fibras naturais

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relato de vários tipos de fibras naturais e suas aplicações.

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  • 2 FIBRA

    2.1. Classificao

    s podem ididas grupos , fibr is e

    fibras o home n et a

    Fibras

    Origem

    vegetal

    -Fibras de mad

    e bambu.

    -Sementes

    -Fibras de fruta

    -Fibras de folh

    W

    Fibras

    naturais

    Origem

    animal

    eira

    s

    a

    -Fibras de pelo

    -Seda

    Polme

    natura

    Origem

    mineral

    Amianto

    ollastonita As fibra

    feitas pel em dois

    l., 1984):S NATURAIS principaisFibras

    pelo h

    ro

    l as natura ser div

    m (Persso feitas

    omem

    Polmero

    sinttico

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  • Fibras Naturais 32 32

    A utilizao das fibras vegetais e minerais como reforo foi escolhida como

    objeto de estudo neste trabalho. Estas apresentam uma srie de vantagens sobre as

    fibras sintticas justificando assim o seu uso como reforo em matrizes tanto

    cimentcias como polimricas. Alm disso, estas fibras servem como um

    substituto natural para o amianto. Algumas vantagens e desvantagens da fibra

    vegetal em relao sinttica podem ser observadas:

    Vantagens:

    Conservao de energia. Grande abundncia. Baixo custo. No prejudicial sade. Possibilidade de incremento na economia agrcola. Preveno de eroso. Baixa densidade. Biodegradveis.

    Desvantagens:

    Baixa durabilidade quando usada como reforo em matriz cimentcia. Variabilidade de propriedades. Fraca adeso em seu estado natural a inmeras matrizes.

    Antes de se estudar o comportamento das fibras vegetais como reforo em

    uma matriz, seja ela frgil ou dctil, se faz necessrio o estudo e a anlise das

    propriedades destas fibras.

    2.2. Fibra de bambu

    O bambu ocorre em reas tropicais, subtropicais e at em reas temperadas

    onde fatores ecolgicos necessrios ao seu desenvolvimento esto presentes. O

    bambu, pertence classe das gramneas, que subdividida em quatro famlias e

    aproximadamente cinqenta gneros. Dentre todos os gneros apenas alguns

    podem ser usados para fins estruturais. So estes: Arundinaria, Bambusa,

    Cephalostachyum, Dendrocalamus, Gigantocloa, Melocanna, Phyllostachys,

    Schizostachyum, Guadua e Chusquea.

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  • Fibras Naturais 33 33

    O uso do bambu como material estrutural talvez to antigo quanto a

    civilizao humana, entretanto o uso de suas fibras e polpas (figura 2.1) como

    reforo em matrizes cimentcias data de 1910 (Subrahmanyam, 1984). A

    vantagem do uso das fibras do bambu como reforo devido ao seu baixo custo,

    boa resistncia trao, rapidez no crescimento do bambu e baixo custo e baixo

    consumo de energia na produo das fibras. Alguns estudos tm sido feitos sobre

    o reforo por fibra de bambu em matrizes cimentcias nos ltimos anos

    (Subrahmanyam, 1984; Pakotiprapha et al., 1983a; Pakotiprapha et al., 1983b;

    Coutts et al., 1995). As caractersticas principais das fibras de bambu esto

    listadas na tabela 2.1.

    Figura 2.1 Aspecto macroscpico da polpa de bambu.

    A polpa do bambu obtida da mesma forma que se obtm as polpas de

    madeira para fabricao de papel. Sendo as principais formas de obteno a

    polpao mecnica e a polpao Kraft. Tabela 2.1 - Propriedades mecnicas e fsicas da polpa e fibra de bambu.

    Ref.

    Comprimento

    (mm)

    Dimetro

    (m) Mdulo de

    elasiticade

    (GPa)

    Resistncia

    trao

    (MPa)

    Along.

    na

    ruptura

    (%)

    Densidade

    (kg/m3)

    Obs.

    Smook

    (1989)

    2,8 15 - - - - polpa

    Guimare

    s (1987)

    - - 28,2 564 3,22 - fibra

    Sinha

    (1975)

    3,06 7 - - - 1600 fibra

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  • Fibras Naturais 34 34

    Estes processos esto alm do escopo desta dissertao podendo ser

    melhor compreendido atravs de bibliografias especficas (Smook, 1989). A

    vantagem destes processos est na eliminao da lignina, a qual pode ser atacada

    pela alcalinidade da matriz cimentcia.

    A estrutura de uma fibra de madeira, a qual muito semelhante a do bambu,

    pois ambas so fibras celulsicas, pode ser melhor compreendida atravs da

    figura 2.2. Esta estrutura est subdividida em:

    Lamela intermediria (LI): Ligao entre fibras, em sua maior parte composta de lignina.

    Parede primria (P): Camada fina, relativamente impermevel, de aproximadamente 0,05 m de espessura.

    Parede secundria (S): Composta por trs camadas distintas, caracterizadas por diferentes alinhamentos de fibrilas. S1: a camada externa da parede

    secundria (0,1-0,2 m de espessura). S2: forma o corpo principal da clula possuindo espessura entre 2 e 10 m. S3: a parte interna da parede secundria (aproximadamente 0,1 m de espessura).

