TCC2_HILÁRIO_FINAL

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HILÁRIO BARROS TELES 
 
 
 
 
 
 
 
KEVLAR 
A FIBRA DE ARAMIDA DE ALTA RESISTÊNCIA 
 
 
 
RA 1299107670 
9º B NOITE 
 
Niterói 
2017 
 HILÁRIO BARROS TELES 
 
 
 
 
 
 
 
KEVLAR 
A FIBRA DE ARAMIDA DE ALTA RESISTÊNCIA 
 
 
Projeto apresentado ao Curso de Engenharia 
Mecânica da Universidade Anhanguera de 
Niterói. 
Orientador: Ana Claudia Silva. 
 
 
 
 
 
Niterói 
2017 
HILÁRIO BARROS TELES 
 
KEVLAR 
A FIBRA DE ARAMIDA DE ALTA RESISTÊNCIA 
 
Projeto apresentado ao Curso de Engenharia 
Mecânica da Universidade Anhanguera de 
Niterói. 
Orientador: Ana Claudia Silva. 
 
 BANCA EXAMINADORA 
 
 
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a) 
 
 
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a) 
 
 
Prof(ª). Titulação Nome do Professor(a) 
 
Niterói, 04 de dezembro de 2017 
AGRADECIMENTOS 
 
 Quero agradecer primeira mente a Deus por cada dia ter me dado força 
necessária pra estar concluindo o curso, a minha esposa Tatiane que me incentivou 
a estar iniciando o curso e me dar o apoio diário pra estar concluindo, a minha filha 
Bianca pelos momentos que não pude estar com ele devido ao compromisso com a 
faculdade, aos meus pais que me deram sempre o melhor ensinamento possível e 
que hoje estou e cheguei até aqui e sou quem eu sou é por conta dos ensinamentos 
que me passaram. Por fim agradecer a cada professor tanto da Unidade Rio Grande, 
quanto os da Unidade Niterói que fizeram ter o conhecimento amplo que eu tenho 
hoje e também aos colegas de classe de ambas Unidades que muitas das vezes 
conto com o apoio de cada um através de seus conhecimentos. 
5 
BARROS TELES, Hilário. KEVLAR: A FIBRA DE ARAMIDA DE ALTA 
RESISTÊNCIA.2017. 29 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em 
Engenharia Mecânica) – Universidade Anhanguera de Niterói, Niterói, 2017. 
 
RESUMO 
 
O trabalho a seguir tem como ser maior problema entender a Fibra de 
Aramida, saber sua características e seu potencial. Dando ênfase nos objetivo, foi 
feito pesquisas e encontrado e paliativamente o passo a passo da criação da Fibra 
citada, desde sua origem a partir de um compósito até o seu produto final que da 
origem ao Kevlar que é o material mais comentado em todo o conteúdo do trabalho, 
toda a explicação em linguagem clara fez com que fosse entendido desde a geração 
do problema até a solução de todos os objetivos e fez com que se aprendesse a vê 
a fibra de aramida com outros olhos no dia a dia e sua importância pra sociedade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
BARROS TELES, Hilário. KEVLAR: A FIBRA DE ARAMIDA DE ALTA 
RESISTÊNCIA.2017. 29 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em 
Engenharia Mecânica) – Universidade Anhanguera de Niterói, Niterói, 2017. 
 
 
ABSTRACT 
 
The following work has as main problem to understand the Aramid Fiber, to 
know its characteristics and its potential. Focusing on the objective, we have done 
researches and found the step by step of the creation of the mentioned fiber, from its 
origin from a composite to its final product that gives origin to the Kevlar that is the 
most commented material in all the content of the work, all the explanation in clear 
language made it understood from the generation of the problem to the solution of all 
the objectives and made to learn to see the fiber of Aramid with other eyes in the day 
to day and its importance to society . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 – Criação de um composto fibra de vidro + plástico .................................. .15 
Figura 2 – Tipos básico de compósitos ................................................................... .16 
Figura 3 – Esforço da quebra devido contato com a ferramenta de corte ............... .21 
Figura 4 – Capa de celular feito de Kevlar............................................................... .26 
Figura 5 – Roupa feita de Kevlar de piloto de fórmula 1 .......................................... .27 
Figura 6 – Estrutura molecular do Kevlar ................................................................ .28 
Figura 7 – Cinto de transmissão de energia feito de Kevlar ....................................30 
 
8 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Comparação entre compósitos fibrosos ................................................. 19 
Tabela 2 – Gráfico de capacidade específica de absorção de energia .................... 19 
Tabela 3 – Classificação de coletes pelo nível de proteção..................................... 26 
 
 
 
 
9 
 
SUMÁRIO 
INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 10 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................. 11 
3. Composição dos Compósitos e das Fibras de aramida ........................................ 15 
3.1 Tipos de Compósitos ......................................................................................... 166 
3.1.1 Compósitos Particulados ................................................................................ 177 
3.1.2 Compósitos Fibrosos ....................................................................................... 18 
3.2 INFLUÊNCIAS DA ORIENTAÇÃO E DA CONCENTRAÇÃO DA FIBRA ......... 211 
3.3 Estudando as Fases ........................................................................................... 22 
3.3.1 Fase Matriz ...................................................................................................... 22 
3.4 COMPÓSITOS A SER ESTUDADO ................................................................... 24 
4. A Utilização e comercialização da fibra de aramida (kevlar) ................................. 25 
CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 31 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
INTRODUÇÃO 
 
