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ANÁLISE DA VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO
DIAMETRAL DO COMPÓSITO A BASE DE BAQUELITE
REFORÇADO COM FIBRA DE COCO Ricardo Alan da Silva Vieira1, Manoel Quirino da Silva Junior2
1 Graduando do curso Bacharelado em Ciência e Tecnologia, UFERSA, Mossoró – Rio Grande do Norte. E-
mail: ricardoalan18@hotmail.com.br 2 Professor Doutor, RN – UFERSA, Mossoró – Rio Grande do Norte. E-mail: manoel.quirino@ufersa.edu.br
Resumo: Os materiais compósitos vem se destacando na indústria devido a sua vasta aplicabilidade e sua
capacidade substitucional, onde é levado em consideração além das propriedades mecânicas, fatores como o
impacto que esses materiais podem causar no meio ambiente a longo prazo. Pensando nisso, surgiu-se a ideia
da inserção de produtos que causem baixo impacto ambiental e que tenha grande abundância na natureza. Este
trabalho apresenta um estudo sobre as propriedades mecânicas de um compósito, onde na fase matriz temos o
baquelite, uma resina fenol-formaldeído e como reforço temos a adição da fibra de coco. Os corpos de prova
foram produzidos com o uso de uma embutidora metalográfica e uma balança analítica para as pesagens dos
materiais utilizados, analisando-se posteriormente a tensão, deformação e massa específica desses materiais.
Verificou-se após a obtenção dos resultados do ensaio de compressão diametral, que ao fazer-se um
comparativo entre o corpo de prova composto apenas por baquelite, com o corpo de prova composto por
baquelite e fibra de coco, não houve variação considerável nas propriedades mecânicas do compósito, porém,
pôde-se notar uma redução na massa específica, onde pode ser obtido peças ou produtos com o mesmo volume
e massa reduzida, mantendo as suas propriedades mecânicas e aplicando em situações que se deseja a redução
de massa.
Palavras-chave: baquelite; fibra de coco; compósitos
1. INTRODUÇÃO
A busca por materiais classificados como biodegradáveis vem ganhado muita importância nos últimos tempos,
visto o aumento da consciência da população mundial para a conservação do meio ambiente. O uso de matérias
primas de fontes renováveis vem sendo objeto de diversos estudos e pesquisas, devido ao seu potencial na
substituição de derivados petroquímicos [1].
As fibras naturais vem se destacando sendo utilizadas como reforço em polímeros e substituindo parcialmente
as fibras sintéticas como amianto, kevlar, boro, carbono, nylon e vidro que, apesar de possuírem boas
características mecânicas, apresentam um custo elevado, são abrasivas aos equipamentos de processamento,
possuem alta densidade, não são biodegradáveis, geram produtos com um custo muito alto de reciclagem, além de
algumas dessas fibras comprometerem a saúde humana [1].
Neste contexto, a busca por materiais alternativos com alto desempenho técnico, social, ambiental e econômico
é cada vez mais necessária e a pesquisa com fibras naturais torna-se frequente. A utilização de materiais
lignocelulósicos (fibras vegetais como o sisal, coco, juta, banana e carauá), vem sendo usado como reforço em
compósitos de matriz polimérica. Além disso, as fibras vegetais são fontes renováveis biodegradáveis, não
abrasivas, possuem baixa densidade o que pode proporcionar uma redução de massa e são amplamente disponíveis
em todo território nacional [2].
Os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais são aplicados na construção civil, em embalagens e
principalmente na indústria automobilística. Para as montadoras de automóveis, o uso de fibras naturais significa
custos menores na transformação dos materiais e carros menos pesados, que aumentam a economia de
combustível, contribuindo também para menor impacto ambiental [1].
Dessa forma, o presente trabalho pretende analisar a variação da resistência mecânica por compressão diametral
do compósito a base de baquelite reforçada com fibra de coco.
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO - UFERSA CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA Trabalho de Conclusão de Curso (2019).
