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Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

Diogo Nuno Sousa Diogo da Silva

Dissertao de Mestrado

Orientador na FEUP: Prof. Antnio Torres Marques

Coorientador na FEUP: Prof. Paulo Nvoa

Mestrado Integrado em Engenharia Mecnica

Setembro de 2017

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

i

Dedico esta dissertao mulher da minha vida, minha me, que j no est entre ns mas

que com certeza est a olhar por mim como sempre fez.

A ti minha me, um muito obrigado por tudo!

AMO-TE SEMPRE!

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

ii

Abstract

Natural fibres have great application potential in polymer matrix composites. Used as

reinforcement, these have been getting great interest as a substitute for synthetic fibers, with

environmental and economic advantages.

In this work, we investigated the use of eucalyptus fibers from the Eucalyptus Globulus

species as reinforcing agents in the processing of composite materials of polymeric matrix,

namely epoxy matrix and unsatured polyester. Therefore, the steps to be taken in the processing

of these materials were carried out, namely the method of fiber extraction from small eucalyptus

logs, matrix / fiber mixing method, as well as the way in which the impregnation of the mixture

was carried out in small mould cavities used in order to test them mechanically. Finally,

mechanical tensile and flexural tests were performed and the impact strength was also tested by

the Charpy Test on the test specimens, with and without reinforcement, to determine the

influence of eucalyptus fiber on the mechanical characterization of these materials.

The obtained results show that the used eucalyptus fiber had a negative impact on both

the epoxy resin and the unsatured polyester matrix, showing that the reinforced fibre test pieces

obtained a lower mechanical resistance than the samples formed with resin alone. In the

mechanical flexural test there was a large discrepancy between the values, namely in the tensile

strength value, where the reinforced fibre test pieces presented values below half of the values

obtained for this parameter with the epoxy resin test pieces. In the use of the unsatured polyester

resin, the results were similar, the eucalyptus fibres weaken the specimen, there was no fiber /

matrix adhesion and therefore, all the eucalyptus fiber specimens had a lower mechanical

resistance compared to the fibreless specimens. As regards the results of the Charpy Test, they

demonstrated once again that eucalyptus fibre degrades the mechanical properties of the

polymer resins, causing the impact resistance of eucalyptus fibre specimens to have energy

absorption values per section, lower than the values of the test pieces with only polymer resin.

As these results are not satisfactory, it is necessary to continue this study in order to be

able to use the small eucalyptus trees and the wild vegetation as natural fibres to value the forest

waste and promoting the cleaning of forests in order to minimize the fire risk.

Keywords: composite materials, natural fiber, wood fiber, polymeric matrix

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

iii

Resumo

As fibras naturais apresentam uma grande potencialidade para a aplicao em

compsitos de matriz polimrica. Utilizadas como reforo, estas tm vindo a despertar um

grande interesse como substituto das fibras sintticas, com vantagens a nvel ambiental e

econmico.

Neste trabalho, investiga-se a utilizao das fibras de eucalipto da espcie Eucalyptus

Globulus como agentes de reforo no processamento dos materiais compsitos de matriz

polimrica, nomeadamente em matriz epoxdica e polister insaturado. Sendo assim, procedeu-

se organizao das etapas a efetuar no processamento destes materiais nomeadamente o

mtodo da extrao da fibra proveniente de pequenos troncos de eucalipto, mtodo de mistura

matriz/fibra, bem como a forma como foi executada a impregnao da mistura nas pequenas

cavidades dos moldes utilizados de modo a obter provetes para serem testados mecanicamente.

Finalmente, foram realizados ensaios mecnicos de trao, de flexo e, tambm, foi testado a

resistncia ao impacto atravs do ensaio de Charpy, em provetes com e sem reforo de fibra,

para determinar a influncia da fibra de eucalipto na caracterizao mecnica destes materiais.

Os resultados obtidos indicam que a fibra de eucalipto utilizada teve um impacto

negativo quer na resina epoxdica quer na matriz de polister insaturada, fazendo com que os

provetes reforados com fibra obtivessem uma resistncia mecnica inferior aos provetes

formados apenas com resina. No ensaio mecnico de flexo houve uma grande discrepncia

entre os valores nomeadamente no valor da tenso limite de resistncia trao, em que os

provetes reforados com fibra apresentam valores abaixo de metade dos valores obtidos para

este parmetro com os provetes de resina epoxdica. Na utilizao da resina de polister

insaturado, os resultados foram semelhantes, a fibra de eucalipto fragilizou o provete, no houve

adeso fibra/matriz e, por isso, todos os provetes com fibra de eucalipto apresentaram uma

resistncia mecnica inferior comparativamente aos provetes sem fibra. No que refere aos

resultados do ensaio de Charpy, estes demonstraram mais uma vez que a fibra de eucalipto

degrada as propriedades mecnicas das resinas polimricas, fazendo com que a resistncia ao

impacto dos provetes formados com fibra de eucalipto apresentasse valores de absoro de

energia por seco, inferiores aos valores dos provetes apenas com resina polimrica.

Como estes resultados no so satisfatrios, necessrio dar uma continuao a este

estudo de modo a ser possvel utilizar pequenas rvores de eucalipto mondadas, giesta e mato

para a produo de fibras naturais, valorizando os resduos e promovendo a limpeza da floresta

no sentido de minimizar o risco de incndio.

Palavras-chave: materiais compsitos, fibra natural, fibra de madeira, matriz polimric

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

iv

Agradecimentos

Aqui deixo os meus especiais agradecimentos:

Agradeo ao meu orientador, Professor Antnio Torres Marques, por me auxiliar no

desenvolvimento deste trabalho, pela acessibilidade na resoluo de dvidas, por todo material

e bibliografia fornecidos e por repartir um pouco da sua vasta experincia, contribuindo assim

para o meu crescimento profissional e acadmico.

Agradeo ao meu coorientador, Professor Paulo Nvoa, pela disponibilidade em me

ajudar na componente experimental deste trabalho.

Agradeo ao INEGI e a todas as pessoas da empresa que contriburam diretamente para

a realizao desta dissertao, pela disponibilidade e ajuda na parte experimental deste projeto.

Agradeo aos meus pais e irmo, que ao longo da minha vida me tm ajudado,

incentivado e apoiado em todos os momentos, bons e maus, e pela sua importante contribuio

para a minha formao profissional e sobretudo pessoal.

Agradeo a todos os meus familiares que sempre me apoiaram, a eles um muito

obrigado.

Agradeo minha namorada pela enorme ajuda, carinho e compreenso durante a

realizao desta tese.

Agradeo a todos os meus amigos por toda a amizade, ajuda e incentivo durante estes

anos e sobretudo durante a realizao desta tese.

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

v

ndice de Contedos

1 Introduo .............................................................................................................................. 1 1.1 Motivao e Enquadramento do Projeto ................................................................................ 2 1.2 Objetivos do Projeto ............................................................................................................... 2 1.3 Estrutura da dissertao ........................................................................................................ 3

2 Enquadramento Terico ......................................................................................................... 4 2.1 Valor da Floresta Portuguesa ................................................................................................. 4 2.2 Incndios Florestais ............................................................................................................... 5 2.3 Aproveitamento Florestal para Biomassa............................................................................... 6 2.4 Waste for Life ......................................................................................................................... 8 2.5 Polmeros ............................................................................................................................... 9

2.5.1 Comportamento Mecnico dos Polmeros ....................................................................... 11 2.6 Compsitos .......................................................................................................................... 12

2.6.1 Eco-compsitos e Bio-compsitos ................................................................................... 13 2.7 WPCs (Wood Plastic Composite) ........................................................................................ 13 2.8 Fibras Sintticas ................................................................................................................... 14

2.8.1 Fibras de Vidro ................................................................................................................ 14

2.8.2 Fibras de carbono ............................................................................................................ 15

2.8.3 Fibras de Aramida ........................................................................................................... 15 2.9 Fibras Naturais ..................................................................................................................... 15

2.9.1 Fibras de Madeira ............................................................................................................ 17

2.9.2 Composio das fibras naturais de origem vegetal ......................................................... 18

2.9.3 Principais constituintes qumicos das fibras naturais ....................................................... 19 2.10 Processos de extrao de fibras naturais ............................................................................ 21

2.10.1 Processamento de fibras naturais ................................................................................... 23 2.11 Eucalipto .............................................................................................................................. 25 2.12 Matrizes polimricas sintticas para compsitos ................................................................. 28

2.12.1 Resinas Epoxdicas ......................................................................................................... 29

2.12.2 Resina de Polister Insaturada ........................................................................................ 30 2.13 Matrizes polimricas naturais para compsitos .................................................................... 30 2.14 Procedimentos para melhorar a compatibilidade entre a fibra e a matriz ............................ 33 2.15 Processamento de Compsitos reforados com fibras ........................................................ 36 2.16 Reciclagem de materiais compsitos ................................................................................... 41

2.16.1 Processos de Reciclagem ............................................................................................... 43

3 Materiais, Tcnicas e Procedimentos Experimentais .......................................................... 46 3.1 Materiais ............................................................................................................................... 46

3.1.1 Fibras ............................................................................................................................... 46

3.1.2 Resinas, endurecedor e catalisador ................................................................................ 46 3.2 Tcnicas e Procedimentos experimentais ............................................................................ 46

