Primeiro, uma resposta clara
A fibra de vidro pode reagir com ácido, mas o resultado depende do tipo de ácido, do tipo de fibra de vidro, do sistema de resina e da condição de exposição. A fibra de vidro não é um material único. Pode significar fibra de vidro solta, malha de fibra de vidro, plástico reforçado com fibra de vidro ou fibra de vidro usada em produtos à base de cimento.
A maioria dos ácidos comuns não ataca o vidro de sílica de forma tão agressiva quanto os álcalis ou o ácido fluorídrico. A Owens Corning explica que os ácidos têm pouco efeito sobre os vidros de sílica, com a importante exceção do ácido fluorídrico e, em altas temperaturas, do ácido fosfórico. Isso fornece uma regra geral útil, mas não significa que todos os produtos de fibra de vidro sejam seguros em todos os ácidos.
O ácido fluorídrico é um caso especial. Ele pode atacar o vidro porque reage com o dióxido de silício e forma fluoretos de silício solúveis ou gasosos. O ScienceDirect descreve essa reação como a razão pela qual o ácido fluorídrico ataca o vidro.
Portanto, a resposta curta é a seguinte: A fibra de vidro pode resistir a muitos ácidos leves, mas pode ser danificada por ácidos fortes, exposição prolongada, alta temperatura ou ácido fluorídrico. Se a fibra de vidro fizer parte do PRFV, a resina e a barreira contra corrosão também serão importantes, assim como o fibra de vidro.
O que a fibra de vidro realmente significa
Fibra de vidro geralmente significa fibras de vidro usadas como reforço. As fibras podem ser tecidas em malha, cortadas em fios, transformadas em tapete ou incorporadas em resina para fazer plástico reforçado com fibra de vidro. Na construção, as pessoas usam a palavra “fibra de vidro” para muitos produtos diferentes.
Isso é importante porque a exposição ao ácido muda de produto para produto. Uma fibra de vidro solta é exposta diretamente ao ácido. Uma malha de fibra de vidro pode ter um revestimento de polímero. Um tanque de plástico reforçado com fibra de vidro pode ter uma barreira de corrosão rica em resina antes que o ácido atinja a fibra de vidro. Um produto de cimento com fibras de vidro também pode ter uma matriz de cimento ao redor das fibras.
Os guias de resistência química do PRFV deixam esse ponto claro. A INEOS explica que os materiais de PRFV são projetados com uma barreira resistente à corrosão para melhorar o desempenho e a vida útil. Isso significa que o ácido encontra primeiro a camada superficial rica em resina, e não a fibra de vidro em si.
Portanto, quando um comprador pergunta se a fibra de vidro reage com ácido, a melhor pergunta é a seguinte: Qual produto de fibra de vidro está exposto e qual é a concentração e a temperatura do ácido?
Lata de ácido Fibras de vidro de ataque Por meio de lixiviação
Muitas fibras de vidro são materiais à base de silicato. Os ácidos nem sempre dissolvem rapidamente toda a estrutura do vidro, mas ainda assim podem lixiviar determinados íons do vidro. Isso pode reduzir a resistência ao longo do tempo.
Um estudo bem conhecido sobre fibras de vidro E em ambientes ácidos expôs o vidro E aos ácidos oxálico, clorídrico, nítrico e sulfúrico. O estudo constatou que a corrosão ácida das fibras de vidro E estava ligada principalmente à depleção de íons de cálcio e alumínio, e que o resultado dependia não apenas da concentração de íons de hidrogênio, mas também do tipo de ânion ácido.
Esse é um ponto importante para os compradores. Dois ácidos com o mesmo pH podem não causar o mesmo dano. O ácido clorídrico, o ácido sulfúrico, o ácido nítrico, os ácidos orgânicos e o ácido fluorídrico podem se comportar de maneira diferente. A temperatura também altera o resultado. O tempo também altera o resultado.
Um produto pode parecer bom após um curto contato, mas perder a resistência após uma longa exposição. É por isso que as tabelas de resistência química e os testes específicos do projeto são importantes no serviço de ácido industrial.
O ácido fluorídrico é o ácido mais perigoso para a fibra de vidro
O ácido fluorídrico precisa de atenção especial. Ele é diferente de muitos outros ácidos porque ataca a rede de sílica do vidro. Ele pode dissolver o vidro, gravar o vidro e danificar o reforço da fibra de vidro se atingir as fibras.