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2. DESENVOLVIMENTO
2.1. Fundamentação teórica
A utilização de materiais alternativos na indústria vem crescendo com o passar dos anos, o surgimento dos
compósitos como uma classe de materiais distintos deu-se na metade do século XX. Inicialmente eram utilizados
em aplicações eléctricas como dielétricos e cúpulas de radar pelas suas propriedades eletromagnéticas. A partir da
década de 60, os materiais compósitos de alto desempenho foram introduzidos de maneira definitiva na indústria
aeroespacial, como o objetivo de melhorar o desempenho de veículos espaciais e aviões militares [4-7].
Os compósitos podem ser considerados como qualquer material multifásico que exibe uma proporção
significativa das propriedades de ambas as fases contínuas, onde pode ser obtido a melhor combinação das
propriedades. Muitos desses materiais compósitos são constituídos por duas fases, uma é denominada matriz ou
fase dispersa e outra fase denominada reforço, onde nesse conjunto busca-se a obtenção de melhores propriedades
mecânicas [4].
Pode-se encontrar os compósitos em diferentes formas, como as ligas metálicas, as cerâmicas e os polímeros
multifásicos. Dentro das classificações dos polímeros temos o Poli(fenol-formaldeído), polímero de cadeia
carbônica, classifica-se também as resinas de fenol-formaldeído, sendo obtidas a partir da policondensação de
fenol formaldeído gerando as resinas baquelite. O baquelite é considerado um termofixo com um peso especifico
de 1390 kg/m3, plástico que ao ser aquecido muda seu estado físico, se tornando um material maleável, onde
posteriormente sofrerá um processo de cura no qual se tem uma transformação química irreversível, com a
formação de ligações cruzadas, tornando-se rígido [3-5].
Com o avanço tecnológico os requisitos exigidos aos materiais comuns mudaram, o que levou ao aparecimento
de compósitos capazes de corresponder às novas necessidades. Os compósitos são subdivididos em compósitos
reforçados com partículas, compósitos reforçados com fibra e compósito estrutural, os compósitos reforçados com
fibras com resistências e módulos específicos consideravelmente elevados têm sido produzido empregando
materiais de baixo peso específico tanto para a fibra quanto para matriz, onde são subclassificados em contínuas e
descontínuas, de acordo com o comprimento da fibra, como observado na Figura 1 [4,6].
Figura 1. Classificação dos compósitos [4].
As fibras contínuas são geralmente alinhadas (Figura 2a), enquanto as fibras descontínuas podem ser alinhadas
(Figura 2b) ou orientadas de forma aleatória (Figura 2c). As características mecânicas de um compósito reforçado
com fibra não depende apenas das propriedades da fibra, mas também do grau segundo o qual uma carga aplicada
é transmitida para as fibras pela fase matriz, assim como melhores propriedades mecânicas estão relacionadas a
distribuição da fibra, onde quanto mais uniforme for essa distribuição, melhor as propriedades do compósito [4].
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Figura 2. Representação dos compósitos reforçados com fibras (a) contínuas e alinhadas, (b) descontínuas e
alinhadas e (c) descontínuas e orientadas aleatoriamente [4].
As fibras de reforço podem ser introduzidas na matriz com diversas orientações. Normalmente, quando a
orientação da fibra é aleatória, são usadas fibras curtas e descontínuas. As fibras curtas e orientadas aleatoriamente,
são facilmente introduzidas na matriz e resultam em comportamento relativamente isotrópico no compósito [8].
A porcentagem de fibra adicionada em um compósito afeta tanto no seu custo quanto no seu desempenho. As
fibras são responsáveis por suportar a carga aplicada ao compósito, porém quando a fração da fibra excede cerca
de 80 % da composição, não existe material da matriz suficiente para unir as fibras, inviabilizando assim as
propriedades mecânicas do material [9]
A crescente preocupação com o ambiente e com a redução de custos fabril em conjunto com a introdução das
fibras naturais na tecnologia dos compósitos reforçados deu origem a um novo desenvolvimento no uso destes
materiais. O estudo sistemático de fibras com finalidade de reforço de matrizes começou na Inglaterra em 1970.
