Fibras de Linho

3.4.1.

Características dos tecidos adquiridos

Foram adquiridos dois tipos de tecido de linho bidirecional (2D), de designação comercial Biotex Flax 3H Satin e Biotex Flax 4x4 Hopsack, que diferem na sequência de entrelaçamento (ver Figura 3.8) e na gramagem (massa por unidade de área). Estes não foram submetidos a qualquer tipo de tratamento superficial.

Figura 3.8: Tecidos em fibra de linho adquiridos à empresa Composites Evolution [139].

Os tecidos 2D são produzidos por uma operação designada de tecelagem, que consiste no entrelaçamento de fios (yarns) segundo duas direções mutuamente perpendiculares (uma na direção da tecelagem, que se designa de teia, e outra na direção transversal, que se designa de trama), conforme representado esquematicamente na Figura 3.9. A “fixação mecânica” entre fios adjacentes, promovida pelo entrelaçamento, contribui significativamente para o aumento da resistência interfacial/interlaminar do compósito [148]. Nos tecidos não entrelaçados, esta propriedade é proporcionada unicamente pela adesão.

Figura 3.9: Tecelagem de tecidos 2D: teia e trama [149] .

Processo de Fabrico e Seleção do Sistema Termoplástico

A tecelagem dos tecidos pode

essencialmente do número de fios que constituem a trama e a teia e da sequência de entrelaçamento (Plain, Twill,

influência direta em propriedades como a est conformação à forma do molde e a

no 3H Satin cada fio de trama passa por cima de três fios de teia, enquanto no 4x4

trama e a teia são constituídos por quatro fios e a sequência de entrelaçamento consiste na passagem alternada da trama, por cima e por baixo da teia (ver

arquitetura Satin confere maior capacidade de conformação e possui maior permeabilidade, ou seja, maior facilidade de impregnação

igualmente do nível de torção dos técnicas de fiação convencionais

yarns), com as fibras naturais que os constituem (de pequeno comprimento) orientadas preferencialmente ao longo de uma trajetória helicoidal. Quanto maior for o nível de torção maior será o desalinhamento das fibras e a dificuldade de impregnação. Os fios utili

produção dos tecidos Biotex são obtidos por uma técnica de fiação recente, que permite o seu fabrico sem torção (Twistless Technology

melhoria significativa das propriedades mecânicas das fibras naturais (e

direção das solicitações exteriores), da molhabilidade e impregnação do tecido pela matriz (o fio não está tão “compacto”) e, consequentemente, das propriedades mecânicas do compósito produzido. A Figura

que possuem, em qualquer dos padrões adquiridos, uma m

Figura A possibilidade de pré conformação a formas complexas

Compósitos de matriz termoplástica de baixa viscosidade reforçados com fibras naturais de

Processo de Fabrico e Seleção do Sistema Termoplástico

A tecelagem dos tecidos pode apresentar padrões variados, dependendo essencialmente do número de fios que constituem a trama e a teia e da sequência de , Satin, Hopsack, entre outros). A arquitetura do tecido tem influência direta em propriedades como a estabilidade, a permeabilidade, a capacidade de conformação à forma do molde e a anisotropia [148]. Relativamente aos padrões adquiridos,

cada fio de trama passa por cima de três fios de teia, enquanto no 4x4

trama e a teia são constituídos por quatro fios e a sequência de entrelaçamento consiste na passagem alternada da trama, por cima e por baixo da teia (ver Figura 3

confere maior capacidade de conformação e possui maior permeabilidade, ou seja, maior facilidade de impregnação [149]. As caraterísticas dos tecidos dependem igualmente do nível de torção dos fios utilizados na sua produção. Os fios produzidos pelas

convencionais são caraterizados por serem altamente torcidos (

), com as fibras naturais que os constituem (de pequeno comprimento) orientadas preferencialmente ao longo de uma trajetória helicoidal. Quanto maior for o nível de torção maior será o desalinhamento das fibras e a dificuldade de impregnação. Os fios utili

são obtidos por uma técnica de fiação recente, que permite o Twistless Technology). Esta característica contribui para uma melhoria significativa das propriedades mecânicas das fibras naturais (e

direção das solicitações exteriores), da molhabilidade e impregnação do tecido pela matriz (o fio não está tão “compacto”) e, consequentemente, das propriedades mecânicas do Figura 3.10 mostra a técnica utilizada na tecelagem dos fios Biotex, que possuem, em qualquer dos padrões adquiridos, uma massa linear de 0,250

Figura 3.10: Tecelagem dos tecidos Biotex [139].

