ads:
UNIVERSIDADE DA REGIÃO DE JOINVILLE
PROGRAMA DE MESTRADO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS
APLICAÇÃO DE TRAMAS DE FIBRAS DE PUPUNHEIRA (Bactris Gasipaes,
H.B.K.) EM COMPÓSITOS HÍBRIDOS COM FIBRA DE VIDRO EM MATRIZ DE
RESINA POLIÉSTER INSATURADO
OSNI FONTAN JUNIOR
ORIENTADORA: DENISE ABATTI KASPER SILVA
JOINVILLE
2009
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
OSNI FONTAN JUNIOR
APLICAÇÃO DE TRAMAS DE FIBRAS DE PUPUNHEIRA (Bactris Gasipaes,
H.B.K.) EM COMPÓSITOS HÍBRIDOS COM FIBRA DE VIDRO EM MATRIZ DE
RESINA POLIÉSTER INSATURADO
Dissertação apresentada ao Programa de
Mestrado em Engenharia de Processos da
Universidade da Região de Joinville – UNIVILLE -
como requisito parcial para a obtenção do título de
Mestre em Engenharia de Processos, sob
orientação da Professora Denise Abatti Kasper
Silva.
JOINVILLE
2009
ads:
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por me dar saúde e serenidade durante essa caminhada.
Aos meus pais, irmã e esposa, pelo apoio e compreensão.
Aos meus professores, que contribuíram para o aprimoramento do meu
conhecimento, em especial à professora Denise Abatti Kasper Silva, pela dedicação
incondicional e atenção dispensada durante o período deste trabalho.
À estagiária do projeto TFIBRA, Fernanda S. de Oliveira pelo apoio e dedicação
durante o período de execução deste trabalho.
Enfim, à todos que de uma forma ou outra contribuíram para a realização deste
trabalho e para a minha formação.
Muito obrigado!
RESUMO
A estratégia de aplicar a fibra de pupunheira na forma de trama bidimensional em
compósitos híbrido com fibra de vidro deve-se aos resultados de estudos anteriores
que melhoraram a propriedade de resistência sob impacto. O objetivo deste estudo
foi avaliar o efeito da aplicação de tramas bidimensionais de fibras dos segmentos
foliares de pupunheira de forma híbrida com fibra de vidro em compósitos de resina
poliéster insaturada no desempenho mecânico e na taxa de absorção de água desse
material. As folhas da pupunheira utilizadas para a extração dos segmentos foliares
e posteriormente das fibras foram coletadas no mesmo dia do corte da planta em
propriedade particular localizada na Estrada Quiriri, SC 301, na região de Joinville,
SC. As nervuras centrais dos segmentos foliares foram separadas uma a uma e em
seguida submetidas a um processo de raspagem com faca para retirada de resíduos
clorofilados obtendo-se dessa forma o que se denominou, neste trabalho fibra
natural (FN). Em seguida, as fibras foram tramadas em suporte de elastômero. Elas
foram fixadas em diversas furos com espaçamento de 10 mm. Foram
confeccionadas placas contendo as seguintes proporções de matriz e fibras 90/10%
(m/m) (sendo os 10% de fibras composto por diferentes proporções de mantas de
fibra de vidro + tramas de fibra vegetal). Empregaram-se como controle, compósitos
obtidos apenas com fibra de vidro e de resina pura. Os compósitos foram
submetidos as análises de resistência a tração, sob impacto e análise térmica. As
fraturas foram observadas em Microscópio Eletrônico de Varredura e o perfil de
absorção de água também foi estudado. Nos ensaios de tração, a inserção das
tramas de fibras naturais não alterou significativamente os resultados quando
comparados com os corpos de prova confeccionados apenas com fibra de vidro.
Esses resultados indicam a viabilidade em aplicar as fibras de pupunheira, nesse
percentual, sem comprometer o desempenho mecânico previsto para os compósitos.
A partir dos dados apresentados, de resistência sob impacto, pode-se concluir que
aplicação das tramas da fibra da pupunheira permitiu ampliar em 94% esse
desempenho, caso do compósito contendo 19% de fibra natural, relativamente aos
corpos de prova que utilizaram apenas a fibra de vidro como reforço. Porém, de
acordo com as micrografias, a interface matriz/fibra natural continua sendo o
principal fator determinante para os resultados de ensaios de resistência mecânica,
principalmente nos ensaios de tração. Com relação a degradação térmica, concluiu-
se que a incorporação de fibra natural no compósito pode ser realizada sem
problemas para temperaturas de trabalho inferiores a 300ºC. O perfil de absorção de
água dos corpos de prova quando submersos indica que esses compósitos
absorvem menos de 3% de água.
Palavras-chaves: fibra de pupunheira, compósitos híbridos, resina poliéster
ABSTRACT
The strategy to implement the fiber of peach palm in the form weaves in composites
to produce a hybrid glass fiber due to the results of previous studies that have
improved the property of the impact strenght. The aim of this study was to evaluate
the effect of two-dimensional plots for fiber segments of peach palm leaf in hybrid
glass fiber in composites of unsaturated polyester resin on the mechanical
performance and the rate of water absorption of this material. The leaves of peach
palm used for the extraction of leaf segments and then the fibers were collected on
the same day the cutting of the plant on private property located in Quiriri Road, SC
301, in the region of Joinville, SC. The central rib of the leaf segments were
separated one by one and then undergo a process of scraping with a knife to remove
chlorophyll residue thus resulting in what is called in this work natural fiber (NF).
Then the fibers were in support of elastomer are fucked. They were established in
several holes with a spacing of 10 mm. Plates were prepared containing the following
proportions of matrix and fiber 90/10 (%wt) (being 10% of fibers composed of
different proportions of glass-fiber blankets + plots of vegetable fiber). Used as a
control, obtained only with composite fiberglass and resin pure. The composites were
submitted to analysis of tensile strength, on impact and thermal analysis. The
fractures were observed in the scanning electron microscope and the profile of water
absorption was also studied. In tensile tests, the insertion of the frame of natural
fibers does not significantly alter the results compared with the bodies of evidence
made only with glass fiber. These results indicate the feasibility of applying the peach
palm fibers, in percentage, without compromising the mechanical performance for the
composites. From the data presented, the impact on resistance, it can be concluded
that application of the fiber plots of peach palm has 94% larger in this performance, if
the composite containing 19% natural fiber, for bodies of evidence using only the
glass fiber as reinforcement. However, according to the micrographs, the interface
matrix / natural fiber is still the main determining factor for the results of tests of
strength, especially in tensile tests. About thermal degradation, it was concluded that
the incorporation of natural fiber in the composite can be performed without problems
for the working temperatures below 300 º C. The profile of absorption of water
indicates that these composites absorbed less than 3% wt water.
Keywords: peach palm fiber, hybrid composites, polyester resin
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
FIGURA 1: Componentes de um compósito polimérico ........................................... 15
FIGURA 2: Formação de uma resina poliéster comercial (básica) através da reação
de um diol com um diácido. .................................................................... 18
FIGURA 3: Organograma de classificação das fibras. .............................................. 19
FIGURA 4: Exemplares de pupunheira (Bactris gasipaes)........................................ 24
FIGURA 5: Fluxograma das etapas realizadas para a obtenção dos corpos de prova
para realização dos ensaios ................................................................... 31
FIGURA 6: Imagens do processo de obtenção da fibra da pupunheira .................... 32
FIGURA 7: Fibras tramadas em suporte de elastômero de poliuretana .................... 32
FIGURA 8: Fibras já tramadas e ajustadas com espaçamento de 1 cm ................... 33
FIGURA 9: Placa do compósito híbrido confeccionado para ensaio de impacto....... 36
FIGURA 10: Corpos de prova submetidos ao ensaio de tração ................................ 36
FIGURA 11: Garras da Máquina Universal de Ensaios, corpo de prova, extensômero
............................................................................................................. 37
FIGURA 12: Esquema do corpo de prova utilizado para ensaio de impacto ............. 38
FIGURA 13: Representação esquemática do ensaio de impacto: tipo Izod e Charpy39
FIGURA 14: Equipamento utilizado nos ensaios de tração ....................................... 39
FIGURA 15: Equipamento utilizado para os ensaios de impacto .............................. 40
FIGURA 16: Corpos de prova submetidos ao ensaio de absorção de água ............. 40
FIGURA 17: Micrografias das fraturas dos corpos de prova submetidos ao ensaio de
tração. (a) corpo de prova confeccionado com fibra de vidro. (b) corpo
de prova confeccionado com uma manta de fibra de vidro e uma trama
de fibra natural ..................................................................................... 48
FIGURA 18: Imagens do MEV das fraturas dos corpos de prova submetidos ao
ensaio de impacto e tração. (a) corpo de prova da amostra FN 12%
submetido ao ensaio de impacto. (b) corpo de prova FV/FN/FV
submetido ao ensaio de tração ............................................................ 49
GRÁFICO 1: Comparativo de resistência a tração dos diferentes corpos de prova
submetidos ao ensaio. ......................................................................... 44
GRÁFICO 2: Comparativo do alongamento dos diferentes corpos de prova subme-
tidos a análise. ..................................................................................... 45
7
GRÁFICO 3: Comparativo do módulo de elasticidade dos diferentes corpos de
prova submetidos a análise.............................................................. 46
GRÁFICO 4: Comparativo de resistência ao impacto dos diferentes corpos de
prova submetidos a análise ............................................................. 47
GRÁFICO 5: Comportamento térmico dos compósitos submetidos ao ensaio de
degradação térmica. ........................................................................ 50
GRÁFICO 6: Curvas DTG obtidas para resina, fibra de vidro e compósitos híbridos
com 12% e 19% de fibra natural em massa ..................................... 52
GRÁFICO 7: Percentual de absorção de água dos compósitos submetidos ao
ensaio ............................................................................................. 52
8
LISTA DE TABELAS
TABELA 1: Relação de equipamentos e materiais utilizados no desenvolvimento do
trabalho ................................................................................................ 30
TABELA 2: Ficha técnica da matriz utilizada ............................................................ 33
TABELA 3: Características dos corpos de prova confeccionados com 10% de fibra
em massa para os ensaios de resistência a tração e ao impacto ........ 34
TABELA 4: Valores de densidade e teor de vazios das amostras analisadas .......... 43
TABELA 5: Valores de T
onset
, T
pico
e perda de massa dos compósitos submetidos ao
ensaio de degradação térmica ............................................................. 51
9
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 16
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 13
2.1 COMPÓSITOS................................................................................................. 13
2.2 RESINA POLIÉSTER INSATURADA (MATRIZ) ............................................. 17
2.3 FIBRAS (REFORÇOS) .................................................................................... 18
2.3.1 FIBRAS QUÍMICAS ................................................................................... 20
2.3.2 FIBRAS NATURAIS .................................................................................. 21
2.4 PUPUNHEIRA ................................................................................................. 23
2.5 COMPÓSITOS POLIMÉRICOS HÍBRIDOS COM FIBRAS VEGETAIS –
ESTADO DA ARTE................................................................................................ 26
2.6 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS COMPÓSITOS .................................... 28
3. METODOLOGIA ................................................................................................... 30
4. RESULTADOS ...................................................................................................... 43
4.1 DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DOS COMPÓSITOS .............................. 43
4.2 AVALIAÇÃO DOS ENSAIOS DE TRAÇÃO ..................................................... 44
4.3 AVALIAÇÃO DOS ENSAIOS DE IMPACTO .................................................... 46
4.4 ANÁLISE MORFOLÓGICA DAS FRATURAS ................................................. 48
4.5 ANÁLISE DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS ................................................ 50
4.6 AVALIAÇÃO DO ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA ................................... 52
CONCLUSÃO ........................................................................................................... 54
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 55
10
..
10
1. INTRODUÇÃO
A ascensão dos materiais compósitos tem sido facilitada pela introdução de
novos materiais, melhorias nos processos de fabricação e desenvolvimento de
novos métodos analíticos de teste (CARVALHO, 2003).
Uma boa sinergia entre os diferentes componentes que o formam, resultam
numa gama de propriedades inerentes ao material como, por exemplo, elevadas
propriedades mecânicas específicas e muitas vezes atribuições econômicas e
ambientais, que os tornam mais interessantes do que os componentes isolados,
propiciando uma demanda no seu uso (AMORIM et al. 2006; CASARIL et al. 2007).
Por outro lado, há a persistência de plásticos no meio ambiente, a rápida
redução da capacidade dos aterros sanitários, a preocupação com as emissões de
gases nos processos de incineração e o risco de exposição de seres humanos, bem
como de outros animais, a agentes nocivos o que reforça a necessidade de
desenvolver materiais alternativos e ambientalmente amigáveis (MOHANTY et al.
2005).
Assim, criar alternativas torna-se imperativo e por isso a aplicação de
matérias-primas de fontes renováveis é objeto de diversos estudos, devido ao seu
potencial na substituição de derivados petroquímicos, donde surgem os
biopolímeros e os biocompósitos. (ARAÚJO, 2003; MOHANTY et al. 2005).
Dentre as estratégias de tornar os compósitos poliméricos menos agressivos
ao meio ambiente está a aplicação das fibras naturais como reforço em polímeros,
substituindo parcialmente as fibras sintéticas como amianto, kevlar, boro, carbono,
nylon e vidro que, apesar de possuírem boas características mecânicas, apresentam
um custo elevado, são abrasivas aos equipamentos de processamento, possuem
alta densidade, não são biodegradáveis, geram produtos com um custo muito alto de
reciclagem, além de algumas dessas fibras comprometerem a saúde humana
(JOSEPH, 1999; MOTHÉ & ARAUJO, 2004).
Destaca-se aqui a importância em substituir total ou parcialmente a fibra de
vidro, cujo emprego é comum, mas é um material de difícil reaproveitamento,
tornando a geração de resíduos dessa natureza um problema quanto a sua
reutilização e disposição final.
