Fibras Naturales como alternativa de refuerzo en materiales compuestos.Una revisión
DOI:
https://doi.org/10.24054/bistua.v17i2.236Keywords:
estabilidad térmica, materiales compuestos, resistencia mecánica, morfologíaAbstract
Actualmente, existe la necesidad en todo el mundo, de crear nuevos materiales que sean amigables con el medio ambiente, para ser reemplazados por aquellos en donde la naturaleza requiere de tiempos de descomposición elevados. En este contexto, las fibras naturales se presentan como una alternativa de material para el consumo en la fabricación de partes industriales, principalmente por su bajo costo, menor peso y un consumo de energía inferior durante la fase producción, frente a las fibras sintéticas. Por tanto, en el siguiente documento se presenta una revisión, sobre las propiedades más relevantes de las fibras naturales para utilizadas como refuerzo en materiales compuestos. Se destaca inicialmente la estructura y clasificación de las fibras lignocelulosicas, luego las principales propiedades que se pueden determinar, posteriormente se concentra el estudio en las propiedades mecánicas, térmicas y morfológicas, plasmando los resultados obtenidos por diversos autores alrededor del mundo. Finalmente se hace una discusión sobre los resultados y las implicaciones de los mismos en la selección de la matriz polimérica y el proceso de fabricación de materiales compuestos.
Downloads
References
Abraham, E., Deepa, B., Pothan, L., Jacob, M., Thomas, S., Cvelbar, U., & Anandjiwala, R. (2011). Extraction of nanocellulose fibrils from lignocellulosic fibres: : A novel approach. Carbohydrate Polymers,Volume 86, Issue 4,, 1468-1475.
Alves, Castro, Martins, Silva, & Toledo. (2013). The effect of fiber morphology on the tensile strength of natural fibers. Journal of Materials Research and Technology, 149–157.
Amroune, S., Bezazi, A., Belaadi, A., Zhu, C., & Scarpa, F. (2015). Tensile mechanical properties and surface chemical sensitivity of technical fibres from date palm fruit branches (Phoenix dactylifera L.). Composites: Part A 71, 95–106.
Arpitha, G., & Yogesha, B. (2017). An Overview on Mechanical Property Evaluation of Natural Fiber Reinforced Polymers. Materials Today: Proceedings 4, 2755–2760.
Balaji, A., & Nagarajan, K. (2017). Characterization of alkali treated and untreated new cellulosic fiber from Saharan aloe vera cactus leaves. Carbohydrate Polymers 174, 200–208.
Barneto A. G. Carmona J. A. Alfonso J. E. & Sánchez-Serrano R. (2010). Simulation of the thermogravimetry analysis of three non-wood pulps. BioresourceTechnology.
Bledzki A.K. Reihmane S. Gassan J. (1996). Properties and Modification Methods for Vegetable Fibers. Journal of Applied Polymer Science, 1329-1336.
Cruz, J., & Fangueiro, R. (2016). Surface modification of natural fibers: a review. Procedia Engineering 155, 285
– 288.
De Rosa, I., Kenny, J., Maniruzzaman, M., Moniruzzaman, M., Monti, M., Puglia, D., Sarasini, F. (2011). Effect of chemical treatments on the mechanical and thermal behaviour of okra (Abelmoschus esculentus) fibres. Composites Science and Technology 71, 246–254.
Dicker, M. P., Duckworth, P. F., Baker, A. B., & Francois, G. (2014). Green composites: A review of material attributes and complementary applications. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 56, 280-289.
Eichhorn, S., Baillie, C., Zafeiropoulos, N., Mwaikambo, L., Ansell, M., & Dufresne, A. (2001). Current international research into cellulosic fibres and composites. J Mater Sci, 2107–31.
Faruk, O., Bledzki, K., Fink, P., & Sain, M. (2012). Biocomposites reinforced with
natural fibers: 2000–2010. Progress in Polymer Science 37, 1552– 1596.
Fiore V. Valenza A. & Di Bella G. (2011). Artichoke (Cynara cardunculus L.) fibres as potential reinforcement of composite structures. Composites Science and Technology 71, 1138–
Fiore, V., Scalici, T., & Valenza, A. (2014). Characterization of a new natural fiber from Arundo donax L. as potential reinforcement of polymer composites. Carbohydrate Polymers106, 77–83.
