Obtención y Caracterización de Materiales Compuestos de Matriz Poliéster Reforzados con Fibra de Cabuya Mediante Estratificación

Abstract

Este estudio se centró en la elaboración y caracterización mecánica de materiales compuestos de matriz poliéster reforzados con fibra natural de cabuya. Inicialmente se definieron los parámetros de manufactura mediante ensayos preliminares. Se determinaron las concentraciones de los componentes que conforman la matriz: estireno, octoato de cobalto y peróxido de metil etil cetona, así como también la fracción volumétrica, dimensiones y orientación de la fibra. Los compuestos fueron reforzados con fibras en diferentes configuraciones, las cuales fueron: fibra continua unidireccional, tejido plano con orientaciones de 0º y 45º y con láminas alternadas 0º/45º. Además, se investigó el efecto del estireno como componente de la matriz conjuntamente con el desarrollo de diferentes procesos de curado a una temperatura de 40ºC durante 16 y 24 horas. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mecánicamente mediante ensayos estandarizados de tracción, flexión e impacto. Estos resultados fueron comparados con las propiedades mecánicas de la matriz poliéster, y se mostró el comportamiento en función de la fracción volumétrica y orientación de la fibra. El compuesto con fibra continua unidireccional de cabuya presentó la mayor resistencia a la tracción (74 MPa) y el compuesto con tejido alternado 0º/45º tuvo la mayor resistencia a la flexión (72 MPa). Debido a su cuasi-isotropía, el compuesto con tejido alternado resultó ser el mejor refuerzo. Este tipo de material, sin estireno como constituyente de la matriz y curado a 40ºC durante 16 horas presentó la mejor combinación de propiedades. La resistencia a la tracción (60 MPa) y el módulo de elasticidad (6508 MPa) de este material fueron 111 y 336% mayores a los de la resina poliéster, respectivamente. La resistencia a la flexión (76 MPa) y el módulo de elasticidad (4434 MPa) fueron 34 y 137% mayores comparados a la matriz. La resistencia al impacto (0,15 J) superó en 114% a la del poliéster. Finalmente, este compuesto se usó para elaborar un prototipo de un mostrador de vinos, el mismo que fue comparado frente a un mostrador similar elaborado en madera. Como conclusión, el producto desarrollado con el material compuesto presentó un menor costo de fabricación y muy buena estética