Ciencias tcnicas y aplicadas

Artculo de revisin

 

 

Materiales compuestos de polmero reforzado con fibra de cabuya y coco aplicado al sector automotriz

 

Composite materials of polymer reinforced with cabuya and coconut fiber applied to the automotive sector

 

Materiais compsitos polimricos reforados com cabuya e fibra de coco aplicados ao setor automotivo

 

Alexander Montufar-Marcalla I

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-8303-9127

 

Abel Remache-Coyago II

[email protected]

https://orcid.org/0000-0001-6863-4104

 

 

Correspondencia: [email protected]

 

 

*Recibido: 20 de mayo del 2021 *Aceptado: 15 de junio del 2021 * Publicado: 05 de julio del 2021

       I.            Ingeniero Automotriz, Universidad Central del Ecuador, Postgrado Facultad de Ingeniera y Ciencias Aplicadas, Quito, Ecuador.

    II.            Master Universitario en Energas Renovables y Sostenibilidad Energtica, Magister en Gerencia y Liderazgo Educacional, Ingeniero Automotriz, Universidad Central del Ecuador, Postgrado Facultad de Ingeniera y Ciencias Aplicadas, Quito, Ecuador.

 

 

 

 

Resumen

La fibra natural es un recurso que se encuentra en abundancia y es rentable. Se descompone fcilmente y es biodegradable. Los compuestos de fibras naturales han ganado mucha atencin por parte de los investigadores. Los refuerzos de fibras naturales ms utilizados en compuestos para automviles son yute, abac, cabuya, coco y kenaf, etc. Los materiales compuestos juegan un papel vital en el mundo de la fabricacin actual debido a su peso ligero con una resistencia razonable. Para mejorar las caractersticas particulares de una fibra, se hibridan varias fibras y se tratan qumicamente en fin de los materiales compuestos. La fibra de coco, y fibras de agave que se preparan en forma de matriz, se mezclan con resinas apropiadas para lograr una unin adecuada del material, donde los resultados de la experimentacin se comparan con otros tipos de compuestos polimricos reforzados. Ac se presenta mltiples propiedades derivadas de la caracterizacin mecnica, se aprecian estudios de microestructura en las muestras donde se identifica la eleccin de la fibra, el relleno, el aglutinante, el tamao de partcula y la composicin juegan un papel importante para la optimizacin en los materiales. La interpretacin de los resultados depende de la aplicacin buscada en la industria automotriz y que en esta revisin muestra las opciones ms actuales para futuras investigaciones.

Palabras clave: Fibra natural; propiedades mecnicas; fibra de coco; fibras de agave; aplicaciones automotrices.

Abstract

Natural fiber is a resource that is in abundance and is profitable. It decomposes easily and is biodegradable. Natural fiber composites have garnered a lot of attention from researchers. The most used natural fiber reinforcements in car composites are jute, abaca, cabuya, coconut and kenaf, etc. Composite materials play a vital role in today's manufacturing world due to their light weight with reasonable strength. To improve the characteristics of a fiber, several fibers are hybridized and chemically treated in the end of the composite materials. Coconut fiber, and agave fibers that are prepared in the form of a matrix, are mixed with appropriate resins to achieve a suitable bond of the material, where the results of experimentation are compared with other types of reinforced polymeric compounds. Here, multiple properties derived from mechanical characterization are presented, microstructure studies are appreciated in the samples where the choice of fiber, filler, binder, particle size and composition play an important role for optimization in the materials. The interpretation of the results depends on the application sought in the automotive industry and that this review shows the most current options for future research.

Keywords: Natural fiber; mechanical properties; coconut fiber; agave fibers; automotive applications.

 

Resumo

A fibra natural um recurso abundante e rentvel. Ele se decompe facilmente e biodegradvel. Os compostos de fibra natural tm atrado muita ateno dos pesquisadores. Os reforos de fibra natural mais comumente usados ​​em compostos automotivos so juta, abac, cabuya, coco e kenaf, etc. Os materiais compostos desempenham um papel vital no mundo da fabricao de hoje devido ao seu peso leve e resistncia razovel. Para melhorar as caractersticas particulares de uma fibra, vrias fibras so hibridizadas e tratadas quimicamente no final dos materiais compsitos. A fibra de coco e as fibras de agave que so preparadas na forma de uma matriz, so misturadas com resinas apropriadas para obter uma adeso adequada do material, onde os resultados da experimentao so comparados com outros tipos de compostos polimricos reforados. Aqui, mltiplas propriedades derivadas da caracterizao mecnica so apresentadas, estudos de microestrutura so apreciados nas amostras onde a escolha da fibra, carga, ligante, tamanho de partcula e composio desempenham um papel importante para a otimizao dos materiais. A interpretao dos resultados depende da aplicao buscada na indstria automotiva e que esta reviso apresente as opes mais atuais para pesquisas futuras.

Palavras-chave: Fibra natural; propriedades mecnicas; fibra de coco; fibras de agave; aplicaes automotivas.

 

Introduccin

El mundo de hoy es 1,1 C ms clido que en la poca preindustrial. Las consecuencias de este calentamiento son enormes, como se ve en el aumento de inundaciones e incendios intensos y eventos climticos extremos de la ltima dcada. El aumento del nivel del mar, la retirada de los casquetes polares y el coral moribundo son los impactos ms visibles del calentamiento del planeta (Vgele et al., 2020). Por otro lado la creciente sensibilidad hacia la contaminacin ambiental y las recientes leyes de proteccin ambiental, han llevado a una creciente atencin a los llamados biocomposites, es decir, a materiales compuestos ecolgicos o renovables, obtenidos a partir de biopolmeros reforzados con fibras naturales (B. Zuccarello & Zingales, 2017).

La utilizacin de materiales sintticos estimula las preocupaciones ambientales, y los investigadores de todo el mundo estn reaccionando eficazmente a las preocupaciones ambientales mediante la transicin hacia materiales biodegradables y sostenibles (Khalid et al., 2021). En las ltimas dcadas, los investigadores encontraron muchas dificultades al proporcionar materiales de apoyo ambiental para la fabricacin de productos. Las fibras naturales poseen muchas ventajas sobre las fibras sintticas, tales como facilidad de disponibilidad, biodegradabilidad, bajo costo, menor densidad, riesgos mnimos para la salud y de naturaleza ecolgica. Los compuestos polimricos reforzados con fibras naturales son la nueva clase innovadora de materiales sostenibles que tienen buenas propiedades mecnicas para aplicaciones prcticas (Kicińska-Jakubowska et al., 2012). Las industrias aeroespacial y automotriz actuales buscan cambiar los materiales convencionales, que son materiales de alta densidad, por materiales compuestos para reducir el peso total del vehculo y aumentar su rendimiento (Verma & Senal, 2019; Karthi et al., 2019). Normalmente, otros factores, como la edad, madurez, ubicacin y mtodos de procesamiento de la fibra, junto con la fuente de la fibra, tambin influyen en la resistencia a la traccin de la fibra. Estas propiedades de las fibras naturales lo convierten en un componente vital en aplicaciones de ingeniera. Las fibras naturales satisfacen las necesidades de los seres humanos y la industria manufacturera con su efecto ambiental positivo y perspectivas econmicas (Sathishkumar et al., 2020; Bajwa & Bhattacharjee, 2016).

