Apostila de compósitos

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Apostila de Compósitos
Engenharia Mecânica
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do
Norte (IFRN)
59 pag.
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1 
 
 
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO RN 
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE TECNOLOGIA INDUSTRIAL 
CURSO SUPERIOR EM TECNOLOGIA DA FABRICAÇÃO MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS COMPOSTOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROFESSORA: RENATA CARLA T. S. FELIPE 
Email.:rcfelipe@cefetrn.br 
 
 
 
 
SETEMBRO, 2008 
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1. MATERIAIS COMPOSTOS 
A tecnologia dos materiais compostos, especificamente dos plásticos reforçados (PR), 
teve um significante progresso no início dos anos 40, pois foi neste período que houve um grande 
crescimento no que diz respeito a sua aplicação em elementos estruturais. São várias as definições 
atribuídas aos materiais compostos, também conhecido como compósito ou composito, dependendo do 
entendimento de cada autor. De uma forma geral pode-se defi nir materiais compostos como um termo 
genérico e amplo, que traduz a combinação de elementos com características isoladamente diferentes, a 
fim de obter um produto final com propriedades não encontradas nos materiais convencionais. 
(Gay, 1991) define material composto como sendo um material formado por diferentes 
materiais, sendo que quando analisado macroscopicamente o mesmo é homogêneo. Por outro lado, o 
mesmo possui fibras contínuas ou não, que oferecem resistência mecânica; e, a matriz que dá forma ao 
produto final. 
(Mendonça, 2005) faz a seguinte definição: 
“Um material composto é um conjunto de dois ou mais materiais diferentes, combinados 
em escala macroscópica, para funcionarem como uma unidade, visando obter um conjunto de 
propriedades que nenhum dos componentes individualmente apresenta.” 
É importante ressaltar que como definição de uma forma geral de materiais compostos, 
ela é bem clara, no entanto é importante ressaltar que os componentes aparecem em escala 
macroscópica no composto. Isso para poder diferenciar das ligas, por exemplo, nas quais são 
combinados diferentes materiais, como o manganês no aço; no entanto, em escala atômica. Já nos 
materiais compostos, a escala de dimensões das inclusões é tipicamente da ordem de um micrometro ou 
maior. 
Uma outra definição é que um material composto é formado pela união de dois materiais 
de naturezas diferentes, resultando em um material de performance superior àquela de seus 
componentes tomados separadamente. O material resultante, é um arranjo de fibras, contínuas ou não, 
de um material resistente (reforço) que são impregnados em uma matriz de resistência mecânica inferior 
as fibras. 
No entanto este conceito permite ao profissional da área, até determinado ponto, criar 
um novo material, enfatizando determinadas características desejáveis, enquanto minimizar outras 
indesejáveis, por meio de combinação de componentes. Desta forma, uma gama de aspectos de 
comportamento do material pode ser manipulada no projeto em questão, como: 
• Resistência estática e à fadiga 
• Rigidez 
• Resistência à corrosão 
• Resistência à abrasão 
• Redução de peso 
• Capacidade de trabalho a alta e baixa 
temperatura 
• Isolamento ou condutividade térmica, elétrica 
ou acústica 
• Dureza, ductilidade 
• Aparência estética 
 
 
Definição de Materiais Compostos segundo a sua aplicação estrutural: 
 
Para esta definição podemos ressaltar três fundamentos básicos: 
a) Consiste de dois ou mais materiais distintos fisicamente e separados mecanicamente; 
b) Pode ser feito misturando materiais, desde que a dispersão de um material no outro possa ser feita de 
maneira controlada com o objetivo de obter propriedades ótimas; 
c) As propriedades são superiores e únicas em alguns aspectos específicos com relação as 
propriedades individuais. 
 
 
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A seguir será apresentada uma representação das possíveis combinações dos compósitos com vários 
tipos de matrizes. 
 
 
Figura 1- Representação das Combinações Possíveis em Compósitos com os Vários Tipos de Matrizes. 
 
 Vantagens 
Os materiais compostos principalmente os plásticos reforçados com fibras de vidro 
(PRFV) oferecem são bastante leves; por isso se tornam atrativos, pois fazendo uma analogia com perfis 
em PRFV, aço e alumínio, chegam-se as seguintes conclusões: 
• Os perfis de PRFV são quatro vezes mais leve que os de aço e possuem um 
peso 30% a menos que os de alumínio. 
• Os PRFV possuem ainda uma alta resistência mecânica, elétrica, térmica e 
química (corrosão). 
Os materiais compostos fornecem propriedades superiores as de cada componente 
individual, pois suas propriedades são bastante elevadas podendo até mesmo exceder os metais. 
Ao combinarmos dois ou mais materiais diferentes (componentes), obteremos 
propriedades mecânicas específicas como resistência e módulo, com características desejadas, 
possibilitando desta forma, o uso em diversas aplicações. 
Outra vantagem do uso dos materiais compostos em relação aos materiais ditos 
convencionais tem como base o alto módulo de elasticidade específico (módulo elástico / unidade de 
peso) e a alta resistência específica (resistência / unidade de peso) com um baixo peso. Algumas 
conclusões podem ser tiradas da analogia entre os materiais compostos especificamente os de matriz 
polimérica e os materiais ditos convencionais envolvendo suas propriedades mais relevantes. A 
conclusão mais importante diz respeito à constatação de que alguns materiais compostos possuem 
propriedades específicas superiores aos ditos materiais convencionais como exemplo os metais; isto 
pode ser verificado das Figura a Figura . 
A Figura mostra a vantagem dos materiais compostos em termos de densidade 
volumétrica, pois a densidade dos mesmos é bem inferior a do aço temperado e revenido, o que induz à 
aplicação dos materiais compostos onde o peso do elemento estrutural é de extrema importância no seu 
desempenho. 
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4 
 
 
7,85
1,62 1,62 1,93 1,93
A B C D E
Materiais
0
2
4
6
810
D
en
si
d
ad
e 
(g
/c
m
3
)
 
Figura 2- Densidade Volumétrica de Diversos Materiais. 
Onde define-se: 
A = Aço Temperado e Revenido 
B = Laminado de Epóxi / Fibra de carbono (paralelo às fibras) vf = 60% de volume 
C = Laminado de Epóxi / Fibra de carbono (perpendicular às fibras) vf = 60% de volume 
D = Laminado de Poliéster / Fibra de vidro (paralelas às fibras) vf = 50% de volume 
E = Laminado de Poliéster / Fibra de vidro (perpendicular às fibras) vf = 50% de volume 
 
As Figura 3 e Figura 4, ilustram as demais propriedades como módulo de elasticidade 
longitudinal, resistência à tração e alongamento sofrido pelo material antes da ruptura final. 
207
220
7
38
10
A B C D E
Materiais
0
50
100
150
200
250
M
ó
d
u
lo
 d
e 
E
la
st
ic
id
ad
e 
(G
P
a)
 
Figura 3 - Módulo de Elasticidade Longitudinal de Diversos Materiais. 
 
1325
1400
38
750
22
A B C D E
Materiais
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
R
es
is
tê
n
ci
a 
à 
T
ra
çã
o
 (
M
P
a)
 
 Figura 4 - Resistência à Tração de Diversos Materiais. 
 
 
A Figura 5 mostra que os materiais compostos possuem um baixo alongamento quando 
comparado com o aço; e, isto também pode ser desejado quando se trabalha com elementos estruturais. 
 
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5 
 
 
20
0,8 0,6
1,8
0,2
A B C D E
Materiais
0
5
10
15
20
25
A
lo
n
g
am
en
to
 (
%
)
 
Figura 5 - Alongamento de Diversos Materiais na Fratura Final. 
 
As Figura 66 e Figura 7 mostram a nítida vantagem da utilização dos materiais 
compostos frente aos convencionais. 
169
865
23,5
390
11,4
A B C D E
Materiais
0
200
400
600
800
1000
R
es
is
t.
 T
ra
çã
o
 E
sp
ec
. 
(R
T
/D
en
s.
)
 
Figura 6 - Resistência à Tração Específica de Diversos Materiais. 
 
