uma infinidade de combinações, dependendo basicamente de quanto se está disposto a investir.  Os tecidos híbridos são encontrados nas tramas bidirecional, unidirecional, biaxial, triaxial e quadriaxial em gramaturas que variam entre 80 e 1800 g/m².

A espessura e a quantidade de fibra a ser usada em um molde é sempre uma dúvida que atinge a vários construtores principiantes e mesmo profissionais. Normalmente utiliza-se de três a quatro vezes a espessura da peça que será construída, entretanto, esta regra pode mudar de peça para peça, dependendo do tamanho do molde e durabilidade que se espera.

A maior parte do laminado da parte mais interna do molde, além do gelcoat, vai ser composto por mantas de fibra de vidro para evitar a impressão (print thru) dos tecidos no lado interno. Nesse mesmo aspecto, o teor de vidro do laminado é importante para assegurar uma baixa contração do molde. As camadas devem ser aplicadas com certo espaço de tempo para evitar um possível aumento de temperatura na superfície do laminado. O problema da impressão de fibras e reforços no lado interno do molde é basicamente devido a alta contração e reatividade ao tipo de resina que se está usando.

Uma boa opção, adotada por inúmeros profissionais, é laminar pelo menos 2400g/m² de manta de fibra de vidro antes de colocar qualquer tecido. Isto equivale a laminação de 2 camadas de manta de 300g/m² mais 4 camadas de manta de 450g/m². As primeiras mantas devem ser as mais leves e, neste ponto, surge um detalhe que gera muitas dúvidas.

Alguns construtores gostam de aplicar um véu de superfície logo em seguida ao gelcoat para melhorar o aspecto do molde e evitar a impressão de pequenos fios de manta da camada seguinte. Porém, como o teor de resina em uma camada de véu é de 95%, a probabilidade de distorções na superfície do molde será maior, há não ser que se utilize uma resina de baixíssima contração ou com um HDT muito alto.

Para assegurar espessura e resistência compatíveis do molde será necessário acrescentar mais algumas camadas de material tramado, que poderá vir acompanhado de mantas de fibra de vidro. Assim, uma outra camada de 1800g/m² de tecido e 900g/m² de manta completarão a estrutura do molde. Note que o total aqui mencionado irá gerar um valor de aproximadamente 5kg/m² de fibra, que equivale a uma espessura de aproximadamente 10mm.

Um fator que inibe alguns construtores a deixarem de lado os processos de laminação manual é o fantasma do custo. Não restam dúvidas que o processo de vacum bag com epoxy tem um custo maior. Mas existe uma diferença entre o custo direto e o indireto de cada um dos processos. Se o critério de decisão for o custo individual de cada material, com certeza o sistema de laminação manual é mais efetivo.

Os produtos para laminação manual em fibra de vidro e resina poliéster têm um custo médio de U$3.00/kg, enquanto um outro tipo de laminação – utilizando resina epoxy a vácuo com fibra de vidro – tem um custo inicial de U$ 6.00/kg.

Adicionando-se os custos de mão-de-obra, mesmo com o uso de laminadores mais qualificados, já se percebe uma boa redução na diferença de preços entre os processos. No processo a vácuo, usa-se menos fibra e resina e o valor das superposições e perdas no corte dos reforços também são menores. Continuando a listar os benefícios, o processo a vácuo tende a produzir laminados mais eficientes, com moderado aumento de custo.

Uma das dificuldades de se comparar custos de barcos em poliéster laminados manualmente e outros construídos por vacuum bag é a necessidade do uso de resinas epoxy quando se utiliza o sistema de vácuo. O fechamento da bolsa de vácuo e aplicação da pressão somente ocorre após a impregnação de todas as fibras do laminado, que é feita manualmente. O casco de um barco de 30 pés, por exemplo, precisa de pelo menos seis horas para ser laminado, por isso é necessário que a resina utilizada possa ficar em estado líquido durante este tempo, sem iniciar o processo de cura. Não existe nenhuma resina poliéster, mesmo utilizando inibidores, que consiga ficar em aberto todo este tempo.