Kevlar surgiu na década de 70 como uma alternativa aos polímeros nylon e 
poliéster sua mais importante propriedade mecânica é sua altíssima resistência ao 
cisalhamento, notando-se uma grande dificuldade ao manusea-lo e o seu trabalho 
de cortá-lo. 
 A notória corrida por um aprimoramento técnico vem fazendo com que 
engenheiros e outras profissões, busquem conhecimentos técnicos para achar 
soluções para problemas que são gerados em projetos de diversas empresas, 
dentro desta corrida por uma tecnologia mais avançada, aonde após estudos e 
pesquisas, percebeu-se que o mesmo poderia ser utilizado para outras finalidades 
como, por exemplo, revestimento antiexplosão, roupas especiais à prova de fogo, 
coletes a prova de balas e reforço para compósitos. 
O grande problema foi Identificar como um tipo de fibra de aramida tornou-se 
um material de grande resistência tornando-se indispensável em diversos produtos? 
O objeto geral é realizar uma revisão de literatura sobre a prioridade que substituiu o 
aço dos pneus, que é sete vezes mais duro que o aço, caracterizando a origem, a 
estrutura molecular, a resistência mecânica e suas aplicações. Os objetivos 
específicos ou secundários é caracterizar historicamente o surgimento, 
desenvolvimento, composição e estrutura da fibra aramida Kevlar. Avaliar 
propriedades e desempenho, levando em consideração o comportamento mecânico 
e a resistência ao impacto, caracterizando também o comportamento do Kevlar em 
relação à resistência. Identificar os tipos comerciais do Kevlar, e suas 
recomendações em relação ao manuseio e aplicações na área da engenharia 
mecânica. 
O trabalho trata-se de uma revisão de literatura onde foram feitas pesquisas 
em livros que buscam o entendimentos dos materiais compósitos e em paginas da 
internet que tratam do compósito aramida, o kevlar, desde sua composição até sua 
comercialização. Ele está compostode três capítulos, dividido em fundamentação 
teórica, no segundo será falado sobre sua composição/formação e no ultimo capítulo 
sua comercialização. 
 
 
11 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
De forma simplificada, compreende que materiais compósitos assim 
mencionados “são aqueles constituídos pela combinação de pelo menos 
dois matérias, que após a mistura ainda podem ser perfeitamente 
identificados em sua massa, sendo as propriedades do compósito 
superiores a de seus constituintes em separados”. (SANTIAGO, 2002). 
É importante entender a composição do Kevlar ( p-fenilenodeamina com 
cloreto de tereflatolia) para que possa compreendê-lo. Sua origem vem a ser 
desenvolvida por compósitos, que são materiais que possuem diferentes fases e 
suas fases trabalha de formas isoladas, onde elas são quimicamente diferentes e 
estão separadas por uma interface distinta. Na maioria dos casos os materiais 
compósitos são formados por duas fases, a matriz que envolve a fase chamada de 
dispersa. Com isso aumenta a resistência mecânica, outro fato importante é que ele 
diminui a fragilidade, tende a se proteger contra a degradação e ter um aumento 
significativo na sua condutividade, tudo isso por conta do reforço adicionado à 
matriz. 
As fibras de aramidas Kevlar, tem coloração amarelada. “É a fibra orgânica 
comercial de maior sucesso e recebeu o nome comercial de Kevlar. As fibras kevlar 
são constituídas de um polímero denominado de poliamida”. (SPECHT, 2000). 
Assim foi mencionado na U.S Federal Trade Comission, “a palavra aramida é 
utilizada como um termo genérico para designar um conjunto de fibras 
manufaturadas formadas por longas cadeiras sintéticas de poliamidas, na qual pelo 
menos 85% das ligações de amidas são formadas pela união de dois anéis 
aromáticos” (YANG, 1993). Por esta característica se diferencia das poliamidas 
tradicionais, como o nylon. 
Em 1965, cientistas descobriram um novo método de produção de uma 
cadeia polimérica quase perfeita. O polímero poli-p-benzamina foi desenvolvido 
para formar soluções cristalinas líquidas devido à simples repetição de sua espinha 
molecular tipo bastão. 
O compósito que da origem a fibra de poliaramida, de origem poli – muito, que 
faz referência ao grande número de repetições de uma mesma unidade estrutural, ar 
– aromático e amida – visto que essa função orgânica interconectando os anéis 
benzênicos na estrutura polimérica. Dado por um polímero termoplástico composto 
12 
 