 
26,4
135,8
4,3
19,7
5,2
A B C D E
Materiais
0
20
40
60
80
100
120
140
160
M
ó
d
. 
L
o
n
g
. 
E
sp
e
c
. 
(M
L
/D
e
n
s.
) 
 
Figura 7- Módulo de Elasticidade Longitudinal Específico de Diversos Materiais. 
 
Como se pôde observar nos resultados anteriores, as propriedades dos materiais 
compostos são dadas conforme direção das fibras ou formando ângulos na direção das mesmas. A 
constatação da diferença entre as propriedades se deve a alta anisotropia destes materiais, ocasionando 
em muitos casos uma limitação em sua aplicação. 
No entanto, com relação ao custo final do material composto especificamente o PRFV, 
tem-se que por exemplo um reservatório d’água com capacidade para 500 litros é três vezes mais caro 
que um reservatório com mesma capacidade porém confeccionado em cimento amianto, tornando desta 
forma um fator bastante questionável, se for levar em consideração apenas o custo. 
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 Aplicação 
 São inúmeras as aplicações reservadas aos materiais compostos, onde se pode 
destacar os seguintes setores: 
⇒ Automobilística: painés , encaixe de faróis, pára-choques, carrocerias, etc. 
⇒ Aeronáutica: hélices de helicópteros, aeronave, trem de pouso, etc. 
⇒ Náutica: casco de barcos, painés, mastros, bóias de sinalização, etc. 
⇒ Química: tubos, tanques de alta pressão, conteiners para armazenamento de produtos corrosivos, etc. 
⇒ Elétrica: suportes de cabos elétricos, painéis, isolantes, chaves de comando, postes de alta tensão, 
etc. 
⇒ Esportiva: itens de piscina, esquis, tacos de golfe, raquetes de tênis, etc. 
⇒ Móveis e Equipamentos de uso geral: cadeiras, mesas, escada de mão, carcaça, cabines telefônicas, 
esquadrias de janelas, pisos, revestimento para parede, etc. 
⇒ Médica: prótese, adesivos, fios, etc. 
⇒ Outros: pontes, caixas d’água, plataforma de petróleo, etc. 
 
Figura 8 - Maior Ponte de Plástico Reforçado do Mundo, Rio Tay, Escócia 
 
A figura anterior refere-se à construção de uma ponte, localizada sobre o rio Tay, na 
Escócia, onde a mesma é considerada como a maior ponte de materiais compostos do mundo, cuja a 
sua inauguração foi em outubro de 1992. A mesma foi fabricada de plástico reforçado com fibra de vidro 
(PRFV) e o processo de fabricação dos elementos estruturais utilizados foi a pultrusão. Na montagem os 
perfis foram unidos por meio de soldagem química com adesivos estruturais. A obra durou um pouco 
mais de oito semanas para ser concluída. 
 
Figura 9 – Reservatório d`água Residencial de 500 l. 
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 A figura anterior mostra um reservatório d`água feito em poliéster com reforço de manta de fio 
picado em fibra de vidro E. 
 
 
Figura 10 – Colete a Prova de Bala 
 
 A figura acima mostra um colete a prova de bala, no qual pode ser confeccionado com 
resina epóxi, reforço de kevlar dependendo do fabricante. 
 
 Classificação dos Materiais Compostos 
Quanto à classificação dos materiais compostos podemos dividi-los em natural e sintético de 
uma forma geral. No entanto entre os sintéticos, já que são os mais utilizados e que abragem as várias 
opções de matriz, podem ser classificados segundo os vários tipos e arranjos de reforços existentes 
como mostra a figura abaixo: 
 
 
 
Figura 11 – Classificação Hierárquica de Compósitos Sintéticos e Naturais. 
 
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Desta forma pode se observar que os compósitos podem ser reforçados por partículas ou por 
fibras. Caso o reforço seja na forma de fibras, pode-se dispô-las em feixes paralelos entre si, de modo a 
se formar e orientar o reforço em multidireções (multiaxial), multicamadas ou na forma de camadas 
isoladas ou lâminas. 
 
• Os compósitos obtidos com reforço multidirecional têm como partida as pré-formas têxteis e se 
constituem para a formação de estruturas maciças e de grande volume e com propriedades 
ajustadas à aplicação a que destinas apresentando um alto salto tecnológico. 
• Os compósitos formados por camadas isoladas (únicas) são formados por reforços de fibra 
contínua ou fibras curtas. 
• Os compósitos formados por várias camadas eles podem ser divididos de duas maneiras (a) 
compósitos laminados, onde se utiliza apenas um único tipo de reforço, porém podem 
apresentarvários tipos de direções definidas e distintas entre as lâminas (b) compósitos 
híbridos, onde dois ou mais tipos de reforços diferentes são utilizados, ou o compósitos é 
formado por lâminas metálicas intercaladas com lâminas de compósitos. 
 
 
 
Obs.: Conhecendo-se o comportamento dos materiais compostos é possível superar alguns 
problemas que influenciam no desenvolvimento destes materiais; problemas, estes que são: 
 
• Quebra da fibra quando utilizada em matriz termoplástica; 
• A variação das propriedades quando ocorre o contato com a umidade e com a variação de 
temperatura; 
• O volume de fibras ideal para a fabricação do produto; 
• O design do produto para que o mesmo tenha a capacidade de absorver energia; 
• O desenvolvimento de materiais com resistência à tração e a corrosão; 
• Resistência ao desgaste, etc. 
 Desta forma, será discutido cada tipo de compósito conforme o material de reforço, distribuição e 
forma: 
- Fibrosos 
- Particulados 
- Estrutura Laminar ( sanduíche) 
 
Tabela 1 - Classificação dos Materiais, Quanto ao Tamanho, Forma e Distribuição dos Reforços. 
 
FORMA TAMANHO DISTRIBUIÇÃO 
- Fibras imersas em matrizes - Contínua 
- Curta 
- Alinhada 
- Aleatória 
- Particulados imersos em 
matrizes 
- Indefinido - Aleatória 
- Estrutura laminar - Indefinido - Ordenada 
- Aleatória 
- Multicomponentes (híbridos) - Indefinido - Ordenada 
- Aleatória. 
 
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• Fibrosos 
São materiais onde as fi bras se encontram aderidas a uma matriz. As fibras podem ser 
contínuas, longas (L>15 cm) ou curtas (L<15 cm). Quanto à sua disposição, elas podem ser paralelas, 
unidirecionais ou bidirecionais, entre outros tipos como podem ser observado logo abaixo: 
 
Figura 2 – Laminado com Fibra Unidirecional 
 
 
 Figura 13 – Laminado com Fibra Bidirecional 
 
 
 
(a) (b) 
 
 Figura 14 – (a) Laminado com reforço de fibras picadas; (b) Laminado com manta contínua. 
 
Desta forma, considerando que os compósitos apresentados nas figuras anteriores foram 
fabricados com a mesma matriz, mesmo tipo de reforço e com frações volumétricas idênticas, e 
submetidos a esforços de tração longitudinais, podemos verificar diferenças em relação à eficiência de 
comportamento mecânico. 
 
 Com isto, observa-se que o compósito apresentado nas figuras (12 e 13), respectivamente, 
tendem a ser muito mais eficientes estruturalmente, em relação aos compósitos obtidos com fibras 
picadas e mantas contínuas. Porém, quando nos referimos à figura (12) onde a direção do esforço é a 
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direção 1, a resistência mecânica e rigidez teriam maiores valores na direção 1, quando comparamos 
com a figura (13) onde esses valores seriam intermediários. 
 Quando nos referimos às figuras (14a e 14b), os valores de resistência mecânica e rigidez 
seriam menores que nas situações anteriores. No entanto, só se verificam para esforços longitudinais 
(direção do carregamento). Se os esforços fossem aplicados transversalmente, quem teria o melhor 
desempenho seria o compósito bidirecional apresentado na figura (13). Logo, estas tendências indicam 
que a orientação das fibras em relação aos esforços aplicados, considerando-se o fato de serem 
contínuas ou não, influenciam significantemente nas propriedades mecânicas dos compósitos. Desta 
forma, arranjos distintos e contribuições de fibras conferem nos compósitos deferentes características e 
propriedades. 
 