Resinas epoxy de laminação em composites têm um tempo de trabalho que pode variar entre 2 horas e 12 horas. Em seis horas é possível laminar 150m², o que equivale a três camadas de reforço ou material sandwich em uma fôrma de 50m² – potencialmente o tamanho de um molde para um casco de 40 pés. Para se obter uma boa impregnação inicial do laminado é importante que a resina tenha uma viscosidade baixa e ao mesmo tempo capacidade de atravessar algumas camadas de fibra. Normalmente, neste processo as resinas têm uma viscosidade que não ultrapassa 350 cps – um valor menor que a grande maioria das resinas poliéster de laminação conhecidas.

Uma das variáveis mais importantes sobre as resinas é o tempo de desmoldagem da peça. Ao contrário das resinas poliéster, onde o item mais importante é o geltime – o tempo da passagem do estado líquido para o de gel durante o processo inicial de polimerização – nas resinas epoxy temos o tempo de cura no pote (pot life), o tempo de gel na peça, tempo máximo na viscosidade de impregnação, tempo em aberto para a determinação do fechamento da bolsa de vácuo, tempo de cura sob vácuo e o tempo de desmoldagem.

Ao utilizar resinas epoxy e processos com vácuo, o construtor deve ter em mente que esse trabalho exigirá um método específico de trabalho. O mesmo se aplica à trabalhos de laminação manual com resinas poliéster. A utilização de materiais e processos diferentes exigirá expertises diferentes, ambos trarão prós e contras, e cabe ao construtor analisar qual é o melhor investimento para atingir o objetivo do projeto, e em qual ele se sente mais confortável executando.

Para qualquer laminação e processo envolvendo materiais compostos, é importante entender o papel e os tipos de desmoldantes. A aplicação desse material garante que a sua peça seja removida do molde sem danos, nem ao molde e nem à peça, garantindo um bom acabamento na superfície. O mercado hoje apresenta uma série de variações e composições de agentes, sendo importante especificarmos alguns deles e suas propriedades.

Ceras à base de carnaúba são os agentes desmoldantes mais conhecidos e empregados na indústria. Existe uma série de tipos e marcas desses produtos, que devem ser escolhidos com cuidado, pois alguns desenvolvem rapidamente um filme de poliestireno sobre a superfície do molde, dificultando a desmoldagem, eliminando o brilho da peça e deteriorando o molde. 

Ceras à base de silicone devem ser evitadas. Filme de álcool polivinílico, mais conhecido como PVA, pode ser uma opção para peças sem muita preocupação de acabamento e, com certeza, é uma garantia de desmoldagem quando os moldes já estão em fim de vida útil.  Entretanto, quando se deseja um acabamento exemplar, a utilização desse filme deixará pequenas marcas na superfície do molde.  Uma possível aplicação deste produto é nas partes de difícil desmoldagem de inserts no convés e moldes de interiores onde a certeza da desmoldagem vem antes que o aspecto estético.

O uso de desmoldantes internos e desmoldantes líquidos é uma das opções disponíveis para o construtor que pretende entrar na fabricação seriada de barcos ou peças, mas não se aplicam à produção em pequena escala.  Produtos desse tipo permitem desmoldar mais de 50 peças sem a necessidade de ter de encerar o molde repetidamente.  Entretanto, se a produção das peças permitir que o molde fique vazio por mais de 24 horas, poeira e contaminação neutralizarão o efeito destes desmoldantes.

A junção de placas planas pré-fabricadas do tipo K-lite pode ser feita através de perfis com vários formatos, ângulos e acabamentos. Estes perfis são principalmente utilizados para junções e acabamentos no interior do barco, como módulos, divisórias, camas, camarotes e pisos.

Estes perfis de junção podem ser fabricados em diferentes tipos de materiais, porém os mais encontrados no mercado são de plástico, fibra de vidro e alumínio. Também podem ser fabricados em fibras de carbono, que se adaptam muito bem aos painéis K-lite com honeycomb Nomex, laminados pelo método de infusão.

