Desenvolvimento e caracterização de compósitos de fibras naturais modificadas e híbridos: fibras da coroa do abacaxi/polipropileno e fibras da coroa do abacaxi/fibras de vidro/polipropileno

The concern with the environment preservation has done with that researchers as well as industries invest in the search for materials that come from renewable sources. Natural fibers, because they are ecologically correct and have low cost, have been studied as a possible substitute, even if partial, of synthetic fibers in the development of polymeric composites. In this context, the hybrid composites (natural/synthetic) increase considerably the range of application of natural composites. The auto industry, in its constant quest for good mechanical properties materials which are developed with sustainability, has in composites with hybrid reinforcement a very viable alternative. In the present work, the nature Crown pineapple fibers and nature Crown pineapple fibers treated with alkaline solution were studied in order to evaluate the influence of chemical treatment in its properties. For this techniques were used x-ray diffractometry, Thermogravimetry and Infrared Spectroscopy (FTIR). Composites have been developed using polypropylene, reinforced with pineapple fibers and pineapple fibers hybrids/glass fibres, both with levels of 5 and 10%. These composites were analyzed by Thermogravimetry techniques and tested by traction. The realization of this work indicated that although the chemical treatment did not affect the thermal stability of the fibers, caused an increase in crystallinity index fibers and decreased its hydrophilic. The tests performed on composite indicated that the composites process was suitable because it provided good dispersion of the polymer matrix. The addition of natural fibers from the pineapple's Crown, in a proportion of 10%, provided the greatest increase in modulus of elasticity (27%) when compared to the pure polymer

Estudo da Delaminação em Compósitos de Epóxido Reforçado com Borracha e Fibras Naturais

Nos últimos anos, a utilização dos materiais compósitos tem vindo a tornar-se cada vez mais comum em várias indústrias, onde se verifica uma ascensão na procura pelos mesmos. Características como o baixo peso aliado à sua alta resistência e rigidez permitem que estes materiais possuam diversas aplicações em variadas áreas, desde a medicina, aeronáutica, indústria automóvel e aeroespacial, até à indústria eletrónica. Hoje em dia, o uso de desperdícios sólidos de borracha e fibras naturais na produção de materiais compósitos é, mais que uma opção, uma necessidade ambiental. De forma a reduzir as enormes quantidades de desperdícios, foi criado um material compósito constituído por uma resina termoendurecível reforçada com esses dois tipos de desperdícios. Parâmetros de fabrico como a percentagem de borracha, o tamanho das partículas de borracha, a percentagem de fibras de cana-de-açúcar e o comprimento dessas fibras foram variados, com o objetivo de estudar a influência destes dois materiais nas propriedades mecânicas do compósito. Apesar da maior parte dos compósitos serem fabricados na forma de uma peça funcional quase pronta a ser utilizada, por vezes é necessário recorrer à maquinação de furos. Apesar das muitas técnicas de furação existentes, os defeitos resultantes deste processo aplicado aos materiais compósitos são ainda muito comuns. Desses defeitos o que mais se destaca é sem dúvida a delaminação. Trinta e seis provetes de epóxido reforçado com borracha e fibra de cana-de-açúcar foram fabricados e furados, de modo a possibilitar o estudo das propriedades mecânicas do material compósito, assim como a análise da zona danificada durante a furação. Diferentes condições de furação, como tipos de broca e velocidades de avanço diferentes, foram impostas aos provetes de forma a variar o mais possível a zona de dano de uns furos para os outros. Parâmetros como a área de dano ou ainda o fator de delaminação provam ser muito úteis na caracterização e quantificação do dano na zona periférica de um furo. Recorrendo a técnicas de processamento de imagem foi possível obter esses parâmetros. O processamento e análise de imagem pode ser feito através de vários métodos. O método utilizado neste trabalho foi o software MATLAB® associado a ferramentas de processamento de imagem. Depois de feita a análise dos furos foram realizados ensaios de esmagamento a todos os provetes. Este passo permitiu assim avaliar de que forma os parâmetros de furação influenciam a resistência mecânica do material, e se a avaliação realizada aos furos é um método viável para a avaliação da extensão de dano nesses furos.