 
• Particulados 
 Caracterizam-se por partículas dispersas na matriz na qual podemos destacar as 
seguintes formas: esféricas, planas, elipsoidais, maciças, ocas, etc. 
o Estrutura Laminar 
 Classifica-se em três tipos: capas fortemente aderidas de mesmo material, porém com 
reforços em várias direções, sanduíche e esqueletos (colméias). 
o Híbridos ou Multicomponentes 
 São materiais que apresentam em sua constituição combinações de vários tipos de 
reforços, tais como: fibras e partículas, e/ou vários tipos de fibras ou partículas. 
 
 Componentes Constituintes de um Material Composto 
a) Matrizes 
 As matrizes têm como função principal, transferir as solicitações mecânicas às fibras e 
protegê-las do ambiente externo. Estas de uma forma geral podem ser metálicas, poliméricas ou 
cerâmicas. A título de exemplo temos: 
• Matriz metálica: liga de alumínio, liga de cobre, titânio, prata e etc. 
• Matriz cerâmica: carbeto de silício. 
• Matriz polimérica: poliéster, polipropileno, epóxi, etc. 
No entanto, será discutido apenas sobre as poliméricas, que são as mais utilizadas. As 
matrizes poliméricas são componentes orgânicos de elevado peso molecular, produto de reações de 
polimerização por adição ou condensação de diferentes componentes básicos, podendo utilizar vários 
sinônimos como: polímeros, macromoléculas e plásticos, 
 Como macromolécula seria um composto químico formado por “n” unidades estruturais 
repetidas (n-meros), que seriam os monômeros; como polímero se refere a uma macromolécula 
sintética; e, finalmente como plástico um polímero adicionado e armazenado para o uso na indústria. 
 As matrizes poliméricas podem ser classificadas como: termoplásticas ou termofixas. 
 
• Matrizes Termoplásticas 
 São as resinas que possuem facilidade de deformar-se plasticamente. Esta deformação 
ocorre através de um escorregamento entre as moléculas adjacentes, devido as forças de Van de Waals, 
isto ocorre especialmente a altas temperaturas. Estas são ditas termoplásticas devido a sua plasticidade 
aumentar com a temperatura; após o resfriamento ela se torna rígida. 
 Em geral, a resistência mecânica e a resistência térmica são particularmente sensíveis 
ao processo de fabricação, ao peso molecular e a estrutura molecular. Porém, tem alta resistência ao 
impacto, fácil de processar e adaptável a design complexo. 
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 Sabe-se que as matrizes termoplásticas são normalmente usadas com reforço de fibras 
curtas para a confecção de produtos através do processo de fabricação de moldagem por injeção. O 
comprimento destas fibras varia em torno de 1 a 3 mm, ficando as mesmas dispersas aleatoriamente na 
matriz. De uma forma geral, a variação das propriedades ocorre devido ao processo de obtenção da 
matriz, ao peso molecular e a distribuição do peso molecular e composição química. Em geral, estes 
plásticos sofrem grandes deformações antes da ruptura final e suas propriedades mecânicas são 
extremamente dependentes da temperatura e da razão do esforço. Um fato importantea ser mencionado 
em relação a estes plásticos, que é comum em todos eles, é que sob uma condição de carregamento 
constante, a deformação aumenta com o tempo. As resinas termoplásticas mais conhecidas 
industrialmente são: polipropileno, poliamida (nylon 6. 6), policarbonato. 
 
Polipropileno 
 É o plástico mais leve, tendo uma densidade de 0,905 g/cm3 quando comparado com os 
outros. Caracteriza-se por: elevada resistência à tração, rigidez e tenacidade. O seu ponto de fusão é de 
170 0C, o que permite ser esterilizável, porém em temperaturas inferiores a 0 0C se torna frágil. 
 
Poliamida (Nylon 6.6) 
 As poliamidas levam vários números (no caso de ser formada por mais de uma cadeia), 
que indica o número de átomos de carbono monômero. As mais comuns são: poliamida 6 (Pa 6) e a 
poliamida 6. 6 (PA 6. 6). Como plástico, a poliamida 6.6 é conhecida como o nylon 6. 6, e possui as 
seguintes propriedades: 
- Elevada resistência a abrasão e a agent es químicos; 
- Alta elasticidade, rigidez e tenacidade; 
- Densidade - 1,14 g/cm3; 
- Conserva as suas propriedades mecânicas até 150 0C. 
Como PA 6, as suas propriedades são semelhantes a do PA 6. 6, porém o seu ponto de 
fusão e rigidez são mais baixos. 
 
Policarbonatos 
 Devido as suas excelentes propriedades mecânicas tornam possível a moldagem de elementos 
estruturais de alta precisão. Algumas propriedades podem ser ressaltadas: 
- São amorfos e se caracterizam por ter uma grande transparência; 
- Alta resistência a chama; 
- Alta resistência ao impacto; 
- Alta estabilidade dimensional principalmente quando reforçado com fibras de vidro; 
- Baixa resistência a dissolventes orgânicos; 
- Baixa absorção de umidade 
As propriedades mais relevantes são a alta resistência ao impacto e elevada estabilidade 
térmica, porém isto só é verdadeiro na ausência de umidade. 
 As figuras de 15 a 18 mostram um estudo comparativo das propriedades como 
densidade, módulo de elasticidade longitudinal, resistência à tração e absorção de umidade, para estes 
três tipos de resinas termoplásticas: polipropileno, nylon 6. 6 e policarbonato. 
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12 
 
 
0,9
1,14
1,06
Polipropileno Nylon 6.6 Policarbonato
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
D
en
si
d
ad
e 
(g
/c
m
3
)
 
Figura 15 - Densidade de Diversos Materiais. 
 
1,2
2,1
2,3
Polipropileno Nylon 6.6 Policarbonato
0
0,5
1
1,5
2
2,5
M
ó
d
u
lo
 d
e
 E
la
st
ic
id
a
d
e
 (
G
P
a
)
 
Figura 16 - Módulo de Elasticidade Longitudinal de Diversos Materiais. 
 
31,5
57,5 57,5
Polipropileno Nylon 6.6 Policarbonato
0
10
20
30
40
50
60
70
R
e
si
st
ê
n
c
ia
 à
 T
ra
ç
ã
o
 (
M
P
a
)
 
Figura 17 - Resistência à Tração de Diversos Materiais. 
 
0,03
1,3
0,1
Polipropileno Nylon 6.6 Policarbonato
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
A
b
so
rç
ã
o
 d
e
 U
m
id
a
d
e
 (
%
)
 
 Figura 18 - Absorção de Umidade de Diversos Materiais após 24h de Imersão em Água. 
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Disciplina: Materiais Compostos 
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13 
 
 
 
A seguir será apresentada uma tabela que tratam das várias propriedades das resinas 
termoplásticas, bem como seu custo. 
 
 Tabela 2 - Propriedades de Várias Resinas Termoplásticas 
 
• Matrizes Termofixas 
 Nestas resinas a polimerização se desenvolve em uma estrutura tridimensional, pois 
ocorre uma ligação covalente onde não é mais possível ocorrer um escorregamento entre as moléculas. 
Para estes tipos de polímeros a plasticidade não aumenta com a temperatura. São resinas que 
apresentam propriedades isotrópicas e quando curadas não se consegue mais fundi-las nem dissolvê-
las. Portanto, elas perdem suas propriedades elásticas quando aquecidas na temperatura de distorção, 
desta forma tornando limitado o uso para componentes estruturais; porém, têm melhor estabilidade 
dimensional, resistência ao calor, resistência química e elétrica do que as resinas termoplásticas. 
A cura destes materiais ocorre à temperatura ambiente, porém pode ocorrer sob 
temperatura e tempo controlados, tentando desta forma obter propriedades ótimas. O processo de cura 
é exotérmico; e após as variações de temperaturas envolvidas e aos diferentes coeficientes de expansão 
térmico entre a matriz e o reforço, podem ocorrer a formação de microtrincas. 
 As resinas termofixas mais utilizadas em aplicações industriais são: epóxi, poliéster e 
fenólicas. 
 
