BRPI1103362B1 - ecological composite, ecological composite production process and use of ecological composite in coatings - Google Patents

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BRPI1103362B1
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ubuçu
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composites
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Karla Freire De Oliveira Ana
Roberto Moraes D'almeida José
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Faculdades Catolicas Mantenedora Da Pontificia Univ Catolica Do Rio De Janeiro Puc Rio
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compósito ecológico, processo de produção de compósito ecológico e uso de compósito ecológico em revestimentos. a presente invenção descreve compósitos ecológicos altamente resistentes compreendendo partes de ubuçu, mais especificamente, fibras de ubuçu que podem ser misturadas a resinas derivadas de óleo vegetal. os compósitos ecológicos permitem vários usos, inclusive na fabricação de pisos e revestimento de superfíciesecological composite, ecological composite production process and use of ecological composite in coatings. the present invention describes highly resistant ecological composites comprising parts of ubuçu, more specifically, ubuçu fibers that can be mixed with resins derived from vegetable oil. ecological composites allow for various uses, including in the manufacture of floors and surface coating

Description

Relatório Descritivo de Patente de InvençãoInvention Patent Descriptive Report

Compósito Ecológico, Processo de Produção de Compósito Ecológico e Uso de Compósito Ecológico em Revestimentos.Ecological Composite, Ecological Composite Production Process and Use of Ecological Composite in Coatings.

Campo da InvençãoField of the Invention

A presente invenção descreve compósitos ecológicos altamente resistentes compreendendo partes de ubuçu, mais especificamente, fibras de ubuçu que podem ser misturadas a resinas derivadas de óleo vegetal. Os compósitos ecológicos permitem vários usos, inclusive na fabricação de pisos e 10 revestimento de superfícies.The present invention describes highly resistant ecological composites comprising parts of ubuçu, more specifically, ubuçu fibers that can be mixed with resins derived from vegetable oil. Ecological composites allow for various uses, including in the manufacture of floors and surface coating.

Antecedentes da InvençãoBackground of the Invention

Nas últimas décadas o processo de degradação do meio ambiente e os movimentos ecológicos tomaram as questões ambientais algo bastante 15 popular. Com o objetivo de se preservar o meio ambiente, o uso de materiais derivados da biomassa vem se intensificando. Neste sentido, a área de materiais compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais representam uma boa alternativa no campo dos materiais para aplicações de engenharia e design.In recent decades, the process of environmental degradation and ecological movements have made environmental issues somewhat popular. In order to preserve the environment, the use of materials derived from biomass has been intensifying. In this sense, the area of polymeric composite materials reinforced with vegetable fibers represents a good alternative in the field of materials for engineering and design applications.

Atualmente as questões ambientais trazem a tona uma série de quadros problemáticos que estão a nossa volta, principalmente a degradação do meio ambiente. OLIVEIRA et al., (2007) afirmam que a este processo de degradação, pode-se citar como causa maior o aumento da produção nas atividades industriais iniciadas a partir da Revolução Industrial e intensificadas na segunda metade do século XX. Assim, diante do uso exacerbado de matérias-primas de fontes não renováveis e que já apresentam sinais de excassez, faz-se necessário produzir materiais mais ecológicos utilizando para tanto, fontes renováveis.Currently, environmental issues bring up a series of problematic conditions that surround us, mainly the degradation of the environment. OLIVEIRA et al., (2007) affirm that this process of degradation can be cited as a major cause the increase in production in industrial activities started after the Industrial Revolution and intensified in the second half of the 20th century. Thus, in view of the exacerbated use of raw materials from non-renewable sources and which already show signs of shortages, it is necessary to produce more environmentally friendly materials using renewable sources.

Nesse contexto, a área de materiais compósitos possui atualmente como 30 uma de suas maiores áreas de interesse, o desenvolvimento de compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais. Este interesse tem origem no fato deIn this context, the area of composite materials currently has as one of its biggest areas of interest, the development of polymeric composites reinforced by vegetable fibers. This interest stems from the fact that

2/63 que os composites poliméricos são reforçados em sua maioria, por fibras sintéticas, porém, em razão da sua baixa biodegradabilidade e origem não renovável (petróleo), é preciso substituí-los por materiais ecológicos e amigáveis ao homem.2/63 that polymeric composites are mostly reinforced by synthetic fibers, however, due to their low biodegradability and non-renewable origin (oil), it is necessary to replace them with ecological and human-friendly materials.

Dentre os materiais ecológicos, a poliuretana derivada de óleo de mamo na (Ricínus communis L} e a fibra de ubuçu (Manicaria saccífera) se configuram em objetos de estudo desta proposta de trabalho. Estes materiais foram utilizados na fabricação de um composite polimérico visando sua aplicação em pisos e revestimentos. Paralelo ao desenvolvimento deste 10 composite foi realizado também um estudo de viabilidade ecológica através de uma pesquisa de Ecodesign, envolvendo uma Análise de Ciclo de Vida (ACV).Among the ecological materials, polyurethane derived from papaya oil in (Ricínus communis L} and ubuçu fiber (Manicaria saccífera) are configured as objects of study in this work proposal. These materials were used in the manufacture of a polymeric composite for its application in floors and coatings Parallel to the development of this composite, an ecological feasibility study was also carried out through an Ecodesign research, involving a Life Cycle Analysis (LCA).

A ubuçu é uma palmácea encontrada em países da América Central e do Sul, sendo que no Brasil a fibra é encontrada principalmente na Região Norte. O uso da fibra de tururi (obtida do ubuçu) por parte de pequenas 15 empresas do Amapá e Santa Catarina (setor têxtil) faz com que a mesma seja divulgada em âmbito nacional e internacional. Apesar do uso já bastante divulgado, ainda não foram realizados estudos mais aprofundados a respeito das potencialidades físico-mecânicas da fibra do ubuçu visando sua aplicação em materiais composites diversos.The ubuçu is a palm tree found in Central and South American countries, and in Brazil the fiber is found mainly in the North Region. The use of tururi fiber (obtained from ubuçu) by small 15 companies in Amapá and Santa Catarina (textile sector) causes it to be disseminated nationally and internationally. Despite the widespread use, more in-depth studies have not yet been carried out regarding the physical-mechanical potential of the ubuçu fiber with a view to its application in various composite materials.

A poliuretana derivada do óleo de mamona é um polímero considerado ecológico, por não se originar de fontes petrolíferas. Este material vem sendo utilizado em várias áreas, tais como o setor de telecomunicações, redes de telefonia, eletro-eletrônicos, automobilístico, tintas e vernizes, adesivos, espumas e elastômeros. De acordo com um de seus fabricantes, a 25 PROQUINOR, a resina de mamona apresenta uma química renovável, não agressiva ao homem ou ao seu meio ambiente, desenvolvendo, com consciência, a tecnologia verde em benefício da sociedade. Assim, a união da fibra de ubuçu com a resina de mamona representa o que é conhecido por ‘ecocompósito”. SCHUH & GAYER (1997) citam que quando fibras naturais vegetais são associadas às resinas derivadas de óleos vegetais forma-se uma classe de materiais chamada “ecocompósito”. Os ecocompósítos são ίPolyurethane derived from castor oil is a polymer considered ecological, since it does not originate from petroleum sources. This material has been used in several areas, such as the telecommunications sector, telephone networks, electronics, automobiles, paints and varnishes, adhesives, foams and elastomers. According to one of its manufacturers, 25 PROQUINOR, castor resin has a renewable chemical, non-aggressive to man or his environment, consciously developing green technology for the benefit of society. Thus, the union of the ubuçu fiber with the castor resin represents what is known as ‘ecocomposite”. SCHUH & GAYER (1997) mention that when natural vegetable fibers are associated with resins derived from vegetable oils, a class of materials called “ecocomposite” forms. Ecocomposites are ί

3/63 constituídos por ao menos uma fase biodegradável e/ou fases que demandem menor consumo de energia para sua produção. Os ecocompósitos desenvolvidos com materiais provenientes da biomassa vegetal apresentam baixo custo, menor densidade, redução na emissão de gás carbônico, quando 5 comparados aos composites com fibras inorgânicas (BOGOEVA et al., 2007).3/63 consisting of at least one biodegradable phase and / or phases that require less energy consumption for its production. Ecocomposites developed with materials from plant biomass have low cost, lower density, reduced carbon dioxide emission, when compared to composites with inorganic fibers (BOGOEVA et al., 2007).

A inerente natureza rica em hidroxilas das fibras vegetais sugere que elas são particularmente úteis em sistemas termorrígidos, tal como o poliuretano, onde o grupo hidroxila das fibras pode reagir com o grupo isocianato do poliuretano. Poliuretanos são polímeros muito versáteis que, pela ίο escolha adequada dos seus elementos, podem ser preparados como um termoplástico, termorrígido, elastômero, espuma rígida ou adesivo. Pode ser derivado tanto do petróleo ou de óleos vegetais, o que o torna um grande atrativo no ramos dos chamados “eco composites” (VILARIM, 2003),The inherent hydroxyl-rich nature of plant fibers suggests that they are particularly useful in thermoset systems, such as polyurethane, where the hydroxyl group of the fibers can react with the polyurethane isocyanate group. Polyurethanes are very versatile polymers that, due to the proper choice of their elements, can be prepared as a thermoplastic, thermoset, elastomer, rigid foam or adhesive. It can be derived either from petroleum or vegetable oils, which makes it a great attraction in the fields of the so-called “eco composites” (VILARIM, 2003),

A utilização de recursos naturais renováveis na fabricação dos 15 chamados ecocompósitos representa uma alternativa de grande potencial econômico para indústrias que querem se destacar no mercado fabricando produtos eco-eficientes. Dessa forma, o desenvolvimento desta pesquisa vai ao encontro desses interesses tanto econômicos quanto ecológicos, pois a resina de mamona e a fibra de ubuçu são matérias-primas oriundas da biomassa, 20 sendo, portanto, recursos renováveis.The use of renewable natural resources in the manufacture of the 15 so-called ecocomposites represents an alternative of great economic potential for industries that want to stand out in the market by making eco-efficient products. Thus, the development of this research meets these economic as well as ecological interests, since castor resin and ubuçu fiber are raw materials from biomass, 20 therefore being renewable resources.

Este estudo apresenta sua originalidade baseada no uso de uma fibra vegetal pouco conhecida (ubuçu), bem como sua união com a resina de mamona, obtendo-se um composite com características sustentáveis. Outro fator a ser citado é o estudo da viabilidade ecológica do composite, através de 25 uma poderosa ferramenta de Análise de Ciclo de Vida, que atualmente é utilizada por empresas e organizações que buscam apresentar ao mercado consumidor, produtos de menor impacto ambiental, ou seja, eco-eficientes.This study presents its originality based on the use of a little-known vegetal fiber (ubuçu), as well as its union with castor resin, obtaining a composite with sustainable characteristics. Another factor to be mentioned is the study of the ecological viability of the composite, through 25 a powerful Life Cycle Analysis tool, which is currently used by companies and organizations that seek to present products with less environmental impact to the consumer market, that is, , eco-efficient.

A busca na literatura patentária apontou alguns documentes relevantes citando composites ecológicos, que serão descritos a seguir.The search in the patent literature pointed out some relevant documents citing ecological composites, which will be described below.

O documento US 20100233146 descreve coberturas e tratamentos de superfícies compreendendo enzimas ativas e peptídeos, onde a enzima ativa iUS 20100233146 describes coatings and surface treatments comprising active enzymes and peptides, where the active enzyme i

1*1*

4/63 pode ser uma enzima lipolítica obtida de Rícinus communis. A presente invenção difere desse documento por não se tratar de um tratamento para superfície, mas, sim, de um composite em si, compreendendo óleo de Rícinus communis e fibras de Manicaria saccifera, não descrito no referido documento.4/63 can be a lipolytic enzyme obtained from Rícinus communis. The present invention differs from that document in that it is not a surface treatment, but rather a composite per se, comprising oil of Rícinus communis and fibers from Manicaria saccifera, not described in the referred document.

Do que se depreende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.From what can be inferred from the researched literature, no documents were found anticipating or suggesting the teachings of the present invention, so that the solution proposed here has novelty and inventive activity in view of the state of the art.

Sumário da InvençãoSummary of the Invention

Em um aspecto, a presente invenção proporciona um composite ecológico, altamente resistente, compreendendo ubuçu, mais especificamente uma mistura entre fibras de ubuçu e resina de mamona. A presente invenção 15 também apresenta o processo de produção desse composite vegetal novo e inventivo e seu uso em revestimentos, mais especificamente, em pisos e afins.In one aspect, the present invention provides an ecological, highly resistant composite comprising ubuçu, more specifically a mixture between ubuçu fibers and castor resin. The present invention 15 also presents the production process of this new and inventive plant composite and its use in coatings, more specifically, in floors and the like.

É, portanto, um objeto da presente invenção um composite ecológico compreendendo partes de ubuçu e resinas derivadas de óleo vegetal.Therefore, an object of the present invention is an ecological composite comprising parts of ubuçu and resins derived from vegetable oil.

Em uma realização preferencial, as resinas derivadas de óleo vegetal 20 compreendem resinas de óleo de mamona.In a preferred embodiment, resins derived from vegetable oil 20 comprise castor oil resins.

Em uma realização preferencial, a fibra de ubuçu e os poliuretanos de base vegetal encontram-se com proporção 1:1 dos componentes da matriz.In a preferred embodiment, ubuçu fiber and plant-based polyurethanes are found in a 1: 1 ratio of the matrix components.

Em uma realização preferencial, a fibra de ubuçu e os poliuretanos de base vegetal encontram-se com proporção 2:1 dos componentes da matriz.In a preferred embodiment, ubuçu fiber and plant-based polyurethanes are found in a 2: 1 ratio of the matrix components.

É, portanto, um objeto adicional da presente invenção o processo de produção composites ecológicos compreendendo as etapas de:It is, therefore, an additional object of the present invention to produce ecological composites, comprising the steps of:

a) obtenção de partes de ubuçu;a) obtaining parts of ubuçu;

b) mistura das partes de a) com resinas derivadas de óleo vegetal.b) mixing the parts of a) with resins derived from vegetable oil.

Em uma realização preferencial, as resinas derivadas de óleo vegetal compreendem resinas de óleo de mamona.In a preferred embodiment, resins derived from vegetable oil comprise castor oil resins.

E um objeto adicional da presente invenção o uso de compositesAn additional object of the present invention is the use of composites

5/63 ecológicos compreendendo fibras de ubuçu para preparação de superfícies de revestimento.5/63 ecological products comprising ubuçu fibers for the preparation of coating surfaces.

Em uma realização preferencial, as fibras de ubuçu são misturadas a resinas derivadas de óleo vegetal, mais especificamente, resinas de óleo de mamona.In a preferred embodiment, the ubuçu fibers are mixed with resins derived from vegetable oil, more specifically, castor oil resins.

Em uma realização preferencial, as superfícies de revestimento compreendem pisos, paredes, entre outros.In a preferred embodiment, the coating surfaces comprise floors, walls, among others.

Estes e outros objetos da invenção serão imediatamente valorizados pelos versados na arte e pelas empresas com interesses no segmento, e serão descritos em detalhes suficientes para sua reprodução na descrição a seguir.These and other objects of the invention will be immediately valued by those skilled in the art and by companies with interests in the segment, and will be described in sufficient detail for their reproduction in the following description.

Breve Descrição das FigurasBrief Description of the Figures

A Figura 1 mostra a face externa da fibra de ubuçu (A) e face interna (B) vistas por MEV.Figure 1 shows the outer face of the ubuçu fiber (A) and the inner face (B) seen by SEM.

A Figura 2 mostra a resistência à Flexão (MPa) dos materiais compósitos estudados, onde M1 (Material 1) apresenta MPa de 36,7; M2 (Material 2) apresenta MPa de 23,2; M3 (Material 3) apresenta MPa de 53,1.Figure 2 shows the flexural strength (MPa) of the studied composite materials, where M1 (Material 1) has a MPa of 36.7; M2 (Material 2) has a MPa of 23.2; M3 (Material 3) has a MPa of 53.1.

A Figura 3 mostra a média dos valores do módulo de elasticidade (GPa) para os compósitos analisados, onde M1 (Material 1) apresenta GPa de 2,2; M2 (Material 2) apresenta GPa de 0,9; M3 (Material 3) apresenta GPa de 6,5.Figure 3 shows the average of the values of the modulus of elasticity (GPa) for the analyzed composites, where M1 (Material 1) presents GPa of 2.2; M2 (Material 2) has a GPa of 0.9; M3 (Material 3) has a GPa of 6.5.

A Figura 4 mostra os valores médios de resistência à compressão (MPa) para os três materiais analisados, onde M1 (Material 1) apresenta MPa de 59,8; M2 (Material 2) apresenta MPa de 27,3; M3 (Material 3) apresenta MPa de 65,5.Figure 4 shows the average values of compressive strength (MPa) for the three materials analyzed, where M1 (Material 1) has a MPa of 59.8; M2 (Material 2) has a MPa of 27.3; M3 (Material 3) has a MPa of 65.5.

A Figura 5 mostra a força máxima (N/mm) para cada material, onde M1 (Material 1) apresenta N/mm de 423,1; M2 (Material 2) apresenta N/mm de 539,4; M3 (Material 3) apresenta N/mm de 558,8.Figure 5 shows the maximum force (N / mm) for each material, where M1 (Material 1) presents N / mm of 423.1; M2 (Material 2) presents N / mm of 539.4; M3 (Material 3) has an N / mm of 558.8.

A Figura 6 mostra o desgaste abrasivo (%) dos materiais analisados, onde M1 (Material 1) apresenta 24,52%; M2 (Material 2) apresenta 25,48%; M3 (Material 3) apresenta 20,13%.Figure 6 shows the abrasive wear (%) of the analyzed materials, where M1 (Material 1) presents 24.52%; M2 (Material 2) presents 25.48%; M3 (Material 3) presents 20.13%.

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Descrição Detalhada da InvençãoDetailed Description of the Invention

Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo, sem limitar o 5 escopo da mesma.The examples shown here are intended only to exemplify one of the countless ways of carrying out the invention, however, without limiting its scope.

Compósito EcológicoEcological Composite

A presente invenção apresenta um compósito ecológico compreendendo partes de ubuçu e resinas derivadas de óleo vegetal.The present invention features an ecological composite comprising parts of ubuçu and resins derived from vegetable oil.

Em uma realização preferencial, as resinas derivadas de óleo vegetal 10 compreendem resinas de óleo de mamona.In a preferred embodiment, resins derived from vegetable oil 10 comprise castor oil resins.

Em uma realização preferencial, a fibra de ubuçu e os poliuretanos de base vegetal encontram-se com proporção 1 ;1 dos componentes da matriz.In a preferred embodiment, ubuçu fiber and plant-based polyurethanes are found with a proportion of 1; 1 of the matrix components.

Em uma realização preferencial, a fibra de ubuçu e os poliuretanos de base vegetal encontram-se com proporção 2:1 dos componentes da matriz.In a preferred embodiment, ubuçu fiber and plant-based polyurethanes are found in a 2: 1 ratio of the matrix components.

Processo de ProduçãoProduction process

A presente invenção adicionalmente apresenta o processo de produção de composites ecológicos compreendendo as etapas de:The present invention additionally presents the process of producing ecological composites comprising the steps of:

a) obtenção de fibras de ubuçu;a) obtaining ubuçu fibers;

b) mistura das fibras de a) com resinas derivadas de óleo vegetal.b) mixing the fibers of a) with resins derived from vegetable oil.

Em uma realização preferencial, as resinas derivadas de óleo vegetal compreendem resinas de óleo de mamona.In a preferred embodiment, resins derived from vegetable oil comprise castor oil resins.

Uso de compositesUse of composites

A presente invenção adicionalmente apresenta o uso de composites ecológicos compreendendo fibras de ubuçu para preparação de superfícies de 25 revestimento.The present invention furthermore presents the use of ecological composites comprising ubuçu fibers for preparing coating surfaces.

Em uma realização preferencial, as fibras de ubuçu são misturadas a resinas derivadas de óleo vegetal, mais especificamente, resinas de óleo de mamona.In a preferred embodiment, the ubuçu fibers are mixed with resins derived from vegetable oil, more specifically, castor oil resins.

Em uma realização preferencial, as superfícies de revestimento compreendem pisos, paredes, entre outros.In a preferred embodiment, the coating surfaces comprise floors, walls, among others.

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Exemplo 1 ~ Realização PreferencialExample 1 ~ Preferred Realization

A pesquisa com o compósito de fibra de ubuçu e resina de mamona como elemento para pisos e revestimentos, tem o objetivo de promover uma substituição gradual dos materiais atualmente empregados, como algumas madeiras, que se encontram em escassez. Entretanto, para o uso desses materiais em uma escala razoável, como materiais de engenharia viáveis economicamente e com possibilidade de industrialização, se faz necessário um estudo científico de suas propriedades e características, bem como um cuidado especial com o manejo dessas culturas em seus locais de produção, visando uma produção sustentável. Junte-se a isto, a união de conhecimentos da engenharia e design, já que este último é uma atividade responsável pela projeção dos objetos que nos rodeiam. Por isso a importância de se estender esta pesquisa para o campo do design sustentável, que é a atividade que projeta objetos de uso com total comprometimento com o homem e o meio ambiente.The research with the ubuçu fiber composite and castor resin as an element for floors and coverings, aims to promote a gradual replacement of the materials currently used, such as some wood, which are in short supply. However, for the use of these materials on a reasonable scale, as economically viable engineering materials with the possibility of industrialization, a scientific study of their properties and characteristics is necessary, as well as special care with the management of these cultures in their places of production. production, aiming at sustainable production. Join this, the union of knowledge of engineering and design, since the latter is an activity responsible for the projection of the objects that surround us. Therefore, the importance of extending this research to the field of sustainable design, which is the activity that projects objects of use with total commitment to man and the environment.

Fibra de UbuçuFiber from Ubuçu

A fibra utilizada nesse trabalho foi extraída da palmeira ubuçu (através de uma peçonha (Ligas de embira em que se prendem os pés para subir às árvores sem galhos) pela população ribeirinha do Amapá, passando posteriormente por um processo de amaciamento, que consiste em nada mais do que lavar o invólucro em água corrente para retirar as impurezas. Este é, portanto, um processo totalmente ecológico, pois não gera resíduos químicos no meio ambiente. Portanto, para este trabalho a fibra foi recebida na forma do invólucro (saco) in natura, medindo em média, 60 cm de comprimento e 12 cm de largura.The fiber used in this work was extracted from the ubuçu palm (through a venom (Embira alloys in which the feet are attached to climb the trees without branches) by the riverside population of Amapá, subsequently undergoing a softening process, which consists of nothing more than washing the casing under running water to remove impurities. This is, therefore, a totally ecological process, as it does not generate chemical residues in the environment. Therefore, for this work the fiber was received in the form of the casing (bag) in natura, measuring on average, 60 cm long and 12 cm wide.

O material foi coletado em setembro de 2008, na cidade de Macapá, localizada a 00°22’0” de latitude, 51 *Ό3’59” de longitude e 16 metros de altitude. O clima do município de Macapá é equatorial quente-úmido, com temperatura máxima de 32,6°C e a mínima de 20°C, e uma pluviometria de noThe material was collected in September 2008, in the city of Macapá, located at 00 ° 22’0 ”in latitude, 51 * Ό3’59” in longitude and 16 meters in altitude. The climate of the municipality of Macapá is equatorial hot-humid, with a maximum temperature of 32.6 ° C and a minimum of 20 ° C, and a rainfall of no

8/63 máximo 3.000mm. Já o solo é classificado em lato solo amarelo nos terrenos terciários dendrítico-argilosos.Maximum 8/63 3.000mm. The soil is classified as broad yellow soil in tertiary dendritic-clay soils.

Resina de MamonaCastor Resin

O poliuretano apresenta-se na forma bicomponente, constando de um poliol e um pré-polímero. O poliol foi sintetizado a partir do óleo de mamona. O pré-polímero foi sintetizado a partir do difenilmetano diisocianato (MDI) e prépolimerizado com um poliol, também derivado de óleo de mamona.Polyurethane comes in two-component form, consisting of a polyol and a prepolymer. The polyol was synthesized from castor oil. The prepolymer was synthesized from diphenylmethane diisocyanate (MDI) and prepolymerized with a polyol, also derived from castor oil.

A empresa ZORITE - Resinas Ecológicas, situada na cidade do Rio de Janeiro, forneceu para este trabalho o pré-polímero e o poliol, sendo o poliuretano ίο preparado, misturando-se esses dois componentes. Foram utilizadas duas relações para a mistura dos componentes, ou seja, 1:1 e 2:1 (poliol e prépolímero, respectivamente). De acordo com o fabricante os dados técnicos do poliuretano são:The company ZORITE - Resinas Ecológicas, located in the city of Rio de Janeiro, supplied the prepolymer and the polyol for this work, with ίο polyurethane prepared by mixing these two components. Two ratios were used for mixing the components, that is, 1: 1 and 2: 1 (polyol and prepolymer, respectively). According to the manufacturer the technical data of the polyurethane are:

Densidade: 900 Kg/m3 Density: 900 Kg / m 3

Resistência à Impacto: 2,36 kJ/m2 Impact Resistance: 2.36 kJ / m 2

Tensão de Flexão: 19,1 x 10'6 MPa (19,1 N/m2)Bending Stress: 19.1 x 10 ' 6 MPa (19.1 N / m 2 )

Resistência à Tração: 12,9 x 10*6 Mpa (12,9N/m2)Tensile Strength: 12.9 x 10 * 6 Mpa (12.9N / m 2 )

Alongamento de Ruptura: 30%Break Elongation: 30%

Dureza Shore (ASTM D2240): 70 a 80Shore Hardness (ASTM D2240): 70 to 80

A preparação do poliuretano com a mistura dos dois componentes, poliol e pré-polímero, e relações de 1:1 e 2:1 em massa se deu da seguinte forma: primeiramente pesou-se as quantidades de cada componente em balança 25 digital com precisão de 0,001 g; em seguida os componentes foram misturados (em misturador), por três minutos, com velocidade de rotação baixa (30 rpm), a fim de evitar bolhas. Esta mistura era ao final, espalhada nas folhas de fibra de ubuçu a serem prensadas.The preparation of the polyurethane with the mixture of the two components, polyol and prepolymer, and ratios of 1: 1 and 2: 1 in mass took place as follows: first the quantities of each component were weighed on a digital scale 25 accurately 0.001 g; then the components were mixed (in a mixer), for three minutes, with low rotation speed (30 rpm), in order to avoid bubbles. This mixture was finally spread on the ubuçu fiber sheets to be pressed.