Francucci, G., & Rodriguez, E. (2014). Processing of Plant Fiber Composites by Liquid Molding Techniques: An Overview. Polymer Composites, DOI 10.1002/pc.
Gindl W. et al. (2006). Single fibre Characterisation of Viscose, Lyocell, Flax and Glass fibres. European Conference on Composite Materials, Polymer, 792.
Girisha, & Srinivas. (2012). Sisal/coconut coir natural fibers-epoxy composites: water absorption and mechanical properties. International Journal of Engineering and Innovative Technology, 166–170.
Gómez, S., Guzmán, R., & Ramón, B. (2016). Review, materiales compuestos reforzados con fibras de fique. Universidad Pontificia Bolivariana.
Albarracín-Sánchez, D. M., Roa-Parra, A. L., Solano-Ortega, F., & Montañez-Acevedo, G. (2018). Producción de abono orgánico mediante el compostaje aerotérmico de residuos de poda. Bistua, 16 (1), 156-162. Recuperado de: http://revistas.unipamplona.edu.co/ojs_viceinves/index.php/BISTUA/article/view/3203
Haameem, J., Abdul Majid, M., Afendi, M., Marzuki, H., Fahmi, I., & Gibson, A. (2016). Mechanical properties of Napier grass fibre/polyestercomposites. Composite Structures 136, 1-10.
Ho Mei-po et al. (2012). Critical factors on manufacturing processes of natural fibre composites. Composites: Part B 43, 3549–3562.
Hossain, M., Karim, M., Chowdhury, M., Imam, M., Hosur, M., Jeelani, S., & Farag, R. (2014). Comparative mechanical and thermal study of chemically treated and untreated single sugarcane fiber bundle. Industrial Crops and Products 58, 78-90.
Indran, S., & Raj R.E. (2015). Characterization of new natural cellulosic fiber from Cissus quadrangularis stem. Carbohydrate Polymers 117, 392–399.
Karnani R. Krishnan M. Narayan R. (1997). Biofiber-reinforced polypropylene composites. Polym Eng Sci, 476–82.
Maache, M., Bezazi, A., Amroune, S., Scarpa, F., & Dufresne, A. (2017). Characterization of a novel natural cellulosic fiber from Juncus effususL. Carbohydrate Polymers 171, 163–172.
Maldas D. Kokta BV. Raj RG. Daneault C. (1988). Improvement of the mechanical properties of sawdust wood fibre-polystyrene composites by chemical treatment. Polymer, 1255–65.
Mina, J. (2012). Caracterización físico- mecánica de un almidon termoplástico (TPS) de yuca y análisis interfacial con fibra de fique . Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial (10) 2, 99-109.
Miranda, Bica, Nachtigall, Rehman & Rosa. (2013). Kinetical thermal degradation study of maize straw and soybean hull celluloses by simultaneous DSC–TGA and MDSC techniques. Thermochimica Acta 565, 65– 71.
Mohan Rao, K., & Mohana Rao, K. (2007). Extraction and tensile properties of natural fibers: Vakka, date and bamboo. Composite Structures 77, 288–295.
Mohanty, A., Misra, M., & Hinrichsen, G. (2000). Biofibres, biodegradable polymers and biocomposites: an overview. Macromol Mater Eng, 1–24.
Mora, W., & Ramón B.A. (2017). Caracterización térmica, mecánica y morfológica de fibras naturales colombianas con potencial como refuerzo de biocompuestos. Rev. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat. 41(161), 479-489.
Mora. W.J., & Ramón. B.A. (2017).
Biocompuesto de fibra natural de palma cumare (Astrocaryum Chambira) y resina bioepoxy, aplicaciones industtriales. Revista de la Asociación Española de materiales compuestos, 28-34.
Mukhtar, I., Leman, Z., Ishak, M., & Zainudin,
E. (2018). Thermal and physicochemical properties of sugar palm fibre treated with borax. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 368 , 1-8.
Parada Quinayá, D., & D’Almeida, J. (2018). Effect of surface treatments on the cross-section area and on the tensile properties of sisal fibers. Journal of Natural Fibers., 1-8.
Rodríguez, L., Fangueiro, R., & Orrego, C. (2015). Efectos de tratamientos químicos y de plasma DBD en las propiedades de fibras del seudotallo de plátano . Rev. LatinAm. Metal. Mat. ; 35 (2): , 295-304.