Epóxi 
De uma forma geral este tipo de resina é fornecida na forma líquida, apresentam 
propriedades superiores as demais e são geralmente utilizadas em materiais de alto desempenho dentro 
da classe dos plásticos reforçados. A resina epóxi é utilizada em vários setores na indústria, como 
eletroeletrônica, de embalagem, construção civil e transporte. As aplicações específicas incluem os 
adesivos, equipamentos para indústria química, compósitos estruturais, etc. A resina epóxi tem 
características como: 
- Baixa retração, devido a ausência de materiais voláteis 
- Bom comportamento a temperaturas elevadas (150 0C) 
- Boa resistência a agentes químicos 
 
 
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14 
 
 
Poliéster Insaturado 
 A resina poliéster é fornecida na forma de um líquido viscoso e se transforma em um 
sólido rígido e infusível (termorígido) por meio de uma reação química exotérmica de polimerização ou 
cura. A cura dessa resina pode acontecer mediante aquecimento, utilizando radiações eletromagnéticas, 
ou pela adição de catalisadores e aceleradores de reação.Para a cura em temperatura ambiente, o 
catalisador mais utilizado é o peróxido de metil-etil-cetona (MEKP), utilizando juntamente com os 
aceleradores naftenato de cobalto (CoNap), ou dimetilanilina (DMA), na proporção de 0 a 0,3% em 
massa. A quantidade de acelerador e o catalisador controla a velocidade de reação e portanto, o tempo 
de gel e a temperatura máxima atingida durante a reação. Na prática, sistemas de cura à temperatura 
ambiente não atingem cura total, sendo necessário efetuar um pós-cura, a uma determinada temperatura 
e um determinado tempo para completar a reação. 
 A seguir será apresentado um gráfico que retrata o tempo de gel e as proporções de 
catalisadores e aceleradores, utilizando diferentes aceleradores. 
 
 
Figura 3 – Tempo de Gel para a Formulação da Resina Éster Vinílica DER 411- Dow Química. (a) Em 
Função da Porcentagem de Dimetilanilina e Catalisador (MEKP), (b) Em Função do Naftenato de 
Cobalto e Catalisador (MEKP). 
 
Possui uma alta facilidade de impregnação nas fibras de vidro, permitindo desta forma a 
obtenção de um material com boas características mecânicas em relaçãoaos materiais convencionais. 
 A configuração e composição química do poliéster endurecido determinam algumas 
características como: 
- Flexibilidade 
- Dureza 
- Resistência mecânica 
- Resistência química 
- Resistência térmica 
 
 
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15 
 
 
A seguir serão mostrados os vários tipos de resina poliéster: 
Resina Ortoftálica 
 O mais comum dos poliésteres, usado para aplicações gerais que não exigem alta 
inércia química. 
Resina Isoftálica 
 Apresenta bom desempenho em ambientes moderadamente agressivos. 
Resina Bisfenólica 
 Apresenta o máximo de resistência química possível dentro dos poliésteres. É 
amplamente usada em equipamentos para ambientes agressivos. 
 
Resina Tereftálica 
 Apresenta elevada resistência química, sendo usada na fabricação de equipamentos que 
exijam uma alta inércia química. 
 
Fenólica 
 Este tipo de resina é resultante da reação de um fenol e um aldeído. Esta reação faz 
com que o polímero se torne um produto duro, insolúvel e infusível a temperatura alta. São utilizadas 
para obtenção de compósitos estruturais, com reforços de fibras de vidro e carbono. A seguir serão 
apresentadas as principais características de um material a base de resina fenólica: 
- Boa resistência a altas temperaturas 
- Alta resistência a chama 
- Excelentes características elétricas 
- Resistente ao choque e abrasão 
- Boa resistência a ataques químicos, principalmente a solventes orgânicos 
- Boa estabilidade dimensional. 
 As figuras de 19 a 25 mostram um estudo comparativo de algumas propriedades das 
resinas epóxi, poliéster e fenólica, como: densidade, módulo de elasticidade, resistência à tração, 
alongamento, resistência e módulo de elasticidade à flexão e absorção de umidade: 
1,25
1,3 1,3
Epóxi Poliéster Fenólica
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
D
en
si
d
ad
e 
(g
/c
m
3
)
 
 
 Figura 19 - Densidade versus Materiais. 
 
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16 
 
 
4,5
3,2
3
Epóxi Poliéster Fenólica
0
1
2
3
4
5
M
ó
d
u
lo
 d
e 
E
la
st
ic
id
ad
e 
(G
P
a)
 
Figura 204 - Módulo de Elasticidade Longitudinal versus Materiais. 
 
75
65
70
Epóxi Poliéster Fenólica
0
20
40
60
80
100
R
es
is
tê
n
ci
a 
à 
T
ra
çã
o
 (
M
P
a)
 
Figura 21 - Resistência à Tração versus Materiais. 
 
3,5
2
1,5
Epóxi Poliéster Fenólica
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
A
lo
n
g
am
en
to
 (
%
)
 
Figura 22 - Alongamento versus Materiais. 
 
96
73,5
Epóxi Poliéster
0
20
40
60
80
100
120
R
es
is
tê
n
ci
a 
à 
F
le
x
ão
 (
M
P
a)
 
Figura 23 - Resistência à Flexão versus Materiais. 
 
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17 
 
 
0,3
4
Epóxi Poliéster
0
1
2
3
4
5
M
ó
d
u
lo
 d
e 
E
la
st
. 
F
le
x
ão
 (
G
P
a)
 
Figura 24 - Módulo de Elasticidade à Flexão versus Materiais. 
 
0,2
0,15
Epóxi Poliéster
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
A
b
so
rç
ão
 d
e 
U
m
id
ad
e 
(%
)
 
Figura 25 - Absorção de Umidade após 24h de Imersão. 
 
A seguir, será apresentada uma tabela que trata das várias propriedades das resinas 
termofixas, também conhecida como termoresistentes, bem como do custo. 
Tabela 3 - Propriedades das Várias Resinas Termofixas 
 
 
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18 
 
 
A seguir será apresentado uma tabela que faz uma comparação geral entre as matrizes 
termoplásticas e as termofixas. 
 
Tabela 4 - Quadro comparativo entre as Resinas Termoplásticas e as Termofixas (termorígidas) 
 
 
b) Reforço 
A(s) fibra(s) é o elemento constituinte que confere ao material composto suas 
características mecânicas: rigidez, resistência à ruptura, etc. O tipo de reforço mais utilizado na 
fabricação de plásticos reforçados é o fibroso, podendo ser apresentado na forma de fibras contínuas ou 
curtas, podendo vir na forma de fibras curtas ou longas. 
As fibras podem ser definidas como sendo unidirecionais, quando orientadas segundo 
uma mesma direção; bidimensionais, com as fibras orientadas segundo duas direções ortogonais 
(tecidos) e tridimensionais, quando as fibras são orientadas no espaço tridimensional (tecidos 
multidimensionais). 
 
Figura 26 – Tecido Ortogonal 
 
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19 
 
 
 
Figura 27 – Tecido ortogonal 
 
 A figura a seguir apresenta uma outra disponibilidade de fornecimento do reforço que 
pode ser na forma de fio roving. 
 
 
Figura 5 – Fio Roving 
 
 
As fibras constituem um meio efetivo de reforço porque apresentam um menor número 
de defeitos que em sua forma mássica. À medida que se tornam mais finas, os materiais tendem a 
apresentar um menor número de defeitos que possam induzir a falhas e, com isto, há uma tendência a 
uma aproximação da resistência teórica do material. 
As fibras têm que serem aglutinadas a uma matriz caso contrário perdem a sua função 
estrutural. Estas possuem um pequeno diâmetro e grande comprimento, permitindo um alto valor na 
relação área superficial/volume; e como conseqüência, a área interfacial fibra/matriz disponível para 
transferência por unidade de volume da fibra aumenta em função da relação comprimento/diâmetro, 
como pode observada na figura abaixo. 
 
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20Figura 30- Razão Entre Área Superficial/Volume de uma Partícula Cilíndrica de uma 
Dado Volume em Função da Razão de Aspecto (a=l/d) (Gibson, 1994). 
 
 Como pôde ser observado na figura acima, considerando volumes equivalentes, ocorre 
um aumento na área superficial, à medida que um determinado corpo passa de uma geometria esférica 
para o formato de fibra. 
A figura a seguir mostra as características geométricas, confirmando que as fibras 
apresentam uma maior razão área superficial/volume. 
 