1. Análise de dados: Nesta fase foram levadas em consideração as 30 informações a respeito do tipo de instalação para tacos de madeira e f1. Data analysis: In this phase, the 30 information regarding the type of installation for wooden and wooden blocks were taken into account.

9/63 estas foram aplicadas ao universo de desenvolvimento do piso de taco do composite de fibra de ubuçu e resina de mamona.9/63 these were applied to the universe of development of the taco floor of the composite of ubuçu fiber and castor resin.

2. Projeto de Design: Projetar o piso tendo em vista as informações anteriormente citadas. Desta forma, as atenções foram fixadas no 5 melhor aproveitamento da fibra e da resina, seu processo de fabricação, desenvolvimento do encaixe macho e fêmea e na forma de instalação futura do piso.2. Design Project: Design the floor in view of the information previously mentioned. In this way, attention was focused on the 5 best use of fiber and resin, its manufacturing process, the development of the male and female grooves and the future installation of the floor.

Tendo em mente as dimensões dos tacos de madeira, optou-se por se projetar tacos do composite com dimensões de 6 cm de largura, 1,2 cm de ίο espessura e 28 cm de comprimento. Esse dimensionamento foi pensado levando-se em conta o melhor aproveitamento da fibra, já que a folha de ubuçu terá suas extremidades descartadas e apresentará uma área útil média de 64 cm de comprimento e 26 cm de largura.Bearing in mind the dimensions of the wooden blocks, we chose to design composite blocks with dimensions of 6 cm wide, 1.2 cm thick and 28 cm long. This dimensioning was thought taking into account the best use of the fiber, since the ubuçu leaf will have its ends discarded and will have an average useful area of 64 cm in length and 26 cm in width.

Para obter a espessura de 1,2 cm, serão necessárias 12 folhas de 15 ubuçu, que serão prensadas conforme procedimento anteriormente descrito para a fabricação das placas de composites. Com as folhas abertas, obtêm-se um retângulo de 64 cm de comprimento por 26 de largura, sendo essas dimensões a serem consideradas quando do momento de fabricação do molde metálico para ser prensado na prensa hidráulica. É possível observar que com 20 esse dimensionamento é possível fabricar seis tacos por vez, direcionando assim a produção para que se obtenha o maior número de peças por bloco de composite prensado.To obtain a thickness of 1.2 cm, 12 sheets of 15 ubuçu will be necessary, which will be pressed according to the procedure previously described for the manufacture of the composites plates. With the sheets open, a rectangle 64 cm long by 26 wide is obtained, these dimensions being taken into account when manufacturing the metal mold to be pressed in the hydraulic press. It is possible to observe that with 20 this dimensioning it is possible to manufacture six clubs at a time, thus directing the production to obtain the largest number of pieces per pressed composite block.

Após a prensagem desse bloco de composite, os equipamentos a serem utilizados para se fabricar os tacos serão os comumente utilizados em 25 marcenarias, ou seja: serra de fita, serra de disco, tupia, lixadeira de bancada, entre outros que perfeitamente se adéquam ao trabalho com o composite.After the pressing of this composite block, the equipment to be used to manufacture the clubs will be those commonly used in 25 joineries, that is: band saw, disc saw, router, bench sander, among others that are perfectly suited to the work with the composite.

1.1 Procedimento Experimental1.1 Experimental Procedure

Primeiramente serão expostos os procedimentos experimentais da parte de caracterização da fibra de ubuçu. Feito isto, serão explicados posteriormente 30 os procedimentos experimentais aplicados aos composites ora fabricados.First, the experimental procedures for the characterization of the ubuçu fiber will be exposed. Having done this, 30 the experimental procedures applied to the composites now manufactured will be explained later.

10/6310/63

1.1.1 Ensaios para Caracterização da Fibra de Ubuçu1.1.1 Tests for the Characterization of the Ubuçu Fiber

-1.1.1 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV/EDS)-1.1.1 Scanning Electron Microscopy (SEM / EDS)

A caracterização morfológica da fibra foi feita por microscopia eletrônica de varredura (MEV), acoplada ao EDS. Foram observadas as duas faces da 5 amostra (interna e externa) e as imagens foram obtidas através de elétrons secundários, pois de todos os sinais do MEV, este é o mais usado por fornecer maior resolução, grande profundidade de campo, impressão tridimensional e fácil interpretação. Nessa análise foi utilizada uma tensão de aceleração do feixe de elétrons de 15 - 20kV. Regiões específicas das fibras foram 10 analisadas por EDS, para determinar os elementos presentes. Para esta análise, foram cortadas amostras da fibra de ubuçu nas dimensões 1cm2.The morphological characterization of the fiber was made by scanning electron microscopy (SEM), coupled to the EDS. The two faces of the 5 sample (internal and external) were observed and the images were obtained through secondary electrons, since of all the SEM signals, this is the most used because it provides greater resolution, great depth of field, three-dimensional and easy printing. interpretation. In this analysis, an electron beam acceleration voltage of 15 - 20kV was used. Specific regions of the fibers were analyzed by EDS to determine the elements present. For this analysis, samples of ubuçu fiber were cut in dimensions 1 cm 2 .

1.1.1.2 Difração de Raios X1.1.1.2 X-Ray Diffraction

A determinação do índice de cristalinidade e a caracterização estrutural 15 da fibra foram realizadas por difração de raios X (método de pó). Foi usado um difratômetro Siemens D5000, sendo feita uma varredura entre 5e a 80-, com passo de 0,029, tensão de 40kV, corrente de 30 mA e tubo de cobre (λ= 1,5406Â). O índice de cristalinidade da fibra (%IC) foi calculado através da seguinte equação (LIMA, 2005):The determination of the crystallinity index and the structural characterization 15 of the fiber were carried out by X-ray diffraction (powder method). It used a Siemens D5000 diffractometer, one scan being performed between 80- 5 and with 0.02 step 9, voltage 40kV, current 30 mA , and copper tube (λ = 1,5406Â). The fiber crystallinity index (% CI) was calculated using the following equation (LIMA, 2005):

- Ac % Ãc + Ja (1) onde, Aa é a área abaixo da linha da região amorfa e Ac é a área remanescente abaixo dos picos cristalinos. Para obtenção do resultado foi 25 realizado o cálculo dívidindo-se a área remanescente abaixo dos picos cristalinos pela área total do difratograma.- Ac% Ãc + Ja (1) where, Aa is the area below the line of the amorphous region and Ac is the area remaining below the crystalline peaks. In order to obtain the result, the calculation was performed by dividing the remaining area below the crystalline peaks by the total area of the diffractogram.

11/6311/63

Para realizar a análise de difração de raios X, a fibra foi previamente moída até obter-se um pó fino. A determinação da granulometria desse pó não foi determinada.To perform X-ray diffraction analysis, the fiber was previously ground to a fine powder. The determination of the granulometry of this powder has not been determined.

1.1.1.3 Análise Termogravimétrica (TGA)1.1.1.3 Thermogravimetric Analysis (TGA)

Análises termogravimétricas (TGA) foram feitas utilizando-se um equipamento Perkin Elmer, TGA-7. As análises foram realizadas usando-se diversas taxas de aquecimento, a saber, 5, 10, 15, 20, 30, 40 e 50°C min1, com o objetivo de avaliar a energia de ativação do processo de degradação da fibra. Essa avaliação foi feita empregando-se o método de Kissinger (KISSINGER, 1957), conforme descrito a seguir.Thermogravimetric analyzes (TGA) were performed using a Perkin Elmer equipment, TGA-7. The analyzes were performed using different heating rates, namely, 5, 10, 15, 20, 30, 40 and 50 ° C min 1 , with the aim of evaluating the activation energy of the fiber degradation process. This assessment was made using the Kissinger method (KISSINGER, 1957), as described below.

COSTA et al., (1999) mostram que todo estudo cinético é descrito pela equação básica que relaciona a taxa de conversão de reação da/dt, em função da concentração de um dos reagentes g(a) por meio da constante de velocidade k, à temperatura constante, como descrito a seguir:COSTA et al., (1999) show that every kinetic study is described by the basic equation that relates the reaction conversion rate of / dt, as a function of the concentration of one of the reactants g (a) through the velocity constant k, at constant temperature, as described below:

da *gives *

Como aqui a força motriz é a temperatura, esta é introduzida através da equação de Arrhenius. Na equação de Arrhenius e feita a determinação da constante de velocidade k - A exp(E/RT), onde E é a energia de ativação, R a constante dos gases, T a temperatura absoluta, e A o fator pré-exponencial. Assim a velocidade da reação aumenta exponencialmente com a temperatura. Substituindo k em (2) segundo a equação de Arrhenius, obtém-se:Since the driving force here is temperature, it is introduced using the Arrhenius equation. The Arrhenius equation determines the velocity constant k - A exp (E / RT), where E is the activation energy, R is the gas constant, T is the absolute temperature, and A is the pre-exponential factor. Thus the reaction speed increases exponentially with temperature. Substituting k in (2) according to the Arrhenius equation, we get:

Figure BRPI1103362B1_D0001

(3)(3)

12/6312/63

Para sistemas termorrígidos que obedecem a cinética de reação de cura de ordem n, a taxa de conversão é função do consumo do reagente. Assumindo-se que g(a) = (1-a).n, onde α é a concentração fracionária dos reagentes consumidos no tempo t, denominado também grau de conversão:For thermo-rigid systems that obey the cure reaction kinetics of order n, the conversion rate is a function of the reagent consumption. Assuming that g (a) = (1-a) .n, where α is the fractional concentration of the reagents consumed at time t, also called the degree of conversion:

&a λ / E \ f. x rHwH· (4) & a λ / E \ f. x rHwH · (4)

Considerando-se o grau de conversão, a, proporcional ao calor envolvido, e assumindo a dependência da temperatura com a equação de Arrhenius, a equação (3) torna-se a base para os métodos cinéticos dinâmicos que utilizam múltiplas varreduras, como o método de Kissinger (KISSINGER, 1957), que relaciona a temperatura máxima do pico da reação de cura do sistema com a velocidade de aquecimento.Considering the degree of conversion, a, proportional to the heat involved, and assuming the temperature dependence with the Arrhenius equation, equation (3) becomes the basis for dynamic kinetic methods that use multiple scans, such as the method de Kissinger (KISSINGER, 1957), which relates the maximum peak temperature of the system's curing reaction with the heating speed.

O método de Kissinger (MIRANDA et al., 1997) utiliza parâmetros termodinâmicos obtidos de termogramas de DSC e TGA de amostras avaliadas em diferentes velocidades de aquecimento. A equação de Kissinger baseia-se na segunda derivada da equação da/dt = A.exp(-E/RT).(1-a).n com relação à temperatura. Supondo ser verdadeira a relação da/dt = (da/dT).(dT/dt) = (da/dT).çp, onde φ = dT/dt é a velocidade de aquecimento, tem-se:Kissinger's method (MIRANDA et al., 1997) uses thermodynamic parameters obtained from DSC and TGA thermograms of samples evaluated at different heating speeds. The Kissinger equation is based on the second derivative of the / dt = A.exp (-E / RT). (1-a) .n equation with respect to temperature. Supposing that the relation of / dt = (da / dT) is true. (DT / dt) = (da / dT) .çp, where φ = dT / dt is the heating speed, we have:

Figure BRPI1103362B1_D0002

Derivando-se (4) em relação à temperatura, obtém-se:Deriving (4) in relation to temperature, we obtain:

32<z Λα-, Γ E /da\ n (6)3 2 <z Λα-, Γ E / da \ n (6)

13/6313/63

Considerando-se que a derivada é igual a zero no ponto máximo do pico da reação de cura no termograma de TGA, ou na temperatura máxima da reação de cura, Tmax, é o ac nesta T, tem-se:Considering that the derivative is equal to zero at the peak point of the cure reaction in the TGA thermogram, or at the maximum temperature of the cure reaction, Tmax, is the a c in this T, we have:

££

RTmax2 RTmax 2

Figure BRPI1103362B1_D0003

max.max.

n — ac (7)n - ac (7)

Se Tmax = (da/dT)max e ac são medidos e n é conhecido, então a energia de ativação pode ser calculada. Combinando-se (4) e (5) e rearranjando temse:If Tmax = (da / dT) max and a c are measured and n is known, then the activation energy can be calculated. Combining (4) and (5) and rearranging has:

(3)(3)

O produto n(1 -ac)n'1 é dependente de <p, porém pode ser próximo da unidade. Assim (G) pode ser simplificada:The product n (1 -a c ) n ' 1 is dependent on <p, but may be close to the unit. Thus (G) can be simplified:

Figure BRPI1103362B1_D0004

Φ' RTmax* (9)Φ 'RTmax * (9)

Obtendo-se o logaritmo desta equação e diferenciando-a em função de T, tem-se:Obtaining the logarithm of this equation and differentiating it as a function of T, we have:

Figure BRPI1103362B1_D0005

(10)(10)

14/6314/63

Assim, o método de Kissinger fornece o valor de energia de ativação, E, obtida a partir do gráfico de ln(qp/Tmax2) versus 1/Tmax para uma série de varreduras a diferentes velocidades de aquecimento, φ, onde -E/R 5 corresponde a inclinação da reta.Thus, the Kissinger method provides the activation energy value, E, obtained from the graph of ln (qp / Tmax 2 ) versus 1 / Tmax for a series of scans at different heating speeds, φ, where -E / R 5 corresponds to the slope of the line.

As análises de TGA foram conduzidas em atmosfera de N2, da temperatura ambiente até 8005 C, em porta amostra de platina e sob um fluxo de gás de 20 mL/min. A taxa de ruído foi de 0,4 pts e a massa de cada amostra foi de aproximadamente 5,102mg.TGA analyzes were carried out in an atmosphere of N 2 , from room temperature to 800 5 C, in a platinum sample port and under a gas flow of 20 mL / min. The noise rate was 0.4 pts and the mass of each sample was approximately 5.102mg.

io Para realizar a análise termogravimétrica, foi usada a fibra, conforme já reportado no item 3.2.1.2.io To perform the thermogravimetric analysis, fiber was used, as already reported in item 3.2.1.2.

Este ensaio foi realizado no Laboratório de Composites da Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ.This test was carried out at the Composites Laboratory of the School of Chemistry at the Federal University of Rio de Janeiro - UFRJ.

1.1.1.4 Densidade Aparente em Relação à Água1.1.1.4 Apparent Density in Relation to Water

O cálculo da densidade aparente em relação à água destilada foi realizado utilizando-se um picnômetro e uma balança digital com precisão de ± 0,0001 g. Primeiramente fez-se a tara da balança digital com o picnômetro 20 vazio, depois se pesou a massa da fibra no picnômetro e posteriormente a massa da água no picnômetro. Depois foi medida a massa do conjunto picnômetro/sólido/água destilada, obtendo-se assim, a densidade aparente da fibra em relação à água.The calculation of the apparent density in relation to distilled water was performed using a pycnometer and a digital scale with an accuracy of ± 0.0001 g. First, the digital scale was tare with the pycnometer 20 empty, then the fiber mass was weighed in the pycnometer and then the water mass in the pycnometer. Then, the mass of the pycnometer / solid / distilled water was measured, thus obtaining the apparent fiber density in relation to water.

1.1.1.5 Análise Térmica - Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)1.1.1.5 Thermal Analysis - Differential Scanning Calorimetry (DSC)

De acordo com MOTHÉ & AZEVEDO (2009), o DSC pode proporcionar informações sobre caracterização e medidas específicas, tais como: transição vítrea, temperatura e tempo de cristalização, ponto de fusão, calor específico,According to MOTHÉ & AZEVEDO (2009), the DSC can provide information on characterization and specific measures, such as: glass transition, temperature and crystallization time, melting point, specific heat,

15/63 oxidação, pureza, estabilidade térmica, ponto de ebulição, grau de velocidade de cura, cinética de reação e outras.15/63 oxidation, purity, thermal stability, boiling point, degree of cure speed, reaction kinetics and others.

As análises de calorimetria exploratória diferencial para as amostras de fibra de ubuçu foram feitas em um aparelho Perkin-Elmer, modelo PYRIS 5 Diamond DSC, nas seguintes condições:The differential exploratory calorimetry analyzes for the ubuçu fiber samples were performed on a Perkin-Elmer device, model PYRIS 5 Diamond DSC, under the following conditions:

Massa da amostra: 3,601 mg;Sample mass: 3.601 mg;

Faixa de Temperatura: -18 a 400 °C;Temperature Range: -18 to 400 ° C;

Atmosfera: Nitrogênio;Atmosphere: Nitrogen;

Razão de Aquecimento: 10°C min'1;Heating Ratio: 10 ° C min '1;

Vazão de Gás: 20 mL min'1;Gas Flow: 20 mL min '1;

Porta amostra: panela normal de alumínio.Sample holder: standard aluminum pan.

Como o DSC permite determinações quantitativas, a área dos picos está relacionada com a energia envolvida no processo. Para tal, utilizam-se padrões para calibração do equipamento. Estes padrões apresentam variação de 15 entalpia conhecida, normalmente de fusão, e a área do pico deste processo é comparada com a área do processo apresentado pela amostra. Neste ensaio o metal índio foi utilizado como padrão de referência na calibração da temperatura, da energia e das constantes físicas relacionadas com estes parâmetros.As the DSC allows quantitative determinations, the peak area is related to the energy involved in the process. To this end, standards are used to calibrate the equipment. These patterns show a variation of 15 known enthalpy, usually of fusion, and the peak area of this process is compared with the process area presented by the sample. In this test, Indian metal was used as a reference standard in the calibration of temperature, energy and physical constants related to these parameters.

20 As amostras foram cortadas em quadrados de 0,5cm2. Os procedimentos adotados durante o ensaio de DSC foram os seguintes: Primeiramente manteve-se a temperatura por 1min a -18 °C, em seguida realizou-se uma corrida de -18 a 400 <C a 10 °C por minuto, manteve-se a temperatura por 1min a 400 °C, posteriormente resfriou-se a amostra de 400 Ό 25 até -18°C a 300°C por minuto mantendo-se essa temperatura por 15min e finalmente a temperatura foi elevada de -18 °C ° ate 400 °C a 10°C/min. 20 The samples were cut into 0.5 cm 2 squares. The procedures adopted during the DSC test were as follows: First, the temperature was maintained for 1 min at -18 ° C, then a run was performed from -18 to 400 <C at 10 ° C per minute, the temperature for 1min at 400 ° C, then the sample was cooled from 400 Ό 25 to -18 ° C to 300 ° C per minute, maintaining this temperature for 15 minutes and finally the temperature was raised from -18 ° C to 400 ° C to 10 ° C / min.

A análise de Calorimetria Diferencial Exploratória - DSC foi realizada no Laboratório de Compósitos da Escola de Química da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ.The analysis of Differential Exploratory Calorimetry - DSC was performed at the Composites Laboratory of the School of Chemistry at the Federal University of Rio de Janeiro - UFRJ.

16/6316/63

1.1.1.6 Espectroscopia na Região do Infravermelho1.1.1.6 Infrared Spectroscopy

A fibra de ubuçu pode ser considerada um polímero natural constituído basicamente por celulose, hemicelulose e lignina. Segundo WINANDY & ROWELL (1984) esses constituintes contribuem diferentemente entre si para a resistência mecânica. A celulose é primariamente responsável pela resistência das fibras, por seu alto grau de polimerização e orientação linear. A hemicelulose atua como matriz para a celulose e aumenta a densidade de empacotamento da parede da célula. A lignina não somente mantém as fibras juntas, mas, também, atua como agente enrijecedor para as moléculas de celulose dentro da parede da fibra. O conhecimento da estrutura interna das fibras lígnocelulósicas e da sua composição química é importante para compreensão da influência da fibra nas características de um composite e também na escolha dos tratamentos químicos e físicos que podem ser aplicados às fibras. A técnica de FTIR permite identificar os componentes e estrutura das fibras vegetais.The ubuçu fiber can be considered a natural polymer consisting basically of cellulose, hemicellulose and lignin. According to WINANDY & ROWELL (1984) these constituents contribute differently to the mechanical resistance. Cellulose is primarily responsible for fiber resistance, for its high degree of polymerization and linear orientation. Hemicellulose acts as a matrix for cellulose and increases the packing density of the cell wall. Lignin not only holds the fibers together, but also acts as a stiffening agent for cellulose molecules within the fiber wall. Knowledge of the internal structure of lignocellulosic fibers and their chemical composition is important for understanding the influence of fiber on the characteristics of a composite and also in the choice of chemical and physical treatments that can be applied to the fibers. The FTIR technique makes it possible to identify the components and structure of plant fibers.

De acordo com PIRES (2009), a técnica de espectroscopia na região do infravermelho permite avaliar vibrações entre átomos, caracterizando os grupos funcionais das unidades monoméricas. A técnica se baseia no fato de as ligações químicas das substâncias possuírem freqüências de vibração específicas, as quais correspondem a níveis de energia da molécula (chamados nesse caso de níveis vibracionais). Caso uma determinada molécula receba radiação eletromagnética com a mesma energia de um de seus modos vibracionais, então a radiação será absorvida.According to PIRES (2009), the spectroscopy technique in the infrared region allows to evaluate vibrations between atoms, characterizing the functional groups of the monomeric units. The technique is based on the fact that the chemical bonds of substances have specific vibration frequencies, which correspond to the energy levels of the molecule (in this case called vibrational levels). If a given molecule receives electromagnetic radiation with the same energy as one of its vibrational modes, then the radiation will be absorbed.

Foi utilizado um espectrômetro Perkin-Elmer, modelo 1720, na faixa de 4000 cm'1 a 500 cnT1, à temperatura ambiente, usando célula de KBr. Como este método exige tamanho de partícula pequeno para que haja uma distribuição uniforme na pastilha, as fibras foram moídas, secas em estufa e prensadas em pastilhas de KBr (1mg amostra/100 mg KBr). A fibra foi analisada como recebida, ou seja, não foi realizado qualquer tratamento de superfície visando melhorar sua aderência com a resina.A Perkin-Elmer spectrometer, model 1720, ranging from 4000 cm ' 1 to 500 cnT 1 , was used at room temperature, using a KBr cell. As this method requires small particle size so that there is an even distribution in the tablet, the fibers were ground, kiln dried and pressed in KBr tablets (1mg sample / 100 mg KBr). The fiber was analyzed as received, that is, no surface treatment was carried out to improve its adhesion with the resin.

17/6317/63

As análises de FTIR para a fibra de ubuçu foram realizadas na Universidade Federal do Rio de Janeiro, Laboratório de Compósitos da Escola de Química.FTIR analyzes for ubuçu fiber were carried out at the Federal University of Rio de Janeiro, Laboratory of Composites at the School of Chemistry.

-1.1.7 Ensaio de Gramatura-1.1.7 Weight test

Antes dos ensaios de tração foi realizado o ensaio da gramatura do tecido de ubuçu, que consiste em determinar a massa por unidade de comprimento e pode ser representada em termos de gramas por metro quadrado (g/m2) ou gramas/metro linear (g/m).Before the tensile tests the ubuçu tissue weight test was carried out, which consists of determining the mass per unit length and can be represented in terms of grams per square meter (g / m 2 ) or grams / linear meter (g / m).

Para o cálculo da gramatura da fibra de ubuçu (tecido), foi utilizada a Norma NBR 12.984 - Determinação da gramatura de não-tecidos. A aparelhagem utilizada foi uma régua calibrada (paquímetro) com precisão de 1 mm e uma balança digital com precisão de 0,0001 g. O ensaio de gramatura consiste no corte de cinco corpos de prova com área de um decimetre quadrado (área superficial de 0,01 m2) que são pesados em balança digital com precisão de 0,0001 g (capacidade máxima de 4000g e mínima de 0,5g).To calculate the grammage of the ubuçu fiber (fabric), Standard NBR 12.984 - Determination of the grammage of non-fabrics was used. The apparatus used was a calibrated ruler (caliper) with a precision of 1 mm and a digital scale with a precision of 0.0001 g. The grammage test consists of cutting five specimens with a one-square-meter area (surface area of 0.01 m 2 ) that are weighed on a digital scale with an accuracy of 0.0001 g (maximum capacity of 4000 g and minimum of 0 , 5g).

A partir dos valores de massa (m) e da área superficial (A) de cada amostra, foram determinadas as gramaturas (G) por meio da equação (1):From the values of mass (m) and surface area (A) of each sample, weights (G) were determined using equation (1):

G=m/A (11) G = m / Y (11)

A média das pesagens é multiplicada por 100, para a determinação da massa por unidade de área em gramas por metro quadrado (g/m2).The average weighing is multiplied by 100, to determine the mass per unit area in grams per square meter (g / m 2 ).

