Caracterização das propriedades mecânicas de um compósito fabricado com resina poliéster e fibra de vidro

Abstract

Materiais compósitos consistem na combinação das propriedades de dois ou mais materiais e são utilizados em diversas áreas da indústria, como a náutica e a aeroespacial, sendo uma solução para inovações em projetos de engenharia em geral. Esse material se caracteriza pelo baixo custo de produção e pela eficácia de suas propriedades mecânicas e físicas. A combinação é dada por uma matriz, como as resinas, e reforços, geralmente, fibrados. Nessa classe de materiais, o plástico reforçado com fibra possui maior destaque. Na indústria náutica, a fim de se obter um material leve, econômico e com alto desempenho, o reforço normalmente utilizado é a fibra de vidro, formando um material conhecido como Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (PRFV), que consiste na união da resina com o reforço de fibra de vidro. Para sua fabricação, pode ser utilizada a técnica de laminação manual por ser considerada a mais simples e de menor custo. O objetivo deste trabalho foi produzir um material composto de matriz poliéster reforçado com fibra de vidro analisando a organização das camadas de tecido/manta e determinando as suas propriedades mecânicas. Foram produzidas nove placas de material compósito utilizando resina poliéster e fibra de vidro com variação das camadas de manta e tecido da fibra de vidro. A partir de cada placa foram obtidos cinco corpos de prova que foram submetidos ao ensaio mecânico de tração, determinando as propriedades mecânicas de tensão máxima, deformação máxima e módulo de elasticidade das nove configurações produzidas. Os resultados demonstram que a utilização da manta teve propriedades mecânicas dos compósitos inferiores ao tecido devido a descontinuidade dos fios. As variações mais espessas, mesmo com tecido, não apresentaram valores elevados das propriedades mecânicas desejáveis para o material, o que pode ter tido grande interferência devido a existência de bolhas nas camadas do laminado. Foi possível determinar que a configuração utilizada como base para o desenvolvimento deste trabalho apresentou propriedades mecânicas elevadas, com um módulo de elasticidade de 23,40 MPa, mostrando que a quantidade de tecido é mais importante do que a colocação de manta na variação das camadas. Portanto, devido ao baixo custo de fabricação e alto desempenho do composto, a configuração base utilizada no trabalho é a mais recomendada para o uso na indústria náutica.

Composite materials consist of the combination of the properties of two or more materials and are used in several areas of industry, such as nautical and aerospace, being a solution for innovations in engineering projects in general. This material is characterized by low production costs and the effectiveness of its mechanical and physical properties. The combination is given by a matrix, such as resins, and reinforcements, usually fibers. In this class of materials, fiber-reinforced plastic is the most prominent. In the nautical industry, in order to obtain a light, economical and high performance material, the reinforcement usually used is fiberglass, forming a material known as Fiberglass Reinforced Plastic (FRP), which consists of the union of resin with fiberglass reinforcement. For its manufacture, the manual lamination technique can be used because it is considered the simplest and least expensive. The objective of this work was to produce a fiberglass reinforced polyester matrix composite material by analyzing the organization of the fabric/blanket layers and determining its mechanical properties. Nine plates of composite material were produced using polyester resin and fiberglass with variation of the blanket and fabric layers of the fiberglass. From each plate five specimens were obtained and submitted to the mechanical tensile test, determining the mechanical properties of maximum stress, maximum strain and modulus of elasticity of the nine configurations produced. The results show that the use of the blanket had lower mechanical properties of the composites than the fabric due to the discontinuity of the threads. The thicker variations, even with fabric, did not present high values of the mechanical properties desirable for the material, which may have had great interference due to the existence of bubbles in the layers of the laminate. It was possible to determine that the configuration used as the basis for the development of this work presented high mechanical properties, with a modulus of elasticity of 23.40 MPa, showing that the amount of fabric is more important than the placement of blanket in the variation of layers. Therefore, due to the low manufacturing cost and high performance of the composite, the base configuration used in this work is the most recommended for use in the nautical industry.