No Brasil, o trabalho pioneiro coube ao Centro de Pesquisa e Desenvolvimento(CEPED), Camaçari, Bahia, que
iniciou seus estudos em 1980 [6,11].
O emprego das fibras vegetais em substituição das fibras sintética se destaca devido ao seu baixo custo, de
fontes renováveis, biodegradabilidade, reciclabilidade, propriedades mecânicas satisfatórias e provocar menor
impacto no meio ambiente. Em compósitos formados por matrizes frágeis e fibras vegetais, dois fatores são
determinantes: o ataque alcalino às fibras e a incompatibilidade física entre fibra e matriz, além das características
microestruturas que justificam a superioridade da fibra de coco, no que se refere à durabilidade nos meios alcalinos
[10,11]
A fibra de coco se destaca no Brasil devido seu uso em outras aplicações como a confecção de cordas, escovas,
tapetes, estofamentos automotivos, assim como sua alta disponibilidade no país, baixo custo e propriedades físico-
químicas adequadas à confecção de compósitos [11], apresentando as seguintes propriedades:
Tabela 1. Propriedades da fibra do coco. (Adaptado de [11])
Massa específica 1177 kg/m³
Absorção máxima 93,80%
Alongamento na ruptura 23,9 a 51,4 %
Resistencia a tração 95 a 118 Mpa
Módulo de elasticidade 2,8 GPa
O ensaio de compressão diametral abrange aparelhos de teste, preparação de amostras e procedimentos para
determinar a resistência à ruptura por compressão de linha diametral de amostras em forma de disco. O corpo de
prova deve ser um disco circular com relação espessura / diâmetro (t / D) entre 0,2 e 0,75. A resistência à ruptura
da amostra com as placas planas deve ser calculada da seguinte forma [12]:
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σt = 2P
πtD (1)
Onde:
σt: tensão por compressão diametral (MPa);
P: força máxima obtida no ensaio, expresso em Newton (N);
t: espessura do corpo de prova, expresso em milímetros (mm);
D: diâmetro do corpo de prova, expresso em milímetros (mm).
2.2. Materiais e métodos
Os corpos de prova utilizados nos ensaios tinha em sua composição o baquelite, fornecido pela empresa
FORTEL®, do tipo MP 39, como reforço foi adicionado fibra de coco em pó. Para confecção dos corpos de prova
utilizou-se inicialmente para pesagem dos respectivos materiais já citados, uma balança analítica modelo
FA2204B, da marca BIOSCALE®, com sensibilidade de 0,0001g e capacidade máxima de 220 g e um becker de
vidro onde era separado as quantidades de cada material.
Após a pesagem, fez-se o uso de uma máquina embutidora metalográfica, TECLAGO® - EM40D, onde o
baquelite era depositado juntamente com a fibra de coco em pó, permanecendo na máquina por aproximadamente
trinta minutos até que o corpo de prova estive finalizado, processo de fabricação explicado abaixo na Figura 3. Foi
confeccionado corpos de prova cilíndricos pesando 20g, com 40mm de diâmetro e 11mm de espessura, como
mostrado na Figura 4, com quantidades de adição de fibra de coco diferentes.
Figura 3. Fluxograma do processo de obtenção dos corpos de prova. (Autoria própria)
Figura 4. Dimensões do corpo de prova. (Autoria própria)
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As amostras foram divididas em quatro grupos, como pode-se ver na Tabela 2, sendo produzido cinco unidades
de cada grupo para realização do ensaio de compressão diametral, sendo eles: baquelite puro, baquelite com adição
de 1% fibra de coco (2g de sua massa); 2% de adição de fibra de coco (0,4g de sua massa); 3% de adição de fibra
de coco (6g de sua massa).
Tabela 2. Quantidade de adição de fibra ao corpo de prova de baquelite. (Autoria própria)
Baquelite Quantidades
Puro 5 uni
1% de adição de fibra 5 uni
2% de adição de fibra 5 uni
3 % de adição de fibra 5 uni
Após a obtenção dos corpos de prova realizou-se o ensaio de compressão diametral de acordo com a norma
[12], avaliando-se a influencia das diferentes quantidades de fibra de coco adicionadas nas propriedades mecânicas
do baquelite quando ensaiado em seu estado puro.
