ANÁLISE DA VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DIAMETRAL DO COMPÓSITO A BASE DE BAQUELITE REFORÇADO COM FIBRA DE COCO

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Vieira, R.A.S. (UFERSA) ; Junior, M.Q.S. (UFERSA) ; Torres, L.A. (UFERSA) ; Almada, L.F.A. (UFERSA)

Resumo

Este trabalho apresenta um estudo sobre as propriedades mecânicas de um compósito com fase matriz de baquelite, resina fenol-formaldeído e fibra de coco como reforço. Os corpos de prova foram produzidos com o uso de uma embutidora metalográfica e uma balança analítica para a pesagem dos materiais. Foi analisada a tensão, a deformação e a massa específica desses materiais. Os resultados do ensaio de compressão diametral mostraram que ao fazer-se um comparativo entre o corpo de prova composto apenas por baquelite com o corpo de prova composto por baquelite e fibra de coco, não houve variação considerável nas propriedades mecânicas do compósito, porém, pôde- se notar uma redução na massa específica, de modo que podem ser obtidas peças com mesmo volume e massa reduzida.

Palavras chaves

baquelite; fibra de coco; compósitos

Introdução

A busca por materiais classificados como biodegradáveis vem ganhado muita importância nos últimos tempos, visto o aumento da consciência da população mundial para a conservação do meio ambiente. O uso de matérias primas de fontes renováveis vem sendo objeto de diversos estudos e pesquisas, devido ao seu potencial na substituição de derivados petroquímicos (BRAGA,2006). As fibras naturais vem se destacando sendo utilizadas como reforço em polímeros e substituindo parcialmente as fibras sintéticas como amianto, kevlar, boro, carbono, nylon e vidro que, apesar de possuírem boas características mecânicas, apresentam um custo elevado, são abrasivas aos equipamentos de processamento, possuem alta densidade, não são biodegradáveis, geram produtos com um custo muito alto de reciclagem, além de algumas dessas fibras comprometerem a saúde humana (BRAGA,2006). Neste contexto, a busca por materiais alternativos com alto desempenho técnico, social, ambiental e econômico é cada vez mais necessária e a pesquisa com fibras naturais torna- se frequente. A utilização de materiais lignocelulósicos (fibras vegetais como o sisal, coco, juta, banana e carauá), vem sendo usado como reforço em compósitos de matriz polimérica. Além disso, as fibras vegetais são fontes renováveis biodegradáveis, não abrasivas, possuem baixa densidade o que pode proporcionar uma redução de massa e são amplamente disponíveis em todo território nacional (PIRES, 2009). Os compósitos poliméricos reforçados com fibras naturais são aplicados na construção civil, em embalagens e principalmente na indústria automobilística. Para as montadoras de automóveis, o uso de fibras naturais significa custos menores na transformação dos materiais e carros menos pesados, que aumentam a economia de combustível, contribuindo também para menor impacto ambiental (BRAGA,2006). Dessa forma, o presente trabalho pretende analisar a variação da resistência mecânica por compressão diametral do compósito a base de baquelite reforçada com fibra de coco.

Material e métodos

Os corpos de prova utilizados nos ensaios tinham em sua composição a baquelite, fornecido pela empresa FORTEL®, do tipo MP 39, como reforço foi adicionado fibra de coco em pó. Para confecção dos corpos de prova utilizou- se inicialmente para pesagem dos respectivos materiais já citados, uma balança analítica modelo FA2204B, da marca BIOSCALE®, com sensibilidade de 0,0001g e capacidade máxima de 220g e um becker de vidro no qual eram separadas as quantidades de cada material. Após a pesagem, fez-se o uso de uma máquina embutidora metalográfica, TECLAGO® - EM40D, onde o baquelite era depositado juntamente com a fibra de coco em pó, permanecendo na máquina por aproximadamente trinta minutos até que o corpo de prova estive finalizado. Foi confeccionado corpos de prova cilíndricos pesando 20g, com 40mm de diâmetro e 11mm de espessura com quantidades de adição de fibra de coco diferentes. As amostras foram divididas em quatro grupos sendo produzido cinco unidades de cada grupo para realização do ensaio de compressão diametral, sendo eles: baquelite puro (sem coco), baquelite com adição de 1% fibra de coco (2g de sua massa), 2% de adição de fibra de coco (0,4g de sua massa); 3% de adição de fibra de coco (6g de sua massa). Após a obtenção dos corpos de prova realizou-se o ensaio de compressão diametral de acordo com a norma ASTM D3967 (2008), avaliando-se a influencia das diferentes quantidades de fibra de coco adicionadas nas propriedades mecânicas da baquelite quando ensaiado em seu estado puro. Para a realização do ensaio de compressão diametral utilizou-se a Máquina Universal de Ensaios, modelo DL10000 da EMIC®, com capacidade 100kN e software TESC para aquisição de dados, baseando-se em parâmetros adicionados ao equipamento (diâmetro de 40 mm, espessura de 11 mm e velocidade de 1,2 mm/min).