Tabela 5 – Características Geométricas de Partículas (Lee, 1991) 
 
*considerando-se volumes equivalentes 
*dependente da relação comprimento/espessura (4:1=1,5 – 100:1=9,9) 
 
A seguir será exposto de forma sucinta as principais características das fibras de maior 
uso industrial/estrutural. 
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21 
 
 
 
Fibras de Carbono 
 As fibras de carbono são obtidas mediante a pirólise controlada de precursores orgânicos em 
forma de fibras. O processo de pirólise consiste basicamente no tratamento térmico do precursor 
removendo o oxigênio, nitrogênio e hidrogênio dando origem à fibras de carbono, além disso as 
propriedades mecânicas são melhoradas pelo aumento da cristalinidade e orientação, e pela redução de 
defeitos.. No entanto sabe-se que é importante que o precursor seja altamente orientado e que a 
orientação seja mantida durante o processo de estabilização e carbonização sob estiramento. As 
propriedades finais são influenciadas pelas matérias-primas, pelo processo de produção e pelas 
condições utilizadas para a formação da precursora. 
É obtida a partir de uma fibra “precursora”, geralmente a fibras de celulose (viscose rayon, 
algodão), o PAN (poliacrilonitrila) e piches de petróleo e alcatrão de hulha; e que para a sua obtenção 
passam pelos processos de estiramento, oxidação, carbonização e grafitização. O PAN é responsável 
por 95% de sua produção, pois esta propicia uma maior resistência à tração e um maior módulo de 
elasticidade; já para a fibra originada do rayon a sua deformação até a ruptura é maior. Isto pode ser 
verificado a partir da Tabela 5, além das propriedades de resistência à tração e módulo de elasticidade. 
Tabela 5 - Propriedades da Fibra de Carbono. 
Precursores da Fibra de Carbono Propriedades 
 σ (GPa) Ε (GPa) ε (%) 
Rayon 0,6 - 1,3 41 2,5 
PAN 2,4 - 3,2 230 - 390 1,6 
 σ - Resistência à Tração; Ε - Módulo de Elasticidade; ε - Alongamento na Ruptura. 
 
As fibras de carbono podem ser classificadas quanto ao tipo precursor, ao módulo de 
elasticidade, à resistência e quanto à temperatura de tratamento térmico final. 
Considerando o módulo de elasticidade, podemos classificar as fibras de carbono em 
quatro tipos: 
 
- Ultra-alto módulo (UHM): fibras com módulo de elasticidade maior que 50 GPa. 
- Alto módulo (HM); fibras com módulo de elasticidade entre 300 – 500 GPa, tendo razão 
resistência /módulo de 5 – 7 x 10-3. 
- Módulo intermediário (IM); fibras com módulo de elasticidade de até 300 GPa, tendo razão 
resistência/módulo acima de 10-2. 
- Baixo módulo (LM): fibras com módulo de elasticidade menor que 100 Gpa, tendo baixo valor de 
resistência à tração. 
 
Considerando a resistência à tração, as fibras de carbono são classificadas em dois 
tipos: 
- Ultra-alta resistência (UHS): fibras com resistência à tração maior que 5,0 GPa e razão 
resistência/rigidez entre 2 – 3 x 10-2. 
- Alta resistência (HS): fibras com resistência à tração maior que 2,5 GPa e razão 
resistência/rigidez entre 1,5 – 2 x 10-2. 
 
Considerando a temperatura de tratamento térmico final, as fibras de carbono são 
classificadas em três tipos: 
- Tipo I: temperatura de tratamento térmico final acima de 2000 0C, sendo associada com fibras de 
alto módulo de elasticidade. 
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22 
 
 
- Tipo II: temperatura de tratamento térmico final em média de 1500 0C, sendo associada com 
fibras de alta resistência. 
- Tipo III; fibras com tratamento superficial menor que 1000 0C, sendo fibras de baixo módulo e 
baixa resistência. 
 
 As mesmas estão disponíveis nas formas de mechas, tecidos ( unidirecionais ou 
multidirecionais), tecidos híbridos (vidro-carbono, aramida-carbono) e pré-impregnados com epóxi. 
Particularmente, as fibras de carbono (HM) têm um módulo específico 70 vezes superior 
ao dos fios de alumínio. Ainda tem um coeficiente de dilatação muito baixo, o que permite uma grande 
estabilidade dimensional as estruturas e uma condutividade térmica elevada. Apresentam ainda a 
propriedade de anisotropia, com sua resistência e módulo de elasticidade dependente da orientação dos 
planos (capas) que compõem as fibras. 
Os principais inconvenientes são a baixa resistência ao choque, e ainda uma grande 
diferença de potencial em relação aos metais favorecendo assim a uma possível corrosão galvânica. 
 
 
Fibras Cerâmicas 
 As fibras cerâmicas possuem um grande atrativo na engenharia dos materiais, que são: 
- Um aumento de sua resistência e rigidez com a elevação da temperatura. 
- Baixa densidade comparada com os metais. 
 A principal desvantagem das fibras cerâmicas é sua baixa resistência a propagação de 
trincas. As fibras cerâmicas são filamentos de 10 a 15 µm de diâmetros com suas principais 
propriedades definidas como valores médios: 
- Densidade - 2,8 g/cm3 
- Resistência à Tração - 2,5 a 3 GPa 
- Módulo de Elasticidade - 200 GPa 
- Temperatura de Serviço - 1250 0C 
 
 Como exemplos das fibras cerâmicas temos: carbeto de silício, Si-Ti-C-O (Tyranno), alumina, 
boro. 
 
• Fibras de Carbeto de Silício (SiC) 
 O carbeto de silício é um material de alta resistência, alto módulo e boa estabilidade 
termomecânica, baixa massa específica e baixo coeficiente de expansão térmica. São produzidas pelo 
método de deposição gasosa quanto utilizando precursores poliméricos. Os primeiros filamentos com 
núcleo de tungstênio e recobertos por SiC, via CVD, começou nos anos 60. Depois foi substituído o 
filamento de tungstênio por carbono, resultando desta forma um material com melhor estabilidade 
térmica e menor massa específica. 
Tabela 8 – Propriedades de Fibras Comerciais à Base de Silício. 
Tipo de Fibra SCS-6 (CVD) SCS-9(CVD) 
Fabricante Textron Textron 
Composição ß-SiC ß-SiC 
Resistência à tração (GPa) 3,00 2,80 
Módulo de elasticidade (GPa) 400 330 
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23 
 
 
Diâmetro médio (µm) 143 78 
 
• Fibras de Boro 
 São produzidas depositando-se o pó de boro a vapor geralmente sobre o filamento 
substrato de Walfrânio (tungstênio),porém pode ser depositado sob o substrato de carbono, tornando-se 
neste caso mais econômica. São semicondutoras, duras e possuem uma alta temperatura de fusão. As 
fibras de boro possuem em média as seguintes propriedades: 
 
Tabela 7 – Propriedades de Fibras de Boro em Função do Tipo de Substrato Depositado. 
Tipo de Substrato Tungstênio Carbono 
Massa específica (g/cm3) 2,65 2,3 
Resistência à tração (GPa) 3,5 5 
Módulo de elasticidade (GPa) 420 400 
Diâmetro médio (µm) 100 - 200 
 
 As fibras de boro apresentam características de alta resistência e rigidez originando 
sistemas compostos de alto desempenho. Geralmente se encontram na forma de pré-impregnado 
Boro/Epóxi e ou Alumínio/Boro. Sua principal desvantagem está no alto custo de produção. 
 
 
Fibras Metálicas 
 Possuem a desvantagem de possuir alta densidade e alto custo. Todas são mais caras que a 
fibra de vidro. Aplicam-se geralmente com matrizes metálicas. 
 
 As fibras metálicas podem ser obtidas mediante formas distintas de processamento como: 
- Laminação a frio ou aquecida 
- Trefilação 
- Injeção 
 Estas fibras geralmente são combinadas com matrizes metálicas e suas propriedades 
são bastante específicas. Assim por exemplo, as de níquel e cobre tem uma alta resistência mecânica e 
química a altas temperaturas. Da mesma forma as fibras de alumínio se caracterizam como condutora 
térmica e elétrica. Comparadas com a fibra de vidro tem a desvantagem do alto custo e da alta 
densidade. A seguir serão apresentados alguns destes tipos de fibras e algumas das suas propriedades: 
- Aço inoxidável - resistente à corrosão 
- Níquel, Cobre e suas ligas - resistência mecânica e química à altas temperaturas 
- Titânio, Tálio e Níquel refratários - resistente à corrosão e possuem alto ponto de fusão 
- Cobre e suas ligas - condutibilidade elétrica e térmica 
- Alumínio e sua ligas - baixa densidade, bom condutor térmico e elétrico 
- Prata, ouro e metais nobres - condutor térmico e elétrico, boa resistência à corrosão. 
 