11
As fibras vegetais apresentam vantagens importantes como: baixo custo,
baixa densidade, boa resistência mecânica, baixa abrasividade aos equipamentos
de processo e também por serem provenientes de fontes renováveis de matéria-
prima disponível em todo o mundo. Além disto, essas fibras são biodegradáveis e
não são tóxicas ou poluentes, de modo que o seu descarte não acarreta problemas
ambientais, apresentando ainda uma boa razão custo/benefício para serem usadas
como reforço em matrizes poliméricas (BLEDZKI; GASSAN, 1999 apud CARVALHO,
2006; WESSLER et al., 2004; MOTHÉ; ARAUJO, 2004; FREIRE; KLOHN, 2006).
A aplicação de materiais compósitos com fibras vegetais como reforço já está
bem estabelecida e destaca-se em alguns setores como o de peças automotivas
(SILVA et al. 2008), de materiais para a construção civil e para a indústria de
embalagens rígidas (MOHANTY et al. 2005).
Outro fato relevante neste processo é a utilização das fibras provenientes de
resíduos agro-industriais, contribuindo também para a minimização de resíduos
desta natureza. Sobressaem-se aqui as fibras vegetais de sisal, juta, cânhamo,
coca, curauá, abacaxi e abacá.
Quanto a aplicação de fibras de pupunheira em compósitos especificamente,
verifica-se que não estão reportadas em literatura, exceto nos trabalhos
desenvolvidos pelo grupo de Materiais Poliméricos da UNIVILLE desde 2005 e
publicados a partir de então. Os estudos do grupo baseiam-se na aplicação de
diferentes partes da pupunheira como carga em compósitos tendo como matriz a
resina de poliéster insaturado ortoftálica. A proposta do grupo é gerar alternativas
para agregar valor à fibra vegetal, de modo que possa ter um uso mais nobre do que
o atual: cama e alimento para animais (SANTOS, 2007; MIRANDA, 2007; FARIAS,
2007).
Além disso, a fibra da pupunheira é proveniente de um material descartado
pelos produtores rurais da região de Joinville/SC, ou seja, de origem local e que ao
criarem uma cooperativa para produção de palmito de pupunha em conserva em
meados de 2008, irão certamente aumentar a produção e conseqüentemente a
quantidade de resíduos. Agregar valor ao resíduo pode tornar-se uma alternativa
aos produtores, durante a entressafra.
A estratégia de aplicar a fibra de pupunheira na forma de trama bidimensional
em compósitos para compor um híbrido com fibra de vidro recai sobre o fato de que
os estudos anteriores apontaram que essas fibras assim arranjadas melhoraram a
12
propriedade da resina, de resistência sob impacto (FARIAS, 2007), mas o módulo de
elasticidade e a resistência a tração foram pouco alterados.
Constatou-se então, que um estudo sobre um compósito híbrido fibra de
vidro/fibra natural poderia contribuir tanto para minimizar o uso da fibra de vidro,
como gerar alternativas de aplicação de parte dos resíduos gerados na cultura do
palmito de pupunha agregando-lhes valor.
Sob essa perspectiva e considerando os trabalhos anteriores, o objetivo deste
estudo foi avaliar o efeito da aplicação de tramas bidimensionais de fibras dos
segmentos foliares de pupunheira de forma híbrida com fibra de vidro em
compósitos de resina poliéster insaturada no desempenho mecânico e na taxa de
absorção de água desse material.
Este trabalho contempla a seguir a revisão bibliográfica, onde está
apresentado de forma concisa o que já se estudou em relação ao tema. Em seguida,
temos a metodologia que descreve a maneira que o trabalho foi concebido,
instrumentos e processos utilizados em cada etapa das atividades desenvolvidas até
a confecção e métodos de análise dos corpos de prova produzidos. Os resultados e
a discussão são apresentados após a metodologia e as conclusões apresentadas ao
final deste estudo.
13
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 COMPÓSITOS
Embora a palavra compósito pareça moderna, a utilização desses materiais é
realizada a mais de 5.000 anos, um exemplo disso é a aplicação de palha e crina de
cavalo para reforçar tijolos de barro (ASHBY, 2007).
Esses materiais são importantes porque permitem a combinação de
propriedades de dois ou mais materiais diferentes para se obter um novo material
com propriedades distintas (CARVALHO, 2003) ou que exibam uma proporção
significativa das propriedades de ambas as fases que o constituem (CALLISTER,
2002).
Para Oréfice (2008) e Smith (1998) “o objetivo principal em se criar
compósitos é de combinar diferentes materiais para produzir um único dispositivo
cujas propriedades são superiores, ou melhores (em alguns aspectos), às
propriedades de cada um dos componentes isoladamente”.
Esses conceitos fornecem a noção de que as propriedades dos compósitos
podem ser moldadas.
Os compósitos podem ser classificados em metálicos, cerâmicos ou
poliméricos e cada um possui uma característica específica. Os metálicos
apresentam geralmente excelente ductilidade, condutividade térmica e elétrica. Os
cerâmicos têm como características principais sua elevada resistência ao calor e
extrema fragilidade. Já os poliméricos destacam-se principalmente pela baixa
densidade e fácil conformação, além da elevada resistividade elétrica. (HAGE,
1989).
Leveza, flexibilidade, durabilidade, resistência, adaptabilidade são algumas
das propriedades que garantem aos compósitos o título de produto do futuro.
Engenheiros e técnicos procuram cada vez mais os compósitos como solução para
seus projetos de engenharia. Estados Unidos, Japão, Canadá, Europa e Brasil, têm
no compósito um mercado em franca expansão (ABMACO, 2007).
14
A indústria de compósitos cresceu rapidamente nos últimos 30 anos e têm
emergido como uma valiosa classe de materiais de engenharia porque oferecem
muitos atributos não alcançados por outros materiais, ou simplesmente por
apresentarem desempenho físico ou mecânico semelhante e serem mais baratos
(CARVALHO, 2003; ASHBY, 2007).
Muitos materiais compósitos são compostos por apenas duas fases, uma é
chamada de matriz, que é contínua e envolve a outra fase, chamada frequentemente
de fase dispersa. As propriedades dos compósitos são uma função das
propriedades das fases constituintes, das suas quantidades relativas e da geometria
da fase dispersa. Nesse contexto, por “geometria de fase dispersa” subentende-se a
forma das partículas, e seu tamanho, sua distribuição e sua orientação (CALLISTER,
2002).
Com a evolução dos estudos na área de compósitos poliméricos foi possível
adotar a classificação considerando-se a forma física:
a) carga fibrosa: possui elevada razão de aspecto (relação entre a maior e a
menor dimensão de um corpo = L/D);
b) carga não fibrosa ou particulada, podendo ser em forma de escamas ou
de partículas mais ou menos anisométricas.
De acordo com a capacidade de reforço:
a) carga ativa ou reforçante;
b) carga inerte ou enchimento.
Além é claro, da sua natureza: orgânica, inorgânica, natural ou sintética.
Dessa forma é possível classificar os compósitos poliméricos a partir de seus
constituintes, conforme mostra a Figura 1.
Tecnologicamente, os compósitos poliméricos mais importantes são aqueles
em que a fase dispersa encontra-se na forma de uma fibra.
15
Figura 1: Componentes de um compósito polimérico
Fonte: Rabello (2000)
Os projetos de compósitos reforçados com fibras incluem com freqüência
resistência e/ou rigidez alta em relação ao seu peso. Essas características são
expressas em termos dos parâmetros de resistência específica e módulo específico,
os quais correspondem, respectivamente, às razões do limite de resistência à tração
em relação à densidade relativa e ao módulo de elasticidade em relação à
densidade relativa (CALLISTER, 2002).
Entre os compósitos, os que utilizam fibra de vidro são os mais aplicados no
desenvolvimento de produtos. Segundo Mano e Mendes (1999), a fibra de vidro é
um material comumente utilizado em segmentos de mercado, por conta de
características como resistência a variações de temperatura e por não permitir
alterações substanciais das propriedades mecânicas. Devido à sua facilidade de
processamento, permite a moldagem de peças pequenas ou de grandes dimensões
como telhas corrugadas, cascos de barco, carrocerias de carros, piscinas, silos,
tubos para esgoto industrial e luminárias decorativas.
Um compósito de fibra de vidro corresponde, simplesmente à presença de
fibras de vidro contínuas ou descontínuas, contidas no interior de uma matriz
polimérica; esse tipo de compósito é conhecido como polímeros reforçados com
fibra de vidro (GFRP) e foram os primeiros a serem desenvolvidos em escala
industrial (CALLISTER, 2002; ASHBY, 2007).
Apesar de suas características apropriadas para o desenvolvimento de
compósitos, a fibra de vidro é um material de manuseio complexo, altamente tóxico
para os que trabalham com ela (FARIAS, 2007).
16
Segundo Sanchez e Cavani (2003), além da dificuldade em trabalhar os
resíduos de compósitos com fibra de vidro e de potenciais problemas de saúde e
ambientais que podem provocar, vê-se cada vez mais a necessidade da procura por
materiais alternativos à fibra de vidro.
A inalação da fibra de vidro expõe seus manipuladores a grandes riscos de
câncer (YAM, 1996). O autor relata que estudos realizados pelo Conselho de Defesa
dos Recursos Naturais (NRDC; Washington), mostram que os riscos de câncer
ocasionados pela inalação da fibra de vidro são iguais ou maiores que os
ocasionados por amianto. O câncer pode ocorrer nos olhos, pele ou sistema
respiratório.
Além disso, é um material que dificilmente pode ser reciclado, pois exige
operações adicionais de tratamento, poluindo com maior facilidade o meio ambiente
(FARIAS, 2007).
A corrente da sustentabilidade entende que poluição é uma forma de
desperdício e ineficiência dos processos produtivos pela perda de matérias-primas e
insumos na fabricação de produtos. Assim, a busca da qualidade ambiental passa
pela concepção do produto e do próprio processo produtivo, através de
gerenciamento de resíduos, utilização de forma consciente das matérias-primas,
minimização do consumo energético e dos insumos necessários ao processo
(FERREIRA, 2004).
Segundo Mohanty et al. (2005), não é necessário produzir materiais com
100% de fibra natural como substitutos para materiais a base de petróleo. A solução
viável é combinar derivados de petróleo e recursos naturais para confecção de
produtos tendo como requisito propriedades com performance para real aplicação.
Polímeros sintéticos reforçados com fibra natural, freqüentemente chamados de
biopolímeros podem ser alternativas viáveis para reforçar compósitos de fibra de
vidro.
A flexibilidade de se projetar e selecionar polímeros com características
únicas capazes de se adequarem à diferentes situações garantiu uma diversidade
de aplicações deste tipo de material como biomateriais. Dentre os biopolímeros, vêm
se destacando mais recentemente os polímeros biodegradáveis que podem ser
usados na substituição temporária de tecidos (enquanto estes se regeneram) ou
como meio para a liberação controlada de fármacos (ORÉFICE, 2008).
17
Os biocompósitos são os materiais do futuro, por dar a possibilidade de
manter o balanço entre ecologia e economia. O interesse e a pesquisa nesta área
têm crescido de forma exponencial na última década e o interesse maior está na
utilização de fibras naturais como reforço em componentes termoplásticos e
termofixos. Embora os termoplásticos tenham a vantagem de permitir a reciclagem,
os termofixos têm como meta o aperfeiçoamento de suas propriedades mecânicas
na utilização de biocompósitos. As fibras naturais oferecem muitas vantagens como
eficiência de energia, baixo custo, baixa densidade, alta rigidez, resistência
específica aceitável e biodegradação. Mas existem algumas limitações, pois as
biofibras são hidrofílicas na natureza e têm baixa compatibilidade com as
respectivas matrizes poliméricas hidrofóbicas (METHA et al., 2004).
2.2 RESINA POLIÉSTER INSATURADA (MATRIZ)
A matriz é responsável pela aparência do produto e de suas características
superficiais e tem por função envolver, separar e proteger o reforço de ataques
externos como resultados de abrasão mecânica ou de reações de substâncias
químicas com o ambiente (CARVALHO, 2003).
A função fundamental da matriz em compósitos reforçados por fibras é a de
transmitir as tensões aplicadas no compósito para o reforço. O módulo elástico da
fibra é muito mais alto que o da matriz e só uma porção muito pequena dessa carga
aplicada é suportada pela matriz. (CARVALHO, 2003).
O poliéster insaturado é fornecido dissolvido em um monômero insaturado,
geralmente estireno. Essas resinas têm pontos de insaturação em sua cadeia
molecular. Esses pontos de insaturação são duplas ligações covalentes entre dois
átomos adjacentes. Essas duplas ligações ou insaturações, podem ser facilmente
rompidas pela ação de radicais livres provenientes de substâncias catalisadoras
apropriadas (CARVALHO, 1992).
O crosslinking polimérico é um processo exotérmico e, resumidamente,
consiste de um sistema de cura à base de peróxido orgânico como catalisador e um
ativador quando se deseja a cura em baixas temperaturas. Os peróxidos mais
18
utilizados são de metiletilcetona (MEK-P) e de benzoila. Os ativadores geralmente
são os sais de cobalto, como naftenato de cobalto. Lesko define o crosslinking como
interconexões entre moléculas poliméricas vizinhas (HAGE, 1989).
Minutos após ter iniciado a cura, atinge-se o estado de geleificação. Nestas
condições o sistema de cura já proporcionou um número suficiente de ligações
cruzadas entre as moléculas de poliéster, de tal forma que a resina não pode mais
ser dissolvida. Portanto, atingindo o tempo de gel a reação de cura torna-se
irreversível. Logo, a cura é uma etapa fundamental para que a matriz termofixa seja
formada (HAGE, 1989).
As resinas de poliéster, depois de curadas, apresentam boas propriedades
elétricas e oferecem boa resistência à corrosão e ataques químicos. Por outro lado,
a resina pura é relativamente fraca e quebradiça (HAGE, 1989).
A seguir, a Figura 2 apresenta a reação de polimerização (cura):
Figura 2: Formação de uma resina poliéster comercial (básica) através da reação de um diol com um
diácido.
Fonte: Smith (1998).