1.1.1.8 Ensaio de Tração na Fibra1.1.1.8 Fiber Tensile Test

O ensaio de tração das fibras de ubuçu foi realizado em uma Máquina de Ensaio Universal INSTRON, modelo - 5569. A Norma adotada foi a ASTM D1682 (Determinação da resistência à tração e alongamento em tecidos Carga de ruptura e alongamento). A velocidade de ensaio adotada foi de 5 rThe tensile test of the ubuçu fibers was carried out in an INSTRON Universal Testing Machine, model - 5569. The standard adopted was ASTM D1682 (Determination of the tensile strength and elongation in fabrics Burst load and elongation). The test speed adopted was 5 r

18/63 mm/min e o carregamento foi contínuo até a ruptura dos corpos-de-prova. Foram usadas garras pneumáticas indicadas ao ensaio de tração de filmes e fibras.18/63 mm / min and loading was continuous until the specimens ruptured. Pneumatic grips were used for the tensile test of films and fibers.

As dimensões das amostras da fibra de ubuçu foram de 195 x 100 mm, 5 sendo o comprimento maior fixado em cada garra (inferior e superior). O comprimento útil a ser analisado no ensaio foi de aproximadamente 140 mm. Ao todo foram ensaiadas 10 amostras do tecido de ubuçu. As garras utilizadas são de 25,4 mm de largura e 50,8 mm de comprimento.The dimensions of the ubuçu fiber samples were 195 x 100 mm, 5 the longest length being fixed in each claw (lower and upper). The useful length to be analyzed in the test was approximately 140 mm. In all, 10 samples of the ubuçu fabric were tested. The claws used are 25.4 mm wide and 50.8 mm long.

O ensaio de tração na fibra foi realizado no Instituto de Macromoléculas 10 Professora Eloísa Mano - IMA pertencente à Universidade Federal do Rio de Janeiro.The fiber tensile test was carried out at the Macromolecule Institute 10 Professor Eloísa Mano - IMA belonging to the Federal University of Rio de Janeiro.

1.1.2 Fabricação do Composite e Ensaios Realizados1.1.2 Composite Fabrication and Tests Performed

1.1.2.1 Metodologia de Fabricação do Compósito1.1.2.1 Composite Manufacturing Methodology

O objetivo deste trabalho é analisar a viabilidade de fabricação do compósito de fibra de ubuçu com resina de mamona, utilizando para tanto, uma tecnologia acessível. Desta forma, optou-se por analisar a fibra em seu estado natural, ou seja, sem passar por estufa visando melhorar a interface resina/fibra 20 (D ALMEIDA, 2007). A fabricação das placas do compósito se deu utilizando a técnica de moldagem por compressão e envolveu as etapas descritas a seguir: Fabricação de um molde metálico no qual seriam prensadas as folhas de ubuçu embebidas na resina de mamona ou epóxi. As dimensões gerais do molde são: 200 x 150 x 5 mm (comprimento, largura e espessura interna). Para 25 facilitar a desmoldagem o molde metálico foi revestido com folhas plásticas, evitando assim o uso de ceras e outros produtos desmoldantes.The objective of this work is to analyze the feasibility of manufacturing the ubuçu fiber composite with castor resin, using an accessible technology to do so. Thus, it was decided to analyze the fiber in its natural state, that is, without going through a greenhouse in order to improve the resin / fiber interface 20 (D ALMEIDA, 2007). The composite plates were manufactured using the compression molding technique and involved the steps described below: Manufacture of a metallic mold in which ubuçu leaves embedded in castor or epoxy resin would be pressed. The general dimensions of the mold are: 200 x 150 x 5 mm (length, width and internal thickness). In order to facilitate demoulding, the metal mold was coated with plastic sheets, thus avoiding the use of waxes and other release products.

Visando um comportamento mais isotrópico do compósito, optou-se por trabalhar com folhas de fibras organizadas em duas direções, ou seja, 0 e 90°. Assim, respeitando-se o sentido preferencial das fibras, as folhas de ubuçuAiming at a more isotropic behavior of the composite, it was decided to work with fiber sheets organized in two directions, that is, 0 and 90 °. Thus, respecting the preferential direction of the fibers, the ubuçu leaves

II

19/63 foram abertas e cortadas de acordo com as dimensões do molde metálico em que seriam prensadas (200 x 150 mm).19/63 were opened and cut according to the dimensions of the metal mold in which they would be pressed (200 x 150 mm).

Após o corte das folhas, foi realizada a pesagem das fibras e da quantidade de resina (epóxl ou poliuretana) em balança digital com precisão de 5 0,001g.After cutting the leaves, the fibers and the amount of resin (epoxy or polyurethane) were weighed on a digital scale with an accuracy of 5 0.001g.

a) Após a pesagem das fibras e da resina, foi feita a mistura dos componentes das respectivas resinas utilizadas neste trabalho, ou seja, resina de mamona (mistura do poliol com o pré-polímero) e resina epóxi (mistura da resina com o endurecedor). Assim, na 10 fabricação da resina de mamona e epóxi, seus componentes foram pesados na balança e posteriormente misturados (no misturador) por três minutos. Logo após, a resina era vertida nas fibras de ubuçu previamente organizadas. Após as fibras serem embebidas na resina, suas folhas foram colocadas no molde respeitando a posição (0 o e 15 90 °)· As resinas foram espalhadas nas fibras com a ajuda de um pincel de cerdas duras.a) After weighing the fibers and the resin, the components of the respective resins used in this work were mixed, that is, castor resin (mixture of the polyol with the prepolymer) and epoxy resin (mixture of the resin with the hardener ). Thus, in the 10 manufacture of epoxy resin and castor oil, the components were weighed on the balance and then mixed (in the mixer) for three minutes. Soon after, the resin was poured into the ubuçu fibers previously organized. After the fibers were embedded in the resin, their leaves were placed in the mold respecting the position (0 o and 15 90 °) · The resins were spread on the fibers with the help of a hard bristle brush.

Com o compósito posto no molde, o mesmo foi posteriormente fechado e prensado com uma força de 6 ton. Todo o processo foi realizado à temperatura ambiente e a desmoldagem do compósito foi feita após um mínimo 20 de 8h.With the composite placed in the mold, it was subsequently closed and pressed with a force of 6 ton. The entire process was carried out at room temperature and the demoulding of the composite was done after a minimum of 20 hours.

Os corpos de prova para os ensaios de flexão estática, compressão normal e paralela, abrasão, impacto e DMTA foram usinados a partir das placas de compósitos moldadas conforme a descrição acima.The specimens for the tests of static bending, normal and parallel compression, abrasion, impact and DMTA were machined from the molded composite plates as described above.

Para fins de análise na melhoria da interface fibra/resina foi confeccionada 25 também uma placa de compósito com fibras secas em estufa a 80 °C por 20 min e utilizando-se a resina de mamona na proporção 1:1 de seus componentes. Este procedimento foi adotado visando à redução de umidade absorvida pela fibra e utilizou-se da mesma metodologia de fabricação de placas descrita anteriormente. É preciso frisar que a total eliminação da água é 30 difícil, devido ao caráter hidrofílico das fibras, as quais apresentamFor the purpose of analyzing the improvement of the fiber / resin interface, 25 a composite plate was also made with kiln-dried fibers at 80 ° C for 20 min and using castor resin in the proportion 1: 1 of its components. This procedure was adopted aiming at the reduction of moisture absorbed by the fiber and it was used the same methodology of manufacture of plates described previously. It must be emphasized that the total elimination of water is difficult, due to the hydrophilic character of the fibers, which present

20/63 estruturalmente ligações com moléculas de água. Assim, neste experimento, logo que as fibras foram retiradas da estufa, a resina de mamona foi passada rapidamente para minimizar nova absorção de umidade. Em seguida, o composite foi colocado no molde. Após a fabricação desta placa, foram confeccionados corpos de prova para o ensaio de flexão em três pontos.20/63 structurally bonds with water molecules. Thus, in this experiment, as soon as the fibers were removed from the greenhouse, the castor resin was passed quickly to minimize new moisture absorption. Then, the composite was placed in the mold. After the manufacture of this plate, specimens were made for the flexion test at three points.

1.1.2.2 Compressão Normal e Paralela1.1.2.2 Normal and Parallel Compression

Para atender ao dimensionamento exigido pela NBR 7190 (ABNT, 1997) para os corpos de prova, foram coladas 04 placas de composite, cada uma com espessura média de 5mm, o que no total apresentava uma espessura de 20mm. Depois das placas coladas, o bloco foi cortado em serra de fita a fim de se obter as amostras a serem ensaiadas.To meet the dimensioning required by NBR 7190 (ABNT, 1997) for the specimens, 04 composite plates were glued, each with an average thickness of 5mm, which in total had a thickness of 20mm. After the glued plates, the block was cut in a band saw in order to obtain the samples to be tested.

Os ensaios de compressão normal e paralela foram realizados em uma Máquina de Ensaio Universal EMIC, acoplada a uma célula de carga de 5 ton. Foi aplicado um carregamento contínuo até a ruptura dos corpos de prova, tendo-se adotado o deslocamento do cabeçote na taxa de 100 kgf/min, conforme recomendações da NBR 7190 (ABNT, 1997). Foram ensaiados um mínimo de 4 corpos de prova para cada tipo de ensaio, com dimensões de 20 x 30 x 50 mm, sendo a maior dimensão na direção das fibras (BERALDO et al., 2003).The normal and parallel compression tests were performed on an EMIC Universal Testing Machine, coupled to a 5 ton load cell. Continuous loading was applied until the specimens ruptured, and the head displacement was adopted at a rate of 100 kgf / min, according to the recommendations of NBR 7190 (ABNT, 1997). A minimum of 4 specimens were tested for each type of test, with dimensions of 20 x 30 x 50 mm, the largest being in the direction of the fibers (BERALDO et al., 2003).

Estes ensaios foram realizados no Laboratório de Caracterização de Materiais do CEPEL — Centro de Pesquisa de Energia Elétrica, da Eletrobrás, localizado na Ilha do Fundão.These tests were carried out in the Materials Characterization Laboratory of CEPEL - Eletrobrás Electric Energy Research Center, located in Ilha do Fundão.

1.1.2.3 Análise Térmica Dinâmico Mecânica (DMTA)1.1.2.3 Mechanical Dynamic Thermal Analysis (DMTA)

Para os ensaios de DMTA foram fabricados corpos de prova retangulares nas dimensões 30 x 8 x 3 mm, sendo o comprimento maior no sentido das fibras. Foram ensaiados um total de 6 unidades, 2 para cada tipo de composite (2 para o composite de resina de mamona na proporção 1:1, 2For the DMTA tests, rectangular specimens were manufactured in the dimensions 30 x 8 x 3 mm, the length being greater in the direction of the fibers. A total of 6 units were tested, 2 for each type of composite (2 for castor resin composite in a 1: 1 ratio, 2

21/63 para o composite» de mamona na proporção de 2:1 e 2 para o composite de resina epóxi e fibras de ubuçu). O equipamento DMTA utilizado para a análise foi um Perkin Elmer DMA, sendo o ensaio conduzido no modo de flexão em três pontos, com freqüência fixa de 1Hz e taxa de aquecimento de 3°C/min. A 5 faixa de temperatura utilizada foi de -20 °C a 200 °C. Esse ensaio foi realizado no Laboratório de Composites da Escola de Química da UFRJ.21/63 for the castor »composite in the proportion of 2: 1 and 2 for the composite of epoxy resin and ubuçu fibers). The DMTA equipment used for the analysis was a Perkin Elmer DMA, and the test was conducted in flexion mode at three points, with a fixed frequency of 1Hz and heating rate of 3 ° C / min. The temperature range used was -20 ° C to 200 ° C. This test was carried out at the Composites Laboratory of the School of Chemistry at UFRJ.

1.1.2.4 Flexão Estática1.1.2.4 Static Flexion

O ensaio de flexão dos composites foi realizado conforme as normas io ASTM D790 (Resistência à Flexão e Módulo de Elasticidade em Flexão), em uma Máquina de Ensaio Universal INSTRON, modelo - 5569. A velocidade de ensaio adotada foi de 2,5 mm/min com carregamento contínuo até a ruptura dos corpos de prova.The flexion test of the composites was carried out according to io ASTM D790 (Flexural Strength and Flexural Elasticity Module), in an INSTRON Universal Testing Machine, model - 5569. The test speed adopted was 2.5 mm / min with continuous loading until the specimens rupture.

Neste ensaio a razão entre a distância entre os apoios e a espessura do 15 corpo de prova foi de 16, de modo a minimizar a componente da tensão de cisalhamento. Foram ensaiados um mínimo de 6 corpos de prova para cada tipo de composite analisado. O ensaio foi realizado à temperatura ambiente (= 25°C), e utilizado o carregamento de três pontos. O ensaio foi realizado no Instituto de Macromoléculas Professora Eloísa Mano - IMA pertencente à 20 Universidade Federal do Rio de Janeiro.In this test the ratio between the distance between the supports and the thickness of the specimen was 16, in order to minimize the component of the shear stress. A minimum of 6 specimens were tested for each type of composite analyzed. The test was carried out at room temperature (= 25 ° C), and the loading of three points was used. The test was carried out at the Institute of Macromolecules Professor Eloísa Mano - IMA belonging to the 20 Federal University of Rio de Janeiro.

1.1.2.5 Ensaio de Abrasão1.1.2.5 Abrasion test

O ensaio de resistência à abrasão foi executado conforme as recomendações da Norma DIN 53 516 (1987), e consiste em determinar a 25 resistência do material ao desgaste, em um abrasímetro, para um percurso estimado de 40 metros. Assim, no escopo desse trabalho, este ensaio simula o arraste de um determinado objeto sobre um piso acabado.The abrasion resistance test was carried out in accordance with the recommendations of DIN 53 516 (1987), and consists of determining the wear resistance of the material, in an abrasimeter, for an estimated distance of 40 meters. Thus, in the scope of this work, this test simulates the dragging of a given object on a finished floor.

O ensaio de abrasão foi realizado no Laboratório de Composites da PUC Rio, com o emprego de um abrasímetro da marca Parabor, com lixa (grânulosThe abrasion test was carried out at the Composites Laboratory of PUC Rio, using a Parabor abrasometer, with sandpaper (granules

22/63 de areia) número 180, com índice de ataque de 219,73 mg (correspondente a abrasividade da lixa). Neste ensaio, empregaram-se 3 repetições para cada material a ser ensaiado.22/63 sand) number 180, with an attack index of 219.73 mg (corresponding to the abrasiveness of the sandpaper). In this test, 3 repetitions were used for each material to be tested.

Para confecção dos corpos de prova, as placas de composite foram coladas com seus respectivos adesivos, cortadas e prensadas em bloco de 4 x 4x4 cm, que foi posteriormente torneado (torno mecânico) até atingir a forma cilíndrica, com diâmetro de 16± 0,2 mm e altura média de 1,5 cm (dimensões compatíveis com o porta amostra do abrasímetro utilizado). A resistência à abrasão foi calculada em função da perda de massa sofrida pelo material para ίο o percurso de 40 metros.To make the specimens, the composite plates were glued with their respective adhesives, cut and pressed in a 4 x 4x4 cm block, which was later turned (lathe) until reaching a cylindrical shape, with a diameter of 16 ± 0, 2 mm and an average height of 1.5 cm (dimensions compatible with the sample holder of the abrasimeter used). The abrasion resistance was calculated as a function of the mass loss suffered by the material for ίο the 40 meter course.

1.1.2.6 Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)1.1.2.6 Scanning Electron Microscopy (SEM)

A análise por MEV teve como objetivo observar a superfície dos corpos de prova dos composites após o ensaio de abrasão, comparando-os com 15 outras madeiras utilizadas para confecção de pisos. Dessa forma, foi analisado um corpo de prova para o composite de mamona (1:1) com fibra de ubuçu, um corpo de prova para o composite de mamona (2:1) com fibra de ubuçu e um corpo de prova para o composite de resina epóxi e fibra de ubuçu. As madeiras utilizadas para comparar as propriedades de resistência à abrasão com os 20 composites deste estudo foram maçaranduba e coqueiro.The SEM analysis aimed to observe the surface of the composites specimens after the abrasion test, comparing them with 15 other woods used for making floors. Thus, a specimen for the castor bean composite (1: 1) with ubuçu fiber was analyzed, a specimen for the castor bean composite (2: 1) with ubuçu fiber and a specimen for the composite of epoxy resin and ubuçu fiber. The woods used to compare the abrasion resistance properties with the 20 composites in this study were maçaranduba and coconut.

1.1.2.7 Ensaio de Resistência ao Impacto do Tipo Queda de Dardo1.1.2.7 Dart Drop Impact Resistance Test

Os ensaios de impacto do tipo de caída de dardo (“falling weight”) foram realizados em uma máquina Fractovis Gravity Drop CEAST 6789. Esta 25 máquina é composta por duas câmaras, uma superior na qual está posicionado um dardo de aço que, caindo livremente ao longo de dois guias, atinge a amostra colocada na parte inferior onde estão os suportes reguláveis que a sustentam. Conhecida a altura da queda h, a velocidade teórica de impacto é obtida da relação v = enquanto a energia disponível no momento doThe falling weight dart impact tests were performed on a Fractovis Gravity Drop CEAST 6789 machine. This machine is composed of two chambers, an upper one in which a steel dart is positioned which, falling freely along two guides, it reaches the sample placed at the bottom where the adjustable supports that support it are. Knowing the height of the drop h, the theoretical impact speed is obtained from the relation v = while the energy available at the moment of

23/63 impacto que depende da massa m em queda, e desprezando a energia perdida por atrito, é dada por, E = mgh.23/63 impact that depends on the falling mass m, and neglecting the energy lost by friction, is given by, E = mgh.

Na parte superior do dardo podem ser colocados pesos distintos de aço que permitem variar a massa em queda livre desde 2,97 kg até 25,97 kg. Do mesmo modo, a velocidade de queda livre pode variar continuamente desde 0,5 m/seg até 4,42 m/seg. Como consequência a energia disponível para o impacto varia desde 0,74J a 407J.Different steel weights can be placed on the upper part of the dart, allowing the mass to fall freely from 2.97 kg to 25.97 kg. Likewise, the speed of free fall can vary continuously from 0.5 m / sec to 4.42 m / sec. As a consequence, the energy available for the impact varies from 0.74J to 407J.

Para alcançar a velocidade de impacto desejada, o dardo se posiciona automaticamente na altura necessária através de um motor ligado à máquina.To achieve the desired impact speed, the dart is automatically positioned at the required height using a motor connected to the machine.

io A base sobre a qual se localiza a amostra é regulável de modo a corrigir com precisão a altura do disparo e assim assegurar a velocidade de impacto. Para determinar a velocidade de impacto exata do teste, uma fotocélula fixa, localizada paralela ao dardo, mede a velocidade do dardo um instante antes do impacto.io The base on which the sample is located is adjustable in order to accurately correct the height of the shot and thus ensure the impact speed. To determine the exact impact speed of the test, a fixed photocell, located parallel to the dart, measures the speed of the dart an instant before impact.

O ensaio de resistência ao impacto foi executado conforme a Norma ISOThe impact resistance test was performed according to the ISO Standard

6603-2 (Puncture Impact Behaviour of Rigid Plastics) e consiste em determinar a resistência do material, ductilidade e absorção de energia. Para este ensaio foi utilizado, associado ao equipamento anteriormente citado, um disco de diâmetro 40 mm, um impactador (tup) semi-esférico com raio de 12,7mm e velocidade de impacto de 1m/s. O ensaio foi realizado à temperatura ambiente (± 20 °C) e a massa de impacto utilizada foi de 28,6 kg.6603-2 (Puncture Impact Behavior of Rigid Plastics) and consists of determining material strength, ductility and energy absorption. For this test, a 40 mm diameter disk, a semi-spherical impactor (tup) with a radius of 12.7 mm and an impact speed of 1 m / s was used, associated with the equipment mentioned above. The test was performed at room temperature (± 20 ° C) and the impact mass used was 28.6 kg.

Foram fabricados 5 corpos de prova com dimensões de 5 x 5 cm2 e espessura de 0,4 cm para cada tipo de compósito, ou seja, 5 corpos de prova para o compósito de fibra e resina de mamona na proporção de 1:1, 5 corpos 25 de prova para o compósito de fibra e resina de mamona na proporção de 2:1 e 5 corpos de prova para o compósito de fibra e resina de mamona.5 specimens with dimensions of 5 x 5 cm 2 and thickness of 0.4 cm were manufactured for each type of composite, that is, 5 specimens for the composite of fiber and castor resin in the proportion of 1: 1, 5 specimens 25 for the castor fiber and resin composite in the ratio of 2: 1 and 5 specimens for the castor fiber and resin composite.

A ponta do dardo está equipada com extensômetros capazes de medir a força atuante sobre o percursor. A força exercida sobre o percursor é medida indiretamente: uma carga aplicada provoca uma deformação e, portanto, uma 30 variação da resistência elétrica proporcional ao comprimento do condutor. Os extensômetros estão colocados dentro de uma ponte de Wheststone paraThe dart tip is equipped with extensometers capable of measuring the force acting on the precursor. The force exerted on the precursor is measured indirectly: an applied load causes deformation and, therefore, a variation in electrical resistance proportional to the length of the conductor. The extensometers are placed inside a Wheststone bridge to

24/63 aumentar a sensibilidade da diferença de potencial medida (sinal) em relação a variação da resistência do extensômetro (indicada como “shunt”). A ponte de Wheatstone está conectada a um equipamento de controle e aquisição rápida (Ceast DAS 4000). Através da curva de calibração prevista pelo fabricante, o DAS 4000, converte a diferença de potencial em carga aplicada ao percusor, obtendo assim uma curva de pontos força x tempo.24/63 increase the sensitivity of the measured potential difference (signal) in relation to the variation of the extensometer resistance (indicated as “shunt”). The Wheatstone bridge is connected to fast acquisition and control equipment (Ceast DAS 4000). Through the calibration curve provided by the manufacturer, the DAS 4000, converts the potential difference in load applied to the striker, thus obtaining a force x time point curve.

Este ensaio foi realizado no Instituto de Pesquisa em Ciência e Tecnologia de Materiais (INTEMA), Faculdade de Engenharia, Universidade Nacional de Mar Del Plata.This test was carried out at the Materials Science and Technology Research Institute (INTEMA), Faculty of Engineering, National University of Mar Del Plata.

1.1.2.8 Determinação da Fração Volumétrica1.1.2.8 Determination of the Volumetric Fraction

A fração volumétrica de fibras e matriz foi estimada a partir do volume dos componentes e do compósito. As equações utilizadas são apresentadas a seguir:The volumetric fraction of fibers and matrix was estimated from the volume of the components and the composite. The equations used are presented below:

T Fm Mm T Fm Mm

Vfm. = senáo vm ~--Ve pm onde Vff e Vfm são as frações volumétricas de fibras e matriz, respectivamente, Mf é a massa das fibras, Mm é a massa da matriz, e pf são as densidades da matriz e fibra, respectivamente. O Mm será determinado pesando-se a piaca de compósito, se a massa da fibra já havia sido pesada antes, o restante é o Mm.Vfm. = otherwise vm ~ --Ve pm where Vf f and Vf m are the volumetric fractions of fibers and matrix, respectively, Mf is the mass of the fibers, Mm is the mass of the matrix, and pf are the density of the matrix and fiber, respectively . The Mm will be determined by weighing the composite sink, if the fiber mass has already been weighed before, the remainder is the Mm.

25/6325/63

1.1.2.9 Projeto de Design - Piso Turun Mamona1.1.2.9 Design Project - Turun Mamona Floor

Posteriormente à análise dos ensaios realizados, foi confeccionado um piso do composite de fibra de ubuçu e resina de mamona utilizando-se da metodologia do Design Industrial que, resumidamente, pode ser assim esquematizada:Subsequent to the analysis of the tests performed, a composite floor of ubuçu fiber and castor resin was made using the Industrial Design methodology, which, in summary, can be outlined as follows:

1. Tema do projeto: Projetar um piso do tipo “taco” utilizando o composite moldado por compressão e formado pela fibra de ubuçu e resina de mamona;1. Project theme: Design a “taco” type floor using the composite molded by compression and formed by ubuçu fiber and castor resin;

2. Levantamento de dados: Pesquisar no mercado os tipos de pisos existentes e adequar o material composite ao formato mais adequado, tendo em vista o seu processo produtivo;2. Data collection: Search the market for the types of existing floors and adapt the composite material to the most suitable format, in view of its production process;

3. Análise de dados: Filtrar as informações mais relevantes e que irão servir como pontos norteadores para o desenvolvimento do produto “piso”;3. Data analysis: Filter the most relevant information and that will serve as guiding points for the development of the “flooring” product;

4. Projeto de Design: Projetar o piso tendo em vista as informações anteriormente coletadas;4. Design Project: Design the floor in view of the information previously collected;

5. Construção de modelos, mock-ups e protótipos para validar as idéias até então concebidas;5. Construction of models, mock-ups and prototypes to validate the ideas previously conceived;

6. Construção do protótipo para apresentação;6. Construction of the prototype for presentation;

7. Desenhos técnicos e detalhamento da carta de produção;7. Technical drawings and details of the production chart;

8. Desenvolvimento do Manual de Identidade Visual que irá conter a logomarca ou logotipo do produto, utilização das cores em sistemas RGB e CMYK, uso da logomarca em diferentes mídias impressas, eletrônicas, em brindes e embalagens;8. Development of the Visual Identity Manual that will contain the logo or product logo, use of colors in RGB and CMYK systems, use of the logo in different printed, electronic, gifts and packaging media;

9. Apresentação final.9. Final presentation.

Dessa forma, antes da realização do projeto, foram observados os diversos estilos de pisos existentes no mercado, os vários tipos de encaixe das peças, as modalidades de aplicação e os problemas apresentados na aplicação e uso de cada um deles. Depois de observadas as situações citadas,Thus, before carrying out the project, the various styles of floors existing on the market, the various types of fitting of the pieces, the application modalities and the problems presented in the application and use of each one were observed. After observing the situations mentioned,

26/63 projetou-se um piso do tipo “taco” que apresenta facilidade de fabricação, montagem e manutenção simples.26/63 a “taco” type floor was designed, which is easy to manufacture, assemble and maintain.

