(2010) Mestrado - UFRGS. Silva. Desenvolvimento de compósitos poliméricos com fibras de curauá e...

7/24/2019 (2010) Mestrado - UFRGS. Silva. Desenvolvimento de compsitos polimricos com fibras de curau e hbridos co

1/86

VII

MINISTRIO DA EDUCAO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

ESCOLA DE ENGENHARIA

Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Minas,

Metalrgica e de Materiais - PPGEM

DESENVOLVIMENTO DE COMPSITOS POLIMRICOS

COM FIBRAS DE CURAU E HBRIDOS COM FIBRAS DE VIDRO

Humberto Sartori Pompeo da Silva

Dissertao para obteno do ttulo de

MESTRE EM ENGENHARIA

Porto Alegre

2010


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II

MINISTRIO DA EDUCAO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

ESCOLA DE ENGENHARIA

Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Minas,

Metalrgica e de Materiais - PPGEM

DESENVOLVIMENTO DE COMPSITOS POLIMRICOS

COM FIBRAS DE CURAU E HBRIDOS COM FIBRAS DE VIDRO

Humberto Sartori Pompeo da Silva

Engenheiro Mecnico

Trabalho realizado no Departamento de Materiais da Escola de Engenharia da

UFRGS, dentro do Programa de Ps-Graduao em Engenharia de Minas,

Metalrgica e de Materiais - PPGEM, como parte dos requisitos para a obteno do

ttulo de Mestre em Engenharia.

rea de Concentrao: Cincia e Tecnologia dos Materiais

Porto Alegre

2010


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III

Esta Dissertao foi julgada adequada para obteno do ttulo de Mestre em

Engenharia, rea de concentrao em Cincia e Tecnologia dos Materiais e

aprovada em sua forma final, pelo Orientador e pela Banca Examinadora do Curso

de Ps-Graduao.

Orientador: Prof. Dr. Sandro Campos Amico

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Ademir Jos Zattera (UCS)

Prof. Dra. Branca Freitas de Oliveira(UFRGS)

Prof. Dra. Tatiana Louise Avila de Campos Rocha (UFRGS)

Prof. Dr.- Ing. Carlos Prez Bergmann

Coordenador do PPGEM


4/86

IV

DEDICATRIA

A minha famlia e aos amigos que

estiveram nesse tempo, a meu lado.


5/86

V

AGRADECIMENTOS

A todos que colaboraram direta ou indiretamente na elaborao destetrabalho, o meu reconhecimento.

Ao professor Dr. Sandro Campos Amico pela dedicao, orientao e

idealizao deste trabalho.

Aos bolsistas de iniciao cientfica Diocleciano e Tiago pela colaborao

na realizao de parte deste trabalho.

Clarissa e Katia pela amizade e participao no desenvolvimento do

Molde2.

Aos amigos do Laboratrio de Materiais Polimricos (LAPOL) da Escola de

Engenharia da UFRGS, lvaro, Alessandra, Alexsandro, Andr, Bianca, Caroline,

Cristiane, Eliane, Fbio, Francilli, Gustavo, Juliana, Jos, Micheli, Rafael, Sandro

B. e Vicente pela colaborao e amizade.

minha famlia, em especial aos meus pais Nicacio e Wilma, minha irm

Maristela e irmo Marcos, por todo incentivo e por estarem sempre ao meu lado.

UCS pela realizao de ensaios mecnicos.

UFRGS, PPGEM, UDESC/Joinvile, CNPq, CAPES e FAPERGS pelo

suporte tcnico e financeiro.


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VI

TRABALHOS PUBLICADOS

Desenvolvimento de Materiais Compsitos Polimricos Termorrgidos com

Fibras de Curau. Silva, H. S. P.; Junqueira, D.; Moraes, A. G. O.; Amico, S. C. 18

Congresso Brasileiro de Engenharia e Cincia dos Materiais CBECiMat, 2008.

Utilizao de Ensaios Short Beam em Compsitos com Fibras de Sisal e

Curau. Silva, H. S. P.; Abreu, T. M.; Moraes, A. G. O.; Tomiyama, M.; Coelho, L. A.

F.; Amico, S. C. 10 Congresso Brasileiro de Polmeros - CBPol, 2009.

Desenvolvimento de Compsitos Polimricos com Fibras de Curau e Hbridos

com Fibras de Curau/Vidro. Silva, H. S. P.; Amico, S. C. 9 Congresso Brasileiro de

Engenharia e Cincia dos Materiais CBECiMat, 2010. (aceito)


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VII

SUMRIO

1 INTRODUO.........................................................................................................1

2 OBJETIVOS.............................................................................................................4

2.1 Geral..................................................................................................................4

2.2 Especficos ........................................................................................................4

3 REVISO BIBLIOGRFICA.....................................................................................5

3.1 Compsitos........................................................................................................5

3.2 Fibras Vegetais..................................................................................................6

3.2.1 Fibras de Curau ........................................................................................7

3.3 Matrizes Termorrgidas....................................................................................11

3.3.1 Resina Polister ........................................................................................12

3.4 Desenvolvimento de Compsitos com Fibras de Curau ................................13

3.5 Desenvolvimento de Compsitos Hbridos com Fibras Vegetais e Fibras deVidro ......................................................................................................................18

3.6 Ensaios Short Beam........................................................................................20

4 MATERIAIS E MTODOS......................................................................................22

4.1 Materiais ..........................................................................................................22

4.2 Mtodos...........................................................................................................24

4.2.1 Preparo das Fibras de Curau..................................................................24

4.2.2 Produo das Mantas com Fibras de Curau...........................................26

4.2.3 Projeto e Desenvolvimento de Molde........................................................29

4.2.4 Produo dos Compsitos ........................................................................31

4.2.5 Caracterizao dos Compsitos ...............................................................34

4.2.5.1 Preparao dos Corpos de Prova.......................................................34

4.2.5.2 Ensaios Realizados ............................................................................34


8/86

VIII

5 RESULTADOS E DISCUSSO..............................................................................36

5.1 Caracterizao das Fibras de Curau .............................................................36

5.2 Efeito do Pr-tratamento da Fibra....................................................................395.3 Efeitos da Variao no Comprimento das Fibras.............................................42

5.4 Ensaios Short Beam........................................................................................46

5.5 Efeito da Variao da Frao Volumtrica de Fibras.......................................53

5.6 Compsitos Hbridos........................................................................................56

6 CONCLUSES ......................................................................................................63

7 SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS .....................................................66

8 REFERNCIAS......................................................................................................67


9/86

IX

NDICE DE FIGURAS

Figura 1 - Proposta de classificao hierrquica de compsitos.................................6

Figura 2 - Superfcie fraturada e rea da seo transversal da fibra de curau..........9

Figura 3 - Resina polister isoftlica insaturada.........................................................13

Figura 4 - Fibras de curau in natura(a) e roving de fibras de vidro-E (b)................22

Figura 5 - Fibras de curau in natura(a) e fibras lavadas (b)....................................25

Figura 6 - Fibras de vidro e curau picadas (a), manta de curau (b) e manta hbrida

curau/vidro(c)............................................................................................................27

Figura 7 - Aparato construdo de material compsito, utilizado para a produo de

mantas de fibras vegetais...........................................................................................27

Figura 8 - Processo de produo de mantas em gua destilada: (a) incio da

deposio das fibras, (b) manta em formao e (c) manta obtida.............................28

Figura 9 - Molde em ao inox, cavidade interna de 150 50 10 mm denominado

Molde 1.......................................................................................................................29

Figura 10 - Desenho da parte inferior do molde construdo - Molde 2.......................30

Figura 11 - Desenho da parte superior do molde construdo - Molde 2.....................30

Figura 12 - Molde em ao inox - cavidade interna de 270 170 22 mm -

denominado Molde 2..................................................................................................31

Figura 13 - Fluxograma de produo e caracterizao dos compsitos....................31

Figura 14 - Prensa hidrulica Marconi utilizada nas moldagens................................32

Figura 15 - Equipamento de ultrassom utilizado na degasagem...............................32

Figura 16 - Esquema ilustrativo do ensaio short beamem 3 pontos.........................35

Figura 17 - Anlise termogravimtria (TGA) das fibras de curau in natura..............37

Figura 18 - Anlise termogravimtria (TGA) das fibras de curau lavadas...............37

Figura 19 - Imagem (MEV) lateral da fibra de curau lavada em diferentes

ampliaes: (a) 500, (b) 1.000 e (c) 3700..................................................................38


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X

Figura 20 - Imagem (MEV) da seo transversal das fibras de curau lavadas em

diferentes ampliaes: (a) 100 e (b) 200....................................................................39

Figura 21 - Resistncia trao e mdulo de elasticidade dos compsitos com

fibras in natura, secas e lavadas (Lf= 30 mm; %Vf20%).......................................40

Figura 22 - Resistncia flexo e mdulo de elasticidade dos compsitos com fibras

in natura, secas e lavadas (Lf= 30 mm; %Vf 20%).................................................41

Figura 23 - Resistncia ao impacto e dureza Barcol dos compsitos com fibras in

natura, secas e lavadas (Lf= 30 mm; %Vf 20%).....................................................41

Figura 24 - MEV dos compsitos com fibras in natura(a) e com fibras lavadas (b)..42

Figura 25 - Resistncia trao e mdulo dos compsitos com fibras de diferentes

comprimentos (%Vf20% - fibras lavadas)...............................................................43

Figura 26 - Resistncia flexo e mdulo dos compsitos com fibras de diferentes

comprimentos (%Vf20% - fibras lavadas)...............................................................44

Figura 27 - Resistncia ao impacto e dureza Barcol dos compsitos com fibras de

diferentes comprimentos (%Vf20% - fibras lavadas)..............................................45

Figura 28 - Corpos-de-prova usados para ensaio short beam, com espessura de

3,15 mm (a), 4,80 mm (b) e 6,45 mm (c)....................................................................47

Figura 29 - Resultados de resistncia short beam de compsitos com diferentes

comprimentos de fibras de curau (%Vf = 20%)........................................................47

Figura 30 - Curvas de fora deslocamento de compsitos com diferentes %Vf

(Lf= 30 mm)...............................................................................................................49

Figura 31 - Fotografia (a) de corpo de prova ensaiado por short beam (20). Emdetalhe (b e c), caracterstica da fratura (aumento de 200no microscpio ptico).