Las fibras naturales, que son una parte importante del entorno humano, tambin son materias primas valiosas que se utilizan para la produccin textil y no textil. La diversidad de formas y formas de las fibras naturales se debe a su presencia en diferentes zonas climticas. La abundancia de fuentes de fibra despierta inters y brinda la oportunidad de realizar estudios ms completos y, a continuacin, encontrar nuevas aplicaciones para las fibras en la industria (Kicińska-Jakubowska et al., 2012). La adicin de materiales hechos de fibras naturales promete ser rentable en el pasado reciente, particularmente en el que se consideraron los residuos agrcolas. Las fibras naturales de los residuos de los desechos agrcolas, como la cscara de arroz, el pltano y la fibra de coco, son dominantes en la literatura para aplicaciones industriales en la comunidad de compuestos polimricos (Motaung et al., 2017). Tambin las fibras naturales como el yute y el sisal se han utilizado durante aos en varias aplicaciones, como cuerdas, materiales de construccin, tableros de partculas, etc. La ausencia de informacin esencial en la preparacin de los materiales reforzados con fibras naturales sigue siendo un desafo para futuras aplicaciones. Los tratamientos qumicos y las modificaciones de la superficie pueden mejorar la calidad de las fibras naturales (Khalid et al., 2021; Subash et al., 2018).

Si bien el aporte de diversos trabajos reportados en la literatura, enfocados en biocomposites reforzados con fibras de agave, dichos materiales an se utilizan exclusivamente en la industria automotriz para aplicaciones no estructurales, y la implementacin de biocomposites de alto desempeo para aplicaciones semiestructrales y estructurales, es un objetivo esperado, pero an no alcanzado (B. Zuccarello & Zingales, 2017; Koodalingam et al., 2020).

Los biopolmeros ms investigados incluyen la familia de poli (hidroxibutirato-cohidroxivalerato) (PHBV), polilactidas (PLA), policaprolactona (PCL) y poli (butilenosuccinato) (PBS). Hay varios mtodos reportados en la literatura que se utilizaron para fabricar biocompuestos basados en fibras, incluyendo fundicin en solucin, moldeo por compresin, extrusin por fusin y polimerizacin en emulsin. Algunas de las aplicaciones potenciales de los compuestos reforzados con fibras naturales en la industria del automvil incluyen paneles de instrumentos y puertas, bandejas para paquetes, guanteras, reposabrazos y respaldos de los asientos (Motaung et al., 2017). Por otro lado los termoplsticos reforzados con fibras hbridas parcialmente ecolgicas con fibras naturales para mejorar las propiedades mecnicas (Vijayakumar et al., 2014). Tambin el uso de geo polmeros como matriz en composites con fibras naturales, est aumentando en la industria automotriz (Correia et al., 2013). As mismo los materiales compuestos a base de polmero y partculas de fibras naturales como el material en polvo de fibras naturales Sisal (Agave sisalana), Pltano (Musa sepientum) y Roselle (Hibiscus sabdariffa), Sisal y pltano (hbrido), Roselle y pltano (hbrido) y Roselle y sisal (hbrido) se fabrican con polmero usando el mtodo de moldeo, esta invencin se centra en bsqueda de variedad de productos en automocin (Chandramohan, 2014; Santhanam et al., 2020).

 

Tabla 1: Aplicaciones actuales de los compuestos de biofibras en la industria automotriz (Bajwa & Bhattacharjee, 2016; Lohar et al., 2020).

Empresa

Modelo

Biofibras

Matriz

Aplicaciones

Audi

A2, A3, A4, A6, A8, Roadster, Cup, Q7

Fibra de madera, lino, cabuya

PP, epoxi, PUR

Respaldos de los asientos, paneles de las puertas traseras y laterales, forro de maletero, perchero, forro de llanta de repuesto.

BMW

3, 5 y 7 series

Kenaf, lino, camo, fibra de madera

PP

Paneles embellecedores de puerta, panel de techo interior, revestimiento maletero, respaldos de los asientos, paneles de aislamiento acstico,

tablero, paneles de puertas interiores de fibra de madera

Chrysler

 

Sebring

Flax, cabuya, Abac

PP

Paneles de puerta, Cojn de asiento, reposacabezas

Fiat

Punto, Brava, Marea, Alfa Romeo 146, 156

Lino, Sisal, Camo, Algodn, Fibra de coco

PP

Revestimiento de puertas, revestimientos de respaldo y piso, paneles, fondos de asientos, cojines de respaldo y reposacabezas.

Ford

Flex, Ford Focus BEV, Freestar

 

Fibra de madera, Trigo, Paja, fibra de coco, soja, paja de arroz

PP, PUR

Contenedores de almacenamiento interiores, piso de carga, espuma de asientos, reposacabezas, techo interior.

 

Mercedes Benz

 

Clase A, Clase C, Clase E, Clase M, Clase R Clase S

Abac / pltano, camo, lino, sisal, yute

PUR, PP, Epoxy

Paneles de puerta, cojn del asiento, reposacabezas, Paneles de los bajos, respaldos de los asientos, tapa de llanta de refaccin, tapa motor y transmisin.

Toyota

Lexus CT 200, Prius, Raum

Kenaf, bamb, Polvo de coco

PET, Sorona, EP, PP, PLA

Maletero, altavoces, suelo alfombrillas, panel de instrumentos, ventilacin aire acondicionado, cubierta de llanta de repuesto, estantes.

PP: polipropileno, PUR: poliuretano, PLA: cido polilctico, PBS: succinato de polibutileno, PET: tereftalato de polietileno,Sorona, EP-poli (tereftalato de trimetileno)

 

Las tcnicas computacionales se han convertido en una herramienta importante en manos de muchos investigadores para modelar y analizar las caractersticas que influyen en las propiedades mecnicas de los compuestos de fibras naturales. Esta tendencia reciente ha llevado al desarrollo de muchas tcnicas computacionales avanzadas y software para una comprensin profunda de las caractersticas y el comportamiento de rendimiento de los materiales compuestos reforzados con fibras naturales. Las grandes variaciones en las caractersticas de los compuestos a base de fibras naturales presentan un gran desafo, que ha llevado al desarrollo de muchas tcnicas computacionales para el anlisis de materiales compuestos (Mulenga et al., 2021; Yashas Gowda et al., 2018).

El objetivo de esta revisin fue proporciona informacin bsica y un estudio segregado sobre las diversas propiedades de los materiales compuesto para nuestro caso de estudio de las hojas representativas como es el caso de la cabuya o agave, como tambin extradas de fibras de fruta tomadas de la corteza del coco. Esta informacin fue tomada de bases de datos como Scopus, Francis y Taylor, MDPI journals, Scielo y Google Scholar con respecto a las aplicaciones automotrices derivados de estos materiales importantes. Y obedecen al criterio seleccionado a elementos automotrices o aplicaciones ms comunes de esta industria. La sintaxis de bsqueda se bas en ttulos de artculos, resmenes y palabras clave (temas). Los cinco sistemas de informacin solo pueden compararse de forma coherente sobre la base de los ttulos de los artculos. La interpretacin de los resultados depende de la consulta (seleccin de trminos de bsqueda, campos y sintaxis de bsqueda) y la base de datos o el sistema de informacin bajo anlisis (Bartol & Mackiewicz-Talarczyk, 2015).

 

Metodologa

Fibra de coco

Los compuestos polimricos reforzados con fibras naturales utilizan fibras naturales o desechos agrcolas como cscara de arroz, fibra de bagazo, fibra de coco, etc., como refuerzo en el material de matriz polimrica. Estos materiales de matriz pueden ser de tipos termo endurecibles, termoplsticos o biodegradables. Las propiedades de peso ligero de estos compuestos son utilizadas principalmente por las diversas industrias del automvil especficamente para fabricar las partes externas e interiores del automvil (Verma et al., 2017). Con el crecimiento creciente de la poblacin vehicular, existe una demanda creciente de materias primas. Los plsticos reforzados con fibra (FRP) han reemplazado a los materiales de ingeniera especialmente en el campo de los automviles. Con la creciente demanda, se estn incorporando diversas modificaciones en los FRP convencionales para aplicaciones especficas con el fin de reducir costos y alcanzar los estndares de calidad (Dhawan et al., 2013). La nica desventaja de las fibras naturales es que no estn disponibles en longitudes continuas. A pesar de esta deficiencia, las fibras naturales tienen una alta fuerza para construir materiales compuestos de ingeniera hbrida (Vaidyanathan et al., 2011).

