Quando você pega seu telefone, desmonta uma peça de automóvel ou olha para a carcaça de um eletrodoméstico, você pode não perceber que escondida dentro desses produtos plásticos aparentemente comuns existe uma espécie de “vergalhão invisível” — fibra de vidro (GF) . De PP + 20% GF a PA + 60% GF, essas fibras de reforço suportam silenciosamente a matriz plástica, muito parecido com barras de aço dentro do concreto.

Hoje, vamos desvendar o mistério de fibras de vidro longas , fibras de vidro curtas , e fibras de vidro planas , e veja como eles transformam plásticos em materiais que alcançam o equilíbrio perfeito entre resistência e flexibilidade.

Fibra de vidro: o “código de reforço” dos plásticos

O que torna a fibra de vidro a “parceira de ouro” dos plásticos de engenharia está na sinergia fibra-resina, que compensa as fraquezas inerentes dos plásticos puros:

1. Reforço mecânico: Assim como adicionar um esqueleto oculto aos plásticos, a resistência à tração pode ser melhorada em 20% a 100%, enquanto a resistência ao impacto pode até se aproximar do nível dos metais.

Os dados do material variam entre diferentes marcas.

Este gráfico compara o distribuição de força de polímero puro (linha tracejada azul) e polímero reforçado com fibra de vidro (linha vermelha). O polímero puro apresenta valores de resistência mais baixos concentrados em torno de 70–90 MPa , enquanto o polímero reforçado com fibra de vidro apresenta uma distribuição mais ampla com resistências muito maiores, estendendo-se até cerca de 300 MPa . Isso indica que o reforço de fibra de vidro melhora significativamente o desempenho mecânico do material.

2. Resistência à deformação: suprime a contração da resina, tornando os produtos menos propensos a deformações sob alta temperatura e estresse, com uma taxa de contração controlável até 0,15% .

3. Balanceamento de custos: comparados com plásticos de engenharia puros, os materiais reforçados com fibras podem atingir alto desempenho a menor custo . Por exemplo, usando fibra de vidro longa PA para substituir metal em peças automotivas reduz o peso por 58% enquanto reduz os custos em 30%. No entanto, diferentes tipos de fibra de vidro conferem aos plásticos "polimentos" muito diferentes. A escolha certa pode dobrar o desempenho do produto, enquanto a escolha errada pode levar a problemas como exposição da fibra e fragilidade.

Tipo de fibra: longa, curta ou plana
As fibras de vidro mais comumente utilizadas são a fibra de vidro longa, a fibra de vidro curta e a fibra de vidro plana. Elas diferem significativamente em morfologia, desempenho, métodos de processamento e cenários de aplicação, o que também se reflete em suas características estruturais:

Tabela de comparação de fibra de vidro

As fibras de vidro longas são como “barras de aço contínuas”, formando uma rede contínua dentro da resina e transmitindo o estresse de forma eficiente, razão pela qual sua a resistência ao impacto é 50%–100% maior do que as fibras de vidro curtas. As fibras de vidro curtas assemelham-se à "escória de aço quebrada": são uniformemente dispersas, mas limitadas em comprimento, tornando-as adequadas para aplicações que exigem alta isotropia. As fibras de vidro planas são como "finas chapas de aço", com espessura de 3 a 10 μm e largura de 50 a 200 μm, o que lhes confere uma área de contato com a resina de 3 a 5 vezes maior do que as fibras de vidro redondas, aumentando diretamente a lisura da superfície em um grau.

Confronto de desempenho: quem é seu “tipo ideal”?
Ao escolher fibras de vidro, concentre-se nas seguintes dimensões principais de desempenho:

1. Aparência
PC com enchimento de fibra de vidro em flocos:
Graças à sua estrutura plana em forma de fita, a área de contato com a resina de PC é de 3 a 5 vezes maior do que a de fibras de vidro redondas com o mesmo peso. Isso cria uma interface fibra-resina mais lisa. Combinado com um processo especial de trefilação que reduz a rugosidade da superfície, o brilho da superfície da peça moldada (medido em um ângulo de 60°) pode atingir 80-90, próximo ao acabamento espelhado do PC puro, com quase nenhuma flutuação visível da fibra.

PC curto preenchido com fibra de vidro:
As fibras curtas são uniformemente dispersas, causando apenas uma leve dispersão de luz. No entanto, a seção transversal da fibra redonda ainda produz pequenas reflexões na interface fibra-resina. O brilho da superfície é ligeiramente inferior ao da fibra de vidro em flocos, geralmente em torno de 70–80. A visibilidade da flutuação da fibra exige um controle mais rigoroso do processo de moldagem.