por monômeros de amida conectados por ligações peptídicas, feita pela reação 
entre o ácido tereftálico e a para-benzeno-diaminza. Como citado na descrição de 
compósitos ele é de altíssima resistência e baixa densidade, sendo assim mais duro 
e resistente que o aço. Hoje em dia a poliaramida está diretamente relacionado com 
a família de polímeros, com denominação de poliamídicos, com sua produção obtida 
através de quatro elementos, são eles o petróleo (ou o gás natural), de aromas, do 
ar e da água (carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio). 
Algumas empresas utilizaram a tecnologia para desenvolver uma fibra de poli-
para-fenol teraftalamida, a qual foi introduzida como uma fibra de aramida de alta 
resistência em 1971, após a conceituação das fibras de aramida como fibras de alto 
desempenho vem se impondo desde então, por apresentar um desempenho 
mecânico elevado. 
“A descoberta do processo de fabricação da fibra de aramida tipo Kevlar se 
iniciou em 1965, quando a cientista Stephanie Kwolek, pesquisadora da Du Pont, 
sintetizou uma série de poliamidas aromáticas para-orientadas” (YANG, 1993). As 
fibras aramida Kevlar são produzidas na companhia francesa Du Pont Co, que teve 
sua comercialização em 1972. 
O Kevlar tem um melhoramento das propriedades físicas de tração, apresenta 
excelente estabilidade térmica e resistência à chama, como já foi citado 
anteriormente, o que por esta razão acabou conquistando um mercado maior. O 
Kevlar foi inicialmente introduzido no mercado de fibra de alto desempenho como um 
fio de filamentos contínuos denominados de Fibra B, posteriormente, chamada de 
PRD-49, ao qual foi substituído pela designação Kevlar 49, utilizada na 
comercialização. 
“Fibras aramidas são usadas sobdiversas formas, pelas indústrias 
aeroespaciais, química, mecânica e militar, no caso especifico do Kevlar” (YANG, 
1993). As fibras de aramida são fornecidas em diversas formas: fios, segmentos 
curtos, polpa, tecidos e não tecidos. Os tipos mais comuns são o Kevlar 29, 49 e 
149, caracterizados por terem boas propriedades balísticas, estruturais e de rigidez, 
respectivamente. 
A principal diferença entre elas é a finalidade de aplicações, principalmente 
em tecidos, na confecção de vestimentas resistente a impactos e ao fogo. 
Empregados também na laminação de estruturas como raquetes, capacetes e 
pranchas de windsurf. Na forma de polpa é usada para melhorar o desempenho dos 
13 
 
elastômeros e resinas, principalmente quando resistências a altas temperaturas são 
requisitadas. Na forma de corte de filamentos mais longos, com comprimento de 
pelos menos 6mm, são utilizados na formação de fios torcidos de alta resistência ao 
desgaste, com intuito de criar elementos de isolamentos acústicos ou de 
amortecimento de vibrações. Na forma de floco apresenta um comprimento inferior 
ao da forma de grampo em torno de 1cmm. É utilizada para aumento da resistência 
sem afetar significativamente a viscosidade do sistema. 
“Identifica uma tendência de crescimento no consumo, devido ao emprego em 
uma grande variedade de aplicações, incluindo a fabricação de pneus, de satélites 
espaciais e de cabos subaquáticos de comunicação de dados” (LANGSTON, 1984). 
As características da aplicação define qual aramida deverá ser empregada para 
reforçar pneus, cinto de seguranças e cabos eletromecânicos o Kevlar é indicado. 
O Kevlar 29 é aplicado em equipamentos de proteção pessoal e na área 
balística, podendo ser utilizado na produção de tecidos, fitas adesivas e telas. Para 
materiais mais resistentes e com módulo mais elevado o Kevlar 49, é empregado em 
plásticos reforçados, aviões e área aeroespacial, naval, produtos esportivos, 
produtos pultrudados e área elétrica. 
Os custos da fibra de aramida Kevlar normalmente são inferiores ao das 
fibras de carbono de qualidade aeroespacial, porém ainda é bem superior ao das 
fibras de vidro. Uma das propriedades mais importante do Kevlar é sua altíssima 
resistência ao cisalhamento, porém o seu corte é muito difícil por conta dessa 
propriedade. Isso é o que faz das fibras de aramida Kevlar um material balístico 
importante, capaz de suportar um impacto local muito forte. Elas também são 
capazes de absorver uma quantidade de energia durante a fratura muito grande, 
isso é que faz resultar a sua resistência a fratura. 
“No caso dos esquemas de proteção de cabine nas aeronaves de voo, a 
demanda por mais materiais leve e altamente resistente vem justificando a utilização 
do Kevlar” (VAN HAASTERT E ROSENBERG, 1984). No que tange ao seu uso na 
indústria aeronáutico, é muito utilizado em componentes e superfície sujeita a 
grandes impactos (por exemplo, polainas, carenagens, blindagem de hélices, etc.). 
Também o Kevlar pode substituir as fibras de carbono em alguns pontos da 
fuselagem, em especial aquelas que alojam sistemas de comunicação, navegação e 
radares, pois as fibras de carbonos são eletro-opacas e isso prejudica de forma 
significante a passagem de ondas eletromagnéticas, e as fibras de aramidas são 
14 
 
boas dielétricas. 
“Descreve aplicação do Kevlar em motores de foguetes de alto desempenho 
e em vasos de pressão, salientando que a aramida Kevlar provou ter 
potencial para fabricação de compósitos de alto desempenho e foi 
selecionada para emprego em tanques de armazenagem no espaço” 
(MORRIS, 1984). 
Além de sua boa resistência à tensão, a interface do Kevlar e qualquer matriztende a ser problemática, pois ao se trabalhar em tensão podem surgir problemas de 
laminação indesejáveis, que em ultimas instâncias podem o levar a graves falhas 
estruturais. Podendo tudo isso ser somado a sua tendência de absorver umidade, 
que implica em um rigoroso controle das condições do ambiente onde o Kevlar é 
armazenado ou produzido, outro problema é que suas propriedades tem a tendência 
a ser degradada sobre o efeito de radiação ultravioleta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
15 
 
3. COMPOSIÇÃO DOS COMPÓSITOS E DAS FIBRAS DE ARAMIDA 
 
“Compósitos são materiais construído por uma mistura de fases 
macrocomponentes de materiais que estão num dividido e que, geralmente, 
são diferente sob o ponto de vista de composição de química e forma”. 
(CIVENTE CHAVERINI,1914). 
Pode-se dizer que os compósitos são combinações macroscópica de dois ou 
mais materiais distintos como mostra a figura 1 abaixo, sendo um deles a matriz e o 
outro o reforço, possuindo uma interface perceptível entre eles. As propriedades 
mecânicas de rigidez, tenacidade, resistência a altas temperaturas e resistência a 
condições ambientais são exemplos de exigências para esses materiais. 
 
