Tipos de Fibras de Vidro e Suas Aplicações

Fibras de Vidro

Fibras de Vidro: Tipos, Produção e Aplicações na Indústria de Materiais Compostos

As fibras de vidro são obtidas a partir de minerais moídos (areia, caulim, calcita, colemanita, etc) fundidos em fornos de fusão entre 1.400°C a 1.500°C para posterior transformação em fibras. A composição da massa vítrea a ser fundida varia de acordo com os minerais que são utilizados, isto determina o tipo de fibra, conforme segue abaixo:

Tipo E (E-glass, electrical glass)
Baixo teor alcalino, isolante elétrico, boa resistência à tração e flexão. É o mais empregado para reforço dos plásticos devido ao seu ótimo custo-benefício.

Tipo C (C-glass, chemical glass)
Possui boa resistência química e é recomendado para aplicações em ambientes corrosivos, tanto ácidos quanto alcalinos.

Tipo ECR (ECR-glass)
Com excelente resistência química, esse tipo é recomendado para aplicações em ambientes ácidos, como tanques e tubos.

Tipo S
As altas propriedades mecânicas fazem com que esse tipo seja recomendado para aplicações aeroespaciais, balísticas e blindagens.

Tipo AR (AR-glass, Alkali-resistant glass)
A excelente resistência alcalina do tipo AR, o torna recomendado para reforço de matrizes cimentícias diversas, como concreto, argamassas, pré-fabricados, etc, sendo usado na forma de vergalhões estruturais, telas, roving e fibras picadas.

As fibras de vidro ocupam posição de grande importância entre os materiais de reforço utilizados em termofixos e termoplásticos na indústria dos plásticos. Comercializadas para essa finalidade desde a década de 40, têm possibilitado o uso crescente dos plásticos em aplicações antes reservadas exclusivamente aos metais e suas diversas ligas. Dentre as principais características das fibras de vidro, podemos destacar:

⦁ excelentes propriedades mecânicas;
⦁ baixa densidade (peso específico 2,55 g/cm³ – Tipo E);
⦁ baixo coeficiente de dilatação térmica;
⦁ facilidade de processamento;
⦁ baixo custo, quando comparada às outras fibras de reforço de alto desempenho.

Perguntas Frequentes

De que são obtidas as fibras de vidro?

As fibras de vidro são obtidas a partir de minerais moídos como areia, caulim, calcita, colemanita, entre outros, fundidos em fornos de fusão entre 1.400°C a 1.500°C.

Como varia a composição da massa vítrea das fibras de vidro?

A composição da massa vítrea varia de acordo com os minerais utilizados, determinando o tipo de fibra de vidro.

Quais são os tipos de fibras de vidro e suas principais características?

Tipo E (E-glass): Baixo teor alcalino, isolante elétrico, boa resistência à tração e flexão. É o mais empregado para reforço de plásticos.

Tipo C (C-glass): Boa resistência química, recomendado para ambientes corrosivos ácidos e alcalinos.
Tipo ECR (ECR-glass): Excelente resistência química, indicado para ambientes ácidos.
Tipo S: Alta resistência mecânica, utilizado em aplicações aeroespaciais, balísticas e blindagens.
Tipo AR (AR-glass): Resistência alcalina, recomendado para reforço de matrizes cimentícias como concreto e argamassas.

Desde quando as fibras de vidro são comercializadas para reforço de materiais plásticos?

As fibras de vidro são comercializadas para reforço de materiais plásticos desde a década de 40.

Tipos de Fibras de Vidro

Rovings

Rovings são bobinas cilíndricas formadas por mechas de filamentos contínuos de fibra de vidro enroladas praticamente paralelas sem torção. Se caracterizam pela facilidade de corte, rápida penetração e molhabilidade pela resina de laminação, excelente dispersão, assentamento, conformação e roletagem. Sua densidade é determinada por 1 tex = 1g/km, ou seja, 4000 tex = 4000g/km. São recomendados para uso geral em processos de Aspersão (spray-up) e Laminação Contínua, Pultrusão e Enrolamento filamentar.

CSM – Mantas de Fibra Picada
Formadas a partir do corte das fibras de vidro, cujos filamentos são distribuídos de maneira uniforme e aleatória e posteriormente aglutinados por meio de um ligante de alta solubilidade em monômero de estireno (tornando-se compatível com resinas poliéster, estervinílica e epóxi), com isso possibilita a formação de laminados com propriedades isotrópicas. Estas mantas são recomendadas principalmente para o processo de Laminação Manual, Laminação Contínua, vácuo, RTM e injeção.