Para a realização do ensaio de compressão diametral utilizou-se a Máquina Universal de Ensaios, modelo
DL10000 da EMIC®, com capacidade 100kN e software TESC para aquisição de dados, baseando-se em
parâmetros adiconados ao equipamento (diâmetro de 40 mm, expessura de 11 mm e velocidade de 1,2 mm/min).
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os ensaios de compressão diametral foram realizados nos quatro grupos de amostras, logo após a obtenção dos
resultados analisou-se o comportamento da tensão versus deformação para cada grupo de corpo de prova analisado,
onde foram calculados os desvios padrões e as variâncias com o objetivo de afirmar a confiabilidade de cada
gráfico e minimizar qualquer erro aparente como vemos a seguir.
Baquelite puro
Figura 5. Comparativo entre as curvas de tensão versus deformação para o baquelite puro. (Autoria própria)
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Tabela 3. Resultados obtidos no ensaio de compressão diametral. (Autoria própria)
Baquelite puro Tensão (Mpa) Deformação (mm/mm)
Amostra 1 27,7537 0,0427
Amostra 2 26,7770 0,0464
Amostra 3 24,4129 0,0404
Amostra 4 23,7748 0,0391
Amostra 5 25,9480 0,0439
Média 25,7333 0,0425
Variância 2,6992 8,41x10-6
Desvio padrão 1,6429 0,0029
Baquelite com 1 % de adição de fibra
Figura 6. Comparativo entre as curvas de tensão versus deformação para o baquelite com 1% de adição de fibra
de coco. (Autoria própria)
Tabela 4. Resultados obtidos no ensaio de compressão diametral. (Autoria própria)
Baquelite com 1% Tensão (Mpa) Deformação (mm/mm)
Amostra 1 26,1723 0,0418
Amostra 2 22,9978 0,0379
Amostra 3 25,8597 0,0440
Amostra 4 25,0466 0,0413
Amostra 5 26,9217 0,0489
Média 25,3996 0,0428
Variância 2,2547 1,6477x10-5
Desvio padrão 1,5016 4.0592x10-3
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Baquelite com 2 % de adição de fibra
Figura 7. Comparativo entre as curvas de tensão versus deformação para o baquelite com 2% de adição de fibra
de coco. (Autoria própria)
Tabela 5. Resultados obtidos no ensaio de compressão diametral. (Autoria própria)
Baquelite com 2% Tensão (Mpa) Deformação (mm/mm)
Amostra 1 27,6293 0,0461
Amostra 2 25,3346 0,0428
Amostra 3 25,1667 0,0427
Amostra 4 23,7893 0,0407
Amostra 5 25,5444 0,0447
Média 25,4929 0,0434
Variância 1,9001 4,2776x10-6
Desvio padrão 1,3784 0,0021
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Baquelite com 3 % de adição de fibra
Figura 8. Comparativo entre as curvas de tensão versus deformação para o baquelite com 3% de adição de fibra
de coco. (Autoria própria)
Tabela 6. Resultados obtidos no ensaio de compressão diametral. (Autoria própria)
Baquelite com 3% Tensão (Mpa) Deformação (mm/mm)
Amostra 1 24,2740 0,0430
Amostra 2 24,9295 0,0452
Amostra 3 23,7474 0,0448
Amostra 4 23,5795 0,0445
Amostra 5 23,2410 0,0402
Média 23,9543 0,0435
Variância 0,4363 4,2776x10-6
Desvio padrão 0,6605 0,0021
Na Tabela 7 podemos correlacionar os valores médios obtidos para as propriedades mecânicas, de modo a
realizar-se um comparativo e verificar-se os resultados alcançados.
Tabela 7. Média dos resultados obtidos no ensaio de compressão diametral. (Autoria própria)
Grupos Tensão (Mpa) Deformação (mm/mm)
Baquelite puro 25,7333 0,0425
Baquelite com 1% 25,3997 0,0428
Baquelite com 2% 25,4929 0,0434
Baquelite com 3% 23,9543 0,0435
Além das análises das propriedades mecânicas, realizou-se um comparativo da massa específica dos corpos de
prova em suas diferentes quantidades de adição de fibra, como mostrado na Tabela 8.