O ScienceDirect afirma que o ácido fluorídrico ataca o vidro ao reagir com o dióxido de silício e formar fluoretos de silício. Um artigo da Nature Communications de 2020 também explica que o HF ataca as ligações Si-O no vidro e quebra a rede de vidro.
É por isso que a fibra de vidro geralmente não é a escolha padrão simples para a exposição ao ácido fluorídrico. Alguns sistemas de FRP podem ser projetados para determinadas condições de HF com sistemas de resina e revestimentos especiais, mas essa é uma decisão de projeto especializada em corrosão. Um produto geral de malha de fibra de vidro, fibra de vidro ou FRP básico não deve ser considerado seguro para o ácido fluorídrico.
O ácido fluorídrico também representa um grave risco à saúde. Ele só deve ser manuseado por pessoas treinadas e com controles de segurança adequados. Para a seleção do material, o comprador deve sempre usar um guia de resistência química e confirmar com o fornecedor da resina ou do composto.
O plástico reforçado com fibra de vidro depende da resina
Quando as pessoas perguntam sobre fibra de vidro e ácido, geralmente se referem a tanques de FRP, tubos de FRP, grades de FRP ou produtos de GRP. Esses produtos não são apenas fibra de vidro. São fibra de vidro e resina. A resina determina grande parte da resistência química.
As resinas de éster de vinil são frequentemente usadas em PRFV resistente à corrosão porque resistem a uma ampla gama de ácidos, álcalis, alvejantes e solventes. O guia Derakane da Ashland descreve as resinas da série Derakane 411 como uma reconhecida série de resinas epóxi vinil éster com resistência a uma ampla gama de ácidos, álcalis, alvejantes e solventes.
É por isso que dois produtos de fibra de vidro podem ter desempenhos muito diferentes em um mesmo ácido. Um produto de baixo custo PRFV de poliéster O produto pode não durar em um ambiente com ácido forte. Um produto de FRP de éster de vinil adequadamente projetado com uma barreira contra corrosão pode durar muito mais. Um produto com rachaduras, cura deficiente, camadas finas ricas em resina ou fibras expostas pode falhar mais rapidamente.
O comprador não deve apenas perguntar: “É de fibra de vidro?”. O comprador deve perguntar:
| Pergunta | Por que é importante |
|---|---|
| Qual resina é usada? | A resina controla grande parte da resistência a ácidos. |
| Existe uma barreira contra corrosão? | A barreira protege as fibras de vidro do contato direto com o ácido. |
| Que véu de vidro é usado? | O vidro C ou o véu sintético podem melhorar a resistência à corrosão em alguns sistemas. |
| Que ácido está presente? | Ácidos diferentes atacam o vidro e a resina de maneiras diferentes. |
| Qual a concentração e a temperatura? | Concentração e temperatura mais altas geralmente aumentam o risco. |
| A exposição é contínua ou apenas por respingos? | A imersão contínua é muito mais severa do que uma exposição curta a respingos. |
E-Glass, ECR Glass, C-Glass e AR Glass não se comportam da mesma forma
A resistência a ácidos da fibra de vidro também depende do tipo de vidro. O E-glass é comum e econômico, mas nem sempre é a melhor opção em serviços ácidos. O vidro ECR é fabricado para oferecer melhor resistência química. O vidro C é frequentemente usado como um véu de vidro resistente à corrosão em barreiras contra corrosão de FRP. O vidro AR é projetado principalmente para resistência a álcalis em ambientes à base de cimento.
Uma referência de grau de fibra de vidro afirma que o vidro E tem resistência a ácidos relativamente baixa, enquanto o vidro ECR é usado quando se deseja força, resistência elétrica e resistência à corrosão ácida. A mesma referência descreve o vidro AR como vidro resistente a álcalis usado em substratos de cimento e concreto.
Um artigo de pesquisa sobre o vidro ECR também afirma que o vidro ECR tem uma resistência a ácidos muito melhor do que o vidro E porque os produtos de corrosão podem formar uma fina película protetora que retarda a corrosão.
Esse ponto é útil para os compradores de construção. Uma malha de fibra de vidro para cimento pode ser escolhida para resistência a álcalis, não a ácidos. Um produto de fibra de vidro para tanques de produtos químicos pode ser escolhido pela resistência a ácidos, não pela resistência a álcalis do cimento. A mesma palavra “fibra de vidro” não conta toda a história.
