Resumen de Materiales compuestos de fibras naturales
Angel Renato Pozo Morales
Desarrollar una industria ecológica basada en materiales renovables, tecnologías sostenibles y procesos óptimos con bajo impacto ambiental es un objetivo fundamental, pero sigue siendo un desafío considerable por lograr.
A pesar de la gran cantidad de investigaciones sobre materiales compuestos basados en fibras naturales, limitadas investigaciones se han llevado a cabo sobre la metodología de fabricación más adecuada para desarrollar un material estructural a nivel industrial. La mayoría de soluciones propuestas, han desarrollado solo paneles a nivel laboratorio con diferentes fibras naturales. Sin embargo, las metodologías y valores medios obtenidos no se pueden extrapolar a nivel industrial, ni considerarlos como referencia puesto que la mayoría de estudios no se basan en una normativa estándar.
La industria de productos con la fibra de bambú ha aumentado en el sector estructural secundario, en aplicaciones como la construcción de viviendas, puentes, tarimas y dispositivos deportivos, porque es una de las materias primas de menor coste y altas propiedades mecánicas específicas. A nivel industrial, los productos se fabrican solo con la región interna e intermedia de la caña de bambú. Sin embargo, se ha determinado que las propiedades mecánicas de la sección externa son considerablemente mayores. Por lo tanto, se ha realizado un proceso de extracción mecánico de tiras esbeltas de fibra continua de bambú (1,5 mm de grosor y 1500 mm de largo) de dicha zona, seguido de un proceso de laminado manual en la dirección y forma basada en la norma, para fabricar paneles con propiedades mecánicas específicas comparables al material compuesto fibra de vidrio-E y resina epoxi, en términos de resistencia y rigidez. Las tiras de bambú se unieron mediante una matriz de ácido poliláctico termoplástico (PLA) natural para cumplir con los requisitos de biodegradabilidad. Por otra parte, con la resina termoestable epoxi y fenólica, para tener una mejor adhesión en la interfase. El aporte de la tesis es el innovador proceso de extracción mecánica, que permite extraer refuerzos de tiras naturales con altas propiedades mecánicas específicas, con un impacto ambiental mínimo, al no utilizarse tratamientos químicos para la extracción.
A su vez, se ha considerado fibras aisladas como el lino, sisal, seda y algodón, para desarrollar una cinta unidireccional semi impregnada mediante un proceso de bobinado de fibras continuas. El lino ha sido considerado como fibra técnica, fabricado para la empresa Safilin; otro objetivo principal de la tesis es determinar los verdaderos permisibles del compuesto, ya que las empresas y muchas investigaciones siguen publicando una gama de valores no coherentes.
Además, para validar las aplicaciones estructurales del material compuesto, las propiedades mecánicas han sido analizadas tras condiciones de envejecimiento, con el fin de determinar las limitaciones, principalmente relacionadas con las propiedades de la interfase.
Finalmente, además de la extensa campaña de ensayos, se han fabricado cinco demostradores para mostrar la capacidad de usar los materiales desarrollados en aplicaciones estructurales secundarias con geometrías no simples.
Los materiales compuestos podrían satisfacer los requisitos de propiedades mecánicas específicas y las restricciones futuras en términos medioambientales del ciclo de vida en sectores industriales como el eólico o la automoción.
Palabras clave: fibra de bambú; fibra de lino, fibra de sisal, fibra de seda, fibra de algodón, resina PLA, resina epoxi, compuestos estructurales basados en fibras naturales, extracción mecánica, proceso RFI, sostenibilidad ambiental.
