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18/07/2018

Compósitos termoplásticos de fibra contínua: novos desenvolvimentos e tendências de mercado

Composites

No campo dos compósitos, é possível encontrar uma grande diversidade de técnicas de processamento e de materiais, tanto de reforços como de matrizes.

A termoconformação tem sido, durante muito tempo, a técnica mais tradicional, utilizada e recorrida para o processamento de composites termoplásticos de fibra contínua mas, graças ao desenvolvimento de novos materiais e formatos nos últimos anos, estão a surgir muitas mais.

Resinas acrílicas termoplásticas

As resinas acrílicas, em geral, caracterizam-se pela sua transparência, superfície brilhante, resistência às condições climáticas e elevada dureza. Devido a todas estas características, estes materiais são utilizados num grande número de aplicações, como em automóveis, eletrodomésticos ou construção.

A novidade nesta família de materiais reside na sua adaptação ao campo dos compósitos termoplásticos. Por um lado, conseguiu-se que este tipo de resinas tenha propriedades mecânicas semelhantes às das resinas termoendurecíveis, mas que se comporte como um termoplástico quanto à possibilidade de termoconformação, reprocessamento, reciclagem e soldadura. Por outro lado, as suas propriedades físicas (natureza líquida e baixa viscosidade) permitem trabalhar com as mesmas configurações que com as resinas termoendurecíveis convencionais em processos como laminagem manual, infusão, RTM ou pultrusão.

Pré-impregnados termoplásticos

O tratamento dos materiais termoplásticos convencionais no campo dos compósitos constitui um grande desafio devido à sua elevada viscosidade e ao seu baixo índice de fluidez, o que dificulta a impregnação do reforço. Os pré-impregnados termoplásticos mitigam este problema, uma vez que se trata de um produto intermédio preparado para facilitar o seu posterior processamento.

Os pré-impregnados termoplásticos de fibra contínua com os quais se está a trabalhar mais atualmente são os commingleds, os towpregs e as PCTs (pre-consolidate tapes). pré-impregnados-termoplásticos

O commingled é uma combinação de fibras de reforço com fibras termoplásticas, formando assim um roving misto de reforço e matriz. O towpreg consiste em partículas de um polímero termoplástico aderidas a fibras de reforço. Por último, a PCT ou fita pré-consolidada consiste num roving de fibras, o qual foi totalmente impregnado por polímero fundido e ao qual foi dada a forma de fita plana.

Este tipo de materiais pode ser utilizado em processos como pultrusão, enrolamento automático ou impressão 3D, efetuando algumas pequenas alterações nas configurações dos equipamentos.

Consumo e tendências do mercado

O setor dos compósitos de fibra contínua é dominado pelos termoendurecíveis, mas os termoplásticos encontraram o seu nicho de mercado.

Dentro dos compósitos de fibra de carbono e matriz polimérica, as matrizes termoplásticas representam 26,3 % da faturação (3,48 mil milhões de $ americanos). Além disso, dentro dos compósitos de fibra de vidro, os termoplásticos de fibra contínua representam 13 % do volume de produção (145 quilotoneladas anuais na Europa).

O uso deste tipo de materiais tem vindo a aumentar com o passar dos anos, o que se deve às vantagens que oferecem em termos de tempos de ciclo, reprocessabilidade e reparabilidade.

No AIMPLAS, estão a ser desenvolvidos projetos de I+D no campo dos compósitos termoplásticos de fibra contínua. Um exemplo disso é o RECOTRANS, um projeto integrado no programa Shift2Rail. O objetivo é cobrir a atual procura no sentido de obter materiais de elevadas prestações, flexibilidade durante o processamento e de maior responsabilidade ambiental. Outro exemplo é o projeto INNOPUL, centrado no desenvolvimento de peças estruturais 100 % recicláveis com um custo competitivo que facilite a sua rápida introdução no mercado.