Rong, M. Z., Zhang, M. Q., Liu, Y., Yang, G., & Zeng, H. (2001). The effect of fiber treatment on the mechanical properties of unidirectional sisal-reinforced epoxy composites. Composites Science and Technology, 1437-1447.
Saba, N., Jawaid, M., Alothman, O. Y., & Paridah, M. (2016). A review on dynamic mechanical properties of natural fibre reinforced polymer composites. Construction and Building Materials 106, 149–159.
Sanjay, M., Madhu, P., Jawaid, M., Senthamaraikannan, P., & Senthil, S. (2018). Characterization and properties of natural fiber polymer composites:A comprehensive review. Journal of Cleaner Production 172, 566e581.
Saravanakumar, S., Kumaravel, A., Nagarajan, T., Sudhakar, P., & Baskaran, R. (2013). Characterization of a novel natural cellulosic fiber from Prosopis juliflora bark. Carbohydrate Polymers 92, 1928– 1933.
Sarikanat, M., Seki, Y., Sever, K., & Durmuskahya, C. (2014). Determination of properties of Althaea officinalis L. (Marshmallow) fibres as a potential plant fibre in polymeric composite materials. Composites: Part B 57, 180–186.
Sarip, H., Hossain, M., Azemi, M., & Karim Allaf, K. (2016). A Review of the
Thermal Pretreatment of Lignocellulosic Biomass towards Glucose Production: Autohydrolysis with DIC Technology. BioResources 11(4), 1-29.
Sydenstricker, T., Mochnaz, S., & Amico, S. (2003). Pull-out and other evaluations in sisal-reinforced polyester biocomposites. Polym Test, 375–80.
Tomczak, F., Sydenstricker, T., & Satyanarayana, K. G. (2007). Studies on lignocellulosic fibers of Brazil. Part II: Morphology and properties of Brazilian coconut fibers. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 1710–1721.
Toriz, G., Denes, F., & Young, R. (2002). Lignin-polypropylene composites. Part 1:composites from unmodified lignin and polypropylene. Polym Composite, 806–811.
Tran, L., Nguyen Minh, T., Fuentes, C., Truong Chi, T., Van Vuure, A., & Verpoest, I. (2015). Investigation of microstructure and tensile properties of porous natural coir fibre for use in composite materials. Industrial Crops and Products (65), 437-445.
Wambua, P., Ivens, J., & Verpoest, I. (2003). Natural fibres: can they replace glass in fibre reinforced plastics? Composites Science and Technology, 59-64.
Wang, H., Zhang, X., Jiang, Z., Li, W., & Yu,
Y. (2015). A comparison study on the preparation of nanocellulose fibrils from fibers and parenchymal cells in bamboo (Phyllostachys pubescens). Industrial Crops and Products 71, 80–88.
Yang H. Yan R. Chen H. Lee D. F. & Zheng C. (2007). Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel, 86,, 1781–1788.
Yao F., Wu Q., Lei Y., Guo W., Xu Y.,. (2008).
Thermal Decomposition Kinetics of Natural Fibers: Activation Energy with Dynamic Thermogravimetric Analysis. Polymer Degradation and Stability, 93, 90-98.
Yusriah, L., Sapuan, S., Zainudin, E., & Mariatti, M. (2014). Characterization of physical, mechanical, thermal and morphological properties of agro- waste betel nut (Areca catechu) husk fibre. Journal of Cleaner Production 72, 174-180.
Libro:
Gordon C J. (2001). Introducction fundamentals of fibre structure. Cambrige. New Delhi: Elsevier.
Müssig, J., Fischer., Graupner, N., & Drieling,
A. (2010). Testing Methods for Measuring Physical and Mechanical Fibre Properties (Plant and Animal Fibres). En J. Müssig, Industrial Applications, Structure, Properties and Technical Applications (pág. 537). Bremen, Germany: Wiley Series.
Pickering K et al. (2008). Propierties and performance of natural-fibre composites. Cornwall, england: Woodhead publishing.
Thygesen. (2006). Properties of hemp fibre polymer composites- An optimisation of fibre properties using novel defibration methods and fibre characterisation. Denmark: Royal Veterinary and Agricultural University.
Tesis:
Mora, W. (2017). Materiales biocompuestos reforzados con fibras naturales colombianas y matriz bioepoxy para aplicaciones en la industria automotriz. (Tesis de maestría.) Universidad de Pamplona. Pamplona. Colombia.
Additional Files
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2019 BISTUA REVISTA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
© Autores; Licencia Universidad de Pamplona