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Title: Caracterización térmica, mecánica y microestructural de un material compuesto de matriz poliéster reforzada con fibra natural de banano y su posible aplicación industrial
Authors: Valle Velasco, Pablo Raúl
López Martínez, Erick Isaac
Keywords: RESINA POLIÉSTER
FIBRA DE BANANO
ENSAYOS MECÁNICOS
SEM
DSC
Issue Date: Sep-2023
Publisher: Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract: This study investigated the feasibility of using natural banana fiber as reinforcement in a polymeric material made up of polyester resin. The banana fiber was obtained from waste produced from a banana plantation in Ecuador, making it an attractive option due to its easy availability, low cost, and low environmental impact. Three different volumetric proportions were established (80 matrix - 20 fiber, 70 matrix - 30 reinforcement and 60 matrix - 40 reinforcement) to identify the compound with the best mechanical behavior. Mechanical impact, hardness and abrasion tests were carried out, following the ASTM D5628-10, ASTM D2240-15 and ASTM G0195-13a standards, respectively. In addition, microstructure analysis was performed using a Scanning Electron Microscope (SEM) and calorimetry with a Differential Scanning Calorimeter (DSC). The results highlight that the composite material with a proportion of 70 percent polyester resin and 30 percent fiber showed the best mechanical properties, with impact energy values of 0.23J, hardness of 73.1 Shore D, abrasion index of 23.4 (mg/cycle) and a peak temperature of 113.88 degrees Celsius. Banana fiber represents a promising alternative as reinforcement in polyester resin composites, and the composite with the ratio of 70 percent matrix and 30 percent reinforcement demonstrated optimal mechanical behavior. These results have important potential applications in various industries, such as construction, automotive, and aeronautics.
Description: Este estudio investigó la viabilidad de utilizar fibra natural de banano como refuerzo en un material polimérico compuesto de resina de poliéster. La fibra de banano se obtuvo a partir de residuos producidos de una plantación bananera en Ecuador, lo que la convierte en una opción atractiva debido a su fácil disponibilidad, bajo costo y su bajo impacto ambiental. Se establecieron tres proporciones volumétricas diferentes (80 matriz - 20 fibra, 70 matriz - 30 refuerzo y 60 matriz - 40 refuerzo) para identificar el compuesto con el mejor comportamiento mecánico. Se llevó a cabo ensayos mecánicos de impacto, dureza y abrasión, siguiendo las normas ASTM D5628-10, ASTM D2240-15 y ASTM G0195-13a, respectivamente. Además, se realizó análisis de microestructura mediante un Microscopio Electrónico de Barrido (SEM) y de calorimetría con un Calorímetro Diferencial de Barrido (DSC). Los resultados destacan que el material compuesto con una proporción del 70 por ciento de resina de poliéster y 30 por ciento de fibra mostró las mejores propiedades mecánicas, con valores de energía de impacto de 0.23J, dureza de 73.1 Shore D, índice de abrasión de 23.4 (mg/ciclo) y un pico de temperatura de 113.88 grados centígrados. La fibra de banano representa una alternativa prometedora como refuerzo en materiales compuestos de resina de poliéster, y el compuesto con la proporción del 70 por ciento de matriz y 30 por ciento de refuerzo demostró un comportamiento mecánico óptimo. Estos resultados tienen importantes aplicaciones potenciales en diversas industrias, como la construcción, la automoción y la aeronáutica.
URI: https://repositorio.uta.edu.ec/jspui/handle/123456789/39623
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