A possibilidade de pré-orientar as fibras nas direções desejadas, a complexas do molde (propriedade que se designa de

a viscosidade reforçados com fibras naturais de origem vegetal Processo de Fabrico e Seleção do Sistema Termoplástico-Fibra Vegetal

apresentar padrões variados, dependendo essencialmente do número de fios que constituem a trama e a teia e da sequência de , entre outros). A arquitetura do tecido tem abilidade, a permeabilidade, a capacidade de . Relativamente aos padrões adquiridos, cada fio de trama passa por cima de três fios de teia, enquanto no 4x4 Hopsack a trama e a teia são constituídos por quatro fios e a sequência de entrelaçamento consiste na 3.8). Regra geral, a confere maior capacidade de conformação e possui maior permeabilidade, . As caraterísticas dos tecidos dependem fios utilizados na sua produção. Os fios produzidos pelas são caraterizados por serem altamente torcidos (twisted ), com as fibras naturais que os constituem (de pequeno comprimento) orientadas preferencialmente ao longo de uma trajetória helicoidal. Quanto maior for o nível de torção maior será o desalinhamento das fibras e a dificuldade de impregnação. Os fios utilizados na são obtidos por uma técnica de fiação recente, que permite o . Esta característica contribui para uma melhoria significativa das propriedades mecânicas das fibras naturais (estão alinhadas na direção das solicitações exteriores), da molhabilidade e impregnação do tecido pela matriz (o fio não está tão “compacto”) e, consequentemente, das propriedades mecânicas do mostra a técnica utilizada na tecelagem dos fios Biotex, de 0,250 g/m (250 tex).

orientar as fibras nas direções desejadas, a capacidade de gna de drapability), a

redução dos custos de fabrico e as elevadas propriedades mecânicas, constituem a força motriz para a crescente utilização dos tecidos na produção de compósitos estruturais.

3.4.2.

Estabilidade térmica

A estabilidade térmica das fibras de origem vegetal foi abordada no subcapítulo 2.3.5. A análise da bibliografia específica consultada sugere que, numa primeira análise, não ocorre degradação térmica dos constituintes principais das fibras vegetais se o processamento das mesmas se realizar à temperatura de 190 °C9. Na Figura 3.11 é apresentado o termograma DSC obtido por Shinoj et. al. (2010) [110]. Estes investigadores estudaram a estabilidade térmica de fibras de linho e de cânhamo não tratadas, bem como de fibras de palmeira sem e com tratamento de mercerização. A análise das curvas permite confirmar a similaridade no comportamento térmico das diferentes fibras vegetais, assim como que o tratamento de mercerização inverte a natureza endotérmica da reação de degradação da celulose (particularidades já reportadas no subcapítulo 2.3.5). Das fibras extraídas do caule das plantas, as fibras de linho mostraram ser mais estáveis que as de cânhamo, dado que a segunda temperatura de pico, considerada como referência para o início do processo de degradação, é mais elevada (286,66 °C e 243,38 °C, respetivamente). Na Tabela 3.3. são resumidas as temperaturas características da degradação das fibras de linho obtidas por alguns investigadores.

i

Figura 3.11 Termogramas DSC: A - fibras de linho; B - Fibras de cânhamo; C - fibras de palmeira; D - fibras de palmeira mercerizadas [110].

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Compósitos de matriz termoplástica de baixa viscosidade reforçados com fibras naturais de origem vegetal Processo de Fabrico e Seleção do Sistema Termoplástico-Fibra Vegetal

Tabela 3.3: Temperaturas de pico características da degradação de fibras de linho.

Fonte Amostra Temperaturas de pico [°C]

T1 10 T2 11 T3 T 12 4 T513 [113]

Fibras de linho não tratadas

n.d.14 285 n.d. 345 n.d.

[110] 145,27 286,66 355,83 377,44 n.d.

[150] 107,25 n.d. 349,21 366,76 380,70

De salientar que neste estudo foi avaliada a estabilidade térmica das fibras de linho adquiridas através da realização de ensaios de DSC. Para o efeito as fibras foram submetidas a um ciclo de temperatura – tempo similar ao selecionado para o processamento por RTM. Os resultados desta análise são apresentados no subcapítulo 5.3.1.

Conforme mencionado anteriormente, as fibras de linho devem ser submetidas a uma operação prévia de secagem. A operação é realizada usualmente em fornos de ventilação forçada durante 24 h. A temperatura utilizada nos trabalhos de investigação consultados oscila entre os 60 e os 80 °C [151, 97, 152, 153]. Atendendo à influência negativa da humidade na qualidade da adesão na interface pCBT/fibras de linho e no processo de polimerização da resina CBT160, selecionou-se para este trabalho de investigação a secagem em forno de ventilação forçada durante 24 h à temperatura de 80 °C. Com o objetivo de avaliar a evolução temporal da libertação/absorção de humidade das fibras adquiridas procedeu-se à realização de ensaios de humidade. Os resultados destes ensaios são apresentados no subcapítulo 4.6.3. 10 _{Libertação de humidade.} 11 Decomposição da hemicelulose. 12 Decomposição da celulose. 13 _{Decomposição da lenhina}

C A P Í T U L O

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