         Propiedades mecnicas de los compuestos de fibras de coco

La fabricacin de compuestos es una rama novedosa de la ciencia y, a menudo, encuentra numerosas aplicaciones en varias industrias. Las resinas de polister y epoxi se reforzaron con fibras de coco, vidrio E y yute de 5-6 mm de longitud y se prepararon mediante el mtodo de laminado manual. La fibra y la resina se tomaron en porcentajes en peso de 18:82. En comparacin con los compuestos fabricados, el compuesto reforzado con fibra artificial, los compuestos epoxi reforzados con fibra de vidrio E exhibieron valores superiores de resistencia a la traccin, resistencia a la flexin, resistencia al impacto y dureza. Entre los compuestos reforzados con fibra natural, los compuestos reforzados con fibra de coco exhibieron una mejor resistencia a la traccin, impacto y dureza que sus contrapartes compuestos reforzados con yute (Gopinath et al., 2018). Por otro lado, los compuestos de FRP de vaina de hoja de coco al 12,83%, 11,06% en peso de fracciones han mostrado resistencia a la traccin, mdulo de 17,73 MPa, 254,21 MPa respectivamente. La resistencia al impacto Charpy de los compuestos aumenta con su contenido de 1,93 a 5,36 kJ / m2. Los resultados de esta experimentacin tienen claro que el rendimiento mecnico de los composites aumenta con el nmero de capas. Por lo tanto, este tipo de materiales compuestos ligeros se puede utilizar para fabricar diversas partes de automviles (Srinivasababu, 2017). Kumar et al., (2018) tambin probo ciertas propiedades especiales como alta resistencia, mayor flexibilidad y abundantes propiedades disponibles y especiales para diferentes aplicaciones en automviles. Con la ayuda de diferentes combinaciones y proporciones, estos materiales fueron reforzados con diferentes materiales combinacionales que se obtuvieron para probar y seleccionar el mejor material de combinacin y se determin la relacin seal / ruido utilizando el software estadstico como tambin se compararon los resultados (Kumar et al., 2018).

 

Chart, line chart

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Figura 1: Deformacin tensin de flexin polmero reforzado fibra de coco (Gopinath et al., 2018).

 

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Figura 2: (a) Imagen SEM de un compuesto epoxi reforzado con fibra de coco; (b) Imagen SEM de fibra de coco reforzada compuesto de polister (Gopinath et al., 2018).

 

La moda tecnolgica relacionada con la utilizacin de residuos y la reduccin de costos en el procesamiento industrial de los compuestos reforzados con fibra a base de plantas ambientales. La fabricacin de materiales compuestos se lleva a cabo con la fraccin volumtrica de 40%, 30%, 20% de material de refuerzo de Coconut Shell Powder (CSP), Rice Husk Powder (RHP) y 60%, 70%, 80% de material matriz de Vinilo. Ester (VE) y Super Vinyl Ester (SVE). La fabricacin se lleva a cabo mediante el mtodo de colocacin manual. Se han evaluado propiedades mecnicas como la resistencia a la traccin y la resistencia a la flexin de los compuestos fabricados para establecer la posibilidad de utilizarlo como un nuevo material para aplicaciones de ingeniera (Sundarababu et al., 2020). Por otro lado, los rellenos naturales en plsticos reforzados con fibra de vidrio (PRFV). Para estudiar el efecto de la matriz sobre las propiedades de los PRFV, se han utilizado resinas de polister y epoxi. Se ha descubierto que los rellenos naturales proporcionan mejores resultados en compuestos a base de polister. Entre las cargas naturales, en general, los compuestos con fibra de coco tienen mejores propiedades mecnicas en comparacin con las otras cargas en los compuestos de vidrio / epoxi (Dhawan et al., 2013).

         Factores que afectan las propiedades mecnicas de la fibra de coco y compuesto de polmero reforzado

Los materiales compuestos estn hechos de materiales naturales como un compuesto de matriz de polmero hbrido. Los diferentes materiales como fibra de coco, lino y fibras de vidrio que se fabricaron a partir del material natural se prepararon en forma de matriz y se mezclaron resinas apropiadas. Tambin, por otro lado, el uso de lquido de cscara de anacardo (CNSL) en la posicin de fenol, conversin de sustancia sinttica. Entonces, cuando se agrega este CNSL con el lino y las fibras de vidrio, se obtiene una excelente resistencia al material. La fibra tambin se trat con una solucin de NaOH que se utiliz al 5%, 15% y 20% y se aument el tiempo de duracin del tratamiento a 72 h con el fin de aumentar la resistencia del material compuesto. Para encontrar el mejor porcentaje de la prueba mecnica de resistencia a la flexin se llev a cabo con la ayuda de cambiar la concentracin en el momento del tratamiento con NaOH y, adems, se llev a cabo una prueba estadstica llamada Anlisis de varianza para probar el nivel de significancia de la resistencia a la flexin del material compuesto hecho de fibras naturales (Kumar & Venkatesh Babu, 2020). La industria automotriz se mira beneficiada por la fabricacin de cualquier tipo de componente. La fibra natural como camo / lino, fibra de coco con diferentes combinaciones necesita ser tratada qumicamente para mejorar la mejor unin entre la superficie de la fibra y la matriz del polmero. Las fibras naturales que se tratan qumicamente presentan mejores y mejores propiedades que las fibras sin tratar. Por lo tanto, los refuerzos de fibra natural haban dado los mejores resultados en impacto, tenacidad / resistencia. Esta investigacin experimental explica la investigacin y el mejor desarrollo de las propiedades mejoradas de las fibras (Arul Murugan & Kumar, 2018).

         Aplicacin para reducir el ruido, vibracin y aspereza

La espuma de poliuretano es trabajada usando la tcnica de moldeo por inyeccin de reaccin haciendo reaccionar poliol con isocianuro. La fibra se aadi a los productos qumicos antes de la reaccin. Los resultados de la prueba mostraron una mejora en las propiedades fsicas, propiedades dinmicas y comportamiento NVH aceptado. Se finaliz una relacin basada en el mejor equilibrio entre propiedades y viabilidad de produccin. Posteriormente, el composite se valid en vehculo, que mostr una mejora con respecto a la espuma de PU pura (Krishnamoorthy & Saishanker, 2016). En la actualidad, las espumas sirven para envases o para aislamiento trmico y acstico para aplicaciones ecolgicas. Este trabajo caracteriza la espuma reciclada-HDPE / EVA reforzada con residuos de fibra de epicarpio de coco. En primer lugar, mediante un proceso de extrusin por fusin se obtuvieron compuestos a base de una mezcla reciclada de HDPE / EVA reforzada con fibra de coco. A continuacin, los materiales compuestos se extruyeron en un solo tornillo especial para hacer espuma. Las muestras de espuma se sometieron a pruebas mecnicas, medicin de densidad, anlisis DSC, TG y FE-SEM (Arantes et al., 2018). Tambin se puede decir que las espumas de poliuretano se utilizan ampliamente como materiales fonoabsorbentes ac se trabaj de forma compuesta con un mejor coeficiente de absorcin acstica en el rango de baja frecuencia. Las espumas compuestas se fabrican con dos materiales de relleno diferentes, como caucho granulado y fibra de coco, en una fraccin de peso variable de hasta un 2,0%. Se realizaron mediciones de densidad, coeficiente de absorcin acstica y reduccin de ruido. La espuma de poliuretano de caucho granulado al 1,4% ofrece la mejor combinacin de baja densidad, valor mejorado del coeficiente de absorcin acstica y absorcin de ruido a baja frecuencia (Gananasekaran et al., 2019).