Estudo e caracterização mecânica de compósitos reforçados com fibras naturais

As crescentes preocupações ambientais e a necessidade de um desenvolvimento sustentável tem proporcionado um grande interesse no estudo e desenvolvimento de materiais mais ecológicos e amigos do ambiente. No caso particular da indústria dos materiais compósitos, a utilização de fibras naturais de origem vegetal, em substituição das tradicionais fibras de vidro, tem aumentado significativamente nos últimos anos. Para além dos claros benefícios ecológicos, a utilização de fibras naturais em detrimento das fibras de vidro, possibilita também o fabrico de componentes com baixo peso, boas propriedades mecânicas, baixo custo, pouco abrasivos às ferramentas de produção e com boas propriedades de isolamento térmico e acústico. Contudo, existem também algumas limitações decorrentes da utilização de fibras naturais como reforço de materiais poliméricos, como exemplo, a possibilidade de emitirem odores e absorverem água, a falta de adesão entre as fibras e as matrizes e o facto de possuírem baixa resistência à temperatura. No presente trabalho, foram estudadas e analisadas as propriedades mecânicas de laminados de matriz termoendurecível de epóxido e poliéster, reforçados com várias camadas de tecido bidireccional de fibras de juta. Para além dos referidos laminados, foram também produzidos e estudados compósitos de matriz termoplástica biodegradável de PLA (ácido poliláctico), reforçados com fibras curtas de juta. Todos os compósitos produzidos foram sujeitos a ensaios de tracção e flexão e as suas propriedades foram comparadas. O tecido de juta utilizado como reforço dos compósitos fabricados, foi caracterizado através de vários ensaios, utilizados tipicamente na indústria têxtil. As propriedades extraídas destes ensaios, foram úteis para a previsão das propriedades mecânicas dos materiais compósitos fabricados.Por fim, foi realizada uma análise critica sobres todos os resultados extraídos dos ensaios efectuados.

Desempenho mecânico de compósitos híbridos de fibras naturais e poliéster não saturado

With the objective to promote sustainable development, the fibres found in nature in abundance, which are biodegradable, of low cost in comparison to synthetic fibres are being used in the manufacture of composites. The mechanical behavior of the curauá and pineapple leaf fibre (PALF) composites in different proportions, 25% x 75% (P1), 50% x 50% (P2) e 75% x 25% (P3) were respectively studied, being initially treated with a 2% aqueous solution of sodium hydroxide. Mechanical analyses indicated that with respect to studies of traction, for the combination of P1 and P3, better results of 22.17 MPa and 16.98 MPa, were obtained respectively, which are higher than that of the combination P2. The results of the same pattern were obtained for analysis of bending resistance where P1 is 1.21% and P3 represents 0.96%. In the case of resistance to bending, best results were obtained for the combination P1 at 49.07 MPa. However, when Young's modulus values were calculated, the values were different to the pattern of the results of other tests, where the combination P2 with the value of 4.06 GPa is greater than the other combinations. This shows that the PALF had a greater influence in relation to curauá fibre. The analysis of the results generally shows that in combinations of two vegetable fibers of cellulosic origin, the fiber which shows higher percentage (75%) is the best option than to the composition of 50%/50%. In the meantime, according to the results obtained in this study, in the case where the application should withstand bending loads, the better composition would be 50%/50%

Estudo das propriedades mecânicas de biocompósitos de polipropileno reforçados com fibras naturais

This research presents an approach to the addition of curauá fibers and licuri fibers in a polypropylene resin matrix, such as an alternative proposal to reinforce the polymeric composites. Fiber content of 0 %, 5 %, 10 %, and 20% were analyzed for verification of their mechanical properties comparing them, inclusive with the properties of polypropylene. The grainulated biocomposites had been prepared in an extrusora. The test bodies had been molded by injection and submitted to the mechanical essays uniaxial traction, flexion on three points, impact, in addition to thermal tests (HDT). These biocomposites had been also subjected the essay physicist-chemistry index of fluidity (IF). It was observed that the biocomposites of PP with 20% curauá, obtained bigger increase in the modulus of elasticity and a bigger reduction in the resistance to the impact. In the mechanical behavior, for all the biocomposites, these were increases in values of the limit of drainage and tension of rupture, when tested by uniaxial traction, as they added the fibers. Another important point was the increase of the resistance the flexion. It was also noted that the addition of fibers reduced the thermal degradation of the mixture natural fibers / polypropylene.