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Tabela 8. Massa específica dos corpos de prova. (Autoria própria)
Grupos Massa específica (Kg/m3)
Baquelite puro 1446,83
Baquelite com 1% 1387,45
Baquelite com 2% 1384,96
Baquelite com 3% 1368,85
3. CONCLUSÕES
Após apresentado os resultados obtidos no ensaio de compressão diametral de cada grupo de corpo de prova,
pode-se observar que devido as propriedades mecânicas do composto, o desempenho do material avaliado não foi
satisfatório, não havendo variação considerável em ganho de propriedades mecânicas, onde podemos fazer essa
análise observando os resultados do baquelite sem adição de fibra com os resultados dos compósitos baquelite e
fibra de coco em suas diferentes quantidades de adição.
Dessa forma, a fibra de coco não trouxe melhoria relevante quanto ao aumento das propriedades mecânicas
como almejado no início da pesquisa, em contrapartida trouxe uma redução na massa específica do material, onde
pode-se obter com esse compósito em comparação a resina baquelite pura, peças ou produtos com o mesmo volume
e menores valores de massa.
Recomenda-se uma análise mais aprofundada, adicionando-se uma maior quantidade de fibra de coco ou de
outros materiais lignocelulósicos, podendo ser verificado a influência dos diferentes tipos desses materiais como
reforço em um compósito com resina fenol-formaldeído.
4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] BRAGA, Roney A. Uma análise da utilização de fibra vegetal na indústria automobilística. 2006. Monografia
(Especialização em Engenharia Automotiva) – PUCMG, Belo Horizonte - MG.
[2] PIRES, Eduardo Nascimento. Efeito do tratamento de superfície em fibras de juta no comportamento mecânico
de compósitos de matriz epóxi. 2009. Dissertação (Mestrado) – UFSC, Florianópolis - SC.
[3] CANEVAROLO JUNIOR, S.V. Ciência dos polímeros – Um texto básico para tecnólogos e engenheiros. 3.
ed. São Paulo: Artliber, 2013.
[4] CALLISTER JR, W.D.; RETHWISCH, D.G. Ciência de Engenharia de Materiais Uma Introdução. 8. ed. Rio
de Janeiro: Editora Eletrônica: Diagrama Ação, 2012.
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engenharia/compositos/baquelite-.html>. Acessado em: 17 de março de 2019.
[6] VENTURA, A.M.F.M. Os Compósitos e a sua aplicação na Reabilitação de Estruturas metálicas. Ciência &
Tecnologia dos Materiais, Vol. 21, n.º 3/4, 2009. Disponível em: <http://www.scielo.mec.pt/pdf/ctm/v21n3-
4/v21n3-4a03.pdf>. Acessado em: 06 de março de 2019.
[7] REZENDE, M.C. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol 10, nº 2, 2000. O Uso de Compósitos Estruturais
na Indústria Aeroespacial. Disponível em: < http://www.scielo.br/pdf/po/v10n2/3106.pdf>. Acessado em: 06 de
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[8] ASKELAND, D.R.; PHULÉ, P.P. Ciência e engenharia dos materiais. São Paulo: Cengage Learning, 2011.
[9] NEWELL, J. Fundamentos da moderna engenharia e ciência dos materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2010.
[10] LOPES, B.L.S. Polímeros reforçados por fibras vegetais – Um resumo sobre esse compósito. São Paulo:
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[11] DUARTE, D; IMAI, E.M; NII, P.M. Fibras naturais e sua aplicação na arquitetura. São Paulo: USP, 2009.
Disponível em:
<http://www.fau.usp.br/arquivos/disciplinas/au/aut0221/Trabalhos%20Finais%202009/Fibras%20naturais.pdf>.
Acessado em: 07 de março de 2019.
[12] ASTM D3967. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens 1. ASTM
International, West Conshohocken, PA, p. 20–23, 2008.
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