3.2.1 Processo manual de obteno de fibra de eucalipto da espcie Eucalyptus

Globulus..................................................................................................................................... 46

3.2.2 Preparao das fibras ...................................................................................................... 48

3.2.3 Preparao dos provetes de matriz epoxdica e polister insaturado .............................. 48

3.2.4 Processamento dos materiais compsitos ....................................................................... 49

3.2.5 Retificao dos Provetes ................................................................................................. 50

3.2.6 Caracterizao mecnica dos Compsitos ...................................................................... 53

4 Avaliao e Comparao dos Resultados Experimentais ................................................... 57 4.1 Ensaio de caracterizao mecnica flexo ....................................................................... 57

4.1.1 Resultados do ensaio de flexo aos provetes com apenas resina epoxdica .................. 58

4.1.2 Comparao dos resultados do ensaio de flexo aos provetes de resina epoxdica

reforados com fibras de eucalipto ............................................................................................ 60 4.2 Ensaio de caracterizao mecnica trao ....................................................................... 63

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

vi

4.2.1 Resultados do ensaio de trao aos provetes com apenas resina epoxdica.................. 65

4.2.2 Comparao dos resultados do ensaio de trao aos provetes de resina epoxdica

reforados com fibras de eucalipto ............................................................................................ 67

4.2.3 Resultados do ensaio de trao aos provetes com resina de polister insaturado ......... 68

4.2.4 Comparao dos resultados do ensaio de trao aos provetes de resina de

polister insaturado reforados com fibras de eucalipto ............................................................ 69 4.3 Ensaio de Charpy ................................................................................................................. 71

4.3.1 Ensaio de Charpy aos provetes processados com resina epoxdica e fibra de

eucalipto .................................................................................................................................... 71

4.3.2 Ensaio de Charpy aos provetes processados com resina de polister insaturado

e fibra de eucalipto .................................................................................................................... 72

5 Consideraes Finais ........................................................................................................... 74 5.1 Concluso ............................................................................................................................ 74 5.2 Recomendaes em trabalhos futuros ................................................................................. 75

6 Referncias .......................................................................................................................... 76

ANEXO A (Ficha tcnica da resina epoxdica SICOMIN SR1500) ........................................... 79

ANEXO B (Normas dos ensaios mecnicos ISO 604, ISSO 527-4, ISSO 14125) ................... 80

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vii

ndice de Figuras

Figura 2.1 Distribuio dos usos do solo em Portugal (2010) [1] ........................................................................ 4

Figura 2.2 - Distribuio das reas das espcies florestais [1] ................................................................................ 4

Figura 2.3 - Evoluo das reas totais[1]................................................................................................................. 5

Figura 2.4 - Resumo esquemtico das vantagens da biomassa[12] ......................................................................... 8

Figura 2.5 - Classificao dos polmeros ................................................................................................................. 9

Figura 2.6 - Estrutura macromolecular de um termoplstico[17] .......................................................................... 10

Figura 2.7 - Estrutura macromolecular de um termoendurecvel[17] .................................................................... 10

Figura 2.8 - Estrutura macromolecular de um elastmero[17] .............................................................................. 10

Figura 2.9 - Comportamento tenso-deformao para trs tipos de polmeros diferentes [16] ............................. 11

Figura 2.10 Sistemas de classificao dos materiais compsitos [54] ................................................................ 13

Figura 2.11 - Principais mercados para aplicao dos WPCs [21] ....................................................................... 14

Figura 2.12 Classificao das fibras de origem vegetal (adaptado [19]) ............................................................ 16

Figura 2.13 (a) Microestrutura de um bloco de madeira macia (Ampliao 75x); (b) Microestrutura de um bloco

de madeira dura (Ampliao 75x) [54] .................................................................................................................. 18

Figura 2.14 Representao esquemtica dos principais constituintes das fibras naturais de origem vegetal [30]

............................................................................................................................................................................... 21

Figura 2.15 - Sistemas de extrao de fibras de banana[51].................................................................................. 22

Figura 2.16 - Mquina para cortar linho [51] ........................................................................................................ 22

Figura 2.17 - Mquina de extrao de fibra de coco [51] ...................................................................................... 22

Figura 2.18 (a) processo de estiramento manual das fibras; (b) cozinhamento das plantas [51] ........................ 23

Figura 2.19 Preparao de fibras de urtiga [52].................................................................................................. 24

Figura 2.20 (a-n) - processo de colheita, preparao de fibras e fabricao de componentes utilizando eulaliopsis

binata[53] .............................................................................................................................................................. 24

Figura 2.21 - Processo Kraft [48] .......................................................................................................................... 27

Figura 2.22 - Exemplos de algumas matrizes termoplsticas e termoendurecveis [54] ....................................... 28

Figura 2.23 - Polmeros correntes e sua biodegradabilidade(Adaptado [19]) ....................................................... 31

Figura 2.24 - Classificao dos polmeros biodegradveis(Adaptado [32]) .......................................................... 32

Figura 2.25 Modificaes na superfcie da fibra promovidas por diversos tratamentos [31] ............................. 35

Figura 2.26 - Esquema representativo do processo de pultruso[16] .................................................................... 37

Figura 2.27 Esquema de produo de pr-impregnado[37] ................................................................................ 37

Figura 2.28 - Representao esquemtica do processo enrolamento filamentar[16] ............................................. 38

Figura 2.29 - Processo de moldagem por injeo[38] ........................................................................................... 39

Figura 2.30 - Processo de moldao por compresso[39] ..................................................................................... 39

Figura 2.31 - Processo de produo por extruso[40] ........................................................................................... 40

Figura 2.32 - Processo de moldao RTM[41] ...................................................................................................... 40

Figura 2.33 - Processos de reciclagem atualmente existentes para compsitos (Adaptado[26]) ........................... 41

Figura 2.34 - Estrutura do sistema de reciclagem de materiais compsitos (Adaptado [42]) ................................ 42

Figura 2.35 - Processos intermdios da reciclagem mecnica[43] ........................................................................ 43

Figura 2.36 - Principais mtodos de reciclagem qumica [44] .............................................................................. 44

Figura 2.37 - Esquema da reciclagem termoqumica [45] ..................................................................................... 45

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viii

Figura 3.1 - Colocao da giesta cortada dentro do recipiente .............................................................................. 47

Figura 3.2 Ferramentas de corte para casca e fibras ........................................................................................... 47

Figura 3.3 - Processo de extrao manual de fibra utilizando uma plaina ............................................................. 47

Figura 3.4 (a) Fibra antes do processo de corte; (b) fibra depois do processo de corte ...................................... 48

Figura 3.5 (a) molde de provetes para ensaio de trao; (b) molde de provetes para futuro ensaio de flexo.... 49

Figura 3.6 (a) provetes de resina epoxdica finalizados para ensaio de trao; (b) provetes de resina epoxdica

no finalizados para ensaio de flexo .................................................................................................................... 49

Figura 3.7 (a) provetes com resina epoxdica reforados com fibra de eucalipto finalizados para ensaio de trao;

(b) provetes de resina epoxdica reforados com fibra de eucalipto no finalizados para ensaio de flexo .......... 50

Figura 3.8 (a) Processo de lixamento dos provetes utilizando uma lixa e um torno de mesa; (b) polimento dos

provetes utilizando disco giratrio ........................................................................................................................ 51

Figura 3.9 (a) Mquina de corte utilizada nos provetes de flexo; (b) esquema ilustrativo do processo de corte

dos provetes; (c) lixamento dos provetes aps corte ............................................................................................. 51

Figura 3.10 (a-b) Forma e seco dos provetes com resina para flexo antes do processo de corte; (c) Desenho

do provete em 3D .................................................................................................................................................. 52

Figura 3.11 (a-c) Forma e seco dos provetes com resina para ensaios de flexo aps processo de corte; (d)

Desenho do provete em 3D ................................................................................................................................... 52

Figura 3.12 (a-c) Forma e seco dos provetes de resina reforada com eucalipto para ensaios de flexo aps

processo de corte; (d) Desenho do provete em 3D ................................................................................................ 52

Figura 3.13 Esquema do ensaio de flexo em trs pontos (Adaptado) [55] ....................................................... 53

Figura 3.14 (a) Esquema do ensaio de flexo realizado; (b) Ensaio de flexo a decorrer. ................................. 54

Figura 3.15 Extensmetro utilizado no ensaio de trao com os provetes formados por resina epoxdica ........ 54

Figura 3.16 (a) Inicio do ensaio de trao; (b) Fim do ensaio de trao realizado com a fratura do provete. .... 55

Figura 3.17 Representao real do ensaio de Charpy ......................................................................................... 56

Figura 4.1 Curva tpica do ensaio de flexo em trs pontos e seus resultados ................................................... 58

Figura 4.2 Curva tenso/deformao para os provetes de resina epoxdica no ensaio de flexo ........................ 59

Figura 4.3 Caractersticas mecnicas flexo da resina epoxdica da empresa SICOMIN ................................ 59

Figura 4.4 Curva dos ensaios de flexo aos provetes com fibra e seus resultados ............................................. 60

Figura 4.5 Curva tenso-deformao para os provetes reforados com fibra de eucalipto ................................ 61

