Mecha não torcida de fibra de vidro: como selecionar cientificamente o substrato para reforço de material compósito?

Sem torçãomecha de fibra de vidroé um material de reforço chave na área de materiais compósitos, e suas propriedades e aplicações variam significativamente dependendo do método de classificação. Pode ser classificado principalmente a partir de três aspectos: estrutura da trama, direção do reforço do fio e composição química da fibra.

 

01 Classificação por Estrutura de Trama

 

A estrutura da trama afeta diretamente as propriedades físicas e a adaptabilidade de processamento do tecido:

 

1. Tecido de trama simples:

 

Utiliza trama lisa (1/1), com fios de urdidura e trama entrelaçados alternadamente. O número de pontos entrelaçados (ng) em um ciclo completo de tecelagem é 2, o maior entre os três. Isso torna sua estrutura densa, o tecido rígido, plano e não deformado facilmente. É utilizado principalmente para reforçar produtos de fibra de vidro com superfícies planas ou pequenas curvaturas (como chapas, estruturas planas). Se usado para produtos com formatos complexos e grandes concavidades/convexidades, tem tendência a enrugar.

 

2. Tecido de sarja:

 

Utiliza um ponto de sarja (como 1/2, 2/1, 2/2, etc.), com flutuadores de urdidura ou trama dispostos em um padrão escalonado, formando uma textura diagonal contínua na superfície do tecido.

 

3. Mecha de fibra de vidro:

 

O número de pontos de entrelaçamento (ng) dentro de um ciclo de tecelagem completo é 3 ou 4, inferior ao da fibra de vidro tecida. Portanto, seus fios de urdidura e trama apresentam menos ondulação, resultando em uma estrutura relativamente solta e macia que é facilmente deformada. Essa característica lhe confere excelente moldabilidade e conformabilidade na fabricação de produtos de fibra de vidro com formatos complexos e alta curvatura (como cascos de navios e conchas complexas), além de ser menos propenso a enrugamento.

 

4. Tecido de cetim:

 

É caracterizado por pelo menos 5 pontos de entrelaçamento (ng Maior ou igual a 5) dentro de um único ciclo de tecelagem completo. Esta estrutura resulta em fios mais longos e em uma superfície de tecido mais lisa, mas sua aplicação em mechas de fibra de vidro é relativamente limitada.

 

Efeito sinérgico da estrutura do tecido e do diâmetro da fibra:

 

A moldabilidade de um tecido depende não apenas da estrutura da trama, mas também do diâmetro da fibra de vidro utilizada. O diâmetro da fibra de vidro usada para produzir mecha normalmente varia de 12 a 24 μm. Diâmetros maiores resultam em tecidos mechados mais rígidos; diâmetros mais finos resultam em tecidos mechados mais macios e com melhor moldabilidade.

 

02. Classificação por Direção de Reforço do Fio

 

A resistência da mecha não torcida concentra-se principalmente na urdidura (direção do comprimento) e na trama (direção da largura) do tecido:

Tecido bidirecional padrão: As densidades dos fios da urdidura e da trama são basicamente equilibradas, proporcionando reforço em duas direções principais.

 

Tecido unidirecional: Projetado para atender requisitos de alta resistência em uma direção específica. Ao concentrar um grande número de mechas não torcidas na urdidura ou trama, a resistência e o módulo nessa direção são significativamente melhorados, formando um tecido unidirecional de urdidura-unidirecional ou trama-unidirecional. Este tipo de tecido é frequentemente utilizado em componentes estruturais que precisam suportar cargas elevadas em uma direção específica.

 

03. Classificação por Composição Química das Fibras

 

A composição química da matriz de fibra de vidro determina as propriedades mecânicas e a resistência ambiental da mecha:

 

1. Mecha sem torção de fibra de vidro-sem álcalis (tecido sem torção-de álcalis): Feito de fibra de vidro E. Em comparação com o tecido médio-alcalino, ele tem maior resistência, maior módulo e melhor resistência a intempéries, resistência à água e resistência a álcalis. 1. **Usando tecido de plástico reforçado com fibra de vidro (FRP):** Esta é a escolha preferida para a fabricação de produtos FRP de alta-extremidade que exigem durabilidade e confiabilidade de longo-prazo, como aqueles para navios, tubulações de pressão e pás de ventiladores.

 

2. Pano de mecha não torcido de fibra de vidro alcalina médio- (pano/tecido tecido alcalino médio{{2}): feito de fibra de vidro tipo C-. Possui baixa resistência à água, mas boa resistência a ácidos. É usado principalmente em ambientes corrosivos ácidos, como revestimentos de certos tanques de armazenamento de produtos químicos e materiais filtrantes para meios ácidos.

 

3. Pano de mecha sem torção de fibra de vidro resistente a álcalis-: produzido usando fibras de vidro especiais-resistentes a álcalis (como fibra de vidro AR). Esse tecido tem resistência superior a álcalis e à água em comparação com o tecido de fibra de vidro-sem álcalis e foi projetado especificamente para exposição-de longo prazo a ambientes fortemente alcalinos (como concreto armado e produtos GRC).

 

4. Pano de mecha não torcido de fibra de vidro de alto-módulo de resistência/alto{2}}módulo:

 

Feito com fibras de vidro especiais, como vidro tipo S-(alta resistência) ou HMG (alto módulo). Em aplicações-de ponta que exigem extrema resistência, rigidez (módulo) ou resistência ao impacto (como aeroespacial, equipamentos esportivos de alto-desempenho e armaduras à prova de balas), seu desempenho supera em muito o do tecido de fibra de vidro de grau E-comum.

 

A versatilidade das mechas de fibra de vidro não torcidas permite que elas atendam a uma ampla gama de necessidades de aplicação na indústria de materiais compósitos.

 

Compreender sua classificação por estrutura de trama (grade, sarja, cetim), direção de reforço (biaxial, uniaxial) e composição química (sem álcali-, médio-alcalino, álcali-resistente, alta-resistência/alto{4}}módulo) e suas características principais correspondentes (como rigidez, moldabilidade, direcionalidade de força e resistência à corrosão) é crucial para a seleção de materiais científicos e para otimizar o desempenho e os processos do produto. Somente selecionando de forma abrangente o tipo mais adequado de mecha sem torção com base na complexidade estrutural, no estado de tensão e no ambiente de uso do produto final é que o equilíbrio ideal entre o desempenho do material e a relação custo-benefício pode ser alcançado.