Influencia del tipo de fibras y del tratamiento superficial de las fibras en las propiedades físicas y mecánicas de compuestos reforzados con fibras vegetales

Abstract

Contexto: La preocupación por la mitigación del impacto ambiental generado por el uso de fibras sintéticas como refuerzo de los materiales compuestos tradicionales ha promovido el diseño y caracterización de compuestos elaborados a partir de la combinación de materiales de origen vegetal. No obstante, a pesar de sus múltiples ventajas, para su empleo eficiente como materiales de construcción es necesario profundizar en la determinación del efecto de los parámetros de diseño en su desempeño mecánico.   Método: El presente estudio tiene como objetivo determinar el efecto de los parámetros de diseño (tipo de fibras y tratamiento superficial en las propiedades físicas y mecánicas de paneles elaborados con materiales (fibras y resina) de origen vegetal. Para la elaboración del compuesto fueron utilizadas dos tipos de fibras: fibras de Arundo Dónax y fibras de Guadua Angustifolia Kunth. Para la elaboración de los paneles las fibras fueron distribuidas de manera aleatoria en una resina vegetal, obtenida a partir del procesamiento del aceite de ricino. Para evaluar el efecto del tratamiento en las propiedades del compuesto tres condiciones fueron consideradas: fibras sin tratamiento, fibras tratadas con solución de hidróxido de sodio y fibras tratadas con plasma. La densidad en estado anhidro, la capacidad de absorción efectiva, la absorción superficial, el porcentaje de hinchamiento, el módulo de rotura y el módulo de elasticidad aparente fueron determinados experimentalmente. A partir de los resultados experimentales se realizó un análisis de la superficie de respuesta mediante la implementación de un diseño central compuesto, utilizando un programa comercial.   Resultados: A partir de los resultados experimentales se realizó un análisis de la superficie de respuesta. Para cada una de las propiedades estudiadas se obtuvieron los diagramas de Pareto y los gráficos de contorno. A partir de los resultados estadísticos fue posible establecer ecuaciones que permiten predecir las propiedades del compuesto en función del tipo de fibra y el tratamiento aplicado en su superficie.   Conclusiones: A partir de los resultados obtenidos fue posible verificar el efecto del tipo de fibras y de su modificación superficial en las propiedades físicas de compuestos elaborados con materiales de origen vegetal. Otros parámetros como orientación de las fibras, así como variables asociadas a las condiciones de procesamiento (presión y tiempo de compactación) pueden influir en las propiedades del material) y serán abordadas en trabajos futuros.