Figura 1 – Criação de um composto Fibra de Vidro + Plástico 
 
Fonte: Edward Petrie (2010) 
“São materiais multifásicos produzidos artificialmente, que possuem uma 
combinação, desejável das melhores propriedades das suas fases constituintes...” 
(CALLISTER, 2002). Os componentes determinam a natureza da estrutura interna 
do compósito. A figura 2 indica, com base na estrutura, os tipos básicos de 
compósitos. 
 
 
 
 
 
 
16 
 
Figura 2 – Tipos básicos de compósitos 
 
Fonte: Luciana Duarte (2012) 
 
3.1 TIPOS DE COMPÓSITOS 
 
Conhecendo ainda um pouco mais os compósitos veremos que existem ao 
todo cinco tipos de compósitos. 
 
a) Compósitos Partículado, composto de partículas, com ou sem matriz 
 
- Concreto 
- Asfalto 
- Fibro-cimento 
 
b) Compósitos Fibroso, composto de fibras, com ou sem matriz 
 
- Fibra de carbono, kevlar, vidro etc. 
- Matriz epoxy, poliéster etc 
17 
 
c) Compósitos Lamenar, composto de camadas de constituintes laminados 
 
- Lamina de fibras e resina 
- Sanduíche 
 
d) Compósitos Escamados, composto de escamas achatadas, com ou sem 
matriz 
 
- Mica 
- vidro 
 
e) Compósitos Enchidos, composto de um esqueleto (matriz), preenchido com 
outro material 
 
- Peça produzida por metalurgia do pó 
 
3.1.1 COMPÓSITOS PARTICULADOS 
 
Ele se divide em dois tipos o particulado grande e o particulado pequeno 
a) Particulado Grande 
 
- A sua fase particulada ela é mais dura e mais rígida do que a matriz 
- A matriz tende a transferir parte da tensão aplicada nela às partículas 
- Exemplo: concreto, onde existe um agregado de partículas ligadas uma a 
outra através de um meio de ligação, o cimento. 
 
b) Particulado Pequeno 
 
- As partículas pequenas fazem com que os movimentos de defeitos no 
material tenham uma certa dificuldade, a sua deformação plástica ela é bastante 
restringida e sua resistência a tração e a dureza são bastante melhorado 
18 
 
- Exemplo: metais ou ligas metálicas endurecida por meio da dispersão 
uniforme de uma porcentagem volumétrica de partículas finas de um material inerte 
e muito duro. 
 
3.1.2 COMPÓSITOS FIBROSOS 
 
São os que possuem mais importância do ponto de vista tecnológico, eles 
possuem uma alta rigidez e/ou resistência em relação ao seu peso. A sua resistência 
específica equivale ao limite de resistência a tração pela densidade relativa e o seu 
módulo específico equivale ao módulo de elasticidade pela densidade relativa. 
As características mecânicas de um compósito fibroso não dependem 
somente das propriedades de sua fibra, mas também do tamanho do grau segundo 
o qual uma carga aplicada é transmitida para a fibra pela fase matriz. A magnitude 
da ligação interfacial entre as fases fibra e matriz é importante para a extensão 
dessa transmissão de carga. 
Através da tabela 1 podemos fazer um comparativo em relação aos 3 tipos 
mais comuns de compósito fibroso. 
 
Tabela1 – Comparação de compósito fibroso. 
 
Fonte: Fernando Ferraresi (2009) 
 
 
19 
 
 Tabela 2 – Gráfico de capacidade específica de absorção de ernergia (mN/tex) 
 
Fonte: Fernando Ferraresi (2009) 
 
3.1.3 COMPÓSITO LAMELARES 
 
 Esse tipo de compósito é aquele que consiste em sua composição de duas ou 
mais camadas superimpostas e ligadas entre si. Os compostos lamelares são em 
sua grande maioria, empregados quando se é desejado resistência a corrosão e 
oxidação a elevadas temperaturas, impermeabilidade, aspectos decorativo, 
diminuição de custo, modificação das propriedades elásticas e magnéticas entre 
outros. 
 