Propriedades do sistema epoxídico DGEBA/TETA modificado com fibras naturais de bagaço de cana-de-açucar

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

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.

Laminado de madeira reforçado com fibras naturais

Visando a aplicação de recursos naturais renováveis da Amazônia, entre estes as fibras naturais, neste trabalho é apresentada a proposta de fabricação e caracterização de laminados de madeira reforçado por compósitos de matriz poliéster e fibras naturais. A matriz é um poliéster teraftálica insaturada e pré-acelerada obtida comercialmente (Duverpoly 754) e o agente de cura um peróxido de MEK (butanox M-50) na proporção de 0,33% em volume. As fibras naturais usadas para cada amostra de laminado fabricado foram o tecido de fibras de tururi, fibras de sisal e fibras de curauá e as laminas de madeira usadas foram as conhecidas comercialmente como imbuia. O tecido de tururi foi usado de duas formas: sem abertura e com abertura de 100% em relação a largura original. As fibras de sisal e curauá foram cortadas em comprimentos de 50 mm na usados na forma de pré-preg. A fabricação do material laminado foi feita através da inserção intercalada de lâmina de material compósito entre as laminas de madeira seguido de pressão controlada através de uma prensa hidráulica com pressão constante de 2 toneladas, produzindo desta forma o laminado de madeira reforçado. Características mecânicas e microestruturais foram obtidas para a lâmina de madeira e para os laminados de madeira reforçados, obtendo-se a resistência a tração, da lamina de madeira e imagens microscópicas depois do ensaio de tração. As laminas de madeira antes do reforço, foram ensaiadas tendo duas orientações de 90° e 0° de orientação das fibras. O laminado de 0°grau apresentou o melhor resistência mecânica, com valor correspondente a 35,64 MPa comparado com o valor de 0,40 MPa para a lamina de 90°. Os ensaios dos laminados de madeira reforçados, de madeira/tururi sem abertura, madeira/tururi com abertura de 100%, madeira/sisal de comprimento de fibras de 50 mm, madeira/curauá de comprimento de fibras de 50 mm, madeira/madeira com orientação de 90°a direção das fibras, alcançaram respectivamente os seguintes resultados de ensaio de tração: 61,33 MPa; 57,27 MPa; 49,27 MPA; 53,76 MPa e 68,29 MPa, sendo que o laminado de madeira/madeira apresentou o melhor resultado e a menor resistência mecânica foi registrado para o laminado de madeira reforçado por fibras de sisal. As imagens obtidas em microscopia eletrônica de varredura corroboraram com as propriedades mecânicas obtidas para cada situação do material e fibra fabricadas.

Material compósito de matriz frágil reforçado com fibras naturais de sisal e malva: caracterização e correlações das propriedades e mecânicas

Este estudo propõe avaliar o comportamento mecânico dos compósitos de matriz cimentícia reforçados com fibras de sisal e malva. Correlacionar o comportamento dos materiais com variação do tipo e do comprimento das fibras. O material base utilizado na fabricação do compósito foi cimento, areia, água e fibra de sisal e malva. Usou-se u traço 1 : 2 : 0,5 (cimento, areia e água), com adição de 1% de fibras em relação ao peso da mistura. As fibras foram previamente cortadas no comprimento de 15 mm e 25 mm e adicionadas manualmente à mistura. As correlações dos compósitos foram obtidos através do ensaio de flexão em três pontos, seguindo norma RILEM 49. As características micro-estruturais foram avaliadas através do uso do microscópio eletrônico de varredura.Os resultados obtidos indicam que a inserção de fibras na matriz cimentícia diminui a força máxima aplicada no corpo de prova, porém houve um ganho na tenacidade e na pseudo ductilidade do material após o aparecimento da 1ª trinca. As fibras mais longas mostraram melhor desempenho com um pequeno destaque às fibras de MALVA.