Fibras de Vidro 
 Constitui o tipo de reforço mais utilizado nos materiais compostos. Apresentam excelente 
aderência fibra/matriz, devido ao tratamento que as mesmas recebem para serem utilizadas junto as 
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matrizes orgânicas, possuem boas propriedades elétricas e grandes vantagens no que diz respeito a 
aplicação e custo. 
 Estes tipos de fibras possuem diferentes composições, porém a mais utilizada é a base 
de sílica (SiO2) associada a óxidos de cálcio, boro, sódio, ferro e alumínio. São normalmente amorfas 
sendo que algumas podem se cristalizar após a exposição ao calor em altas temperaturas, fazendo com 
que ocorra uma redução nas suas propriedades. As principais características das fibras de vidro, que 
fazem com que as mesmas sejam atraentes, proporcionando desta forma grandes vantagens em relação 
a outras fibras: 
- Excelente aderência fibra-matriz 
- Excelentes propriedades elétricas 
- Baixo custo 
- Alto alongamento na ruptura 
- Boa resistência ao impacto 
- Elevada resistência química, ao ataque de mofo e microorganismos em geral 
- Facilidade no processamento. 
 As fibras de vidro são classificadas conforme sua composição, sendo esta um fator 
determinante nas propriedades das fibras de vidro. A seguir serão apresentadas a composição típica e 
suas respectivas propriedades: 
 Vidro A: Alto conteúdo em álcali. Apresenta uma boa resistência química, deficientes 
propriedades elétricas e possui baixo módulo. 
 Vidro C: Constituído por borosilicato sódico, proporcionando excepcionais propriedades químicas 
e é normalmente utilizado em capas superficiais de estruturas anticorrosão. 
 Vidro D: Altas propriedades dielétricas e são utilizadas com vistas a um alto-desempenho em 
aplicações eletrônicas. 
 Vidro E: Representa mais de 90% dos reforços nos materiais compostos de uso geral. Possui 
baixo conteúdo em álcali e excelentes propriedades elétricas; apresenta também boas propriedades de 
resistência, rigidez e desgaste. 
 Vidro L: Possui alto teor de chumbo. É usado como protetor de radiação em instalações de 
Raios -X e possui também alta resistência mecânica. 
 Vidro M : Possui alto módulo de elasticidade (113 GPa), porém por conter berílio em sua 
constituição é impedido a sua comercialização. 
 Vidro S: Constituído por silicato de alumínio, empregado em estruturas de elevadas 
características mecânicas (sobre tudo na aeronáutica), tem uma resistência a tração e um módulo de 
elasticidade muito superior a dos outros tipos de vidro, além de possuir um bom comportamento a fadiga, 
temperatura e umidade. 
 Diante do exposto anteriormente pode-se afirmar que as fibras de vidro, de uma forma 
geral, têm como propriedades mais destacadas: 
⇒ Alta Resistência à tração - Comparadas com outras fibras têxteis, sua resistência à tração específica 
(por densidade) é superior a maioria delas. 
⇒ Resistente ao Calor e ao Fogo - Devido sua origem inorgânica (mineral), as fibras de vidro são 
incombustíveis. Por seu alto ponto de fusão, estas são indicadas para aplicações em meios com 
temperatura elevada. 
⇒ Resistência Química Elevada - Não sofrem nenhum tipo de ataque ou degradação por parte dos 
agentes químicos, nem tão pouco são afetados por fungos, bactérias ou ataques de insetos. 
⇒ Resistência a Umidade - As fibras de vidro não absorvem umidade, portanto não se dilatam ou 
desintegram. Resistem à corrosão e mantém sua máxima resistência mecânica na presença de 
umidade. 
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25 
 
 
⇒ Resistência Térmica - Estas fibras apresentam um coeficiente de dilatação linear térmico muito baixo 
e um baixo coeficiente de condutividade térmica, no que garantirá um excelente comportamento em 
ambientes com variações térmicas bruscas. 
⇒ Resistência Elétrica - Por não serem condutoras, as fibras de vidro são ideais para serem usadas 
como isolantes elétricos. 
As fibras de vidro são comercializadas nas mais diferentes formas e gramagens. Com 
relação ao seu uso industrial, destacam-se: 
 Fios Roving - São fios de vidro contínuos e paralelos, sem torção de filamentos, também 
denominados de roving direto. Geralmente vem na forma de mechas e posteriormente usada na 
obtenção de tecidos e mantas. 
 As características que distingue os roving, são fundamentalmente as dos fios que as 
compõe, tipo: 
- Natureza do vidro - dependente da composição dos óxidos de base. 
- Diâmetro do filamento - em geral apresentam diâmetros da ordem de 8 a 14 µm. 
- Título do fio base - é o peso do fio por unidade de comprimento. 
- Tipo de ensimagem - compatibilidade com a resina a ser impregnada. 
- Tipo de enrolamento - paralelo ou torcido. 
- Dimensões das bobinas ( altura e diâmetro) - variável dependendo do tipo de fibra. 
 Tecido Roving - São constituídos a partir de mechas de fio roving de igual ou diferentes títulos 
em trama e urdume, estes tecidos comercialmente são encontrados de dois tipos: 
 Tecidos Unidirecionais - Se caracterizam por apresentarem o númerode fios 
predominantemente mais elevado em uma direção. Os fios estão dispostos em paralelo e sujeitos entre 
si por fios de dimensões muito pequenas, permitindo a obtenção de elevadas propriedades mecânicas 
na direção das fibras. 
 Tecidos Bidirecionais - Os fios são colocados a 900 uns sobre os outros e unidos na trama e 
urdume. As propriedades mecânicas são menos elevadas que as do tecido unidirecional. 
As características de seleção de um tecido são as seguintes: 
- Facilidade de manipulação 
- Regularidade de gramagem e espessura 
- Continuidade do reforço 
- Facilidade de impregnação. 
 Manta de Fios Picado - É feita de fios cortados numa dimensão predeterminada e aglomerados, 
de forma aleatória, mediante um ligante químico. 
 Existem diversos tipos de mantas, que se diferenciam por: 
- Características do fio base (tipo de vidro, diâmetro do fio, título e ensimagem) 
- Característica do ligante 
- Gramagem, entre 100 e 900 g/m2. 
 As principais características de utilização da manta de fio picado são as seguintes: 
- Solubilidade em estireno 
- Deformabilidade 
- Nível de impregnação 
- Resistência à tração 
- Compatibilidade com as resinas. 
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26 
 
 
 A capacidade de absorção de resina oscila entre duas e três vezes seu peso, no caso de 
moldes sem pressão, podendo reduzir em moldes com pressão elevada. A espessura dos laminados 
obtidos varia com a gramagem e o número de capas, podendo tomar como referência 1 mm de 
espessura para cada 450 g/m2 de manta (no caso de moldagem por contato manual). 
 Manta de Fios Contínuos - consiste num feltro de fios roving contínuos distribuídos 
aleatoriamente. 
 Suas principais características são as seguintes: 
- O tipo de vidro empregado 
- Os diâmetros dos fios, geralmente superiores aos de manta de fio cortados 
- Os títulos dos fios, geralmente baixos 
- O tipo de ensimagem 
- O tipo de ligante, em proporções mais baixas. 
 Apresenta-se na forma similar a das mantas de fios cortados quanto a gramagem. Do 
ponto de vista de utilização, a diferença essencial se dá no tocante ao nível de deformabilidade, devido a 
sua estrutura é possível realizar pré-forma profunda com um alargamento da manta em todas as 
direções. 
 Manta de Superfície - Também conhecida como véu, é feita de fios cortados, ligados fortemente 
e calandrados. As densidades oscilam entre 25 e 80 g/m2, o véu de superfície serve para assegurar 
uniformidade de espessura (mínimo 0,25 mm) e melhor acabamento superficial. Também serve para 
minimizar o surgimento e propagação de trincas superficiais. Além disso, são também utilizadas como 
uma camada protetora externas das mantas, antes da aplicação da resina e/ou gelcoat, permitindo assim 
a melhoria das características em termos de agressividade das intempéres, evitando também rachaduras 
na parte externa da peça, não comprometendo desta maneira a integridade da peça. As características 
determinantes para a seleção de um tipo de manta de superfície são as seguintes: 
- A deformabilidade 
- A solubilidade 
- O comportamento quando em contato com meio químico agressivo, que é em função do tipo de vidro ( 
A, C e E ), e do ligante. 
 Fibras de Vidro Moída - Mediante uma operação de trituração, as fibras são moídas em 
moinhos de bolas ou martelo e reduzidas a dimensões que variam entre 0,1 e 0,02 mm, mantendo-se 
seu diâmetro entre 10 e 17 micros. As fibras moídas têm aparência de pó branco, são facilmente 
incorporadas às resinas para fazer massas plásticas usadas para encher frestas e cavidades. 
 
