Desarrollo de un tejido basado en fibras del pseudotallo de plátano como posible refuerzo de un material compuesto

Las fibras del pseudotallo de plátano, renovables y resistentes, son una opción viable parareforzar matrices poliméricas. Esta investigación analizó el uso de las fibras de Pseudotallo en tejidos para materiales compuestos, así como la velocidad de enrollado (RPM) y del tratamiento superficial (recu...

Full description

Autores:
Mora Solera, Olga Patricia
Passos Guerra, Dilliwell de Jesus
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2025
Institución:
Universidad de Córdoba
Repositorio:
Repositorio Institucional Unicórdoba
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unicordoba.edu.co:ucordoba/8944
Acceso en línea:
https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/8944
https://repositorio.unicordoba.edu.co
Palabra clave:
Fibras de pseudotallo de plátano
Renovables
Matrices polimericas
Velocidad de enrollado
Resistencia a la tension
Pseudostem banana fibers
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Polymeric matrices
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Tensile strength
Rights
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License
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description Las fibras del pseudotallo de plátano, renovables y resistentes, son una opción viable parareforzar matrices poliméricas. Esta investigación analizó el uso de las fibras de Pseudotallo en tejidos para materiales compuestos, así como la velocidad de enrollado (RPM) y del tratamiento superficial (recubrimiento con resina epóxica flexible) en la resistencia a la tensión de hilos conformados por cinco fibras de plátano mercerizadas. Se probaron velocidades de enrollado de 180, 250, 320 y 390 RPM en hilos mercerizados y recubiertos (MR) y en hilos sin mercerizar y sin recubrir (SMSR). Los resultados mostraron que hilos enrollados MR a 250 y 320 RPM presentaron una mayor resistencia a tensión. Bajo estas condiciones, se realizaron ensayos de tensión en hilos compuestos por 10 y 15 fibras, alcanzando resistencias promedio de 232,95 ±104,08 MPa y 237,55 ± 24,74 MPa, respectivamente. Para ensayos mecánicos de tejidos, se fabricaron probetas tipo sarga, dado que ofrece una mejor penetración de la resina gracias a su patrón diagonal, lo que aporta mayor estabilidad estructural. Se prepararon probetas con hilos de plátano de 10 y 15 fibras MR, además de hilos de 10 fibras mercerizadas sin recubrimiento (MSR). Los resultados de resistencia a la tensión fueron de 1,77 a 1,83 kN para los tejidos MR de 10 y 15 fibras, y de 1,37 kN para los tejidos MSR de 10 fibras. Finalmente, los tejidos con el mejor rendimiento en resistencia a tensión se sometieron a ensayos de adherencia. No se observó adherencia en la matriz polimérica para los tejidos MR, por lo que se realizaron pruebas adicionales con tejidos MSR de 10 fibras, alcanzando una fuerza de adhesión promedio de 87,02 ± 5,15 N.
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Se probaron velocidades de enrollado de 180, 250, 320 y 390 RPM en hilos mercerizados y recubiertos (MR) y en hilos sin mercerizar y sin recubrir (SMSR). Los resultados mostraron que hilos enrollados MR a 250 y 320 RPM presentaron una mayor resistencia a tensión. Bajo estas condiciones, se realizaron ensayos de tensión en hilos compuestos por 10 y 15 fibras, alcanzando resistencias promedio de 232,95 ±104,08 MPa y 237,55 ± 24,74 MPa, respectivamente. Para ensayos mecánicos de tejidos, se fabricaron probetas tipo sarga, dado que ofrece una mejor penetración de la resina gracias a su patrón diagonal, lo que aporta mayor estabilidad estructural. Se prepararon probetas con hilos de plátano de 10 y 15 fibras MR, además de hilos de 10 fibras mercerizadas sin recubrimiento (MSR). Los resultados de resistencia a la tensión fueron de 1,77 a 1,83 kN para los tejidos MR de 10 y 15 fibras, y de 1,37 kN para los tejidos MSR de 10 fibras. Finalmente, los tejidos con el mejor rendimiento en resistencia a tensión se sometieron a ensayos de adherencia. No se observó adherencia en la matriz polimérica para los tejidos MR, por lo que se realizaron pruebas adicionales