2.3 FIBRAS (REFORÇOS)
Fibras são materiais que têm geometria aproximadamente uniforme, diâmetro
reduzido em relação ao seu comprimento e natureza diferenciada, variando em
função de suas propriedades físico-químicas. O aproveitamento de uma fibra como
matéria-prima baseia-se em propriedades como: capacidade de alongamento,
resistência à alta temperatura, comportamento térmico, resistência mecânica,
densidade, baixo-custo e disponibilidade, entre outras. Nenhuma das fibras
conhecidas satisfaz todas essas exigências, portanto, cada fibra está adequada
19
apenas à confecção daqueles produtos que exigem propriedades específicas
(MANO, 1985, apud VIEIRA, 2008; MANO, 2001; CALLISTER, 2002; ASKELAND;
PHULÉ, 2008).
Segundo Hage (1989), as fibras industriais, naturais e sintéticas, representam
uma vasta proporção do total de polímeros consumidos no mundo; à medida que
aumenta a população, crescem paralelamente as necessidades básicas de
alimentação, vestuário e habitação.
Quanto a natureza os reforços podem ser: extremamente duros para
promover aumento à dureza, resistência à abrasão; resistentes à ruptura para
proporcionar elevada resistência à tração, à flexão e ao cisalhamento; rígidos para
incrementar o módulo elástico; extremamente flexível para aumentar a resistência ao
impacto; e, extremamente resistente termicamente para aumentar a estabilidade
térmica (HAGE, 1989). Quanto as características geométricas do reforço podem ser:
particulados, fibrosos ou laminados (HAGE, 1989; CARVALHO, 2003).
As fibras podem ser classificadas em químicas e naturais. As químicas
dividem-se em sintéticas e artificiais. As fibras naturais podem ser orgânicas ou
inorgânicas, sendo que as orgânicas são divididas em vegetais e animais, conforme
apresentado na Figura 3 a seguir (TROTMAN, 1975; MANO, 2001; CARVALHO,
2003).
Figura 3: Organograma de classificação das fibras.
Fonte: Autor (2009).
20
2.3.1 FIBRAS QUÍMICAS
As fibras químicas foram desenvolvidas inicialmente com o objetivo de copiar
e melhorar as características e propriedades das fibras naturais. À medida que suas
aplicações foram crescendo, elas se tornaram uma necessidade, principalmente por
causa do crescimento da população mundial (ANDRADE, 2006).
Atualmente, as fibras químicas são produzidas quase que exclusivamente
como subproduto do petróleo, com características específicas para determinadas
finalidades, representando uma alternativa para as necessidades de diversas
indústrias, antes dependentes exclusivamente das fibras encontradas na natureza.
Em razão de suas qualidades e excelente aceitação pelo mercado, as fibras
químicas expandiram sua faixa de utilização, com aplicações específicas, além de
ampliar os usos das fibras naturais (RHODIA, 2000).
Entre as fibras sintéticas, encontram-se as poliamidas, o poliéster e a
poliacrilonitrila, entre outras. Geralmente estas fibras apresentam-se em formas de
roving (pavio-fibras unidirecionais), mantas (fibras multidirecionais) e tecidos, salvo a
fibra de boro; possui ótimas propriedades mecânicas e físicas, porém alto custo de
aquisição (CALUNDANN, 1998).
O mesmo autor cita que uma característica comum de todas estas fibras é a
estrutura de cadeia longa altamente orientada, além da alta tenacidade e dureza
delas, as fibras sintéticas orgânicas oferecem baixa densidade, uma boa resistência
química, sendo uma desvantagem dela a temperatura de uso limitada, onde
geralmente é de aproximadamente 300 ºC.
O tipo de fibra sintética mais utilizada em compósitos com matriz polimérica é
a de vidro devido principalmente ao seu baixo custo, alta resistência à tração e
grande inércia química. As desvantagens desta fibra são associadas ao baixo
módulo de elasticidade (em comparação a outras fibras sintéticas), auto-
abrasividade e à baixa resistência a fadiga quando agregada em compósitos (LEVY
NETO; PARDINI, 2006 apud VIEIRA, 2008).
A fibra de vidro misturada com a resina termorrígida se transforma em um
material de excepcionais propriedades mecânicas após a cura (GRUJICIC et al.,
2008; SOUTIS, 2005; MOUZAKIS; ZOGA; GALIOTIS, 2008, apud VIEIRA, 2008).
21
2.3.2 FIBRAS NATURAIS
As fibras orgânicas naturais mais importantes são de origem vegetal ou
animal. Todas as fibras vegetais são de natureza celulósica, sendo colhidas de
diferentes partes da planta: caule, folha, semente, etc (MANO, 2001).
As fibras naturais de origem animal podem ser obtidas de pêlo ou secreção
animal. As fibras naturais inorgânicas referem-se às fibras minerais e aos asbestos
(TROTMAN, 1975; MANO & MENDES, 1999).
Fisicamente, as fibras vegetais são compostas por várias fibrilas, umedecidas
pelo material ligante da planta. As fibras são constituídas por células que
apresentam tubos de polígonos irregulares com uma cavidade central oca. Os
espaços desses polígonos são ocupados por um protoplasma celular denominado
lúmen. Estas células representam a última divisão da fibra, repousando lado a lado e
sobrepostas (HIMMERFARD, 1993; FONSECA, 1998).
De modo geral, essas fibras são higroscópicas e suas propriedades
mecânicas são determinadas pelas características físicas, as quais sofrem influência
das condições ambientais em que foram produzidas, levando a diferentes resultados
para um mesmo tipo de fibra. Conseqüentemente, análises mais acuradas devem
levar em consideração a procedência das amostras (HIMMERFARD, 1993;
MOHANTY, 2005).
Muitas fibras são regularmente cultivadas como o algodão, linho, cânhamo,
rami, sisal, juta, etc. O algodão é a única fibra vegetal unicelular, sendo a mais pura
e de maior importância na indústria têxtil. As demais existem como subproduto de
plantas com finalidade para alimento como o bagaço de cana, a casca do coco e o
caule da bananeira. Um terceiro grupo corresponde àquelas fibras pouco conhecidas
que só recentemente vêm sendo investigadas para aproveitamento como reforço de
compósitos. Exemplos destas fibras são o curauá, a bucha cilíndrica e a piaçava
(AQUINO et al. 2003).
As fibras naturais apresentam um grande potencial de aplicação na indústria
automobilística, na área de revestimento interno de automóveis, ônibus e
caminhões, e construção civil. As perspectivas futuras para as fibras naturais são
muito boas também em outras áreas como, por exemplo, a indústria têxtil,
atualmente com o seu mercado em expansão. Nos últimos anos, o uso de fibras
22
naturais como curauá, coco, sisal, rami, bagaço de cana-de-açúcar, juta e abacaxi
como reforço em materiais poliméricos teve um acelerado crescimento (MOTHÉ &
ARAÚJO, 2004).
A aplicação de fibras naturais como a fibra de coco, sisal, juta, cânhamo e
outras fibras lignocelulósicas, como reforço de polímeros pode levar a materiais com
boas propriedades mecânicas, térmicas, além de apresentar baixa densidade,
flexibilidade, biodegradabilidade e baixo custo (BLEDZKI & GASSAN, 1999;
BLEDZKI et al. 1998; JOSEPH & MATTOSO, 2000; MOHANTY et al. 2000 apud
ABDULLAH-AL-KAFI et al. 2006; MUTJÉ et al., 2006; MARTIN et al, 2009; AHMED
et al. 2007).
Fibras vegetais, por serem abundantes, de baixo impacto ambiental quando
descartadas e apresentam propriedades mecânicas, físicas e térmicas adequadas
às aplicações na indústria, estão se tornando alternativas atrativas do ponto de vista
econômico e ambiental. No passado, o desconhecimento da estrutura das fibras
vegetais e de suas propriedades, limitou sua utilização. Com os avanços nas
pesquisas, a ascensão dos materiais compósitos tem sido facilitada pela introdução
de novos materiais, melhorias nos processos de fabricação e desenvolvimento de
novos métodos analíticos de teste (CARVALHO, 2003).
A orientação, concentração e distribuição das fibras também têm influência
significativa na resistência e em outras propriedades dos compósitos reforçados com
fibras. CALLISTER (2002) nos apresenta duas possibilidades, (1) um alinhamento
paralelo ao eixo longitudinal das fibras e (2) um alinhamento totalmente aleatório.
Normalmente as fibras contínuas (longas) estão alinhadas e as fibras descontínuas
(curtas) podem estar alinhadas ou orientadas aleatoriamente. De acordo com o
autor, a melhor combinação das propriedades dos compósitos se dá quando a
distribuição das fibras é uniforme.
Um grande número de estudos vem demonstrando que a adesão das fibras
vegetais com a matriz é um fator crítico na melhoria das propriedades mecânicas do
material compósito. Fibras lignocelulósicas são hidrofílicas, enquanto os polímeros
usualmente utilizados como matrizes são hidrofóbicos. Desse modo, normalmente
as interfaces fibra/matriz desenvolvidas são fracas, resultando em uma transferência
de tensões não efetiva para as fibras. Soluções para tais problemas ainda estão
sendo testadas, mas recaem principalmente na utilização de agentes de
acoplamento, em processos de tratamento superficial das fibras e de modificações
23
químicas na resina, melhorando as características da interface fibra/matriz
(SANCHEZ et al. 2002; MOHANTY, 2005; D’ALMEIDA, 2006).
2.4 PUPUNHEIRA
De acordo com a EMBRAPA (2009), o Brasil é o maior produtor, consumidor
e já foi o maior exportador de palmito do mundo de acordo com informações do ano
de 2004. Segundo Santos et. al. (2007), estima-se que aproximadamente 99% do
palmito comercial brasileiro, em torno de 70 mil toneladas, originam-se do
extrativismo, principalmente do açaí (Euterpe oleracea), na região do delta do rio
Amazonas, e, em menor escala, do palmito juçara (Euterpe edulis), característico da
Floresta Ombrófila Densa da Mata Atlântica nas regiões sul e sudeste do país,
apesar de ser protegido por legislação específica (REIS et al. 2000).
Uma alternativa para diminuir o impacto sobre as populações naturais do
palmito juçara foi o cultivo de palmeiras como as plameiras-reais-da-Austrália
(Archontophoenix sp) e a pupunha (Bactris gasipaes H.B.K.). Segundo Chaimsohn e
Durigan (2007), o cultivo dessas palmáceas alternativas para produção de palmito
tem crescido no Centro-Sul do país, e foram inicialmente introduzidas nessa região
há cerca de 20 anos, tendo sua maior expansão a partir de meados da década de
90.
Neste contexto, Santos et. al. (2007) afirmam que “o cultivo da pupunha e da
palmeira real para palmito constituem-se em importantes alternativas agro-
ecológicas para diversificação e fonte de renda para sistemas de produção em
várias regiões brasileiras”.
A pupunheira (Bactris gasipaes, H.B.K.) é uma palmeira pré-colombiana da
família das Palmáceas, nativa dos trópicos úmidos americanos, que produz frutos
comestíveis de sabor agradável e alto valor nutritivo. Apesar da espécie ter sido
cultivada pelas tribos indígenas da América Central e Amazônia desde épocas
remotas (1545), não se sabe com exatidão a sua origem, embora se tenha
conhecimento de seu uso por índios que ocupavam as regiões quentes que vão
desde o Estado do Pará até o sul do México (CARMO et. al., 2003). Esta palmeira é
conhecida pelo nome comum de pupunha, no Brasil; peach palm e pewa nut, em
24
Trinidad; pejibaye, na Costa Rica; chontaduro e pijuayo, no Equador e Peru;
gachipaes na Venezuela e pacanilla, cachipay, chontaduro e chonta, na Colômbia.
Bactris gasipaes, é uma palmeira cespitosa (multicaule), que chega a atingir
até 20 metros de altura. O diâmetro do estipe varia de 15 a 25 cm e o comprimento
dos entrenós de 02 a 30 centímetros. Os entrenós apresentam numerosos espinhos
rígidos, pretos ou marrons escuro, porém, encontram-se variedades desprovidas de
espinhos. Folhas geralmente em número de 20 por indivíduo, pinado-crispadas, de
03 a 04 metros de comprimento, com a raque e a bainha revestidas de espinhos
bem pequenos nos segmentos (LOPES et. al., 2004).
Figura 4: Exemplares de pupunheira (Bactris gasipaes)
Fonte: Paginarural (2009).
Uma característica importante da pupunha é sua capacidade de perfilhamento
(processo fisiológico contínuo de ramificação subterrânea), com até 05 perfilhos,
mas é comum se encontrar indivíduos solitários, principalmente em plantios
(PUPUNHA-NET, 2004). O palmito obtido da pupunha apresenta a característica de
não sofrer escurecimento após o descascamento, que é comum tanto no palmito
açaí, como no palmito juçara (LOPES et. al. 2004).
Nos últimos anos, com a seleção e a produção de plantas sem espinhos,
consolidou-se mais uma vantagem dessa espécie. O palmito proveniente da
exploração agrícola demora, aproximadamente, de 8 a 12 anos, após o plantio da
25
muda até o primeiro corte, tanto no caso do juçara (Euterpe edulis), como do açaí
(Euterpe oleracea). Na Costa Rica e no Peru, já existe a exploração agrícola de
pupunha (Bactris gasipaes, H.B.K.), que oferece melhor condição em relação às
espécies anteriores, tanto no tempo para o primeiro corte, 1,5 a 2 anos após o
plantio da muda, quanto ao aproveitamento de perfilhos (manejo de perfilhos), que
permite cortes sucessivos por 5 anos pelo menos, após o primeiro corte. A palmeira
açaí também perfilha, porém o tempo até o primeiro corte é maior e o palmito menor.
Dessa forma, a exploração de palmito de pupunha tem como vantagens, a redução
do custo de produção, o retorno mais rápido de capital e a exploração sucessiva
durante, pelo menos, cinco anos (YUYAMA; COSTA, 1994; PUPUNHA-NET, 2007).
De acordo com Flori e D’oliveira (1995), Rodrigues et al. (2004) e EMBRAPA
(2009), a pupunha (Bactris gasipaes, H.B.K.) apresenta-se como a melhor
alternativa de cultivo para a produção racional (sustentável) de palmito, tendo em
vista as suas qualidades agronômicas, industriais e comerciais.
A pupunheira é uma planta tropical muito exigente em água. Para regiões
com mais de dois meses seguidos de déficit hídrico, a irrigação torna-se necessária.
