Compsitos em Embarcaes

Compsitos em EmbarcaesEmprego em navios da marinha americanaGustavo Torres Pessoa...Gabriel Matos da Silva.....Rafael Alves de Oliveira........RA: 08.01835-9.....RA: 08.03306-4 .....RA: 09.00301-0

O que so compsitos?Materiais compsitos so aqueles que possuem pelo menos dois componentes ou duas fases, com propriedades fsicas e qumicas nitidamente distintas, em sua composio. Os materiais que podem compor um material compsito podem ser classificados em dois tipos: matriz e reforo.

MatrizO material matriz o que confere estrutura ao material compsito, preenchendo os espaos vazios que ficam entre os materiais reforos e mantendo-os em suas posies relativas e transmitindo tenso.Exemplos: Epxi, polietileno, polipropileno, parafina, nylon. Basicamente qualquer resina que faa unio de dois materiais.

Composio qumica da resina Epxi.

Reforo ou AditivoOs materiais reforos so os que realam propriedades mecnicas, eletromagnticas ou qumicas do material compsito como um todo. Normalmente aparecem na forma de fibras.Exemplos: Fibras de vidro, carbono, aramida, alumina, boro e outros.

Fibra de carbono. Alumina,

Por que usar compsitos?Durante os ltimos dez anos, tem crescido o interesse em desenvolvimento de compsitos para a fabricao de estruturas, primrias e secundrias.Esse crescente interesse em material compsito guiado pela necessidade de reduo de peso, facilitar manuteno, aumento de blindagem e principalmente criar uma alternativa ao uso de metais em componentes de todas as finalidades com menor custo por ciclo de vida, vida til maior.

Compsitos na Marinha AmericanaA marinha americana atualmente usa como matriz de seus compsitos bromato de vinil - ester com fibra de vidro, como cobertura de seus navios de superfcie. Essa resina foi selecionada devida a sua alta resistncia a corroso. Bromo e sua resina um eficaz retardante de incndios especialmente quando combinado com oxignio, alem de evitar a dissipao do fogo e do calor. Contudo esse retardante funciona primariamente na sua fase de gs causando combusto incompleta.

USS RadfordO encouraado de guerra norte americano USS Radford um exemplo de um navio de superfcie que teve materiais compsitos em sua estrutura.

Problema dos compsitos navais americanos A marinha americana atualmente usa como matriz de seus compsitos o bromato de vinil ster e fibra de vidro, como cobertura de seus navios. Essa resina foi selecionada devido a sua alta resistncia a corroso. Bromo e sua resina um eficaz retardante de incndios especialmente quando combinado com oxignio, alem de evitar a dissipao do fogo e do calor. Contudo esse retardante funciona primariamente na sua fase de gs causando combusto incompleta.

Soluo encontradaO Centro de Pesquisa Blica Naval (NSWCCD) americana tem estudado e desenvolvido pesquisas que levaram identificao, otimizao e organizao de matrizes no halogenadas orgnicas com baixo ndice de poluente e resistente a combusto alem de ser uma opo ambientalmente mais inteligente e com propriedades comparveis s resinas a base de bromo.

ManufaturaNos primeiros estgios vrios compsitos a base de resinas de Vinil Ester, epxi, bromato de bisfenol A e outros eram fabricados usando molde e infuso.A resina era curada a temperatura ambiente com presena de catalisadores. Posteriormente eram curados a 70 graus Celsius por um perodo de seis horas.

Molde de injeo a vcuo.

O Experimento

Para selecionar a resina, foram considerados, o tempo at a ignio, quantidade de fumaa gerada, quantidade de CO e compostos halogenados liberados e perda de massa para os fluxos de 25, 50 e 75 kW/m,.Os resultados mais favorveis foram os da amostra #1167 resina epxi de vinil-ster no bromada

Amostras AditivadasAditivo para o aumento de Carbono Condensado na Queima;Polmero com Camadas de Nano Compsitos de Silicato;Alumnio Tri-Hidratado (ATH);Aditivo de Siloxano em p.

Selecionada a resina, os novos testes seriam conduzidos aditivando a amostra.O processo de moldagem teve de ser alterado por causa de propriedades dos aditivos. Foi feita a laminao manual seguida de um processo a vcuo (vacuum-bag).

Foram feitas peas com os seguintes aditivos:

A Laminao Manual e Bolsa de Vcuo

O Processo VARTM

Vacuum-assisted Resin Transfer Molding Modelagem por Transferncia Vacuo-assistida de Resina, tambm chamada de Infuso a Vcuo

Discusso e ResultadosOs testes dos retardantes de fogo no calormetro cnico forneceram dados sobre picos e mdias das taxas de liberao de calor, produo de fumaa e percentagem de CO para as resinas de ster-vinil com e sem aditivos. O teste foi conduzido em trs diferentes fluxos para simular grandes e pequenos incndios.Em um primeiro momento estudamos resinas epxi bromadas e no bromadas de vinil - ester. E selecionamos o segundo tipo para mais estudos, pois apresentou melhores ndices para os critrios acima descritos.Em seguida, refizemos os testes para resinas aditivadas com substncias retardantes de fogo. Utilizamos quatro diferentes aditivos selecionados com base no potencial de diminuir a liberao de calor de cada um.

Todos os aditivos foram eficazes quanto diminuio da liberao de calor.

Grficos e Tabela

Comparativo das taxas de liberao de calor entre as varias resinas testadas

Comparativo das taxas de liberao de calor entre as amostras aditivadas

Tabela onde observamos os resultados para os testes com as resinas aditivadas. Tempo at a ignio, valor mximo de liberao de calor, quantidade de massa perdida com o aquecimento picos de monxido de carbono etc

Teste de impacto para alguns materiais usados na fabricao de cascos de embarcaes