A função das fibras e da resina dentro de um laminado sólido são muito bem definidas. Enquanto as fibras de reforço fornecem resistência e rigidez à estrutura, a resina possui a função de dar suporte na geometria desejada além de transferir os esforços para as fibras. A transferência de esforços depende de algumas variáveis, como a capacidade de alongamento da matriz de resina e principalmente da resistência ao cisalhamento interlaminar.
Partindo do princípio de funcionamento dos materiais compostos, espera-se que a resina tenha pelo menos a mesma capacidade de alongamento que as fibras de reforço. Se isso não ocorrer existe um risco potencial de falha na estrutura, já que o laminado não suporta todo o esforço que a fibra é capaz de absorver e pode falhar com a delaminação e ruptura da matriz polimérica.
As fibras de carbono são as mais rígidas, com seu potencial de resistência máximo sendo alcançado com um alongamento próximo de 1,5%, enquanto as fibras de aramida deformam até 3% e as fibras de vidros variam entre 4% e até 6%. A Figura 1 mostra a capacidade de alongamento média de resinas termofixas.
Os dados deixam claro que as resinas epoxy possuem uma capacidade de alongamento muito maior do que as das resinas estervinílicas e, principalmente, que as poliéster. O projetista e o construtor devem ter essa questão em mente durante o dimensionamento estrutural e no processo de seleção de materiais da embarcação.
Além do alongamento, a resina deve possuir alto poder de adesão o que pode ser traduzido como alta resistência ao cisalhamento interlaminar, que é a medida de quanto a resina adere às camadas de reforço adjacentes e por quanto tempo ela consegue manter unidas as camadas de laminado.
Novamente as resinas epoxy apresentam uma resistência ao cisalhamento interlaminar muito superior às demais. Para mitigar esses efeitos e aumentar a adesão entre as camadas de tecido, construtores de embarcações utilizam camadas de manta de fibra de vidro entre uma camada de tecido e outra quando utilizam resinas poliéster.
Isso cria uma interface rica em resina que garante que a junção entre os elementos apresente a resistência o suficiente para segurança da estrutura. No entanto, isso acaba adicionando peso ao laminado e diminuindo a sua eficiência estrutural, mas garantindo um custo mais baixo do que o uso de resinas a base de epoxy.
Para amenizar o problema de adição de peso, devem ser utilizadas mantas da menor gramatura possível, algo entre 75 e 150 g/m². Existem inclusive tecidos multiaxias combinados com manta que adicionam apenas o peso necessário e ainda facilitam a montagem da laminação.
O cisalhamento interlaminar é mais uma das diversas variáveis que devem estar na mente de projetistas e construtores de embarcações. A peculiaridade dessa propriedade é que, diferente de diversas outras propriedades mecânicas, ela é muito mais dependente da resina utilizada do que da fibra de reforço.
Luana Rodrigues disse:
Como eu consigo detectar uma delaminação no meu barco?
Barracuda Composites disse:
Oi Luana,
A melhor forma é utilizar um teste não destrutivo com o auxilio de ultrassom, mas isto não é simples nem barato. O teste de ultrassom é muito sensível e sua leitura (se você não tiver experiencia) pode induzir ao erro. A opção mais simples e “caseira” é utilizar um martelinho de cabeca redonda e bater na região para ver se existe alguma mudança de som. O princípio é basicamente o mesmo do teste com aparelho mas é bem mais simples.
Carlos Freitas disse:
É por conta do cisalhamento interlaminar que se utiliza resina epoxy com tecidos de carbono?
Barracuda Composites disse:
Olá, Carlos
Esse é um dos motivos sim. Porém, o principal deles é o sizing do tecido, ou o tratamento de superfície.
Cada tipo de fibra recebe um tratamento para um tipo de resina e, em geral, o carbono recebe sizings compatível com resinas epoxy. Isso ocorre justamente por conta de sua alta capacidade de adesão e alta capacidade elongação, que permite que se extraiam as melhores propriedades possíveis de um material com alto valor agregado. Se resinas poliéster fossem utilizadas, além de não aderirem a superfície das fibras, elas iriam limitar as propriedades mecânicas finais do laminado.
Lucas Gabriel disse:
Se eu desejo diminuir o peso do casco de uma embarcação eliminando as mantas entre os tecidos, eu necessariamente vou precisar utilizar resinas epoxy? Esse custo não vai ser muito alto?
Barracuda Composites disse:
Olá, Lucas
Existem algumas opções. Antigamente o uso das mantas era mandatório por conta da propriedades das resinas poliéster, mas elas evoluíram muito nos últimos anos.
Se você utiliza processos de laminação manual, você pode diminuir a gramatura da manta que é utilizada entre as camadas de tecido. Agora, se você utiliza o processo de infusão com material sandwich dentro do plano de laminação, pode utilizar até tecidos sem manta e utilizar a resina poliéster sem prejuízo na confiabilidade da estrutura. É importante apenas pensar na permeabilidade da peça durante o planejamento do processo de fabricação, já que a manta é um meio de alta permeabilidade da resina que será eliminado.