Atualmente, existe uma variedade de maneiras de unir painéis a perfis. Eles podem ser simplesmente encaixados, colados ou fixados com adesivos, rebites ou parafusos. A primeira opção não admite grandes esforços, já as uniões coladas suportam maiores tensões e, por fim, as junções com adesivos a base de epoxy oferecem uma boa qualidade estrutural.

As vantagens de utilizar essas uniões são a facilidade e velocidade de montagem dos painéis, possibilitando ao construtor uma economia substancial de mão-de-obra e maquinário. Isso é facilmente percebido se compararmos a quantidade de mão-de-obra utilizada para a construção de um interior com chapas de compensado e o mesmo trabalho feito com placas planas pré-fabricadas do tipo K-lite com núcleos de espuma de PVC e unidas com perfis industrializados.

Determinar qual a melhor resina de laminação para o reparo talvez seja a decisão mais difícil a se tomar. Existem uma dezena de prós e contras na lista de possíveis resinas utilizadas para reparo cosmético e estrutural de um barco.  Durante muitos anos quase todos os reparos de barcos fabricados com resina poliéster ou estervinílicas eram feitos com o mesmo tipo de resina base da construção, até porque não havia muitas opções disponíveis para os construtores (mesmo os profissionais).

Até pouco tempo atras não existiam as resinas epoxy de laminação que existem hoje e, a maioria delas, eram sistemas de resina e endurecedores formulados para a fabricação de adesivos viscosos e que quase nunca conseguiam oferecer boa resistência à flexão. Elas também não eram formuladas para curar em temperatura ambiente, e fazer pós cura em um reparo em céu aberto é bem complicado.

Não resta dúvida que as resinas à base de epoxy têm um maior poder de adesão e, por isto mesmo, são muito procuradas para reparos maiores que comprometem grandes áreas da estrutura do casco. Por melhor que sejam formuladas as resinas poliéster, infelizmente elas não tem o poder de adesão de um radical epoxy. Entretanto, a escolha da resina epoxy não deve ser feita somente pelo o preço do produto. A maior parte das resinas epoxy disponiveis em revendas não são apropriadas para reparo estrutural em material composto pois não desenvolvem boa resistência a tração, e tem um enorme potencial de dificultar a impregnação correta das fibras devido à alta viscosidade.

Em geral as resinas epoxy aderem perfeitamente bem sobre laminados de resina poliéster ou estervinílica, mas o contrário não é verdade. As resinas epoxy desenvolvem em sua superficie um tipo de “blush” oleoso que e incompatível com a reação da resina poliéster.

Se o reparo for executado com resina epoxy, então todo o restante do trabalho deve ser feito com a mesma resina. Se houve reforços ou colagens secundárias na área do reparo ele deve ser feito com epoxy. Talvez isto limite um pouco o uso deste produto, pois muitos construtores iniciantes não têm muita experiência com este tipo de material e seu procedimento de laminação.

Caso o construtor tenha que atender uma emergência de seu estaleiro, ele precisa planejar com antecedência a composição do seu ‘kit de reparo’ levando em conta o que será feito e quais as características do local em que a embarcação está docada. De qualquer modo esse é um kit básico que o construtor sempre deve ter em mãos. Essa lista também se aplica a quem estiver em cruzeiros longos e quer ficar livre de ter que procurar os materiais perto da marina que o barco fundear.

O kit de reparo, deve ser composto por 500 g de massa epoxy com endurecedor à prova d’água, um tubo de selante e um rolo de fita adesiva de PVC. Para pequenos cruzeiros, metade dessas quantidades é aceitável, para grandes cruzeiros leve sempre o dobro. Cargas ou espessantes podem ser de grande ajuda se usados corretamente na confecção de massas de aparelhamento ou colagem. Cab-O-Sil®, Aerosil®, microballons, microfibras são alguns tipos de cargas bastante usados em reparos. Abra o kit em casa e trabalhe nas instruções de mistura, escreva de forma clara em uma ficha guardada junto com o kit. Lembre-se que nem todo mundo é um expert. Não espere por uma emergência para descobrir como uma resina funciona. Adquira material extra e sempre leia as instruções antes de usar os produtos.