Após o piso projetado, elaborou-se uma logomarca que identifica o produto. Estas etapas foram executadas a fim de demonstrar a importância da atividade do Design Industrial no processo produtivo e na distribuição de um dado produto no mercado.After the projected floor, a logo was created that identifies the product. These steps were carried out in order to demonstrate the importance of the Industrial Design activity in the production process and in the distribution of a given product on the market.

1.2 Caracterização da Fibra de Ubuçu1.2 Characterization of the Ubuçu Fiber

1.2.1 MEV/EDS1.2.1 SEM / EDS

É possível observar que as fibras apresentam uma direção preferencial, que corresponde ao sentido do comprimento do saco que contém os frutos de ubuçu. Pode-se observar, ainda, que na face externa (Figura 1 A), as fibras são mais visíveis, enquanto na parte interna (Figura 1B), existe um material orgânico cobrindo as fibras.It is possible to observe that the fibers have a preferential direction, which corresponds to the direction of the length of the bag containing the ubuçu fruits. It can also be seen that on the external face (Figure 1 A), the fibers are more visible, while on the inside (Figure 1B), there is an organic material covering the fibers.

Em ambas as regiões, porém, observa-se que as fibras estão unidas entre si e têm uma direção preferencial. Essa diferença de aspecto pode ser devida ao processo de lavagem realizado pelos ribeirinhos, que aparentemente, não é eficiente o suficiente para remover o resíduo orgânico da parte interna do saco de fibras.In both regions, however, it is observed that the fibers are joined together and have a preferential direction. This difference in aspect may be due to the washing process carried out by riverside dwellers, which apparently is not efficient enough to remove the organic residue from the inner part of the fiber bag.

Pode-se observar na região externa, a presença de células parenquimáticas, características à superfície de fibras vegetais, fato também observado por MARTIN et al., (2009) em fibras de sisal. Na região interna fica aparente que as fibras estão cobertas por material orgânico.In the external region, it is possible to observe the presence of parenchymatic cells, characteristics on the surface of plant fibers, a fact also observed by MARTIN et al., (2009) in sisal fibers. In the inner region it is apparent that the fibers are covered with organic material.

Em regiões que estavam mais limpas de material orgânico foi possível observar a presença de protrusões sobre a superfície das fibras.In regions that were cleaner of organic material it was possible to observe the presence of protrusions on the surface of the fibers.

Através do EDS, as protrusões foram identificadas como sendo ricas em Si, o que concorda com estudos morfológicos de outras fibras vegetais, como as de coco, realizado por D’ALMEIDA et al (2007) e também por GEETHAMMA et al (1998), onde tais protrusões são chamadas de marcas silicadas. A fThrough EDS, protrusions were identified as being rich in Si, which agrees with morphological studies of other plant fibers, such as coconut, carried out by D'ALMEIDA et al (2007) and also by GEETHAMMA et al (1998), where such protrusions are called silicated marks. A f

27/63 presença de compostos ricos em Si, notadamente silica, deve-se ao fato que as fibras possuem naturaimente uma defesa contra o ataque de predadores, pois esta substância torna as fibras mais abrasivas.27/63 presence of Si-rich compounds, notably silica, is due to the fact that the fibers naturally have a defense against attack by predators, as this substance makes the fibers more abrasive.

Foi observada ainda na fibra de ubuçu, que sua superfície é revestida por uma fina camada de cera, possivelmente, de origem alifática e não polar, denominada de cutícula, sendo este dado sustentado por estudos realizados por SATYANARAYANA et al (1990).It was also observed in the ubuçu fiber, that its surface is coated with a thin layer of wax, possibly of aliphatic and non-polar origin, called cuticle, this data being supported by studies carried out by SATYANARAYANA et al (1990).

1.2.2 Difração de Raios X1.2.2 X-Ray Diffraction

O resultado obtido no espectro da difração de raios-X das fibras é muito similar àqueles encontrados por D’ALMEIDA et al (2007) para outras fibras lignocelulósicas, como piassava e sisal, e reflete a estrutura cristalina da celulose. O pico principal observado em 22,769 corresponde ao plano (002) de difração da celulose nativa. Já o pico mais alargado ao redor de 16,39 corresponde ao sinal dos planos (101) e (ioT). O pico em 33,52 corresponde ao plano (040), e é também característico da celulose nativa, conforme descrito por RONG et al (2001) e GEORGET et al (1999).The result obtained in the X-ray diffraction spectrum of the fibers is very similar to those found by D'ALMEIDA et al (2007) for other lignocellulosic fibers, such as piassava and sisal, and reflects the crystalline structure of cellulose. The main peak observed at 22.76 9 corresponds to the plan (002) of diffraction of native cellulose. The widest peak around 16.3 9 corresponds to the signal of the planes (101) and (ioT). The peak at 33.52 corresponds to the plane (040), and is also characteristic of native cellulose, as described by RONG et al (2001) and GEORGET et al (1999).

O índice de cristalinidade encontrado para a fibra de ubuçu, de acordo com a equação 1 (página 39) foi de 60,69. Este valor está coerente com os valores encontrados por RONG et al (2001) para fibras lignocelulósicas como o sisal (62,8°) e para as fibras de madeira do silvestre pinus (65,1 °) encontrado por TSERKI et al (2005).The crystallinity index found for the ubuçu fiber, according to equation 1 (page 39) was 60.6 9 . This value is consistent with the values found by RONG et al (2001) for lignocellulosic fibers such as sisal (62.8 °) and for wood fibers from wild pine (65.1 °) found by TSERKI et al (2005) .

1.2.3 Análise Termogravimétrica - TGA1.2.3 Thermogravimetric Analysis - TGA

A 1009C, a fibra apresentou perda de massa de cerca de 10,45%, relativa à perda de umidade. Esse dado concorda com valores encontrados para outros materiais lignocelulósicos, tal como curauá, encontrado por SILVA (2010). É observado que até 264SC, a fibra de ubuçu pode ser considerada termicamenteAt 100 9 C, the fiber showed a mass loss of about 10.45%, relative to the loss of moisture. This data agrees with values found for other lignocellulosic materials, such as curauá, found by SILVA (2010). It is observed that up to 264 S C, the ubuçu fiber can be considered thermally

28/63 estável, com pequenas perdas de massa, atribuídas basicamente a perda de umidade. Este comportamento é comparável com o encontrado para as fibras de curauá (D’ALMEIDA, 2007) e para as fibras de sisal (JÚNIOR, 2006), onde o começo da degradação acontece entre 260 e 3009C.28/63 stable, with small mass losses, basically attributed to moisture loss. This behavior is comparable to that found for the curauá fibers (D'ALMEIDA, 2007) and for the sisal fibers (JÚNIOR, 2006), where the onset of degradation occurs between 260 and 300 9 C.

A segunda etapa de degradação começa em torno de 2655C e está ligada a decomposição da hemicelulose. Esse valor é comparável com o encontrado por JÚNIOR (2006) para a decomposição da hemicelulose do sisal (em torno de 260°C). A temperatura na qual ocorre a taxa máxima de perda de massa nessa região foi de aproximadamente 299-C. Embora esse valor seja ίο ligeiramente superior ao intervalo de temperatura normalmente associado à decomposição da hemicelulose em fibras iignocelulósicas (de 260 a 281QC), isso não é inesperado, pois a temperatura de degradação pode ser alterada pelas diferenças intrínsecas entre materiais lignocelulósicos de diferentes espécies, de composição, o que acaba afetando todo o conjunto de 15 propriedades das fibras, incluindo os picos de temperatura de degradação (SCHNIEWIND, 1979).The second degradation stage starts at around 265 5 C and is linked to the decomposition of hemicellulose. This value is comparable to that found by JÚNIOR (2006) for the decomposition of sisal hemicellulose (around 260 ° C). The temperature at which the maximum rate of mass loss occurs in this region was approximately 299-C. Although this value is ίο slightly higher than the temperature range normally associated with the decomposition of hemicellulose into iignocellulosic fibers (from 260 to 281 Q C), this is not unexpected, as the degradation temperature can be altered by the intrinsic differences between different lignocellulosic materials species, of composition, which ends up affecting the entire set of 15 properties of the fibers, including the peaks of degradation temperature (SCHNIEWIND, 1979).

A terceira etapa de degradação está associada à decomposição térmica da celulose. O valor de temperatura no qual ocorre a taxa máxima de perda de massa nessa região foi de 3799C, o que concorda diretamente com dados de 20 outros materiais lignocelulósicos, tais como o encontrado por OLIVEIRA (2008) para a fibra de sisal (360=0) e por D’ALMEIDA et al (2007) para a fibra de caroá (350°C).The third stage of degradation is associated with the thermal decomposition of cellulose. The temperature value at which the maximum rate of mass loss occurs in this region was 379 9 C, which directly agrees with data from 20 other lignocellulosic materials, such as that found by OLIVEIRA (2008) for sisal fiber (360 = 0) and by D'ALMEIDA et al (2007) for the fiber of caroá (350 ° C).

O valor da energia de ativação encontrado para a fibra de ubuçu foi de 180,2 kJ/mol, sendo coerente com o encontrado para a piassava (185 kJ/mol) e 25 para o curauá (135 kJ/mol), (D’ALMEIDA et al., 2007).The activation energy value found for the ubuçu fiber was 180.2 kJ / mol, being consistent with that found for the piassava (185 kJ / mol) and 25 for the curacao (135 kJ / mol), (D ' ALMEIDA et al., 2007).

1.2.4 Densidade Aparente em Relação à Água1.2.4 Apparent Density in Relation to Water

De acordo com o método do picnômetro adotado para calcular a densidade aparente da fibra em relação à água, foi obtido um valor de 0,97According to the pycnometer method adopted to calculate the apparent fiber density in relation to water, a value of 0.97 was obtained

29/63 g/cm3, valor próximo ao encontrado por TANOBE (2003) para a bucha vegetal (0,92 g/cm3).29/63 g / cm 3 , a value close to that found by TANOBE (2003) for the vegetable loofah (0.92 g / cm 3 ).

1.2.5 Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR)1.2.5 Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)

A Tabela 1 mostra os principais movimentos para as bandas de absorção no FTIR da celulose, hemicelulose e lignina de acordo com XIAO (2001); FANG (2002); SUN et al., (2004); MARTIN et al., (2006) e MEGIATTO Jr. et ak, (2007).Table 1 shows the main movements for the absorption bands in the FTIR of cellulose, hemicellulose and lignin according to XIAO (2001); FANG (2002); SUN et al., (2004); MARTIN et al., (2006) and MEGIATTO Jr. et ak, (2007).

Inicialmente, o aspecto geral dos espectros de infravermelho das fibras de ubuçu, mostrando bandas típicas dos grupos funcionais presentes em fibras lignocelulósicas [FANG, 2002; SUN 2004; XIAO 2001].Initially, the general aspect of the infrared spectra of ubuçu fibers, showing bands typical of the functional groups present in lignocellulosic fibers [FANG, 2002; SUN 2004; XIAO 2001].

Para melhor entendimento dos resultados obtidos no ensaio de espectroscopia, as bandas do espectro encontram-se descritas separadamente. São observadas as bandas de absorção em torno de 3288,6 cm*1 que estão relacionadas ao estiramento dos grupos OH, que correspondem ao sinal característico da vibração axial das hidroxilas da celulose (hidroxilas dos carbonos 2,3 e 6 da glucose), [D’ALMEIDA & CALADO (2005)]. As bandas de vibração em tomo de 2918,4 cm'1 podem estar relacionadas ao estiramento de grupos C-H alifáticos dos carbonos primários e secundários, (FANG, 2004).For a better understanding of the results obtained in the spectroscopy test, the bands of the spectrum are described separately. Absorption bands around 3288.6 cm * 1 are observed, which are related to the stretching of OH groups, which correspond to the characteristic signal of the axial vibration of cellulose hydroxyls (hydroxyls of carbon 2,3 and 6 of glucose), [ D'ALMEIDA & CALADO (2005)]. The vibration bands around 2918.4 cm ' 1 can be related to the stretching of aliphatic CH groups of the primary and secondary carbons, (FANG, 2004).

Estão relacionadas as bandas que vão de 1996 - 2112 cm'1, que correspondem ao estiramento de ligações C-H de alifáticos e aromáticos (XIAO, 2001). Relacionadas com a lignina encontram-se as bandas em 1607,2 cm'1, atribuído ao grupo acetal relacionado à carbonila das aldoses (d’ALMElDA & CALADO, 2005). Nos picos de 1513,3 cm'1, 1313,3 cm*1 e 1370,9 cm1 encontram-se as bandas referentes à hemicelulose e ao estiramento da ligação da ligação C-O de ácidos carboxílicos, JÚNIOR (2006).The bands that go from 1996 - 2112 cm ' 1 are related , which correspond to the stretching of CH bonds of aliphatics and aromatics (XIAO, 2001). Related to lignin are the bands at 1607.2 cm ' 1 , assigned to the acetal group related to carbonyl aldoses (d'ALMElDA & CALADO, 2005). At the peaks of 1513.3 cm ' 1 , 1313.3 cm * 1 and 1370.9 cm 1 are the bands referring to hemicellulose and the stretching of the CO bond bond of carboxylic acids, JÚNIOR (2006).

Concluindo a análise do espectro de infravermelho da fibra de ubuçu, a Figura ilustra as últimas bandas de absorção encontradas, ou seja, entre 600 e 1400 cm*1.Concluding the analysis of the infrared spectrum of the ubuçu fiber, the Figure illustrates the last absorption bands found, that is, between 600 and 1400 cm * 1 .

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Observam-se as absorções presentes na região entre 1239 - 1029 cm' , que são típicos das xilanas, (JÚNIOR, 2006). Já a banda de absorção observada em 769,5cm'1 pode estar associada a ligações β-glicosídícas entre as unidades de açúcares, XIAO (2001).The absorptions present in the region between 1239 - 1029 cm 'are observed, which are typical of xylans, (JÚNIOR, 2006). The absorption band observed at 769.5cm ' 1 may be associated with β-glycosidic bonds between the sugar units, XIAO (2001).

Desta forma, é possível afirmar que a fibra de ubuçu apresenta espectro típico de materiais lignocelulósicos, em que se observam bandas referentes à absorção de grupos presentes na celulose, tignina e hemicelulose.Thus, it is possible to affirm that the ubuçu fiber presents a typical spectrum of lignocellulosic materials, in which bands referring to the absorption of groups present in cellulose, tignin and hemicellulose are observed.

Alterações observadas na grandeza desses sinais permitirão verificar a eficiência de qualquer modificação na superfície das fibras, como por exemplo, um tratamento de acetilação como foi realizado em fibra de coco [D’ALMEIDA & CALADO,2000].Changes observed in the magnitude of these signals will allow to verify the efficiency of any modification on the surface of the fibers, such as, for example, an acetylation treatment as was done in coconut fiber [D'ALMEIDA & CALADO, 2000].

1.2.6 Calorimetria Exploratória Diferencial - DSC1.2.6 Differential Scanning Calorimetry - DSC

É possível observar que a curva DSC obtida para a fibra de ubuçu sem tratamento apresenta comportamento típico das fibras lignocelulósicas, JÚNIOR (2006).It is possible to observe that the DSC curve obtained for the ubuçu fiber without treatment shows typical behavior of lignocellulosic fibers, JÚNIOR (2006).

Observando a DSC, podem ser identificados os picos referentes aos três maiores constituintes da fibra, celulose, hemicelulose e lignina, que logo adiante serão detalhadamente expostos e discutidos. Até 98 °C tem-se o que pode ser atribuído a perda de umidade presente nas amostras, fato verificado também por MARTIN et al., (2009) para as fibras de sisal (75°C). Inicialmente é observado um pico de cristalização em tomo de 140 °C.Observing the DSC, the peaks referring to the three major constituents of the fiber, cellulose, hemicellulose and lignin, can be identified, which will soon be exposed and discussed in detail. Up to 98 ° C there is what can be attributed to the loss of moisture present in the samples, a fact also verified by MARTIN et al., (2009) for sisal fibers (75 ° C). Initially, a crystallization peak around 140 ° C is observed.

Entre 288 a 292 °C, acontece a degradação da fração da hemicelulose, dado este comparável com o encontrado por MARTIN et al., (2009) para a fibra de sisal (297°C).Between 288 to 292 ° C, the degradation of the fraction of hemicellulose occurs, given this comparable with that found by MARTIN et al., (2009) for sisal fiber (297 ° C).

Houve uma decomposição das cadeias de celulose da fibra de ubuçu em 332,82°C, sendo este resultado comparável com o encontrado por OLIVEIRA (2008) para a fibra de sisal (em torno de 300°C).There was a decomposition of the cellulose chains of the ubuçu fiber at 332.82 ° C, this result being comparable to that found by OLIVEIRA (2008) for the sisal fiber (around 300 ° C).

De acordo com BHADURI et al., (1994), esta endoterma é conseqüência da desidratação e da despolimerização do componente celulose da fibra,According to BHADURI et al., (1994), this endotherm is a consequence of dehydration and depolymerization of the cellulose component of the fiber,

31/63 levando à formação de produtos voláteis flamáveis. Já CHAND et al., (1987), atribuem esta endoterma a desidratação e à quebra de grupos hidroxila da molécula de celulose, resultando na evolução de água. Em seu trabalho, FAIRBRIDGE et al., (1978), realizaram estudos de decomposição de celulose em atmosferas de nitrogênio e oxigênio e observaram que a degradação da celulose ocorre via duas reações competitivas de primeira ordem, as quais produzem uma fração condensada, uma fração gasosa e cinzas. Ainda se falando de trabalhos realizados com fibras lignocelulósicas, CARASCHI & LEÃO (1999), caracterizaram a fibra de curauá de maneira térmica e química, encontrando uma endoterma de 270 °C relativa à degradação da celulose, valor relativamente menor ao encontrado para a fibra de ubuçu. Essas pequenas variações se devem às diferentes composições das várias espécies das fibras vegetais.31/63 leading to the formation of flammable volatile products. CHAND et al. (1987), on the other hand, attribute this endotherm to dehydration and to the breakdown of hydroxyl groups in the cellulose molecule, resulting in the evolution of water. In their work, FAIRBRIDGE et al., (1978), carried out studies of cellulose decomposition in nitrogen and oxygen atmospheres and observed that cellulose degradation occurs via two competitive reactions of the first order, which produce a condensed fraction, a fraction gaseous and ash. Still speaking of works carried out with lignocellulosic fibers, CARASCHI & LEÃO (1999), characterized the curauá fiber in a thermal and chemical way, finding an endotherm of 270 ° C related to cellulose degradation, a value relatively lower than that found for fiber ubuçu. These small variations are due to the different compositions of the various species of plant fibers.

Assim, a curva DSC correspondente à fibra de ubuçu apresenta praticamente todos os eventos, incluindo decomposição da lignina, que ocorreu a partir de 332°C e apresentou seu máximo em aproximadamente 371 °C, dado comparável ao encontrado por OLIVEIRA (2008) para a fibra de sisal (em torno de 400 °C).Thus, the DSC curve corresponding to the ubuçu fiber presents practically all events, including lignin decomposition, which occurred from 332 ° C and presented its maximum at approximately 371 ° C, a data comparable to that found by OLIVEIRA (2008) for the sisal fiber (around 400 ° C).

1.2.7 Gramatura1.2.7 Weight

A gramatura das amostras de fibras de ubuçu foi comparada com outros três materiais, tecido de fibra de juta e tecidos de fibras de vidro. O objetivo é analisar qual destes materiais seria mais leve ou mais denso para uma futura utilização como reforço em matriz polimérica.The weight of the ubuçu fiber samples was compared with three other materials, jute fiber fabric and glass fiber fabric. The objective is to analyze which of these materials would be lighter or more dense for future use as reinforcement in polymeric matrix.

A amostra do tecido de fibra de juta é plano do tipo Basket, bidirecional, com aproximadamente 2 mm de espessura, composto por fios de juta com aproximadamente 1 mm de espessura. Já as amostras dos tecidos de fibra de vidro também são planas do tipo Basket, diferenciando-se na trama/urdume mais fechada e mais aberta, são bidirecionais, com aproximadamente 2 mm de espessura e fios de vidro com aproximadamente 1 mm de espessura.The sample of the jute fiber fabric is flat, Basket type, bidirectional, approximately 2 mm thick, composed of jute threads approximately 1 mm thick. The samples of the fiberglass fabrics are also flat, Basket type, differing in the more closed and more open weave / warp, they are bidirectional, with approximately 2 mm of thickness and glass threads with approximately 1 mm of thickness.

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Para melhor esclarecer a respeito da estrutura dos tecidos ora analisados, segue uma breve descrição a respeito.In order to better clarify the structure of the tissues now analyzed, a brief description follows.

De acordo com SILVA et ai., (2009), o tecido plano é caracterizado pelos cabos da trama entrelaçados nos cabos do urdume, onde os cabos da trama se 5 entrelaçam um acima e um abaixo dos cabos do urdume e assim sucessivamente, sendo que na próxima coluna o que estava em cima passa a ser abaixo e o que estava abaixo passando por cima e assim sucessivamente ate o final do tecido, como pode ser observado.According to SILVA et al., (2009), the flat fabric is characterized by the weft cables intertwined in the warp cables, where the weft cables 5 intertwine one above and one below the warp cables, and so on, being that in the next column, what was above becomes below and what was below passing over and so on until the end of the fabric, as can be seen.

O tecido plano basket é uma variação do tecido plano, e, para efeito de ίο comparação de gramaturas, foi o tipo de tecido utilizado para a fibra de vidro e a fibra de juta.The basket flat fabric is a variation of the flat fabric, and for the purpose of comparing grammage, it was the type of fabric used for fiberglass and jute fiber.

As dez amostras analisadas apresentaram área de 195 x 100 mm cada uma. De acordo com a norma do ensaio de gramatura, cada amostra foi pesada em balança digital com precisão de 0,0001 g. A Tabela 12 ilustra a 15 variabilidade de pesos computados para as dez amostras de fibras de ubuçu.The ten samples analyzed had an area of 195 x 100 mm each. According to the weight test standard, each sample was weighed on a digital scale with an accuracy of 0.0001 g. Table 12 illustrates the 15 weight variability computed for the ten samples of ubuçu fibers.

Amostras Samples Peso (g) Weight (g) Gramatura (g/m2)Weight (g / m 2 ) 01 01 3,0427 3.0427 156 156 02 02 5,2871 5.2871 271 271 03 03 3,3545 3.3545 172 172 04 04 3,7185 3.7185 190 190 05 05 4,1063 4.1063 210 210 06 06 2,9746 2.9746 152 152 07 07 4,3977 4.3977 225 225 08 08 3,5139 3.5139 180 180 09 09 3,1527 3.1527 161 161 10 10 6,4513 6.4513 330 330

Tabela 1 - Pesos e gramaturas computadas para as amostras de fibras de ubuçuTable 1 - Weights and weights computed for ubuçu fiber samples

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A média dos pesos foi de 3,9999g e a média das gramaturas foi de 204,7±57,2. A gramatura encontrada para a fibra de ubuçu foi de 205,12 g/m2. A gramatura da fibra de ubuçu (205,12 g/m2) foi inferior aos valores encontrados por SILVA et al., (2009), ou seja, 440 g/m2 a 344 g/m2 para o 5 tecido de sisal no plano basket.The average weight was 3.9999g and the average weight was 204.7 ± 57.2. The weight found for the ubuçu fiber was 205.12 g / m 2 . The weight of the ubuçu fiber (205.12 g / m 2 ) was lower than the values found by SILVA et al., (2009), that is, 440 g / m 2 to 344 g / m 2 for the sisal tissue in the basket plane.

Para o ensaio de gramatura dos tecidos de fibra de vidro, seguiu-se a mesma metodologia adotada para a fibra de ubuçu, ou seja, 10 amostras com dimensões de 195 x 100 mm. A Tabela 13 ilustra os valores de pesos e gramaturas obtidas para os tecidos de fibra de vidro.For the grammage test of fiberglass fabrics, the same methodology adopted for the ubuçu fiber was followed, that is, 10 samples with dimensions of 195 x 100 mm. Table 13 illustrates the values of weights and weights obtained for fiberglass fabrics.

Amostras Samples Peso (g) Weight (g) Gramatura (g/m2)Weight (g / m 2 ) 01 01 4,4251 4.4251 226 226 02 02 4,9004 4.9004 251 251 03 03 4,0045 4.0045 205 205 04 04 3,7896 3.7896 194 194 05 05 3,9765 3.9765 203 203 06 06 4,2056 4.2056 215 215 07 07 4,3789 4.3789 224 224 08 08 3,9878 3.9878 204 204 09 09 3,9345 3.9345 201 201 10 10 3,7899 3.7899 194 194

Tabela 2 - Pesos e gramaturas computados para as amostras de tecidos de fibra de vidroTable 2 - Weights and weights computed for glass fiber fabric samples

A média dos pesos para as amostras dos tecidos de fibra de vidro foi de 4,6793g e a média das gramaturas foi de 239,4+12,3. A gramatura encontrada 15 para o tecido de fibra de vidro foi de 239,96 g/m2. A Tabela 14 ilustra os resultados dos pesos e gramaturas para o segundo tipo de tecido de fibra de vidro.The average weight for the samples of the fiberglass fabrics was 4.6793g and the average weight was 239.4 + 12.3. The weight found 15 for the fiberglass fabric was 239.96 g / m 2 . Table 14 illustrates the results of weights and weights for the second type of fiberglass fabric.