O vidro AR é usado principalmente para álcalis, não para todos os problemas com ácidos
Vidro AR significa vidro resistente a álcalis. Ele é usado em GFRC, produtos de cimento e aplicações relacionadas ao concreto porque o cimento é altamente alcalino. A EOTA afirma que as fibras de vidro AR são feitas com dióxido de zircônio para obter alta resistência a álcalis.
Isso é diferente de serviço ácido. O vidro AR pode ter boa durabilidade química, e alguns fornecedores de vidro AR também descrevem boa resistência a ácidos. Mas a principal razão pela qual o vidro de AR existe é a resistência alcalina do cimento. O comprador não deve presumir que o vidro de AR resolve automaticamente todos os problemas de exposição a ácidos.
Se o projeto for de GFRC, reboco de cimento, concreto ou argamassa, o vidro AR ou a malha de fibra de vidro revestida resistente a álcalis geralmente é a discussão certa. Se o projeto for de armazenamento de ácido, exaustão de ácido, águas residuais ácidas ou processamento químico, o comprador deve passar para o projeto de corrosão de FRP. Essa discussão inclui o tipo de resina, o projeto do revestimento, o véu, a temperatura, a concentração de ácido e os dados de teste.
Para Ecocretefiber™, Essa distinção é importante. O reforço de cimento e o serviço de corrosão química não são o mesmo problema de mercado. A escolha da fibra deve seguir o ambiente.
A malha de fibra de vidro reage com ácido?
A malha de fibra de vidro pode reagir com ácido se o fio de vidro ou o revestimento não for resistente a esse ácido. Uma tela de parede usada em gesso ou reboco geralmente é projetada para exposição a cimento alcalino, não necessariamente para imersão em ácido. Ela pode ter um revestimento resistente a álcalis. Esse revestimento ajuda no cimento. Ele não torna a tela automaticamente adequada para ácidos industriais.
Uma malha exposta a um ácido de limpeza suave por um curto período de tempo pode sobreviver. Uma malha exposta a ácido forte, lavagem repetida com ácido, vapor de ácido ou serviço com ácido úmido pode perder a resistência com o tempo. O revestimento pode amolecer, inchar ou se degradar. Assim, o ácido pode atingir as fibras de vidro e atacá-las.
Isso é importante em sistemas de parede, impermeabilização, áreas de fábricas de produtos químicos, fábricas de alimentos, áreas de águas residuais e pisos industriais. O comprador deve confirmar o ambiente químico antes de usar a malha de fibra de vidro. Se houver previsão de exposição a ácidos, o comprador deve solicitar dados de resistência química, não apenas o peso da malha e a resistência à tração.
Se a malha estiver embutida no cimento, a primeira preocupação geralmente é a resistência a álcalis. Se a parede ou o revestimento acabado for submetido à lavagem com ácido ou a vapores ácidos, o sistema precisará de uma segunda verificação quanto à durabilidade do ácido.
A fibra de vidro reage com o ácido do concreto ou do cimento?
Em materiais à base de cimento, a principal preocupação química para a fibra de vidro é geralmente alcalina, não ácida. A pasta de cimento é altamente alcalina, portanto, o vidro E normal pode se degradar nesse ambiente. É por isso que o vidro AR com zircônia é usado em produtos GFRC e de cimento. A EOTA afirma que o vidro AR usa dióxido de zircônio para obter alta resistência a álcalis.
A exposição a ácidos é um problema diferente. O ácido pode atacar a própria matriz do cimento. Se água ácida, chuva ácida, ácido industrial ou águas residuais ácidas atingirem o concreto, a pasta de cimento pode se degradar. Em seguida, as fibras podem ficar expostas. Se as fibras forem de vidro, a resistência a ácidos dependerá do tipo de vidro. Se as fibras forem de polipropileno, a resistência a ácidos dependerá do polímero e das condições de exposição.
Para projetos de concreto, isso significa que o projeto deve considerar tanto a matriz quanto o reforço. Uma fibra forte não pode, por si só, proteger uma matriz de cimento de um ataque ácido severo. Podem ser necessários revestimentos resistentes a ácidos, forros, argamassas resistentes a produtos químicos, sistemas de resina ou projetos especiais de concreto.
