Comportamento mecânico de material compósito de matriz poliéster reforçado por sistema híbrido fibras naturais e resíduos da indústria madeireira

Neste trabalho, materiais compósitos de matriz poliéster reforçados por fibras curtas de sisal, por resíduo de madeira e por sistema híbrido sisal/resíduo de madeira, dispostos aleatoriamente foram produzidos, utilizando-se o menor nível possível de processamento tecnológico nas etapas produtivas, com vistas a se produzir um compósito tecnicamente viável a pequenos produtores. A matriz de poliéster utilizada foi a tereftálica pré-acelerada com naftenato de cobalto e curada a temperatura ambiente com peróxido de metil-etil-cetona (MEK) em diferentes proporções em relação à resina, 0,33%, 1,66%, 3,33% e 5,00% em volume, de forma a se avaliar a influência deste nas propriedades mecânicas. As fibras de sisal foram cortadas manualmente nos comprimentos de 5, 10 e 15mm e utilizadas da maneira como adquiridas, sem tratamento superficial. O resíduo de madeira utilizado foi o pó de lixadeira da madeira maçaranduba. Os compósitos foram fabricados por moldagem manual, sem pressão e a temperatura ambiente. Foram fabricados corpos de prova de matriz pura, compósitos reforçados por sisal, variando-se o comprimento das fibras, compósitos reforçados por pó de maçaranduba e compósitos de reforço híbrido, sisal/pó de madeira, em diferentes proporções entre os constituintes. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e impacto charpy e as superfícies de fratura geradas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura de modo a se correlacionar os aspectos de fratura com as propriedades mecânicas. Foi determinada a massa específica de cada série de corpos de prova fabricada, bem como a fração volumétrica dos reforços nos compósitos. Os resultados demonstraram que com o aumento do comprimento da fibra de sisal a resistência à tração e ao impacto dos compósitos foi incrementada, alcançando, o compósito com fibras de sisal de 15 mm, o melhor desempenho mecânico dentre as séries testadas. Por outro lado, a heterogeneidade granulométrica do pó de maçaranduba teve efeito negativo sobre as propriedades mecânicas dos compósitos. Os compósitos híbridos sisal/pó de madeira com maior teor de fibras, alcançaram 80% do desempenho obtido para os compósitos de fibras de sisal.

ABSTRACT: In this work, composite materials of polyester matrix reinforced by short sisal fiber, by residue of wood and by hybrid system for sisal / residue of wood, arranged randomly, were produced using the minimum stages of technology processing in the productive step, with views to produce a composite material easy technically to produce. The polyester matrix used was a pre-accelerated tereftálica with cobalt naftenato and cured at room temperature with methyl ethyl ketone peroxide (MEK) in different proportions in relation to the resin, 0.33%, 1.66%, 3.33% and 5.00% by volume in order to evaluate the influence on mechanical properties. The sisal fibers were manually cut in lengths of 5, 10 and 15 mm and used in the way purchased and surface untreated. The residue of wood powder was used of maçaranduba wood. The composites were produced by manual moulding, without pressure and room temperature. Specimen were manufactured for evaluated matrix, composites reinforced by sisal, ranging of the length of the fibres, composites reinforced by maçaranduba residue and strengthening of hybrid composites, sisal / wood residue, in different proportions of the constituents. Mechanical properties were evaluated by tests of traction and Charpy impact and the areas of fracture generated were evaluated by scanning electron microscopy in order to correlate aspects of fracture with the mechanical properties. It was determined the specific mass of each series of specimen of each manufactured, and the volume fraction of the composite material. The results showed that the increase in the length of the sisal fiber, tensile strength and impact of composites has been increased, reaching the composite of sisal fibre, 15 mm, the best performance with the specimen series tested. The heterogeneity of size maçaranduba residue was negative effect on the mechanical properties of composites. The hybrid composites materials sisal / wood residue with higher content of fibers elevated in 80% of the mechanical properties obtained for the composite material reinforced only by sisal fiber.