         Accesorios para automviles

Las fibras se tratan en una solucin alcalina y los compuestos se fabrican mediante el mtodo de laminado manual, se utiliza resina epoxi como matriz. Se analiza el potencial para utilizar estos compuestos de fibras naturales en diversas aplicaciones de automviles. Estos compuestos de fibras naturales se pueden utilizar para fabricar diversos accesorios para automviles. Compuestos de fibras naturales. al ser menos denso, se puede utilizar para fabricar piezas ligeras (Abhemanyu et al., 2019). Adems, se pueden producir los compuestos polimricos con un sistema de moldeo en sndwich de compuestos hbridos de polmero de fibra natural (H-NFPC) que formara la tecnologa bsica de paneles / pieles de carrocera de automviles moldeados compuestos. La construccin propuesta tendra un NCLEO central ms dos revestimientos exteriores. La construccin de Central CORE es el factor principal que determina las propiedades finales del material compuesto y su costo de fabricacin. Las "pieles" de fibra de alta resistencia pueden ser de fibra de vidrio o de fibra de vidrio hibridadas con un sistema de fibra de carbono. Las plantaciones de banano, coco o palma desechados, pueden convertirse en sistemas estructurales especialmente diseados que a su vez reducen la contaminacin (Vaidyanathan et al., 2011).

Hoy en da, los compuestos reforzados con fibra de matriz polimrica tienen una mayor atencin en muchos sectores de fabricacin. Los compuestos de matriz polimrica se prepararon y desarrollaron mediante un proceso de laminado manual con fibra de coco corta tratada. Los experimentos se llevaron a cabo de acuerdo con el diseo giratorio de segundo orden compuesto central. La optimizacin se ha llevado a cabo utilizando la metodologa de superficie de respuesta (RSM). Se examin la morfologa de las superficies desgastadas mediante microscopio electrnico de barrido (SEM) y se discutieron varios mecanismos de desgaste (Rajasekhar et al., 2017). Debido a la baja gravedad especfica, la relacin de peso de resistencia y la relacin de peso de mdulo de estos materiales compuestos son notablemente superiores a las de los materiales metlicos. En este trabajo se preocupa por el comportamiento de flexin de la placa compuesta tipo sndwich tipo panal de abeja. Para la fabricacin de placas compuestas se utilizan yute y fibra de vidrio como refuerzo, resina de uso general como matriz y mdula de bonote, aserrn como relleno. De los resultados se observa que la placa compuesta rellena con serrn y fibra de coco muestra una mejor resistencia a la flexin de hasta un 18% que la placa compuesta vaca (Sathish Kumar et al., 2020).

Los productos polimricos se han aplicado en todas las esferas de la vida y su eliminacin despus de su uso ha sido un problema. Exploramos una forma de reciclar bolsas de agua en bolsitas y cscara de coco para producir un producto til. Se form un material compuesto fundiendo el polietileno, en el que se dispers fibra de coco, y luego se dej fraguar. El aumento del contenido de fibra aument la carga necesaria para comprimir la muestra, lo que indica un aumento en la resistencia del compuesto. La capacidad de carga aument en un 120% cuando se aadieron 450,5 g de fibra a la muestra de control, y aument an ms al 800% cuando la masa de fibra se increment a 804,4 g. Con una cantidad de 100 g de fibra aadida al polietileno, la flexin aument aproximadamente un 5,73% y aproximadamente un 31,46% cuando se aadieron 450 g de fibra. Por lo tanto, hubo una mejora en las propiedades mecnicas del material compuesto formado y, en consecuencia, dichos productos de desecho se pueden utilizar en aplicaciones como la produccin de techos, tableros de divisin, interiores de automviles y similares (Amoako et al., 2018).

         Aplicado en sistemas de frenos

La industria automotriz ha aumentado el uso de aluminio en vehculos ligeros para reducir el peso del automvil y mejorar la eficiencia del combustible, ac se desarroll un nuevo compuesto de aluminio reforzado con fibra natural para discos de freno de automocin. Se prepararon diferentes formulaciones de laboratorio con diferentes fibras de coco, modificadores de friccin, material abrasivo y lubricante slido utilizando la tcnica de la metalurgia en polvo para el desarrollo de nuevos compuestos de aluminio reforzado con fibra natural. El anlisis llev a que la fibra de coco natural es un candidato potencial como fibra o material de relleno para el disco de freno automotriz (Crăciun & Pinca-Bretotean, 2016).

La investigacin utilizando combinaciones de cargas y fibras en diferentes proporciones con el fin de seguir estudiando sus efectos sobre las propiedades de las pastillas de freno utilizando diversas mezclas para la produccin. Tambin se investig la influencia de diferentes aglutinantes como resina fenlica, resina epoxi y otros. Se ha visto que los materiales compuestos de fibra y cargas mejoran las propiedades mecnicas de los compuestos, reducen los costos y aumentan la resistencia al impacto. Con el fin de obtener mejores propiedades fsicas, se estudiaron pastillas de freno de fibra de palmiste y fibra de coco y se optimiz el porcentaje de composicin (Ige et al., 2019).

         Aplicacin en el revestimiento de embrague

La idoneidad del compuesto a base de fibra natural como material de revestimiento en el embrague de friccin en seco de placa nica en automviles mediante la comparacin de sus propiedades mecnicas. El compuesto de polvo de cscara de coco / fibra de coco / resina epoxi en lugar del asbesto como material de revestimiento del embrague comparando sus propiedades mecnicas como resistencia a la traccin, resistencia a la compresin, dureza y resistencia a la flexin mediante la realizacin de diferentes pruebas en el compuesto fabricadas en el laboratorio con diferentes proporciones de ingredientes (Sundarapandian & Arunachalam, 2020). Tambin se aprecia la viabilidad de utilizar material compuesto a base de fibra de coco respetuoso con el medio ambiente como material de revestimiento de embrague. Esto se ha realizado mediante el modelado y anlisis de revestimientos de embrague hechos de acero estructural y material compuesto a base de fibra de coco utilizando el software Solid Works y ANSYS Workbench, respectivamente. Se ha realizado una comparacin adicional de las propiedades mecnicas de los revestimientos de embrague hechos de acero estructural y material compuesto a base de fibra de coco (Arunachalam & Pandian, 2016).

