ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO E CARACTERISTICAS ESTRUTURAIS DE COMPÓSITOS POLIMÉRICOS COM FIBRAS DE JUTA

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Neste contexto, existe um interesse crescente na utilização de materiais lignocelulósicos (fibras de juta, sisal, coco, banana e curauá) como reforço em compósitos de matrizes poliméricas. O interesse da utilização das fibras vegetais está relacionado ao seu baixo custo, densidade menor do que as fibras de vidro, além de serem oriundas de fontes renováveis, não abrasivas [4], e disponíveis em território nacional. Dentre as fibras vegetais, a fibra de juta é uma das mais usadas como reforço de matrizes termoplásticas e termofixas por seu baixo custo e propriedades mecânicas adequadas. A juta pode ser plantada nas calhas dos rios, não provocando desmatamento, sendo que seu ciclo de plantio leva seis meses e coincide com os períodos de cheia e vazante dos rios. Devido à importância econômica regional desse tipo de cultura e da grande produção nacional, sua utilização em compósitos poliméricos mostra-se como uma alternativa economicamente viável e tem sido amplamente estudada por vários grupos de pesquisa[5].

Visando o aproveitamento de recursos naturais disponíveis em território nacional e buscando-se alternativas que sejam economicamente viáveis para o reforço de matrizes poliméricas, utilizaram-se fibras de juta sem tratamento para a produção de compósitos com resina poliéster. Os compósitos das fibras de juta nos percentuais de 4% e 6% foram avaliados e comparados às propriedades mecânicas dos compósitos através dos ensaios de tração e a fractográfia para a visualização da superfície e análise da adesão interfacial entre matriz e as fibras de juta não tratadas, uma vez que ocorreram menor porosidade e melhoria das propriedades mecânica.

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MATERIAIS E METODOLOGIA EXPERIMENTAL

Na fabricação destes compósitos utilizou-se o menor nível possível de processamento tecnológico nas etapas de produção. Desta forma foram produzidos 10 corpos de provas, sendo que 05 com adição de 4% em massa de fibras de juta e 05 com 6% em massa de fibras. A relação da matriz de resina poliéster insaturada ortofitalíca e de catalisador MEK foi de 0,33 % v/v.

Na fabricação dos corpos de provas primeiramente misturou-se as quantidades de resina e agente de cura e seguido da adição em massa das fibras de juta, sendo a mistura homogeneizada por cerca de 4 minutos, desgaseificadas em ultrassom por 10 minutos e vazadas á temperatura ambiente nos moldes de silicone sem pressão, os quais foram desmoldados após o tempo de cura de aproximadamente 01 semana.

Na Figura 1 é possível observar o organograma das etapas de fabricação dos corpos de prova dos compósitos de fibra de coco.

[pic 3][pic 4]

- b) c)

[pic 5][pic 6]

e) d)

Figura 1: a) fibras de coco extraídas manualmente; b) homogeneização fibra/resina; c) molde de silicone utilizado para a fabricação dos compósitos; d) compósitos lixados para ensaio de tração; e e) caracterização mecânica dos compósitos utilizando a máquina de tração.

Após a fabricação dos corpos de prova foram feitos os ensaios de tração nos compósitos de acordo com a norma ASTM D638, em uma máquina de ensaio universal KRATOS. Para ambos o ensaio foi realizado em temperatura ambiente e utilizado uma célula de carga 100 KN e velocidade de deslocamento de 2,0mm/min. De acordo com o item (e) da figura 1.

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RESULTADOS E DISCURSSÕES

Na Tabela 1 e na figura 2 encontra-se listados os resultados de força máxima, resistência à tração, deformação e alongamento linear dos materiais compósitos das fibras de juta de 4% e de 6% de peso.

Tabela 1: Resultados da caracterização das fibras de juta de 4% e 6%.

Medidas

Força Máxima

(N)

Resistência a Tração (MPa)

Deformação

(mm)

Alongamento Linear (mm)

Fibras de juta de 4%

V. médio

D. Padrão

461,27

71,41

11,93

2,31

3,77

2,31

0,70

0,15

Fibras de juta de 6%

V. médio

D. padrão

506,81

36,14

12,66

2,24

7,15

2,4

0,95

0,16

Os dados da tabela 1 mostram que as propriedades mecânicas como: força máxima, a resistência á tração, deformação e o alongamento linear das fibras de juta de 6% foram superiores as de 4%. Fica evidenciado que a resistência mecânica dos compósitos investigados aumenta com o teor total de fibras e que, de modo geral, propriedades superiores foram obtidas para as amostras com teor de 6% comparadas com o de 4%. Este tipo de comportamento foi verificado anteriormente para compósitos afins, reforçados por tecidos híbridos a base de algodão/juta e juta/vidro [6,7].

[pic 7]

Figura 2: Gráfico da comparação da força máxima, resistência á tração e a deformação dos compósitos de fibras de juta de 4% e 6%.

A resistência á tração de compósitos de 6% aumentou cerca de 6,11 %, a força máxima aumentou 9,87% e a deformação 89,73% comparadas com teores de 4%. Este comportamento é atribuído aos seguintes fatores: o teor de fibras da juta quando maiores aumenta sua rigidez em todo o compósito, possui uma adesão maior com a matriz. Consequentemente com porcentagem menores