Tecidos Woven-Roving (Bi-direcionais)
Constituídos de fios de vidro, os tecidos são entrelaçados na direção 0° (urdume – sentido da máquina) e 90° (trama – transversal), com configuração de tecelagem, podem ser tipo tela ou sarja. São recomendados principalmente para o processo de Laminação Manual, e eventualmente como reforço pontual em outros processos.

Tecidos Multiaxiais
Os tecidos de vidro são facilmente reconhecidos devido à configuração de tecelagem, em que as fibras de vidro estão sobrepostas umas às outras em eixos diferentes costurados com fios de poliéster. Podem ser encontrados nos formatos, variando as direções em 0°, +45°, – 45° e 90°, e as gramaturas, e também podem ser combinados com manta ou véu para um melhor acabamento superficial.

O arranjo das fibras de vidro determina a direção e nível de reforço do laminado, sendo encontrados nos seguintes formatos:

Unidirecional: permite obtenção de elevadas propriedades mecânicas ao longo de uma direção, 0° ou 90°.

Biaxial: inclui a orientação das fibras em duas direções distintas, 0°/90° ou +45°/-45°. As propriedades mecânicas do laminado variam conforme a direção considerada na aplicação, tendo uma melhor resistência a torção.

Triaxial ou quadriaxial: constituído de três ou quatro camadas, respectivamente, em direções distintas, sendo estas, 0°, +45°, -45° e 90°. Proporcionam a fabricação de laminados com menor peso e melhores propriedades mecânicas, principalmente, de flexão e tração. Além de demandarem menor consumo de resina para sua respectiva impregnação, podem ser disponibilizados acoplados com mantas de fibras de vidro picadas, possibilitando ao laminado um melhor acabamento superficial.

São recomendados para diversos processos industriais, desde a simples Laminação Manual, como também, Laminação Contínua, Prensagem, RTM, Pultrusão, Infusão, além de reforço pontual em outros processos, como Enrolamento Filamentar.

Mantas Moldáveis Compostas
Consiste basicamente de uma ou duas camadas de mantas de fibras de vidro picadas e costuradas a um núcleo de não tecido sintético (PP
Polipropileno), cujo resultado é um reforço perfeito recomendado aos sistemas de moldagem fechada, como RTM, RTM Light e Infusão. Essas mantas apresentam diversas vantagens no seu processamento: alta conformabilidade resultando em economia de tempo e mão de obra, alta resiliência contribuindo para melhoria na qualidade superficial das peças, alta permeabilidade facilitando o fluxo de resina, peças com boa rigidez, alto índice de repetibilidade e melhoria de produtividade.

Essas mantas podem ainda ser disponibilizadas com tecidos multiaxiais acoplados, possibilitando a fabricação de peças com altas propriedades mecânicas e com excelente acabamento superficial.

Manta de Filamento Contínuo – CFM
As Mantas de Filamentos Contínuos disponibilizadas pela Diprofiber são fabricadas a partir de filamentos de vidro do tipo Advantex®, que consistem em fibras contínuas orientadas aleatoriamente em múltiplas camadas aglutinadas por meio de um ligante químico especial de baixa solubilidade compatível com resinas poliéster, estervinílicas, epóxi, fenólicas e poliuretano.

Essas mantas são recomendadas para processos de moldagem fechada, como RTM, Prensagem, Injeção, Pultrusão e Infusão. Na versão destinada ao processo de Pultrusão, tem destaque para a sua pelo fato de o ligante empregado na aglutinação dos filamentos ser de baixíssima solubilidade em estireno, acaba resultando num reforço ideal para este processo em virtude da sua alta resistência ao puxamento. De um modo geral, estas mantas proporcionam diversas vantagens, com destaque para as que seguem abaixo:

Aumento das propriedades mecânicas
Melhoria das propriedades isotrópicas
Melhoria no fluxo da resina
Redução de peso
Facilidade de manuseio

Véus de Superfície
Os véus de superfície são formados por filamentos de fibras de vidro dispersos aleatoriamente e ligados por copolímero estireno acrílico. Usados como uma barreira protetora do laminado contra a ação de intempéries e em ambientes agressivos, que também proporcionam uma superfície lisa com melhor acabamento e tem uma rápida impregnação. Podem ser encontrados em diferentes tipos de filamentos de fibra de vidro:

Tipo C: São resistentes a ataques alcalinos e ácidos. O ligante é compatível com as resinas de laminação de Poliéster e Epóxi. Usado como reforço em barreiras de proteção química dos laminados em compósitos, possibilitando a criação de uma camada rica em resina, e criando uma união forte com o laminado estrutural.

Tipo ECR: Usado para reforçar gelcoats e melhorar o desempenho de laminados feitos com resinas epóxi ou poliésteres. A moldagem é facilitada pela rápida molhagem do ligante usado no véu.