(espessura: 3,15 mm; %Vf20% e Lf= 30 mm) ......................................................49


%Vf.(Lf= 30 mm)........................................................................................................50


espessuras - (%Vf 20%; Lf= 30 mm).......................................................................51


11/86

XI

Figura 34 - Resultados de resistncia para diferentes razes s/t em compsitos com

curau (%Vf 20%; Lf= 30 mm)................................................................................53

Figura 35 - Resistncia e mdulo em trao dos compsitos com diferente

%Vf.(Lf= 50 mm)........................................................................................................54

Figura 36 - Resistncia e mdulo em flexo dos compsitos com diferentes %V f

(Lf= 50 mm)...............................................................................................................55

Figura 37 - Resistncia ao impacto e dureza Barcol dos compsitos com diferentes

%Vf(Lf= 50 mm)........................................................................................................56

Figura 38 - Placas de compsitos hbridos com diferentes teores volumtricos de

curau/vidro (%Vf20%; Lf= 50 mm).......................................................................57

Figura 39 - Resistncia trao dos compsitos hbridos.........................................58

Figura 40 - Resistncia flexo e mdulo dos compsitos hbridos.........................59

Figura 41 - Curvas de Tenso Deformao dos compsitos com fibras de vidro,

hbridos e fibras de curau. Ensaios de trao (a) e ensaios de flexo (b)...............60

Figura 42 - Resistncia ao impacto e dureza Barcol dos compsitos hbridos..........61


12/86

XII

NDICE DE TABELAS

Tabela 1 -Diferentes tipos de resinas polister.........................................................12

Tabela 2 - Propriedades mecnicas de compsitos com fibras de curau ...............14

Tabela 3 - Caractersticas da resina UCEFLEX UC ISO 1005, da Elekeiroz.............23

Tabela 4 - Caractersticas da resina ARAZYN AZ 12.0, da Ara Ashland...................23

Tabela 5 - Densidade e frao volumtrica de vazios dos compsitos......................46

Tabela 6 - Frao volumtrica, frao mssica de fibra e densidade dos compsitos

reforados com fibras de curau................................................................................48

Tabela 7 Variao da frao volumtrica e mssica de fibras e densidade dos

compsitos (Lf= 30 mm)............................................................................................51

Tabela 8 Densidade dos compsitos de curau (%Vf20%), com diferentes

espessuras.................................................................................................................52

Tabela 9 - Variao da frao volumtrica e mssica e densidade dos compsitos

(Lf= 50 mm)...............................................................................................................54

Tabela 10 - Densidade dos compsitos hbridos (%Vf20%)..................................57


13/86

XIII

RESUMO

Atualmente na engenharia de materiais observa-se um revigoramento dabusca por materiais oriundos de fontes renovveis. O uso de fibras vegetais

reforando polmeros, por exemplo, representa uma alternativa na substituio

parcial de fibras de vidro em compsitos. O curau uma planta legitimamente

brasileira, de fcil cultivo e processamento, que produz fibras de timo desempenho

mecnico. Neste trabalho, fibras de curau foram caracterizadas e foi definido um

processo simples para a limpeza (lavagem e secagem), a seleo e o corte das

fibras in natura. Ento, desenvolveu-se uma metodologia para a fabricao demantas. Compsitos de matriz polister isoftlica foram moldados por compresso

quente com mantas provenientes de diferentes pr-tratamentos (in natura, secagem

e lavagem/secagem). Tambm foram moldados compsitos com fibras de diferentes

comprimentos (10, 20, 30, 40, 50 mm), fraes volumtricas (%V f = 10, 20, 30 e

40%) e com diferentes espessuras (3,15, 4,80 e 6,45 mm). Finalmente, foram

moldados compsitos hbridos, com um teor varivel das fibras constituintes

(curau/vidro). Utilizou-se ento ensaios de trao, flexo, impacto, short beam e

dureza Barcol para a caracterizao dos compsitos. Foi constatada a importncia

dos processos de lavagem, secagem e seleo das fibras para o incremento das

propriedades mecnicas do compsito. O aumento do comprimento das fibras dentro

do intervalo pesquisado produziu melhores propriedades mecnicas nos compsitos.

J a resistncia short beam no aumentou com o comprimento da fibra, somente

com a frao volumtrica de fibras. Com o aumento do teor de fibras de curau,

obteve-se um incremento da resistncia ao impacto alm das resistncias e mdulos

de trao e flexo. No entanto, observou-se uma reduo gradativa nos resultados

de dureza Barcol. Com comprimento de fibra de 50 mm e %V f= 40%, foram obtidos

os melhores resultados. Com relao aos compsitos hbridos, notou-se que o ajuste

das propriedades mecnicas pode ser realizado pelo controle do teor das fibras

(curau/vidro), de acordo com a aplicao pretendida para o material. Substituindo-

se 25% das fibras de vidro por curau obteve-se um timo resultado, pois ocorreu

apenas uma leve reduo na resistncia mecnica. As fibras de curau

apresentaram limitaes quando usadas em materiais compsitos, mesmo assim

possuem muitas caractersticas desejveis, que permitem essa aplicao.


14/86

XIV

ABSTRACT

The search for a greater use of renewable materials is on the rise again. Theuse of vegetal fibres to reinforce polymers, for instance, represents an alternative for

the partial substitution of glass fibres in composites. Curau is a genuinely Brazilian

plant, of easy cultivation and processing, which produces fibres with excellent

mechanical performance. In this work, the curau fibres were characterized (density,

morphology and thermogravimetry), and a simple and effective process for cleaning

(washing and drying), selecting and cutting of the raw fibres was defined. Then, a

methodology for producing fibre mats was proposed. Isophthalic polyester matrixcomposites were moulded via hot compression with the mats produced with fibres

from different pre-treatments (as received, drying and washing/drying). Composites

with fibres of variable length (10, 20, 30, 40, 50 mm), distinct fiber volume fraction

(%Vf= 10, 20, 30 e 40%) or with different thickness (3.15, 4.80 e 6.45 mm) were also

molded. Finally, hybrid composites were moulded using a variable relative volume

content of the constituent fibres (curaua/glass) and an overall constant fiber content.

Tensile, flexural, impact, short beam and Barcol hardness tests were used for the

characterization of the composites. The washing, drying and selection of the fibres

were found important to increase the mechanical properties of the composites. The

increase in fibre length increased the mechanical properties of the composites.

Regarding short beam strength, the fibre length did not exert a significant influence

on it, although it increased with the fibre volumetric fraction. An increase in impact

strength, tensile and flexural strength and modulus and a gradual decrease in Barcol

Hardness were found when increasing the curau fibre volume fraction. Regarding

the hybrid composites, the results showed that the mechanical properties can be

adjusted by controlling the ratio of fibre content (curaua/glass), according to the

intended application of the final material. In this study, the curaua fibres presented

some limitations when used in composite materials, yet having many advantages that

allow this application.


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Silva, H. S. P. INTRODUO

1

1 INTRODUO

O desenvolvimento e a difuso das tcnicas de fabricao de materiaiscompsitos, aliados sua versatilidade, vm promovendo a utilizao desses

materiais por empresas de diversos segmentos. Os materiais compsitos mais

utilizados atualmente so aqueles que empregam fibras sintticas, e.g. aramida,

vidro e carbono, como reforo.

Compsitos com fibras de vidro (chamados PFRV) proporcionam excelentes

propriedades trmicas e mecnicas. No entanto estas propriedades dificultam o

desenvolvimento de processos eficientes de reciclagem. De fato, dificuldades dedescarte, reciclagem ou reutilizao so hoje preocupaes ambientais e por isso

objeto de estudo de muitas pesquisas. O estabelecimento de mtodos de disposio

ou descarte para compsitos reforados com fibras de vidro e suas leis de

reciclagem so temas contemporneos importantes, porque muitos problemas

ambientais surgiram recentemente e vm se agravando mundialmente [1].

Alm disso, necessrio reduzir impactos ambientais relacionados ao

aquecimento global, que so acelerados pelo grande consumo de petrleo, um

recurso no renovvel, como matria-prima ou fonte energtica na obteno de

materiais diversos, como as fibras de vidro. Identificou-se assim a necessidade de

desenvolver e comercializar materiais compsitos baseados em constituintes

derivados de fontes renovveis, minimizando o impacto ambiental e econmico e a

dependncia de materiais no renovveis.

O crescente interesse pelas fibras lignocelulsicas se deve principalmente por

ser uma produo de baixo custo e que no requerer equipamentos sofisticados.

Apresentando-se tambm condies de trabalho mais seguras em relao s fibras

sintticas. O aspecto mais interessante em relao s fibras naturais o seu

impacto ambiental positivo. As biofibras so oriundas de fontes renovveis com

baixo consumo de energia na sua produo. So consideradas neutras em relao a

emisso de dixido de carbono quando compostadas ou sofrem combusto [2].