Figura 4.6 (a, b) Microestrutura da superfcie de fratura dos provetes com fibra de eucalipto (ampliao 200x);

(c, d) Microestrutura da superfcie de fratura dos provetes com apenas resina epoxdica (ampliao 200x) ........ 62

Figura 4.7 - Curva tenso-deformao para os provetes de resina epoxdica no ensaio de trao ........................ 65

Figura 4.8 - Caractersticas mecnicas trao da resina epoxdica da empresa SICOMIN................................. 66

Figura 4.9 - Curva tenso-deformao para os provetes de resina epoxdica com fibra de eucalipto no ensaio de

trao ..................................................................................................................................................................... 67

Figura 4.10 - Curva tenso-deformao para os provetes de resina polister no ensaio de trao ........................ 68

Figura 4.11 - Curva tenso-deformao para os provetes de resina polister insaturado com fibra de eucalipto no

ensaio de trao ..................................................................................................................................................... 69

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Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

ix

ndice de Tabelas

Tabela 1 Abreviaturas, termos e respetivos significados ...................................................................................... x

Tabela 2.1 - Nmero de ocorrncias de rea ardida por ano em Portugal Continental [5] ...................................... 6

Tabela 2.2 - Quantidades de biomassa florestal disponvel e aproveitada [7] ......................................................... 7

Tabela 2.3 - Propriedades mecnicas temperatura ambiente de alguns polmeros [16] ...................................... 11

Tabela 2.4 Comparao entre os diferentes tipos de carbono [54] ..................................................................... 15

Tabela 2.5 Propriedades mecnicas de algumas fibras naturais e sintticas [27] ............................................... 17

Tabela 2.6 Constituintes bsicos de algumas fibras vegetais [28,29] ................................................................. 19

Tabela 2.7 - Exemplos de algumas vantagens e desvantagens da plantao de eucalipto [26] ............................. 25

Tabela 2.8 - Mdia do comprimento e largura das fibras de eucalipto da frica do Sul e das rvores norte-

americanas [47] ..................................................................................................................................................... 26

Tabela 2.9 - Propriedades fsicas e mecnicas de madeira de eucalipto globulus (Adaptado [50]) ...................... 26

Tabela 4.1 - Dimenses dos provetes com resina epoxdica ................................................................................. 57

Tabela 4.2 Dimenses dos provetes de resina epoxdica reforados com fibra de eucalipto ............................. 57

Tabela 4.3 Resultados do ensaio de flexo em trs pontos nos provetes de resina epoxdica ............................ 59

Tabela 4.4 - Resultados do ensaio de flexo em trs pontos nos provetes de resina epoxdica reforados com fibra

de eucalipto ........................................................................................................................................................... 61

Tabela 4.5 - Dimenses dos provetes com resina epoxdica ................................................................................. 63

Tabela 4.6 - Dimenses dos provetes de resina epoxdica reforados com fibra de eucalipto .............................. 64

Tabela 4.7 - Dimenses dos provetes com resina de polister insaturado ............................................................. 64

Tabela 4.8 - Dimenses dos provetes de resina polister insaturado reforados com fibra de eucalipto .............. 64

Tabela 4.9 - Resultados do ensaio de trao nos provetes de resina epoxdica ..................................................... 66

Tabela 4.10 - Resultados do ensaio de trao nos provetes de resina epoxdica com fibra de eucalipto ............... 67

Tabela 4.11 - Resultados do ensaio de trao nos provetes de resina polister insaturado ................................... 68

Tabela 4.12 Propriedade mecnicas da resina de polister insaturado (adaptado [56]) ...................................... 69

Tabela 4.13 - Resultados do ensaio de trao nos provetes de resina polister insaturado com fibra de eucalipto70

Tabela 4.14 Resultados do ensaio de Charpy aos provetes com resina epoxdica .............................................. 71

Tabela 4.15 Resultados do ensaio de charpy aos provetes formados de resina epoxdica com fibra de eucalipto

............................................................................................................................................................................... 71

Tabela 4.16 - Resultados do ensaio de Charpy aos provetes com resina de polister insaturado .......................... 72

Tabela 4.17 - Resultados do ensaio de Charpy aos provetes formados de resina de polister insaturado com fibra

de eucalipto ........................................................................................................................................................... 72

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

x

Notao e Glossrio

Tabela 1 Abreviaturas, termos e respetivos significados

GEE Gases de efeito de estufa

ITM Indstria Transformadora de madeira

MAPP Polipropileno anidrido-maleico

MEKP Perxido de metil-etilcetona

PA Poliamida

PBS Polibutileno

PC Policarbonato

PE Polietileno

PEA Poliesteramida

PET Polister

PHA Polihidroxialcanoato

PLA cido Politico

PLC Policaprolactona

PS Poliestireno

PVC Cloreto de Povinilo

RTM Moldao por transferncia de resina

TPS Amido termoplstico

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1

1 Introduo

Desde os tempos mais antigos, existe uma tendncia crescente para a fabricao de novos

materiais provenientes de recursos naturais. Atualmente, ao serem produzidos novos materiais,

tenta-se empregar recursos provenientes de fontes naturais com a possibilidade de serem

biodegradveis e, posteriormente, reciclados, de modo a contribuir positivamente para o meio

ambiente e tambm para diminuir os custos de produo. Neste contexto, as fibras naturais so

cada vez mais importantes como alternativa de reforo nos materiais polimricos. A sua

flexibilidade durante o seu processamento, alta rigidez, baixa densidade e serem amigas do

ambiente so caractersticas que fazem desta opo uma boa soluo em algumas aplicaes de

engenharia.

A .presente dissertao incide num estudo de caracterizar mecanicamente os compsitos

formados por matriz polimrica reforados com fibras naturais de origem vegetal provenientes

de pequenos troncos de eucalipto da espcie Eucalyptus Globulus. A madeira de Eucalipto desta

espcie uma das principais madeiras existentes em Portugal e muita conhecida pela forte

apetncia para a indstria de papel sendo a sua aplicabilidade na engenharia pouco estudada.

Alm disso, esta madeira apresenta boas propriedades mecnicas, particularmente uma elevada

dureza e densidade. Porm, o eucalipto apresenta desvantagens nomeadamente aos nveis dos

incndios florestais uma vez que esta rvore muito seca e arde muito facilmente, causando

assim graves impactos ambientais e perigo para a civilizao. Sendo assim, importante

minimizar o risco de incndio fazendo vrias aes de observao e limpeza das florestas e,

alm disso, culminar com o uso de pequenas rvores de eucalipto mondadas, de giesta e de

mato, e tentar utilizar as fibras destas para o processamento de produtos que sejam teis para a

sociedade.

Este projeto foi desenvolvido na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

(FEUP), sendo que a parte experimental desta dissertao foi realizada no INEGI (Instituto de

Cincia e Inovao em Engenharia Mecnica e Engenharia Industrial). Ainda assim, os testes

aos provetes formados por resina de polister insaturado e tambm formados por essa resina

reforados com fibra de eucalipto, foram realizados no laboratrio de ensaios mecnicos da

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (DEMec), devido indisponibilidade da

mquina de ensaios no INEGI para outros projetos.

A resina selecionada inicialmente foi a resina epoxdica, pois esta encontrava-se disponvel

no INEGI, possui excelentes propriedades mecnicas e apresenta boas caracteristicas quando

uma tenso externa aplicada fazendo com que as fibras de reforo absorvem a maior parte da

solicitao. Aps a anlise dos ensaios mecnicos aos provetes com resina epoxdica reforados

com fibra de eucalipto, optou-se por utilizar a resina de polister insaturado a fim de verificar

algumas possveis diferenas nos ensaios mecnicos utilizando provetes com esta resina e fibra

de eucalipto.

O processo de extrao das fibras de eucalipto da espcie Eucalyptus Globulus foi um dos

grandes desafios deste projeto e foi feita manualmente usando algumas ferramentas de corte.

A impregnao das fibras nos dois moldes utilizados de silicone para a produo dos provetes

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

2

para ensaios mecnicos, foi outro processo bastante desafiador uma vez que os moldes

apresentavam uma cavidade bastante pequena fazendo com que a moagem das fibras fosse o

processo mais simples para a impregnao destas. No entanto, com este processo perdia-se

propriedades das fibras extradas e, por isso, tentou-se evitar esse meio.

Foram produzidos oito provetes para ensaio de trao utilizando resina epoxdica, dos

quais quatro apenas com resina e os restantes com reforo de fibra de eucalipto da espcie

referida anteriormente. Alm disso, foram tambm conseguidos quatro provetes para ensaio de

flexo, dois deles sem reforo, isto , apenas com resina epoxdica e os outros dois reforados

com fibra de eucalipto. Seguidamente, foram desenvolvidos quatro novos provetes para ensaio

de trao, sendo dois destes constitudos apenas com resina de polister insaturado e os restantes

dois reforados com fibra de eucalipto.

Finalmente, foram realizados os ensaios mecnicos de trao, de flexo e o ensaio de

Charpy, sendo que os resultados demonstraram o inesperado, isto , os provetes reforados com

fibra de eucalipto apresentam uma resistncia mecnica inferior aos provetes formados apenas

com resina epoxdica e polister insaturado. Neste projeto procurou-se tambm saber o que

aconteceu de errado e formas de atuao distintas para que em trabalhos futuros os resultados

possam ser melhores de maneira a atingir os objetivos propostos.