         Aplicacin en descontaminacin del agua

El potencial de contaminacin en el agua de lavado de estaciones de servicio de automviles y forma de tratar se analiza a travs del agua de lavado donde se recogi en el punto de servicio del taller de automviles y las caractersticas son PH-7.80, TDS-1260mg / l, TSS-60mg / l, Turbidez-89.7NTU, TH-484mg / l, O & G-16mg / l, PLOMO-0,005 mg / l, NITRATO-1 mg / l, DO-3 mg / l, FOSFATO-0,29 mgt / l, DBO-180 mg / l, DQO-584 mg / l. Se proceso la filtracin con varias proporciones utilizando en el filtro-1 (fibra de coco 1 cm, arena 2 cm, carbn activado 3 cm, guijarro 3 cm). Filtro 2 (coco fibra 1cm, arena 2cm, cscara de coco 3cm, guijarro 3cm). Los resultados se analizaron en el Filtro-1 despus del tratamiento el% de remocin es PH-7.69%, TSS-10%, TDS-17.46%, Turbidez- 69.89% , TH-42.14%, DO-13.33%, DQO-31.28%, DBO-45.87%, O & G-46.87%, VS-72.10%. En Filtrer-2 despus del tratamiento la remocin es PH-7.82%, TSS-3.33% , TDS-21,42%, Turbidez-60,98%, TH-22,72%, DO-17,77 (-)%, DQO-29,57%, DBO-53,79%, O & G-38,75%, VS-71,7%. Los grficos comparativos se dibujaron entre (Filtro-1 y Filtro-2) a partir del grfico que muestra la mejor efectividad del filtro-1 y el diseo de muestra configurado en un implemento de agua de lavado de automviles (Nimal & Fathima, 2018).

 

         Aplicado en sistemas de suspensin del vehculo

En el mundo actual, la necesidad de automviles coincide con la necesidad de reducir su peso. Se demuestra el diseo y anlisis de una ballesta compuesta de matriz compuesta de polister reforzado con coco. El objetivo principal es reducir el peso de un automvil reemplazando su ballesta de acero por ballesta compuesta que producira la misma deflexin cuando la carga aplicada es constante y comparar sus mritos y demritos relativos. El modelado de ballestas se realiza con SOLIDWORKS y el anlisis se realiza con ANSYS (Narendiranath Babu et al., 2017).

         Aplicado en sistemas de blindaje de vehculos

La aplicacin de NLF como refuerzos en compuestos polimricos se ha incrementado en muchos sectores industriales. Se realizaron pruebas de extraccin para comparar la adhesin interfacial con la resina epoxi de hojas de pia (PALF) y el mesocarpio del fruto del coco (fibra de coco) que tienen caractersticas muy diferentes. Los resultados mostraron una longitud crtica 70% ms alta para la fibra de coco en comparacin con PALF y una resistencia interfacial 3,5 veces ms pequea, lo que indica una adhesin ms fuerte de PALF con resina epoxi. Tambin se realizaron pruebas mecnicas tanto en fibra de coco como en compuestos PALF. En estas pruebas se observ la superioridad de las propiedades mecnicas del composite reforzado con 30% en volumen de PALF. Adems, se realizaron pruebas balsticas. En esta evaluacin, se utilizaron materiales compuestos en un MAS tipo III contra la municin de 7,62 mm. Los resultados revelaron una profundidad de penetracin relativamente baja (18,2 mm) para el MAS con compuesto PALF, as como una profundidad de penetracin (31,6 mm) para MAS con compuesto de coco, ambos considerados eficientes segn el estndar de armadura personal (Luz et al., 2018).

         Material Hibrido de coco

Los compuestos de matriz metlica a base de Al tienen aluminio como metal de matriz que tiene propiedades que son de alta resistencia a la relacin peso y peso ligero. Se desarroll un compuesto de matriz metlica a base de aluminio (MMC) reforzado con cenizas de fibras naturales, estamos utilizando cenizas finas de caa de azcar (bagazo), ceniza de cscara de man (GSA), ceniza de cscara de arroz (RHA) y cscara de coco. Se prepararon nueve muestras mediante el proceso de fundicin por agitacin que constaba de Al6063 como metal base y diferente concentracin de refuerzo. El UTS mximo se registr para la muestra que tena una composicin del 4% cada refuerzo y el resto de aluminio un 84%. La resistencia mxima a la fluencia se encontr para la muestra que tiene ceniza de coco (yute) 4% y el resto de aluminio 96%. El% de alargamiento mximo se encontr para la muestra que tena 4% de RHA (Butola et al., 2019).

En la actualidad, la industria del automvil est en proceso de suministrar los vehculos a bajo costo. Por lo tanto, se concentra en compuestos hbridos de polister reforzado con fibra de coco y pluma de pollo. La muestra compuesta se fabric con varios porcentajes en peso de fibras naturales, a saber, fibra de coco (20%, 22%, 24% y 26%) y pluma de pollo (10%, 8%, 6% y 4%) combinados con resina de polister. utilizando el mtodo de colocacin manual. Entonces, para obtener nuevos materiales compuestos, se agregan diferentes proporciones de fibra de coco y pluma de pollo y se llevaron a cabo las propiedades mecnicas como resistencia a la traccin, resistencia a la flexin e impacto para las muestras cortadas de los compuestos fabricados (Alagarsamy et al., 2015).

         Aplicado en sistemas nano

La mezcla de resina de polister disponible comercialmente con relleno de cscara de coco en forma nano se utiliz como matriz para emparedar las fibras naturales de la palmera; porcin del tallo de la hoja de palma y emparedado con fibras de vidrio. Para la experimentacin, se fabricaron dos juegos de placas, uno sin tratar y otro tratado con lcali, utilizando el mtodo de colocacin manual. Los resultados experimentales revelan que el compuesto de polmero a base de fibra de tallo de hoja de palma tratado con lcali muestra resultados apreciables que el no tratado. El anlisis SEM explora menos vacos para las fibras tratadas. Por tanto, el compuesto desarrollado puede recomendarse para la fabricacin de piezas de automvil (Dhas et al., 2017). Por otro lado, los residuos agrcolas tienen un potencial significativo en compuestos debido a su alta resistencia, disponibilidad y sostenibilidad. La lignocelulosa es un componente importante de los desechos agrcolas y se compone de celulosa, hemicelulosa y lignina. Adems, representa una fuente importante de fibras naturales como materia prima alternativa para biocomposites. Ahora, hay muchas aplicaciones potenciales para bionanocomposites que se han explorado, como aplicaciones de empaque, automotriz y otras. Se discutirn algunos puntos relacionados con la produccin de nanocompuestos y sus aplicaciones para diversos fines (Dungani et al., 2017).

Las resinas de polisteres insaturados (UPR) comprenden una clase importante de polmeros termo endurecibles. El material de refuerzo puede estar en forma de fibras, partculas o escamas, y el polmero constituye la matriz. Los compuestos reforzados con vidrio son los ms populares, pero adems de estos, se han utilizado fibras naturales como fibras de palma de azcar, fibras de coco, fibras de henequn, fibras de algodn, fibras de camo, fibras de kenaf, etc. Tambin se han investigado compuestos con metales, xidos metlicos, fibras de carbono y grafito. Tienen propiedades mecnicas, qumicas, trmicas y elctricas superiores. Los nanocompuestos de polmero muestran propiedades significativamente mejoradas a tasas de carga de relleno mucho ms bajas, lo que en ltima instancia da como resultado un menor peso de los componentes y puede simplificar el procesamiento. En general, los nanorrellenos se clasifican en trminos generales sobre la base de sus geometras como partculas, materiales en capas o fibrosos. Ejemplos de nanorrellenos de tipo partcula son negro de humo, xidos metlicos (ZnO, Al2O3 y TiO2), nanopartculas de slice y silsesquioxanos oligomricos polidricos. Los nanotubos de carbono (CNT) y las nanofibrillas de celulosa son ejemplos de materiales fibrosos, mientras que las nanoarcillas y la montmorillonita son materiales en capas. Los nanocompuestos de UPR muestran propiedades trmicas, mecnicas, elctricas, de absorcin de agua, resistencia a los disolventes, retardantes de llama y contraccin de volumen mejoradas. La modificacin o funcionalizacin de polmeros y / o cargas conduce a mejoras adicionales en las propiedades de estos materiales. Son ampliamente utilizados en diversas aplicaciones industriales como los campos automotriz (Athawale & Pandit, 2019).