Diversos trabalhos têm demonstrado que a produção de palmito acompanha a
distribuição pluviométrica. Conseqüentemente, locais que apresentam um período
seco prolongado terão sua produção prejudicada. Dentre os fatores limitantes à
produção do palmito, o déficit hídrico é um fator contornável, uma vez que se pode
dispor de um sistema de irrigação (MORO, 1996).
A pupunha é uma espécie domesticada, tendo tolerância climática muito mais
ampla do que qualquer um de seus prováveis ancestrais (PUPUNHA-NET, 2009).
Segundo técnicos da Fundação 25 de Julho, na região de Joinville, as folhas
e o caule que são retirados durante o processo de extração do palmito não têm um
uso nobre, o que poderia favorecer economicamente o agricultor. São normalmente
usados como adubo, camas de animais e material para queima em caldeiras.
Especificamente com relação a compósitos híbridos utilizando fibras da
pupunheira, não se encontrou registros de trabalhos realizados com este tipo de
fibra, exceto aqueles desenvolvidos pelo grupo de materiais poliméricos da
UNIVILLE. Os estudos do grupo baseiam-se na aplicação de diferentes partes da
pupunheira como carga ou reforço em compósitos tendo como matriz a resina de
poliéster insaturado ortoftálica. A proposta desse grupo é gerar alternativas para
agregar valor à fibra vegetal para que tenha um uso mais nobre do que é
26
comumente utilizada (cama e alimento para animais) (SANTOS, 2006; MIRANDA,
2007, SANTOS et al, 2008; FARIAS et al, 2009).
2.5 COMPÓSITOS POLIMÉRICOS HÍBRIDOS COM FIBRAS VEGETAIS – ESTADO
DA ARTE
Entre as estratégias de tornar os compósitos poliméricos menos agressivos
com o meio ambiente está a aplicação das fibras naturais como reforço em
polímeros, substituindo parcialmente as fibras sintéticas como amianto, kevlar, boro,
carbono, nylon e vidro (JOSEPH, 1999; MOTHÉ & ARAUJO, 2004).
Segundo Vieira (2008) o estudo sobre compósitos reforçados por fibras
naturais vem se desenvolvendo, sobretudo, em virtude da preocupação atual com a
questão ambiental.
Compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais tais como juta, sisal,
abacaxi, curauá e cânhamo, entre outras, são adequados a um grande número de
aplicações e seu uso é vantajoso em termos econômicos e ecológicos (CARVALHO,
1997; MOHANTY, 2005).
Ainda podem-se ver outros exemplos de uso desses materiais ecológicos em
termorrígidos, porém com uma freqüência mais discreta na literatura (MONTEIRO et.
al. 2006 apud VIEIRA, 2008). As propriedades de compósitos reforçados por fibras
vegetais dependem de fatores como adesão fibra/matriz, fração volumétrica de fibra
e orientação, entre as mais importantes (BALEY et. al., 2006 apud VIEIRA, 2008).
Bessadok et al. (2009) relata que a interface fibra/matriz desempenha um
papel importante nas propriedades físicas e mecânicas dos compósitos,
principalmente com relação ao nível de absorção de água de cada compósito. O
autor estudou a utilização de tratamentos químicos que mostraram um ligeiro
aumento no módulo de Young devido a presença das fibras Alfa, tratadas ou não,
enquanto os ensaios de impacto de tração não obtiveram melhoras. Em geral, o
desempenho mecânico dos compósitos foi muito semelhante, independentemente
do tratamento das fibras, com exceção do tratamento com estireno, que melhorou a
resistência ao impacto. Assim, observou-se que o tratamento com estireno reduz a
absorção de água em compósitos reforçados com fibras naturais.
27
Em outro estudo, Akil et. al. (2009) realizou um comparativo das propriedades
mecânicas em compósitos de poliéster insaturado reforçados por fibras de juta, após
serem submetidos a diferentes ambientes aquosos: água destilada, água do mar e
soluções ácidas, à temperatura ambiente. A exposição destes compósitos aos meios
líquidos diminuiu a resistência devido ao enfraquecimento da interface fibra/matriz.
No entanto, houve um aumento da tensão máxima devido ao aumento na ductilidade
da fibra natural, resultado da ruptura da estrutura da celulose após a imersão.
Fibras naturais e sintéticas (juta e vidro) foram combinadas para produzir um
compósito híbrido onde foram avaliadas as propriedades mecânicas e observou-se
um aumento da resistência à tração com o aumento da proporção de fibra de vidro e
fibra total no compósito híbrido (JOHN & NAIDU, 2004).
Estudos com compósitos contendo fibra de cânhamo, apesar de apresentar
propriedades mecânicas inferiores aos compósitos com fibra de vidro foram
avaliados por Mutjé et al. (2006), que concluiu que o tratamento químico da fibra de
cânhamo aumentou a resistência a tração, à flexão e a rigidez dos compósitos em
relação à fibra sem tratamento e, portanto, as propriedades mecânicas obtidas com
o tratamento químico e devido a menor densidade da fibra de cânhamo, este
compósito aponta perspectivas para a substituição da fibra de vidro em compósitos
poliméricos, que devido ao seu baixo custo, pode ser utilizado como reforço em
muitas aplicações.
Abdullah-Al-Kafi (2006), também relata sobre a aplicação de compósitos com
fibras naturais. Segundo ele, após estudos realizados com compósitos poliméricos
híbridos contendo fibras de vidro e fibras de juta tratados com radiação UV podem
ser utilizados principalmente para a habitação de baixo custo e componentes para o
interior de automóveis.
De acordo com Farias (2007), que realizou um estudo com fibras da
pupunheira em compósitos poliméricos, ficou evidenciado que a aplicação de tramas
melhorou a atuação mecânica (módulo de Young, resistência ao impacto, absorção
e água) em relação aos compósitos confeccionados com o pó do mesmo material
vegetal, sendo que apenas no ensaio de resistência à tração, a trama não agiu de
forma significativa em relação ao pó.
Silva et. al. (2008), desenvolveu um compósito híbrido associando fibras de
curauá com fibras de vidro em uma matriz de resina poliéster. Foram realizados
ensaios de absorção de água para observar sua influência nas propriedades
28
mecânicas em flexão do laminado híbrido. Como comparativo, foram submetidos ao
mesmo ensaio compósitos confeccionados apenas com fibra de vidro e compósitos
confeccionados apenas com fibra de curauá. Após os ensaios mecânicos de flexão,
observou-se que as propriedades do compósito híbrido ficaram muito próximas ao
compósito de fibra de vidro, já o compósito somente com fibra de curauá teve um
desempenho bastante inferior. Nos ensaios de absorção de água foi comprovada a
eficiência da hibridização na redução do percentual de absorção de água do
compósito apenas com fibra natural. O laminado híbrido (vidro/curauá) mostrou ser
um promissor substituto para os compósitos de fibra de vidro, mesmo em aplicações
de contato direto com a água.
2.6 PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS COMPÓSITOS
As propriedades mecânicas dos materiais poliméricos são de grande
importância e interesse científico e tecnológico, devido aos requisitos e/ou
exigências que diversos polímeros existentes devem atender na maior parte de suas
aplicações. Valores de propriedades mecânicas, tais como resistência a tensão,
módulo de elasticidade, elongação, entre outros, permitem a comparação do
desempenho mecânico dos diferentes polímeros, assim como a avaliação dos
efeitos decorrentes da modificação do polímero base (reforços, cargas, aditivos,
plastificantes), para especificações, etc. Em termos práticos, a análise das
propriedades mecânicas destes materiais é uma das considerações essenciais a
serem feitas no processo de seleção dos materiais poliméricos para o projeto de
uma peça ou de um produto. Esses valores de propriedades mecânicas são obtidos
por meio de ensaios mecânicos padronizados, dentre os quais se destacam os
ensaios de solicitação mecânica sob tração, flexão e compressão (CANEVAROLO,
2003).
Os ensaios mecânicos permitem a determinação de diversas propriedades
tais como, resistência, elasticidade, plasticidade, resiliência, tenacidade, etc. A
execução de ensaios tem por finalidade, principalmente, permitir a obtenção de
29
informações rotineiras do produto e desenvolver novas informações sobre os
materiais utilizados (GARCIA et al. 2000).
30
3. METODOLOGIA
Para desenvolver este trabalho utilizaram-se os produtos químicos e
equipamentos descritos na Tabela 1.
Tabela 1: Relação de equipamentos e materiais utilizados no desenvolvimento do
trabalho.
Substância/E
quipamento
Especificações
M
arca
O
bservações
Resina
Polydine 6040
Ortoftálica,
pré acelerada, dissolvida
em monômero de estireno
Cray Valley
Confecção das placas de
compósito Fibra/Resina
Fibra de vidro
Manta de fio picado
450g/m² - M710
Owens
Corning
Catalisador MEK-P Mistura com resina
Tiras de elastômeros 04 tiras de aprox. 25 cm - Fixação das fibras
naturais para confecção
das tramas
Acetona (CH
3
)
2
CO; 1L = 0,79kg e
p.m. 58,08
BIOTEC
Reagentes
Analíticos
Limpeza dos Beckers e
recipientes de mistura da
resina
Cera de carnaúba Incolor Poliflor Como desmoldante
Molde Dimensões 29,2 x 29,3cm,
15 x 13,5cm e 29,0 x
20,0cm
- Molde de vidro para
emplacamento
Máquina Universal de
ensaios
Modelo DL 10000 BF EMIC Ensaio de tração
Máquina de ensaio de
impacto
EMIC
Ensaio de impacto
Banho termostatizado
Banho para ensaio de
absorção de água
Microscópio Eletrônico de
Varredura – MEV
Modelo Zeiss DSM 940A
do CCT/UDESC
Zeiss
Balança analítica Laboratório Biotec I – PM
460 DeltaRange
Mettler Pesagem das amostras
cortadas para ensaio de
absorção de água
Capela Laboratório Meio ambiente Scientech
Brasil
Confecção dos
compósitos
Recipiente plástico - - Deposição das amostras
com água para ensaio de
absorção de água.
Pipeta 10 mL - Dosagem de Catalisador
Água deionizada - - Procedimentos e banho
para ensaio de absorção
de água
Papel toalha - - Procedimentos e
secagem de amostras
Estante
- - Inserir amostras no
banho para abs. Água
Becker 500mL - Mistura da resina e
catalisador.
Fonte: Autor (2009).
31
O trabalho foi organizado em etapas conforme apresenta o fluxograma
abaixo.
Figura 5: Fluxograma das etapas realizadas para a obtenção dos corpos de prova para realização
dos ensaios.
Fonte: Autor (2009)
As folhas da pupunheira (Figura 9 (a)) utilizadas para a extração dos
segmentos foliares (Figura 9 (b)) e posteriormente das fibras que foram coletadas no
mesmo dia do corte da planta para a extração do palmito em propriedade particular
localizada na Estrada Quiriri, SC 301, na região de Joinville, SC.
As nervuras centrais dos segmentos foliares (Figura 9 (c)) foram separadas
uma a uma (Figura 9 (d)) sendo posteriormente submetidas a um processo de
raspagem com faca para retirada de resíduos clorofilados (Figura 9 (e)) obtendo-se
dessa forma o que se denomina fibra natural (FN) neste trabalho. Posteriormente as
32
fibras foram cortadas de acordo com o tamanho dos moldes utilizados como
referência.
(a) (b) (c) (d) (e)
Figura 6: Imagens do processo de obtenção da fibra da pupunheira.
Fonte: arquivo do grupo.
Em seguida as fibras foram tramadas em suportes de elastômero. As fibras
foram fixas por diversos furos com espaçamento de 1 cm, conforme mostra a Figura
10. Assim, tramaram-se as fibras intercalando-as perpendicularmente. Ajustadas as
fibras para manterem o espaçamento de 1 cm uma para outra, pincelou-se nas
fibras das extremidades da trama, a mesma resina utilizada como matriz para
garantir a firmeza e estabilidade da trama evitando o desarranjo das fibras (Figura
11).
Figura 7: Fibras tramadas em suporte de elastômero de poliuretana.
Fonte: Autor (2008)
33
Figura 8: Fibras já tramadas e ajustadas com espaçamento de 1 cm.
Fonte: Autor (2008).
Como matriz para confecção dos compósitos, foi utilizada a resina poliéster
insaturada do tipo ortoftálica, pré acelerada, dissolvida em monômero de estireno.
As características dessa matriz, segundo o fabricante, estão apresentadas na
Tabela 2:
Tabela 2: Ficha técnica da matriz utilizada.
Viscosidade Brookfield a 25 °C ASTM D - 2196 (cP) 180 – 350
Índice de
Tixotropia
ASTM D
-
2196
1,10 mínimo
Gel Time a 25°C ASTM D - 2471 Minutos 10,0 - 13,0
Pico Exotérmico ASTM D - 2471 º C 190 máximo
Índice de Acidez
ASTM D
-
1639
(mg KOH/g)
25 máximo
Densidade a 25°C ASTM D - 1475 g/cm³ 1,10 - 1,12
Dureza Barcol após 24 horas ASTM D - 2583 - 38
Fonte: Cray Valley (2009)
Para a cura desta resina, o fabricante recomenda principalmente para os
processos de laminação hand lay-up e spray-up o uso de 1 a 2,5% de peróxido de
metiletilcetona (MEK-P). O percentual de 1 % foi aplicado neste estudo.
34
Para a confecção dos corpos de prova foram utilizadas fibras de vidro em
forma de mantas, sendo estas fabricadas através de distribuição uniforme e
aleatória, originando no plano da manta, laminados com propriedades isotrópicas.
Foram confeccionadas placas contendo as seguintes proporções de matriz e
fibras 90/10% (m/m) (sendo os 10% de fibras composto por diferentes proporções de
mantas de fibra de vidro + tramas de fibra vegetal). Empregaram-se como referêncis,
compósitos obtidos apenas com fibra de vidro e corpos de prova de resina pura.
A composição dos corpos de prova para tração e impacto, bem como o
volume do molde, massas de resina e fibras e percentual de fibra natural em cada
compósito estão apresentados na Tabela 3. Nessa tabela, os números 1, 2, 3 e 4
representam o número de mantas de fibra de vidro (FV) e tramas de fibras naturais
(FN) utilizadas em cada compósito, como por exemplo: 1FV/1FN, que corresponde a
1 manta de fibra de vidro e 1 trama de fibra natural.