 Figura 6 - Tecidos unidirecionais e bidirecionais e manta de fios contínuos. 
 
Fibras Aramida 
 Conhecida comercialmente por Kevlar ( nome de propriedade da Du Pont), é obtida de 
poliamidas aromáticas, podendo possuir: 
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27 
 
 
- Baixo Módulo - E = 70 GPa (valor médio) 
- Alto Módulo - E = 130 GPa (valor médio) 
 
Tem uma alta resistência específica à tração e possibilitam a criação de estruturas altamente 
resistente ao impacto, porém com a desvantagem de possuir uma baixa resistência à compressão e uma 
baixa aderência à matrizes termoplásticas, no entanto pode ser utilizada com matriz termofixa de epóxi 
ou estervinílica, pois as mesmas possuem uma ductilidade semelhante. Estas fibras quando 
comparadas com fibra de vidro possuem uma maior resistência ao impacto que as fibras de vidro e 
quando submetidas à umidade a sua resistência também não decresce. 
Usada na fabricação de coletes a prova de balas e em substituição ao aço em pneus radiais, as 
propriedades da aramida, vieram a consagrá-la também como reforço na produção de compósitos para a 
indústria automobilística, aeronáutica, marítima, etc. 
 As fibras de aramida estão disponíveis na forma de mechas ou tecidos, como podem ser 
apresentadas abaixo: 
 
Figura 31 - Fio Rovining e Tecido Cruzado 
 
 
Fibras de Sisal 
 A fibra de sisal é de origem vegetal, obtida das folhas da agave sisalana que variam de 
um a dois metros de comprimento e de dez a quinze centímetros de largura, com 500 g de peso em 
média. Cada planta fornece aproximadamente 3 Kg de fibras. 
 As fibras são grossas, ásperas e resistentes, obtidas por desfibrilamento mecânico, são 
escovadas para retirar pequenos fragmentos da polpa e secadas ao ar livre ou em estufas. Quando se 
deseja um produto de melhor qualidade, são classificadas e novamente submetidas a escovagem, com 
posterior lavagem e secagem. Este tipo fibra quando incorporada aleatoriamente à resina de poliéster, 
aumentam razoavelmente a resistência ao impacto, atuando como elemento absorvedor de energia, 
amortecendo o impacto. Como desvantagem diminui a resistência à tração, explicável possivelmente, ao 
seu baixo grau de afinidade com a matriz. 
Finalizando o assunto sobre os reforços fibrosos, será feito um estudo comparativo das 
suas principais propriedades, tais como : densidade, módulo de elasticidade longitudinal, resistência 
última à tração e alongamento de ruptura. Estas propriedades são apresentadas nas Figura 7, Figura 8, 
Figura e Figura , correspondendo a seus valores médios: 
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28 
 
 
2,56
1,45
1,95
Vidro E Aramida Carbono HM
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
D
en
si
d
ad
e 
(g
/c
m
3
)
 
Figura 7 - Densidade de Diversos Tipos de Fibras. 
76
124
390
Vidro E Aramida Carbono HM
0
100
200
300
400
500
M
ó
d
u
lo
 d
e
 E
la
st
ic
id
a
d
e
(G
P
a
)
 
Figura 8 - Módulo de Elasticidade Longitudinalde Diversos Tipos de Fibras. 
 
 
2,5
3,2
2,2
Vidro E Aramida Carbono HM
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
R
es
is
tê
n
ci
a 
à 
T
ra
çã
o
 (
G
P
a)
 
Figura 34 - Resistência Última à Tração de Diversos Tipos de Fibras. 
2
2,5
0,5
Vidro E Aramida Carbono HM
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
A
lo
n
g
am
en
to
 (
%
)
 
Figura 35 - Alongamento de Ruptura de Diversos Tipos de Fibras. 
 
 A seguir será apresentada uma tabela com as vá rias propriedades referentes às fibras. 
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29 
 
 
 
Tabela 6 – Propriedades de Diversas Fibras 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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30 
 
 
A seguir será apresentado um gráfico que relacionas a resistência à tração e a 
deformação de vários tipos de reforços. 
 
Figura 36 – Resistência à Tração x Deformação de Diversos Tipos de Fibras. 
A seguir será apresentada uma tabela que trata das diversas propriedades, tanto da 
matriz como dos reforços. 
Tabela 7 - Comparativa entre Diversos Materiais. 
 
 
c) Catalisadores e Aceleradores 
 O processo de polimerização de uma resina se dá mediante três fenômenos básicos que 
são: 
• Tempo de Gel – é o tempo transcorrido, após a mistura da resina com o catalisador (com ou sem 
acelerador), é o início do endurecimento da resina, quando a mesma atinge um estado gelatinoso. 
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31 
 
 
Este tempo varia conforme o tipo e a quantidade de catalisador, com o tipo e a quantidade de 
acelerador, com as cargas adicionais, corantes e temperatura de cura. 
• Gelatinização – é um período entre o começo e o fim da polimerização. É o período intermediário em 
que a resina passa do estado líquido para o estado sólido. 
• Tempo de cura – é o período que após a mistura com o catalisador (com ou sem acelerador) a 
mesma fica totalmente polimerizada. É o tempo de polimerização ou de cura. 
Além disso, as resinas termofixas quando estão no processo de cura, atingem o pico 
exotérmico, sendo este dependente do tipo de resina, da quantidade e tipo de monômero, do tipo e 
quantidade de acelerador e catalisador, além da temperatura de cura, ver figura abaixo. 
 
Figura 37 – Gráfico Apresentando o Pico Exotérmico. 
 
Usando diversos tipos de resinas, com 2% de Peróxido de Metil Etil Cetona e 1% de 
Octoato de Cobalto, 1% pode ser verificado que para os mesmos percentuais de acelerador e catalisador 
o pico exotérmico varia também conforme o tipo de resina. Ver tabela abaixo: 
Tabela 8 – Quadro Demonstrativo Relacionando Vários Tipos de Resina e as Várias Temperaturas 
Referentes ao Pico Exotérmico. 
 