         Aplicado en sistemas segn tipo polvo de coco

Los materiales compuestos sirven como una alternativa apropiada a los metales debido a su alta relacin resistencia / peso de los compuestos. Los materiales de relleno son los materiales inertes que se utilizan en los compuestos de polmero reforzado con fibra de vidrio (GFRP) para modificar las propiedades qumicas y fsicas de los polmeros de matriz para reducir el costo del material. Algunos de los rellenos comnmente utilizados son el negro de carbn, carbonato de calcio, arcilla, almina trihidrato, hidrxido de magnesio, polvo de hueso, polvo de coco, polvo de hematita, TiO2, SiO2, ZnS, grafito, etc. En esta investigacin, las juntas de solape se fabrican a partir de unidireccional Capa y capa bidireccional de material compuesto reforzado con fibra de vidrio con materiales de relleno Las muestras de SiC se someten a ensayos de propiedades mecnicas (Ganesh et al., 2018). Por otro lado, se involucra el modelado y anlisis de un material compuesto. Este material est hecho de relleno de polvo de cscara de coco como material de relleno en un material epoxi de fibra de vidrio. Ac se analiza la influencia de parmetros independientes como la velocidad de deslizamiento, la carga normal, el contenido de relleno y distancia de deslizamiento en el comportamiento de desgaste del material compuesto fabricado. El experimento se llev a cabo utilizando una configuracin estndar de pasador sobre disco de un aparato de prueba de desgaste y friccin. La adicin de materiales de relleno adicionales en gran medida influye y optimiza el comportamiento de desgaste del material (Pereira et al., 2020).

 

Fibra de cabuya

El sisal con el nombre botnico Agave sisalana o americano. La fibra de sisal se deriva de las hojas de la planta. Por lo general, se obtiene mediante decorticaciones a mquina en las que la hoja se tritura entre rodillos y luego se raspa mecnicamente. Otro termino alternativo de la fibra de la planta de fique o tambin llamado cabuya de donde se extrae para el anlisis de las aplicaciones en este trabajo.

         Propiedades mecnicas de los compuestos de fibras de cabuya

El sisal es una fibra natural que se utiliza como estructura de estera base en la que se agrega la resina epoxi para la adhesin. El compuesto de fibra de sisal preparado se compara con un compuesto reforzado con fibra de vidrio de referencia. Los ensayos de traccin, dureza e impacto se realizaron con materiales compuestos. El objetivo fue fabricar una nueva clase de compuestos a base de epoxi reforzados con fibra de sisal corta orientada al azar mediante la tcnica de colocacin manual. Los resultados revelan que se estudiaron las principales propiedades mecnicas, a saber, traccin, dureza e impacto, y se encontr que eran satisfactorias (Agilan, 2018). Por otro lado, se prepararon resinas termoplsticas (polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de alta densidad (HDPE) y polipropileno (PP)) reforzadas con diferentes proporciones de contenido de fibras de agave crudas y se caracterizaron en trminos de sus propiedades mecnicas, trmicas y qumicas. as como su morfologa. Si bien la adicin de cargas naturales no afect a las propiedades trmicas generales de los materiales compuestos, el mdulo elstico y la tensin de fluencia mostraron una correlacin directa con el contenido de carga y aumentaron a medida que aumentaba el contenido de fibra. Los mdulos elsticos ms altos se lograron con un 20% en peso de fibra de agave para los tres compuestos. Los valores aumentaron en un 319,3%, 69,2% y 57,2%, para LLDPE, HDPE y PP, respectivamente. Las tensiones de rendimiento ptimas se lograron con un 20% en peso de fibra para LLDPE aumentando en un 84,2% y con un 30% en peso tanto para HDPE como para PP, aumentando en un 52% y 12,3% respectivamente (Annandarajah et al., 2018).

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Figura 3: Comportamiento de compuestos a base de epoxi reforzados con fibra de sisal (Agilan, 2018).

 

En la actualidad, con el fin de proporcionar una segunda vida econmica a las fibras de agave, un importante material de desecho de la produccin de tequila, se rellenaron filamentos a base de cido poli lctico (PLA) con fibras de agave (0, 3, 5, 10% en peso) y se utilizaron posteriormente para producir biocomposites mediante la impresin 3D basada en el modelado de deposicin fundida (FDM) en dos ngulos de trama (-45 / 45 y 0 / 90 ). La adicin de fibras de agave a los filamentos aument el valor de cristalinidad del 23,7 al 44,1%. Sin embargo, las fibras generaron estructuras porosas con un mayor contenido de clulas abiertas y densidades aparentes ms bajas que las piezas de PLA limpias. El ngulo de impresin tuvo un efecto poco significativo en las propiedades de flexin y traccin, pero afect directamente a la morfologa de los biocompuestos impresos, influy positivamente en la resistencia al impacto y mejor ligeramente los valores de absorcin de los biocompuestos impresos a -45 / 45 . En general, el aumento de las concentraciones de fibras de agave tuvo un efecto perjudicial sobre las propiedades mecnicas de los biocompuestos. La desintegracin de los biocomposites en condiciones de compostaje simuladas se redujo 1,6 veces con la adicin de fibras de agave, en comparacin con el PLA puro (Figueroa-Velarde et al., 2021). Tambin se caracterizaron Ichu y Cabuya donde se estudi el efecto del tratamiento alcalino sobre las propiedades qumicas y fsicas de estas fibras. Los resultados muestran que con este tratamiento qumico es posible eliminar 53,9% de lignina y 22,7% de hemicelulosa para la fibra de Ichu y 50,7% y 91,7%, respectivamente, para Cabuya. Adems, se encontr que el ngulo micro fibrilar no se ve afectado por este tratamiento qumico ya que su efecto es solo superficial. Adems, las imgenes SEM muestran que la fibra de Ichu tiene partculas de slice amorfa en su superficie (Tenazoa et al., 2021).

 

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Figura 4: (A) Resistencia a la traccin y (B) mdulo de traccin de biocompositos de fibras de agave impresas / PLA. Las letras a e en la parte superior de las barras indican diferencias significativas (p <0.05) (Figueroa-Velarde et al., 2021).

 

         Preparacin de las fibras

Se han investigado las propiedades mecnicas y de absorcin de agua de los compuestos hechos de fibra de sisal y matriz de polister. Las muestras de ensayo se prepararon con fibra sin tratar y se trataron con una solucin alcalina de hidrxido de sodio. La cantidad de contenido de fibra en los compuestos vari con valores de 10%, 20% y 30% en volumen. Los resultados de la prueba indican que el tratamiento alcalino ha mejorado la resistencia a la traccin, a la compresin y al impacto del material compuesto con el beneficio adicional de una baja absorcin de agua. Se encuentra que la resistencia al impacto aumenta con un aumento en el contenido de fibra. Sin embargo, las resistencias a traccin y compresin han disminuido; La tasa de absorcin de agua ha aumentado con un aumento en el contenido de fibra (Melkamu et al., 2019).