1.1 Motivao e Enquadramento do Projeto

O tema desta dissertao como refere o ttulo, estudar e caracterizar mecanicamente os

compsitos formados por matriz polimrica reforados com fibra de eucalipto da espcie

Eucalyptus Globulus. A escolha deste projeto tem muita em considerao o facto de que

Portugal vtima de vrios incndios florestais ao longo do ano, especialmente no vero sendo

que, um dos fatores que contribui para essas catstrofes a predominncia do eucalipto no

nosso territrio florestal. Este tema tem a relevncia de se poder estudar se existe uma influncia

significativa das fibras de eucalipto como reforo nos materiais polimricos e, em caso

afirmativo, haver a possibilidade de empregar pequenas rvores de eucalipto mondadas, de

giesta e de mato para a formao de novos produtos teis na vida da populao, tentando de

alguma forma valorizar e fomentar a limpeza das florestas em Portugal, minimizando assim o

risco de incndio.

Aproveito desde j para referir o incndio em Pedrogo Grande, no distrito de Leiria, que

significou uma enorme tragdia em Portugal, que ocorreu em junho deste ano e que vitimou

dezenas de pessoas, ao qual remeto as minhas condolncias a todos os familiares das vtimas

deste terrvel incndio. Desejo que com este trabalho, possa contribuir positivamente para a

tentativa de minimizar o risco de incndio para que nunca mais volte a acontecer o sucedido.

1.2 Objetivos do Projeto

Este projeto foi desenvolvido na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

(FEUP), sendo que a parte experimental se realizou no INEGI. No inicio deste projeto foram

estabelecidos alguns desafios tais como:

1. Definir uma prtica direta de extrao de fibra natural proveniente das rvores ou plantas, de modo a poderem ser utilizadas.

2. Conhecer a influncia das fibras de eucalipto da espcie Eucalyptus Globulus empregues como reforo no processamento dos materiais compsitos.

3. Empregar novos materiais de origem natural usando a fibra de eucalipto para a formao de novos produtos de modo a contribuir positivamente para a vida das sociedades, tentando

tambm minimizar o risco de incndio.

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

3

1.3 Estrutura da dissertao

A presente dissertao est organizada em seis captulos, que incluem os captulos

referentes Introduo e s Referncias Bibliogrficas.

O captulo 2 diz respeito ao enquadramento terico, onde se procurou proceder a uma

pesquisa e anlise de estudos j efetuados acerca de materiais compsitos reforados com fibras

naturais bem como saber quais as principais caractersticas deste reforo. tambm referido,

logo no incio do captulo, um breve enquadramento do valor da floresta portuguesa e da

situao atual relativamente aos incndios florestais. Este captulo tem uma enorme importncia

pois permite atribuir a qualquer leitor uma base slida acerca dos materiais compsitos para

uma boa compreenso da parte experimental realizada.

O captulo 3 referente aos materiais utilizados bem como todas as tcnicas e

procedimentos experimentais realizados. Mais concretamente, neste captulo so abordados o

processo de extrao de fibra efetuado, a formao dos provetes para ensaio mecnico e o

significado dos ensaios de trao, de flexo e o ensaio de Charpy na caracterizao mecnica

dos materiais compsitos.

O captulo 4 remete anlise dos resultados obtidos dos ensaios mecnicos nomeadamente

comparao das caractersticas mecnicas dos provetes sem e com reforo de fibras de

eucalipto.

O captulo 5 corresponde s consideraes finais do projeto onde esto explicitadas as

vrias concluses retiradas deste trabalho e, tambm, algumas recomendaes futuras para que

este projeto continue se alargando at chegar aos melhores resultados possveis.

O captulo 6 o ltimo captulo desta dissertao e concerne nas referncias bibliogrficas,

que traduz toda a minha pesquisa e anlise de vrios artigos nacionais e internacionais para a

realizao deste trabalho.

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

4

2 Enquadramento Terico

2.1 Valor da Floresta Portuguesa

Portugal um dos pases que possui grandes propores de rea florestal na Europa. As

florestas portuguesas representam cerca de 35,4 %, considerando que mais de 3.2 milhes de

hectares do territrio nacional esto sob coberto florestal [1]. Esta percentagem de rea florestal

deriva da reminiscncia das florestas autctones ou resultantes de plantaes [1]. Dos espaos

arborizados em Portugal Continental, 85 % so propriedades privadas nos quais 8% concernem

s indstrias. J os baldios correspondem cerca de 13% do total e os restantes 2% pertencem ao

estado [1,2]. Na figura 2.1 podemos ver a distribuio dos solos no nosso pas.

Figura 2.1 Distribuio dos usos do solo em Portugal (2010) [1]

Aproximadamente 58 % destina-se predominantemente produo lenhosa sendo

essencialmente constituda por pinheiro bravo, sobreiro e por eucalipto, 23 %, 23% e 26 %,

respetivamente [1].

Figura 2.2 - Distribuio das reas das espcies florestais [1]

De acordo com a anlise dos inventrios florestais nacionais realizados ao longo destes

ltimos anos podemos dizer que houve uma alterao significativa entre 1995 e 2010 ao nvel

do pinheiro bravo e do eucalipto [2]. Em relao ao pinheiro bravo houve uma reduo

significativo de cerca de 263 mil hectares e um aumento de existncia de eucalipto de cerca de

95 mil hectares, como mostra a figura 2.3 [1].

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

5

Figura 2.3 - Evoluo das reas totais[1]

No comrcio internacional de produtos florestais, Portugal possui grande fonte de

riqueza ao nvel da produo de madeira, papel e de cortia.

A cortia produzida grande parte atravs de sobreiros do gnero Quercus, tpicas das

zonas mediterrnicas. J a produo de madeira, contabiliza cerca de 163 metros cbicos, sendo

extrado em mdia cerca de 9 milhes de metros cbicos por ano com aumento anual de cerca

de 14 milhes de metros cbicos. Na plantao de madeira, o pinheiro-bravo Pinus Pineaster

a espcie mais utilizada. A rea de pinheiros permite o aproveitamento de cerca de 5 milhes

de metros cbicos. No que diz respeito indstria de pasta de papel, esta utiliza apenas

praticamente o Eucalipto da espcie Eucalyptus globulus, sendo mais direcionada para papel

de impresso e de escrita de grande qualidade [3].

2.2 Incndios Florestais

Os incndios florestais so das catstrofes naturais mais graves em Portugal, no s pela

elevada frequncia com que ocorrem e extenso que alcanam, como pelos efeitos destrutivos

que causam. Para alm dos prejuzos econmicos e ambientais, podem constituir uma fonte de

perigo para as populaes e bens. Alm disso, so considerados catstrofes naturais, mais pelo

facto de se desenvolverem na natureza e por a sua possibilidade de ocorrncia e caratersticas

de propagao dependerem fortemente de fatores naturais, do que por serem causados por

fenmenos naturais [4].

Relativamente tabela 2.1, que representa o nmero de ocorrncias de rea ardida em

Portugal, podemos observar que em 2016 houve um decrscimo de 25% de ocorrncia de

incndios relativamente mdia verificada no decnio anterior 2006-2015. No entanto, ardeu

mais do dobro da mdia de rea ardida nesse perodo, no que se traduz de enormes perdas

ambientais, econmicas e sociais [5].

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

6

Tabela 2.1 - Nmero de ocorrncias de rea ardida por ano em Portugal Continental [5]

A interveno humana pode desempenhar um papel decisivo na sua origem e na limitao

do seu desenvolvimento. A importncia da ao humana nestes fenmenos distingue os

incndios florestais das restantes catstrofes naturais [4]. De forma a reduzir o risco de incndio,

preciso incentivar mais aes, nomeadamente a recolha de resduos da floresta bem como a

limpeza da vegetao herbcea e arbustiva em locais prximos de vias rodovirias, linhas

frreas, etc. Alm disso, a aposta na educao cvica e ambiental fundamental para promover

uma alterao dos comportamentos de risco atualmente existentes.

2.3 Aproveitamento Florestal para Biomassa

A biomassa tem origem na fotossntese realizada pelas rvores em que a utilizao de

energia solar, gua e dixido de carbono consegue produzir compostos orgnicos e oxignio. A

capacidade de se renovar, quando gerida ao longo do tempo sustentavelmente, faz da biomassa

um recurso energtico inesgotvel com a caracterstica principal de no emitir dixido de

carbono para a atmosfera [6].

Perante a percentagem de rea do territrio nacional coberto por floresta, identificou-se

o termo biomassa florestal como os materiais ligno-celulsicos obtidos das limpezas das

florestas nomeadamente ramos, bicadas e cascas, assim como os matos sob coberto e em reas

de no cultivo [7]. Ainda temos os resduos de madeira sem valor comercial derivados de

incndios j extintos e ainda os resduos e desperdcios das unidades de transformao da

madeira que, hoje em dia, no podem ser reciclados ou escoados para incorporao em alguma

utilidade na sociedade [7]. Podemos ento distinguir a biomassa florestal primria da biomassa

florestal secundria. Relativamente biomassa florestal primria, esta definio ficou

estipulada num projeto europeu de estmulo ao uso da biomassa como recurso energtico que

se designa por Enersilva, que a definiu como a frao biodegradvel dos produtos processados

para fins energticos [9]. A biomassa florestal secundria a matria orgnica residual,

nomeadamente recortes e aparas geradas nos processos da indstria de transformao da

madeira [8].

