Compósitos E Fibras Vegetais

2.1 Compósitos

Os materiais são classificados normalmente em quatro categorias como os metais, cerâmicos, polímeros e compósitos. Reinhart e Clements (1987) descrevem um compósito como uma combinação macroscópica de dois ou mais materiais diferentes, havendo uma interface distinta entre eles. Nesta combinação não se desfazem ou se descaracterizam integralmente, porém atuam em conjunto, onde seus constituintes ainda preservam suas características individuais.

Deste modo os compósitos são configurados por diferentes materiais combinados com a função de empregar as características favoráveis de cada um. Essa união pode produzir propriedades que são superiores às encontradas nos componentes individualmente através da sinergia entre os mesmos (CALLISTER Jr., 2008).

Esses materiais são constituídos por duas fases distintas; uma fase de reforço, denominada dispersa ou descontínua, geralmente em forma de fibra, mais rígida que a fase contínua denominada matriz ou aglomerante. A matriz tem a função de manter os reforços unidos, transmitindo a estes as tensões impostas ao material à medida que os reforços têm função de suportar as tensões transmitidas pela matriz (SILVESTRE FILHO, 2001).

Para ser significante o reforço deve estar em uma quantidade mínima de fração volumétrica na fase dispersa, porém um alto teor pode ocasionar a aglutinação das partículas e redução da dispersão da matriz (ASM, 2001; OTA, 2004).

As características dos compósitos são definidas não somente pelas propriedades de seus componentes, mas também devido à geometria, distribuição, dispersão, tamanho, interface e interação entre seus constituintes. Como o objetivo principal de um compósito é projetar um material com novas propriedades através da combinação de dois ou mais materiais é possível selecionar as características desejadas para uma determinada aplicação (LEÃO, 2008).

Thomas et al. (2012) descreveram que os compósitos são subdivididos quanto à geometria de seus constituintes em: particulados ou partículas, fibrosos ou fibras e estruturais, os quais são descritos na Figura 1.

Figura 1. Classificação dos reforços nos compósitos

Fonte: PIRES, 2009

Um reforço pode ser denominado partícula se todas as suas dimensões são aproximadamente iguais, tais como em esferas e flocos. Há ainda partículas que não reforçam o material, mas modificam o seu volume e tais são geralmente empregadas por questões de redução de preço e não são consideradas como partículas de reforço (ASM, 2001).

Já o reforço fibroso é um material que possui o comprimento muito maior que a dimensão de sua seção transversal e são significativamente mais rígidos na direção de seu comprimento. Podem ser encontrados em variados tamanhos (longos ou curtos) e orientações (STRONG, 2008). Outro critério usado para especificar as fibras é a razão de aspecto, que é caracterizado pelo quociente do comprimento da fibra e seu diâmetro (JOSEPH et al., 2002; SILVESTRE FILHO, 2001).

Segundo Ferreira (1990), um compósito é considerado reforçado com fibras descontínuas ou curtas se suas propriedades modificam com o comprimento de fibra enquanto que o compósito reforçado com fibras contínuas não varia suas propriedades elásticas com a alteração do comprimento de fibra.

Por último, os compósitos laminados ou estruturais são um conjunto de diferentes camadas compostas por materiais diferentes orientadas de modo específico para se atingir um resultado desejado, como uma estrutura “sanduíche”. As camadas ou chapas individuais são ligadas entre si através do processo da cura. Deste modo o material resultante atinge elevada resistência mecânica e desempenho (STAAB, 1999).

2.1.1 Compósitos Poliméricos

São materiais constituídos por uma fase contínua de material polimérico reforçado por uma fase dispersa, normalmente em forma de fibras. O polímero consiste em forma de resina e o reforço é agregado através de um processo de polimerização. São inúmeras as vantagens dos compósitos poliméricos, como a baixa densidade, resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas em comparação aos materiais convencionais de engenharia (LEÃO, 2008).

Os polímeros podem ser termofixos ou termoplásticos e são utilizados em forma de resina, tais como epóxi e poliéster. Estima-se que a maioria de todas as matrizes de compósitos poliméricos seja constituída por polímeros termofixos (MATTEWS; RAWLINGS, 1994). Para se moldar um compósito polimérico usa-se um agente de acoplamento (ou agente de cura) para promover a interação entre a resina e o agente de reforço. O agente de acoplamento promove a interação química entre as duas fases (DE PAOLI, 2008).

Os compósitos poliméricos são bastante utilizados devido a métodos de fabricação mais simples e baixo custo. Como os polímeros possuem um baixo nível de propriedades mecânicas, tais como resistência, módulo de elasticidade e resistência ao impacto, o seu uso sem o material de reforço é bastante limitado (THOMAS et al., 2012).

Por outro lado, as matrizes poliméricas podem atuar como barreira a propagação de trinca justamente por apresentar plasticidade e relativa maciez, evitando a propagação de trincas frágeis de fibra para fibra. Já o reforço fibroso em polímeros caracteriza-se por imprimir alta rigidez específica, boa resistência à abrasão e ao impacto, boa resistência à corrosão e fadiga, elevada resistência à fratura e baixo custo (SUDDELL et al., 2002).

Segundo Santos (2006), como o desempenho dos compósitos depende diretamente das propriedades de seus componentes, alguns fatores afetam as propriedades dos materiais, tais como aditividade, incompatibilidade e sinergismo. Em relação à aditividade, ao adicionar-se um reforço em um polímero é desejável que as propriedades do novo material formado sejam intermediárias entre as propriedades dos componentes. A incompatibilidade refere-se a um sistema cuja mistura produz um compósito com propriedades inferiores aos dos componentes individuais e o sinergismo é atingido quando se consegue propriedades superiores às propriedades esperadas pela regra da mistura. A Figura 2 exibe a representação do comportamento das propriedades dos compósitos através dos fatores mencionados de sinergismo, aditividade e incompatibilidade.

Figura 2 – Configuração do comportamento das propriedades dos compósitos

Fonte: HAMESTER, 2010

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