Compsitos com fibras naturais vm sendo tambm apontados como alternativas

potenciais economicamente rentveis para a fixao de carbono na natureza,reduzindo tambm a emisso de CO2na atmosfera durante seu ciclo de produo,


16/86


2

processamento e utilizao, ganhando assim um incremtno de seu potencial

econmico devido possibilidade de comrcio de crditos carbonos para a cadeia

produtiva [3]

Nos ltimos anos, presses ambientais revigoraram o interesse pelas fibras

naturais. No caso de reforo de polmeros, o uso de fibras vegetais representa uma

alternativa para a substituio parcial de PFRV [4]. De fato, diversos setores

comearam a utilizar compsitos reforados com fibras vegetais, como por exemplo,

a indstria automotiva, que as utilizam em painis internos de portas, painis dos

encostos de bancos e de cabea, botes, maanetas, tampas internas do porta-

malas e painis internos do teto em alguns veculos [5].

Fibras vegetais, em comparao com fibras de vidro, so muito eficientes na

absoro de som, tm baixo custo, so leves, no estilhaam em caso de acidentes,

so biodegradveis e podem ser obtidas utilizando-se 80% menos energia que fibras

de vidro [6]. No entanto, problemas de adeso fibra-matriz, de absoro de gua e

tambm de propriedades mecnicas variveis e limitadas vm dificultando sua

utilizao em determinados ambientes e situaes de carregamento que exijam um

melhor desempenho mecnico.

O curau uma planta nativa da regio amaznica, com timas propriedades

mecnicas, de fcil cultivo e processamento, podendo ser cultivada em consrcio

com outras culturas, inclusive em reas de reflorestamento e produo de madeira,

podendo ser colocada como mais uma fonte de renda e diversificao de culturas

para pequenos agricultores ou ser cultivada em grandes plantaes [7, 8]. O

fomento ao cultivo do curau pode se tornar uma importante fonte de emprego e

renda em regies carentes de incentivos e oportunidades de desenvolvimento

econmico e social. No apenas a indstria automotiva e txtil, que j demonstram

interesse e utilizam o curau, mas tambm outros setores industriais podem se

beneficiar com a expanso desta cultura e com o desenvolvimento tecnolgico,

como a indstria moveleira.

A utilizao combinada de fibras de curau e vidro, formando compsitos

hbridos, possibilita o incremento significativo das propriedades mecnicas,

mantendo algumas das caractersticas e vantagens das duas classes de fibras.Pesquisar as possibilidades de combinaes destas fibras importante para que se

possa otimizar o desempenho de compsitos hbridos, extraindo ao mximo suas


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3

potencialidades. As referncias cientficas internacionais relacionadas a compsitos

polimricos termorrgidos hbridos curau/vidro so muito raras atualmente, por isso

torna-se importante pesquisar estes materiais, explorando suas potencialidades

reais e aplicao industrial.

Neste contexto, este projeto pretende ampliar o conhecimento cientfico em

materiais compsitos polimricos com fibras de curau, sua produo e

caracterizao. As fibras de curau so utilizadas em diferentes comprimentos e

teores volumtricos, de modo a otimizar as propriedades dos compsitos

produzidos. Alm disso, foram moldados e caracterizados compsitos hbridos (com

fibras de curau e vidro) em matriz termorrgida, avaliando-se o efeito da variao

dos teores das fibras constituintes no seu desempenho mecnico. Assim, pretende-

se promover a valorizao de matrias-primas nacionais com potencial de aplicao

tecnolgica, especialmente no setor automotivo.


18/86

Silva, H. S. P. OBJETIVOS

4

2 OBJETIVOS

2.1 Geral

Desenvolver e caracterizar compsitos polimricos de matriz polister

isoftlica reforados com fibras de curau e compsitos hbridos reforados por

fibras de vidro e curau para explorar o uso destas fibras em compsitos de maior

responsabilidade estrutural.

2.2 Especficos

Desenvolver um processo simples e eficaz para a limpeza, o corte e a

classificao das fibras in natura recebidas, evitando tratamentos que possam

alterar as propriedades mecnicas das fibras e aumentar os custos do processo.

Definir uma rota adequada de produo das mantas, feitas com fibras curtas,buscando-se uma distribuio aleatria e homognea e a compactao

adequadas das fibras.

Definir uma rota de processamento dos compsitos com fibras de curau.

Definir o percentual volumtrico de fibras (%Vf) e o comprimento timo que

maximize as propriedades mecnicas dos compsitos.

Desenvolver compsitos hbridos intra-camadas, com fibras de curau e vidro

com diferentes teores relativos dessas fibras e comparar o desempenho em

relao aos compsitos feitos com curau ou com vidro isoladamente, buscando

um compromisso entre custo e desempenho.


19/86

Silva, H. S. P. REVISO BIBLIOGRFICA

5

3 REVISO BIBLIOGRFICA

3.1 Compsitos

O desenvolvimento de materiais compsitos e a combinao dos diversos

tipos de materiais, segundo Callister [9], possibilitam a ampliao de suas

propriedades. Embora no haja uma definio universalmente aceita, de maneira

geral, pode-se considerar um compsito como sendo um material multifsico que

exiba uma proporo significativa das propriedades de ambas as fases que o

constituem, de tal modo que obtida uma melhor combinao de propriedades.

Sendo que as fases constituintes devem estar separadas por uma interface distinta e

de escala microscpica. Geralmente so compostos por apenas duas fases; uma

chamada de matriz, que contnua e envolve a outra fase, chamada de fase

dispersa. De acordo com o princpio da ao combinada, propriedades podem ser

obtidas pela combinao judiciosa de dois ou mais materiais distintos.

Os compsitos podem ser produzidos a partir de matrizes metlicas,

cermicas ou polimricas. Existe tambm, uma variedade de compsitos que

ocorrem na natureza, como a madeira, que formada por fibras de celulose

resistentes e flexveis, que so envolvidas e mantidas unidas por meio de um

material menos rgido chamado lignina.

Observa-se na Figura 1, uma proposta de classificao de compsitos dada

por Levy Neto e Pardini [10]. Tecnologicamente, os compsitos mais importantes

so aqueles em que a fase dispersa encontra-se na forma de uma fibra. Resistncia

e/ou rigidez alta so as caractersticas perseguidas frequentemente, sendo

expressas em termos de resistncia especfica e mdulo especfico. A maioria dos

compsitos desenvolvida visando melhoria das propriedades mecnicas, como

rigidez, resistncia e tenacidade [9], sendo s vezes explorada combinadamente

outras propriedades, como resistncia s condies ambientais e s altas

temperaturas. Sendo assim, a anlise dos compsitos normalmente concentrada

nas propriedades mecnicas.


20/86


6

Figura 1: Proposta de classificao hierrquica de compsitos [10].

3.2 Fibras Vegetais

Fibras vegetais vm sendo utilizadas por diferentes civilizaes e nas mais

diversas aplicaes. Inmeros artefatos so manufaturados e comercializados no

mundo inteiro h centenas de anos, como bolsas, mantas, cordas, redes, pincis,

cestos, alm de outros produtos. Mais recentemente, as fibras vegetais comearam

a ser investigadas e aplicadas como reforo em materiais compsitos polimricos,

entre eles compsitos de matriz termorrgida [11].

O apelo ambiental e o baixo custo talvez sejam os aspectos mais importantes

quando se considera fibras naturais para aplicao em materiais compsitos. Mais

detalhadamente, as vantagens normalmente associadas com fibras vegetais so:

biodegradabilidade, atoxicidade, reciclabilidade, baixo custo de produo e

processamento, baixa densidade, bom conjunto de propriedades mecnicas, menorabrasividade que as fibras sintticas, provocando menor desgaste em

Orientadas

Orientadas

Aleatrias

Compsitos

Reforados com fibras Reforados com partculas

Multiaxial Camada nica Multicamadas

Fibras contnuas Fibras curtas

HbridosLminas

BidirecionalUnidirecional Aleatrias


21/86


7

equipamentos, provenincia de fontes renovveis, absoro e armazenagem de

CO2, baixo consumo de energia na sua produo, alm da promoo de trabalho e

renda na rea rural.

Por outro lado, h uma srie de desvantagensassociadas s fibras naturais

[10] incluindo: baixa temperatura de utilizao, acentuada variabilidade nas

propriedades mecnicas, baixa estabilidade dimensional, alta sensibilidade a efeitos

ambientais (variaes de temperatura e umidade), influncia significativa das

condies do solo poca da colheita, do processamento ps-colheita e mesmo da

localizao relativa da fibra no corpo da planta, alm de sees transversais de

geometria complexa e no uniforme e, talvez a mais limitante, propriedades

mecnicas modestas em relao aos materiais fibrosos sintticos.

Marinelli et al. [3] escrevem com a inteno de divulgar e apresentar a

insero da rea ou da cadeia produtiva de compsitos polimricos com fibras

vegetais dentro do contexto do Projeto Fnix Amaznico, onde duas frentes de

pesquisas so propostas: uma que trabalharia com sistemas de produo com

maquinrio relativamente barato e simples, para que as comunidades rurais da

Amaznia pudessem absorver tal tecnologia e uma outra frente para desenvolver

materiais compsitos com tecnologia de fabricao mais avanada. Espera-se deste

modo despertar o interesse da comunidade cientfica e tecnolgica das mais

diversas reas em colaborar para o desenvolvimento de novas tecnologias que

possam ser utilizadas para a recuperao de reas degradadas da Amaznia.