Um grande problema que decorre atualmente o facto de que Portugal um grande

proporcionador de resduos florestais, mas esses resduos no so deveras aproveitados. H,

portanto, uma grande discrepncia entre a quantidade de resduos florestais existentes e a

quantidade de resduos aproveitados, sendo verdade que, em algumas situaes, apenas uma

pequena parte de resduos pode ser aproveitado para fins energticos [8]. A tabela 2.2 sintetiza

em nmeros o que foi dito anteriormente, em que:

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

7

Tipo de Resduo (A) Produo de Biomassa Florestal

Tipo de Resduo (B) Disponibilidade potencial de biomassa florestal

Tipo de Resduo (C) Potencial disponvel de resduos de floresta e de ITM, para produo de energia

Tabela 2.2 - Quantidades de biomassa florestal disponvel e aproveitada [7]

A biomassa desempenha j um papel importante em Portugal. Presentemente, a

capacidade instalada cerca de 670 MW, dos quais 450 MW em cogerao e 120MW em

centrais dedicadas. Para 2020 prev-se uma capacidade de 769 MW [8].

A nvel nacional, a utilizao dos resduos das florestas com fins energticos feita de trs

maneiras distintas: nas centrais termoeltricas nomeadamente na Central de Mortgua e na

Central de Rdo; na indstria de madeira na produo em cogerao; na produo de pellets;

Central Termoeltrica de Mortgua: Localizada na regio centro, foi a primeira central a produzir eletricidade recorrendo biomassa florestal, desde 1999. A central

fornece uma potncia de cerca de 9MW instalada, consumindo cerca de 8,7 ton/h de

resduos florestais, o que possibilita o abastecimento a uma populao com 35 mil

habitantes [9].

Central Termoeltrica de Vila Velha de Rodo: Emprega uma potncia instalada de 14,5MW e com a utilizao da biomassa florestal consegue produzir eletricidade para

cerca de 70 mil habitantes consumindo 160 mil toneladas de resduos florestais [9].

Indstria de papel e pasta de celulose: Usufrui da biomassa florestal na cogerao de energia eltrica e trmica para uso no seu processo de fabrico. Alm disso, serve para

injetar os excessos da energia eltrica para a rede nacional. Essa biomassa florestal

resulta de resduos consequentes das aes de descasque da matria prima das florestas

como por exemplo a serradura e a crivagem das aparas da madeira e tambm da

biomassa residual florestal originrios do aproveitamento florestal [10].

Pellets: Os pellets so resduos provenientes da madeira que resultam da compactao da matria vegetal, so mais compactos do que a prpria lenha e melhores

ambientalmente uma vez que produzem menos cinza. So usados nos correntes

equipamentos com funcionamento automtico nomeadamente no acendimento,

alimentao e limpeza, proporcionando assim uma utilizao moderna do uso da

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

8

madeira para no aquecimento em dispositivos como salamandras, caldeiras e

queimadores de pellets [11].

Tal como todos os recursos energticos, o aproveitamento florestal para biomassa possui

vantagens e limitaes. Mencionando agora as vantagens, a biomassa florestal encarada no

s um fator que reduz o risco de incndio bem como contribui para minorar o efeito de estufa

(GEE) e as alteraes climticas, como tambm promove o desenvolvimento rural atravs da

criao de emprego e a valorizao e proteo do ambiente. Na figura 2.4 podemos observar as

principais vantagens do aproveitamento da biomassa florestal.

Figura 2.4 - Resumo esquemtico das vantagens da biomassa[12]

Citando agora as limitaes deste processo de biomassa florestal tem-se que:

Desflorestaes de florestas, para alm da destruio de habittats;

Possui um menor poder calorfico quando comparado com outros combustveis;

No renovvel se for utilizada em excesso;

Eroso do solo e poluio da gua;

Etc.

, ento, importante criar metodologias para rentabilizar ao mximo este recurso

energtico renovvel a fim de ober um desenvolvimento sustentvel nas florestas nacionais.

2.4 Waste for Life

Dezenas de milhares de pessoas so atingidas pela pobreza em pases pouco ou nada

desenvolvidos. Para essas pessoas conseguirem sobreviver, muitas destas utilizam o lixo das

ruas provenientes de aes da sociedade nesses respetivos pases. Foi com o propsito de

auxiliar essas pessoas carenciadas que Caroline Baillie, uma engenheira educacional da

University of Western Australia, com a ajuda dos seus colaboradores, criaram um grupo de

trabalho, intitulado de Waste for Life que promovem o desenvolvimento de solues para a

reduo da pobreza em problemas ecolgicos especficos [13].

O projeto Waste for Life nasceu no Lesoto onde o grupo projetou e construiu uma

prensa de baixo custo para formar compsitos derivados de sacos plsticos descartados com

reforo de fibras naturais no objetivo de formar produtos uteis para a vida nomeadamente para

uso domstico e materiais de construo [14]. Como Caroline Baillie refere, os objetivos so

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

9

reduzir o impacto ambiental prejudicial de plsticos no reciclados, promovendo a

autossuficincia e a segurana econmica para populaes de risco que dependem do

desperdcio para sobreviver [13,14].

Este trabalho, tal como foi dito anteriormente, enquadra-se de certa maneira na filosofia

do projeto Waste for Life em que o objetivo aqui formar compsitos com fibras naturais

teis para a sociedade de forma a reaproveitar os residuos florestais existentes minimizando

assim o risco de incndio.

2.5 Polmeros

Os polmeros so compostos formados por macromolculas com grande tamanho e

grande massa molecular organizados por uma srie de repeties de molculas de dimenses

inferiores denominados de monmeros [15].

Atualmente, existe uma enorme variedade de produtos produzidos a partir de materiais

polimricos nomeadamente na indstria automvel, de revestimentos, de embalagens e tambm

no vesturio. Esses materiais polimricos so, por vezes, classificados de acordo com a sua

aplicao final. Nesse enquadramento, os vrios tipos de polmeros integram os plsticos, os

elastmeros (borrachas), as fibras, os revestimentos, os adesivos, as espumas e os filmes.

Dependendo das caractersticas finais, um polmero pode ser usado em duas ou mais dessas

categorias de aplicao. Por exemplo, um plstico composto por ligaes cruzadas e utilizado

acima da sua temperatura de transio vtrea que significa que as cadeias moleculares comeam

a ter mobilidade e o material passa de um estado frgil para um estado dctil, pode constituir

um elastmero razovel [16].

A figura 2.5 representa esquematicamente a classificao atualmente existente dos

polmeros:

Figura 2.5 - Classificao dos polmeros

Abordando os polmeros sintticos que so produzidos pela ao do homem atravs de

processos de transformao como reaes qumicas, estes podem-se dividir em termoplsticos,

termoendurecveis e elastmeros, como mostra a figura 2.5.

Termoplsticos: Estes tipos de polmeros suportam vrios ciclos trmicos (fuso e consequente solidificao), sem perda significativa das suas propriedades [16]. So

formados por macromolculas lineares ou levemente ramificadas e a conexo

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

10

intermolecular garantida por ligaes fsicas fracas [17]. Alm disso, a reciclagem

destes plsticos possvel uma vez que dependendo do tipo de plstico, estes podem se

dissolver em alguns solventes [15].

Figura 2.6 - Estrutura macromolecular de um termoplstico[17]

Termoendurecveis: Relativamente reciclagem esta no fcil uma vez que no possvel proceder sua fuso [15]. Alm do mais, quando realizados, assumem uma

forma definitiva, o que quer dizer que quando sujeitos a um ciclo trmico, um novo

aquecimento vai influenciar negativamente as suas propriedades [17]. Ao contrrio dos

termoplsticos, a estrutura macromolecular muito ramificada e as ligaes qumicas

estabelecidas pelas conexes intermoleculares so fortes.

Figura 2.7 - Estrutura macromolecular de um termoendurecvel[17]

Elastmeros: Os elastmeros so conhecidos por borrachas na linguagem corrente e so polmeros que apresentam uma elevada elasticidade [16]. Como os polmeros

termoendurecveis, a reciclagem neste caso tambm no facilmente conseguida devido

incapacidade de fuso [15]. Os elastmeros tm uma estrutura macromolecular

composta por longas cadeias, enroladas e torcidas entre si, o que permite uma estrutura

com grande flexibilidade [17].

Figura 2.8 - Estrutura macromolecular de um elastmero[17]

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

11

2.5.1 Comportamento Mecnico dos Polmeros

As propriedades mecnicas dos polmeros (Tabela 2.3), so identificadas pelos mesmos

processos usados para os materiais metlicos nomeadamente o mdulo de elasticidade, tenso

de cedncia e limite de resistncia trao usando por exemplo um ensaio tenso-deformao.

Na generalidade, as caractersticas mecnicas dos materiais polimricos so altamente

influenciadas pela temperatura, taxa de deformao e pela natureza qumica do ambiente

(presena de gua, oxignio, solventes orgnicos, etc.). Tipicamente, existem trs tipos

diferentes de comportamento de tenso-deformao, sendo estes representados na figura 2.9.