3.1.4 COMPÓSTIOS ESCAMADOS 
 
 Nesse compósito, as suas são escamas mantidas juntas por um aglomerante 
ou incorporadas na matriz. O metal mais utilizado na forma de escama é o alumínio 
seguindo da prata. Outros metais também são feitos no modo escamado no caso da 
mica e o vidro. 
3.1.5 COMPÓSITOS ENCHIDOS 
 Consistem em uma matriz contínua, tridimensional de base, infiltrada ou 
impregnada com um material de enchimento. A sua matriz deverá ter 
preferencialmente uma estrutura esquelética, para melhor impregnação do material 
de enchimento. 
Porém porque estudar os compósitos? Quando se conhece os vários tipos de 
compósitos e se pode compreender também a dependência dos seus 
20 
 
comportamentos com relação a suas características, às quantidades relativas, à 
geometria/distribuição às propriedades das fases constituintes, daí é possível 
projetar matérias que possuam combinações de propriedades melhores do que 
aquelas encontradas em ligas metálicas, cerâmicas e até mesmo materiais 
poliméricos. 
 Uma característica importante dos compósitos é que eles são divididos em 
duas fases: 
 
a) Fase Contínua ou Matriz: 
 
- Orgânica (CMO – Compósito de Matriz Orgânica) 
- Metálica (CMM – Compósito de Matriz Metálica) 
- Cerâmica (CMC – Compósito de Matriz Cerâmica) 
 
Observação: O termo “Matriz Orgânica” é designado para separar duas 
classes de compósitos a qual uma delas é a que faz parte do assunto do trabalho, a 
Matriz Polimérica (PMCs – Compósito de Matriz Polimérica). 
 
b) Fase Dispersa ou Reforço 
 
- Reforço por partículas 
- Fibra descontínua 
- Fibra contínua 
- Trauma Urdume 
O material ou Fase Matriz é representa o único e exclusivo para se analisar a 
sua estrutura, enquanto o material ou Fase Reforço é responsável por realçar 
alguma de suas característica que é desejável. Desta forma, a matriz é responsável 
por preenche as lacunas vazias que se determinam entre os materiais reforços, 
enquanto esse material reforço irá garantir as propriedades tanto químicas e físicas 
do compósito. 
Como principais exemplos de materiais de matriz para compósitos, pode-se 
citar os metais, os polímeros e as cerâmicas. Como alguns exemplos de materiais 
21 
 
de reforço para compósitos estão as fibras (de vidro, carbono, orgânicas, de 
aramida, entre muitas outras), assim como a madeira, o grafite e alguns minerais. 
Pode ser feitas várias combinações com materiais compósitos. Uma das 
combinações que esta sendo muito comum é a do material compósito junto com 
outras matérias mecânicos em formato de “sanduíche”, conforme bastante usado na 
indústria. Esse arranjo no formato de “sanduíche” pode ser feito com um compósito 
de fibra de aramida mais liga de alumínio ou até mesmo o titânio, que forma um 
novo compósito com multicamadas, com propriedades mecânicas bem superiores a 
dos compósitos constituídos apenas à base de polímeros. Essas práticas, porém 
tem gerado um desafio enorme para a manufatura, principalmente o que condiz a 
área da usinagem 11, 12. Como podemos vê na figura 3 como se da a quebra de um 
compósito ao entrar em contato com a ferramenta de corteusado na usinagem. 
 
 
Figura 3 – Esboço da quebra devido contato com a ferramenta de corte 
 
Fonte: Flávio Lima (2014) 
 
3.2 INFLUÊNCIAS DA ORIENTAÇÃO E DA CONCENTRAÇÃO DA FIBRA 
 
 Uma outra notória influência sobre a resistência e sobre outras propriedades 
dos compósitos reforçado com fibras, dar-se por conta do arranjo ou orientação das 
fibras em relação uma às outras, a concentração das fibras e pela sua distribuição. 
http://www.infoescola.com/quimica/fibra-de-vidro/
http://www.infoescola.com/quimica/fibra-de-carbono/
22 
 
No que tange a orientação de suas fibras, são notáveis dois extremos: um 
alinhamento paralelo do eixo longitudinal das fibras em uma única direção; e um 
alinhamento totalmente aleatório. 
 
3.3 ESTUDANDO AS FASES 
 
3.3.1 FASE MATRIZ 
 
 A fase matriz de um compósito com fibras pode ser feita a partis de metais, 
polímeros ou cerâmicas. Em geral, os metais e os polímeros são usados como 
materiais de matriz, pois é desejável alguma ductibilidade. 
 Quando os compósitos são reforçados com fibras, a fase matriz serve para 
diversas funções. Em primeiro lugar, ela liga as fibras umas às outras e atua como o 
meio através do qual uma tensão aplicada externamente é transmitida e distribuída 
para as fibras; apenas uma proporção pequena da carga aplicada é suportada pela 
fase matriz. A segunda função da matriz é a de proteger as fibras individuais contra 
danos superficiais, como resultado da abrasão mecânica ou de reações químicas 
com o ambiente. 
Existem compósitos com três tipos de matriz: a matriz polímero, a matriz 
cerâmica e a matriz metálica. 
 
3.3.1.1 MATRIZ POLÍMERO 
 
 Esse tipo de matriz consiste em uma resina polimérica como a fase matriz e 
fibras como meio de reforço. Esses materiais são usados na mais ampla diversidade 
de aplicações dos compósitos, bem como nas maiores quantidades, em vista de 
suas propriedades à temperatura ambiente, de sua facilidade de fabricação e de seu 
custo. Nesta seção, as várias classificações desse tipo de matriz são discutidas de 
acordo com o tipo de reforço (isto é, vidro, carbono e aramida), justamente com suas 
aplicações e as várias resinas poliméricas que são empregadas. 
 Neste tipo de matriz se divide em três tipos de matrizes que são as matriz 
elastoméricas, termoendurecíveis e termorplásticas. 
 