As mismo se evalan tres mtodos de pretratamiento diferentes, es decir, hornificacin con lcali, hornificacin con agua y tratamiento con lcali, para mejorar la durabilidad de los compuestos polimricos reforzados con fibras naturales de agave en las condiciones de envejecimiento higrotrmico. Despus de cuatro ciclos de hornificacin subsiguientes, la hornificacin alcalina dio como resultado un valor de retencin de agua aproximadamente un 27% menor en las fibras de agave. En condiciones similares, la hornificacin del agua conduce a una escasa prdida del 6% de retencin de agua. Bajo la exposicin directa al agua, los compuestos con cuernos alcalinos tuvieron una ganancia de masa de 4,1%, 4,3% y 4,7%, respectivamente, a 25 C, 50 C y 75 C. La ganancia de masa de los compuestos tratados con lcali fue del 4,3%, 4,5% y 5,1%. y la hornificacin del agua dio como resultado una ganancia de masa del 5,5%, 5,9% y 6,1% a temperaturas similares. En las condiciones de humedad, los compuestos con cuernos alcalinos tuvieron una ganancia de masa de 0,9%, 1,3% y 1,1%, respectivamente, a 25 C, 50 C y 75 C. La ganancia de masa de los compuestos tratados con lcali fue del 0,6%, 1,05% y 1,2%. y la hornificacin del agua dio como resultado una ganancia de masa de 0,66%, 1,07% y 1,3% a temperaturas similares (Kamboj et al., 2020).

         Aplicado en sistemas segn tipo polvo de cabuya

Los laminados de polietileno reciclado de alta densidad, utilizado como matriz para la incorporacin de la fibra de fique, que se prepar de manera similar al polvo sobrante. El contenido de polvo oscil entre el 7% y el 55% en peso. Tambin se prob como relleno un 20% de carbonato de calcio. Se obtuvieron placas de hasta 2 mm del material compuesto mediante prensado en caliente a 180 C. El comportamiento del tenso y los resultados del mdulo elstico indican que estos laminados podran usarse adecuadamente en lugar de madera o polmeros puros para aplicaciones de la industria automotriz (Arjona et al., 2001).

         Aplicado en componentes no estructurales y estructurales

Los biopolmeros reforzados con fibras de agave marginata con una adecuada seleccin de la fibra, en cuanto a variedad, edad y posicin, as como mediante la implementacin de un nuevo mtodo de extraccin de fibra ecofriendly que permite el usuario para obtener fibras con mejores prestaciones mecnicas en las aplicaciones no estructurales, y la implementacin de biocomposites de alto desempeo para aplicaciones semiestructurales y estructurales. A partir de estas fibras optimizadas, as como de matrices termoplsticas y termo endurecibles, especialmente indicadas para la fabricacin de biocomposites ecolgicos de alto rendimiento, un preciso anlisis terico-experimental de la adhesin fibra-matriz ha permitido, en primer lugar, constatar la buena adhesin de la fibra de agave con matrices epoxi y PLA, as como para detectar la influencia real de los tratamientos de mercerizacin y los efectos significativos de la rigidez de los materiales acoplados sobre los posibles mecanismos de dao por arrancamiento y / o desprendimiento (B. Zuccarello & Zingales, 2017). Algo semejante ocurre con los biocompuestos hechos de microfibras de bamb betung (Dendrocalamus asper) y sisal (Agave sisalana) mezclados con un polmero natural de cido polilctico (PLA). Las fibras de bamb o sisal se convirtieron en pulpa y se procesaron usando un refinador de disco para producir celulosa microfibrilada (MFC) con un dimetro de fibra de alrededor de 10 m. Se mezcl MFC con PLA y triacetina y se sec. La mezcla se proces en un mezclador a una temperatura de 170C, velocidad de 60 rpm durante 20 min. El resultado mostr que la relacin de composicin ptima de fibras de bamb / PLA fue 20/80, lo que dio una resistencia a la flexin de 62.30 MPa, un mdulo de flexin de 3.89 GPa, una resistencia a la traccin de 44.55 MPa, un mdulo de traccin de 1.20 GPa y una dureza de 112.90 R. La relacin de composicin de fibras de sisal / PLA fue 30/70, lo que dio una resistencia a la flexin de 67,83 MPa, un mdulo de flexin de 4,43 GPa, una resistencia a la traccin de 48,18 MPa, un mdulo de traccin de 1,13 GPa y una dureza de 110,50 R (Subyakto et al., 2017).

Desde otra perspectiva se presenta un procedimiento basado en la adicin de un relleno carbonoso a una matriz epoxi verde reforzada con fibras de Agave sisalana, se seleccion el biocarbn por su respeto al medio ambiente, junto con su capacidad para mejorar las propiedades mecnicas de los polmeros. Se dispersaron finamente diferentes porcentajes de biocarbn, 1, 2 y 4% en peso, en la resina utilizando un mezclador y un sonicador, luego se utiliz un proceso de moldeo por compresin junto con un proceso de curado termomecnico optimizado para producir un biocompuesto de fibra corta con Vf = 35%. Las pruebas experimentales sistemticas han demostrado que la presencia de biocarbn, en una cantidad del 2% en peso, tiene efectos significativos sobre la interfase de la matriz y la fibra, y conduce a un aumento de hasta tres rdenes de magnitud en la vida a fatiga, junto con una mejora apreciable en resistencia a la traccin esttica (Bernardo Zuccarello et al., 2021). Por otra parte, una resina de polister disponible comercialmente se reforz con fibras de cabuya. Las propiedades mecnicas del material reforzado con fibra de cabuya tambin se compararon con la misma resina, pero reforzada con fibras de vidrio. Un aumento en la carga de la fibra disminuye la resistencia a la traccin del composite reforzado con cabuya, donde un valor de 52,6 MPa correspondi al esfuerzo de traccin de la resina sin refuerzo y un valor de 34,5 MPa para el mejor refuerzo logrado con cabuya. Un aumento tanto en la carga como en la longitud de la fibra aumenta el mdulo de Young del material reforzado con cabuya y se obtuvo un valor mximo de 2885 MPa. Los valores de mdulo de Young y resistencia al impacto para el compuesto de cabuya (2885 MPa y 100,87 J / m, respectivamente) alcanzaron valores superiores a los obtenidos para el material de polister no reforzado (2639 MPa y 5,82 J / m, respectivamente), e inferiores a los compuesto de fibra de vidrio (5526 MPa y 207,46 J / m, respectivamente); mientras que las resistencias a traccin y flexin obtenidas para el compuesto de cabuya (34,5 MPa y 32,6 MPa, respectivamente) fueron menores que las del polister no reforzado (52,6 MPa y 62,9 MPa, respectivamente) y reforzado con fibra de vidrio (87,3 MPa y 155 MPa, respectivamente) (Brenes-Acosta & Stradi-Granados, 2014).

A s mismo, el uso de fibras de bagazo de agave azul, procedente de residuos de la fabricacin de tequila, como agente reforzante en compuestos de polipropileno. Las muestras se produjeron mediante extrusin de doble tornillo y moldeo por inyeccin. Se investigaron las propiedades mecnicas resultantes y la morfologa de las superficies de fractura. El mtodo de procesamiento de la fibra (Agave C frente a Agave R) no afect significativamente las propiedades del compuesto. Los niveles ms altos de carga de fibra redujeron tanto el alargamiento a la rotura como la resistencia al impacto, pero aumentaron la rigidez de los compuestos de agave. El compatibilizador aument la adhesin de la matriz de la fibra, pero redujo la resistencia al impacto porque la matriz de polmero se abland (Langhorst et al., 2018).

         Aplicado como nano partculas

Recientemente, el uso de nanopartculas como refuerzo, ha permitido incrementar las propiedades mecnicas y trmicas de los biolaminados compuestos. En este trabajo se evalan las propiedades mecnicas de los biolaminados a base de fibras de Agave (Henequen) embebidas en una resina bioepoxi con un 45% de componente natural y con nanopartculas de ZnO en diferentes porcentajes en peso. Las propiedades mecnicas muestran un aumento de rigidez y resistencia con la presencia de nanopartculas de ZnO. El comportamiento de fractura en el modo I registr cambios moderados en la tenacidad, relacionados con el tipo de fibras y la fraccin de ZnO. Los resultados muestran la posible aplicacin de estos biolaminados en las industrias de productos bsicos, construccin y automocin (Franco-Urquiza et al., 2020).