Satyanarayana et al.[12] descrevem a respeito da disponibilidade de algumas

fibras lignocelulsicas brasileiras, seus mercados, mtodos de extrao, morfologia,

propriedades e aplicaes atuais. Tambm so apresentadas algumas perspectivas

para estas fibras, considerando sua crescente importncia e todo espectro de

oportunidades promissoras e desafios para o Brasil e outros pases em

desenvolvimento.

3.2.1 Fibras de Curau

O curau (Ananas erectifolius) uma planta amaznica conhecida desde os

tempos pr-colombianos pela qualidade de suas fibras que so extradas das folhas


22/86


8

da planta. uma planta da famlia das bromelicias que vem atraindo muita ateno,

particularmente a partir de 1993, quando esta fibra foi reconhecida comercialmente

pela indstria automotiva brasileira [13].

A fibra de curau est entre as fibras lignocelulsicas de maior resistncia,

com resistncia a trao mdia em torno de 400 MPa. No entanto, devido a sua

caracterstica heterognea, comum a todas as fibras vegetais, h uma larga

disperso nessa propriedade, e resistncia trao superior a 700 MPa ou inferior a

200 MPa pode ser encontrada para fibras individuais [14]. A grande disperso nos

resultados de resistncia trao comum quando se trata de fibras vegetais.

Fatores como a variao dimensional ao longo do comprimento das fibras e a

diversidade de formatos da seo transversal influenciam a disperso dos resultados

[7].

A fibra de curau a terceira numa anlise econmica no pas, aps sisal e

juta, e est entre as lignocelulsicas de maior rigidez. Algumas vezes citada como a

mais competitiva entre as fibras brasileiras, a ateno sobre ela vem crescendo e, de

certa forma, compensando a diminuio no cultivo de juta, sendo cultivada em larga

escala na regio Amaznica. A resistncia trao desta fibra 5 a 9 vezes maior

que a do sisal ou da juta [7, 12, 14] e as folhas da planta podem ser colhidas em

apenas um ano aps a plantao, tendo aproximadamente 1,0-1,5 m de

comprimento, 0,04 m de largura e 5 mm de espessura. Com aproximadamente 8

meses, as folhas rendem 5-8% de fibras, o restante mucilagem, que pode ser

usada como rao animal ou fertilizante orgnico. Estas fibras so utilizadas pela

populao indgena para a confeco de redes para dormir, cordas, linhas de pesca,

entre outros [12]. Cordeiro et al.[8] realizaram uma anlise da viabilidade econmica

das monoculturas de parica e curau, e da associao no cultivo de parica e curau.

Foi constatado que o plantio associado economicamente recomendvel, tanto para

agricultores que desejam implantar um reflorestamento, como para empresas

interessadas em reduzir o custo florestal.

Segundo Horeau et al.[15], os estudos publicados de caracterizao destas

fibras so ainda escassos. A composio qumica tpica da fibra foi relatada como

sendo celulose (73,6%), hemicelulose (9,9%), lignina (7,5%) e cinzas (0,9%). Em

outra referncia, cita-se a seguinte composio: celulose (66,4%), lignina (7,5%),

xilana (11,6%), mannan (0,1%), galactan (0,5%) e arabinan (0,5%) [16].


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9

Caraschi e Leo [17] descrevem a caracterizao qumica, trmica e

mecnica das fibras de curau. Os resultados da caracterizao qumica

demonstraram: alto teor de celulose (70,7%), teor de umidade (7,92%), teor de

cinzas (0,79%), solubilidade em gua quente (1,03%), solubilidade em NaOH 1%

(19,3%), solubilidade em ciclohexano:etanol - 1:1 (0,48%), holocelulose (91,8%),

lignina (11,1%) e ndice de cristalinidade (75%). Tendo sido concludo que possvel

utilizar fibras de curau em materiais compsitos ou novos produtos com

propriedades interessantes.

Na caracterizao qumica das folhas (fibras) de curau, d-se ateno

especial composio dos componentes lipoflicos e caracterizao estrutural da

lignina, pois essas duas fraes orgnicas so muito importantes durante a

formao da polpa e a fabricao de papel. As fibras de curau so caracterizadas

pelo alto teor de holocelulose e R-celulose (92,5 e 66,4%, respectivamente) e pelo

baixo teor de lignina (6,5% do peso total da fibra), que similar ao de outras fibras

no-madeirveis [18].

A Figura 2 mostra micrografias obtidas por microscopia eletrnica de

varredura (MEV) da superfcie fraturada (Figura 2a) e da seco em corte (Figura

2b) das fibras de curau. Estas imagens mostram que as fibras de curau consistem

de um feixe de filamentos com dimetro equivalente a 9-10 m, empacotados pela

ao da lignina.

Figura 2: Superfcie fraturada e rea da seo transversal da fibra de curau [4].


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10

Tambm so encontrados estudos de espectroscopia dessas fibras, incluindo

espectroscopia Raman e infra-vermelho (FT-IR), e de propriedades fsicas e

mecnicas, incluindo cristalinidade, resistncia trao em diferentes condies e

propriedades trmicas. Estudos de difrao de raios-X revelam um ndice de

cristalinidade das fibras de curau em torno de 66%, o que pode explicar a alta

resistncia observada. O coeficiente de expanso trmica da fibra nica e do feixe

de fibras, no intervalo de temperaturas entre 293-323 K, foi determinado como sendo

38,0710-6C-1 e 10,5710-6C-1, respectivamente [13]. O percentual de umidade

destas fibras de aproximadamente 7,9% [15], sendo que a gua contida nas fibras

contribui para reduzir a rigidez da fibra, fator que pode comprometer sua utilizao

em compsitos polimricos [6].

Silva e Aquino [7] apresentaram uma breve descrio e caracterizao das

fibras de curau, por serem pouco conhecidas na comunidade cientfica, quando

comparadas a outras fibras vegetais empregadas tradicionalmente em compsitos

polimricos. A caracterizao consistiu de ensaios de trao, anlise morfolgica e

termogravimtrica. Segundo Spinac et al. [19], as fibras de curau possuem

propriedades mecnicas especficas similares s fibras inorgnicas o que muito

importante para seu uso como reforo em compsitos polimricos alm de serem

matria prima de fonte renovvel. Fibras modas de curau, submetidas a diferentes

tratamentos lavagem em uma mquina de lavar convencional, tratamento por

imerso em soluo de hipoclorito de sdio ou tratamento com plasma frio de

oxignio em um reator de quartzo e caracterizadas. Aps os tratamentos, foram

observadas modificaes significativas em relao ao teor de umidade, s

propriedades mecnicas e rugosidade superficial. A micromorfologia das fibras

lignocelulsicas pode exercer um efeito significativo nas propriedades mecnicas decompsitos com matriz polimrica. Fibras de curau e piaava apresentam relevos

que, embora acarretem concentraes de tenses, no comprometem o efeito de

reforo dos respectivos compsitos at uma quantidade de 30% de fibras [20].

Corra et al.[21] obtiveram nanofibras de celulose a partir de fibras de curau

submetidas a tratamento alcalino com soluo de NaOH 5%. As nanofibras foram

caracterizadas morfologicamente por microscopia eletrnica de transmisso e de

fora atmica, apresentando formato acicular e razo de aspecto (L/D) de

aproximadamente 14. Aps secagem da suspenso por liofilizao, as nanofibras


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11

foram caracterizadas usando a tcnica de difrao de raios-X, apresentando altos

ndices de cristalinidade, e de anlise termogravimtrica (TGA), onde se observou

que as nanofibras foram menos estveis termicamente que a fibra tratada, mas

prxima da fibra original, dependendo das condies de secagem das nanofibras.

Existe um interesse crescente no uso de fibras naturais como componentes

de reforo em materiais compsitos, por serem baratas, menos abrasivas,

biodegradveis, quando comparadas com fibras inorgnicas. No entanto a natureza

hidroflica, das fibras naturais, afeta as propriedades adesivas devido fraca

interao interfacial entre as fibras e a matriz polimrica. A modificao da superfcie

da fibra por mtodos fsicos ou qumicos pode amenizar esse problema. No trabalho

de Fermoseli et al.[22], a superfcie das fibras de curau foi modificada com soluo

de hipoclorito de sdio ou plasma. Estes tratamentos no modificaram a densidade e

as propriedades mecnicas e trmicas das fibras, apenas aumentaram a rugosidade

superficial e diminuram o percentual de umidade das fibras. O tratamento por

plasma foi considerado mais vantajoso por no gerar resduo e ser realizado em

apenas uma etapa.

3.3 Matrizes Termorrgidas

Dentre as resinas polimricas, as resinas termorrgidas so as mais utilizadas

no processamento de compsitos polimricos. Isto ocorre por serem fceis de

processar, promovendo uma excelente molhabilidade dos reforos, e apresentarem

um bom balano de propriedades, alm de estarem disponveis em uma ampla

variedade de grades a um custo relativamente baixo.

As resinas termorrgidas so obtidas a partir de oligmeros de baixo peso

molecular e normalmente se apresentam na forma de um lquido de baixa a mdia

viscosidade. A reao de reticulao se d atravs da adio de um agente de cura

(e.g. iniciador ou endurecedor) ou pelo aumento da temperatura. O processo de ps-

cura recomendvel para que se obtenha o mximo em propriedades mecnicas.O

sistema rgido resultante uma rede macromolecular altamente reticulada, infusvel

e insolvel, exibindo alta resistncia/rigidez mecnica com um mnimo de tenacidade

e alta estabilidade trmica [23,24].