 
 
23 
 
3.3.1.2 MATRIZ METÁLICA 
 
 Neste tipo de compósito com matriz metálica, como o próprio nome já diz, a 
sua matriz é um metal dúctil. Esses materiais podem ser utilizados a temperaturas 
de serviço mais elevadas do que seus metais-base análogos. Além do mais, o 
reforço pode melhorar a rigidez específica, a resistência específica, a resistência à 
brasão, a resistência à fluência, a condutividade térmica e a estabilidade 
dimensional. Algumas das vantagens desses materiais em relação aos compósitos 
com matriz a base de polímeros são maiores temperaturas operacionais, a sua não-
inflamabilidade e a maios resistência contra degradação de fluidos orgânicos. Porém 
o uso do compósito de matriz metálica é mais caro do que o de matriz polímero o 
que deixa o seu uso um pouco restrito. 
 
3.3.1.3 MATRIZ CERÂMICA. 
 
 Os materiais cerâmicos são inerentemente resilientes à oxidação e à 
deterioração a temperaturas elevadas. Se não fosse pela sua predisposição desses 
materiais à fratura frágil, alguns seriam candidatos ideais para uso em aplicações a 
alta temperaturas e sob severas condições de tensão, especialmente para 
componentes em motores de turbina a gás para automóveis e aeronaves. Os valores 
da tenacidade a fratura para esse tipo de materiais são baixos, porem à tenacidade 
a fratura das cerâmicas tem sido melhorado significativamente pelo desenvolvimento 
de uma nova geração de compósitos com matriz cerâmica particulados, fibras ou 
uísqueres de um material cerâmico que se encontram, embutidos no interior de uma 
matriz de outro material cerâmico. Os materiais com matriz cerâmica têm maiores 
tenacidades à fratura. 
 Os compósitos com matriz cerâmica podem ser fabricados utilizando-se 
estampagem a quente, estampagem isostática a quente e técnicas de sinterização 
na fase líquida. As ferramentas feitas com esse tipo de material tem a sua vida útil 
maior do que as ferramentas feitas com carbetos cimentados. 
 Eles são utilizados em industria aeronáutica e militar, onde são capazes de 
suportar temperaturas acima de 3000°C, em artigo esportivos e carrocerias de 
automóveis. 
 
24 
 
3.4 COMPÓSITOS A SER ESTUDADO 
 
 Dentre todos os compósitos, o potencial para eficiência de esforço é maior 
para aqueles que são reforçados com fibras (o qual está sendo dada maior ênfase). 
No caso deste compósito, uma carga aplicada é transmitida e distribuída entre as 
fibras através da fase matriz, a qual, na maioria dos casos, é pelo menos 
moderadamente dúctil. 
 Os compósitos reforçados com fibras são algumas vezes classificados de 
acordo com o tipo de matriz, que foram as três estudadas acima. Os compósitos 
com matriz de polímeros são os mais comuns e podem ser reforçados com fibras de 
vidro, de carbono e de aramidas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. A UTILIZAÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO DA FIBRA DE ARAMIDA (KEVLAR) 
 
A forma mais comum de se comercializar a fibra de Aramida (Kevlar) é em 
forma de tecido. Esse é um tecido antichamas que em suas propriedades possuem 
uma excepcional resistência mecânica e além disso uma boa capacidade de 
isolamento térmico. Por ser um tecido que tem em seu formato uma construção tipo 
tela, apresenta excelente resistência a ser cortado e/ou rasgado. Esse tipo de tecido 
serve para proteção contra respingo de solda e cortina antichamas. 
Antes mesmo entende-se que a aramida são materiais de alta resistência e 
com alto módulo que foram introduzidos no início da década de 1970, ao qual dela é 
produzido o kevlar. Eles são especialmente desejáveis devido às suas excepcionais 
relações resistência-peso. Essa fibra ela é constituída pelo grupo químico fenila, poli-
parafenileno-tereftalamida. O seu material é de alta resistência a tração, porém 
relativamente fraco quando se é submetido a compressão. Seu nome comercial é o 
Kevlar 29, 49 e 149 (componentes mecânicos) e Nomex. É muito estável quando 
submetido a temperaturas elevadas, onde sua faixa de temperatura onde se mantém 
suas propriedades mecânicas giram entre -200 °C e 200°C. Ele é bem suscetível à 
degradação por ácidos e bases, porém muito inerente a solvente. O diâmetro de 
suas fibras gira em torno de 4 a 10µm. 
As vantagens da Aramida é sua altíssima resistência mecânica, ele é 
aprovado pela maioria das industrias petroquímicas e de Off-Shore, é um material 
extremamente moderno e o seu material não causa coceira e nem prurido. 
O tecido de Aramida é muito utilizado como cortina para proteção de solda, 
juntas de expansão não metálica, isolamento térmico em geral, isolamento em 
embarcações, proteção de plataforma de petróleo, proteção de peças em área de 
solda entre outras. 
“Devido à imensa expansão das pesquisas científicas, vem se 
desenvolvendo novas e melhores formas de fabricação, logo então novos 
produtos para a construção também tende a surgirem.” (ZOLIN, 2011, p. 67) 
A cada dia mais os compósitos vem tomando conta do comercio em vários 
ramos, onde iremos conhecer seu amplo mercado. Como a fibra de aramida suporta 
uma temperatura muito elevado, uma forma de utilização do seu tecido é para 
isolamento térmico. “O material compósito é um material que vem sendo utilizado 
bastante nos dia a dia atual.” (ZOLIN, 2011, p. 67) 
26 
 
Um dos pontos mais importante de comercialização e utilização do kevlar é na 
parte que tange a segurança, bem como na capa de smartphones como podemos vê 
na figura 4. Ela é o material na qual é feito para se fabricar as raquetes de tênis, 
alguns modelos de pneus e também os coletesà prova de balas e os capacetes 
utilizados pelos militares de vários exércitos. 
 