    Parede terciria (T): Igual a S3. Lmen (L): O canal central da fibra.

    Lmen (L)

    Parede secundria (S) Lamela intermediria (LI)

    Parede primria (P)

    Figura 2.2 Estrutura de uma fibra de madeira (Coutts,1992).

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  • Fibras Naturais 35 35

    2.3. Fibra de sisal

    O nome sisal oriundo de uma cidade costeira em Yucatan, Mxico,

    tendo como significado, gua fria (Persson et al., 1984). O sisal (figura 2.3) uma

    das fibras vegetais que possui maior resistncia trao e uma das mais indicadas

    para o uso como reforo em argamassas.

    (a) (b) Figura 2.3 O sisal (a) e sua fibra (b).

    Como se pode ver atravs da tabela 2.2, as propriedades mecnicas e fsicas

    apresentam grande variabilidade, assim como ocorre para outras fibras vegetais.

    Isto pode ser explicado pela espcie da planta, local de plantio e metodologia de

    ensaios. No Brasil a espcie cultivada a Agave Sisalana, sendo que o Estado da

    Bahia contribui com 85 % do total da produo. A cultura do sisal existe no Brasil

    desde a dcada de 40, quando foi trazida da regio de Yucatan - Mxico, para ser

    cultivado nos Estados da Bahia, Paraba e Rio Grande do Norte, tendo em vista

    que essas regies apresentam um clima propcio para o desenvolvimento da

    cultura sisaleira. Desde sua implantao no Brasil, o processo de extrao da fibra

    exatamente o mesmo. No houve nenhum avano tecnolgico nesta rea e, em

    funo disso, a produtividade brasileira muito baixa, em detrimento de outros

    pases produtores, que desenvolveram tecnologias mais avanadas e, atualmente,

    possuem uma produtividade 4 vezes maior do que a produtividade brasileira

    (CNA, 2003) .

    A figura 2.4 mostra a seo transversal de uma planta de sisal, onde pode ser

    visto a localizao de fibras mecnicas e fibras arco, assim como a estrutura da

    ltima. A estrutura do tecido das fibras arco d a elas uma considervel resistncia

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  • Fibras Naturais 36 36

    mecnica (Li et al., 2000). Essas so as fibras mais longas e em comparao com

    as fibras mecnicas elas se separam facilmente durante o processamento.

    (a) (b) Figura 2.4 Localizao das fibras mecnicas e arco (a) e seo transversal da fibra

    arco (b). (Li et al., 2000)

    As fibras xilema possuem formato irregular, sendo compostas de clulas

    de paredes finas as quais so fceis de quebrar e de se perder durante o processo

    de extrao. Estas fibras esto situadas no lado oposto s fibras arco atravs da

    coneco com o canal vascular. Tabela 2.2 Propriedades mecnicas e fsicas da fibra de sisal.

    Ref. Mdulo de

    elasticidade

    (GPa)

    Resistncia

    trao

    (MPa)

    Alongamento

    na ruptura

    (%)

    Densidade

    (kg/m3)

    Dimetro

    (m)

    Guimares

    (1987)

    14,9 176 29,2 - -

    Chand et al

    (1988)

    9,4-22 530-640 3-7 1450 50-300

    Toldo

    Filho

    (1997)

    10,94-26,70 227,8-230 2,08-4,18 750-1070 80-300

    Beaudoin

    (1990)

    13-26 1000-2000 3-5 - -

    Fibras mecnicasFibras arco

    xilema

    Canal

    vascular

    Lmen

    Parede celularParede exterior

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  • Fibras Naturais 37 37

    2.4. Wollastonita

    Wollastonita um metasilicato de clcio (CaOSiO2). Este mineral possui

    uma composio de 48,3 % de xido de clcio (CaO) e 51,7% de dixido de

    silcio (SiO2), podendo apresentar pequenas quantidades de alumnio, ferro,

    magnsio, potssio e sdio (Virta, 1997). A wollastonita (figura 2.5) apresenta

    morfologia acicular e foi reconhecida em 1822 pelo qumico ingls Sir Willian

    Wollaston. Esta resulta da transformao metamrfica de rochas carbonceas com

    o quartzo. A principal utilizao da wollastonita se d como substituto para o

    amianto, na produo de cermica, tintas e plsticos. Tambm usado em

    adesivos, produtos sujeitos frico e refratrios entre outros.

    A produo de wollastonita foi estimada entre 500.000 e 550.000 toneladas

    em 1996, sendo que alguns dos maiores produtores em 1996 foram (Virta, 1997):

    China 250.000 toneladas Estados Unidos 150.000 toneladas. ndia 90.000 toneladas Mxico 29.000 toneladas Finlndia 22.300 toneladas

    No Brasil existe uma reserva em Itaoca So Paulo de 800.000 toneladas. A

    reserva nos Estados Unidos de 5 milhes de toneladas e no Mxico, de 90

    milhes de toneladas.

    Figura 2.5 Fibra de wollastonita fraturada em uma matriz cimentcia observada atravs

    do MEV.

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