O que acontece quando a fibra de vidro é exposta a ácido por um longo período?
A exposição prolongada a ácidos pode causar vários problemas.
Primeiro, o ácido pode atacar a resina, o revestimento ou o dimensionamento. As fibras de vidro geralmente têm um dimensionamento na superfície para melhorar a ligação com a resina ou o cimento. Se o dimensionamento se romper, a ligação pode se enfraquecer.
Em segundo lugar, o ácido pode lixiviar íons do vidro. O estudo da E-glass sobre ambientes ácidos constatou que o esgotamento de cálcio e alumínio desempenhou um papel importante na corrosão ácida.
Terceiro, a resistência da fibra pode diminuir. O reforço de fibra de vidro depende da resistência contínua da fibra. Se as fibras de vidro estiverem enfraquecidas, todo o composto pode perder o desempenho de tração.
Quarto, rachaduras ou microfissuras podem permitir a entrada de mais ácido. No FRP, quando o ácido passa pela barreira de resina, as camadas de vidro podem ser atacadas mais rapidamente. É por isso que o FRP resistente à corrosão utiliza barreiras ricas em resina e um projeto cuidadoso de laminado. A INEOS descreve as barreiras resistentes à corrosão do PRFV como uma forma de melhorar o desempenho e a longevidade.
Portanto, os danos causados pelo ácido podem ser lentos no início, mas podem se tornar graves após o aumento do tempo de exposição.
A fibra de vidro é à prova de ácido?
A fibra de vidro não deve ser chamada de "à prova de ácido" de forma genérica. Um termo melhor é resistente a ácidos em condições definidas. As condições incluem o tipo de ácido, a concentração, a temperatura, o tempo de exposição, a estrutura do produto, o tipo de vidro, o tipo de resina e a proteção da superfície.
Essa distinção é importante porque “à prova de ácido” soa absoluto. A maioria dos materiais de construção e industriais não é absoluta. Eles são selecionados para uma condição de serviço. Um material pode resistir ao ácido sulfúrico 5% em temperatura ambiente, mas falhar em ácido concentrado quente. Um material pode resistir à exposição a respingos, mas falhar em imersão total. Um material pode resistir ao ácido clorídrico em um sistema de resina, mas falhar em outro.
Por esse motivo, existem guias de seleção de resinas de PRFV. A INEOS e a Ashland publicam guias de resistência química para ajudar os engenheiros a especificar sistemas de resina para equipamentos de FRP resistentes à corrosão.
Para os compradores, isso significa que a pergunta certa não é “A fibra de vidro é à prova de ácido?”. A pergunta certa é: “Qual sistema de fibra de vidro é classificado para esse ácido, nessa concentração e temperatura, por esse tempo de exposição?”
Quais ácidos são geralmente mais preocupantes?
O ácido fluorídrico é o perigo mais óbvio para a fibra de vidro porque ataca diretamente a rede de sílica do vidro.
Os ácidos minerais fortes também podem ser preocupantes, especialmente em caso de exposição prolongada ou alta temperatura. O estudo de corrosão ácida do E-glass incluiu os ácidos clorídrico, nítrico, sulfúrico e oxálico e mostrou que diferentes ácidos lixiviam os componentes do vidro de maneiras diferentes.
O ácido fosfórico também pode se tornar mais preocupante em altas temperaturas. A Owens Corning observa que o ácido fosfórico em alta temperatura é uma exceção para a durabilidade do vidro de sílica.
Os ácidos orgânicos também não devem ser ignorados. Seu comportamento depende da concentração, da temperatura e da capacidade de se complexar com os íons lixiviados. Esse é um dos motivos pelos quais o serviço químico deve ser analisado caso a caso.
Uma classificação prática de risco de ácido para os compradores é a seguinte:
| Tipo de exposição a ácidos | Risco para a fibra de vidro |
|---|---|
| Respingos de ácido leves e de curta duração | Geralmente é possível gerenciar se a resina ou o revestimento for adequado. |
| Imersão contínua em ácido | Necessita de dados de resistência química e projeto de sistema. |
| Exposição a ácidos quentes | Risco mais alto e precisa de avaliação especializada. |
| Exposição ao ácido fluorídrico | Risco muito alto para a fibra de vidro e requer uma seleção especial de materiais. |
| Exposição a ácidos em sistemas de cimento | A matriz de cimento pode se degradar primeiro e, em seguida, as fibras podem ficar expostas. |
Como os compradores devem escolher a fibra de vidro para ambientes ácidos
O comprador deve começar com a condição de serviço químico. O comprador deve listar o nome do ácido, a concentração, a temperatura, o tempo de exposição, o ciclo de limpeza, a pressão, a abrasão e se o ácido é líquido, vapor ou respingo.