Os catalisadores têm como função apenas iniciar a reação de cura ou polimerização das 
resinas poliméricas. Já os aceleradores têm como função acelerar o processo de cura da resina. Esta 
cura é feita a frio, ou seja, em temperatura ambiente fazendo o uso de peróxido de metil-etil-cetona 
(MEKP) este sendo usado como catalisador; e, como acelerador o naftenato ou octoato de cobalto 
(cobalto). O MEKP é um líquido incolor diluído (50%) em dimetil ftalato; e, o cobalto se encontra no 
estado líquido (de cor roxa), com 6% de metal, sendo os mesmos usados na forma de mistura no 
processo de curado. Neste processo, primeiro adiciona-se o cobalto em pequenas quantidades à resina 
e depois acrescenta-se o MEKP. 
 Também pode-se utilizar o peróxido de dibenzoíla (BPO) fornecido em pó (98%) ou na 
forma de pasta (50%), como catalisador, em conjunto com o dimetil anilina (DMA), sendo esse o 
acelerador. Para esta mistura, deve-se adicionar primeiramente o BPO à resina e posteriormente coloca-
se o DMA. Esse conjunto (BPO + DMA) é pouco utilizado devido ao mesmo alterar a cor do laminado 
(amarelada), sendo este recomendado apenas para a cura de materiais compostos que entrem em 
contato com hipocloreto de sódio e em outros sistemas onde o conjunto MEKP + Cobalto não possam 
ser usados. 
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32 
 
 
d) Estireno 
 Tem com função diminuir a viscosidade da resina, porém o monômero de estireno 
também participa da reação de cura, promovendo a interligação entre as macromoléculas da resina. O 
mesmo já vem adicionado à resina, no entanto, este pode ser utilizado como elemento de ajuste da 
viscosidade ou como veículo para aditivos que entram em pequenas quantidades. 
e) Inibidores 
 Atuam como elementos que retardam a cura da resina, fazendo com que ocorra um 
aumento no tempo de estocagem da resina sem alterar o seu desempenho. São usados também como 
controladores do início da cura (tempo de gelatinação) da resina. Os inibidores mais utilizados são o 
terc-butil (TBC), a hidroquinona e a parahidroquinona . 
f) Cargas 
 São adicionadas à resina com a finalidade de proporcionar propriedades especiais ao 
material como redução do encolhimento no processo de cura do laminado ou até mesmo para reduzir 
custos. Como regra geral, a porcentagem de carga a ser utilizada deve ser a menor possível; se for 
carga de partículas finas, esta não poderá ultrapassar 25% do peso da resina. Elas podem ser utilizadas 
como elemento de enchimento ou como material de reforço. 
• Carga inerte (enchimento) 
Usada para modificar as propriedades da matriz polimérica e/ou reduzir custos. Além de 
aumentar a viscosidade do material fundido, dificultando o processamento, as cargas inertes geralmente 
diminuem a resistência ao impacto e muitas vezes contribuem para uma maior propagação de trincas, 
diminuindo também a resistência à fadiga. Por outro lado, a presença de cargas melhora algumas 
propriedades da matriz polimérica como, por exemplo, estabilidade dimensional, diminui a retração no 
resfriamento durante o processamento, aumenta a temperatura de distorsão térmica (HDT) e pode 
diminuir o custo. Em algumas situações as cargas são usadas para aumentar a condutividade elétrica do 
material polimérico. Os compósitos poliméricos condutores de eletricidade são utilizados em inúmeras 
aplicações tecnológicas, tais como: tintas condutoras, dispositivos eletrônicos, eliminação de carga 
eletrostática em microeletrônica,sensores de pressão e blindagem eletromagnética. 
Dentre as cargas não reforçantes, as mais utilizadas são as de origem mineral, pois as 
mesmas se incorporam à resina proporcionando compatibilidade entre as características buscadas e o 
preço. 
A mais utilizada é a de carbonato de cálcio, porém existem as que são a base de 
silicatos e de sílicas. As cargas de enchimento mais usadas em polímeros são carbonato de cálcio, 
esferas de vidro, caulim, talco, entre outras. 
• Carga ativa (reforço) 
O material de reforço é usualmente mais duro e resistente que a matriz e sua função é melhorar 
o desempenho mecânico do polímero. Dentre as cargas reforçantes, as mais utilizadas são as de micro 
esferas de vidro, cuja a função principal é evitar concentração de tensões, devido a geometria das 
mesmas. No entanto, existem também cargas reforçantes de outra composição, porém o seu custo é 
mais elevado que é o caso das micro esferas ocas de carbono. 
 A seguir será apresentado um tabela que correlacionas as várias características que as 
cargas podem vir a proporcionar ao compósito. 
 
 
 
 
 
 
 
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33 
 
 
Tabela 9 - Relação Entre os Vários Tipos de Cargas 
 
g) Aditivos 
Os aditivos podem ser os inibidores de chama, os absorvedores de ultravioleta, 
pigmentos e corantes, e os lubrificantes, que são adicionados à resina para influenciar algumas das 
propriedades. 
Os absorvedores de ultravioleta absorvem a energia das radiações ultravi oleta, porém 
perdem sua função protetora após 2 a 3 anos de uso. No entanto são em geral adicionados à resina na 
camada externa do material composto. 
 Pigmento e corantes são usados para colorir e em alguns casos chegam até mesmo a 
proteger contra os raios solares. Conferem ao material opacidade impedindo desta maneira uma 
inspeção visual, devem ser usados na camada externa do material composto; normalmente é fornecido 
na forma de pasta. 
 Os lubrificantes podem ser caracterizados como interno ou externo. O lubrificante interno 
tem a função de modificar a força de coesão intermolecular, diminuindo a viscosidade da resina sem 
alterar as propriedades mecânicas; e, o externo atua na superfície da resina facilitando a desmoldagem. 
 A seguir será apresentada uma tabela que relaciona vários tipos de compósito e suas 
propriedades mecânicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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34 
 
 
Tabela 10 - Propriedades de Alguns Compósitos Poliméricos com Cargas de Enchimento e Reforçados 
com Fibras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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35 
 
 
2. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DOS PLÁSTICOS REFORÇADOS 
 O desenvolvimento da indústria dos materiais compostos tem levado o setor a uma 
ampliação dos procedimentos de moldagem, facilitando desta forma a confecção de peças de forma 
mais técnica e aprimorada. De forma geral a moldagem de um material composto com fibras consta das 
seguintes operações básicas 
 
Figura 38 - Etapas de Fabricação de Compósitos. 
 
Estas fases podem realizar-se segundo diferentes procedimentos, cuja seleção se efetua em 
função de parâmetros como: forma, dimensão, características mecânicas que se desejam obter, séries 
de fabricação, bem como o processo de polimerização pode se dá à temperatura ambiente. Os 
processos mais utilizados na indústria dos plásticos reforçados serão descritos a seguir. 
 
2.1. Moldagem por Contato Manual 
 O processo de moldagem por contato manual ou laminação manual (hand lay-up), é 
assim denominado devido às baixas pressões que necessitam, sendo esta a primeira técnica a ser 
aplicada na fabricação de plástico reforçado com fibras de vidro (PRFV). No entanto, até hoje é o 
processo mais utilizado em produções de pequenas séries e peças de grande superfície. É também o 
método mais econômico ao apresentar a necessidade de baixo investimento e não requerer uma mão de 
obra especializada. Por outro lado, apresenta o inconveniente de uma produção baixa, maior 
necessidade de mão de obra, e acabamento liso somente numa face. 
 O processo de moldagem por contato manual, consiste na colocação de mantas ou 
tecidos de fibra sobre a superfície de um molde, seguido da aplicação de resina. O processo consiste da 
impregnação dessas fibras onde a resina é aplicada com o auxílio de rolos ou pincéis que servem 
também para a compactação das fibras e eliminação das bolhas de ar. Este processo se realiza a 
temperatura ambiente, podendo o tempo de polimerização ser diminuído caso venha a se aumentar 
controladamente a temperatura. Depois é feita a desmoldagem; e, a para a finalização do processo , 
retira-se as rebarbas, faz-se a pintura se necessário e etc. 
As matérias primas usadas na preparação deste processo consistem de: 
• agentes desmoldantes do tipo ceras de carnaúba e solução de álcool polivinílico (PVA) e mais 
recentemente películas de material não aderente, que permitem a separação da peça do molde 
após a cura. 
• gelcoats, que são sistemas a base de resinas especiais com pigmentos e aditivos que são 
empregados para formar a superfície exposta às intempéries da peça. O gelcoat tem também a 
finalidade de proporcionar um melhor acabamento superficial, bem como dá cor à peça; porém 
em algumas ocasiões seu uso pode ser desnecessário. 
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36 
 
 
 
 Figura 39 - Aplicação do Gelcoats Figura 40 - Início do Processo de Laminação 
 
Figura 41 e Figura 42 - Continuação do Processo Laminação 
 
2.2. Moldagem por Uso de Pistolas 
 A moldagem por uso de pistola (Spray-Up), consiste num método intermediário entre a 
mecanização e o processo estritamente manual. Este processo é uma primeira evolução da moldagem 
por contato manual. 
Descrição do processo 
Se processa a partir da pulverização simultânea da resina e das fibras de vidro através de 
um equipamento conhecido como pistola. As fibras de vidro são cortadas no comprimento desejado e 
estas são levadas pelo jato de ar de um compressor e depositado simultaneamente com a resina sobre 
a superfície