O corpo de prova 1FV/1FN/1FV confeccionado para o ensaio de tração difere
do corpo de prova 1FV/1FN somente no método de confecção, onde a manta de
fibra de vidro foi aberta e intercalada com a trama de fibra natural.
Tabela 3: Características dos corpos de prova confeccionados com 10% de fibra em
massa para os ensaios de resistência a tração e ao impacto.
90%
matriz
10%
Fibra
Composição
Volume
do
molde
(cm³)
Massa
resina
(g)
Massa
fibra de
vidro
(g)
Massa
fibra
natural
(g)
Proporção
mássica de
fibra
natural/fibras
totais (%)
Volume
MEK-P
(ml)
Tração
Resina 239,44 268,17 - - - 2,39
1FV/1FN 232,00 234,00 22,11 3,887 14,95 2,32
1FV/1FN/1FV 232,00 234,00 21,20 4,87 18,68 2,32
Fibra de vidro 232,00 234,00 26,00 - - 2,32
Impacto
Resina 195,00 218,40 - - - 1,95
2FN/4FV 199,50 201,10 19,72 2,62 11,73 1,99
3FN/5FV 195,00 196,56 17,72 4,12 18,86 1,95
4FN/4FV 195,00 196,56 16,15 5,687 26,04 1,95
Fibra de vidro 195,00 196,56 21,84 - - 1,95
Fonte: Autor (2009).
Para avaliar a resistência sob impacto foi possível trabalhar com proporções
entre a fibra natural e a fibra de vidro de forma diversa. Nessas composições a fibra
35
natural pode ser incorporada em aproximadamente 12%, 19% e 26% m/m em
relação a quantidade de fibra nos compósitos.
Depois de confeccionadas, as placas foram submetidas à usinagem para
produção dos corpos de prova. Esses corpos de prova foram climatizados a
temperatura de 23ºC (± 2ºC) e umidade relativa de 50% (± 5%) durante pelo menos
48 horas, conforme norma ASTM 618. Devido ao processo manual de confecção
dos corpos de prova, alguns deles apresentaram bolhas de ar, sendo descartados e
não submetidos aos ensaios.
A determinação da densidade das amostras foi realizada conforme a norma
NBR 11936, em duplicata. A partir dos valores obtidos nessa análise e os valores
em massa expressos na Tabela 3 foi possível estimar o teor de vazios dos
compósitos aplicando a seguinte equação:
V = 1- (m
m
/
m
+ m
fv
/
fv
+ m
fn
/
fn
)
c
m
c
Na equação acima, V refere-se ao teor de vazios, m
m
,
m
fv
, m
fn
e m
c
representam as massas da matriz, fibra de vidro, fibra natural e do compósito (m
m
+
m
fv
+ m
fn
) respectivamente. O mesmo se aplica para os subscritos nos símbolos de
densidade (
m
,
fv
,
fn
e
c
) (ADAMS; CARLSSON; PIRES, 2003).
As dimensões dos corpos de prova de tração estão de acordo com a norma
ASTM D638-02a e as dimensões dos corpos de prova de impacto são aquelas
indicadas pela norma ASTM D256-06. A seguir, nas figuras 9 e 10 apresentam-se a
placa e os corpos de prova confeccionados para os ensaios mecânicos.
36
Figura 9: Placa do compósito híbrido confeccionado para ensaio de impacto.
Fonte: Autor (2008).
Figura 10: Corpos de prova submetidos ao ensaio de tração (a) resina, (b) 1FV/1FN, (c) 1FV/1FN/1FV
e (d) FV.
Fonte: Autor (2009).
O ensaio de tração é o mais utilizado dentre os diversos tipos de ensaios
disponíveis para avaliação das propriedades mecânicas dos materiais. Isto se deve
ao fato de ter a vantagem de ser relativamente simples e de realização rápida além
de fornecer informações essenciais para o projeto e a fabricação de peças e
componentes. (GARCIA et al. 2000).
As cargas aplicadas aos corpos de prova são feitas através de um
equipamento chamado Máquina Universal de Ensaios, a qual consiste basicamente
de um arranjo constituído por duas travessas (uma delas fixa e outra móvel), uma
(a)
(b)
(c)
(d)
37
célula de carga, um mecanismo de direcionamento, garras para fixação dos corpos
de prova e extensômetros (CANEVAROLO, 2003).
Figura 11: Garras da Máquina Universal de Ensaios, corpo de prova, extensômero.
Fonte: Biblioteca Virtual USP (2009).
Os principais parâmetros mecânicos medidos ou calculados por meio dos
ensaios de tração são: tensão de tração, resistência à tração, ponto de escoamento,
tensão de tração no escoamento, alongamento na ruptura e módulo de elasticidade
(CANEVAROLO, 2003).
Segundo Aguilar e Silva (2006), o módulo de elasticidade é definido através
da lei de Hooke. Esta lei descreve matematicamente o comportamento experimental
de determinados materiais, nos quais a deformação () é praticamente proporcional
à tensão () quando as deformações são pequenas:
A constante de proporcionalidade é chamada de Módulo de Young ou de
elasticidade. Como a deformação é adimensional, o módulo de Young tem as
mesmas dimensões da tensão.
O módulo de Young está relacionado com a energia de ligação e o fator de
empacotamento do arranjo atômico. Comumente é determinado na curva
tensão/deformação obtida em ensaios de tração ou compressão. Este módulo avalia
a resistência do material à deformação elástica. É uma medida da sua rigidez.
Materiais com baixo módulo deformam muito elasticamente quando sujeitos a
solicitações mecânicas. (AGUILAR; SILVA, 2006).
38
A resistência ao impacto é uma das propriedades mais requisitadas para a
especificação do comportamento mecânico dos materiais. Esta propriedade
depende de um grande número de variáveis, dentre elas a temperatura do ensaio, a
velocidade do impacto durante o teste, a sensibilidade a entalhes padronizados, a
força com que o corpo de prova sofre o impacto, a geometria do corpo de prova, as
condições de fabricação do corpo de prova e as condições ambientais do ensaio. A
maioria dos ensaios padronizados sob impacto é realizada utilizando-se corpos de
prova com entalhe (Figura 11), ou seja, é feito um corte padronizado no corpo de
prova e observa-se qual é a energia necessária para fazer com que este corte
(entalhe) se propague através do corpo de prova até sua ruptura (CANEVAROLO,
2003).
Figura 12: Esquema do corpo de prova utilizado para ensaio de impacto (dimensões em mm).
Fonte: Monteiro et al. (2006).
Os ensaios de impacto mais conhecidos são denominados Charpy e Izod,
comumente utilizado nos Estados Unidos e na Europa respectivamente. A diferença
entre estes ensaios está na configuração geométrica do entalhe e do modo de
fixação do corpo-de-prova na máquina, conforme ilustra a Figura 7 (GARCIA et al.
2000).
39
Figura 13: Representação esquemática do ensaio de impacto: tipo Izod e Charpy.
Fonte: Lesko (2004).
Os ensaios para a determinação das propriedades de resistência à tração,
determinação do módulo de Young e deformação na ruptura foram estimados
segundo as normas ASTM D638-02a e a resistência ao impacto foi avaliada
aplicando-se o método Izod de acordo com as normas ASTM D256-06, ambos no
Laboratório de Materiais da UNIVILLE, utilizando os equipamentos apresentados
nas Figuras 15 e 16. Os valores de média e desvio padrão foram determinados para
cada conjunto de condições para proceder-se a análises dos resultados.
Figura 14: Equipamento utilizado nos ensaios de tração.
Fonte: Autor (2008).
40
Figura 15: Equipamento utilizado para os ensaios de impacto.
Fonte: Autor (2008).
Para a preparação dos corpos de prova para os ensaios de absorção de
água, utilizaram-se os mesmos procedimentos descritos na preparação dos corpos
de prova para os ensaios mecânicos de tração (Tabela 3).
A norma ASTM D570-98 especifica para o corpo de prova uma espessura de
3,2mm ± 0,20mm, largura de 25,4mm e comprimento de 76,2mm. Os ensaios foram
realizados em quintuplicata para cada composição, como mostra a Figura 13.
Figura 16: Corpos de prova submetidos ao ensaio de absorção de água.
Fonte: Autor (2009).
Realizaram-se ensaios de absorção de água dos compósitos conforme a
norma ASTM D570-98 (2005). Os corpos de prova dos compósitos foram obtidos no
formato de retângulo 75,2 mm por 25,4 mm com espessura de 3 mm de acordo com
a norma ASTM D570-98, secos em estufa a vácuo por (50 3)C por 24 horas,
41
resfriados em um dessecador e obtidas imediatamente suas massas em balança
analítica de 0,0001g de precisão. As amostras condicionadas foram imersas em
água destilada, mantidas a (23 1)C no banho termostatizado por um período de
24 horas, primeiramente, secas com papel toalha na superfície para a retirada da
umidade, medidas suas massas em balança analítica de 0,0001g de precisão e
novamente recolocadas na água. Esse procedimento de imersão e pesagem foi
repetido após uma semana, e posteriormente de duas em duas semanas até que a
média das massas fosse menor que 1% do total do aumento da massa ou 5 mg.
Neste caso a amostra pode ser considerada saturada. A diferença entre a amostra
saturada e a amostra seca pode ser considerada como a água absorvida pelo corpo
de prova.
Após os ensaios mecânicos é comum observar as fraturas do material ao
microscópio para verificar os efeitos do esforço na superfície, bem como a
morfologia e indícios da interação carga/matriz.
Para a avaliação do grau de adesão interfacial do material vegetal foram
observadas as fraturas dos ensaios mecânicos ao microscópio eletrônica de
varredura (MEV), após serem revestidos por uma fina camada de ouro.
Segundo Canevarolo (2003, p. 165) “As várias técnicas de microscopia
eletrônica são hoje as principais ferramentas disponíveis para o estudo da estrutura
fina e da morfologia de materiais”. Tem a capacidade de ampliação entre 20 e
100.000x, observando-se a superfície do material, o qual se encontra no
equipamento sob alto ou baixo vácuo.
O microscópio incide um feixe de elétrons que varre a superfície de uma
amostra. A imagem é criada através de detectores dos feixes de elétrons refletidos
(elétrons secundários e/ou retroespalhados). É possível assim, fazer um exame a
grandes ampliações das características da superfície e/ou microestruturas
(CALLISTER, 2002).
As imagens têm alta profundidade de foco, o que significa obter diferentes
relevos da superfície da amostra simultaneamente. Diferentemente do microscópio
óptico, que usa luz para formação de imagem, os microscópios eletrônicos utilizam
elétrons (CANEVAROLO, 2003).
Para o mesmo autor, os detectores de raios-x são usados mais
especificamente para análise química. Assim, as imagens são tridimensionais e de
altíssima resolução (o que garante obter alta ampliação de detalhes próximos sem
42
perda de nitidez), portanto, mais fáceis de interpretar que as imagens de projeção de
microscopia de transmissão. A preparação de amostras e a obtenção de imagens
são relativamente fáceis, o que justifica o fato do microscópio eletrônico de
varredura ser hoje um dos equipamentos mais utilizados na pesquisa de materiais.
A análise térmica é um termo que envolve um grupo de técnicas nas quais
uma propriedade física ou química de uma substância, ou de seus produtos de
reação, é monitorada em função do tempo ou temperatura, enquanto a temperatura
da amostra, sob uma atmosfera específica, é submetida a uma programação
controlada.
Uma das técnicas pertencentes a este grupo é a Termogravimetria (TG), uma
técnica na qual a mudança da massa de uma substância é medida em função
da temperatura enquanto esta é submetida a programação controlada. O termo
Análise Termogravimétrica (TGA) é comumente empregado em polímeros
(RODRIGUES; MARCHETTO, 2002).
A determinação das propriedades térmicas dos compósitos confeccionados
foi realizada por análise termogravimétrica (TGA), no intervalo de temperatura entre
25 e 800 °C a uma taxa de aquecimento de 10º/min em atmosfera inerte (nitrogênio).
A partir da análise obteve-se as curvas TG/DTG dos compósitos estudados.
43
4. RESULTADOS
4.1 DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE DOS COMPÓSITOS
Os valores de densidade registrados para a fibra vegetal aplicada neste
estudo foi de 0,88 g.cm
-3
. A densidade para a resina e os compósitos, bem como o
teor de vazios obtidos para os compósitos são apresentados na Tabela 04.
Tabela 04: Valores de densidade e teor de vazios das amostras analisadas.
Ensaios
Amostra
Densidade
(g.cm
-3
)
Teor de
Vazios (%)
Tração e Impacto
Resina
1,376
-
Tração 1FV/1FN 1,346 5,10
1FV/1FN/1FV 1,407 0,47
Tração e Impacto Fibra de vidro 1,336 7,35
Impacto
2FN/4FV 1,349 5,25
3FN/5FV 1,288 8,86
4FN/4FV 1,266 9,75
Verifica-se para as amostras de compósitos sujeitos a tração que a densidade
aumenta em virtude da abertura da manta em duas partes e o teor de vazios
registrado para essa amostra manteve-se abaixo de 1% o que é desejado. Para as
amostras confeccionadas para o ensaio de impacto observa-se que a densidade
desses compósitos cai com o aumento da fibra vegetal, o que era esperado uma vez
que essas fibras apresentam densidade 34% inferior à fibra de vidro. Por outro lado
o teor de vazios aumentou com a presença da fibra vegetal o que pode ser explicado
em parte pelo volume que essas fibras apresentam em relação à fibra de vidro.
44
4.2 AVALIAÇÃO DOS ENSAIOS DE TRAÇÃO
Para os ensaios de tração, foram submetidas amostras das 4 (quatro)
composições, apresentadas em detalhes na metodologia. Para todos os corpos de
prova, exceto o confeccionado apenas com resina, foi utilizada a proporção 90/10
(matriz/fibra).
Cabe ressaltar que não foi possível realizar outras proporções de fibra natural
para os corpos de prova submetidos ao ensaio de tração devido ao volume dessas
fibras, pois esse incremento elevaria a espessura do corpo de prova, não tornando
possível confeccioná-los dentro da padronização normatizada.