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Amostras Samples Peso (g) Weight (g) Gramatura (g/m2)Weight (g / m 2 ) 01 01 4,8911 4.8911 250 250 02 02 4,7689 4.7689 244 244 03 03 4,2808 4.2808 219 219 04 04 4,7671 4.7671 244 244 05 05 4,4050 4.4050 225 225 06 06 5,0548 5.0548 259 259 07 07 4,5086 4.5086 231 231 08 08 4,6125 4.6125 236 236 09 09 4,8892 4.8892 250 250 10 10 4,6150 4.6150 236 236

Tabela 3 - Pesos e gramaturas computados para as amostras de tecidos de fibra de vidroTable 3 - Weights and weights computed for samples of fiberglass fabrics

A média dos pesos para as segundas amostras dos tecidos de fibra de 5 vidro foi de 4,1392g e a média das gramaturas foi de 212,2+17,7. A gramatura encontrada para o segundo tipo de tecido de fibra de vidro foi de 212,27 g/m2. Assim, é possível concluir que o tecido de fibra de ubuçu é mais leve (205,12 g/m2) que os dois tipos de tecidos de fibra de vidro analisados, ou seja, 239,96 g/m2 e 212,27 g/m2, respectivamente.The average weight for the second samples of the glass fiber fabrics was 4.1392g and the average weight was 212.2 + 17.7. The weight found for the second type of fiberglass fabric was 212.27 g / m 2 . Thus, it is possible to conclude that the ubuçu fiber fabric is lighter (205.12 g / m 2 ) than the two types of fiberglass fabrics analyzed, that is, 239.96 g / m 2 and 212.27 g / m 2 , respectively.

io No ensaio de gramatura para o tecido de juta foram utilizadas somente duas amostras e computadas os seus pesos e gramaturas conforme procedimento para fibra de ubuçu e de vidro. A Tabela 15 apresenta os resultados obtidos.io In the grammage test for jute fabric, only two samples were used and their weights and weights were computed according to the procedure for ubuçu and glass fiber. Table 15 presents the results obtained.

Amostras Samples Peso (g) Weight (g) Gramatura (g/m*) Grammage (g / m *) 01 01 4,1821 4.1821 214 214 02 02 3,6951 3,6951 189 189

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Tabela 4 - Pesos e gramaturas computados para as amostras de tecidos de fibra de jutaTable 4 - Weights and weights computed for samples of jute fiber fabrics

A média dos pesos computados para as amostras do tecido de juta foiThe average of the computed weights for the jute tissue samples was

3,93+0,34. Encontrou-se uma gramatura média de 201,97 g/m2, demonstrando que a fibra juta é ligeiramente mais leve que a fibra de ubuçu (205,12 g/m2). É possível concluir, nesta fase, que as fibras vegetais aqui analisadas são mais leves que a fibra de vidro.3.93 + 0.34. An average weight of 201.97 g / m 2 was found , demonstrating that the jute fiber is slightly lighter than the ubuçu fiber (205.12 g / m 2 ). It is possible to conclude, at this stage, that the vegetable fibers analyzed here are lighter than the glass fiber.

De acordo com a norma NBR — 13370, não tecido é uma estrutura plana, ίο flexível e porosa, constituída de véu ou manta de fibras ou filamentos, orientados direcionalmente ou ao acaso, consolidados por processo mecânicos (fricção) e/ou químico (adesão) e/ou térmico (coesão) e combinação destes. Os não-tecidos podem ser classificados pelo processo de fabricação, matérias primas, características das fibras/filamentos, processo de consolidação, 15 gramatura, processo de transformação e/ou conversão, ou associação desses elementos. Quanto a gramatura (peso por unidade de área), tem-se: Leve: menor que 25 g/m2; Médio: entre 26 e 70 g/m2; Pesado: entre 71 e 150 g/m2 e Muito Pesado: acima de 150 g/m2.According to the NBR - 13370 standard, nonwoven is a flat, flexible and porous ίο structure, consisting of a veil or blanket of fibers or filaments, directionally or at random, consolidated by mechanical (friction) and / or chemical (adhesion) processes ) and / or thermal (cohesion) and combination thereof. Nonwovens can be classified by the manufacturing process, raw materials, fiber / filament characteristics, consolidation process, grammage, transformation and / or conversion process, or association of these elements. As for weight (weight per unit area), we have: Light: less than 25 g / m 2 ; Medium: between 26 and 70 g / m 2 ; Heavy: between 71 and 150 g / m 2 and Very Heavy: above 150 g / m 2 .

1.2.8 Resistência à Tração1.2.8 Tensile Strength

Pode-se observar que as 10 amostras de fibras testadas apresentaram comportamentos variados, tanto no que diz respeito aos parâmetros quantitativos quanto ao aspecto das curvas força versus deslocamento. O detalhamento da curva de cada corpo de prova está no Quadro 2.It can be seen that the 10 fiber samples tested showed varied behaviors, both with regard to quantitative parameters and the aspect of the force versus displacement curves. The details of the curve of each specimen are shown in Table 2.

A variabilidade de comportamento observada no gráfico de força versus deslocamento pode estar diretamente relacionada ao fato das amostras apresentarem gramaturas diferentes, como foi mostrado na Tabela 12. Outro fator que pode explicar a variabilidade de comportamento é justamente o aspecto formal de entrelaçamento de cada amostra (umas eram mais entrelaçadas que outras, existindo diferenças nas estruturas dos tecidos).The behavior variability observed in the force versus displacement graph can be directly related to the fact that the samples have different weights, as shown in Table 12. Another factor that can explain the behavior variability is precisely the formal interlacing aspect of each sample ( some were more intertwined than others, with differences in tissue structures).

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Outro fato que ainda pode ser diretamente responsável pela variabilidade de comportamento mecânico pode a heterogeneidade química e física das fibras vegetais (devendo para tanto, realízar-se futuramente um ensaio químico para comprovar tal hipótese). De acordo com CARVALHO (2005), os tecidos são conjuntos de fibras têxteis e, portanto, também se pode compreender o comportamento descontínuo como resultado das rupturas localizadas, de uma ou de algumas fibras, e a posterior redistribuição de esforços entre as fibras próximas que passam a atuar sob novos níveis de tensão. Pode ser observado que uma amostra de ubuçu apresentou um serrilhado na curva, com uma queda de carga constante (corpo 10). Já o restante dos corpos apresentou uma resistência máxima à tração e posteriormente uma queda brusca na curva.Another fact that may still be directly responsible for the variability of mechanical behavior may be the chemical and physical heterogeneity of plant fibers (for this purpose, a chemical test must be carried out in the future to prove this hypothesis). According to CARVALHO (2005), fabrics are sets of textile fibers and, therefore, discontinuous behavior can also be understood as a result of localized ruptures, of one or some fibers, and the subsequent redistribution of efforts between the nearby fibers that start to operate under new tension levels. It can be seen that a sample of ubuçu showed a knurled curve, with a constant load drop (body 10). The rest of the bodies, on the other hand, showed maximum tensile strength and subsequently a sharp drop in the curve.

Dois modos de ruptura foram identificados: a ruptura dos elementos da fibra de ubuçu, e o escorregamento das fibras, ambos causando deslocamentos razoáveis, fato este também verificado por CARVALHO (2005) ao estudar as fibras de sisal em tração.Two rupture modes were identified: the rupture of the ubuçu fiber elements, and the slipping of the fibers, both causing reasonable displacements, a fact also verified by CARVALHO (2005) when studying the sisal fibers in tension.

A carga máxima suportada no ensaio de tração foi de 596N para o corpo de prova 6, e a mínima carga suportada foi observada para o corpo de prova 2, ou seja, 263N. Na Tabela 16 estão listados todos os valores de carga máxima obtidos. A média dos valores foi de 432N e o desvio padrão foi de 112. O coeficiente de variação foi de 0,26, o que indica a grande variabilidade dos dados.The maximum load supported in the tensile test was 596N for the specimen 6, and the minimum load supported was observed for the specimen 2, that is, 263N. Table 16 lists all the maximum load values obtained. The average of the values was 432N and the standard deviation was 112. The coefficient of variation was 0.26, which indicates the great variability of the data.

Amostras Samples Carga Máxima (N) Maximum load (N) Alongamento Ruptura (%) Elongation at Break (%) na at 1 1 368,88 368.88 4,9 4.9 2 2 263,18 263.18 9,4 9.4 3 3 565,68 565.68 6,7 6.7 4 4 388,33 388.33 5,0 5.0 5 5 360,25 360.25 6,5 6.5 6 6 596,53 596.53 8,8 8.8

37/6337/63

7 7 498,69 498.69 8,7 8.7 8 8 399,09 399.09 10,9 10.9 9 9 333,24 333.24 7,0 7.0 10 10 551,16 551.16 27,4 27.4

Tabela 5 - Carga máxima suportada e alongamento na rupturaTable 5 - Maximum load supported and elongation at break

A Tabela 16 ilustra também o alongamento percentual na ruptura. O maior valor encontrado foi para o corpo de prova 10 (27,4%) e reflete a ruptura 5 progressiva dessa amostra. O menor alongamento percentual foi obtido pelo corpo de prova 1 (4,9%) que mostra uma falha brusca.Table 16 also illustrates the percentage elongation at break. The highest value found was for the specimen 10 (27.4%) and reflects the progressive rupture of this sample. The lowest percentage elongation was obtained by the specimen 1 (4.9%), which shows a sudden failure.

Dois tipos de falha preferencial foram observados. A maioria das amostras apresentou um plano de fratura preferencial, no sentido longitudinal dos corpos de prova e, portanto, paralelo ao sentido das fibras. Algumas amostras (2,6 e 7) ίο mostraram um deslizamento eletivo entre a região das garras e o restante do corpo de prova, dando origem a um cedente na borda do corpo de prova.Two types of preferential failure were observed. Most samples presented a preferential fracture plane, in the longitudinal direction of the specimens and, therefore, parallel to the direction of the fibers. Some samples (2,6 and 7) ίο showed an elective slide between the region of the claws and the rest of the specimen, giving rise to a yieldor at the edge of the specimen.

O valor médio obtido para a carga de ruptura foi de 432N e comparandoo com dados obtidos na literatura (em se tratando de ensaio de tração para não tecidos) é possível concluir que este valor foi superior ao encontrado por 15 D’ALMEIDA & D’ALMEIDA (2010) para o tecido de juta (em média 360 N) e bem próximo ao encontrado para a fibra de vidro (645 N).The mean value obtained for the breaking load was 432N and comparing it with data obtained in the literature (in the case of tensile testing for nonwovens) it is possible to conclude that this value was higher than that found by 15 D'ALMEIDA & D'ALMEIDA (2010) for jute fabric (on average 360 N) and very close to that found for fiberglass (645 N).

Para fins de melhor visualizar o aspecto da ruptura nos corpos de prova após o ensaio de tração, o Quadro 2 mostra as amostras testadas e a aparência da curva força versus deslocamento. É possível observar que houve 20 para a maioria das amostras um plano de fratura preferencial, no sentido de crescimento das fibras.For the purpose of better visualizing the appearance of the rupture in the specimens after the tensile test, Table 2 shows the samples tested and the appearance of the force versus displacement curve. It is possible to observe that there was 20 for most samples a preferential fracture plan, in the direction of fiber growth.

Segundo CHAND & HASHMI (1993) e GREENBERG (1989), a variação da resistência à tração e módulo de elasticidade estão relacionados diretamente com a variação do índice de cristalinidade (Ic). Ou seja, com a 25 quantidade de celulose presente nas fibras, uma vez que a celulose é o único componente presente na fibra que se cristaliza (ROWELL et al, 1997). Neste iAccording to CHAND & HASHMI (1993) and GREENBERG (1989), the variation of the tensile strength and modulus of elasticity are directly related to the variation of the crystallinity index (Ic). That is, with the amount of cellulose present in the fibers, since cellulose is the only component present in the fiber that crystallizes (ROWELL et al, 1997). In this i

38/63 sentido, a fibra de ubuçu se encaixa , já que seu índice de cristalinidade foi de 60,6° bastante compatível com o sisal (62,8°). Porém, foram encontrados estudos que demonstram que as propriedades mecânicas das fibras naturais também estão relacionadas com parâmetros estruturais como o ângulo ou 5 orientação das microfibrilas e cristais de celulose que compõem a fibra, (REDDY, 2005). Em relação a este último item (parâmetros estruturais), seria necessário realizar um estudo para verificar o ângulo das microfibrilas da fibras de ubuçu e tentar relacionar com os dados de resistência à tração.38/63 sense, the ubuçu fiber fits, since its crystallinity index was 60.6 °, which is quite compatible with sisal (62.8 °). However, studies have been found that demonstrate that the mechanical properties of natural fibers are also related to structural parameters such as the angle or orientation of the microfibrils and cellulose crystals that make up the fiber, (REDDY, 2005). In relation to this last item (structural parameters), it would be necessary to conduct a study to verify the angle of the microfibrils of the ubuçu fibers and try to relate them to the tensile strength data.

O módulo de elasticidade obtido para o ensaio de tração no tecido está ίο mostrado na Tabela 17. A média dos valores do módulo de elasticidade foi de 297,3+134,6 MPa, sendo o valor máximo de 509,2 MPa (corpo 3) e o mínimo módulo de elasticidade atribuído ao corpo de prova 8 (167,5MPa).The modulus of elasticity obtained for the tensile test on the fabric is shown in Table 17. The average of the values of the modulus of elasticity was 297.3 + 134.6 MPa, the maximum value being 509.2 MPa (body 3 ) and the minimum modulus of elasticity attributed to the specimen 8 (167.5MPa).

Amostras Samples Módulo de Elasticidade (MPa) Module of Elasticity (MPa) 1 1 315,1 315.1 2 2 215,4 215.4 3 3 509,2 509.2 4 4 337,8 337.8 5 5 361,4 361.4 6 6 268,9 268.9 7 7 148,9 148.9 8 8 167,5 167.5 9 9 145,1 145.1 10 10 503,8 503.8

Tabela 6 - Módulo de elasticidade em tração para as fibras de ubuçuTable 6 - Tensile elasticity module for ubuçu fibers

39/6339/63

1.3 Caracterização do composite de fibra de ubuçu e resina de mamona1.3 Characterization of the ubuçu fiber composite and castor resin

Nos ensaios realizados, avaliou-se a fibra de ubuçu como reforço para matrizes poliméricas a base de resina de mamona e resina epóxi. Ou seja, esta 5 pesquisa analisou o comportamento de três tipos de materiais compósitos preferencialmente, os Materiais 1,2 e 3 (conforme especificação na Tabela 18). Para complementar alguns estudos mais específicos, foram confeccionados mais dois compósitos, os Materiais 4 e 5 . Assim, deste ponto em diante, para uma leitura mais objetiva e rápida, quando forem expostas informações sobre ίο os compósitos, far-se-á referência aos seus números, ou seja, material compósito 1,2, 3, 4 ou 5, conforme a Tabela 18 de designação dos materiais.In the tests performed, ubuçu fiber was evaluated as a reinforcement for polymeric matrices based on castor resin and epoxy resin. In other words, this research 5 analyzed the behavior of three types of composite materials, preferably Materials 1,2 and 3 (as specified in Table 18). To complement some more specific studies, two more composites were made, Materials 4 and 5. Thus, from this point forward, for a more objective and quick reading, when information about ίο composites is exposed, reference will be made to their numbers, that is, composite material 1,2, 3, 4 or 5, as Table 18 for material designation.

Tabela 7 - Designação dos materiais compósitos pesquisadosTable 7 - Designation of the researched composite materials

Material Compósito Material Composite Designação Designation Material 1 Material 1 Fibra de ubuçu e resina de mamona na proporção 1:1 de seus componentes. Ubuçu fiber and castor resin in the 1: 1 ratio of its components. Material 2 Material 2 Fibra de ubuçu e resina de mamona na proporção 2:1 de seus componentes. Ubuçu fiber and castor resin in a 2: 1 ratio of its components. Material 3 Material 3 Compósito formado pela fibra de ubuçu e resina epóxi com formulação recomendada pelo fabricante. Composite formed by ubuçu fiber and epoxy resin with a formulation recommended by the manufacturer. Material 4 Material 4 Compósito formado pela fibra de ubuçu (seca em estufa por 20 minutos a 80°C) e resina de mamona na proporção 1:1. Composite formed by ubuçu fiber (oven dried for 20 minutes at 80 ° C) and castor resin in a 1: 1 ratio.

40/6340/63

Material 5Material 5

Compósito formado pela fibra de ubuçu (fibra curta) e resina de mamona na proporção de 1:1.Composite formed by ubuçu fiber (short fiber) and castor resin in a 1: 1 ratio.

1.3.1 Ensaio de Flexão Estática1.3.1 Static Bending Test

Observa-se que o Material 3 apresentou média de resistência à flexão (53,1 ±14,9 MPa) maior que a média do Material 1 (36,7±9,6MPa) e Material 2 (23,2+3,1 MPa).It is observed that Material 3 presented an average flexural strength (53.1 ± 14.9 MPa) greater than the average of Material 1 (36.7 ± 9.6MPa) and Material 2 (23.2 + 3.1 MPa).

Em relação aos composites com matriz de poliuretano a média de resistência à flexão encontrada para o Material 1 (36,7 MPa) foi superior ao encontrado para o Material 2 (23,2 MPa), o que comprova que para a formulação da resina de mamona visando sua aplicação em um compósito mais resistente à flexão, é preciso produzi-la levando-se em conta a proporção de 1:1 de seus componentes. O valor médio de resistência à flexão encontrado para o Material 1, pode ser comparado ao encontrado por VILARIM (2003) para o compósito de sisal (tecido) e resina de mamona (da ordem de 40 MPa) e para o compósito com fibras curtas de sisal e resina de mamona (22,9 MPa). Em ambos os materiais pesquisados por VILARIM (2003), esses dados foram para fibras de sisal não tratadas, de modo semelhante ao usado nesse trabalho. Deve ser ressaltado aqui que a fibra de sisal é considerada como uma das mais resistentes entre as fibras lignocelulósicas mais comumente usadas.In relation to composites with polyurethane matrix, the average flexural strength found for Material 1 (36.7 MPa) was higher than that found for Material 2 (23.2 MPa), which proves that for the formulation of resin from castor oil for its application in a composite more resistant to bending, it is necessary to produce it taking into account the 1: 1 proportion of its components. The mean flexural strength value found for Material 1 can be compared to that found by VILARIM (2003) for the composite of sisal (fabric) and castor resin (in the order of 40 MPa) and for the composite with short fibers of sisal and castor resin (22.9 MPa). In both materials researched by VILARIM (2003), these data were for untreated sisal fibers, similarly to the one used in this work. It should be noted here that sisal fiber is considered to be one of the most resistant of the most commonly used lignocellulosic fibers.

Outro material que pode ser comparado com os dados obtidos para o Material 2 é o compósito formado por coco (fibras tratadas e longas) em matriz de PU, onde foi obtido uma média de resistência à flexão de 42,5 MPa (VILARIM, 2003). O valor médio de resistência à flexão obtido para o Material 1 é comparável ao encontrado na literatura para compósitos de fibras vegetais com PU. Levando-se em conta que o compósito aqui desenvolvido foi fabricado sem qualquer tratamento prévio na fibra, visando melhorar sua interface fibra/matriz e conseqüentemente sua resistência. É possível afirmar que o compósito formado pela fibra de ubuçu e resina de mamona na proporção 1:1 éAnother material that can be compared with the data obtained for Material 2 is the composite formed by coconut (treated and long fibers) in a PU matrix, where an average flexural strength of 42.5 MPa was obtained (VILARIM, 2003) . The average value of flexural strength obtained for Material 1 is comparable to that found in the literature for vegetable fiber composites with PU. Taking into account that the composite developed here was manufactured without any previous treatment in the fiber, aiming to improve its fiber / matrix interface and consequently its resistance. It is possible to affirm that the composite formed by ubuçu fiber and castor resin in a 1: 1 ratio is

41/63 viável tecnicamente e, ainda mais, que um futuro tratamento na superfície das fibras para melhorar a interface fibra/matriz poderá fazer com que esse compósito tenha mais resistência.41/63 technically feasible and, even more, that a future treatment on the surface of the fibers to improve the fiber / matrix interface may make this composite more resistant.

O valor de resistência à flexão encontrado para o Material 3 (53,1 MPa), 5 pode ser comparado ao encontrado por PAULA (1996), que obteve um valor médio para o compósito de sisaí/epóxi de 67 MPa. Ainda, o valor médio da resistência à flexão para o Material 3 foi superior ao encontrado por ROZMAN (2000) para o compósito coco/PP (36,7 MPa) e ao encontrado por SATYANARAYMA et al., (1990) para o compósito formado por coco/poliéster io (38,5 MPa). Outros exemplos de compósitos que podem ser comparados com o valor médio de resistência à flexão encontrado neste trabalho para o Material 3, também podem ser aqui apresentados: POTHAN et ai., (1999) pesquisando o compósito banana/poliéster, encontrou um valor médio de resistência à flexão de 10 - 40 MPa; OWOLABI (1998) ao pesquisar o compósito de coco/PF(PF 15 resina fenol formaldeído), encontrou um valor médio de resistência à flexão de 30,5 - 98,0 MPa. Assim sendo, o resultado médio de resistência à flexão encontrado para o Material 3, apresenta-se bastante compatível com o de outros materiais compósitos encontrados na literatura, o que reforça a viabilidade técnica de uso da fibra de ubuçu como reforço em matrizes de 20 origem petrolífera (epóxi, poliéster, PP, PF).The flexural strength value found for Material 3 (53.1 MPa), 5 can be compared to that found by PAULA (1996), who obtained an average value for the sisaí / epoxy composite of 67 MPa. In addition, the mean flexural strength for Material 3 was higher than that found by ROZMAN (2000) for the coconut / PP composite (36.7 MPa) and that found by SATYANARAYMA et al., (1990) for the composite formed per coconut / polyester io (38.5 MPa). Other examples of composites that can be compared with the average flexural strength value found in this work for Material 3, can also be presented here: POTHAN et al., (1999) researching the banana / polyester composite, found an average value of flexural strength of 10 - 40 MPa; OWOLABI (1998), when researching the coconut / PF composite (PF 15 phenol formaldehyde resin), found an average flexural strength value of 30.5 - 98.0 MPa. Therefore, the average flexural strength result found for Material 3, is quite compatible with that of other composite materials found in the literature, which reinforces the technical feasibility of using ubuçu fiber as reinforcement in matrices of 20 origin. oil (epoxy, polyester, PP, PF).

É possível observar que o Material 3 apresentou módulo de elasticidade maior (6,5GPa±0,4) que o Material 1 (2,2±0,2GPa) e que o Material 2 (0,9±0,1GPa). Os valores obtidos são compatíveis com o fato da resina epóxi ter módulo de elasticidade (rigidez) maior que a resina de mamona, já que a 25 fração volumétrica utilizada foi a mesma nos três materiais.It is possible to observe that Material 3 presented a greater modulus of elasticity (6.5GPa ± 0.4) than Material 1 (2.2 ± 0.2GPa) and that Material 2 (0.9 ± 0.1GPa). The values obtained are compatible with the fact that the epoxy resin has a modulus of elasticity (stiffness) greater than that of castor resin, since the 25 volumetric fraction used was the same in the three materials.

A média de valores do módulo de elasticidade do Material 1 (2,2 GPa) foi superior ao encontrado por VILARIM (2003) para o compósito de sisal na forma de tecido sem tratamento e resina de mamona (2,0 GPa) e é semelhante ao valor de 2,3 GPa para o compósito sisal na forma de tecido com tratamento 30 e resina de mamona. Outra comparação de valores ainda pode ser realizada entre o módulo de elasticidade do Material 1 (2,2 GPa) e o obtido por VILARIMThe mean values of the modulus of elasticity of Material 1 (2.2 GPa) was higher than that found by VILARIM (2003) for the sisal composite in the form of untreated fabric and castor resin (2.0 GPa) and is similar at the value of 2.3 GPa for the sisal composite in the form of fabric with treatment 30 and castor resin. Another comparison of values can still be performed between the elasticity modulus of Material 1 (2.2 GPa) and that obtained by VILARIM

42/63 (2003) para o composite coco (sem tratamento)/resina de mamona (1,6 GPa) e coco (com tratamento)/resina de mamona (2,19 GPa). O Material 2 apresentou uma rigidez bem mais baixa que a do Material 1, pois a proporção de componentes em 2:1 não é a mais indicada quando se deseja um 5 comportamento com maior rigidez do composite em questão.42/63 (2003) for the composite coconut (without treatment) / castor resin (1.6 GPa) and coconut (with treatment) / castor resin (2.19 GPa). Material 2 presented a much lower stiffness than that of Material 1, because the proportion of components in 2: 1 is not the most suitable when a behavior with greater rigidity of the composite in question is desired.

O Material 3 apresentou média de valor do módulo de elasticidade de 6,5 GPa. Esse valor pode ser comparado ao encontrado por PAULA (1996) para o composite sisal (sem tratamento)/epóxi (5,2 GPa) e para o compósito sisal(com tratamento)/epóxi (6,7 GPa). O valor médio da rigidez obtida pelo ίο Material 3 foi superior ao encontrado por ROZMAN (2000) para o compósito coco (sem tratamento)/PP (0,95 GPa) e para o compósito coco (com tratamento)/PP (3,9 GPa). POTHAN et al., (1999) ao pesquisar o módulo de elasticidade em flexão do compósito banana/poliéster, encontrou um valor entre 2,3-5,3 GPa. Dessa forma é possível concluir que o Material 3 15 apresentou rigidez compatível aos composites apresentados pela literatura, em se tratando do uso de fibras vegetais como reforço em matrizes poliméricas de origem petrolífera.Material 3 showed an average elastic modulus value of 6.5 GPa. This value can be compared to that found by PAULA (1996) for the sisal (untreated) / epoxy (5.2 GPa) composite and for the sisal composite (with treatment) / epoxy (6.7 GPa). The mean value of stiffness obtained by ίο Material 3 was higher than that found by ROZMAN (2000) for the coconut (without treatment) / PP (0.95 GPa) and for the coconut (with treatment) / PP (3.9) GPa). POTHAN et al., (1999) when researching the flexural modulus of elasticity of the banana / polyester composite, found a value between 2.3-5.3 GPa. Thus, it is possible to conclude that Material 3 15 presented rigidity compatible to the composites presented in the literature, when it comes to the use of vegetable fibers as reinforcement in polymeric matrices of petroleum origin.