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12

3.3.1 Resina Polister

As resinas de polister so uma famlia de polmeros formados da reao de

cidos orgnicos dicarboxlicos (anidrido maleico ou ftlico) e glicis, que, quando

reagidos, do origem a molculas de cadeias longas lineares. O tipo de cido

influencia as propriedades finais da resina e polisteres ortoftlicas, isoftlicas e

tereftlicas podem ser produzidas. Se um ou ambos constituintes principais so

insaturados, ou seja, contm uma ligao dupla reativa entre tomos de carbono, a

resina resultante insaturada.

A Tabela 1 apresenta os diferentes tipos de resina polister.

Tabela 1:Diferentes tipos de resinas polister [25].

Tipos Comentrios

Ortoftlica Resina mais comum, de menor custo, para uso bsico.

Tereftlica Possui resistncia fsica um pouco superior ortoftlica porm

baixa resistncia UV.

Isoftlica Melhores caractersticas mecnicas, qumicas e trmicas que asanteriores.

Isoftlica c/NPG

O NPG melhora a resistncia hidrlise.

Bisfenlica Possui as melhores caractersticas qumicas e trmicas.

A reao de sntese da resina polister uma reao de polimerizao por

condensao em etapas, ou seja, a reao de um lcool (base orgnica) com um

cido, resultando em uma reao de esterificao, formando um ster e gua. O

grupo funcional [-COO-] o grupo ster. A reao reversvel e, na prtica, o

equilbrio deslocado na direo da esterificao, com eliminao de gua do meio

reacional. Se a reao se processar com um dilcool e um dicido, o produto

resultante contar com diversos grupos ster, dando origem a um polister, cujas

unidades so unidas entre si por ligaes ster [10].


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13

A reao de cura de resinas polister insaturadas realizada com iniciadores

do tipo perxido, que se dissociam formando um radical livre, para ento se

combinar a uma molcula de monmero, geralmente dissolvido em diluente reativo,

como o estireno, formando assim a cadeia polimrica [26]. O cido isoftlico no

forma anidrido cclico, i.e. no sofre regenerao, como no caso das ortoftlicas, e

consequentemente, pode ser usado para se obter polisteres de alto peso

molecular, ou seja, com cadeias mais longas (Figura 3). Tais cadeias conferem ao

produto final maior resistncia mecnica, pois absorvem melhor impactos e,

conseqentemente, tornam-se polmeros de maior resistncia qumica e trmica

[25].

3.4 Desenvolvimento de Compsitos com Fibras de Curau

Compsitos de polmeros com fibras vegetais vm sendo tambm apontados

como alternativas com potencial econmico para a fixao de carbono na natureza,

reduzindo a emisso de CO2 na atmosfera durante o seu ciclo de produo,

processamento e utilizao, ganhando assim um incremento de seu potencialeconmico devido possibilidade de comrcio de crditos de carbono para a cadeia

produtiva [3].

Figura 3: Resina polister isoftlica insaturada [25].

Em um trabalho publicado [1], avaliaram-se os provveis impactos ao meio

ambiente com a aplicao de fibras de curau na indstria automobilstica em


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14

substituio fibra de vidro. O estudo identifica as vantagens econmicas e sociais

da aplicao de compsitos reforados com fibras de curau em peas de

automveis. citado que, alm de custar 50% menos que a fibra de vidro, o uso da

fibra de curau pode promover o desenvolvimento regional na Amaznia. O mercado

de compsitos polimricos com fibras naturais cresce rapidamente nos EUA (54% ao

ano) e o mercado global potencial para fibras naturais apenas na indstria

automobilstica de aproximadamente 800.000 ton/ano. No Brasil, esperado que

aproximadamente 10.000 novos empregos relacionados ao setor de produo de

fibras de curau sejam criados somente ao redor da cidade de Santarm/PA at o

final de 2006.

Entre os trabalhos na literatura, cita-se um onde foi realizada a moldagem por

compresso e a caracterizao de compsitos de matriz polister insaturada

(ortoftlica) reforados por fibras de curau. Alguns resultados obtidos esto

apresentados na Tabela 2, sendo que Giacomini et al. [27] concluram que as

propriedades mecnicas encontradas no atenderam s especificaes exigidas

pela Mercedes-Benz. Entretanto, foram sugeridas alternativas para solucionar as

dificuldades, como a modificao das caractersticas dos equipamentos, a

formulao da resina e a necessidade de incorporar maior teor de fibras ou mudar o

tipo de reforo.

Tabela 2: Propriedades mecnicas de compsitos com fibras de curau [27].

Teor defibras (w/w)

Resistncia trao (MPa)

Resistncia aoimpacto (kJ/m2)

Resistncia flexo (MPa)

Mdulo deYoung (MPa)

22,2 34,7 13,9 62,3 404228,4 53,1 26,0 85,3 4998

29,4 40 22,5 54,4 3636

Em outro estudo [28], investigaram-se as propriedades mecnicas de

compsitos de matriz polister ortoftlica reforada com at 30% em peso de fibras

contnuas e alinhadas de curau. Foram realizados ensaios de flexo e a superfciefraturada foi observada por MEV. Segundo os autores, os resultados mostraram


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resistncia superior obtida por outros pesquisadores em compsitos com fibras

curtas e no-orientadas, como esperado.

No trabalho de Monteiro et al. [14], foram investigados os aspectos

microestruturais das fibras de curau em relao ao desempenho em testes de pull-

out, realizados para caracterizar a resistncia interfacial das fibras com uma matriz

de polister. De acordo com os autores, em uma escala micro-estrutural, a adeso

natural entre os filamentos que constituem a fibra origina vazios inter-espacias entre

esses filamentos. Estes vazios permitem a penetrao da matriz ainda lquida

podendo auxiliar na adeso matriz polimrica, resultando em um reforo efetivo

para compsitos reforados com fibras de curau.

Almeida et al. [29], fizeram um estudo para verificar a eficcia de tratamentos

com NaOH e enzimas em fibras de curau utilizadas para a produo de compsitos

com matriz polister. Comparou-se os valores da tangente de perda (tan ), do

mdulo de armazenamento (E) nas regies elstica e viscosa, da temperatura de

transio vtrea (Tg) e tambm o comportamento em ensaios de flexo de trs

pontos desses compsitos. Embora nenhum tratamento tenha alterado de maneira

significativa os valores de resistncia flexo, houve uma reduo estatisticamente

significativa na deformao dos compsitos reforados por fibras tratadas em

relao ao compsito fabricado com fibras in natura. Todos os tratamentos

aumentaram o mdulo de elasticidade dos compsitos e houve uma tendncia de

aumento da rigidez nos compsitos tratados, em relao ao compsito reforado

com fibras in natura, que foi creditado a uma possvel maior adeso na interface

fibra/matriz. Em outros trabalhos, estudam-se tratamentos qumicos das fibras de

curau com os agentes NaOH [30] e lcool furfurlico [15] de modo a melhorar a

performance mecnica dos compsitos.

Mothe et al. [31] avaliaram a influncia das fibras de curau no

comportamento trmico e na coesividade polimrica do poliuretano (PU) por anlise

termo-dinmico-mecnica e calorimetria exploratria diferencial. A interao

especfica entre as fibras e o segmento rgido do PU influenciou o mdulo de

armazenamento (E) e o mdulo de perda (E). Cita-se tambm um trabalho com

compsitos de PU reforados com fibras de curau em diferentes propores: 10 e

20% w/w, que foram preparados usando o mtodo de mistura por fuso [32].


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17

rotao causa a reduo do comprimento, do dimetro e da razo de aspecto das

fibras nos dois tipos de compsitos. A diminuio do efeito de reforo das fibras fica

evidenciado pelas propriedades mecnicas de flexo e trao dos compsitos [36].

Segundo Santos et al. [37], o interesse recente pelo uso de fibras vegetais

como reforo de polmeros tem aumentado devido s vantagens ambientais e

tecnolgicas nicas que podem ser obtidas. Neste trabalho, foi avaliado o uso em

compsitos de fibras de curau com poliamida-6 (PA-6) em substituio fibra de

vidro. Foram preparados por extruso compsitos com diferentes teores de fibra, 20,

30 e 40% wt% e com comprimento mdio de fibra de 0,1 ou 10 mm, sendo moldados

por injeo. As propriedades em trao e flexo desses compsitos foram melhores

do que os sem carga, mas inferiores aos de poliamida-6 reforados com fibra de

vidro. No entanto, a resistncia ao impacto e a temperatura de deflexo trmica

foram similares aos compsitos de poliamida-6 com fibra de vidro, apresentando

menor densidade o que permite sua utilizao em aplicaes especficas e no-

crticas.

Em outro trabalho [38], a superfcie das fibras de curau foi modificada com

nano-partculas de polianilina (PANI), o que resultou em um aumento significativo da

condutividade eltrica das fibras (em aproximadamente 2500 vezes). O material

modificado tambm foi caracterizado por FT-IR, XPS e SAXS, e os resultados

obtidos foram utilizados para explicar algumas das caractersticas observadas no

material, como a condutividade eltrica.

Tambm foi desenvolvido um compsito verde, fabricado com resina

biodegradvel termoplstica, uma blenda base de amido de milho e policido

ltico, reforada por fibras de curau. O compsito atingiu uma resistncia trao

de 10,6 MPa, densidade de 1,16 Mg/m3e deformao na ruptura de 6,5% [4].

Fibras de curau como reforo de compsitos polimricos termoplsticos

apresentam propriedades especficas excelentes quando comparadas com cargas

minerais. As propriedades mecnicas dos produtos so prximas dos produtos com

carga de fibra de vidro, no entanto necessrio melhorar a interao fibra-polmero.