con tejidos MSR de 10 fibras, alcanzando una fuerza de adhesión promedio de 87,02 ± 5,15 N.Banana pseudostem fibers, renewable and resistant, are a viable option to reinforce polymeric matrices. This research analyzed the use of Pseudostem fibers in fabrics for composite materials,as well as the winding speed (RPM) and the surface treatment (coating with flexible epoxy resin) on the tensile strength of threads made up of five banana fibers. mercerized. Winding speeds of 180, 250, 320 and 390 RPM were tested on mercerized and coated yarns (MR) and on unmercerized and uncoated yarns (SMSR). The results showed that MR wound yarns at 250 and320 RPM presented greater tensile strength. Under these conditions, tension tests were carried out on yarns composed of 10 and 15 fibers, reaching average resistances of 232,95 ± 104,08 MPa and 237,55 ± 24,74 MPa, respectively. For mechanical testing of fabrics, twill-type specimens were manufactured, since they offer better resin penetration due to their diagonal pattern, which provides greater structural stability. Specimens were prepared with banana yarns of 10 and 15 MR fibers, in addition to uncoated mercerized 10-fiber yarns (MSR). Tensile strength results were 1,77 to 1.83 kN for the 10- and 15-fiber MR fabrics, and 1,37 kN for the 10-fiber MSR fabrics. Finally, the fabrics with the best tensile strength performance were subjected to adhesion tests. No adhesion was observed in the polymeric matrix for the MR fabrics, so additional tests were performed with 10-fiber MSR fabrics, reaching an average adhesion strength of 87,02 ± 5,15 N.1. INTRODUCCIÓN 122. OBJETIVOS 142.1. Objetivo General 142.2. Objetivos Específicos 143. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 153.1. Fibras Vegetales 153.2. Tratamiento químico y superficial de las fibras vegetales 163.3. Fibra del pseudotallo de plátano 163.4. Comportamiento natural de la fibra de plátano y adherencia interfacial 173.5. Ensayo de pull–out como prueba de adhesión fibra- matriz 183.6. Hilos elaborados a partir de la fibra del psudotallo de plátano 183.7. Características de los hilos de pseudotallo de plátano 193.8. Influencia de la torsión en los hilos 193.9. Tejidos de fibras vegetales 193.10. Resina epóxica 203.11. Resina de poliéster 214. ESTADO DEL ARTE 225. MATERIALES Y MÉTODOS 275.1 Materiales 275.1.1. Geolocalización de cultivos de plátano 275.1.2. Recolección y Obtención de la Fibra de Plátano 285.1.3. Extracción y Limpieza de fibras de plátano 285.1.4. Polímeros para recubrimiento de fibras y ensayos de adhesión 305.2. Tratamiento químico de las fibras 315.3. Fabricación del Hilo 325.4. Recubrimiento de los hilos de plátano 335.5. Diseño estadístico de experimentos para ensayos de tensión en hilos 345.6. Caracterización 385.6.1. Microscopía óptica (MO) 385.6.2. Ensayos de tensión de hilos de plátano 395.6.3. Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) 405.6.4. Estudio de adherencia Interfacial 425.6.5. Microscopia electrónica de barrido (SEM) 445.6.6. Estudio de mojabilidad de la fibra de Plátano 455.7. Fabricación del Tejido de fibras de plátano 485.7.1. Ensayos de tensión de los tejidos 515.8. Ensayo de adhesión en tejidos de plátano 526. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 546.1. Análisis por microscopía óptica 546.1.1. Análisis de la medición del ángulo de torsión superficial 546.1.2. Análisis de la medición de diámetros aparentes 566.2. Análisis del comportamiento mecánico de los hilos 576.2.1. Análisis de propiedades mecánicas hilos de 5 fibras 576.2.2. Análisis del efecto de la velocidad de enrollado y el tratamiento superficial 606.2.3. Análisis de propiedades mecánicas para hilos de 10 y 15 fibras 656.2.4. Análisis de falla de los hilos recubierto con 10 y 15 fibras 676.3. Comportamiento de la adhesión fibra-matriz 686.3.1. Análisis morfológico de las fibras 686.3.2. Análisis por FTIR 696.3.3. Análisis de la adherencia interfacial 726.3.4. Análisis de mojabilidad 746.4. Caracterización de tejidos 766.4.1. Análisis de tensión de tejidos 766.4.2. Análisis de ensayos de adhesión de los tejidos 797. CONCLUSIONES 828. 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