De acordo com VILARIM (2003), no ensaio de flexão, a resistência à flexão e o módulo de elasticidade são controlados pela resistência do material 20 localizado na superfície do compósito. A trinca sempre se inicia na região trativa do corpo de prova e se propaga para o lado compressivo. Desta forma, as fibras que efetivamente atuam no reforçamento do compósito são as localizadas do lado trativo do corpo de prova e orientadas na direção da tensão aplicada. As fibras com orientação perpendicular a esta, atuam no sentido de 25 diminuir a resistência mecânica do compósito e, neste caso, a resistência à flexão é dominada pela resistência à flexão da matriz. Os bons resultados mecânicos obtidos em comparação com os dados referentes a outros compósitos podem ser devidos ao fato da fibra de ubuçu poder ser encarada com sendo um tecido unidirecional.According to VILARIM (2003), in the flexion test, the flexural strength and the modulus of elasticity are controlled by the strength of the material 20 located on the surface of the composite. The crack always starts in the specimen's tractive region and propagates to the compressive side. In this way, the fibers that effectively act in the reinforcement of the composite are those located on the tractive side of the specimen and oriented in the direction of the applied tension. The fibers with perpendicular orientation to it, act in order to decrease the mechanical strength of the composite and, in this case, the flexural strength is dominated by the flexural strength of the matrix. The good mechanical results obtained in comparison with the data referring to other composites may be due to the fact that the ubuçu fiber can be seen as being a unidirectional fabric.

Visando melhorar a interface fibra/matriz do compósito correspondente ao Material 1 (já que o objetivo maior da pesquisa é a viabilidade técnica de um ίAiming to improve the fiber / matrix interface of the composite corresponding to Material 1 (since the main objective of the research is the technical viability of a ί

43/63 material ecológico), foi proposto a fabricação de um composite onde a fibra foi previamente seca em estufa por 20 minutos, a uma temperatura de 80 °C. Este procedimento foi adotado visando à redução de umidade absorvida pela fibra e utilizou-se a mesma metodologia de fabricação de placas dos outros materiais.43/63 ecological material), it was proposed to manufacture a composite where the fiber was previously dried in an oven for 20 minutes, at a temperature of 80 ° C. This procedure was adopted aiming at the reduction of moisture absorbed by the fiber and the same methodology for the manufacture of plates of other materials was used.

Em uma comparação entre os valores médios de resistência à flexão dos composites fabricados com a resina de mamona na proporção 1:1, observa-se que a secagem da fibra de ubuçu em estufa para retirada da umidade e consequentemente melhoria na interface fibra/matriz Fo eficiente havendo aumento da resistência à flexão do composite 4 (40,1±4,9MPa) em 10 relação ao encontrado para o Material 1 (36,7 MPa).In a comparison between the average flexural strength values of composites manufactured with castor resin in a 1: 1 ratio, it is observed that the drying of the ubuçu fiber in an oven to remove moisture and consequently an improvement in the fiber / Fo matrix matrix efficient with an increase in the flexural strength of composite 4 (40.1 ± 4.9MPa) in 10 compared to that found for Material 1 (36.7 MPa).

De acordo com d’ALMEIDA (2006), a secagem da fibra em estufa visa a redução da umidade presente na mesma, e, reduzindo-se esta umidade a interface fibra/matriz é consideravelmente melhorada, atingindo valores de resistência mecânica superiores aos da fibra utilizada sem secagem. Os 15 resultados obtidos corroboram esse fato e, é claramente visto que o processo de secagem da fibra de ubuçu foi satisfatório, melhorando a interface fibra/matriz e consequentemente levando a melhora na resistência do material.According to d'ALMEIDA (2006), drying the fiber in an oven aims at reducing the moisture present in it, and, by reducing this moisture, the fiber / matrix interface is considerably improved, reaching higher mechanical strength values than those of the fiber used without drying. The 15 results obtained corroborate this fact, and it is clearly seen that the drying process of the ubuçu fiber was satisfactory, improving the fiber / matrix interface and consequently leading to an improvement in the material's resistance.

Observa-se que o módulo de elasticidade em flexão do Material 4 (1,8±0,3 GPa) é ligeiramente inferior ao do Material 1 (2,2). Porém, a rigidez do 20 Material 4 apresenta-se em escala de valores comparável às dos encontrados em composites similares na literatura (VILARIM, 2003).It is observed that the modulus of elasticity in flexion of Material 4 (1.8 ± 0.3 GPa) is slightly lower than that of Material 1 (2.2). However, the stiffness of Material 20 presents a scale of values comparable to those found in similar composites in the literature (VILARIM, 2003).

Para analisar o efeito da geometria do reforço na resistência à flexão, foi fabricada também uma placa de composite com fibras de ubuçu picadas e curtas. Para fabricação desse composite (Material 5), foi utilizado o mesmo 25 percentual de fibras utilizado nos composites anteriores fabricados com as fibras não picadas de ubuçu.In order to analyze the effect of the reinforcement geometry on the flexural strength, a composite plate was also manufactured with chopped and short ubuçu fibers. For the manufacture of this composite (Material 5), the same 25 percentage of fibers used in the previous composites manufactured with the ubuçu non-chopped fibers was used.

Observa-se que o valor médio de resistência à flexão encontrado para o Material 5 (15,8 GPa) foi inferior aos valores médios encontrados para todos os outros composites com resina na proporção 1:1. Esse resultado corrobora a 30 suposição de que o bom comportamento à flexão obtido pode ser associado ao direcionamento observado nas fibras de ubuçu. Dessa forma, a geometriaIt is observed that the average flexural strength value found for Material 5 (15.8 GPa) was lower than the average values found for all other composites with resin in the proportion 1: 1. This result corroborates the assumption that the good bending behavior obtained can be associated with the direction observed in the ubuçu fibers. In this way, the geometry

Λ I ; 44/63 natural da fibra deve ser levada em consideração quando da fabricação dos compósitos. Porém, o valor encontrado é comparável ao encontrado por VILARIM (2003) para o composite de sisal (fibra curta sem tratamento) e resina de mamona (22,9 MPa).Λ I; 44/63 natural fiber must be taken into account when manufacturing composites. However, the value found is comparable to that found by VILARIM (2003) for the composite of sisal (untreated short fiber) and castor resin (22.9 MPa).

Sabe-se que nos compósitos com fibras curtas as extremidades das fibras atuam como pontos de concentração de tensão e assim funcionam como regiões de iniciação de trincas (AGARWAL; BROUTMAN, 1990). Sob flexão, as fibras que efetivamente atuam no reforçamento do composite são as localizadas no lado trativo do corpo de prova e orientadas na direção da tensão ίο aplicada. Assim, no caso das fibras curtas, uma menor fração de fibras está efetivamente contribuindo para o comportamento do composite, embora ele tenha a mesma fração volumétrica de fibras que o composite 1.It is known that in short fiber composites, the ends of the fibers act as points of stress concentration and thus function as crack initiation regions (AGARWAL; BROUTMAN, 1990). Under flexion, the fibers that effectively act in the reinforcement of the composite are those located on the tractive side of the specimen and oriented in the direction of applied ίο stress. Thus, in the case of short fibers, a smaller fraction of fibers is effectively contributing to the behavior of the composite, although it has the same volumetric fraction of fibers as the composite 1.

Observa-se que o valor do módulo de elasticidade encontrado para o Material 5 (1,7 GPa) é bem próximo ao do Material 4 (1,8 GPa) e inferior ao do 15 Material 1 (2,2 GPa). Para melhor visualizar a diferença do comportamento à flexão dos diversos compósitos o perfil das curvas tensão de flexão (MPa) vs extensão de flexão (mm) está mostrado no Quadro 3.It is observed that the value of the modulus of elasticity found for Material 5 (1.7 GPa) is very close to that of Material 4 (1.8 GPa) and lower than that of Material 15 (2.2 GPa). In order to better visualize the difference in flexural behavior of the various composites, the profile of the flexion stress (MPa) vs flexion extension (mm) curves is shown in Table 3.

De acordo com VILARIM (2003), no ensaio de flexão, a resistência à flexão e o módulo de elasticidade são controlados pela resistência do material 20 localizado na superfície do composite. A trinca sempre se inicia na região trativa do corpo de prova e se propaga para o lado compressivo. Desta forma, as fibras que efetivamente atuam no reforçamento do composite são as localizadas do lado trativo do corpo de prova e orientadas na direção da tensão aplicada.According to VILARIM (2003), in the flexion test, the flexural strength and the modulus of elasticity are controlled by the strength of the material 20 located on the composite surface. The crack always starts in the specimen's tractive region and propagates to the compressive side. In this way, the fibers that effectively act in the reinforcement of the composite are those located on the tractive side of the specimen and oriented in the direction of the applied tension.

25 Para melhor visualizar os tipos de falha ocorridos no ensaio de flexão, o Quadro 4 ilustra o aspecto dos corpos de prova após o ensaio, bem como alguns comentários a respeito do tipo de ruptura ocorrido. De cada grupo analisado, foi pego uma amostra para realizar os comentários. 25 To better visualize the types of failure that occurred in the flexion test, Chart 4 illustrates the appearance of the specimens after the test, as well as some comments regarding the type of failure that occurred. From each group analyzed, a sample was taken to make comments.

II

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1.3.2 Ensaio de Compressão Paralela1.3.2 Parallel Compression Test

O ensaio de compressão paralela às fibras foi realizado apenas com os três materiais iniciais, ou seja, Material 1,2 e 3.The compression test parallel to the fibers was performed only with the three initial materials, that is, Material 1,2 and 3.

Observa-se que a maior resistência foi apresentada pelas amostras doIt is observed that the greatest resistance was presented by the samples of the

Material 3, ou seja, o compósito formado pela fibra de ubuçu e a resina epóxi, com média de 48,8±2,46 MPa. A menor média (8,1+1,83 MPa) foi obtida pelo Material 2, ou seja, fibra de ubuçu e resina de mamona na proporção de 2:1, mais uma vez, provavelmente pela quantidade de poliol e pré-polímero na proporção de 2:1 ser mais flexível que o da proporção 1:1. O Material 1 ίο apresentou uma média de tensão de ruptura de 29,1±o,99 MPa.Material 3, that is, the composite formed by ubuçu fiber and epoxy resin, with an average of 48.8 ± 2.46 MPa. The lowest average (8.1 + 1.83 MPa) was obtained by Material 2, that is, ubuçu fiber and castor resin in a 2: 1 ratio, again, probably due to the amount of polyol and prepolymer in the 2: 1 ratio is more flexible than 1: 1 ratio. Material 1 ίο had an average tensile strength of 29.1 ± 0, 99 MPa.

Mesmo o objetivo desta pesquisa não sendo a aplicação do material no sentido vertical para fabricação de pisos, o ensaio de compressão paralela se faz necessário por proporcionar a oportunidade de observação do comportamento mecânico das fibras no sentido vertical.Even though the objective of this research is not the application of the material in the vertical direction for the manufacture of floors, the parallel compression test is necessary because it provides the opportunity to observe the mechanical behavior of the fibers in the vertical direction.

Os resultados de tensão de ruptura para o ensaio de compressão paralela obtidos foram ligeiramente inferiores aos encontrados por OLIVEIRA (2005) para o compósito de bambu e resorcinol (40,74 MPa) e aos encontrados por GARBINO et al., (2002), da ordem de 55 MPa.The tensile strength results for the parallel compression test obtained were slightly lower than those found by OLIVEIRA (2005) for the bamboo and resorcinol composite (40.74 MPa) and those found by GARBINO et al. (2002), from 55 MPa.

Pelos resultados encontrados para o Material 2 (8,1 MPa) fica evidente que esta proporção não apresentou boa resistência à compressão, já que os corpos de prova flambaram de modo elástico em suas bases. O valor obtido de resistência à compressão paralela para o Material 1 (29,1 MPa) encontra-se na faixa de comparação dos valores encontrados por FREIRE & BERALDO (2003) para o compósito de bambu e resorcinol formaldeído (30 MPa).From the results found for Material 2 (8.1 MPa) it is evident that this proportion did not present good resistance to compression, since the specimens flambelled in an elastic way at their bases. The value obtained of parallel compressive strength for Material 1 (29.1 MPa) is in the comparison range of the values found by FREIRE & BERALDO (2003) for the composite of bamboo and resorcinol formaldehyde (30 MPa).

Pode-se observar que, com exceção do Material 2, os 4 exemplares de cada material apresentaram comportamentos uniformes, tanto no que diz respeito aos parâmetros quantitativos quanto no aspecto das curvas.It can be seen that, with the exception of Material 2, the 4 specimens of each material showed uniform behavior, both with regard to quantitative parameters and in the aspect of the curves.

Em alguns projetos, a grande exigência requerida é a resistência à compressão. Assim, o projetista deve especificar um material que apresente 30 boa resistência à compressão, que não se deforme facilmente e que assegureIn some projects, the major requirement is compressive strength. Thus, the designer must specify a material that presents good resistance to compression, that does not deform easily and that ensures

46/63 boa precisão dimensional quando solicitado a esforços por compressão. As relações que valem para o ensaio de tração também são válidas para o ensaio de compressão. Isto significa que quando um corpo é submetido à compressão, ele sofrerá inicialmente uma deformação elástica e a seguir uma 5 deformação plástica. A Lei de Hooke é válida para a fase elástica de deformação no ensaio de compressão (TELECURSO MECÂNICA, 2000).46/63 good dimensional accuracy when requested for compression efforts. The ratios that apply to the tensile test are also valid for the compression test. This means that when a body is subjected to compression, it will initially undergo an elastic deformation and then a plastic deformation. Hooke's Law is valid for the elastic deformation phase in the compression test (TELECURSO MECÂNICA, 2000).

Os fatores que condicionam o modo de ruptura em compressão ocorrem ao nível estrutural (geometria do corpo de prova), ao nível macroestrutural (ao nível da lâmina) e ao nível micro estrutural (nível da fibra, da matriz e da 10 interface). Segundo DIETENBERGER et al., (1999), as falhas por compressão normalmente aparecem na superfície da peça como pequenas linhas brancas ou através de zonas formadas pelo amassamento ou empenamento das células.The factors that condition the compression rupture mode occur at the structural level (specimen geometry), at the macro-structural level (at the blade level) and at the micro structural level (fiber, matrix and interface level). According to DIETENBERGER et al., (1999), compression failures usually appear on the surface of the part as small white lines or through areas formed by the kneading or warping of the cells.

Segundo FLECK (1996) a resistência à compressão axial do compósito 15 normalmente é relativamente baixa, pois a maioria dos mecanismos individuais de falha por compressão é ditada pelas propriedades da matriz.According to FLECK (1996), the axial compression strength of composite 15 is usually relatively low, since most of the individual compression failure mechanisms are dictated by the matrix properties.

Um problema que sempre ocorre no ensaio de compressão é o atrito entre o corpo de prova e as placas da máquina de ensaio. Outro problema é a possível ocorrência de flambagem, isto é, encurvamento do corpo de prova 20 devido ao efeito da instabilidade na compressão. A flambagem ocorre principalmente em corpos de prova com comprimento maior em relação ao diâmetro.A problem that always occurs in the compression test is the friction between the specimen and the plates of the test machine. Another problem is the possible occurrence of buckling, that is, curving of the specimen 20 due to the effect of instability in compression. Buckling occurs mainly in specimens that are longer in relation to the diameter.

Em seus estudos com compósitos de fibra de vidro e matrizes poliméricas, FLECK (1996) identificou que os principais mecanismos de falha 25 por compressão são:In his studies with fiberglass composites and polymeric matrices, FLECK (1996) identified that the main mechanisms of compression failure 25 are:

1. Micro flambagem elástica: é uma deformação por instabilidade e deforma a matriz por cisalhamento simples;1. Elastic micro buckling: it is a deformation due to instability and deforms the matrix by simple shear;

2. Micro flambagem plástica: deformação por instabilidade que ocorre em tensões suficientemente grandes para 30 a matriz se deformar por cisalhamento de forma não-linear;2. Plastic micro buckling: deformation due to instability that occurs at stresses large enough for the matrix to deform by shear in a non-linear manner;

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3. Esmagamento da fibra: a falha ocorre no nível da fibra devido a uma instabilidade de cisalhamento, tais como flambagem no interior da fibra;3. Fiber crush: the failure occurs at the fiber level due to shear instability, such as buckling inside the fiber;

4. Fissuras/rachaduras: fissuras na matriz paralelas às fibras, estando associada a uma baixa tenacidade da matriz;4. Fissures / cracks: fissures in the matrix parallel to the fibers, being associated with a low tenacity of the matrix;

5. Delaminação da curvatura: está associada a uma baixa tenacidade da matriz;5. Curve delamination: it is associated with low matrix toughness;

6. Planos de cisalhamento: fratura em uma faixa orientada em torno de 45° em relação ao eixo de carregamento.6. Shear planes: fracture in a band oriented around 45 ° in relation to the loading axis.

Algumas falhas sob compressão para composites de fibra de vidro e matrizes poliméricas presentes no estudo de FLECK (1996), por se tratarem de um composite fibroso, serão consideradas parâmetro para se realizar uma correlação com as falhas ocorridas nos composites de fibra de ubuçu e resinas de mamona/epóxi.Some failures under compression for fiberglass composites and polymeric matrices present in the study by FLECK (1996), as they are a fibrous composite, will be considered a parameter to perform a correlation with the failures that occurred in ubuçu fiber composites and resins castor / epoxy.

Estudos de falhas por compressão em composites reforçados por fibras vegetais são bastante raros na literatura. Assim, esta pesquisa pretende contribuir, ainda que brevemente, com um estudo sobre os tipos de falhas ocorridas em cada material composite pesquisado.Studies of compression failures in composites reinforced with vegetable fibers are quite rare in the literature. Thus, this research aims to contribute, albeit briefly, with a study on the types of failures that occurred in each composite material researched.

De acordo com JUMAHAT et al., (2009), dentre todos os modos de falha em composites fibrosos, a flambagem é reconhecido como o mecanismo de falha dominante na compressão axial. A falha por compressão é, provavelmente, causada pela instabilidade local das fibras incorporadas na matriz. A instabilidade pode ser dar pela ondulação da fibra (já que não é um corpo retilíneo), região de borda livre, região rica em resina e uma ligação interfacial (fibra/matriz) pobre.According to JUMAHAT et al., (2009), among all failure modes in fibrous composites, buckling is recognized as the dominant failure mechanism in axial compression. The compression failure is probably caused by the local instability of the fibers incorporated in the matrix. The instability may be due to the waviness of the fiber (since it is not a rectilinear body), a free edge region, a region rich in resin and a poor interfacial bond (fiber / matrix).

De fato, a falha por flambagem nesta pesquisa foi identificada com maior frequência nos corpos de prova submetidos ao ensaio de compressão, seguida por delaminação e planos de cisalhamento em torno de 45° em relação ao eixo de carregamento.In fact, the buckling failure in this research was identified more frequently in the specimens submitted to the compression test, followed by delamination and shear planes around 45 ° in relation to the loading axis.

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Para melhor visualizar o aspecto da ruptura nos corpos de prova após o ensaio de compressão paralela, encontram-se aqui ilustrados, lado a lado (Quadro 5), as amostras testadas e a aparência da curva tensão (MPa) versus alongamento (mm).In order to better visualize the appearance of the rupture in the specimens after the parallel compression test, the samples tested and the appearance of the stress curve (MPa) versus elongation (mm) are shown here, side by side (Table 5).

Para se ter uma noção mais clara do aspecto das falhas ocorridas em cada tipo de material, foram expostas as amostras mais significativas de cada grupo. A amostra 3 do Material 2 apresentou uma pequena flambagem elástica e bem menos severa do que aconteceu, por exemplo, com a amostra 2 do Material 3, em que houve flambagem seguida por delaminação. Ainda ίο comparando, a amostra 4 do Material 1 apresentou falhas muito menos severas do que as ocorridas no Material 3.In order to have a clearer idea of the aspect of the failures that occurred in each type of material, the most significant samples of each group were exposed. Sample 3 of Material 2 showed a small elastic buckling and much less severe than what happened, for example, with Sample 2 of Material 3, in which there was buckling followed by delamination. Still comparing, sample 4 of Material 1 showed failures much less severe than those occurred in Material 3.

1.3.3 Ensaio de Compressão Normal1.3.3 Normal Compression Test

O ensaio de compressão normal às fibras também foi realizado apenas com os três materiais iniciais, ou seja, Material 1,2 e 3.The normal compression test for fibers was also performed only with the three initial materials, that is, Material 1,2 and 3.

Observa-se que a maior resistência foi apresentada pelas amostras doIt is observed that the greatest resistance was presented by the samples of the

Material 3, ou seja, o composite formado pela fibra de ubuçu e a resina epóxi, com média de 65,5±1,44 MPa. A menor média (27,3±2,57 MPa) foi obtida pelo Material 2, ou seja, fibra de ubuçu e resina de mamona na proporção de 2:1, provavelmente devido ao adesivo ser mais flexível nesta proporção. O Material 20 1 apresentou valores bem próximos (59,8±5,9 MPa) aos do Material 3.Material 3, that is, the composite formed by ubuçu fiber and epoxy resin, with an average of 65.5 ± 1.44 MPa. The lowest average (27.3 ± 2.57 MPa) was obtained by Material 2, that is, ubuçu fiber and castor resin in the proportion of 2: 1, probably due to the adhesive being more flexible in this proportion. Material 20 1 showed very close values (59.8 ± 5.9 MPa) to those of Material 3.

Nesta pesquisa, o sentido de se fazer um ensaio de compressão normal é justamente o de tentar analisar a viabilidade técnica de aplicação dos compósitos ora apresentados na fabricação de pisos. Em se tratando de materiais alternativos para pisos, o bambu é bastante utilizado atualmente, e, 25 por este motivo, optou-se por comparar as propriedades desse material com os dados obtidos para os compósitos desta pesquisa.In this research, the sense of making a normal compression test is precisely to try to analyze the technical feasibility of applying the composites now presented in the manufacture of floors. In the case of alternative materials for floors, bamboo is widely used today, and, for this reason, it was decided to compare the properties of this material with the data obtained for the composites of this research.

Os resultados obtidos foram superiores aos encontrados por OLIVEIRA (2005) para o composite formado por lâminas de bambu e resina fenólica (17,3MPa) e os encontrados por GONÇALVES et al, (2002), que obtiveram 18 30 MPa para o composite de bambu e resina fenólica. Desta forma, o valor deThe results obtained were superior to those found by OLIVEIRA (2005) for the composite formed by sheets of bamboo and phenolic resin (17.3MPa) and those found by GONÇALVES et al, (2002), who obtained 18 30 MPa for the bamboo composite and phenolic resin. In this way, the value of

49/63 resistência à compressão obtido para o Material 1 (59,8 MPa) é considerado aceitável para aplicação do material na fabricação de pisos residenciais.49/63 compressive strength obtained for Material 1 (59.8 MPa) is considered acceptable for application of the material in the manufacture of residential floors.

Para efeito de comparação com madeiras comumente utilizadas para fabricação de pisos residenciais, temos os valores de resistência à compressão 5 encontrados por CALIL JÚNIOR et al., (2000) para a madeira de jatobá (91 MPa) e maçaranduba (83 MPa).For comparison purposes with woods commonly used for the manufacture of residential floors, we have the values of compressive strength 5 found by CALIL JÚNIOR et al., (2000) for jatoba wood (91 MPa) and maçaranduba (83 MPa).

De acordo com PICANÇO (2005), a resistência à compressão do compósito é influenciada pelo tipo, comprimento e fração volumétrica das fibras. Durante um ensaio de compressão de compósitos de argamassa ίο reforçada com fibra vegetal, é comum que o corpo-de-prova, já rompido, mantenha suas partes unidas pelas fibras, não perdendo, assim, sua continuidade e evitando sua fratura catastrófica. Isso vem reafirmar o papel das fibras como elementos capazes de ligar as faces das fissuras, conferindo ao material certa capacidade, mesmo que mínima, de carregamento, após a 15 fissuração da matriz.According to PICANÇO (2005), the compressive strength of the composite is influenced by the type, length and volumetric fraction of the fibers. During a compression test of ίο mortar composites reinforced with vegetable fiber, it is common for the specimen, already broken, to keep its parts joined by the fibers, thus not losing its continuity and avoiding its catastrophic fracture. This reaffirms the role of the fibers as elements capable of connecting the faces of the cracks, giving the material a certain capacity, even if minimal, of loading, after the cracking of the matrix.

De fato, no ensaio de compressão normal realizado nesta pesquisa, alguns corpos de prova mesmo já tendo sido rompidos, apresentavam resistência para evitar uma fratura catastrófica. Alguns corpos de prova dos Materiais 1 e 3 não romperam com a capacidade máxima da máquina de 20 ensaio universal (aproximadamente 68 MPa), dessa forma, o ensaio terminava assim que a amostra alcançava a resistência máxima sem romper.In fact, in the normal compression test carried out in this research, some specimens, even having already been ruptured, presented resistance to avoid a catastrophic fracture. Some specimens of Materials 1 and 3 did not break the maximum capacity of the universal testing machine (approximately 68 MPa), thus, the test ended as soon as the sample reached maximum strength without breaking.