As composições dos corpos de prova submetidos aos ensaios e seu
comparativo da resistência à tração podem ser observados no Gráfico 1.
0
5
10
15
20
25
30
35
Resina FV/FN/FV FV/FN FV 10
Resistência a Tração (MPa)
Gráfico 1: Comparativo de resistência a tração dos diferentes corpos de prova submetidos ao ensaio.
De acordo com essa figura nota-se que o corpo de prova confeccionado
somente com resina apresentou uma baixa resistência à tração, relativamente aos
demais, como já era esperado, devido a inexistência de reforços (fibra) nestes
corpos de prova.
Analisando-se os compósitos, verifica-se que os valores registrados de
resistência à tração não apresentaram diferença estatisticamente significativa. Logo
a inclusão da trama de fibras de pupunheira manteve esse desempenho mecânico.
45
Cabe registrar que a amostra FV/FN/FV mostrou um valor médio inferior aos
demais compósitos. Atribuiu-se esse ao efeito do desdobramento das mantas de
fibra de vidro aplicadas nessa amostra. Considerando que houve a manutenção da
proporção matriz/fibra adotada para os outros corpos de prova e a quantidade em
massa de fibra de vidro semelhante, sugere-se que o desarranjo da manta de fibra
de vidro durante a confecção dos corpos de prova foi a causa da perda de
resistência à tração. Nasseh (2004) relata que quanto maior o número de estágios
de moldagem da fibra de vidro, maior é a perda de suas propriedades mecânicas.
John e Naidu (2004), realizaram ensaios com compósitos híbridos contendo
como reforço fibra de vidro e fibra de sisal, obtendo 25,93 MPa de resistência à
tração para compósitos contendo 75% de fibra de vidro e 25% de fibra de sisal para
5% em volume de fibra em relação à matriz (resina poliéster insaturado).
Vieira (2008) obteve valores próximos ao resultado obtido com o compósito
FV/FN em compósitos híbridos contendo 25% de fibra atuando como reforço, sendo
deste percentual 75% de fibra de sisal.
Os valores obtidos para os híbridos nesse ensaio ficam próximos aos
estudados por Farias (2007), tanto para o compósito contendo apenas uma trama de
fibra natural (1FN) da pupunheira (27,6 MPa) quanto para o compósito contendo
10% de fibra de vidro (28,7 MPa). Isto sugere que para o evento de resistência a
tração não é imperativo o uso de fibra de vidro como reforço.
Os resultados de alongamento (Gráfico 2) mostram que esse parâmetro não
apresentou valores significativamente diferentes, embora, a exemplo do ensaio de
tração, o compósito confeccionado com uma manta de fibra de vidro e uma trama de
fibra natural (1FV/1FN) apresentou valores na ordem de 5,5%.
0
1
2
3
4
5
6
7
Resina FV/FN/FV FV/FN FV 10
Alongamento (%)
Gráfico 2: Comparativo do alongamento dos diferentes corpos de prova submetidos a análise.
46
O módulo de elasticidade não sofreu variações consideráveis para os
compósitos, permanecendo na faixa de 5,5 GPa (Gráfico 3). Esta grandeza parece
não ter sido influenciada pelo desdobramento das mantas de fibra de vidro, como
observado nos valores de resistência à tração e alongamento. Os corpos de prova
confeccionados apenas com resina que apresentaram valores inferiores aos
compósitos. Verifica-se que os valores diversos registrados para o teor de vazios
desses compósitos parecem não ter influenciado nas propriedades mecânicas
obtidas sob tração para esses materiais.
0
1
2
3
4
5
6
7
Resina FV/FN/FV FV/FN FV 10
Módulo de elasticidade (GPa)
Gráfico 3: Comparativo do módulo de elasticidade dos diferentes corpos de prova submetidos a
análise.
Os valores do módulo de elasticidade dos compósitos registrados neste
estudo mostraram-se superiores aos obtidos por Abdullah-Al-Kafi et al. (2006), para
compósitos híbridos de fibra de juta (25%) - fibra de vidro em poliéster, com
percentual total de fibra de 25% em relação a matriz, onde o valor máximo ficou
próximo de 4 GPa para o híbrido com fibra de vidro e de juta com tratamento UV.
4.3 AVALIAÇÃO DOS ENSAIOS DE IMPACTO
Considerando a espessura dos corpos de prova submetidos ao ensaio de
impacto, pode-se variar o percentual da fibra natural em relação à fibra de vidro,
conforme descrito na Tabela 3, e os resultados apresentados no Gráfico 4, no qual
47
estão registrados os percentuais de fibra natural, relativo à massa de fibra de vidro,
presente em cada compósito. Observa-se que foi possível obter composições com
até 26% (m/m) de fibra natural tramada.
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
12,5
15,0
17,5
20,0
Resina FV FN 12% FN19% FN 26%
Resistência ao Impacto (J/m)
Gráfico 4: Comparativo de resistência ao impacto dos diferentes corpos de prova submetidos a
análise.
Nesse ensaio verificou-se que a resina pura possui baixa resistência e que a
presença de 10% de fibra de vidro duplicou seu valor. Observou-se também que a
presença de tramas de fibra natural altera o comportamento do compósito em
relação ao desempenho sob impacto. A presença de 12% de fibra natural mantém o
desempenho obtido quando da presença apenas de fibra de vidro. Já 19% de fibra
natural duplica o valor registrado para essa propriedade, sendo este conservado
com o acréscimo de mais uma trama (correspondendo à amostra FN 26%).
Merece destaque o efeito do aumento de 7% na proporção de fibra natural
entre as amostras FN 12% e FN 19%. Imaginou-se que esse fato poderia estar
relacionado a possível diferença de posição do entalhe considerando-se as faces do
corpo de prova. Entretanto verificou-se que todos os corpos de prova foram
entalhados na mesma face, ou seja, naquela em que estava presente, na ordem,
resina e fibra natural. Com essa hipótese descartada, sugere-se que o efeito é
relativo à obtenção de uma proporção ótima fibra de vidro/trama de fibra natural.
Um fator importante quando se trabalha com fibras de origens distintas é que
elas apresentam densidades diferentes. Nos ensaios sob impacto, foi possível uma
variação maior de composições relativas: fibra de vidro/fibra natural.
48
Sob esse aspecto, verificou-se que foi possível obter compósitos com até
51,5% de fibra natural e que acima de 42,5% em volume de fibras tramadas, a
resistência sob impacto é duplicada.
Sobre a análise deste ensaio também se observa que os altos valores
registrados para o teor de vazios desses compósitos parecem não ter influenciado
negativamente a propriedade mecânica, sob impacto, desses materiais.
4.4 ANÁLISE MORFOLÓGICA DAS FRATURAS
Após realizados os ensaios de resistência à tração e ao impacto, as fraturas
dos corpos de prova submetidos e esses ensaios foram observadas ao MEV. A
Figura 17 apresenta as imagens obtidas pelo MEV.
(a)
(b)
Figura 17: Micrografias das fraturas dos corpos de prova submetidos ao ensaio de tração. (a) corpo
de prova confeccionado com fibra de vidro. (b) corpo de prova confeccionado com uma manta de
fibra de vidro e uma trama de fibra natural.
As imagens acima mostram a textura das fibras de vidro (a) e vegetal (b),
além da interface com a matriz. A fibra de vidro possui superfície lisa e está
Fibra de vidro
Resina
Fibra natural
Resina
49
levemente acima do plano da superfície polimérica o que indica a transferência de
carga da matriz a esse reforço durante o esforço mecânico. Observa-se também
uma trinca na matriz localizada entre duas fibras de vidro o que sugere uma forte
interação entre elas.
Na Figura 18 (a), observa-se que a fibra natural, localizada no plano da
matriz, sofreu estilhaçamento, o que indica que também houve transferência de
carga durante o ensaio.
(a)
(b)
Figura 18: Imagens do MEV das fraturas dos corpos de prova submetidos ao ensaio de impacto e
tração. (a) corpo de prova da amostra FN 12% submetido ao ensaio de impacto. (b) corpo de prova
FV/FN/FV submetido ao ensaio de tração.
A micrografia (a) permite analisar vários aspectos do compósito híbrido, pois
mostra a matriz, fibras de vidro e fibra vegetal. A fratura caracteriza-se do tipo frágil,
com superfície disforme, há trincas na matriz próximas as fibras de vidro conforme
observado no compósito apenas com esse reforço e, próximo a fibra vegetal ocorreu
o deslocamento de parte da matriz o que sugere que em ambas as interfaces houve
um comportamento semelhante das cargas independente da natureza. Esse fato
corrobora os resultados registrados nos ensaios mecânicos sob tração.
Na imagem (b) observa-se a fibra natural, posicionada perpendicularmente a
superfície da fratura, e destaca-se a distância entre a matriz e a fibra natural o que
indica baixa adesão, fato já descrito por Santos, et al. (2008).
Resina
Fibra Natural
Fibra de Vidro
Resina
Fibra Natural
50
4.5 ANÁLISE DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS
Com relação ao comportamento térmico dos compósitos preparados para o
ensaio de impacto, o ensaio de degradação térmica permitiu obter as curvas
apresentadas no Gráfico 5, onde se observou que o processo de degradação ocorre
em uma única etapa. Os valores de T
onset
, T
pico
e perda de massa são indicados na
Tabela 4.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
20
40
60
80
100
perda de massa (%)
T (
o
C)
Resina
FV
FN12%
FN 19%
Gráfico 5: Comportamento térmico dos compósitos submetidos ao ensaio de degradação térmica.
A partir das informações obtidas nessa análise, verifica-se, como era
esperado, que o acréscimo de material vegetal reduziu sensivelmente as duas
temperaturas, quando se comparou à resina pura. Efeito inverso foi observado da
presença exclusiva de fibra de vidro, que chega a aumentar em aproximadamente
18 ºC a T
onset
.
51
Tabela 5: Valores de T
onset
, T
pico
e perda de massa dos compósitos submetidos ao
ensaio de degradação térmica.
As T
pico
registradas para os compósitos híbridos mantiveram-se entre os
valores registrados para a resina pura e somente com fibra de vidro, obedecendo a
relação de quanto menor quantidade relativa de fibra de vidro mais próxima da
temperatura registrada para a resina.
Esses valores sugerem que é possível aplicar os compósitos com até 19% de
fibras naturais desde que a temperatura de trabalho seja inferior a 300 ºC.
Por outro lado, registrou-se menor perda de massa a medida que a
quantidade de fibra natural foi crescente. Esperava-se que o material vegetal
perdesse massa durante essa análise, considerando o intervalo de temperatura
aplicado.
Segundo Santos (2008), a perda de massa registrada para compósitos com
10% de fibra de pupunheira foi de 79%, semelhante ao obtido nesse estudo para a
composição FN 12%, o que indica que a presença da fibra de vidro, neste caso, não
influencia a degradação térmica do compósito que apresenta fibra natural de
pupunheira. A mesma autora registrou ainda que após o processo de degradação
térmica da fibra de pupunheira, sob atmosfera de nitrogênio o conteúdo em massa
de material vegetal permanecia em torno de 17%. Acredita-se que essas fibras
devam apresentar alto teor de sais inorgânicos, mas não há registro na literatura
sobre essa composição.
Amostra
T
onset
(ºC)
T
pico
(ºC)
Perda de massa (%)
Resina 341,9 402,67 96,42
FV
359,8
405,03
88,62
FN 12% 337,9 402,86 80,98
FN 19% 336,5 395,77 70,91
52
100 200 300 400 500 600 700 800
DTG (%)
T (
o
C)
Resina
FV
FN12
FN19
Gráfico 6: Curvas DTG obtidas para resina, fibra de vidro e compósitos híbridos com 12% e 19% de
fibra natural em massa.
4.6 AVALIAÇÃO DO ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA
Como já apresentado na metodologia deste trabalho, o ensaio de absorção de
água foi realizado com os mesmos compósitos submetidos ao ensaio de tração,
apresentando os seguintes percentuais de absorção, conforme ilustra o Gráfico 6 a
seguir:
0 200 400 600 800
0
1
2
3
FV/FN/FV
FV/FN
FV
Absorção de água (% m/m)
Tempo (h)
Gráfico 7: Percentual de absorção de água dos compósitos submetidos ao ensaio.
53
Os valores resultantes do ensaio indicam que o corpo de prova contendo
como reforço apenas fibra de vidro registrou os menores valores de absorção de
água, como era esperado, devido a inexistência de matéria vegetal, absorvendo ao
final de 840 horas aproximadamente 1% de água. Já o compósito que mais
absorveu água foi o confeccionado com duas mantas de fibra de vidro e uma trama
de fibra natural (FV/FN/FV). Esse fato foi atribuído ao desarranjo da manta para a
confecção do compósito. Para essa composição, a absorção de água foi de 2,7%.
Os corpos de prova FV/FN absorveram, em 168 horas, 25% menos água que
as amostras FV/FN/FV. Entretanto, essa diferença reduz a 9,8% em 840 horas, o
que indica que no decorrer do tempo essas amostras apresentarão valores
semelhantes, porém, não ultrapassando 3% de absorção de água.
Durante os ensaios foi possível observar que a permeação da água ocorre
mais intensamente nas regiões usinadas dos corpos de prova, onde as bordas das
tramas de fibra estão expostas. Acredita-se que esse efeito pode ser minimizado,
com a impermeabilização desses pontos com a própria resina.
Silva et al (2008) registraram, em seu estudo com compósitos híbridos de
fibras de curauá e vidro, um percentual próximo de 2% de absorção de água após
aproximadamente 4500 horas, valor semelhante ao registrado para as amostras
FV/FN.
Já Vieira (2008) obteve esse mesmo percentual de absorção de água para
compósitos híbridos com 25% de fibra de fibra, sendo estas compostas por 50% de
fibra de sisal e 50% de fibra de vidro em volume.
54
CONCLUSÃO
Nos ensaios de tração, a inserção das tramas de fibras naturais não alterou
significativamente os resultados quando comparados com os corpos de prova
confeccionados apenas com fibra de vidro como reforço. Esses resultados indicam a
viabilidade em aplicar as fibras de pupunheira, nesse percentual, sem comprometer
o desempenho mecânico previsto para os compósitos.