Figura 4 – Capa de celular feita de kevlar 
 
Fonte: Alibaba.com (2012) 
 
Devido a sua leveza que também podemos ver um mercado bastante 
promissor para a fibra de aramida kevlar, isso faz com que essa propriedade junto 
com sua resistência e estabilidade térmica seja um fator importante para ser base de 
equipamentos de proteção. Esta fibra é também usada como parte dos cabos de 
fibra óptica para a realização de transmissão de dados de áudio. 
Seu uso também pode ser justificado pelo simples fato que tem uma ótima 
durabilidade. As fitas de aramida que formam o kevlar se atraem de tal forma que 
criam camadas muitos rígidas e assim se torna um material mais resistente que o 
aço. 
Devido ao comercio de smartphones está cada dia mais crescendo e 
tornando esses produtos cada vez mais caro, faz com que a procura por capa de 
27 
 
proteção física para os aparelhos se tornem cada vez maior. As capas oferecem 
uma grande proteção ainda mais quando se sabe que o produto utilizado para a sua 
fabricação é o kevlar, pois sua leveza é muito grande. 
Outra enorme comercialização se da através de roupas de pilotos de Fórmula 
1 conforme mostrado na figura 5, que buscam através dessa fibra uma grande 
resistência, além de sua estabilidade por parte de grandes temperaturas e ainda 
novamente a questão da leveza.Esta fibra sintética também é utilizada em roupas 
para combate a incêndio e algumas peças de avião. 
 
Figura 5 – Roupa feita de Kevlar de Piloto de Formula 1 
 
Fonte: Lorenzo Sassi (2009) 
 
Como já comentado, a obtenção do kevlar acontece por meio da uma junção 
química de um polimerização de adição do ácido tereftálico (ácido p-benzenodioico) 
junto com a p-benzenodiamina conforme mostra a figura 5. O polímero é composto 
de cadeias longas e de anéis de benzeno que são conectadas por grupos de amina. 
O diferencial dessa fibra é a junção das suas fitas de polímero que é o que garante 
que ele seja tão resistente. 
 
 
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Figura 6 – Estrutura molecular do Kevlar 
 
Fonte: Paulo Cezar (2008) 
 
Como podemos notar está fibra está em todo canto e lugares que menos 
imaginamos. A área da aviação tem utilizado bastante o kevlar e uma das suas 
utilizações nos aviões tem sido na parte que tange aos motores e volta-se a notar a 
parte da resistência térmica, pois o mesmo se é colocado com o objetivo que se uma 
turbina venha a explodir, os danos possam ser os menores possíveis. A leveza é 
outro ponto da área da aviação ter usado o kevlar ao invés de outro produto, pois 
não interferia muito no peso de um avião. 
Voltando para a parte de comercialização pela industria bélica, como 
podemos analisar a forma de um colete balístico parar uma bala?! Basta entender 
como funciona uma cama elástica para entender todo o processo, o objeto entra em 
contato com a superfície e sua fibra absorve e logo após dissipa toda energia do 
impacto. Porém vale ressaltar que o kevlar não faz milagre e que uma bala pode 
atravessar a fibra, tudo depende do nível de proteção que esse colete possui o 
modelo da bala e qual foi a distância que foi feito o disparo. Outro fator que possa vir 
a bala atravessar o colete é o número de disparos realizado e a posição que a bala 
atinge o colete. 
 
29 
 
Tabela 3 – classificação de coletes pelo nível de proteção 
 
Fonte: Mike Kuether (2004) 
 
Outro produto que está todo dia no nosso meio é o cinto de segurança que 
são produzidos a partir do kevlar 29 AP, que fazem com que os cintos tivessem uma 
melhora em 60% na sua vida útil e ainda reduziu em 15% o número de cordas no 
sinto. Essa vida útil é explicada pelo aumento da sua tenacidade e resistência e isso 
ainda fez com que se diminuíssem o seu preço. Existe ainda o cinto de segurança 
produzido a partir do kevlar EE que é uma concentração de materiais de fibra curta 
pré-dispersos em um termofixo ou em uma matriz termoplástica. 
 Outro tipo de cinto que se é produzido com a fibra kevlar são os cintos de 
transmissão de energia (PT). Pode-se dizer que os benefícios pra se utilizar o kevlar 
nesses cintos de PT incluem em uma menor histerese, resistência a abrasão e 
resistência a cortes e fragmentação, no caso o cisalhamento do dente, tornando-o 
com sua vida mais prolongada. Os fabricantes desses cintos se beneficiam de sua 
maior resistência, como pode vê na figura 7, e do baixo custo de manufatura por 
30 
 
causa da sua facilidade de dispersão. Nas esteiras transportadoras o kevlar EE pode 
ajudar a oferecer maior resistência a desgaste e menor propagação de crescimento 
de trinca. 
 
