Desempenho de resistência à tração de diferentes tipos de fibras de vidro em diferentes temperaturas

O desempenho de resistência à tração das fibras de vidro varia significativamente dependendo do tipo de fibra de vidro usada, bem como da temperatura à qual o material é submetido. As fibras de vidro são comumente usadas por sua alta resistência, resistência térmica e propriedades de isolamento elétrico em aplicações como compósitos, materiais de construção, e peças automotivas. No entanto, sua resistência à tração pode ser afetada por mudanças de temperatura, o que deve ser considerado em sua seleção e uso em várias indústrias.

Tipos de fibras de vidro

Existem vários tipos diferentes de fibras de vidro, cada uma com características e aplicações únicas. Os tipos mais comumente usados incluem:

E-glass (Vidro Elétrico): E-glass é a fibra de vidro mais comum e amplamente usada. É usada principalmente por suas propriedades de isolamento elétrico e resistência mecânica moderada.
S-glass (Vidro Estrutural): O vidro S tem uma resistência à tração maior que o vidro E, o que o torna mais adequado para aplicações estruturais que exigem alta resistência, como nas indústrias aeroespacial e militar.
C-glass (Vidro resistente à corrosão): O vidro C é conhecido por sua resistência química superior, particularmente em ambientes ácidos. Ele é usado em aplicações onde a resistência à corrosão é mais importante do que a resistência à tração.
R-glass (Vidro Resistente): O vidro R oferece um módulo de elasticidade mais alto, o que o torna ideal para aplicações onde a rigidez é crucial.
AR-glass (vidro resistente a álcalis): O vidro AR é usado principalmente em aplicações de reforço de cimento e concreto. Ele oferece resistência aprimorada a álcalis, particularmente em ambientes de concreto.

Cada tipo de fibra de vidro tem respostas diferentes às mudanças de temperatura.

Resistência à tração de fibras de vidro em diferentes temperaturas

1. E-glass (Vidro Elétrico)

Resistência à tração à temperatura ambiente: As fibras de vidro tipo E geralmente têm uma resistência à tração em torno de 2,400 a 3,000 MPa (megapascais).
Desempenho em altas temperaturas: O vidro tipo E mantém uma resistência à tração relativamente alta em temperaturas de até 200 ° C. No entanto, à medida que a temperatura aumenta além dessa faixa, sua resistência à tração começa a diminuir. Em 300 ° C, a resistência à tração pode cair significativamente, possivelmente em 30-40%.
Desempenho em baixas temperaturas: O vidro tipo E mantém boa resistência à tração mesmo em temperaturas tão baixas quanto -40 ° C, com apenas uma ligeira degradação no desempenho.

2. S-glass (Vidro Estrutural)

Resistência à tração à temperatura ambiente: As fibras de vidro S têm uma resistência à tração muito maior do que o vidro E, normalmente na faixa de 3,500 a 5,000 MPa.
Desempenho em altas temperaturas: O vidro S mantém sua resistência à tração melhor do que o vidro E em temperaturas elevadas. Ele pode suportar temperaturas de até cerca de 600 ° C com perda mínima de resistência. Acima dessa temperatura, no entanto, o vidro S pode sofrer degradação gradual, com até 20% de perda de resistência à tração em 800 ° C.
Desempenho em baixas temperaturas: O vidro S permanece altamente eficaz em temperaturas tão baixas quanto -60 ° C, mantendo grande parte de sua resistência à tração mesmo em temperaturas extremamente baixas.

3. C-glass (vidro resistente à corrosão)

Resistência à tração à temperatura ambiente: As fibras de vidro C têm uma resistência à tração tipicamente na faixa de 1,500 a 2,500 MPa.
Desempenho em altas temperaturas: O vidro C é menos adequado para aplicações de alta temperatura em comparação ao vidro E ou S. Ele começa a perder resistência à tração em torno de 200 ° Ce em 400 ° C, pode perder cerca de 40-50% de sua resistência original.
Desempenho em baixas temperaturas: O vidro C tem um bom desempenho em baixas temperaturas, mantendo uma resistência à tração relativamente alta, mesmo em ambientes extremamente frios (até -50 ° C), pois sua principal vantagem está na resistência química e não na resistência mecânica.

4. R-glass (Vidro Resistente)

Resistência à tração à temperatura ambiente: As fibras de vidro R apresentam resistência à tração na faixa de 2,500 a 3,500 MPa.
Desempenho em altas temperaturas: O vidro R tem bom desempenho em altas temperaturas, com resistência à tração diminuindo gradualmente além 300 ° C. Em 600 ° C, pode sofrer uma redução de cerca de 20-30% na resistência à tração.
Desempenho em baixas temperaturas: Assim como o vidro E e o vidro S, o vidro R mantém boa resistência à tração em baixas temperaturas, embora sua retenção de resistência possa ser um pouco menor em comparação ao vidro S em condições extremamente frias.

5. AR-glass (vidro resistente a álcalis)

Resistência à tração à temperatura ambiente: As fibras de vidro AR geralmente têm uma resistência à tração na faixa de 1,200 a 2,000 MPa.
Desempenho em altas temperaturas: As fibras de vidro AR não são projetadas para aplicações de alta temperatura e sofrem perda significativa de resistência em temperaturas acima 200 ° C. Em 300 ° CO vidro AR pode perder até 40-50% de sua resistência à tração.
Desempenho em baixas temperaturas: O vidro AR retém uma quantidade razoável de resistência à tração em baixas temperaturas, embora seu desempenho não seja tão resiliente quanto outros tipos, como o vidro E ou o vidro S.

Fatores que afetam o desempenho da resistência à tração

Gradiente de temperatura: A degradação da resistência à tração geralmente não é linear com a temperatura. Um aumento acentuado na temperatura ou resfriamento rápido pode causar reduções mais substanciais na resistência à tração.
Tipo de fibra de vidro:Como mencionado, cada tipo de fibra de vidro tem composições diferentes, o que as torna adequadas para diferentes faixas de temperatura.
Fatores Ambientais: A exposição à humidade, agentes químicos ou radiação UV pode degradar ainda mais a resistência à tração do fibras de vidro. Esses fatores externos geralmente aceleram o processo de envelhecimento térmico.

Conclusão

A resistência à tração das fibras de vidro é muito influenciada pelo tipo de vidro usado e pela temperatura à qual ele é submetido.

S-vidro destaca-se como o melhor desempenho em altas temperaturas, mantendo resistência à tração superior até 600 ° C e com bom desempenho em condições frias.
E-vidro é mais econômico e mantém uma boa resistência à tração em temperaturas mais baixas, mas pode perder até 30-40% de sua resistência em temperaturas mais altas.
vidro C destaca-se na resistência à corrosão, mas sua resistência à tração é mais limitada em altas e baixas temperaturas.
R-vidro proporciona um bom equilíbrio entre resistência a altas temperaturas e retenção de força em baixas temperaturas.
Vidro AR é adequado principalmente para ambientes onde a resistência química é mais importante do que a resistência à tração, pois é sensível a mudanças de temperatura.

Em aplicações onde temperaturas extremas são uma preocupação, S-vidro e E-vidro são normalmente preferidos, enquanto vidro C e Vidro AR são frequentemente escolhidos para ambientes onde a resistência química é mais crítica do que a resistência mecânica. Para aplicações de alto desempenho, como aeroespacial, automotivo e compósitos estruturais, S-vidro é frequentemente o material escolhido devido à sua capacidade de manter a resistência em temperaturas elevadas.