A partir dos dados apresentados, de resistência sob impacto, pode-se concluir
que aplicação das tramas da fibra da pupunheira permitiu ampliar em 94% esse
desempenho, caso do compósito contendo 19% de fibra natural, relativamente aos
corpos de prova que utilizaram apenas a fibra de vidro como reforço.
Porém, de acordo com o que foi observado nas micrografias, a interface
matriz/fibra natural continua sendo o principal fator determinante para os resultados
de ensaios de resistência mecânica, principalmente nos ensaios de tração.
Com relação a degradação térmica, concluiu-se que a incorporação de fibra
natural no compósito pode ser realizada sem problemas para temperaturas de
trabalho inferiores a 300ºC.
O perfil de absorção de água dos corpos de prova quando submersos indica
que esses compósitos absorvem menos de 3% de água.
Esse conjunto de resultados demonstra que esses compósitos apresentam
potencial para a fabricação de produtos que possam demandar grande resistência
ao impacto, desempenho sob tração semelhante aos com fibra de vidro (10%) e
exposição a temperaturas de até 300 ºC.
Consideração importante a ser comentada foi o fato da abertura da manta de
fibra de vidro para intercalar com a trama de fibra natural na confecção do
compósito. Observou-se que esta ação reflete-se no desempenho da resistência à
tração desses compósitos devido a simples manipulação da fibra de vidro.
Entende-se que é necessário a obtenção de dados referentes as
propriedades mecânicas somente das fibras da pupunheira, incluindo a realização
de um estudo sobre os efeitos da impermeabilização das bordas dos compósitos no
perfil de absorção de água.
55
REFERÊNCIAS
ABDULLAH-AL-KAFI; ABEDIN, M. Z.; BEG, M. D. H. and PICKERING; KHAN, K. L.;
MUBARAK, A. Study on the Mechanical Properties of Jute/Glass Fiber-reinforced
Unsaturated Polyester Hybrid Composites: Effect of Surface Modification by
Ultraviolet Radiation. Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 25, No.
6/2006.
ABMACO - Associação Brasileira de Compósitos. Compósitos. Disponível em
<http://www.abmaco.org.br/compositos.cfm> . Acesso em: 17 jun. 2007.
ADAMS, D.; CARLSSON, L. A.; PIPES, B. R. Experimental characterization of
advanced composite materials. 3a. Edição CRC Press, 2003.
AGUILAR, A.P. e SILVA, E.C.S. Corrêa. Análise da Capacidade de Deformação do
Concreto: Módulo de Young X Módulo de Deformação M.T.P. In: 17º CBECIMAT -
CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, 15 a
19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil.
AHMED, K. SABEEL; VIJAYARANGAN, S; RAJPUT, CHHAYA. Mechanical Behavior
of Isothalic Polyester-based Untreated Woven Jute and Glass Fabric. Hybrid
composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 25, No.
15/2006.
AHMED, K. SABEEL; VIJAYARANGAN, S; KUMAR, ANISH. “Low Velocity Impact
Damage Characterization of Woven Jute–Glass Fabric Reinforced Isothalic Polyester
Hybrid Composites”. Journal of Reinforced Plastics and Composites, Vol. 26, No.
10/2007.
AKIL, Hazizan Md; CHENG, Leong Wei; ISHAK, Z.A. Mohd; BAKAR, A. Abu;
RAHMAN, M.A. Abd. Water absorption study on pultruded jute fibre reinforced
unsaturated polyester composites. Journal Composites Science and Technology,
56
2009. Disponível em: <homepage: www.elsevier.com/ locate/compscitech> Acesso
em: 20 abr. 2009.
AMORIM, W., QUEIROZ, G., CALADO, V., BASTIAN, F., Processamento de Placa
Espessa de Compósito através de Moldagem por Transferência de Resina. Revista
Matéria, v. 11, n. 3, pp. 316 – 323, 2006.
ANDRADE, Tarcisio Eloi Júnior. Produção de Alumina Biomórfica a partir de Sisal e
de Outros Materiais Ligninocelulósicos. In: UFRN – CENTRO DE CIÊNCIAS
EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E
ENGENHARIA DE MATERIAIS, Natal - RN, 2006.
AQUINO, R.C.M.P., MONTEIRO, S.N., D’ALMEIDA, J.R.M., Evaluation of the Critical
Fiber Length of Piassava (Attalea funifera) Fibers using the Pullout Test. Journal of
Materials Science Letters, v. 22, pp. 1495-1497, 2003.
ARAÚJO, C. R. - Cinética de Decomposição Térmica de Compósitos
Poliméricos com Fibras de Curauá. Universidade Federal do Rio de Janeiro -
UFRJ. Rio de Janeiro, 2003.
ASHBY, M. F., JONES, D. R.H. Engenharia de Materiais. 2ª. ed. Rio de Janeiro:
Elsevier v. 2, 2007.
ASKELAND, Donald R.; PHULE, Pradeep P., Ciência e Engenharia dos Materiais.
Ed. Cengage, 2008.
ASTM D-256-06: Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact
Resistance of Plastics, 2006.
ASTM D570-98: Standard Test Method for Water Absorption of Plastics, 2005.
ASTM D638-02a: Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics, 2002.
57
ASTM D-1475: Standard Test Methods for Density of Liquid Coatings, Inks, and
Related Products, 2008.
ASTM D-1939: Practice for Determining Residual Stresses in Extruded or Molded
Acrylonitrile-Butadiene-Styrene (ABS) Parts by Immersion in Glacial Acetic Acid,
1999.
ASTM D-2196: Standard Test Methods for Rheological Properties of Non-Newtonian
Materials by Rotational (Brookfield Type) Viscometer, 2005.
ASTM D-2471: Standard Test Method for Gel Time and Peak Exothermic
Temperature of Reacting Thermosetting Resins, 2008.
ASTM D-2583: Standard Test Method for Indentation Hardness of Rigid Plastics by
Means of a Barcol Impressor, 2001.
BALEY, C.; BUSNEL, F.; GROHENS, Y.; SIRE, O. “Influence of chemical treatments
on surface properties and adhesion of flax fibre – polyester resin”. Composites: Part
A; Applied Science and manufacturing, v 37, p. 1626-1637, out 2006.
BESSADOK, A.; ROUDESLI, S.; MARAIS, S.; FOLLAIN, N.; LEBRUN, L.. Alfa fibres
for unsaturated polyester composites reinforcement: Effects of chemical treatments
on mechanical and permeation properties. France, 2009. In : JOURNAL HOMEPAGE
COMPOSITES: PART A 40 (2009) 184–195. Disponível em
<http://www.elsevier.com/locate/compositesa> .Acesso em: 23 mar.2009.
BLEDZKI AK, GASSAN J. Composites reinforced with cellulose based fibers. Prog
Polym Sci, 1999.
BLEDZKI, A.K.; REIHMANE, S. & GASSAN, J. Thermoplastics Reinforced with Wood
Fillers: A Literature Review. Polymer-Plastic Technology, v.37, n.4, p.451-68,1998.
CALLISTER JR., William D. Ciência e engenharia de materiais uma introdução.
5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
58
CALUNDANN G., JAFFE M., JONES R. S. and YOON H., Fibre reinforcement for
composite materials. Ed. Bunsell A R, Elsevier, Amsterdam, 1998.
CANCHÉ-ESCAMILLA G., CAUICH-UPUL J.I., MENDIZÁBAL E., PUIG
J.E.,VÁSQUEZ –TORRES H., HERERAFRANCO P.J. Composites: Part A, v. 30,p.
349-359, 1999.
CANEVAROLO JR., Sebastião V. Técnicas de Caracterização de Polímeros.
Editora Artliber. São Paulo, 2003.
CARMO, C. A. F. de S.; EIRA, P. A.; SANTOS, R. D.; BERNARDI, A. C. C.; GOMES,
J. B. V.; OLIVEIRA, R. P.; LUMBRERAS, J. F.; NAIME, U. J.; GONÇALVES, A. O.;
FIDALGO, E. C. C.; AGLIO, M. L. D. Aspectos culturais e zoneamento da
pupunha no Estado do Rio de Janeiro. Embrapa Solos, 48 p. n. 58. Rio de
Janeiro, 2003.
CARVALHO, A. “Manual Técnico da Fiberglass do Brasil”, São Paulo, 1992.
CARVALHO, Laura Hecker. Chemical Modification of Fiber for Plastic Reinforcement
in Composites. In: LEÃO, A. L.; CARVALHO, F. X.; FROLLINI, E.;
LIGNOCELLULOSIC – PLASTIC COMPOSITES. USP/UNESP, Brasil, 1997.
CARVALHO, Francisco José Xavier. Tecnologia dos Compósitos. In: ABMACO:
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE MATERIAIS COMPÓSITOS, 2000. Disponível em
<http://www.abmaco.org.br> . Acesso em: 05 jun. 2008.
CARVALHO, Laura Hecker de. Compósitos Poliméricos Reforçados por Fibras
Vegetais. DEMa/CCT/UFCG. 2003.
CARVALHO, L. H.; CAVALCANTI, W. S. Propriedades mecânicas de tração de
compósitos poliéster/tecidos híbridos sisal/vidro. POLÍMEROS: CIÊNCIA E
TECNOLOGIA, vol. 16, n° 1, p. 33-37, 2006.
59
CASARIL, A.; GOMES, E. R.; SOARES, M.R.; FREDEL, M.C.; AL-QURESHI, H.A.
Análise micromecânica dos compósitos com fibras curtas e partículas. Revista
Matéria. v. 12, n. 2, pp. 408 – 419, 2007.
CAVANI, C. S.; SANCHEZ, C. G. ; LEAL, C. V. ; SANCHEZ, E. M. S.. “Polyester
resin composite with sugar cane bagace: influence of fibers treatment in flexural and
tensile strenght and accelerated aging”. IN: PPS-2004 AMERICA'S REGIONAL
MEETING, Anais do PPS-2004, Florianópolis 2004.
CHAIMSOHN, Francisco Paulo; Durigan, Maria Eliane. Rentabilidade do cultivo de
palmeira-real vs. pupunha para produção de palmito. Disponível em
<http://www.pejibaye.ucr.ac.cr/Produccion1.htm >. Acesso em: 06 jan. 2007.
CRAY VALLEY. Resina. Disponível em:
<http://www.crayvalley.com.br/produtos/resina/boletins/6040-01.php>. Acesso em:
14 jul. 2009.
CULTIVO DA PUPUNHA. In: INPA – INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS DA
AMAZÔNIA. CPCA – Centro de Pesquisas em Ciências Agronômicas. Disponível
em <www.inpa.gov.br/cpca/areas/pupunha.html>. Acesso em: 20 jun. 2009.
D´ALMEIDA, A. L. F. S.; BARRETO, D. W.; CALADO, V.; D´ALMEIDA, J. R. M.,
Efeito de Tratamentos Superficiais em Fibras de Piaçava sobre o Comportamento
Dinâmico-Mecânico de Compósitos de Matriz Poliéster Isoftálica. 17º CONGRESSO
BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS MATERIAIS, Foz do Iguaçu,
2006.
ELIAS, Hans-Georg. An introduction to plastics. Weinheim: VCH, 1993.
EMBRAPA. Processamento do Palmito de Pupunheira em Agroindústria
Artesanal - Uma atividade rentável e ecológica. In: Embrapa Agrobiologia
Sistemas de Produção, 2004. Disponível em:
<http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Pupunha/PalmitoPupun
heira/importancia.htm> Acesso em: 22 jul 2009.
60
EMBRAPA. PUPUNHA. Disponível em:
<http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Pupunha/PalmitoPupun
heira/introducao.htm>. Acesso em: 11 jul. 2009.
FARIAS, Marcelo A. Compósitos de resina poliéster insaturado reforçados com
fibra e pó de pupunheira: caracterização mecânica e perfil de absorção de
água. TCC - Universidade da Região de Joinville – UNIVILLE, Joinville 2007.
FARIAS, M. A. de ; FARINA, M. Z. ; PEZZIN, A. P. T. ; SILVA, D. A. K. 2009.
Unsaturated polyester composites reinforced with fiber and power of peach palm:
mechanical characterization and water absorption profile. MATERIALS SCIENCE &
ENGINEERING. C, BIOMIMETIC MATERIALS, SENSORS AND SYSTEMS, v. 29, p.
510-513.
FERNANDES, Bruno Souza; FORNARI, Celso Carlino Maria Junior. Avaliação da
Reidratação das Fibras Secas de Coco. Ilhéus, 2007. In: XIII SEMINÁRIO DE
INICIAÇÃO CIENTÍFICA E 9A SEMANA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DA
UESC CIÊNCIAS EXATAS, DA TERRA E ENGENHARIAS. lhéus, 2007.
FERREIRA, Mario dos Santos. A Função Design e a Corrente da
Sustentabilidade: Eco-Eficiência de um Produto. São Paulo: P&D Design, 2004.
FLORI, J.E., D’OLIVEIRA, L.O.B. O cultivo da pupunha sob irrigação no semi-
árido do nordeste brasileiro. Petrolina: EMBRAPA, CPTSA, 1995.
FONSECA, V. M.; Estudo Comparativo das Propriedades mecânicas em
compósitos poliéster/sisal quimicamente tratado. Dissertação Mestrado.
PPGEM, UFRN, 1998.
FREIRE, E.; KLOHN, Tobias Guagliardo. Processabilidade e propriedades
mecânicas de compósitos estirênicos com fibras naturais e químicas. In: XIV
ENCONTRO DE JOVENS PESQUISADORES DA UCS, 2006. Caxias do Sul, 2006.
61
GARCIA, Amauri; SPIM, Jaime Álvares; SANTOS, Carlos Alexandre. Ensaios dos
Materiais. Rio de Janeiro: LTC, 2000.
GRUJICIC, M.; BELL, W. C.; THOMPSON, L. L.; KOUDELA, K. L.; CHEESEMAN, B.
“A. Ballistic-protection performance of carbon-nanotube-doped-poly-vinyl-ester-epoxy
matrix composite armor reinforced with E-glass fiber mats. MATERIALS SCIENCE
AND ENGINEERING, v. 479, p. 10-22, 2008.