Compsitos polimricos com fibras naturais abrem muitas oportunidades no apenas

na indstria automotiva, mas tambm em vrias outras aplicaes industriais ondeh a necessidade por compsitos verdes. Alm do aspecto ecolgico dessas fibras

existem muitas consideraes relacionadas aplicao industrial, includo o


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18

segmento automotivo. Pesquisas atuais e futuras devem focar em como incrementar

o desempenho desses compsitos para torn-los to funcionais quanto os produtos

tradicionais [39]. Neste contexto, cita-se o trabalho de John e Thomas [2], que

fizeram uma reviso na literatura recente sobre vrios aspectos de fibras

lignocelulsicas e de biocompsitos. O termo biocompsitos vem sendo aplicado a

uma gama de materiais derivados total ou parcialmente de recursos renovveis da

biomassa. Segundo esses autores, a revoluo atual dos materiais nessa rea

talvez seja promovida pelos materiais compsitos verdes.

3.5 Desenvolvimento de Compsitos Hbridos com Fibras Vegetais e Fibras de

Vidro

Segundo Mishra et al. [16], os materiais compsitos baseados em reforos

compostos por dois ou mais tipos de fibras em uma matriz, ou seja, os compsitos

hbridos, podem apresentar uma grande diversidade de propriedades e ainda

permanece em um estgio preliminar de desenvolvimento. Pesquisas revelam que o

comportamento dos compsitos hbridos aparenta ser a simples mdia ponderadadas propriedades dos componentes individuais, podendo, porm apresentar um

balano mais favorvel entre as vantagens e as desvantagens inerentes a todos os

materiais compsitos.

Compsitos hbridos podem ser projetados pela combinao de fibras

sintticas e fibras naturais em uma matriz e pela combinao de duas fibras naturais

(s vezes denominadas de biofibras) em uma matriz. A hibridizao com fibra de

vidro um mtodo para incrementar as propriedades mecnicas dos compsitoscom fibras naturais, sendo que o grau de resistncia depende do design e da

construo do compsito [2]. geralmente aceito que as propriedades dos

compsitos hbridos so controladas por fatores como a natureza da matriz, o

comprimento e a composio relativa dos reforos, a orientao, a interface fibra-

matriz, o grau de entrelaamento entre as fibras, o design da hibridizao, entre

outros. No trabalho citado, foi avaliado experimentalmente o potencial de reforo

obtido com a introduo de fibras vegetais (abacaxi e sisal) formando compsitoshbridos com fibras de vidro em matriz de polister. Adicionando-se baixos teores de


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19

fibra de vidro s fibras vegetais promoveu-se a performance mecnica do compsito

hbrido. A superfcie das fibras de sisal tambm foi modificada com diferentes

tratamentos qumicos o que proporcionou uma melhora nas propriedades mecnicas

dos compsitos hbridos, sendo observado tambm que nos compsitos hbridos h

uma menor absoro de umidade [16].

Em outro trabalho [40], foi avaliado o desempenho mecnico de compsitos

de polister com tecidos hbridos sisal/vidro fabricados manualmente com 3

diferentes tipos de tecidos, com sisal no sentido do urdume e vidro no sentido da

trama. Como esperado, as propriedades em trao dos compsitos aumentaram

com o aumento do teor de fibras, sendo maiores na direo das fibras de vidro.

Cavalcanti et al. [41] apresentaram uma modelagem matemtica

tridimensional transiente para predizer a transferncia de massa durante a absoro

de gua em um compsito com tecido hbrido juta-vidro (26% de juta, 32% de vidro e

42% de resina polister insaturado). Foram mostrados dados da evoluo da

umidade mdia dentro do material durante o processo em comparao aos dados

experimentais analisados, obtendo-se um coeficiente de difuso.

J na referncia [42], foi desenvolvido um compsito laminado hbrido commatriz em resina polister ortoftlica reforada por fibras contnuas de curau e

mantas de fibra de vidro-E. Foram realizados ensaios de absoro de gua e de

trao e flexo. Concluiu-se que os compsitos hbridos absorvem mais umidade do

que compsitos feitos unicamente com fibras de vidro. As propriedades mecnicas

mais afetadas pela absoro de gua foram o mdulo elstico em flexo, quando

imerso em gua do mar, e a resistncia trao, quando imerso em gua destilada.

Da Silva et al.[43] desenvolveram compsitos laminados hbridos associandofibras naturais (mantas de fibras longas de curau) e sintticas (mantas de vidro-E)

ao polister. As propriedades mecnicas em flexo do laminado hbrido foram muito

prximas do laminado de fibra de vidro, j o laminado de curau teve um

desempenho bastante inferior. Nos ensaios de absoro de gua, foi comprovada a

eficincia da hibridizao na reduo do percentual de absoro de gua em relao

ao laminado com fibra natural.

Oliveira e Aquino [44] apresentaram um estudo de resistncia, rigidez emecanismo de dano de compsitos hbridos de matriz polister ortoftlica reforada


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com tecidos de vidro-E e tecidos de fibras de juta ou fibras unidirecionais de curau,

indicando um melhor desempenho mecnico dos compsitos vidro/curau em

relao aos vidro/juta. Tambm, fibras de palma de leo foram hibridizadas com

fibras de vidro, sendo que o desempenho geral dos compsitos foi melhorado pela

adio de fibras de vidro. A resistncia ao impacto apresentou um grande

incremento pela introduo de uma pequena quantidade de fibras de vidro [45].

Em um estudo anterior do grupo de pesquisa LAPOL/UFRGS [46], avaliaram-

se as propriedades mecnicas de compsitos hbridos sisal/vidro em matriz de

polister em funo da seqncia de empilhamento das diferentes mantas de fibra.

As diferentes combinaes de sisal e vidro apresentaram propriedades

intermedirias, mas dependendo da seqncia de empilhamento e do volume de

reforo, atingiram-se propriedades muito prximas aos dos compsitos com apenas

fibras de vidro.

Como se pode ver, as combinaes de fibras vegetais com fibras sintticas

pode se apresentar como uma tima alternativa para a incluso de fibras vegetais

em compsitos de maior responsabilidade, ao mesmo tempo reduzindo-se o uso de

fibras sintticas. Alm disso, a combinao das diferentes propriedades das fibras

envolvidas pode resultar em materiais mais eficientes em determinadas aplicaes,

por exemplo, unindo a rigidez da fibra sinttica com a maior capacidade de absoro

de vibraes das fibras vegetais.

3.6 Ensaios Short Beam

Ensaios denominados de short beam (ASTM D2344M) so realizados para

inferir a resistncia ao cisalhamento interlaminar (ILSS) de materiais compsitos.

Estes ensaios permitem a identificao do local onde inicia a delaminao e a sua

forma de propagao. Outra caracterstica muito importante de compsitos que a

adeso fibra-matriz tambm pode ser indiretamente avaliada por este ensaio. Na

literatura pesquisada, no foram encontrados trabalhos que relatassem resultados

de ensaios short beam em compsitos reforados com fibras vegetais e mantas


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21

produzidas com fibras curtas de forma manual com disperso homognea e

aleatria.

Compsitos so utilizados em muitas aplicaes como materiais de

engenharia. A resistncia ao cisalhamento interlaminar um parmetro muito

importante no design de estruturas. Muitos mtodos foram sugeridos para mensurar

a resistncia ao cisalhamento interlaminar em compsitos reforados por fibras.

Atualmente, short beamem trs pontos o mtodo mais utilizado para se observar a

falha por cisalhamento que ocorre no plano central do corpo de prova [47], sendo

largamente utilizado na caracterizao mecnica de compsitos devido a sua

simplicidade e pequena quantidade de material requerida para o ensaio, podendo-

se produzir muitos corpos de prova a fim de se obter uma descrio estatstica

confivel [48].

O ensaio de short beam submete o corpo de prova flexo, da mesma

maneira que um ensaio de flexo comum, porm o comprimento do corpo de prova

muito pequeno em relao sua espessura. Por exemplo, a ASTM D2344 especifica

que a distncia entre suportes (span) deve obedecer razo de 4:1

(span/espessura) para minimizar tenses associadas flexo (efeitos de trao e

compresso) e maximizar a tenso de cisalhamento induzida [49].

A presena de vazios em compsitos estruturais pode ter efeitos deletrios

significativos. Em geral, os vazios diminuem a resistncia esttica e a sua vida em

fadiga. Essa influncia bastante pronunciada na resistncia ao cisalhamento

interlaminar [50], portanto este teste fornece tambm uma estimativa da qualidade

da moldagem. O teor de vazios pode ser determinado combinando-se as normas

ASTM D792 e ASTM D2734, porm, em compsitos reforados com fibras naturais,

o clculo do volume de vazios pode ficar comprometido devido grande variao de

densidade das fibras naturais.


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Silva, H. S. P. MATERIAIS E MTODOS

22

4 MATERIAIS E MTODOS

4.1 Materiais

Os materiais utilizados nos compsitos polimricos desenvolvidos nesta

dissertao foram:

a) Mantas com fibras de curau, fibras de vidro e mantas hbridas (curau/vidro), que

foram produzidas in house utilizando:

Fibras de curau: Obtidas diretamente de um produtor do interior do estado do

Par (Figura 4a).

Fibras de vidro E na forma de roving (bobina de fios), da empresa Owens

Corning (cdigo ME 3050 4000), com densidade de 2,5 g/cm3, para aplicao em

moldagem por spray-up(Figura 4b).

Figura 4: Fibras de curau in natura (a) e rovingde fibras de vidro-E (b).

b) Duas resinas de polister insaturada isoftlica, especificadas nas Tabelas 3 e 4.

O que motivou a substituio da resina UCEFLEX UC ISO 1005 pela ARAZYN

AZ 12.0, foi o envelhecimento da resina e a impossibilidade de adquirir quantidades

inferiores a 250 kg, enquanto que a ARAZYN pde ser adquirida na quantidadeadequada para os experimentos que seriam realizados.