Para melhor visualizar o aspecto da ruptura nos corpos de prova após o ensaio de compressão, encontram-se aqui ilustrados, lado a lado (Quadro 6), as amostras testadas e a aparência da curva tensão (MPa) versus 25 alongamento (mm).In order to better visualize the appearance of the rupture in the specimens after the compression test, side by side (Table 6), the tested samples and the appearance of the stress curve (MPa) versus 25 elongation (mm) are illustrated here.

1.3.4 Ensaio de Impacto1.3.4 Impact Test

Segundo VILARIM (2003), a caracterização das propriedades mecânicas dos materiais compósitos não é uma tarefa simples. A primeira questão que 30 surge é como aplicar os métodos padrões, desenvolvidos para materiaisAccording to VILARIM (2003), characterizing the mechanical properties of composite materials is not a simple task. The first question that arises is how to apply the standard methods, developed for materials

50/63 homogêneos, aos materiais compósitos. Este é especialmente o caso das propriedades locais, como os parâmetros de resistência ao impacto e tenacidade à fratura (BURZIC et al., 2001).50/63 homogeneous, to composite materials. This is especially the case for local properties, such as impact resistance and fracture toughness parameters (BURZIC et al., 2001).

O comportamento referente ao impacto de compósitos reforçados com fibras depende de muitos fatores incluindo a natureza de seus constituintes, interface fibra/matriz, a construção e geometria dos compósitos, assim como das condições de teste. A fratura do corpo de prova ocorre em decorrência de fatores como fratura da matriz, descolamento fibra/matriz e arrancamento da fibra, denominado “pull-out”. Destes, o mecanismo de “pull-out” pode ser destacado por ser um importante mecanismo de concentração/dissipação de energia no compósito reforçado com fibras (RAZERA, 2006).The behavior regarding the impact of fiber-reinforced composites depends on many factors including the nature of their constituents, fiber / matrix interface, the construction and geometry of the composites, as well as the test conditions. The specimen fracture occurs due to factors such as matrix fracture, fiber / matrix detachment and fiber pullout, called “pull-out”. Of these, the “pull-out” mechanism can be highlighted for being an important energy concentration / dissipation mechanism in the fiber reinforced composite (RAZERA, 2006).

No mecanismo, conhecido por “pull-out”, ocorre o arrancamento da fibra de dentro da matriz geralmente após a propagação da trinca, ou seja, logo após a ocorrência do mecanismo que é conhecido por “fiber bridging” e, na maioria dos casos, encontra-se em compósitos poliméricos reforçados com fibras frágeis, matrizes dúcteis e interface envolvendo interações intensas. Desta maneira, a trinca se propaga pela matriz e a fibra forma uma ponte interligando as duas superfícies da matriz fraturada. Por outro lado, a ponta da trinca dá origem a regiões com concentração de tensão até mesmo fora do plano de propagação da mesma. Estas tensões podem provocar o “debonding” (3) que se caracteriza pelo descolamento entre a fibra e a matriz, devido à presença de uma interface fraca. Este mecanismo conduz ao rompimento da interação existente entre a fibra e a matriz. Essa região na qual se concentram tensões, poderá também levar à falha da fibra (4) devido a sua alta fragilidade, ou até a falha da matriz (5) pelo mesmo motivo (ANDERSON, 1995); (TITA, 2002).In the mechanism, known as "pull-out", the fiber is pulled out from inside the matrix, usually after the crack propagation, that is, shortly after the occurrence of the mechanism that is known as "fiber bridging" and, in most cases , is found in polymeric composites reinforced with fragile fibers, ductile matrices and an interface involving intense interactions. In this way, the crack propagates through the matrix and the fiber forms a bridge interconnecting the two surfaces of the fractured matrix. On the other hand, the crack tip gives rise to regions with stress concentration even outside the propagation plane of the same. These stresses can cause “debonding” (3) which is characterized by the detachment between the fiber and the matrix, due to the presence of a weak interface. This mechanism leads to the disruption of the existing interaction between the fiber and the matrix. This region in which tensions are concentrated, may also lead to fiber failure (4) due to its high fragility, or even matrix failure (5) for the same reason (ANDERSON, 1995); (TITA, 2002).

NAGLIS (1998) nos fala que qualquer que seja a aplicação pretendida, estrutura ou componentes estão sujeitos a esforços estáticos e/ou dinâmicos que podem resultar em danos que levem o material a falhas prematuras. O carregamento dinâmico, ou por impacto, tem particular importância de serNAGLIS (1998) tells us that whatever the intended application, structure or components are subject to static and / or dynamic efforts that can result in damages that lead the material to premature failure. Dynamic or impact loading is particularly important to be

51/63 analisado, pois, sob elevadas taxas de deformação, a fratura do material pode ocorrer de modo preferencialmente frágil.51/63 analyzed, because, under high deformation rates, the fracture of the material can occur preferably in a fragile way.

Na análise dos resultados dos ensaios de impacto do tipo “queda de dardo”, a resistência ao impacto foi quantificada em termos da energia de 5 impacto absorvida por unidade de espessura do corpo de prova na região de ruptura.In the analysis of the results of the impact tests of the “dart fall” type, the impact resistance was quantified in terms of the impact energy absorbed per unit of thickness of the specimen in the rupture region.

É possível observar que as amostras do Material 1 apresentaram um comportamento uniforme, com uma média de resistência ao impacto máxima de 1800N. Este valor foi superior ao encontrado por JÚNIOR (2006) em ensaio ίο de impacto do tipo Izod para os composites de matriz fenólica reforçados com fibras de sisal (400 N). RAZERA (2006) em ensaio de impacto Izod para os composites híbridos de matriz fenólica, fibras de algodão e juta (tecido) encontrou um valor de 92,7 N. Para o compósito de lignína e fibras de coco obteve-se uma resistência ao impacto de 643,8 N e para o compósito de lignina 15 e fibras de bananeira obteve-se uma resistência ao impacto de 159 N (RAZERA, 2006).It is possible to observe that the samples of Material 1 showed a uniform behavior, with an average maximum impact resistance of 1800N. This value was higher than that found by JÚNIOR (2006) in an ίο impact test of the Izod type for phenolic matrix composites reinforced with sisal fibers (400 N). RAZERA (2006) in an Izod impact test for the hybrid composites of phenolic matrix, cotton fibers and jute (fabric) found a value of 92.7 N. For the lignin and coconut fibers composite, an impact resistance was obtained of 643.8 N and for the composite of lignin 15 and banana fibers an impact resistance of 159 N was obtained (RAZERA, 2006).

VILARIM (2003) realizou um ensaio de tenacidade à fratura com duas velocidades de carregamento (0,5 e 1mm/min) para a resina de poliuretano a base de óleo de mamona e obteve os valores de 275 N e 250 N, 20 respectivamente. Desses dados pode-se concluir que a fibra de ubuçu funcionou como reforço na resistência ao impacto, já que se obteve um valor de 1800N.VILARIM (2003) carried out a fracture toughness test with two loading speeds (0.5 and 1 mm / min) for castor oil-based polyurethane resin and obtained the values of 275 N and 250 N, 20 respectively. From these data it can be concluded that the ubuçu fiber worked as a reinforcement in the impact resistance, since it obtained a value of 1800N.

É possível observar que as amostras do Material 2 apresentaram um comportamento uniforme, com uma resistência ao impacto máxima de 3250N.It is possible to observe that the samples of Material 2 showed a uniform behavior, with a maximum impact resistance of 3250N.

Este valor foi superior ao encontrado para o Material 1 (1800N), mostrando que o Material 2 é de natureza dúctil, pois a proporção de mistura da resina em 2:1 a deixa mais flexível que a proporção da resina em 1:1 do Material 1. Os valores máximos de resistência ao impacto computados para o Material 2 foram das amostras 5 (3200 N) e da amostra 6 (3180 N). O valor mínimo de resistência ao impacto foi da amostra 2 (1750N). Note-se que o menor valor de resistência ao impacto para o Material 2 (1850 N da amostra 2) ainda é iThis value was higher than that found for Material 1 (1800N), showing that Material 2 is ductile in nature, since the mixing ratio of the resin in 2: 1 makes it more flexible than the proportion of resin in 1: 1 of the Material 1. The maximum impact resistance values computed for Material 2 were from samples 5 (3200 N) and sample 6 (3180 N). The minimum impact resistance value was from sample 2 (1750N). Note that the lowest impact resistance value for Material 2 (1850 N from sample 2) is still i

52/63 superior ao valor máximo encontrado pelo Material 1 (de natureza frágil, devido a proporção da resina de mamona utilizada, 1:1).52/63 higher than the maximum value found by Material 1 (fragile in nature, due to the proportion of castor resin used, 1: 1).

O Quadro 8 ilustra as imagens das fraturas dos corpos de prova após o ensaio de impacto. As fotos foram tiradas de baixo. Primeiramente o tipo de 5 fratura ocorrida nas amostras pode ser considerado do tipo semi-dúctil. Os mecanismos de falha foram fratura no sentido preferencial da fibra, fratura fibra/m atriz.Table 8 illustrates the images of the fractures of the specimens after the impact test. The photos were taken from below. Firstly, the type of fracture that occurred in the samples can be considered as semi-ductile. The failure mechanisms were fracture in the preferential direction of the fiber, fracture of the fiber / m actress.

Comparando as imagens dos Quadros 7 e 8 é possível observar que as fraturas ocorridas no Material 1 foram muito mais severas que as ocorridas no ίο Material 2, sendo este último mais resistente ao impacto, apresentando um comportamento mais dúctil (fratura do tipo dúctil) quando comparado com o Material 1. O dardo metálico conseguiu atravessar (embora com menor severidade que no Material 1), três amostras, ou seja, a 2, 3 e 5. Esse comportamento dúctil do Material 2 deve estar diretamente relacionado com a 15 questão da resina de mamona (proporção 2:1) que faz com que a mesma apresente um comportamento mais flexível, maleável, que a proporção da resina 2:1 (rígida), visto que a geometria e quantidade de fibras utilizadas nos dois compósitos foi a mesma.Comparing the images in Tables 7 and 8, it is possible to observe that the fractures that occurred in Material 1 were much more severe than those that occurred in ίο Material 2, the latter being more resistant to impact, presenting a more ductile behavior (ductile type fracture) when compared to Material 1. The metal dart managed to cross (although less severely than Material 1), three samples, that is, 2, 3 and 5. This ductile behavior of Material 2 must be directly related to the question of castor resin (2: 1 ratio) which makes it exhibit a more flexible, malleable behavior than the proportion of resin 2: 1 (rigid), since the geometry and amount of fibers used in the two composites was the same .

É possível observar que as amostras do Material 3 apresentaram um 20 comportamento uniforme, com uma resistência ao impacto máxima de 2980N. Este valor foi superior ao encontrado para o Material 1 (1800N), e inferior ao encontrado para o Material C (3250N), mostrando que o Material 3 e de natureza mais frágil que o Material 2. Os valores máximos de resistência ao impacto computados para o Material 3 foram das amostras 3 (2980 N) e da 25 amostra 2 (2700 N). O valor mínimo de resistência ao impacto foi da amostra 1 (2250N). Note-se que o menor valor de resistência ao impacto para o Material 3 (2500N) ainda é superior ao encontrado pelo Material 1 (de natureza frágil, devido a proporção da resina de mamona utilizada, 1:1).It is possible to observe that the samples of Material 3 showed a uniform behavior, with a maximum impact resistance of 2980N. This value was higher than that found for Material 1 (1800N), and lower than that found for Material C (3250N), showing that Material 3 is more fragile in nature than Material 2. The maximum impact resistance values computed for Material 3 were from samples 3 (2980 N) and 25 sample 2 (2700 N). The minimum impact resistance value was from sample 1 (2250N). Note that the lower impact resistance value for Material 3 (2500N) is still higher than that found for Material 1 (fragile in nature, due to the proportion of castor resin used, 1: 1).

Comparando as imagens dos Quadros 7, 8 e 9 é possível observar que 30 as fraturas ocorridas no Material 3 foram muito mais severas que as ocorridas no Material 2, sendo este último mais resistente ao impacto, apresentando um λComparing the images in Tables 7, 8 and 9, it is possible to observe that 30 fractures occurred in Material 3 were much more severe than those occurred in Material 2, the latter being more resistant to impact, presenting a λ

J 53/63 comportamento mais dúctil quando comparado com o Material 3. O dardo metálico conseguiu atravessar todas as amostras do Material 3, comprovando a natureza mais frágil deste material se comparado com o Material 2. Nas amostras 3 e 6 do Material 3 é possível observar que as fibras que compõem 5 os fios estão parcialmente rotacionadas em uma única direção, devido à torção natural dos fios que formam os tecidos de fibra de ubuçu.J 53/63 more ductile behavior when compared to Material 3. The metallic dart managed to pass through all the samples of Material 3, proving the more fragile nature of this material compared to Material 2. In samples 3 and 6 of Material 3 it is possible observe that the fibers that make up the 5 threads are partially rotated in a single direction, due to the natural twist of the threads that form the ubuçu fiber fabrics.

Os valores de força foram divididos pela espessura da amostra, de forma a ter em conta a geometria da mesma. É possível observar que a menor média da força máxima relativa (N/mm) foi computada para o Material 1 io (425+61,1 N/mm), seguida pelo Material 2 (545±101,1N/mm) e por fim, pelo Material 3 (555±53,5N/mm).The force values were divided by the thickness of the sample, in order to take into account its geometry. It is possible to observe that the lowest average of the maximum relative force (N / mm) was computed for Material 1 io (425 + 61.1 N / mm), followed by Material 2 (545 ± 101.1N / mm) and finally , by Material 3 (555 ± 53.5N / mm).

De acordo com VILARIM (2003), os dois mecanismos básicos de absorção de energia dos materiais são a criação de novas superfícies de fratura e a deformação do material.According to VILARIM (2003), the two basic mechanisms of energy absorption of materials are the creation of new fracture surfaces and the deformation of the material.

15 N° ensaio de impacto, o primeiro mecanismo a operar é a deformação do material e, sendo a energia incidente suficientemente alta, ocorre a iniciação e a propagação da trinca, atuando como o segundo mecanismo de absorção de energia. No caso dos compósitos, os mecanismos de absorção de energia de maior contribuição para a sua tenacidade ocorrem durante a propagação da 20 trinca e são a extração das fibras e o descolamento da interface (GASSAN, 1999). Estes mecanismos consomem energia pela criação de uma maior área superficial de fratura dentro do composite e pelo trabalho de fricção na interface. 15 In the impact test, the first mechanism to operate is the deformation of the material and, if the incident energy is high enough, crack initiation and propagation occur, acting as the second energy absorption mechanism. In the case of composites, the mechanisms of energy absorption that most contribute to their toughness occur during the propagation of crack and are the extraction of fibers and the detachment of the interface (GASSAN, 1999). These mechanisms consume energy by creating a larger fracture surface area within the composite and by the friction work at the interface.

Os valores médios da energia de fratura para cada tipo de material são apresentados em duas parcelas distintas. Primeiramente temos a iniciação e depois a propagação da fratura. Para a etapa de iniciação, o Material 1 apresentou valor de 1256,6+401,8 Nmm/mm, o Material 2 apresentou valor de 2256±519,9 Nmm/mm e o Material 3 apresentou valor de 1750,7±530,6 Nmm/mm. Para a etapa de propagação, o Material 1 apresentou valor deThe average values of fracture energy for each type of material are presented in two different plots. First we have the initiation and then the propagation of the fracture. For the initiation stage, Material 1 had a value of 1256.6 + 401.8 Nmm / mm, Material 2 had a value of 2256 ± 519.9 Nmm / mm and Material 3 had a value of 1750.7 ± 530, 6 Nmm / mm. For the propagation stage, Material 1 presented a value of

1674,4+542,6 Nmm/mm, o Material 2 apresentou valor de 3511,7+544,81674.4 + 542.6 Nmm / mm, Material 2 presented a value of 3511.7 + 544.8

Nmm/mm e o Material 3 apresentou valor de 2728,4±238,7 Nmm/mm.Nmm / mm and Material 3 showed a value of 2728.4 ± 238.7 Nmm / mm.

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É possível observar que o Material 2 precisou de maior energia para iniciar a fratura (2256 Nmm/mm), diferentemente do Material 1, que iniciou sua fratura com 1256 Nmm/mm e do Material 3, com energia de inicio da fratura de 1750 Nmm/mm. A energia de propagação da fratura no Material 2 também foi maior (3511 Nmm/mm) do que a do Material 1 (1674 Nmm/mm) e do Material 3 (2728 Nmm/mm). Chega-se a conclusão, mais uma vez, que o Material 2 apresentou uma maior capacidade de absorção de energia de impacto para iniciar e propagar a fratura do que os outros dois materiais. A energia necessária para o início e a propagação de fratura do Material 2 foi de 5767 Nmm/mm, ou seja, bem superior a do Material 1 (2930 Nmm/mm) e do Material 3 (4478 Nmm/mm).It is possible to observe that Material 2 needed more energy to start the fracture (2256 Nmm / mm), differently from Material 1, which started its fracture with 1256 Nmm / mm and Material 3, with the fracture start energy of 1750 Nmm / mm. The fracture propagation energy in Material 2 was also higher (3511 Nmm / mm) than that of Material 1 (1674 Nmm / mm) and Material 3 (2728 Nmm / mm). It is concluded, once again, that Material 2 showed a greater capacity to absorb impact energy to initiate and propagate the fracture than the other two materials. The energy required for the start and the propagation of fracture of Material 2 was 5767 Nmm / mm, that is, well above that of Material 1 (2930 Nmm / mm) and Material 3 (4478 Nmm / mm).

Desta forma, de acordo com os dados apresentados o material que apresentou o melhor comportamento, ou seja, absorveu maior quantidade de energia e conseqüentemente apresentou uma maior resistência ao impacto foi o Material 2. Ele apresenta um comportamento semi-dúctil, com deformação plástica antes da fratura. Na força máxima, o Material 2 apresentou maior deslocamento( 8,1±0,8 mm), quando comparado com o Material 1 (4,4±0,61 mm) e com o Material 3 (4,5±1,1 mm).Thus, according to the data presented, the material that presented the best behavior, that is, it absorbed a greater amount of energy and consequently presented a greater impact resistance was Material 2. It presents a semi-ductile behavior, with plastic deformation before of the fracture. At maximum force, Material 2 showed a greater displacement (8.1 ± 0.8 mm), when compared with Material 1 (4.4 ± 0.61 mm) and with Material 3 (4.5 ± 1.1 mm).

1.3.5 Análise das superfícies de fratura de impacto através da microscopia eletrônica de varredura (MEV)1.3.5 Analysis of impact fracture surfaces using scanning electron microscopy (SEM)

As micrografias a seguir ilustram alguns fatores importantes para análise de fratura do Material 1.The following micrographs illustrate some important factors for fracture analysis of Material 1.

Em suma, o principal mecanismo de falha para o Material 2 foi uma deformação da matriz seguida por fratura da mesma. Ambos os padrões de fratura são observados, ou seja, fratura dúctil e frágil, o que sugere que a matriz seja de natureza semi-dúctil.In short, the main failure mechanism for Material 2 was a deformation of the matrix followed by fracture. Both fracture patterns are observed, that is, ductile and fragile fracture, which suggests that the matrix is of a semi-ductile nature.

As micrografias a seguir ilustram alguns fatores importantes para análise de fratura do Material 3. Houve descolamento maciço das fibras, seguindo-se a fratura e subsequente “puli-out” ou arrancamento das fibras na superfície deThe following micrographs illustrate some important factors for fracture analysis of Material 3. There was massive detachment of the fibers, followed by the fracture and subsequent “puli-out” or pullout of the fibers on the surface of

II

55/63 fratura (setas brancas). Este fato também foi observado por RAZER A (2006), para os compósitos de resina fenólica reforçados com fibras de bananeira e resina fenólica reforçada com fibras longas de coco.55/63 fracture (white arrows). This fact was also observed by RAZER A (2006), for composites of phenolic resin reinforced with banana fibers and phenolic resin reinforced with long coconut fibers.

O mecanismo “pull-out” dissipa energia durante a fricção mecânica, 5 aumentando a resistência ao impacto, pois as fibras dissipam energia durante o processo de descolamento (“debonding”) tendendo a cessar a propagação da trinca (RAZERA, 2006).The “pull-out” mechanism dissipates energy during mechanical friction, 5 increasing the impact resistance, as the fibers dissipate energy during the debonding process, tending to stop the crack propagation (RAZERA, 2006).

Outro fator observado é um buraco deixado pela fibra que foi extraída da matriz sendo observado ainda que houve, na matriz um tipo de fratura que vai io do tipo frágil a um semi-dúctil (seta preta). A ocorrência de extração da fibra da matriz também foi observada por VILARIM (2003), para o compósito de sisal e resina de mamona.Another observed factor is a hole left by the fiber that was extracted from the matrix, although it was observed that there was, in the matrix, a type of fracture ranging from a fragile type to a semi-ductile (black arrow). The occurrence of fiber extraction from the matrix was also observed by VILARIM (2003), for the composite of sisal and castor resin.

Em suma, os mecanismos de falha no Material 3 foram o descolamento maciço de fibras, fratura e extração das fibras da matriz. Bem como, uma 15 deformação de frágil a semi-dúctil da matriz o que levou a fratura tanto da matriz quanto das fibras.In short, the failure mechanisms in Material 3 were the massive detachment of fibers, fracture and extraction of fibers from the matrix. As well as, a deformation of fragile to semi-ductile of the matrix which led to the fracture of both the matrix and the fibers.

Observou-se que no Material 3 ocorreu em maior quantidade o fenômeno de “pull-out” ou extração de fibras da matriz, ou seja, ocorreu dissipação de energia por fricção mecânica, e simultaneamente ocorreu a 20 descolagem (“debonding”). Os vazios e bolhas afetam as propriedades do material, pois agem como concentradores de tensão, reduzindo a absorção de energia de impacto (LIN, 1990). Assim, é possível concluir que os materiais 1 e 2 apresentaram interface melhor que a do material 3.It was observed that in Material 3 the phenomenon of “pull-out” or extraction of fibers from the matrix occurred, that is, there was energy dissipation by mechanical friction, and simultaneously the “debonding” took place. The voids and bubbles affect the material's properties, as they act as stress concentrators, reducing the absorption of impact energy (LIN, 1990). Thus, it is possible to conclude that materials 1 and 2 presented a better interface than material 3.

VILARIM (2003) nos fala que a alta absorção de energia dos compósitos 25 com tecido deve-se à fricção entre as fibras que formam os fios do tecido, resultante da ação de cisalhamento. Alguns autores consideram a alta tenacidade à fratura e resistência ao impacto a principal vantagem de compósitos com fibras naturais. Porém, a resistência mecânica do compósito é muito dependente da resistência interfacial e, como visto, uma alta resistência so interfacial pode diminuir a capacidade de absorção de energia do compósito.VILARIM (2003) tells us that the high energy absorption of composites 25 with fabric is due to the friction between the fibers that form the fabric threads, resulting from the shearing action. Some authors consider the high fracture toughness and impact resistance the main advantage of composites with natural fibers. However, the mechanical strength of the composite is very dependent on the interfacial strength and, as seen, a high strength on the interfacial can decrease the energy absorption capacity of the composite.

Resumindo, uma maior resistência ao impacto nem sempre está associadaIn short, greater impact resistance is not always associated

JJ

56/63 com alta resistência mecânica. O balanço entre estas propriedades dependerá da aplicação pretendida.56/63 with high mechanical resistance. The balance between these properties will depend on the intended application.

1.3.6 Ensaio de Abrasão1.3.6 Abrasion test

Um dos maiores objetivos deste trabalho é o de, em uma primeira análise, comprovar a viabilidade técnica e ecológica de uso de materiais alternativos na fabricação de pisos, especificamente, o compósito poliuretano de resina de mamona e fibra de ubuçu. Para tanto, é sabido que para fabricar esse tipo de produto são necessárias pesquisas dando enfoque a outros parâmetros relacionados ao produto final tais como: a aceitação, preço, resistência do material (resistência à abrasão, compressão e flexão), estética e funcionalidade.One of the main objectives of this work is to, in a first analysis, prove the technical and ecological feasibility of using alternative materials in the manufacture of floors, specifically, the polyurethane composite of castor resin and ubuçu fiber. Therefore, it is known that to manufacture this type of product, research is needed, focusing on other parameters related to the final product such as: acceptance, price, material resistance (resistance to abrasion, compression and flexion), aesthetics and functionality.

SILVA & BITTENCOURT (2002) afirmam que no Brasil muito se pesquisa sobre o desgaste abrasivo nos metais, mas em relação à madeira (um compósito natural), existe ainda um longo caminho a trilhar no estabelecimento de procedimentos, normas e caracterizações de materiais para finalidades específicas, como é a fabricação de pisos, por exemplo.SILVA & BITTENCOURT (2002) affirm that in Brazil much research is done on abrasive wear on metals, but in relation to wood (a natural composite), there is still a long way to go in establishing procedures, standards and characterization of materials for purposes specific, such as the manufacture of floors, for example.