Figura 7 – Cinto de transmissão de energia feito de Kevlar 
 
FONTE: MICHEL DE MELO SILVA (2012) 
 
Recentemente a empresa LBR forneceu um fio de uma resistência muito alta 
para a cidade de Novo Hamburgo no Rio Grande do Sul. Esse fio feito de fibra de 
aramida, kevlar, que é utilizado nesse tipo de produto em sua costura pois eles 
exigem um alto desempenho para que possam suportar temperaturas muito altas e 
um grande risco de rupturas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
É claro e sucinto que todo os questionamentos que foram colocados a prova 
na introdução teve ao final de toda a explicação do trabalho foi de um êxito e tudo 
exposto faz com que o leitor tivesse a certeza de uma linguagem clara e pode 
chegar ao conhecimento do material aqui passado. Todos os objetivos que tivemos 
como um certo problema no começo ao longo do conteúdo deu uma certa 
abrangência ao trabalho e no final teve sua explicação bem clara. 
O grande problema gerado desde início foi Identificado e deu como certo que 
a fibra de aramida tem se tornado um material cada vez mais importante e 
indispensável em diversos produtos. 
Viu também que desde o seu surgimento a partir de um compósito, até a sua 
substituição nos pneus até a sua utilização em praça de máquinas de aeronaves e 
todos esses itens vem se aperfeiçoando e os engenheiros fazendo com que seja 
estudados e que além de um custo benefício para as industrias tem também a 
questão de uma proteção. 
Pode se ver toda a sua estrutura molecular, um outro problema designado e 
visto, tanto a molécula de um composto, desde a molécula da fibra de aramida, além 
de sua resistência mecânica graficamente e mais aplicações, como nas capas de 
celulares. 
Foi também levantada historicamente o surgimento do kevlar, 
desenvolvimento, composição e sua estrutura. Avaliando suas propriedades e 
desempenho, levando em consideração o comportamento mecânico e a resistência 
ao impacto, foi visto o comportamento do Kevlar em relação à resistência. 
Identificou-se os tipos comerciais do Kevlar, e suas recomendações em relação ao 
manuseio e aplicações na área da engenharia mecânica. 
Todos os pontos iniciais colocados em cada objetivo foram visto e explicado 
com extrema perfeição para que fosse minimizado e visto a importância desse 
material. 
 
 
 
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REFERÊNCIAS 
 
ASHBY, MICHAEL F E JONES, DAVI R. H., Engenharia de Materiais. Volume I. 3 
ed. Rio de Janeiro: Campus, 2007ª 
 
BEER, Ferdinand P. Resistência dos Materiais. 3 ed. São Paulo: Makron Books, 
1995. 
 
CALLISTER JUNIOR, William. D. CIÊNCIA E Engenharia de Materiais 5ªed. Rio 
de Janeiro: LTC 2002. 
 
CHIAVERINI, VICENTE Tecnologia Mecânica, processo de fabricação e 
tratamento, v. 3 2ª Ed. São Paulo, 1914. 
 
LANGSTON, P.R. Overview of Kevlar composites: properties and uses. Kevlar 
Composites. 3 ed. USA: T/C Publications, 1984. 
 
LUCIANA DUARTE. DISPONÍVEL EM 
<https://lucianaduarte.wordpress.com/2012/01/25/compositos-sustentaveis-de-
retalhos-no-conem-2012/> Acesso em 10 de novembro de 2017 
 
MORRIS, E.E. Kevlar aramid composites in pressure in pressure vessels/tanks. 
KevlarComposites. 3 ed. USA: T/C Publications, 1984. 
 
ROCHA, C.C. E a Fibra de Aramida?: a fibra de aramida chegou para concorrer 
com a fibra de carbono, Rio de Janeiro, v.38, 2017 
 
REVISTA SCIELO. Disponível em <http://www.scielo.mec.pt/img/revistas/ctm/v21n3-
4/21n3-4a03f8.gif> Acesso em 10 de novembro de 2017 
 
YANG, H.H. Kevlar Aramid Fiber. Wiley, 1993 
 
ZOLIN, Ivan. Materiais de Construção Mecânica. Santa Maria: e-Tec Brasil, 2011. 
https://lucianaduarte.wordpress.com/2012/01/25/compositos-sustentaveis-de-retalhos-no-conem-2012/
https://lucianaduarte.wordpress.com/2012/01/25/compositos-sustentaveis-de-retalhos-no-conem-2012/
http://www.scielo.mec.pt/img/revistas/ctm/v21n3-4/21n3-4a03f8.gif
http://www.scielo.mec.pt/img/revistas/ctm/v21n3-4/21n3-4a03f8.gif
	INTRODUÇÃO
	2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
	3. Composição dos Compósitos e das Fibras de aramida
	3.1 tipos de compósitos
	3.1.1 Compósitos Particulados
	3.1.2 compósitos fibrosos
	3.1.3 Compósito Lamelares
	3.1.4 Compóstios Escamados
	3.1.5 Compósitos Enchidos
	3.2 INFLUÊNCIAS DA ORIENTAÇÃO E DA CONCENTRAÇÃO DA FIBRA
	3.3 estudando as fases
	3.3.1 Fase Matriz
	3.3.1.1 Matriz Polímero
	3.3.1.2 Matriz Metálica
	3.3.1.3 Matriz cerâmica.
	3.4 COMPÓSITOS A SER ESTUDADO
	4. A Utilização e comercialização da fibra de aramida (kevlar)
	Fonte: Michel de Melo Silva (2012)
	CONSIDERAÇÕES FINAIS
	REFERÊNCIAS