         Aplicado en polmeros verdes

Lo ms importante son los composites sostenibles roto-moldeados a base de polietileno verde (Green-PE) y fibras naturales (bonote y agave). Los resultados mostraron una morfologa ms homognea con una mejor dispersin y humectacin de las fibras en los compuestos de fibras tratadas que conducen a mejoras sustanciales del mdulo de traccin desde 258 MPa para la matriz pura hasta 345 MPa para ambos, agave tratado y compuestos de bonote (al 30% en peso) y resistencia a la traccin de 13,7 MPa para Green-PE a 15,3 MPa para compuestos de fibra de coco tratados al 30%. El efecto positivo del tratamiento superficial tambin se observ en la resistencia a la flexin con aumentos de hasta un 100% y un 34% en el mdulo de flexin. Adems, la resistencia al impacto aument hasta un 46% y la absorcin de agua se redujo hasta un 55% para los compuestos de fibra tratados en comparacin con los compuestos de fibra sin tratar. Como observacin importante, fue posible obtener propiedades mecnicas similares o incluso superiores con los compuestos de fibra natural Green-PE que para un polietileno roto moldeado a base de petrleo, lo cual es interesante en trminos de sostenibilidad y rendimientos para aplicaciones de automocin (Robledo-Ortz et al., 2020). En otro sentido, aplicando un anlisis basado en el diseo de experimentos (DOE) ms ensayos experimentales, se realiz una caracterizacin mecnica del material compuesto ltex reforzado con fibra corta de cabuya con orientacin aleatoria y fracciones volumtricas de 20% de ltex - 80% de fibra de cabuya, 30% de ltex-70 % fibra de cabuya, 45% ltex - 55% fibra de cabuya; para las diferentes combinaciones. Con el anlisis desarrollado por la metodologa estadstica basada en el diseo factorial general completo y la funcin de deseabilidad se pudo determinar las mejores caractersticas mecnicas del material compuesto que se utilizar, fue el compuesto formado por fibra con 1 centmetro de longitud y un fraccin volumtrica de 20% de ltex - 80% de Cabuya (Paredes et al., 2021).

         Polmeros de almidn reforzados con fibras naturales

Los polmeros de almidn reforzados con fibras naturales se procesan mediante moldeo por compresin. Como matrices se utilizan patata, batata y almidn de maz. Tres tipos de fibras naturales, a saber, sisal, yute y cabuya, se utilizan en concentraciones que varan de 2,5 a 12,5% p / p en los compuestos. Se utilizan diferentes plastificantes para los polmeros de almidn, como agua y glicerol. Las propiedades mecnicas se evalan mediante ensayos de traccin e impacto. En ambos casos, se obtienen propiedades mecnicas mejoradas al aumentar el contenido de fibra. La resistencia a la traccin parece mejorar notablemente con la adicin de un 10% en peso de fibras de sisal, mientras que los mejores resultados de resistencia al impacto se obtienen con las fibras de cabuya (Torres et al., 2007). Desde otra perspectiva se prepararon con xito nuevos compuestos verdes a partir de poli (3-hidroxibutirato) bacteriano (PHB) y fibras de pita derivadas de la planta de agave (Agave americana). Varios contenidos en peso (10, 20, 30 y 40% en peso) de fibras de pita en diferentes longitudes (5, 15 y 20 mm) se incorporaron con xito en PHB mediante moldeo por compresin. Los resultados obtenidos indicaron que la rigidez mecnica del PHB mejor significativamente con el contenido y la longitud de las fibras de pita, aunque se redujeron las propiedades dctiles. En particular, el mdulo de elasticidad de las lminas compuestas de PHB al 40% en peso que contienen fibras de pita de 20 mm de largo fue aproximadamente un 55% ms alto que la lmina de PHB sin relleno. La dureza Shore D tambin mejor, logrando las fibras de pita ms cortas la mayor mejora. Las fibras de pita con longitudes de 15 y 20 mm tambin aumentaron el punto de ablandamiento Vicat y la temperatura de deflexin trmica (HDT) en 38 y 21 C, respectivamente. Debido a su forma ptima, se concluye que las fibras de pita con longitudes superiores a 15 mm pueden potencialmente reforzar y mejorar el rendimiento del biopolmero PHB (Torres-Giner et al., 2018).

         Termoplsticos reforzados con fibras hbridas de cabuya

La mejor manera de reducir el peso de un automvil sin sacrificar su seguridad es emplear material compuesto reforzado con fibra en lugar de cuerpos metlicos pesados. Ayuda a mejorar la eficiencia del combustible y, por lo tanto, ayuda a la conservacin de los combustibles fsiles que se agotan continuamente. Se utilizaron fibras como pltano (Musa indica) y sisal (Agave sisalana) para hacer los compuestos. Segn los resultados experimentales, estos compuestos son un buen reemplazo para los componentes existentes en las industrias automotrices en un futuro cercano y, por lo tanto, sirven como una tecnologa innovadora para el futuro sostenible (Vijayakumar et al., 2014);(Jagadeesh et al., 2020)

El uso de geo polmeros como matriz en composites con fibras naturales. Las matrices geo polimricas abren horizontes para este tipo de aplicaciones. Se estudia compuestos con matrices geo polimricas reforzadas con dos tipos de fibras naturales: sisal (Agave Sisalana) y fibra de hoja de pia (PALF-Ananas Comosus). Las propiedades mecnicas de estos nuevos compuestos se investigan mediante ensayos mecnicos. Los resultados confirman el aumento del rendimiento mecnico cuando las fibras estn sometidas a esfuerzos de traccin (Correia et al., 2013).

Por otro lado, los presentes estudios experimentales son la conduccin trmica y automatizada de agregados hbridos reforzados con fibras naturales. Se utilizan 7,5% en peso y 10% en peso de fibras de Agave Americana tratadas con lcali. Se agrega una pequea cantidad de fibra de carbono con el propsito de hibridar. Los compuestos hbridos se fabrican mediante un dispositivo de colada por compresin. Los resultados se comparan entre un compuesto reforzado con fibra de Agave Americana tratado con lcali al 7,5% y el 10%. Con el fin de ahorrar energa al reducir la tasa de transferencia de calor para aplicaciones en la industria automotriz, se presume que los tratamientos de fibra de Agave Americana ayudarn a mejorar los compuestos polimricos sndwich reforzados con fibra sinttica (Jani et al., 2020).

 

Conclusiones y recomendaciones

La fibra de coco, y fibras de agave que se preparan en forma de matriz, se mezclan con resinas apropiadas para lograr una unin adecuada del material, donde los resultados de la experimentacin se comparan con otros tipos de compuestos polimricos reforzados para la optimizacin en los materiales tradicionales esto se trabaja muchas veces mediante el reciclaje de desechos de polmeros.

La interpretacin de los resultados depende de la aplicacin buscada y se analiza las importantes propiedades qumicas, mecnicas y fsicas que se desee considerarse para la industria automotriz.

La descripcin general de las diferentes combinaciones de materiales junto con las fibras naturales de coco y cabuya para el diseo de materiales compuestos con propiedades mejoradas y su idoneidad para posibles aplicaciones de ingeniera en la industria automotriz.

Esta revisin presenta oportunidades para futuras investigaciones y estudios relacionados con los compuestos reforzados con fibras naturales y derivados principalmente de fibra de coco y cabuya para aplicaciones estructurales y no estructurales, interiores y exteriores, y mltiples aplicaciones que se adaptan a la industria del automvil.

 

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