Avaliação das propriedades mecânicas de biocompósitos de fibra de coco: contribuições para a economia circular

Abstract

A área de estudo dos materiais tem sido atualizada constantemente. Observando a competitividade, complexidade de produção e sustentabilidade, surge a necessidade de produzir materiais eficientes, viáveis e que gerem menor impacto ambiental. Os compósitos podem substituir os materiais convencionais, e os fabricados em associação com fibras naturais podem ser uma alternativa, e que vem crescendo cada vez mais no mundo como um todo, principalmente em setores industriais como o automotivo e de construção civil. A fibra de coco se mostra como um material de valor agregado e que apresenta propriedades mecânicas satisfatórias e superiores, se comparada a outras fibras naturais, além de sua alta disponibilidade no Brasil e da possibilidade da adoção de conceitos de economia circular durante seu emprego como um insumo mais sustentável. Este trabalho teve como objetivo avaliar as propriedades mecânicas de compósitos de polipropileno e fibra de coco e de chapas fabricadas apenas com a fibra, sem adição de aglutinantes. Foram avaliados a partir de testes de tração, flexão, dureza e resistência ao impacto, compósitos com 20% e 40% de fibra, e diferentes tamanhos de partículas. Para as chapas foram avaliados os módulos de flexão, absorção de água e inchamento. Foi observada grande variação nos resultados dos testes relacionados à processabilidade dos materiais compósitos, como o MFI (melt flow index), que variou de acordo com a concentração de fibra no material. Os módulos de tração e flexão, e os valores de dureza e resistência ao impacto também foram avaliados e mostraram-se dependentes tanto da concentração de fibra quanto do tamanho das partículas. Uma correlação entre as variáveis mostrou a interdependência entre o volume de fibra e o MFI de -96%; energia de quebra e teor de umidade apresentaram forte correlação de 83% e para os testes de tração, flexão e dureza, correlações de até 94%. Para as chapas, apesar da limitação observada em relação à pressão aplicada, o processo de produção mostrou-se viável e com possibilidade de melhoria de suas propriedades. Pode-se destacar que a fibra de coco é um insumo que se mostra mais sustentável em relação a materiais convencionais e que seu uso na fabricação de materiais promove a economia circular na cadeia de produção do fruto.

The field of materials studies has been constantly updated. Considering the competitiveness, complexity of production and sustainability, there is a need to produce efficient, viable materials that generate less environmental impact. Composites can replace conventional materials, and those manufactured in association with natural fibers can be an alternative, and this has been growing more and more throughout the world as a whole, especially in industrial sectors such as the automotive and civil construction sectors. Coconut fiber is a value-added material that presents satisfactory and superior mechanical properties when compared to other natural fibers, in addition to its high availability in Brazil and the possibility of adopting circular economy concepts during its use as a more sustainable input. This study aimed to evaluate the mechanical properties of polypropylene and coconut fiber composites and of sheets manufactured only with the fiber, without the addition of binders. Composites with 20% and 40% fiber and different particle sizes were evaluated based on tensile, flexural, hardness and impact resistance tests. The flexural modulus, water absorption and swelling were evaluated for the sheets. A large variation was observed in the results of the tests related to the processability of the composite materials, such as the MFI (melt flow index), which varied according to the fiber concentration in the material. The tensile and flexural modulus, and the hardness and impact resistance values were also evaluated and were shown to be dependent on both the fiber concentration and the particle size. A correlation between the variables showed the interdependence between the fiber volume and the MFI of -96%; breaking energy and moisture content showed a strong correlation of 83% and for the tensile, flexural and hardness tests, correlations of up to 94%. For the sheets, despite the limitation observed in relation to the applied pressure, the production process proved to be viable and with the possibility of improving its properties. It is worth noting that coconut fiber is an input that is more sustainable in relation to conventional materials and that its use in the manufacture of materials promotes the circular economy in the fruit production chain.