(b)


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23

Tabela 3: Caractersticas da resina UCEFLEX UC ISO 1005, da Elekeiroz [51].

Descrio: Resina polister insaturada, isoftlica, de mdia reatividade, mdiaviscosidade, no acelerada de cura rpida e uniforme, pequena contrao durante apolimerizao e excelentes propriedades mecnicas finais.

Caractersticas Unidade Valores

Viscosidade (25C) cP 400 600

Tempo de gel* min 9 15

Pico exotrmico --- ---

ndice de acidez mgKOH/g 15 max

Teor de slidos --- ---

Teor de estireno % 44 max

Densidade (25 C) g/cm3 1,10 1,20

Dureza Barcol --- ---

*Cura a 25C, com 0,6 c.c. de Octanato de Co 6% + 0,9 c.c. de P-MEK em 100 g de resina.

Tabela 4: Caractersticas da resina ARAZYN AZ 12.0, da Ara Ashland [52].

Descrio:Resina polister insaturada, isoftlica, baixa viscosidade, no acelerada,alta transparncia e colorao amarelada, apresentando timas propriedades fsicase qumicas.

Variveis Unidade Valores

Viscosidade (25C) cP 400 600

Tempo de gel* min 10 - 15

Pico exotrmico C 190ndice de acidez mg KOH/g 10 mx.

Teor de slidos % 55

Teor de estireno -- --

Densidade (25/4 C) -- --

Dureza Barcol* -- 35

*Cura a 25C, com 0,5% de octanato de Co 6% + 1,0 g de P-MEK em 100 g de resina.

seguido de ps-cura de 3 horas a 80C.


38/86


24

c) Dois iniciadores de reao:

BUTANOX M-50 - Perxido de metil-etil-cetona (PMEK), 33% em dimetil-

ftalato).

Perxido de Benzoila (PBO).

O PMEK foi substitudo pelo PBO visando um maior controle sobre o processo de

moldagem j que o PBO s comea a reagir acima de 50C.

d) Como desmoldante foram utilizados:

Cera de carnaba.

Chemelease 75 (agente desmoldante do tipo semi-permanente da CHEM-

TREND).

A cera de carnaba foi substituda pelo agente desmoldante Chemelease 75,

visando um melhor acabamento superficial e maior agilidade no processo de

moldagem e desmoldagem dos compsitos.

4.2 Mtodos

4.2.1 Preparo das Fibras de Curau

As fibras utilizadas neste estudo foram adquiridas diretamente de um

agricultor da regio de Santarm, no interior do estado do Par. As fibras nohaviam sofrido qualquer tipo de tratamento, a no ser a retirada da mucilagem e uma

limpeza grosseira das fibras, secando ao ar livre. Tendo-se assim a oportunidade de

trabalhar com fibras de curau em seu estado natural.

Buscando a forma mais econmica e eficaz para a utilizao das fibras de

curau, como reforo em compsitos polimricos, as fibras foram utilizadas de trs

diferentes formas ou com trs diferentes tratamentos bsicos. De acordo com o

tratamento realizado, as fibras foram denominadas:


39/86


25

In natura: Fibras utilizadas como recebidas, sofrendo apenas uma limpeza

superficial (Figura 5a).

Secas: Fibras utilizadas aps uma limpeza superficial e uma secagem em

estufa com circulao forada de ar (Marca DeLee, Modelo N2.04),

imediatamente antes da moldagem dos compsitos, na temperatura de 105C

por 30 min.

Lavadas: Fibras da Figura 5b que foram penteadas e passaram por um

processo manual de lavagem para a retirada de sujidades e impurezas, ficando

submersas em gua destilada durante 1 h. Em seguida, foram secas por 50 min

a 105C no mesmo equipamento descrito acima e novamente penteadas paraprovocar a desfibrilao e aprimorar a limpeza. As mantas foram secas

imediatamente antes da moldagem dos compsitos, na temperatura de 105C

por 30 min.

Figura 5: Fibras de curau in natura(a) e fibras lavadas (b).

Assim, definiu-se o processamento primrio aplicado s fibras utilizadas para

o restante dos compsitos fabricados durante o trabalho. Aps cada tratamento, as

fibras foram selecionadas, cortadas e preparadas para serem utilizadas como

reforo.

A densidade das fibras de curau in natura e lavadas foi obtida atravs de

ensaios de picnometria, segundo a norma ISO 1183-1. Tambm determinou-se a

densidade da fibras de curau lavadas atravs de ensaios de picnometria a gs,

utilizando um multi-picnmetro (Marca Quantachrome, Modelo MVP-1) com gs

(a) (b)


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26

Hlio. O picnmetro a gs determina o volume verdadeiro de um slido, mesmo que

poroso, por variao da presso de gs numa cmara de volume conhecido.

Normalmente utiliza-se Hlio porque este gs, alm de inerte, penetra facilmente nos

poros (acessveis) da amostra, devido ao pequeno tamanho dos seus tomos,

permitindo assim, determinar o volume do slido com mais rigor [53].

Atravs da anlise termogravimtrica (TGA) em atmosfera de nitrognio, com

rampa de aquecimento de 20C/min, observou-se a estabilidade trmica das

amostras de fibras de curau in naturae aps lavagem com o objetivo de definir as

temperaturas possveis de processamento dos compsitos sem provocar danos

estrutura das fibras.

4.2.2 Produo das Mantas com Fibras de Curau

Com o volume de reforo a ser utilizado em cada compsito e a densidade

das fibras pr-definidos, foram produzidas mantas por disperso manual homognea

e aleatria nas dimenses do molde a ser utilizado. Este mtodo foi utilizado para a

produo das mantas utilizadas na definio do tipo de tratamento a ser empregado

nas fibras e tambm para os compsitos de curau onde se estudou a variao do

teor de fibras e para os hbridos (Figura 6).

Para os compsitos onde se avaliou o efeito dos diferentes comprimentos de

fibras, as mantas foram produzidas em um aparato construdo com material

compsito reutilizado que foi denominado de aqurio. Este aparato consistiu de umrecipiente contendo gua destilada e um suporte para iar a manta ao final do

processo (Figura 7), e foi usado com o objetivo de se avaliar sua eficincia na

produo de mantas de fibras vegetais.


41/86


27

Figura 6: Fibras de vidro e curau picadas (a), manta de curau (b) e manta hbrida

curau/vidro (c).

Figura 7: Aparato construdo de material compsito, utilizado para a produo demantas de fibras vegetais.

(a)

(b) (c)


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28

Para se produzir as mantas no aparato desenvolvido, as fibras de curau

lavadas foram cortadas no comprimento requerido e novamente submersas dentro

de um recipiente com gua destilada por 10 a 15 min, ento so iadas

gradativamente e dispersadas dentro do aqurio (Figura 8a). Com a deposio das

fibras, a manta vai sendo formada (Figura 8b) at sua emerso completa (Figura 8c),

sendo ento prensada durante 10 min sob uma carga de 2 ton para a retirada do

excesso de gua e ento secas a 105C durante 50 min na mesma estufa citada.

Figura 8: Processo de produo de mantas em gua destilada: (a) incio da

deposio das fibras, (b) manta em formao e (c) manta obtida.

(a) (b)

(c)


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29

4.2.3 Projeto e Desenvolvimento de Molde

O LAPOL j contava com um molde metlico para o processamento por

compresso dos compsitos (Figura 9). Este molde foi usado para a obteno dos

compsitos preliminares.

Figura 9: Molde em ao inox, cavidade interna de 150 50 10 mm

denominado Molde 1.

Entretanto, visando maior agilidade na produo, um melhor acabamento

superficial e maior uniformidade dimensional dos compsitos, optou-se pelo

desenvolvimento de um novo molde. As Figuras 10 e 11 mostram, respectivamente,

os desenhos da parte inferior (fmea) e da parte superior (macho) do projeto do

molde. O molde final foi produzido em ao inox AISI 304 no laboratrio de usinagem

da Universidade Comunitria de Caxias do Sul (UCS) e est apresentado na Figura

12.


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30

Figura 10: Desenho da parte inferior do molde construdo - Molde 2.

Figura 11: Desenho da parte superior do molde construdo - Molde 2.


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31

Figura 12: Molde em ao inox - cavidade interna de 270 170 22 mm

denominado Molde 2.

4.2.4 Produo dos Compsitos

O processo de moldagem utilizado, apresentado no fluxograma da Figura 13,

foi o de compresso quente sob carga de 3 ton, a 95C e por 70 min. O

equipamento empregado foi uma prensa hidrulica da Marconi com aquecimento e

controle/monitoramento digital, modelo MA 098/A 3030 (Figura 14).

Figura 13: Fluxograma de produo e caracterizao dos compsitos.

Tratamentodas fibras

Fibras decurau

Moldagem doscompsitos

Caracterizaodos compsitos

Produodas

mantasFibras devidro E


46/86


32

Figura 14: Prensa hidrulica Marconi utilizada nas moldagens.

Como reforo, foram utilizadas mantas de fibras de curau (tratadas ou no)

ou mantas hbridas (curau/vidro). Com exceo das mantas dos compsitos com

fibras in natura, todas as mantas sofreram um processo de secagem em estufa com

circulao forada de ar, permanecendo a 105C por 30 min, imediatamente anterior

moldagem. Tambm antes de qualquer moldagem, o conjunto resina+iniciador

sofreu um processo de degasagem por 5 min em um banho ultra-snico (Marca

UNIQUE, Modelo USC-1400A) (Figura 15).