Esta parte da pesquisa dedica-se ao estudo do compósito de resina de mamona e fibra de ubuçu para produção de componentes (especificamente pisos e revestimentos) a serem utilizados em residências. Partindo do conhecimento das propriedades das matérias primas até então apresentadas e discutidas, disponibilidade regionais e da problemática ecológica em relação a algumas madeiras, propõe-se o uso de um material alternativo que gere renda para a população que o produzir, especificamente, a população ribeirinha do Estado do Amapá. Dessa forma, o ensaio de abrasão vem fortalecer essa idéia, fornecendo dados técnicos sobre o uso deste compósito na fabricação de pisos do tipo taco. Após a apresentação dos resultados obtidos para os compósitos no ensaio de abrasão, serão apresentados os requisitos que um piso do tipo taco precisa ter para ser aplicado em uma residência.This part of the research is dedicated to the study of the castor resin composite and ubuçu fiber for the production of components (specifically floors and coverings) to be used in homes. Based on the knowledge of the properties of raw materials hitherto presented and discussed, regional availability and the ecological problem in relation to some woods, it is proposed to use an alternative material that generates income for the population that produces it, specifically, the riverside population. of the State of Amapá. Thus, the abrasion test strengthens this idea, providing technical data on the use of this composite in the manufacture of hardwood floors. After presenting the results obtained for the composites in the abrasion test, the requirements that a hardwood floor needs to have to be applied in a residence will be presented.

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Cada amostra apresentou um diâmetro aproximado de 16 mm e uma espessura de pelo menos, 15 mm. Como a primeira etapa do ensaio de abrasão consistiu na pesagem dos cada corpo de prova, os valores computados para as médias das massas dos corpos de prova divididos por 5 grupos de materiais. O Material 1 apresentou uma média de pesos de 2,9673±0,10, o Material 2 uma média de pesos de 3,2768±0,01 e finalmente o Material 3, uma média de pesos de 3,2456±0,02. É possível observar que o Material 2 apresentou uma densidade maior para seus corpos de prova, seguido pelo Material 3 e por fim, o Material 1.Each sample had an approximate diameter of 16 mm and a thickness of at least 15 mm. As the first stage of the abrasion test consisted of weighing each specimen, the computed values for the mass mean of the specimens divided by 5 groups of materials. Material 1 presented an average weight of 2.9673 ± 0.10, Material 2 an average weight of 3.2768 ± 0.01 and finally Material 3, an average weight of 3.2456 ± 0.02 . It is possible to observe that Material 2 presented a higher density for its specimens, followed by Material 3 and finally, Material 1.

ίο O Material 1 apresentou massa final de 2,23+0,08, o Material 2 apresentou 2,44±0,05 e o Material 3 massa final de 2,59±0,07.ίο Material 1 had a final mass of 2.23 + 0.08, Material 2 had 2.44 ± 0.05 and Material 3 a final mass of 2.59 ± 0.07.

O Material 1 apresentou um desgaste abrasivo ligeiramente inferior (24,52±0,08%) ao do Material 2 (25,49±0,05%), porém estatisticamente, como foi apresentado anteriormente, esses resultados não diferem. O que se pode 15 concluir em relação ao desgaste abrasivo destes dois materiais é que ambos apresentaram uma massa final de mais de 60% após o percurso de 40m, o que tecnicamente os torna viáveis para serem utilizados como materiais para pisos.Material 1 showed slightly less abrasive wear (24.52 ± 0.08%) than Material 2 (25.49 ± 0.05%), but statistically, as previously presented, these results do not differ. What can be concluded in relation to the abrasive wear of these two materials is that both presented a final mass of more than 60% after the 40m course, which technically makes them viable to be used as flooring materials.

Em relação a esta última afirmação, KOGA & BITTENCOURT (2002) nos falam que no ensaio de abrasão, para que um material seja considerado de 20 resistência aceitável comercialmente para confecção de pisos, é necessário que o mesmo atinja, no abrasímetro, o percurso de 40m, com uma massa final maior que 60% de sua massa inicial.In relation to this last statement, KOGA & BITTENCOURT (2002) tell us that in the abrasion test, for a material to be considered of 20 commercially acceptable resistance for making floors, it is necessary that it reaches the 40m, with a final mass greater than 60% of its initial mass.

Dos materiais analisados, o Material 3 apresentou o menor desgaste abrasivo (20,13+0,07%). Este resultado pode estar diretamente relacionado 25 com o fato de resina epóxi ser mais rígida que a resina de mamona nas duas proporções analisadas.Of the analyzed materials, Material 3 showed the lowest abrasive wear (20.13 + 0.07%). This result can be directly related 25 to the fact that epoxy resin is more rigid than castor resin in the two proportions analyzed.

Como os materiais compósitos aqui analisados são considerados alternativos, buscou-se na literatura, resultados de ensaios de abrasão realizados com materiais dessa categoria. Nesse contexto, OLIVEIRA (2005) 30 pesquisou o uso do bambu laminado colado na fabricação de pisos e encontrou um desgaste abrasivo para esta gramínea de 20,34%, comparável com osAs the composite materials analyzed here are considered alternative, we searched the literature for results of abrasion tests carried out with materials in this category. In this context, OLIVEIRA (2005) 30 researched the use of glued laminated bamboo in the manufacture of floors and found an abrasive wear for this grass of 20.34%, comparable with the

58/63 resultados aqui encontrados. Em relação a madeiras ditas alternativas, BARCELLAR & D’ALMEIDA (2010) realizaram um ensaio de abrasão para a madeira de pupunha e determinaram um desgaste abrasivo de 9,8%, já para o coqueiro de um desgaste abrasivo de 19,8%.58/63 results found here. Regarding so-called alternative woods, BARCELLAR & D’ALMEIDA (2010) carried out an abrasion test for the pupunha wood and determined an abrasive wear of 9.8%, whereas for the coconut palm an abrasive wear of 19.8%.

OLIVEIRA (2005) encontrou valores de desgaste abrasivo para o ipê (12,63%), sucupira (15,68%) e jatobá (23,67%). Comparando os valores de desgaste abrasivo para as madeiras de lei com os encontrados nesta pesquisa, é possível concluir que os compósitos ora analisados, apresentam viabilidade técnica de utilização na fabricação de pisos, já que o desgaste abrasivo ίο apresentado foi menor que 26% para todas as amostras. É importante frisar que a realização de uma comparação entre os compósitos e estas madeiras se deu pelo fato de as madeiras serem consideradas compósitos naturais.OLIVEIRA (2005) found abrasive wear values for ipe (12.63%), sucupira (15.68%) and jatobá (23.67%). Comparing the values of abrasive wear for hardwoods with those found in this research, it is possible to conclude that the composites now analyzed, present technical viability of use in the manufacture of floors, since the abrasive wear ίο presented was less than 26% for all the samples. It is important to emphasize that the comparison between the composites and these woods was due to the fact that the woods are considered natural composites.

1.3.6.1 Microscopia Eletrônica de Varredura - Análise da1.3.6.1 Scanning Electron Microscopy - Analysis of the

Superfície das amostras utilizadas no ensaio de abrasãoSurface of samples used in the abrasion test

Após a realização do ensaio de abrasão, as amostras testadas foram acondicionadas e levadas ao laboratório de microscopia eletrônica a fim de se analisar as superfícies que sofreram abrasão. Desta forma, coletou-se uma amostra de cada grupo de material analisado e capturaram-se imagens de 20 quatro aumentos na microscopia, ou seja, 50; 100; 150 e 200 vezes.After the abrasion test was carried out, the tested samples were conditioned and taken to the electron microscopy laboratory in order to analyze the surfaces that suffered abrasion. In this way, a sample was collected from each group of material analyzed and images of 20 four magnifications were captured under microscopy, that is, 50; 100; 150 and 200 times.

É possível observar que a superfície do Material 1 apresenta um risco causado pelos grânulos da lixa abrasiva (seta branca), de forma geral, não é perceptível a existência de fibras expostas na superfície.It is possible to observe that the surface of Material 1 presents a risk caused by the abrasive sand granules (white arrow), in general, the existence of fibers exposed on the surface is not perceptible.

É possível observar que a superfície do Material 2 é bastante irregular e apresenta um número excessivo de fibras expostas. Comparando-se este bloco de micrografias com as do Material 1, é possível concluir que maiores quantidades de fibras foram expostas no superfície do Material 2, o que faz menos resistente a abrasão.It is possible to observe that the surface of Material 2 is quite irregular and has an excessive number of exposed fibers. Comparing this block of micrographs with those of Material 1, it is possible to conclude that greater amounts of fibers were exposed on the surface of Material 2, which makes it less resistant to abrasion.

De forma geral, a superfície do Material 3 se apresenta mais regular em 30 termos de danos do que as dos Materiais 1 e 2. A superfície do Material 3 éIn general, the surface of Material 3 is more even in terms of damage than that of Materials 1 and 2. The surface of Material 3 is

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59/63 bastante regular e apresenta algumas fibras expostas. Comparando-se este bloco de micrografias com as dos Materiais 1 e 2, é possível concluir que menores quantidades de fibras foram expostas na superfície do Material 3, bem como a superfície se apresentou mais regular ou menos danificada que as outras, devendo-se este fato, a natureza rígida da matriz epóxi. De maneira geral, os três materiais compósitos aqui analisados não apresentaram fissuras em sua superfície, o que demonstra a eficácia de reforço das fibras de ubuçu nas matrizes polimericas.59/63 quite regular and has some exposed fibers. Comparing this block of micrographs with those of Materials 1 and 2, it is possible to conclude that lesser amounts of fibers were exposed on the surface of Material 3, as well as the surface was more regular or less damaged than the others, which should be Indeed, the rigid nature of the epoxy matrix. In general, the three composite materials analyzed here showed no cracks in their surface, which demonstrates the effectiveness of reinforcing the ubuçu fibers in the polymeric matrices.

As madeiras de pupunha e coqueiro são consideradas alternativas e de acordo com BARCELLAR (2010), podem ser aplicadas na fabricação de pisos e revestimentos, já que ambas apresentaram um desgaste de 9,8% e 19,8%, respectivamente. Desta forma, as amostras de pupunha e coqueiro foram testadas em abrasão e suas superfícies analisadas em MEV para serem comparadas com as dos materiais compósitos aqui estudados.Pupunha and coconut woods are considered alternatives and, according to BARCELLAR (2010), they can be applied in the manufacture of floors and coverings, since both showed wear of 9.8% and 19.8%, respectively. In this way, the pupunha and coconut palm samples were tested in abrasion and their surfaces analyzed in SEM to be compared with those of the composite materials studied here.

De forma geral, a superfície se apresenta mais regular em termos de danos do que as dos Materiais 1 e 2, se assemelhando à superfície apresentada pelo Material 3.In general, the surface is more regular in terms of damage than that of Materials 1 and 2, resembling the surface presented by Material 3.

De forma geral, a superfície se apresenta mais irregular em termos de danos do que as dos Materiais 3 e pupunha, sendo bastante semelhante aos Materiais 1 e 2.In general, the surface is more irregular in terms of damage than that of Materials 3 and pupunha, being quite similar to Materials 1 and 2.

Comparando-se as madeiras de coqueiro e pupunha com os compósitos fabricados nesta pesquisa, é possível concluir que as fissuras encontradas nas são prejudiciais, pois fazem com que a mesma se dilate mais que o normal, comprometendo sua estrutura, mesmo tendo apresentado superfícies com menos danos que as dos compósitos (especificamente a pupunha). Os compósitos de forma geral se apresentaram com uma superfície mais resistente a formação de sulcos provenientes dos grânulos das lixas, esse problema foi identificado em maior quantidade nas madeiras alternativas, o que comprova a viabilidade técnica de utilização dos compósitos ora analisados na fabricação de pisos e revestimentos.Comparing the coconut and peach palm woods with the composites manufactured in this research, it is possible to conclude that the cracks found in these are harmful, as they cause it to expand more than normal, compromising its structure, even having less surfaces damage than that of composites (specifically pupunha). The composites in general presented a more resistant surface to the formation of grooves from the sandpaper granules, this problem was identified in greater quantity in the alternative woods, which proves the technical feasibility of using the composites now analyzed in the manufacture of floors and coatings.

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1.3.7 Analise Dinâmico Mecanica - DMA1.3.7 Dynamic Mechanical Analysis - DMA

De acordo com GEETHAMMA (2005), o DMA é uma ferramenta eficiente para determinação da temperatura de transição vítrea, Tg de materiais poliméricos, dentre outros parâmetros que podem ser avaliados. A Tg dinâmica pode ser indicada como a temperatura em que ocorre o máximo de tan , o máximo de E” ou no ponto médio da curva E’ versus temperatura (MURAYAMA, 1982).According to GEETHAMMA (2005), DMA is an efficient tool for determining the glass transition temperature, Tg of polymeric materials, among other parameters that can be evaluated. The dynamic Tg can be indicated as the temperature at which the maximum tan, the maximum E ”occurs or at the midpoint of the E 'curve versus temperature (MURAYAMA, 1982).

PAIVA (2006) cita que as propriedades dinâmicas mecânicas dos compósitos são determinadas pelas propriedades de seus componentes, morfologia do sistema e a natureza da interface entre as fases.PAIVA (2006) mentions that the mechanical dynamic properties of composites are determined by the properties of their components, system morphology and the nature of the interface between the phases.

TRINDADE (2005) expõe que nas análises de resultados de compósitos reforçados com fibra lignocelulósica, deve-se considerar que há diferença entre os coeficientes de expansão térmica das fibras e das matrizes, o que pode influir nos resultados.TRINDADE (2005) explains that in the analysis of results of composites reinforced with lignocellulosic fiber, one must consider that there is a difference between the coefficients of thermal expansion of the fibers and the matrices, which can influence the results.

Na Tabela 19 contam os resultados médios da temperatura de transição vítrea (Tg), pico de tan 5 e módulo de armazenamento (E1), à temperatura ambiente, para os compósitos analisados.Table 19 shows the average results of the glass transition temperature (Tg), peak tan 5 and storage module (E 1 ), at room temperature, for the analyzed composites.

Tabela 8 - Temperatura de transição vítre (Tg), pico de tan $ e módulo de armazenamento para os três materiais compósitos analisadosTable 8 - Glass transition temperature (Tg), tan $ peak and storage module for the three composite materials analyzed

Mate rial Compósito Composite Material (máximo Tan δ ) (maximum Tan δ) Pico de de tan δPeak d and tan δ E’ (Pa) (25° C) AND' (Pan) (25 ° Ç) Mater Mater 87 87 0,24 0.24 5,30 5.30 ial 1 ial 1 E+0,12 E + 0.12 Mater Mater 25 25 0,22 0.22 3,05 3.05 ia! 2 was going! 2 E+0,12 E + 0.12 Mater Mater 60 60 0,33 0.33 6,50 6.50

JJ

61/63 ial 361/63 ial 3

E+0,12E + 0.12

De acordo com a Tabela 19, o valor de Tg (máximo de tan 8 ) foi de 87 °C para o Material 1, dado ligeiramente superior para o encontrado por VILARIM (2003) para o compósito de fibra de sisal não tratada com matriz de poliuretana de mamona (83,1 °C) e para o compósito de fibra de coco e resina de mamona (82,1 °C). Para o Material 2, encontrou-se o mais baixo Tg (25°C), devendo-se esse valor a natureza flexível da matriz de resina de mamona na proporção de 2:1 de seus componentes. Já os valores dos picos de tan delta encontrados para o Material 1 (0,24), para o Material 2 (0,22) e para o Material 3 (0,33) se encontram comparáveis aos encontrados por VILARIM (2003) para o compósito de fibra de sisal e resina de mamona (0,25) e para o compósito de fibra de coco e resina de mamona (0,30).According to Table 19, the Tg value (maximum tan 8) was 87 ° C for Material 1, slightly higher than that found by VILARIM (2003) for the untreated sisal fiber composite with castor polyurethane (83.1 ° C) and for the coconut fiber and castor resin composite (82.1 ° C). For Material 2, the lowest Tg (25 ° C) was found, this value being due to the flexible nature of the castor resin matrix in the proportion of 2: 1 of its components. The values of tan delta peaks found for Material 1 (0.24), for Material 2 (0.22) and for Material 3 (0.33) are comparable to those found by VILARIM (2003) for composite of sisal fiber and castor resin (0.25) and for the composite of coconut fiber and castor resin (0.30).

De modo geral, os compósitos apresentaram diminuição do módulo de armazenamento (E’) com o aumento da temperatura. Como pode ser observado, para os Materiais 1 e 3, a partir de 60°C estes compósitos mostram queda acentuada do módulo de armazenamento, E’, o que reflete a perda das propriedades elásticas em relação às propriedades plásticas dos materiais. Essa temperatura também foi encontrada por VILARIM (2003) para os compósitos de fibra de sisal e resina de mamona e fibra de coco com resina de mamona.In general, the composites showed a decrease in the storage module (E ') with increasing temperature. As can be seen, for Materials 1 and 3, from 60 ° C these composites show a sharp drop in the storage module, E ', which reflects the loss of elastic properties in relation to the plastic properties of the materials. This temperature was also found by VILARIM (2003) for composites of sisal fiber and castor resin and coconut fiber with castor resin.

Ultrapassada a transição vítrea, acima de 100°C, tem-se uma matriz no estado borrachoso enquanto que as fibras de ubuçu mantêm a sua rigidez, pois só apresentam alguma mudança de comportamento com a temperatura a partir de aproximadamente 260°C, como visto no ensaio de TGA (página 116).Once the glass transition is over, above 100 ° C, there is a matrix in the rubbery state while the ubuçu fibers maintain their rigidity, as they only show some change in behavior with the temperature from approximately 260 ° C, as seen in the TGA test (page 116).

É possível ainda verificar que o Material 2, que apresenta uma matriz de natureza mais flexível que a do Material 1, apresentou um baixo módulo de armazenamento, quando comparado com os Materiais 1 e 2. Esse fato é creditado à natureza realmente mais flexível e menos resistente da matriz na proporção em que foi formulada. Assim, de acordo com os resultados doIt is also possible to verify that Material 2, which has a matrix of a more flexible nature than that of Material 1, presented a low storage modulus, when compared to Materials 1 and 2. This fact is credited to the really more flexible and less resistant matrix as it was formulated. Thus, according to the results of the

62/63 módulo de armazenamento (E!), os materiais 1 e 3 são considerados mais rígidos que o material 2, isso em função da matriz do material 2 ser mais flexível que a matriz do material 1 e 3.62/63 storage module (E ! ), Materials 1 and 3 are considered more rigid than material 2, because the material matrix 2 is more flexible than the material matrix 1 and 3.

RAY et al., (2002) afirmam que o valor de E’ decresce devido à dissipação de energia na transferência de esforço na interface fibra/matriz e em compósito com interface fraca ocorre uma maior dissipação desta energia. Assim, é possível estudar a possibilidade de uma possível interface fraca para o Material 2, já que o mesmo apresentou um módulo de armazenamento menor que os dos outros materiais.RAY et al., (2002) affirm that the value of E 'decreases due to the dissipation of energy in the transfer of effort in the fiber / matrix interface and in composite with weak interface there is a greater dissipation of this energy. Thus, it is possible to study the possibility of a possible weak interface for Material 2, since it had a smaller storage module than other materials.

io GEETHAMMA et al., (2005) afirmam que a incorporação de fibra causa um incremento no módulo de perda, E”, indicando o aumento da dissipação de calor. A introdução de fibra no sistema restringe a mobilidade das cadeias poliméricas imediatamente próximas às fibras, e em conseqüência disto a transição vítrea da matriz pode ocorrer em ampla faixa de temperatura. Este fator pode estar levando ao comportamento dos Materiais 1 e 3 observado a partir de 60 °C, em que se observam “bandas” largas para os compósitos (E”) o que se reflete também nas curvas de tan £ .io GEETHAMMA et al., (2005) state that the incorporation of fiber causes an increase in the loss module, E ”, indicating an increase in heat dissipation. The introduction of fiber into the system restricts the mobility of polymeric chains immediately close to the fibers, and as a result, the glass transition of the matrix can occur over a wide temperature range. This factor may be leading to the behavior of Materials 1 and 3 observed from 60 ° C, in which wide "bands" for the composites (E ") are observed, which is also reflected in the tan £ curves.

É possível observar que o Material 1 apresentou um tan 5 de 0,24, um valor bastante próximo do encontrado por VILARIM (2003) para o compósito de 20 fibras de sisal e resina de mamona (0,25). Já o Material 2 apresentou um tan £ de 0,22 e o Material 3 um tan 5 de 0,33. Esses valores podem ser mais uma vez comparados com os encontrados por VILARIM (2003) para o compósito de fibra de coco e resina de mamona (0,30).It is possible to observe that Material 1 presented a tan 5 of 0.24, a value very close to that found by VILARIM (2003) for the composite of 20 sisal fibers and castor resin (0.25). Material 2 had a tan £ of 0.22 and Material 3 a tan 5 of 0.33. These values can once again be compared with those found by VILARIM (2003) for the composite of coconut fiber and castor resin (0.30).

De acordo com VILARIM (2003), o valor de tan £ indica o grau de amortecimento mecânico e quanto mais dúctil o material, maior o grau de amortecimento. Os compósitos de maior rigidez apresentaram menor grau de amortecimento, ou seja, os Materiais 1 e 2.According to VILARIM (2003), the value of tan £ indicates the degree of mechanical damping and the more ductile the material, the greater the degree of damping. The more rigid composites showed a lower degree of damping, that is, Materials 1 and 2.

De acordo com DUTRA et al., (2000), com uma maior interação entre a fibra e a matriz há uma restrição ao movimento dos segmentos das cadeias 30 macromoleculares localizadas na superfície da fibra. Esta restrição causa umAccording to DUTRA et al., (2000), with a greater interaction between the fiber and the matrix, there is a restriction on the movement of the segments of the macromolecular chains located on the surface of the fiber. This restriction causes a

63/63 aumento da temperatura de transição vítrea e decréscimo do amortecimento, com conseqüente aumento da rigidez do material. O fato anunciado por este autor aconteceu com o Material 1, visto que o mesmo apresentou uma tg (máximo de tan delta) de 87°C e seu grau de amortecimento (pico de tan delta) 5 foi de 0,24. Podendo-se concluir daí que esse material apresentou boa interação fibra/matriz, sendo mais rígido que os Materiais 2 e 3.63/63 increase in glass transition temperature and decrease in damping, with a consequent increase in material stiffness. The fact announced by this author happened with Material 1, since it had a tg (maximum tan delta) of 87 ° C and its degree of damping (peak tan delta) 5 was 0.24. It can be concluded that this material had a good fiber / matrix interaction, being more rigid than Materials 2 and 3.

Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outros variantes, abrangidos no escopo das reivindicações anexas.Those skilled in the art will value the knowledge presented here and will be able to reproduce the invention in the modalities presented and in other variants, covered by the scope of the attached claims.

Claims (13)

ReivindicaçõesClaims Compósito Ecológico, Processo de Produção de Compósito Ecológico e Uso de Compósito Ecológico em Revestimentos.Ecological Composite, Ecological Composite Production Process and Use of Ecological Composite in Coatings. 1. Compósito ecológico caracterizado por ser altamente resistente e compreender ubuçu.1. Ecological composite characterized by being highly resistant and comprising ubuçu. 2. Compósito ecológico caracterizado por compreender partes de ubuçu e resinas derivadas de óleo vegetal.2. Ecological composite characterized by comprising parts of ubuçu and resins derived from vegetable oil. 3. Compósito ecológico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo compósito ser uma mistura entre fibras de ubuçu e resina de mamona.3. Ecological composite according to claim 1 or 2, characterized in that the composite is a mixture of ubuçu fibers and castor resin. 4. Compósito ecológico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelas resinas derivadas de óleo vegetal compreenderem resinas de óleo de mamona.Ecological composite according to claim 1 or 2, characterized in that resins derived from vegetable oil comprise castor oil resins. 5. Compósito ecológico, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelas resinas derivadas de óleo vegetal compreenderem poliuretanos de base vegetal.5. Ecological composite according to claim 2, characterized in that the resins derived from vegetable oil comprise vegetable-based polyurethanes. 6. Compósito ecológico, de acordo com a reivindicação 2 ou 5, caracterizado pelas partes de ubuçu e as resinas derivadas de óleo vegetal encontrarem-se na proporção 1:1.6. Ecological composite, according to claim 2 or 5, characterized in that the ubuçu parts and the resins derived from vegetable oil are in a 1: 1 ratio. 7. Compósito ecológico, de acordo com a reivindicação 2 ou 5, caracterizado pela partes de ubuçu e as resinas derivadas de óleo vegetal encontrarem-se na proporção 2:1.7. Ecological composite, according to claim 2 or 5, characterized in that the ubuçu parts and the resins derived from vegetable oil are in a 2: 1 ratio. 8. Processo de produção compósitos ecológicos caracterizado por compreender as etapas de:8. Production process for ecological composites characterized by understanding the steps of: a) obtenção de partes de ubuçu;a) obtaining parts of ubuçu; b) mistura das partes de a) com resinas derivadas de óleo vegetal.b) mixing the parts of a) with resins derived from vegetable oil. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelas resinas derivadas de óleo vegetal compreenderem resinas de óleo de mamona.Process according to claim 8, characterized in that resins derived from vegetable oil comprise castor oil resins. 10. Uso de compósitos ecológicos caracterizado pelos compósitos compreenderem partes de ubuçu e por serem utilizados para preparação de10. Use of ecological composites characterized by composites comprising parts of ubuçu and being used for the preparation of 2/2 superfícies de revestimento.2/2 coating surfaces. 11. Uso, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelas partes de ubuçu serem misturadas a resinas derivadas de óleo vegetal.11. Use according to claim 10, characterized in that the ubuçu parts are mixed with resins derived from vegetable oil. 12. Uso, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelas resinas 5 serem resinas de óleo de mamona.12. Use according to claim 10, characterized in that resins 5 are castor oil resins. 13. Uso, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelas superfícies de revestimento compreenderem pisos, paredes, entre outras superfícies de revestimento, bem como a combinação das mesmas.13. Use, according to claim 10, characterized in that the coating surfaces comprise floors, walls, among other coating surfaces, as well as the combination thereof.
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