PC com enchimento de fibra de vidro longa:
Fibras longas (6–12 mm) tendem a formar aglomerações locais durante o processamento. Devido ao "efeito esqueleto", pequenas lacunas existem na interface fibra-resina, causando reflexão difusa da luz nessas áreas. O brilho da superfície é de apenas 50–60, resultando em um acabamento levemente fosco. Este tipo é mais adequado para peças funcionais, como carcaças de máquinas de engenharia, onde o desempenho é priorizado em detrimento da aparência.

2. Força Interna: Estudo de Desempenho Mecânico
A fibra de vidro longa é, sem dúvida, a “campeã da resistência”. Os dados mostram que, com o mesmo teor, o PA reforçado com fibras de vidro longas tem 20–30% maior resistência à tração do que compósitos de fibra de vidro curta e a resistência ao impacto do entalhe é 50–60% maior , tornando-o especialmente adequado para componentes de suporte de carga de longo prazo, como para-choques automotivos e pás de turbinas eólicas . Os compósitos de fibra de vidro longa Verton da LFT-G podem manter a resistência ao impacto até mesmo a -40°C, um nível de desempenho difícil de ser alcançado por fibras de vidro curtas.

A fibra de vidro curta se destaca em "equilíbrio". Embora sua resistência seja ligeiramente menor, ela oferece boa isotropia, o que significa que o desempenho da peça é uniforme em todas as direções. Isso a torna ideal para componentes de precisão, como engrenagens e conectores.

A fibra de vidro em flocos (plana) melhora ligeiramente a tenacidade lateral. Por exemplo, o uso de fibra de vidro em flocos para reforçar misturas de Si-PC em capas de smartphones pode aumentar a resistência a quedas em 40%, evitando defeitos como a protrusão da fibra.

3. Estabilidade dimensional: a chave para o controle da deformação
Fibra de vidro longa: seu “efeito esqueleto” restringe firmemente a resina, reduzindo a contração ao longo da direção do fluxo para o mais baixo possível 0,15% . No entanto, as diferenças de contração na direção perpendicular podem ser significativas, tornando grandes painéis planos propensos a empenamento.

Fibra de vidro curta: o encolhimento é mais uniforme, tornando-a adequada para peças de pequeno a médio porte.

Fibra de vidro em flocos (plana): graças à sua estrutura plana, ela proporciona um controle mais equilibrado sobre o encolhimento no plano, tornando-a uma escolha ideal para painéis internos automotivos.

4. Dificuldade de processamento
Fibras longas: tendem a se emaranhar, exigindo equipamentos de moldagem por injeção de alto desempenho. Os moldes precisam de canais e canais de entrada grandes (≥ 3 mm), e peças complexas podem exigir processos de baixa pressão, como Moldagem por Compressão e Injeção (ICM), Moldagem por Espuma Estrutural (SFM) ou Moldagem por Injeção Assistida por Gás (GAIM). Caso contrário, a quebra das fibras pode reduzir drasticamente o desempenho.

Fibra de vidro curta e fibra de vidro em flocos (plana): são mais fáceis de processar com métodos maduros e estabelecidos. Podem ser moldadas em máquinas de injeção convencionais, e os graus de alta fluidez podem preencher até paredes finas de até 0,5 mm. A fibra de vidro em flocos, graças à sua boa aparência superficial, pode atingir uma estética melhor do que a fibra de vidro curta sem a necessidade de temperaturas de moldagem mais altas.

Cenários de aplicação: colocando a fibra de vidro certa no lugar certo
Não existe a "melhor" fibra de vidro, apenas a escolha mais adequada. Vejamos as principais áreas de aplicação para os diferentes tipos de fibras de vidro:

Fibra de vidro longa: O “campeão de serviço pesado” das aplicações industriais.
Componentes como suportes de chassis automotivos, carcaças de máquinas de engenharia e fixações de esqui, que devem suportar impactos e cargas de longo prazo, são mais bem atendidos por fibras de vidro longas. Os compósitos de fibra de vidro longa usados em suportes de cabos podem durar 10 anos no subsolo sem corrosão, resolvendo completamente os problemas de ferrugem dos suportes metálicos. Plásticos reforçados com fibra de vidro longa também são ideais para pedais automotivos.