A maior parte dos materiais usados no reparo de cascos de fibra de vidro são praticamente os mesmos necessários à construção. Portanto, kits de reparo normalmente contém mantas e tecidos de fibra de vidro, resina poliéster, gelcoat, catalisadores e tintas podem ser aplicados sempre com bom resultado. Resinas a base de epoxy têm sido cada vez mais aplicadas em reparos, em razão do seu alto poder de colagem. Entretanto sempre fique atento para ter um kit compacto e que não vai gerar muito peso a bordo!

A forma do casco é definida de acordo com a sua aplicação. Existem basicamente três tipos de casco: de deslocamento, de semi-deslocamento e de planeio. Linhas mais arredondadas são desejadas em cascos de deslocamento, como é o caso dos trawlers e traineiras de pesca, que possuem sua velocidade limitada pelo seu comprimento e deslocamento. No caso de barcos a vela, as linhas são esbeltas na proa, enquanto na popa são arredondadas e cheias para gerarem uma formação de ondas ideal para a sua performance, tanto no contravento quanto no vento de popa.

 Algumas embarcações operam em condições intermediárias, entre o planeio e o deslocamento, e possuem cascos de semi-deslocamento. Estes cascos têm formas também intermediárias, com proas arredondadas e popas mais planas com menos volume.

No caso de cascos planadores, as linhas são projetadas com fundo plano, para poderem planar com mais facilidade, e a forma em “V” do fundo é definida de acordo com o tipo de mar onde a embarcação irá operar. Caso você queira passear com a família em águas abrigadas, então um casco com fundo plano e pouco “V” será a melhor opção de desempenho. Por outro lado, se o objetivo é pescar em águas agitadas com muita formação de ondas, então é melhor escolher um casco com uma boa dose de “V” para fornecer uma navegação confortável e segura.

A maior parte dos problemas superficiais em barcos construídos em série é provocada pela má aplicação do gelcoat, que é a camada mais externa de acabamento do casco. No caso de um casco atacado por bolhas a melhor opção é a utilização de um revestimento a base de resina epoxy.

Existe atualmente uma grande variedade de produtos específicos para esta finalidade, entretanto, qualquer resina epoxy sem solventes, pode também fazer o trabalho, mas tenha certeza de que o sistema escolhido, de resina e endurecedor, vai conseguir curar em um filme bem fino. Dependendo do tipo de mistura ou qualidade do endurecedor vai ser difícil conseguir uma boa cura e dureza final do revestimento e o trabalho terá sido em vão.

Se possível, inicie o trabalho imediatamente após ter retirado o barco da água. Remova toda a superfície do gelcoat contaminado abaixo da linha d’água, usando uma lixadeira, mas com muito cuidado para não ferir as camadas de fibra de vidro. A remoção do gelcoat acelerará o processo de secagem do laminado.

Lave o casco com água doce e espere por algumas semanas até a secagem completa do laminado. Em localidades com grande incidência de umidade é interessante instalar uma tenda plástica que cubra toda a área da obra, colocando no interior um desumidificador e aquecedores. A garantia do sucesso do reparo está diretamente ligada ao grau de secagem do casco.

Para monitorar a quantidade de umidade no casco pode se utilizar um medidor de umidade que ao percorrer a superfície do casco detecta se ele ainda apresenta qualquer grau de umidade. O tempo de secagem pode variar entre duas e oito semanas dependendo do estado do casco, embora cascos muito atingidos pela osmose possam necessitar de mais de quatro meses de secagem.

Após ter certeza de que ele está pronto para o reparo, aplique duas a três camadas de resina epoxy, com aproximadamente 0.2 mm por camada, cumprindo rigorosamente o intervalo de aplicação entre demãos. Depois de ter impermeabilizado o casco, lixe ligeiramente o fundo e aplique duas demãos de primer epoxy e em seguida a tinta anti-incrustante, isso criará uma camada espessa que dificultará a entrada de água.

