Protótipos em Fibra de Vidro e Carbono, Fiber Glass and Carbon

¨Fibra de Carbono¨

As fibras de carbono são adequadas para a fabricação dos mais diversos materiais tais como: papéis, tecidos, telas, micro-telas para a filtragem de líquidos e gases de grande propriedade corrosiva. As fibras são resistentes à alta temperaturas e servem especialmente em catalisadores utilizados em processos químicos.

Para a produção de fibras carbônicas o método utilizado é chamado pirólise , ou seja, a decomposição pelo calor, de algum material rico em carbono que retém a sua forma fibrosa através de tratamentos térmicos que resultam em carbonização com alto resíduo carbonáceo.

Os materiais carbonáceos podem ser naturais ou sintéticos e são utilizados como “fibra precursora”. Normalmente o cânhamo, o linho, o algodão entre outros materiais naturais têm rendimento pobre de carbono, suas propriedades físicas, rigidez e resistência mecânica são fracas, não são utilizados como em materiais formadores de estruturas que exigem esforço físico.

Os tecidos de carbono utilizados como agentes reforçadores de resinas feniólicas, levaram às pesquisas para o desenvolvimento de fibras cujas propriedades mecânicas foram sendo aperfeiçoadas até chegar-se ao “raion”.

Ao se desenvolver estas matérias primas iniciando-se na década de 1950 até o final da década de 1960, chegou-se à produção de fibras carbônicas de alta resistência à tração e tensão mecânicas.

Um exemplo destes produtos é a fibra de poliacrilonitrila conhecida pela sigla “PAN”. Esta é semelhante ao acrílico. Os poliimidos, poliamidos e o álcool polivinílico são considerados fibras precursoras poliméricas sintéticas.

Para se produzir uma fibra carbônica de boa qualidade a partir de uma fibra precursora, é necessário um processo de tratamento térmico e condições controladas de tensão, atmosfera, tempo e principalmente temperatura.

O processo se inicia com um pré tratamento onde a matéria prima recebe tensões mecânicas que provocam o seu alongamento utilizando vapor. Em seguida vem a etapa de onde ocorre a conversão de um precursor polimérico. Seguindo-se ao aquecimento constante e controlado até em torno de 250°C aproximadamente. Em seguida é necessária a sua estabilização físico-química. Isto ocorre através do surgimento de ligações transversais entre as cadeias moleculares.

Após a estabilização físico-química vem o processo de carbonização em atmosfera inerte em alta temperatura, o gás mais utilizado neste ponto do processo é o “Argônio” e a temperatura utilizada é em torno de 1.000°C.

No momento em que ocorre a pirólise começam a surgir sub-produtos devido à decomposição gasosa. A contração do material passa a ocorrer aumentando assim sua rigidez mecânica.

Em alguns tipos de fibras de carbono são liberados Nitrogênio, Dióxido de Carbono, Vapor d’água, Cianureto de Hidrogênio, e Amônia.

Após o processo de pirólise vem o processo de “grafitização”. Este consiste num tratamento térmico que oscila entre 2.000°C e 3.000°C e proporciona uma “cristalização” ordenada os cristais de carbono no interior da fibra.

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