HAGE Jr., Elias. Compósitos e Blendas Poliméricas. In: IBM - INSTITUTO LATINO –
AMERICANO DE TECNOLOGIA. Campinas: 1989.
HIMMERFARD, D.; Encyclopédia of Polymer and Technology, John Willy e sons
Inc.; Fiber Vegetable. p. 619-712, 1993.
JOHN, K; NAIDU, S. V. Tensile Properties of Unsaturated Polyester-Based Sisal
Fiber-Glass Fiber Hybrid Composites. JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND
COMPOSITES, Vol. 23, No. 17/2004.
JOSEPH, K. et al. Natural Fibers Reinforced Thermoplastic Composites. In: Frollini,
E.; Leão, A.L.; Mattoso, L.H.C. Natural Polymers and Agrofibers Based
Composites. Embrapa Instrumentação Agropecuária, p.159-201. São Carlos, 2000.
JOSEPH, Kuruvilla; MEDEIROS, Eliton S.; Carvalho, Laura H. Compósitos de matriz
poliéster reforçados por fibras curtas de sisal. Polímeros, v.9, n.4, p. 136-141, 1999.
JOSEPH, K.; CARVALHO, L. H. Propriedades de compósitos híbridos de poliéster
insaturado/tecidos híbridos de juta e algodão. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE
POLÍMEROS, p. 834-839. São Carlos: ABPol, 1999.
LESKO, Jim. Design industrial: Materiais e Processos de Fabricação. São Paulo:
Edgard Blücher, 2004.
LEVY NETO, F.; PARDINI, L. C. Ciência e tecnologia: Compósitos Estruturais.
São Paulo: Edgard Blücher, 2006.
62
LOPES, A. S.; HERNANDEZ, F.B.T.; ALVES JÚNIOR, J.; VALÉRIO FILHO, W.V.
Manejo da Irrigação na Cultura da Pupunha no Noroeste Paulista. Engenharia Rural,
v.15. p. 7-14, 2004.
MANO, E. B., Introdução à polímeros. São Paulo: Edgard Blücher, 1985.
MANO, Eloisa Biasotto. Introdução a Polímeros. Ed. Edgard Blücher. São Paulo,
2001.
MANO, Eloisa Biasotto; MENDES, Luís Cláudio. Introdução a Polímeros. 2.ed. Ed.
Edgard Blücher. São Paulo, 1999.
MANO, E. B.; MENDES, L. C. Identificação de Plásticos, Borrachas e Fibras. Ed.
Edgard Blücher, v. 1. São Paulo, 2000.
MARTIN, Adriana R.; MARTINS, Maria A.; MATTOSO, Luiz H. C.; SILVA, Odilon R.
R. F.. Caracterização Química e Estrutural de Fibra de Sisal da Variedade Agave
sisalana. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 19, nº 1, p. 40-46, 2009.
MATOS, Jivaldo do Rosário; MIYANO, Miriam Hisami; SIQUEIRA, Lilian; MOURA,
Maria de Fátima Vitória de; LUIZ, José Marques. Ilustração da influência da razão de
aquecimento nos resultados de Termogravimetria. Química Nova, 23(1) 2000.
MATTOSO, L. H. C.; FRAGALLE, E. P. Uso de fibras vegetais na indústria
automobilística: necessidade ecológica, oportunidade para o Brasil. Polímeros:
Ciência e Tecnologia, v. 4, n. 1, p. 9-1, 1996.
METHA, G.; MOHANTY, A.K.; MISRA, M.; DRZAL, L.T. “Effect of novel sizing on the
mechanical and morphological characteristics of natural fiber reinforced unsaturated
polyester resin based bio-composites”. Journal of Materials Science, v. 39, p.
2961-2964, 2004.
63
MIRANDA, Marcos Aurélio. Avaliação das propriedades mecânicas: tração e
impacto, para matriz de poliéster insaturada reforçada com pó da pupunheira
(Bactris gasepaes h.b.k.). TCC - Universidade da Região de Joinville – UNIVILLE.
Joinville, 2007.
MOHANTY, A. K., MISRA, M. AND HINRICHSEN, G. Biofibres, Biodegradable
Polymers and Biocomposites: An Overview, Macromol. Mater. Eng. 276/277, p.
1–24, 2000.
MOHANTY, A. K., MISRA, M., DZRAL, L.T. Natutal fibers, biopolymers and
biocomposites. Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group, 2005.
MONTERIO, Sérgio N.; AQUINO, Regina C. M. P.; LOPESA, Felipe P. D.;
D´ALMEIDA José R., Polímeros – versão impressa v.15, n. 1. São Carlos, 2005.
MONTEIRO, S. N.; AQUINO, R. C. M. P.; LOPES, F. P. D.; CARVALHO, E. A.;
D’ALMEIDA, J. R. M. Comportamento mecânico e características estruturais de
compósitos poliméricos reforçados com fibras contínuas e alinhadas de curauá.
Revista Matéria, v. 11, n. 3, p. 197-203, 2006.
MONTEIRO, A, Sergio N.; AQUINOB, Regina Coeli M. P.; LOPESA, Felipe P. D.;
D’ALMEIDA C., José Roberto M.. Tenacidade ao Entalhe por Impacto Charpy de
Compósitos de Poliéster Reforçados com Fibras de Piaçava. 2006. Revista Matéria,
v. 11, n. 3, pp. 204 – 210, 2006.
MORASSI, J. O. Fibras naturais: aspectos gerais e aplicação na indústria
automobilística. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIA DOS
MATERIAIS, 11, 1994, São Paulo: ABPol: ABM: ABC, 1994. p.1259-1262.
MORO, J.R. Produção de palmito de pupunha. Viçosa: Centro de Produções
Técnicas, 1996. 28p. (Manual, 87).
64
MOTHÉ, Cheila G.; ARAUJO, Carla R.. Caracterização Térmica e Mecânica de
Compósitos de Poliuretano com Fibras de Curauá. Escola de Química, UFRJ
Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 14, nº 4, p. 274-278, 2004.
MOUZAKIS, D. E.; ZOGA, H.; GALIOTIS, C. “Composites part B: engineering:
Accelerated environmental ageing study of polyester/glass fiber reinforced
composites (GFRPCs)”, v.39, p. 467-475, 2008.
MUTJÉ, P.; GIRONÉ, J. S, LÓPEZ, A.; LLOP, M. F. and VILASECA, F.. “Hemp
Strands: PP Composites by Injection Molding: Effect of Low Cost Physico-chemical
Treatments”. Group Lepamap, Department of Chemical Engineering University of
Girona, Girona 17071, Spain. JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND
COMPOSITES, Vol. 25, No. 3/2006.
NASSEH, Jorge. Manual de Construção de Barcos. Ed. Booklook, 3ª edição. Rio
de Janeiro, 2004.
ORÉFICE, Prof. Rodrigo. In: LABORATÓRIO DE ENG. DE POLÍMEROS E
COMPÓSITOS – LEPCOM - UFMG. Disponível em: <
http://www.demet.ufmg.br/docentes/rodrigo/r2.htm >. Acesso em: 01 abr. 2008.
OWENS CORNING. Disponível em:
< http://www.owenscorning.com.br >. Acesso em: 03 ago. 2009.
PAGINARURAL. PUPUNHA, foto. Disponível em:
http://www.paginarural.com.br/Imagens/Imagens/0001dez07/Pupunha1.gif. Acesso
em: 30 jun. 2009.
PUPUNHA-NET. 2004. In: A revista da pupunha. Disponível em: <htpp//
www.impa.gov.br/pupunha> Acesso em: 6 fev. 2004.
PUPUNHA-NET. In: Rede de pesquisa e desenvolvimento da pupunha no Brasil.
Disponível em: <http://www.inpa.gov.br/pupunha>. Acesso em: 02 jun. 2007.
65
PUPUNHA-NET, disponível em:
<http://www.inpa.gov.br/pupunha/revista/clement-intro.html> Acesso em: 11 jul.
2009.
PUPUNHA-NET. 2009. In: A revista da pupunha. Disponível em:<htpp//
www.impa.gov.br/pupunha> Acesso em: 13 julho 2009.
RABELLO, M.S. Aditivos de polímeros. São Paulo: Artliber Editora, 2000.
REDIGHIERI, Karla Isabel; COSTA, Dilma Alves. Propriedades mecânicas e
absorção de água dos compósitos de PEBDREC e partículas de madeira de
reflorestamento. Rev. Univ. Rural, Sér. Ci. Exatas e da Terra. Seropédica, RJ,
EDUR, v. 25, n. 1., p. 28-35, 2006.
REIS, M. S.; MARIOT, A.; RESENDE, R.; GUERRA, M. P., In: Euterpe edulis Martius
(PALMITEIRO): BIOLOGIA, CONSERVAÇÃO E MANEJO. Itajaí/SC, p. 281-303,
2000.
RHODIA; Histórico das Fibras Têxteis, Centro de desenvolvimento têxtil, Rhodia
S.A., 2000.
RODRIGUES, Guilherme V.; MARCHETTO, Otávio. Análises Térmicas. 2002.
Disponível em < http://www.materiais.ufsc.br/Disciplinas/EMC5733/Apostila.pdf>.
Acesso em: 20 setembro 2009.
RODRIGUES, D. P.; VINSON, C.; CIAMPI, A. Y.; FARIAS, I. P.; LEMES, M. R.;
ASTOLFI-FILHO, S.; CLEMENT.; C. R. Primer note novel microsatellite markers for
Bactris gasipaes (Palmae). In: INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS DA
AMAZÔNIA - MOLECULAR ECOLOGY NOTES. P. 575–576. Manaus, 2004.
SALAZAR, Vera Lúcia Pimentel; CARASCHI, José Cláudio; Leão, Alcides Lopes.
Avaliação dos produtos de emissão a partir da pirólise de assentos automotivos
feitos de fibra de coco e de espuma de poliuretano. Engenharia Sanitária
Ambiental, v. 10, n.2, p. 162-166, 2005.
66
SANCHEZ, Elisabete M.S.; CAVANI, Claudia Santos. Compósito Poliéster
insaturado – bagaço de cana: melhoria da adesão matriz/fibra e envelhecimento
acelerado. In: VIII ENCONTRO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA, PUC-SP, 2003.
SANCHEZ, E. M. S. ; SANCHEZ, C. G. ; SOUZA, R. A. . Compósitos de Bagaço de
Cana com Resina de Poliéster Insaturado. Influência do tratamento das Fibras na
Adesão Fibra-Matriz. In: 25ª REUNIÃO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE QUÍMICA,
2002, Poços de Caldas - MG. Livro de Resumos da 25ª Reunião da Sociedade
Brasileira de Química, 2002. v. QM092.
SANTOS, Adriane Shibata. Estudo da viabilidade de aplicação de fibras da
pupunheira (Bactris gasepaes h. B.k) como alternativa à fibra de vidro no
desenvolvimento de produtos. Dissertação (Mestrado) - Universidade da Região
de Joinville - UNIVILLE. Joinville, 2007.
SANTOS, A. S.; FARINA, M. Z. ; PEZZIN, A. P. T. ; SILVA, D. A. K. (2008). The
Application of Peach Palm-Fibers as Alternative of Fiber Reinforced Polyester
Composites. JOURNAL OF REINFORCED PLASTICS AND COMPOSITES, v. 27, p.
1805-1817.
SANTOS, Álvaro F.; BEZERRA, José L.; TESSMANN, Dauri J.; POLTRONIERI Luiz
S. Ocorrência de Curvularia senegalensis em pupunheira e palmeira real no
Brasil. 2003. Disponível em <http://www.scielo.br/pdf/fb/v28n2/a17v28n2.pdf>.
Acesso em: 28 julho 2009.
SAVASTANO Jr., H. Fibras de coco em argamassas de cimento Portland para
produção de componentes de construção civil. Dissertação (Mestrado). EPUSP, São
Paulo, 1987. In: XIII SEMINÁRIO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E 9A SEMANA DE
PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DA UESC Ciências Exatas, da Terra e
Engenharias.
SILAEX, P - MEK. Disponível em: <http://www.silaex.com.br/p-mek.htm>. Acesso
em: 20 dez. 2008.
67
SILVA, R.V.; AQUINO, E.M.F.; RODRIGUES, L.P.S.; BARROS, A.R.F..
Desenvolvimento de um compósito laminado híbrido com fibras natural e sintética.
Revista Matéria, v. 13, n. 1, pp. 154 – 161, 2008.
SMITH, W. F. Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 3ª Edição.
Portugal: Editora McGraw-Hill, 1998.
SOUTIS, C. Fibre reincorced composites in aircraft construction. Progressin
Aerospace Sciencies, v. 41, p. 143-151, 2005.
TROTMAN, E. R.; Dyeing and chemical technology of textile fibres, 5 ed.,
Charles Griffin & Company Ltda, London, 1975.
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO – USP. Biblioteca virtual disponível em:
http://www.bibvirt.futuro.usp.br/content/download/6093/48927/file. Acesso em: 20
dez. 2008.
VELMURUGAN, R; MANIKANDAN, V. Mechanical properties of palmyra/glass fiber
hybrid composites. Composites: Part A, 2007.
VIEIRA, Cristiane A. B. Avaliação de Processos de Fabricação de Mantas
Híbridas de Fibra de Vidro e Sisal em Compósitos Poliméricos. Dissertação de
Mestrado. Universidade de Caxias do Sul, 2008.
WESSLER, K.; FOGAGNOLO, C.; EVERLING, M.; BERNARDO, H. P.; SOBRAL, J.
C.; PEZZIN, A. P. T.; BALZER, P. S.; ARAUJO, M.I.S. Obtenção e caracterização de
compósitos de resina de poliéster insaturada e fibras de bananeira. In:
CONGRESSO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS DO MERCOSUL - SULMAT, Joinville,
2004.
YAM, Phillip. Fiber that may not be good for you. Chemical Week, v. 158, n. 36, p.
49, set. 1996.
68
YUYAMA, K.; COSTA, S. S. Estudo da altura do corte da pupunheira para extração
do palmito. Revista brasileira de fruticultura, Cruz das Almas, v.16, p.77-82, 1994.
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