Resultado e discussão

Os ensaios de compressão diametral foram realizados nos quatro grupos de amostras, logo após a obtenção dos resultados analisou-se o comportamento da tensão versus deformação para cada grupo de corpo de prova analisado. Na Figura 1 é apresentado os dados obtidos no ensaio. A tensão média obtida nos corpos de prova foi de 25 MPa com uma deformação média de 0,04. Mesmo a fibra de coco possuindo ótimas propriedades mecânicas, o compósito apresenta pouquíssima alteração na tensão de ruptura, assim como as fibras vegetais apresentado forte adesão (LOPES, 2017). Isso pode ser explicado pelo tamanho da fibra, pois o comprimento da fibra possui grande influência nas propriedades dos compósitos, sendo baixo o aumento da resistência para fibras de comprimento curto (JOSEPH et al.,2002). O comparativo da massa específica dos corpos de prova em suas diferentes quantidades de adição de fibra é mostrado na Tabela 1. O resultado mais satisfatório está na redução da massa específica, 8,5%, que reduz de 1446,83Kg/m3, na condição de baquelite no estado puro, para 1368,85Kg/m3, compósito com 3% de fibra. Sendo de fundamental importância a relação entre resistência mecânica e massa específica, em que deve haver uma relação ideal entre a resistência mecânica e a massa específica do compósito (LI et al., 2018).

Comparativo entre as curvas de tensão versus deformação para a baquelite. (a)pura; (b)1% fibra de coco; (c)2% fibra de coco; (d) 3% fibra de coco.


Massa específica dos corpos de prova

Conclusões

Após apresentado os resultados obtidos no ensaio de compressão diametral de cada grupo de corpo de prova, pode-se observar que devido as propriedades mecânicas do composto, o desempenho do material avaliado não foi satisfatório, não havendo variação considerável em ganho de propriedades mecânicas, onde podemos fazer essa análise observando os resultados do baquelite sem adição de fibra com os resultados dos compósitos baquelite e fibra de coco em suas diferentes quantidades de adição. Dessa forma, a fibra de coco não trouxe melhoria relevante quanto ao aumento das propriedades mecânicas como almejado no início da pesquisa, em contrapartida trouxe uma redução na massa específica do material, onde pode-se obter com esse compósito em comparação a resina baquelite pura, peças ou produtos com o mesmo volume e menores valores de massa. Recomenda-se uma análise mais aprofundada, adicionando-se uma maior quantidade de fibra de coco ou de outros materiais lignocelulósicos, podendo ser verificada a influência dos diferentes tipos desses materiais como reforço em um compósito com resina fenol-formaldeído.

Agradecimentos

Referências

ASTM D3967. Standard Test Method for Splitting Tensile Strength of Intact Rock Core Specimens 1. ASTM International, West Conshohocken, PA, p. 20–23, 2008.
BRAGA, R.A. Uma análise da utilização de fibra vegetal na indústria automobilística. Monografia (Especialização em Engenharia Automotiva) – PUCMG, Belo Horizonte - MG, 2006.
JOSEPH, Seena et al. A comparison of the mechanical properties of phenol formaldehyde composites reinforced with banana fibres and glass fibres. Composites Science and Technology, v. 62, n. 14, p. 1857-1868, 2002.
LI, Fei et al. Effectively enhanced mechanical properties of injection molded short carbon fiber reinforced polyethersulfone composites by phenol-formaldehyde resin sizing. Composites Part B: Engineering, v. 139, p. 216-226, 2018.
PIRES, E.N. Efeito do tratamento de superfície em fibras de juta no comportamento mecânico de compósitos de matriz epóxi. Dissertação (Mestrado) – UFSC, Florianópolis - SC. 2009.