O pré-impregnado de fibra de carbono é um material compósito de alto desempenho composto por fibra de carbono e sistema de resina pré-impregnada. É um material intermédio fundamental no processo de fabrico de materiais compósitos de fibra de carbono e é amplamente utilizado na indústria aeroespacial, automóvel, energia eólica, equipamento desportivo e outros domínios com requisitos de elevado desempenho.

Composição de base

O pré-impregnado de fibra de carbono é composto principalmente por duas partes:

Reforço em fibra de carbono: Normalmente, a fibra de carbono de alta resistência e alto módulo é utilizada como reforço numa determinada disposição (disposição unidirecional ou forma de tecido).

Sistema de resina pré-impregnada: incluindo materiais de matriz como resina epóxi, resina fenólica, resina de poliimida, e pode conter aditivos como agente de cura, agente de endurecimento, retardador de chama, etc.

Processo de fabrico

O processo de produção de pré-impregnados de fibra de carbono inclui as seguintes etapas:

• Preparação da tela/fio de fibra de carbono: selecionar materiais de fibra de carbono adequados e ajustar a sua disposição de acordo com a utilização final.
• Preparação do sistema de resina: preparar a matriz de resina adequada de acordo com os requisitos de desempenho e ajustar a sua viscosidade, temperatura de cura e outros parâmetros.
• Processo de impregnação: A fibra de carbono é impregnada uniformemente com resina através de processos como o revestimento, a fusão a quente ou a impregnação com solvente.
• Tratamento de semicura: Através do controlo da temperatura e do tempo, a resina atinge o estado adequado de "fase B", ou seja, o estado de semi-curado, que é conveniente para o armazenamento e posterior processamento.
• Enrolamento/corte: O pré-impregnado é enrolado ou cortado em tamanhos adequados para posterior moldagem.

Caraterísticas

O pré-impregnado de fibra de carbono tem as seguintes caraterísticas principais

• Elevada resistência específica e elevado módulo específico: A resistência específica e o módulo específico excedem largamente os dos materiais metálicos, como o aço e as ligas de alumínio.
• Excelente resistência à corrosão: Não é afetada por factores ambientais gerais (tais como água, ácido e álcalis).
• Boa capacidade de conceção: O desempenho pode ser optimizado através do ajuste do ângulo de colocação, do número de camadas e do sistema de resina.
• Leveza: A baixa densidade pode reduzir significativamente o peso da estrutura, especialmente adequada para as indústrias aeroespacial e automóvel.
• Processamento cómodo: Tem uma forte plasticidade sob condições de aquecimento e cura, e é adequado para uma variedade de processos de moldagem, tais como colocação automática de fibras, colocação manual e autoclave.

Domínios de aplicação

O pré-impregnado de fibra de carbono é amplamente utilizado nos seguintes domínios devido às suas excelentes propriedades mecânicas e vantagens em termos de leveza:

• Aeroespacial: fuselagem de avião, asas, capô do motor, peças de foguetões, etc.
• Fabrico de automóveis: carroçaria de automóveis desportivos topo de gama, quadro, veio de transmissão, etc.
• Indústria da energia eólica: pás de turbinas eólicas, especialmente pás de grandes dimensões.
• Artigos desportivos: raquetes de ténis, quadros de bicicletas, esquis, tacos de golfe, etc.
• Equipamento médico: Placas de cama de raios X, próteses, etc.

Precauções de armazenamento e utilização

• Armazenamento a baixas temperaturas: geralmente armazenado a temperaturas inferiores a -18°C para evitar a cura prematura da resina.
• Tempo de armazenamento limitado: o desempenho geralmente degrada-se após ser armazenado à temperatura ambiente durante algumas semanas.
• Evitar a humidade: a fibra de carbono é sensível à humidade e a absorção de humidade pode afetar o desempenho do produto final.

Tendência de desenvolvimento

• Pré-impregnado amigo do ambiente: desenvolver sistemas de resina ecológicos com baixos compostos orgânicos voláteis (COV).
• Sistemas de resina de elevado desempenho: melhoram a resistência a altas temperaturas, a tenacidade e a capacidade de auto-regeneração.
• Fabrico inteligente: Combinado com a tecnologia de estratificação automatizada para melhorar a eficiência da produção e o controlo de qualidade.