Figura 15: Equipamento de ultrassom utilizado na degasagem.


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33

Os compsitos preliminares foram moldados utilizando-se mantas com fibras

in natura, ou aps secagem ou ainda aps lavagem/secagem/penteamento. O

comprimento e o teor volumtrico de fibras (%Vf) utilizados foram de 30 mm e de

20%, respectivamente. Em seguida, foram produzidos compsitos variando-se o

comprimento das fibras entre 10, 20, 30, 40 e 50 mm, mantendo-se o (%Vf) de 20%.

Foram moldadas placas planas, em um molde de ao inox, de cavidade interna com

dimenses de 150 150 3 mm (Figura 9). Estes compsitos foram produzidos na

forma de placas planas no Molde 1(Figura 9) utilizando-se a resina UCEFLEX UC

ISO 1005 (Tabela 3) e o iniciador BUTANOX M-50, na proporo de 1,5% em

volume de resina. No foi utilizado ps-cura nesses compsitos.

Tambm foram produzidos compsitos com fibras de curau para serem

caracterizados por ensaios short beam. Foram moldados compsitos com %Vf =

20% com diferentes comprimentos de fibra (10, 20, 30, 40 e 50 mm), outros

compsitos mantendo-se o comprimento das fibras em 30 mm e utilizando %V f= 10,

20, 30 e 40%, alm de compsitos com diferentes espessuras (3,15, 4,80, 6,45 mm)

mantendo-se o %Vf (20%) e o comprimento de fibra (30 mm) constantes. Estes

compsitos foram moldados na forma de placas planas nas mesmas condies

supra-citadas.

Aps a definio do tipo de pr-processamento e do comprimento timos das

fibras de curau, foram moldados compsitos com diferentes fraes volumtricas

de fibras (%Vf = 10, 20, 30 e 40%). Nessas moldagens, foi utilizada a resina

ARAZYN AZ 12.0 (Tabela 4) e o Molde 2. Como iniciador, foi utilizado perxido de

benzoila (PBO) na proporo de 2% em massa de resina. Esses compsitos

passaram por ps-cura de 2 h a 60C, em estufa com circulao forada de ar,

conforme recomendao do fabricante.

Finalmente foram produzidos compsitos hbridos, com %Vf = 20% (total),

utilizando-se um teor volumtrico varivel das fibras constituintes (curau/vidro)

entre 0/100, 25/75, 50/50, 75/25 e 100/0 (volume/volume). Nessas moldagens foi

utilizada a resina ARAZYN AZ 12.0 e PBO na proporo de 2% em massa de resina

e o Molde 2. Esses compsitos passaram por ps-cura de 2 h a 60C, em estufacom circulao forada de ar.


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34

4.2.5 Caracterizao dos Compsitos

4.2.5.1 Preparao dos Corpos de Prova

A partir das placas moldadas foram extrados corpos de prova (CPs) para a

realizao dos diversos ensaios, utilizando-se uma mquina de corte da NORTON,

modelo TT 200 EM, com disco diamantado. Os CPs sofreram ento um polimento

final em uma politriz (Marca PANTEC, Modelo Polipan-U), buscando-se o mximo de

preciso dimensional. Os ensaios foram realizados em ambiente climatizado a uma

temperatura de 23 2C e umidade relativa do ar de 50 5%. A caracterizao dos

compsitos foi realizada por diversos ensaios, detalhados a seguir.

4.2.5.2 Ensaios Realizados

Densidade: A avaliao experimental de densidade dos diferentes compsitos foi

realizada de acordo com a norma ASTM D792, usando gua destilada.

Trao: Os ensaios de trao foram realizados de acordo com a norma ASTM

D3039, em uma mquina universal de ensaios mecnicos EMIC DL 2000, com

velocidade de 2 mm/min, sem extensmetro. Foram obtidos valores de mdulo de

elasticidade, resistncia trao e alongamento na ruptura. Foram utilizados 10 CPs

de dimenses 150 25 3 mm para cada tipo de compsito.

Flexo:Os ensaios de flexo foram realizados de acordo com a norma ASTMD790, na mesma mquina universal de ensaios descrita acima. Obteve-se os

valores de mdulo de elasticidade, resistncia flexo e alongamento na ruptura.

Foram utilizados 10 CPs de dimenses 120 12,7 3 mm para cada tipo de

compsito.

Impacto:Os ensaios de impacto Izod (sem entalhe) foram realizados de acordo

com a norma ASTM D256, em uma mquina para ensaios de impacto CEAST, com

martelo de 5,5 J. Obteve-se os valores resistncia ao impacto. Foram utilizados 12CPs de dimenses 60 12,7 3 mm para cada tipo de compsito.


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35

Dureza Barcol:Os ensaios de dureza Barcol foram realizados de acordo com a

norma ASTM D2583. Os resultados de dureza foram obtidos a partir de uma mdia

de 15 leituras na superfcie do compsito em pontos espaados entre si.

Short Beam:Os ensaios short beam foram realizados de acordo com a norma

ASTM D2344. A norma exige que a geometria dos corpos de prova seja:

comprimento (h) = 6 espessura, e largura (b) = 2 espessura. Foram utilizados 10

corpos de prova em cada uma das sries de ensaios realizados e a razo s/t

(span/thickness) foi mantida em 4:1.

Os ensaios foram realizados em uma mquina universal de ensaios EMIC DL

30000 N, na configurao representada na Figura 16. A resistncia short beam foicalculada atravs da Equao (1), onde P a carga mxima registrada, b e h so a

largura e a espessura do corpo de prova, respectivamente.

hb

P

=

75,0BeamShortaResistnci (1)

Figura 16: Esquema ilustrativo do ensaio short beamem 3 pontos.

P

t

span (s), ou vo


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Silva, H. S. P. RESULTADOS E DISCUSSO

36

5 RESULTADOS E DISCUSSO

5.1 Caracterizao das Fibras de Curau

Atravs de uma srie de ensaios de picnometria, determinou-se a densidade

das fibras de curau utilizadas. As fibras in naturaapresentaram densidade de 1,37

0,07 g/cm3e as fibras lavadas 1,38 0,06 g/cm3. A densidade das fibras de curau

lavadas tambm foi determinada atravs de ensaios de picnometria a gs e obteve-

se densidade de 1,38 0,01 g/cm3, confirmando os valores de densidade obtidos

nos ensaios de picnometria.

Por TGA observou-se a estabilidade trmica das amostras de fibras de curau

in natura (Figura 17) e fibras lavadas (Figura 18). A perda de massa nas fibras in

natura iniciou com a evaporao de gua entre 32 e 125C, sendo o ponto de

mxima evaporao em torno de 69C. Um segundo processo de perda de massa

ocorreu entre 174 e 253C, atribudo degradao de hemicelulose, ceras e

sujidades presentes nas fibras in natura. O processo de degradao continuou com

a presena de um ombro entre 295 e 317C, creditado degradao de

hemicelulose. Entre 317 e 398C, com mximo grau de degradao em torno de

365C, ocorreu principalmente a degradao da celulose. Acima de 365C a perda

de massa continua com a degradao da lignina restante.

Nos ensaios realizados neste trabalho, observou-se uma pequena diferena

de comportamento entre as duas amostras abaixo de 220oC, provavelmente devido

maior presena de gua, ceras e sujidades na amostra de fibras in natura. J na

amostra de fibras lavadas, o segundo processo de perda ocorreu entre 216 e 320oC.

Sendo o processo de degradao restante bastante similar para as duas amostras.


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37

0 200 400 600 800 10000

20

40

60

80

100

Deriv.massa(%/

0C)

Massa(%)

Temperatura 0C

0,0

0,6

1,2

1,8

365,9

213,6

Figura 17: Anlise termogravimtrica (TGA) das fibras de curau in natura.

0 200 400 600 800 10000

20

40

60

80

100

Massa(%)

Temperatura 0C

0,0

0,6

1,2

1,8

Deriv.massa

(%/

0C)

364,9

Figura 18: Anlise termogravimtrica (TGA) das fibras de curau lavadas.


52/86


38

Resultados de estudos anteriores [17] j haviam demonstrado que at 200oC

ocorre a perda de gua e de alguns componentes, como ceras e sujidades,

enquanto prximo a 250oC inicia-se a degradao das estruturas qumicas dos

componentes das fibras, seguido de carbonizao, com uma perda de massa entre

18 e 85%. Em um estudo realizado em 2007 [13], constatou-se que no primeiro pico

exotrmico entre 200-290oC ocorre a degradao de hemicelulose e entre 240-

360oC ocorre a degradao da celulose formando uma estrutura ramificada, num

outro pico, entre 280-500oC, ocorre a degradao da lignina. Comparando esses trs

componentes, a lignina o mais difcil de decompor, sua decomposio ocorre

lentamente com um grau mximo de decomposio a 439oC [19].

Figura 19: Imagem (MEV) lateral da fibra de curau lavada em diferentes

ampliaes: (a) 500, (b) 1.000 e (c) 3700.

(a)

(b) (c)


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39

Atravs da micrografia MEV da Figura 19, pode-se observar que as fibras de

curau so formadas por um aglomerado de micro-fibrilas. Observa-se tambm que

a superfcie da fibra ligeiramente rugosa e no uniforme, o que pode facilitar o

ancoramento mecnico da resina, portanto a adeso fibra/matriz. Diferentemente

das fibras sintticas, essas fibras (Figura 20) apresentam uma grande diversidade na

forma geomtrica da seo transversal, lembrando tambm que o dimetro das

fibras de curau no

(2010) Mestrado - UFRGS. Silva. Desenvolvimento de compósitos poliméricos com fibras de curauá e...

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