A temperatura do ambiente de laminação é uma condição crucial para um bom trabalho. O ideal seria que todas as laminações fossem feitas em situações com controle de temperatura a fim de uniformizar o processo de cura, permitindo uma curva de cura ideal da resina, evitando distorções na peça e desgaste dos moldes.

O resultado de uma laminação com temperatura controlada só mostrará seus benefícios alguns anos após o barco ser lançado ou quando este estiver sujeito a severas condições de operação, e por essa razão é difícil de convencer a um fabricante em modificar seu padrão corrente de construção.

Para qualquer construção em fibra, a temperatura de trabalho deve ser mantida constante ou, pelo menos em uma determinada faixa. Para resina poliéster, a temperatura mínima varia entre 15 e 18 ºC, mas é possível laminar a temperaturas mais baixas usando maiores taxas de catalisador e acelerador ou ainda resinas de alta reatividade. A maior razão para não laminar peças abaixo destas condições é que as propriedades do laminado ficarão muito aquém dos seus valores ideais, o que se reflete diretamente em um problema na segurança e performance do barco.

Enquanto algumas resinas precisam ser curadas em temperaturas elevadas, aquelas utilizadas na construção de barcos devem ser trabalhadas idealmente a uma temperatura constante de 25ºC. Isto irá proporcionar uma cura homogênea sem distorções ou desmoldagem precoce.

Dependendo do tipo de construção, a pós-cura com temperatura elevada (depois da cura inicial a temperatura ambiente) pode trazer benefícios para o laminado. Esta prática irá acelerar o processo de maturação durante o endurecimento, aumentando as propriedades finais do laminado.

Para barcos de produção que utilizam materiais tradicionais, a pós-cura é normalmente dispensada, mas quando os barcos são feitos com produtos de alta performance, como resinas e adesivos a base de resina epoxy ou mesmo estervinílicas, ela é sempre muito importante. Resinas usadas nesses trabalhos, e sujeitas a pós cura, podem apresentar um ganho de propriedades mecânicas em mais de 20%.

Embora uma temperatura mais alta dentro da sala de laminação aumente a taxa de cura da matriz de resina, nada irá substituir o uso da proporção correta de catalisador dentro da resina. A melhor configuração é curar a resina em uma temperatura estável durante o seu primeiro período de cura e depois submeter o laminado a um processo de pós-cura.

A ventilação na área de laminação é importante não somente para manter o ambiente agradável para os laminadores, mas também para remover os gases liberados pelos produtos químicos. Muitas das resinas emitem gases fortes que podem ser prejudiciais à saúde com a exposição contínua e confinada. Para laminações pequenas e esporádicas, a ventilação natural é suficiente, mas para um trabalho intenso e em série, a ventilação forçada deve ser feita com mangueiras flexíveis que podem ser direcionadas para dentro dos moldes na área de laminação.

Construtores amadores, trabalhando ao ar livre não precisam se preocupar com esse aspecto, embora a temperatura e a umidade ainda sejam problemas a serem resolvidos. Vapores que se formam dentro de grandes moldes durante a laminação podem ser removidos com um simples ventilador, o que certamente irá garantir melhores condições de trabalho e cura do laminado.

Pouca iluminação é uma das piores situações que um construtor pode experimentar. A dificuldade de se trabalhar nestas condições só é sentida quando um grave defeito aparece. Neste ponto já é tarde demais para correções. Para que os defeitos sejam observados e removidos enquanto a laminação é feita deve sempre haver iluminação boa e uniforme em toda a área de fabricação.

Entretanto, o construtor deve evitar incidência direta de luz solar sobre as áreas de laminação ou mesmo durante o processo de cura. O aumento de temperatura provocado pelo sol incidindo diretamente no laminado, ou mesmo sobre o molde, pode modificar o tempo de cura e as propriedades finais do laminado. A incidência de luz solar direta sobre uma peça em processo de cura também pode modificar o padrão de geltime da resina e causar empenos graves que depois não vão poder ser consertados.