Análise experimental de argamassas de terra com cais e fibras naturais

4º Congresso de Argamassas e ETICS, Coimbra, 2012 (CD-ROM)

Argamassas de reboco com cal aérea, terra e fibras naturais: avaliação preliminar da suscetibilidade à contaminação biológica

Argamassas 2014 - I Simpósio de Argamassas e Soluções Térmicas de Revestimento, 5-6 Junho, ITeCons, Universidade de Coimbra

Vantagens da utilização de terra argilosa e fibras naturais em argamassas de cal aérea

Uma argamassa é tradicionalmente efetuada a partir de uma mistura de agregados finos com um ligante e água. Para utilização em rebocos interiores e exteriores devem utilizar-se argamassas que possuam características que sejam compatíveis com as da parede sobre a qual vão ser aplicadas e com as solicitações a que vão estar sujeitas. Em paredes realizadas com base em terra (através de técnicas de taipa, alvenaria de adobe ou de blocos de terra comprimida) utilizavam-se tradicionalmente argamassas só de terra (em interiores) ou de misturas de terra e cal aérea. Embora recentemente não sejam tão correntes, este tipo de argamassas de terra ou particularmente as mistas são muito utilizadas em alguns países desenvolvidos, como é o caso de vários países do Norte da Europa, particularmente devido a aspetos de sustentabilidade e qualidade do ar ambiente. Noutros países, como é o caso da Escócia, estas argamassas voltaram também a ser usadas para o tratamento e refechamento de juntas de assentamento de alvenarias históricas. A adição de fibras naturais (vegetais ou animais) pode ainda otimizar algumas características deste tipo de argamassas, como sejam através da diminuição da condutibilidade térmica e da suscetibilidade à fendilhação. Caracterizaram-se argamassas ao traço volumétrico de 1:2 e 1:3 de cal aérea e areia, nas quais se realizaram substituições parciais da cal ou da areia por terra argilosa caulinítica, e à adição de fibras naturais. Em função das características observadas, a sua utilização não tem de restringir-se à aplicação em paredes realizadas com base em terra, mas pode estender-se a outros suportes, nomeadamente a paredes de alvenaria argamassada antigas, tão frequentes também no património arquitetónico do espaço lusófono e, na maioria dos casos, com necessidades de intervenção com vista à sua conservação e manutenção prementes.

Compósitos híbridos: desenvolvimento de configuração e efeitos de umidificação

The advantage in using vegetable fibres in place of synthetic fibres such as glass fibre, for reinforcements in composites are: biodegradability, low cost, low density, good tenacity, good thermal properties, low energy content and reduced use of instruments for its treatment or processing. Even though, problems related to low mechanical performance of some of the natural fibres, has caused difficulty in their direct application in structural elements. The use of alternative materials like hybrid composites has been encouraged, thus trying to better the structural performance of the composites with natural fibres. This work presents a comparative study of the strength and stiffness of hybrid composites with orthopthalic polyester matrix reinforced with E-fibre glass, jute and curauá. The experimental part includes uniaxial tension and three point bending tests to determine the mechanical properties of the final product. The hybrid composite was manufactured in a local industry and was in the form of laminates. All the samples were projected to withstand the possible structural applications as reservoirs and pipes. CH (laminated hybrid composite with glass and curauá fibres). The results obtained show clearly the influence of the hybridization in all the types tested and indicate a good mechanical performance of the composite with glass/curauá fibres in relation to the composite with glass fibres. Aspects in relation to the interfaces glass/curauá composites besides the fracture characteristics for all loading types were also analysed

Extração, caracterização e aplicação do corante de urucum (Bixa orellana L.) no tingimento de fibras naturais

The increasing demand for natural dyes in place of synthetic ones is justified by the non-toxicity or low toxicity of the former. The synthetic dyes are associated with diseases like cancer as well as when released in the environment takes longer to degrade and the intermediates could be still more toxic. The Annatto (Bixa Orellana L.) is a carotenoid and one of the more important natural dyes used in the food industry. In the form of dye, it represents nearly 70% of the world natural dye production and 90% in Brazil. In the present work, annatto seeds were used of the species peruana paulista, which had nearly 2.1% of bixin. The process of dye extraction with ethyl alcohol showed 4% of dye in the form of powder with particle diameter of 28mm. The extraction process did not alter the chemical composition of the dye, which was confirmed by the electronic spectrum of absorption. Dyeings were carried out with different mordents to study the total colour difference as well as the wash fastness properties and friction fastness properties under wet and dry conditions. The samples treated with copper sulphate showed colour difference but at the same time showed better fastness results. The samples treated with resin (no formaldehyde) did not alter the colour significantly still better the fastness properties. From the results, it could be stated that the resin could be an alternative for heavy metallic mordents

Influência da temperatura no desempenho mecânico de compósitos PEI/fibras de vidro

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)