Em seguida, o comprador deve confirmar o sistema de fibra de vidro. Se o produto for FRP, solicite o tipo de resina, a espessura da barreira contra corrosão, o tipo de véu de vidro, o projeto do laminado estrutural e a tabela de resistência química. Se o produto for de malha, pergunte sobre o tipo de vidro, o tipo de revestimento, a resistência à tração após exposição química e a compatibilidade do sistema. Se o produto for fibra de cimento, pergunte se o ambiente é alcalino, ácido ou ambos.
Para serviços industriais com ácido, o comprador não deve se basear apenas em uma alegação geral de fibra de vidro. O comprador deve usar um guia de seleção de resina ou solicitar ao fornecedor uma confirmação por escrito. A INEOS e a Ashland fornecem guias de resistência química para a seleção de resinas em equipamentos de FRP resistentes à corrosão.
Para construções com base em cimento, o comprador não deve usar vidro E geral sem verificar a adequação. Se o trabalho for GFRC ou reforço de cimento, o vidro AR ou a malha resistente a álcalis geralmente é o caminho adequado. Se houver previsão de exposição a ácidos, o comprador deve verificar a resistência a álcalis e a resistência a ácidos.
Por que esse tópico é importante para o Ecocretefiber™?
Essa pergunta é importante porque muitos compradores usam “fibra de vidro” como uma palavra ampla. Eles podem se referir a malha de fibra de vidro, fibra de vidro AR, fios de vidro cortados ou composto de FRP. Cada produto reage de forma diferente em ácido e em cimento.
Ecocretefiber™ de Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. oferece suporte à seleção de fibras para concreto e construção. O objetivo não é apenas vender uma fibra. O objetivo é combinar a fibra com o ambiente real. Os sistemas de cimento precisam de resistência a álcalis. Os sistemas industriais expostos a ácidos precisam de resistência química. As lajes de concreto podem precisar de microfibras de polipropileno ou macrofibras sintéticas. O GFRC precisa de fibra de vidro AR.
Um comprador que entende essa diferença toma melhores decisões de compra. O comprador evita usar a fibra de vidro errada no cimento. O comprador evita presumir que toda fibra de vidro é à prova de ácido. O comprador também sabe quando solicitar dados sobre a resina, o revestimento ou o envelhecimento químico.
Conclusão
A fibra de vidro pode reagir com ácido, mas a reação depende do ácido e do sistema de fibra de vidro. Muitos vidros de sílica resistem razoavelmente bem a muitos ácidos comuns, mas o ácido fluorídrico é uma grande exceção, pois ataca a rede de sílica do vidro. Ácidos fortes, ácidos quentes e exposição prolongada também podem enfraquecer as fibras de vidro por meio de lixiviação e corrosão.
No PRFV, o sistema de resina e a barreira contra corrosão são essenciais. O ácido pode atacar a resina primeiro e, se atingir o reforço de vidro, os danos às fibras podem reduzir a resistência. É por isso que o FRP resistente a produtos químicos depende da seleção da resina, do projeto da barreira, da escolha do véu de vidro e das condições de serviço.
Em materiais à base de cimento, o principal problema para as fibras de vidro costuma ser os álcalis, não os ácidos. As fibras de vidro AR usam dióxido de zircônio para resistir a ambientes alcalinos de cimento. Se a exposição a ácidos também estiver presente, o comprador deve verificar a resistência a ácidos separadamente.
A regra prática é simples. Não trate a fibra de vidro como à prova de ácido. Trate-a como resistente a ácidos somente quando o tipo de vidro, a resina ou o revestimento e as condições de exposição comprovarem isso. Para os compradores de construção, o Ecocretefiber™ pode ajudar a conectar a escolha do material com o ambiente real, desde questões de fibra de vidro AR e malha de fibra de vidro até soluções de polipropileno e macrofibra sintética para concreto.
