Influencia del tipo de fibras y de su tratamiento
superficial en las propiedades de paneles
biocompuestos
El estudio basa su investigación tomando como muestra dos tipos de fibra natural extraídas
mecánicamente Arundo donax (caña brava) y Guadua angustifolia Kunth (guadua), como matriz
utilizaron una resina de tipo poliuretano termoestable la cual es procedente del aceite de ricino.
Los autores consideraron tres escenarios para su análisis: fibras sin tratamiento, con tratamiento
químico y con tratamiento mecánico. Con esto se busca estimar las propiedades del compuesto
únicamente variando el tipo de fibra y su tratamiento, basándose en el análisis estadístico de los
diagramas de Pareto y gráficos de contorno obteniendo ecuaciones a partir del análisis de varianza
que estiman este comportamiento.
El tratamiento químico alcalino utilizado es la mercerización el cual consiste en “sumergir las fibras
en una solución alcalina del 10% durante 24 h, con esto es posible modificar su índice de
cristalinidad y eliminar parcialmente la lignina, la hemicelulosa y otros compuestos presentes en su
superficie. actúa sobre los grupos hidroxilos presentes en las regiones amorfas del material, lo cual
mejora su reacción con el aglutinante” para finalizar adecuadamente este tratamiento se requiere
de un lavado de las fibras con agua destilada y un secado a temperatura ambiente realizado por 72
horas.
El tratamiento físico por Plasma frio de metano actúa directa y únicamente sobre las capas
externas de la fibra el cual es generado mediante “un sistema DC-pulsado PECVD, con una presión
de trabajo igual a 25 Pa durante 15 min, un potencial DC de -700 V, una corriente igual a 0,05 A y
un flujo de gas de 10 sccm”
“La densidad anhidra (DA), la capacidad de absorción efectiva (AE), la absorción superficial (AS) y el
porcentaje de hinchamiento (H) de los paneles se determinaron siguiendo las recomendaciones de
las normas ASTM D4442-20 (28), ASTM D2395-17 (29) y ASTM D8171-18 (30). El módulo de rotura
(MOR) y el módulo de elasticidad aparente (MOE) se calcularon mediante el procedimiento
establecido en la ASTM D1037-12 (31).”
La relación para la fabricación del panel biocompuesto fue de 70% de volumen de fibras y el 30%
restante en resina Las dimensiones de los paneles cuadrados de muestra fueron de 30cm y 7mm
de espesor estos para ser conformados fueron sometidos a una fuerza de compresión de 120kN
durante 18h y un curado de 7 días, no se utilizó temperatura en el proceso.
Fue posible obtener una reducción mayor al 50% en la absorción superficial del material
compuesto con fibras de guadua tratada con plasma así mismo es apreciable “una reducción que
osciló entre el 30 % y el 45 % en los valores de absorción efectiva, y entre el 26 % al 65 % para los
de porcentaje de hinchamiento “ Finalmente concluyen que los paneles que fueron conformados
con fibras de guadua tratadas con plasma tienen mejor desempeño mecánico lo cual afirma la
importancia en la selección del tipo de fibra y su tratamiento debido a que esto tiene una relación
con su resistencia y rigidez.
Sirve para intro:
Contexto: La preocupación por la mitigación del impacto ambiental generado por el uso de fibras
sintéticas como refuerzo de los materiales compuestos tradicionales ha promovido el diseño y
caracterización de compuestos alternativos. No obstante, a pesar de sus múltiples ventajas como
materiales de construcción, es necesario determinar minuciosamente el efecto de los parámetros
de diseño en su desempeño mecánico.