Curva A Polmeros frgeis em que que a fratura ocorre no domnio elstico;

Curva B Plsticos comuns, comportamento dctil semelhante ao de muitos materiais metlicos;

Curva C Elastmeros, deformao totalmente elstica em que essa elasticidade produzida sob valores baixos de tenso;

Figura 2.9 - Comportamento tenso-deformao para trs tipos de polmeros diferentes [16]

Material Densidade Relativa

Mdulo de Elasticidade (GPa)

Tenso de Rutura (MPa)

Tenso de cedncia (MPa)

Alongamento na rutura (%)

Polietileno (baixa densidade)

0,917 0,932 0,17 0,28 8,3 31,4 9,0 14,5 100 650

Polietileno (alta densidade)

0,952 0,965 1,06 1,09 22,1 31,0 26,2 33,1 10 1200

Cloreto de Polivinilo 1,30 1,58 2,4 4,1 40,7 51,7 40,7 44,8 40 80 Polipropileno 0,90 0,91 1,14 1,55 31 41,4 31,0 37,2 200 400 Poliestireno 1,04 1,05 2,28 3,28 35,9 51,7 x 1,2 2,5 Polister 1,29 1,40 2,8 4,1 48,3 72,4 59,3 30 300 Policarbonato 1,2 2,38 62,8 72,4 62,1 110 150 Nilon 6,6 1,13 1,15 1,58 3,80 75,9 94,5 44,8 82,8 15 300

Tabela 2.3 - Propriedades mecnicas temperatura ambiente de alguns polmeros [16]

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

12

2.6 Compsitos

Imensas tecnologias modernas requerem combinaes no muito usuais de propriedades,

as quais no podem ser dadas pelas ligas metlicas, cermicas e materiais polimricos. Isto

verdadeiro em particular para os materiais que so dominantes em aplicaes aeroespaciais,

subaquticas e de transporte. As combinaes das propriedades dos materiais foram e ainda so

estudadas e desenvolvidas no mbito de materiais compsitos. Compsitos so definidos como

um material multifsico em que as fases constituintes devem ser quimicamente diferentes e

estar separadas por uma interface distinta. A maior parte dos compsitos so formados por

apenas duas fases denominadas de matriz e reforo [18].

As propriedades dos compsitos dependem das propriedades das fases que o constituem,

das suas quantidades relativas e da geometria da fase denominada por reforo. H vrios tipos

de matrizes nomeadamente matriz cermica, polimrica ou matriz metlica. Relativamente ao

reforo, podemos utilizar compsitos reforados com partculas ou com fibras.

Neste trabalho, ser usada uma matriz polimrica reforada com fibra natural, formando

assim o nosso compsito. Existem algumas consideraes importantes a reter em relao

funo exercida pela matriz e pelo reforo nos compsitos reforados com fibras tais como

[16]:

A fase matriz serve para fazer a ligao entre as fibras e atua como o meio atravs do qual uma tenso externamente aplicada transmitida e distribuda para as fibras. Apenas

uma pequena parte da carga aplicada suportada pela matriz. Uma outra importante

funo da matriz proteger as fibras individuais contra danos na superfcie, consequente

da abraso mecnica ou de reaes qumicas com o meio ambiente.

As fibras so usadas como reforo e dispersam-se na matriz para alcanar as propriedades desejadas, a comear em mecnicas at qumicas. Alm disso, os materiais

normalmente utilizados como fibras de reforo tm alta resistncia trao e so estas

que suportam a maior parte das cargas solicitadas externamente.

Finalmente, fundamental que as foras de ligao entre a matriz e a fibra sejam grandes

de forma a minimizar o arrancamento das fibras. Efetivamente, a resistncia da ligao

deveras importante na escolha da combinao matriz-fibra. A mxima resistncia do compsito

depende sobretudo da magnitude dessa ligao e se essa for adequada, maximiza a transmisso

da tenso da matriz para a fibra. Na figura 2.10 est representado um sistema de classificao

dos materiais compsitos.

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

13

Figura 2.10 Sistemas de classificao dos materiais compsitos [54]

2.6.1 Eco-compsitos e Bio-compsitos

O bio-compsito um material compsito em que pelo menos um dos constituintes

proveniente da biomassa, quer sejam constitudos por fibras naturais com resinas sintticas,

fibras sintticas com reinas naturais ou, ento, fibras naturais com resinas tambm naturais. As

matrizes podem ser de polmeros provenientes de fontes renovveis como por exemplo leos

vegetais ou amidos. A principal caracterstica deste tipo de compsitos, tal como o nome indica,

a sua biodegradabilidade [19].

Relativamente aos eco-compsitos, estes tambm podem ser formados por polmeros

naturais ou reforados por fibras naturais. Estes podem ser definidos como compsitos nos

quais os resduos podem ser geridos ecologicamente no final da sua vida como a compostagem

ou a reciclagem [19].

As matrizes mais utilizadas neste tipo de compsitos so os polmeros reciclados. Por seu

lado, os reforos podem ser de vrios tipos, nomeadamente fibras naturais e desperdcios

industriais. A maior importncia deste tipo de compsitos o facto de podemos valorizar os

resduos [20].

2.7 WPCs (Wood Plastic Composite)

Atualmente existem muitas fibras naturais com interesse tecnolgico. Uma destas fibras

vem dos resduos de madeira que substitui com vantagens as cargas e os reforos usualmente

empregados em compostos e compsitos polimricos, particularmente os de origem mineral

como por exemplo o talco e a fibra de vidro.

Os plsticos PVC, PP e PE so os termoplsticos mais usados nos WPCs uma vez que

estes fornecem a maior resistncia e rigidez para estes compsitos. Correntemente, os WPCs

tornaram-se bons substitutos da madeira slida dado que possui uma aparncia muito similar

madeira, tm mais durabilidade e requerem menor manuteno [23].

Profissionais da indstria de plstico veem a madeira como um bom reforo e

relativamente barato, prontamente disponvel, que pode diminuir os custos da resina, melhorar

a rigidez, aumentar as taxas de extruso do perfil e atuar como amigo do ambiente dado que o

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

14

uso de plsticos base de petrleo pode ser diminudo [21]. Alm disso, os resduos de madeira

e a prpria madeira em si so consideradas uma fonte de produo de WPCs, uma vez que tm

um baixo valor comercial e grande valor agregado. Estes compsitos permitem formas mais

complexas comparativamente madeira uma vez que os processos de fabrico destes incluem a

extruso e a moldao por injeo quando falamos em matrizes como o PVC e o PE. A figura

seguinte mostra as aplicaes mais usuais de WPCs no dia a dia [22].

Figura 2.11 - Principais mercados para aplicao dos WPCs [21]

2.8 Fibras Sintticas

As fibras so materiais produzidos em forma de filamentos, significa que o comprimento

destas muito superior largura e espessura. A caracterstica fundamental das fibras so que

apresentam uma alta resistncia trao. Isto traduz que preciso uma tenso elevada para

produzir uma deformao significativa, o que se deve ao facto de o alinhamento das

macromolculas estarem numa direo paralela ao eixo da fibra. Neste captulo est abordado

apenas algumas fibras sintticas vulgarmente utilizadas no mercado e no prximo, as fibras

naturais.

2.8.1 Fibras de Vidro

As fibras de vidro so produzidas a partir de vidro na forma lquida, que arrefecido a

uma velocidade bastante elevada. Atravs do controlo da velocidade de escoamento e da

temperatura so fabricados vrios tipos de filamentos com diferentes dimetros. Os filamentos

de dimetro contnuo so tratados para incrementar a resistncia abraso, a absoro da

humidade e at para melhorar a sua adeso. Existem vrios tipos de fibras de vidro, cada uma

delas produzido tendo em conta uma composio qumica diferente exibindo caractersticas

mecnicas e qumicas distintas. De toda essa variedade, as fibras do tipo E, S e C so as mais

utilizadas, nomeadamente na indstria aeronutica, pois apresentam boas propriedades

mecnicas [54].

Os materiais compsitos reforados com fibra de vidro (PRFV), apresentam uma tima

estabilidade dimensional devido sua natureza hidrofbica. As fibras de vidro possuem

melhores propriedades mecnicas do que as fibras naturais e, por isso, quando se utiliza fibras

naturais como reforo, a frao volumtrica destas tem de ser superior do que quando utilizando

fibras de vidro. Este alto grau de frao volumtrica reduz a densidade e o peso do material

polimrico utilizado no compsito [54].

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

15

2.8.2 Fibras de carbono

Da mesma maneira que as fibras de aramida (KEVLAR), as fibras de carbono esto no

mercado desde h muito tempo e por causa das suas propriedades, nomeadamente a sua rigidez

e resistncia, tm-se tornado um tipo de fibra essencial na indstria automvel e aeronutica.

As fibras de carbono podem ser encontradas em quatro principais tipos de qualidade,

dependendo do tipo de tratamento da fibra que utilizado, que inclui carbonizao, grafitizao

e oxidao. Estas podem ser classificadas tais como:Alta resistncia (HS High Strengh);

Mdulo intermdio (IM Intermediary Modulus); Alto mdulo (HM High Modulus); Mdulo

de rigidez superior (UHM Ultra High Modulus). Na tabela 2.4, esto apresentadas as

diferentes propriedades para cada tipo de fibra de carbono [54].

