Fabricação de fibras de carbono

Em seguida vem à 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 subprodutos 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.

01º passo

Na Engenharia dos materiais, a resistência dos materiais significa a capacidade do material resistir a uma força a ele aplicada. A resistência de um material é dada em função de seu processo de fabricação e os cientistas empregam uma variedade de processos para alterar essa resistência posteriormente. Estes processos incluem encrua mento (deformação a frio), adição de elementos químicos, tratamento térmico e alteração do tamanho dos grãos.

02º passo

O dimensionamento de peças, que é o maior objetivo do estudo da resistência dos materiais, se resume em analisar as forças atuantes na peça, para que a inércia da mesma continue existindo e para que ela suporte os esforços empregados. Para isso é preciso conhecer o limite do material. Isso pode ser obtido através de ensaios que, basicamente, submetem a peça ao esforço que ela deverá sofrer onde será empregada, a condições padrão, para que se possa analisar o seu comportamento. Esses dados são demonstrados em gráficos de tensão x deformação. A tensão em que nos baseamos é o limite entre o regime elástico e o plástico. Mas para fins de segurança é utilizado um c.s. (coeficiente de segurança) que faz com que dimensionemos a peça para suportar uma tensão maior que a tensão limite mencionada acima.

3º- FIBRA DE CARBONO

Fibra de carbono é uma fibra sintética composta de finos filamentos de 5 a 10micrometros de diâmetro e composta principalmente de carbono. Cada filamento é a união de diversos milhares de fibras de carbono. É uma fibra sintética porque é feita a partir de poliacrilonitrila. Possui propriedades mecânicas semelhantes às do aço e é leve como madeira ou plástico. Por sua dureza tem maior resistência ao impacto do que o aço.

Sua principal aplicação é a fabricação de compósitos na maioria dos casos, cerca de 75% - com polímeros termofixos. O polímero é geralmente resina epóxi do tipo termofixa, mas também pode ser associado com outros polímeros, tais como poliéster ou viniléster.

Da Fabricação

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 às altas 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 "rayon".

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 poli acrilonitrila conhecida pela sigla "PAN". Esta é semelhante ao acrílico. Aspolimidas, poliamidas 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 à 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 subprodutos 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,