Determinação experimental da permeabilidade de compósito sanduíche produzido por infusão a vácuo

Abstract

O processo de infusão a vácuo é caracterizado pela boa qualidade na geração de grandes peças em compósito de plástico reforçado com fibras, sendo largamente utilizado na indústria náutica e de energia eólica. Entretanto, o processo de infusão de grandes peças não é simples, exigindo estudos para o preciso posicionamento de suas linhas de vácuo e de escoamento da matriz plástica. Atualmente programas de simulação de fluxo auxiliam o projetista a determinar e dimensionar os locais destas na peça. Não obstante, independente da ferramenta utilizada para modelação do processo, é necessário o conhecimento da permeabilidade do material compósito. Compreendendo a importância quanto a sua obtenção, esse estudo tem como objetivo determinar de maneira experimental a permeabilidade de um compósito de plástico reforçado com fibra de vidro (PRFV) com núcleo de polietileno tereftalato (PET). O método utilizado para determinação da permeabilidade foi o do fluxo unidirecional. A viscosidade e o tempo de gel da resina foram caracterizados, assim como o laminado final através das frações mássicas e volumétricas dos materiais de composição. A partir de demarcações da frente de fluxo a cada um minuto de infusão foram calculadas as suas distâncias longitudinais. Nas linhas demarcadas verificou-se a presença do fenômeno race tracking; para diminuição de sua influência foram propostas novas linhas de frente de fluxo verticais. Após todas as propriedades determinadas antes, durante e após o processo, foi utilizada a lei de Darcy para o cálculo da permeabilidade. Os resultados se apresentaram dentro da grandeza esperada, com média de 673,48 darcy, e desvio padrão de 136,35 darcy, indicando ser um bom método para obtenção da permeabilidade longitudinal de compósitos com núcleo.

The vacuum infusion process is characterized by good quality in the generation of large pieces of fiber-reinforced plastic composite, which are used in the nautical and wind energy industry. However, the process of infusing large parts is not simple, requiring studies for the precise positioning of its vacuum lines and flow of the plastic matrix. Currently, flow simulation programs assist the designer in determining and dimensioning their locations on the part. However, regardless of the tool used for modeling the process, it is necessary to know the permeability of the composite material. Understanding the importance of obtaining it, this study aims to determine in an experimental way the permeability of a glass-fiber reinforced plastic (GFRP) composite with polyethylene terephthalate (PET) core. The method used to determine the permeability was the channel flow method. The viscosity and gel time of the resin were characterized, as well as the final laminate through the mass and volumetric fractions of the composition materials. Infusion measurements were made every minute form the demarcations of the flow front, their longitudinal distances were calculated. In the demarcated lines, was verified the presence of the race tracking phenomenon; in order to reduce its influence, new vertical flow front lines were proposed. After all the properties determined before, during and after the process, Darcy's law was used to calculate the permeability. The results were within the expected magnitude, with average of 673.48 darcy, and a standard deviation of 136.35 darcy, indicating that it is a good method for obtaining the longitudinal permeability of composites with a core.