As fibras de carbono apresentam tambm uma boa resistncia fadiga e vibrao. No

entanto, apresentam a desvantagem de serem muito quebradias e desenvolverem a sua

resistncia num alongamento bastante pequeno. Alm disso, estas so as fibras mais caras no

mercado e, por isso, so normalmente utilizadas juntamente com outro tipo de fibras.

2.8.3 Fibras de Aramida

As fibras de aramida, mais conhecidas por Kevlar so na verdade um tipo de fibra

proveniente da poliamida (NYLON).

Quando comparados com outros materiais, estas fibras apresentam uma relao

resistncia versus densidade bastante elevada, superior a qualquer tipo de fibra disponvel no

mercado. Alm do mais, um dos aspetos mais importantes deste tipo de fibras a sua elevada

resistncia ao impacto, especialmente no que se refere capacidade de resistir a impactos de

alta velocidade (balsticos). A sua alta resistncia ao impacto impossibilita tambm a

propagao de fendas e microfissuras, o que normalmente no acontece nos compsitos

reforados com fibras de vidro. No entanto, a resistncia compresso deste tipo de reforo

no apresenta vantagens significativas comparativamente com as fibras de vidro e fibras de

carbono [54].

As fibras de aramida tm um comportamento diferente do que as outras fibras,

assemelham-se mais aos metais dado que so elsticas em baixas deformaes e quase

perfeitamente plsticas em altas deformaes. Por esta razo, deve ser evitado o uso destas

fibras quando se pretende obter uma grande resistncia compresso [54].

2.9 Fibras Naturais

Nos recentes anos tem-se vindo a verificar um crescimento progressivo na utilizao de

fibras naturais como reforo para formar compsitos para serem utilizados em diversas

aplicaes no estruturais. Os reforos naturais tm a vantagem de serem renovveis,

abundantes, mais leves e menos dispendiosos do que as fibras sintticas [19].

As fibras naturais podem ter origem animal, vegetal ou mineral. Dentro da classe das

fibras naturas de origem vegetal podemos dividir em subclasses quanto provenincia de cada

Resistncia Trao [MPa]

Mdulo de Elasticidade [GPa] Densidade [g/cm^3]

Carbono HS 3500 160 270 1,8 Carbono IM 5300 270 325 1,8 Carbono HM 3500 325 440 1,8

Carbono UHM 2000 440+ 2

Tabela 2.4 Comparao entre os diferentes tipos de carbono [54]

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16

uma dentro da estrutura da planta. Cada elemento da planta produz fibras que podem ter

diferentes configuraes para atender s necessidades vasculares estruturais destes.

Figura 2.12 Classificao das fibras de origem vegetal (adaptado [19])

As fibras naturais de origem vegetal podem ser utilizadas para materiais compsitos

como reforo ou, ento, podem ser usadas como matria prima para produzir a celulose, sendo

este polmero a origem do carto, papel, bem como as fibras de madeira. As melhores fibras

so normalmente encontradas nas hastes das plantas. Elas fornecem planta a sua fora e

geralmente elas distribuem-se ao longo do tronco sendo portanto fibras longas. As fibras

extradas so speras e robustas e fazem parte do sistema de transporte da planta. Por outro

lado, as fibras de frutas, extrados dos frutos das plantas, so leves e peludas, permitindo que o

vento carregue as sementes. As fibras agrculas incluem residuos de colheita tais como palha,

cascos e produtos de trigo nomeadamente milho, aveia e arroz [25].

Vantagens

Relativamente s vantagens das fibras naturais usadas como reforo comparativamente s

fibras sintticas temos que [26]:

Apresentam uma baixa densidade

Existem em enorme quantidade e so renovveis

Esto em conformidade com o meio ambiente

So renovveis, biodegradaveis, no txicos e apresentam boas propriedades de isolamento

Alm do mais, em comparao com os compsitos reforados com fibra de vidro, as fibras

naturais apresentam tambm vantagens como por exemplo [24]:

A produo de fibras naturais envolve um menor impacto ambiental comparativamente com a produo de fibras de vidro;

Os compsitos reforados com fibras naturais tm maior teor de fibra para um desempenho equivalente, reduzindo assim o teor da base do polmero que mais

poluente;

Os compsitos de fibra natural melhoram a eficincia de combustvel e reduzem emisses na fase de uso do componente, especialmente em aplicaes ligadas com a

indstria automvel;

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17

A incinerao final de fibras naturais resulta em energia recuperada e tambm em algum carbono.

Desvantagens

As principais desvantagens das fibras naturais usadas como reforo so [26]:

Existe uma fraca compatibilidade entre a fibra e a matriz e ainda apresenta uma elevada absoro de humidade mas que com algum tratamento superficial pode melhorar o

problema;

Degradao trmica e mecnica durante o processamento, o que os torna indesejveis para algumas aplicaes.

No entanto, existe uma grande variedade de fibras com diferentes propriedades trmicas e

mecnicas que so sintetizadas na natureza e esto disponveis para o desenvolvimento do alto

desempenho dos materiais compsitos.

importante conhecer algumas propriedades das fibras de modo a que, quando utilizadas,

a possibilidade de sucesso seja grande. Alm disso, as propriedades das fibras naturais esto

fortemente relacionadas com o meio ambiente, nomeadamente condies como temperatura,

humidade, composio do solo e o ar, que fazem com que a planta tenha uma morfologia

diferente e, consequentemente, a resistncia e a densidade das fibras podem no ser a mesma.

A tabela 2.5 mostra algumas propriedades mecnicas de algumas fibras naturais e fibras

sintticas normalmente utilizadas como reforos em materiais compsitos [27].

2.9.1 Fibras de Madeira

A madeira , de todos os materiais de origem biolgica, o material mais conhecido e

mais utilizado. O lenho de uma rvore contm uma grande quantidade de substncias que so

utilizadas como matrias-primas em praticamente todos os campos tecnolgicos [46].

Fibras Massa

Especfica

(g/cm^3)

Mdulo de

Elasticidade

(GPa)

Tenso de

rutura (MPa)

Alongamento aps

rutura (%)

Fibras do Caule

Linho 1,5 27,6 - 80 345 1500 1,2 - 3,2

Juta 1,3 26,5 393 773 1,5 - 1,8

Kenaf 1,45 53 930 1,6

Rami 1,5 61,4 - 128 400 - 938 3,6 - 3,8

Cnhamo 1,48 70 550 900 1,6

Fibras das folhas

Sisal 1,5 9,4 - 22 511 635 2 - 2,5

Fibras do Fruto

Algodo 1,5 - 1,6 5,5 - 12,6 287 597 3,0 - 10,0

Coco 1,2 4,0 - 6,0 175 220 3

Fibras Sintticas

Vidro - E 2,5 72 2000 3500 2,5

Carbono

(padro)

1,4 230 - 240 4000 1,4 - 1,8

Aramida

(normal)

1,4 63 - 67 3000 3250 3,3 - 3,7

Tabela 2.5 Propriedades mecnicas de algumas fibras naturais e sintticas [27]

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18

A madeira um material compsito natural, essencialmente constitudo por um arranjo

complexo de clulas de celulose, reforadas por uma substncia polimrica vulgarmente

conhecida por lignina, entre outros compostos orgnicos. A resistncia mecnica da madeira

anisotrpica, sendo a sua resistncia trao muito superior segundo a direo paralela ao

tronco de uma rvore [46].

As rvores so classificadas em dois grupos, sendo designadas por gimnosprmicas se

forem de lenho macio e angiosprmicas se forem de lenho duro. Se a rvore estiver exposta, a

rvore apresenta um lenho macio, enquanto se a rvore estiver coberta, apresenta um lenho do

tipo rijo. Normalmente, as madeiras provenientes de rvores gimnosprmicas so fisicamente

macias e a maioria das madeiras vindas das rvores angiosprmica so rijas (duras). A figura

2.13 mostra a microestrutura de um bloco de madeira macia e madeira rija [54].

(a) (b)

Figura 2.13 (a) Microestrutura de um bloco de madeira macia (Ampliao 75x); (b) Microestrutura de um

bloco de madeira dura (Ampliao 75x) [54]

Na figura 2.13 (a), visvel o maior tamanho das clulas de celulose. Este tipo de

madeira formada principalmente por clulas tubulares, longas e de parede fina, designadas

por traquedos. O grande espao aberto designado por lmen e tem a funo de conduzir a

gua.

Ao contrrio das madeiras macias, as madeiras rijas possuem vasos de grande dimetro

para a conduo de fludos. Os vasos so estruturais de parede fina, formados por elementos

individuais, formando-se paralelamente direo do tronco da rvore. Este tipo de madeira

(figura 2.13 (b)), pode ser classificada como de porosidade em anel ou de porosidade difusa,

dependendo de como os vasos esto dispostos nos anis de crescimento. Numa madeira rgida

de porosidade em anel, os vasos que se formam no lenho de primavera so maiores do que os

que formam no lenho tardio. Porm, numa madeira rija de porosidade difusa, os dimetros dos

vasos so particamente iguais ao longo do anel de crescimento.

