Compósitos de reuso de fibra de carbono e matriz termoplástica: propriedades em tração e potencial substituição de outras fontes não renováveis

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Data

2023-05-11

Autores

Sá, Guilherme Baptistella de

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Editor

Universidade Estadual Paulista (Unesp)

Resumo

A indústria de bens duráveis tem buscado materiais leves e com boas propriedades mecânicas que causam menor impacto ambiental, como elementos estruturais utilizados na indústria de energia e transporte. Os materiais compósitos tem suprido essas necessidades quando combinando fibras longas e matriz polimérica. No entanto, os compósitos necessitam de soluções tecnológicas para reuso e reciclagem durante e ao final do ciclo de vida. Para isso, esta pesquisa abrange parte do problema da geração de resíduos de fibra de carbono durante o processo de fabricação, insumo de maior utilização na área. A pesquisa foi voltada para o reuso de aparas de tecido em fibra de carbono, sobras da manufatura de compósitos, com matriz termoplástica de polietileno tereftalato (PET). Foi analisado o efeito da descontinuidade, tamanho e disposição das aparas de fibra de carbono no laminado final, por meio de ensaio de tração, e comparada com demais materiais poliméricos em termos de propriedade específica. Para isso, o laminado foi processado em prensa com platôs aquecidos, com empilhamento com sobreposição das descontinuidades, assim como a fração volumétrica controlada para garantir propriedades mecânicas desejadas em tração. Os resultados finais foram analisados em gráficos de propriedades em tração em função do número de descontinuidades e realizado um estudo comparativo sobre a viabilidade da substituição de materiais oriundos de fontes não renováveis em projetos de engenharia.
The durable goods industry has been looking for lightweight materials with good mechanical properties that have less environmental impact, such as elements developed in the energy and transport industry. Composite materials have met these needs when combining long fibers and polymeric matrix. However, stored composites of technological solutions for reuse and recycling during and at the end of the life cycle. For this, this research covers part of the problem of carbon fiber waste generation during the manufacturing process, the most widely used input in the area. The research was focused on the reuse of fabric shavings in carbon fiber, leftovers from the manufacture of composites, with a thermoplastic matrix of polyethylene terephthalate (PET). The effect of the discontinuity, size and disposition of the carbon fiber chips in the final laminate was analyzed, through an interpretation test, and revealed with other polymeric materials in terms of specific property. For this, the laminate was processed in a press with heated plates, stacked with overlapping discontinuities, as well as controlled volumetric production to guarantee the desired mechanical properties in traction. The final results were analyzed in graphs of tensile properties as a function of the number of discontinuities and a comparative study was carried out on the feasibility of replacing materials originating from non-renewable sources in engineering projects.

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Palavras-chave

fibra de carbono, PET, compósito, fibras longas, propriedades em tração, carbon fiber, composite, long fibers, traction properties

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