As clulas longitudinais responsveis pela sustentao do tronco das rvores de madeira

rija so fibras. Neste tipo de rvore, as fibras so clulas alongadas com extremidades aguadas

com paredes normalmente espessas. O comprimento das fibras pode variar entre 0,7 e 3 mm e,

em mdia, o seu dimetro menor que 20 m [54].

2.9.2 Composio das fibras naturais de origem vegetal

As fibras vegetais so referidas como fibras lignocelulsicas por terem uma constituio

bsica de celulose, hemicelulose, lignina alm de pequenas quantidades de pectina, sais

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19

inorgnicos, substncias nitrogenadas e corantes naturais. Na tabela 2.6 podemos ver a

composio de algumas fibras de origem vegetal.

Ao analisar os dados da tabela 2.5 e da tabela 2.6, verifica-se que a tenso de rutura e o

mdulo de elasticidade das fibras variam diretamente com o contedo de celulose e

inversamente com o ngulo microfibrilar. Tambm se comprova que o alongamento aps rutura

aumenta com o ngulo das microfibrilas uma vez que o trabalho de fratura necessrio para o

alongamento das microfibrilas superior.

As caractersticas mais importantes a serem estudadas relativamente morfologia da

fibra so aquelas que esto diretamente ligadas com o comportamento dos materiais compsitos

resultantes. As propriedades fsicas e mecnicas das fibras naturais de origem vegetal a serem

consideradas so as seguintes:

Dimenso: A relao entre o comprimento das fibras e o seu dimetro um fator

crucial na transferncia de esforos da matriz para a fibra. Outro aspeto importante a

seco transversal das fibras vegetais, bem como o seu aspeto fibrilado que favorece a

ligao fibra/matriz.

Volume de vazios e absoro de gua: Devido grande percentagem volumtrica

dos vazios permeveis, a absoro bastante elevada nos primeiros instantes de

imerso. Como consequncia, muito normal que a ligao fibra/matriz no seja

deveras boa. Por outro lado, o elevado volume de vazios contribui para um menor peso,

uma maior absoro acstica e uma menor condutibilidade trmica dos componentes

obtidos.

Resistncia trao: Semelhante em mdia s fibras de polipropileno.

Mdulo de Elasticidade: As fibras vegetais classificam-se como de baixo mdulo de

elasticidade.

2.9.3 Principais constituintes qumicos das fibras naturais

Uma nica fibra natural de origem vegetal constituda por vrias clulas. Estas clulas

so formadas a partir de microfibras cristalinas base de celulose, que esto ligadas a uma

camada sendo esta constituda por lignina amorfa e hemicelulose. Mltiplas camadas de

celulose, lignina e hemicelulose numa parede primria e trs paredes celulares secundrias

juntam-se a compostos de mltiplas camadas, como mostrado na figura 2.14. Estas paredes

celulares diferem na sua composio (relao entre celulose e lignina/hemicelulose) e na

orientao (ngulo miofibrilar). Os valores caractersticos para estes parmetros estruturais

Algodo Juta Linho Rami Sisal Kenaf Cnhamo

Celulose (%)

82,7 45 - 71,5 71 78,6 - 91 47 78 31 - 57 57 - 77

Hemicelulose (%)

5,7 13,6 - 21 18,6 - 20,6 5,0 - 16,7 10,0 - 24,0 21,5 - 23 14 - 22,4

Lignina (%)

x 12,0 -26,0 22 0,6 - 0,7 7,0 - 11,0 15 - 19 3,7 - 13

Pectina (%)

5,7 0,2 2,3 2 10 x 0,9

Teor de Humidade (%)

x 12,5 - 13,7 8,0 - 12,0 7,5 - 10 10,0 - 22,0 x 6,2 - 12

Cera (%)

0,6 0,5 1,7 0,3 2 x 0,8

ngulo Microfibrilar (Graus) x 8 5,0 - 10,0 7,5 10,0 - 22,0 x 2,62

Tabela 2.6 Constituintes bsicos de algumas fibras vegetais [28,29]

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

20

variam de uma fibra natural para outra, bem como tratamentos fsico-qumicos como a

acetilao. O ngulo miofibrilar das fibras e o contedo de celulose, determina geralmente as

propriedades mecnicas das fibras naturais base de celulose [49]. Seguidamente, apresentam-

se algumas informaes mais detalhadas a cerca dos principais constituintes das fibras naturais

de origem vegetal.

Celulose

A celulose o principal componente de todas as fibras que provm de plantas e tem em

mdia 5 m de comprimento. A molcula estrutural de celulose responsvel pela formao

supramolecular da estrutura e isto determina a maior parte das caractersticas fsicas e qumicas

de toda a fibra. De acordo com [28], as propriedades mecnicas das fibras naturais dependem

do tipo de celulose uma vez que, cada tipo de celulose tem a sua prpria geometria celular, o

que determina as suas propriedades qumicas.

Hemicelulose

A hemicelulose constituda por cadeias de aucares. Esta difere da celulose em trs

aspetos importantes. O primeiro aspeto que contm vrias unidades de acar diferentes

enquanto que a celulose contm apenas uma. Um outro aspeto que eles possuem uma cadeia

ramificada, enquanto que a celulose estritamente um polmero linear. Finalmente, o terceiro

aspeto que o grau de polimerizao da celulose varia entre 10 a 100 vezes superior ao grau de

polimerizao da hemicelulose [30].

Lignina

Lignina o composto que fornece rigidez fibra. As fibras naturais eram incapazes de

ter tanta rigidez se no houvesse lignina. Este composto um polmero hidrocarboneto com

componentes alifticos e aromticos. Alm disso, lignina um dos maiores constituintes da

madeira e o componente extrativo que une as fibras de celulose [29].

Estudo e Caracterizao Mecnica de Compsitos de Matriz Polimrica Reforado com Fibras de Eucalipto

21

2.10 Processos de extrao de fibras naturais

Neste captulo, de acordo com [51,53], vo ser referidas formas possveis de extrao de

fibras naturais usando mquinas industriais bem com alguns processos tradicionais ainda

utilizados nomeadamente em fibras da banana, fibra do linho e fibra de coco.

Fibra de Banana

Foi desenvolvido um dispositivo de baixo custo e de fcil utilizao para a extrao de

fibras a partir do pseudocaule da banana (figura 2.15). Este sistema pode extrair cerca de 15

a 20 kg de fibras dos resduos da banana num dia, em comparao com as 500 gramas por dia

pelo mtodo de extrao manual. Este sistema (mquina) constitudo por uma estrutura rgida

na qual o rolo gira. O rolo feito por barras horizontais com esquinas rombas e conduzido

por um motor eltrico monofsico. Esta mquina tem a vantagem de proporcionar um ambiente

limpo para os trabalhadores e na extrao de fibra, esta vem em muito mais quantidade e de

melhor qualidade no que se refere ao comprimento, rigidez, resistncia e cor.

Figura 2.14 Representao esquemtica dos principais constituintes das

fibras naturais de origem vegetal [30]

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22

Figura 2.15 - Sistemas de extrao de fibras de banana[51]

Fibras do linho

O linho recolhido e secado ao sol, cortado para ser separado em pedaos e assim separar

os diferentes comprimentos de fibras. Esta mquina ilustrada na figura 2.16 opera segundo o

mesmo princpio de mquinas anteriormente fabricadas, isto , os filamentos passam atravs de

rolos estriados que se rompem em muitos lugares atravs do seu comprimento.

Figura 2.16 - Mquina para cortar linho [51]

Fibras de coco

A mquina de descasque do coco usada para separar a casca das fibras do coco. As cascas

so removidas e colocadas atravs de uma mquina composta por um par de rolos de ferro. As

fibras extradas so ainda conduzidas para um extrator de coco (figura 2.17) para uma abertura

e limpeza cuidada das fibras. As fibras mais longas e mais resistentes so lavadas, limpas e

secas.

Figura 2.17 - Mquina de extrao de fibra de coco [51]

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23

2.10.1 Processamento de fibras naturais

Juta, mesta e cnhamo podem ser processados no mesmo sistema de juta devido

grande semelhana na estrutura da fibra nas suas propriedades fsico-mecnicas [51]. Em

comparao com o algodo, a fibra de juta uma fibra grosseira e, por isso, a maquinaria de

processamento a partir de fibra para formao de tecido mecnica, muito robusta e pesada.

Como as fibras de algodo so bem mais finas, estas requerem uma abertura muito mais leve e

intensiva do que a juta. Devido estrutura da malha, a fibra de juta requer, ao contrrio do

algodo, uma resistncia ao corte para dividir os juncos de juta. Alm disso, verificou-se que o

comprimento mdio das fibras de juta na fase de fiao cerca de 200 milmetros e, devido a

este grande comprimento de fibra em comparao com o algodo, as configuraes de rolo no

sistema mecnico so mais largas do que as mquinas de fiao das fibras de algodo. Assim,

o sistema mecnico que faz a fiao de algodo no adequado para o sistema de fiao de juta

e vice-versa. No entanto, o linho e o rami, que tambm so fibras liberianas, tendo uma estrutura

de filamento muito mais fina do que a juta, mas mais grosseira do que o algodo, podem ser

processadas no mesmo sistema mecnica do linho [51]. Na figura 2.18, esto ilustrados