Unfried Silgado, JimyEspítia Sanjuán, Luis ArmandoAltamiranda Suarez, Juan Carlos2024-11-152024-11-152024-11-14https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/8733Este estudio investigó el uso de tejidos de fibras del pseudotallo del plátano originarias del departamento de Córdoba, Colombia, como refuerzo en materiales compuestos de matriz polimérica usando moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM). Las fibras del pseudotallo fueron extraídas usando decorticado manual y secadas a 40°C. Posteriormente, recibieron tratamientos superficiales de mercerizado con NaOH y recubrimiento con resina epóxica flexible. Hilos trenzados continuos con diferente número de fibras (10 y 15) fueron entonces desarrollados, para, finalmente realizar tejidos de tipo Tafetán que sirvieron como refuerzo. Se realizó análisis morfológico con microscopía óptica y electrónica, ensayos de FTIR y TGA, se estimó la permeabilidad, la fuerza de adhesión con resina de poliéster (matriz), pull-out, la fuerza de tracción de los tejidos, ensayo de tensión y flexión del compuesto. Los resultados mostraron que el diámetro de los hilos tratados aumentó ligeramente sin afectar significativamente las propiedades mecánicas. Con relación al ensayo de pull-out, los hilos tratados exhibieron menor tasa de extracción (25%) comparados a los no tratados (33%), sugiriendo mejor adherencia interfacial. La permeabilidad de los tejidos aumentó con los hilos tratados, mejorando la infiltración de resina. No obstante, la carga a tensión fue mayor para tejidos de 10 fibras sin tratamiento con 2,33 kN frente a 1,37 kN para tejidos tratados de 10 fibras y 1,55 kN a 0.80 kN para tejidos de hilos de 15 fibras sin y con tratamiento, respectivamente. Los tejidos tratados también mostraron menor fuerza de adhesión con la resina de poliéster. Finalmente, los compuestos reforzados con 3 capas de tejido sin tratamiento mostraron la mayor resistencia a tracción, mientras que los compuestos de 1 capa sin tratamiento alcanzaron la mayor resistencia a flexión.This study investigated the use of banana pseudostem fibers originating from the department of Córdoba, Colombia, as reinforcement in polymer matrix composites using vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM). The pseudostem fibers were extracted manually through decortication and dried at 40°C. Subsequently, they underwent surface treatments, including mercerization with NaOH and coating with flexible epoxy resin. Continuous braided yarns with different fiber counts (10 and 15) were then developed, and finally, plain weave fabrics were produced to serve as reinforcement. Morphological analysis was conducted using optical and electron microscopy, along with FTIR and TGA tests. Permeability, adhesion strength with polyester resin (matrix), pull-out tests, tensile strength of the fabrics, and tensile and flexural strength of the composite were evaluated. The results showed that the diameter of the treated yarns increased slightly without significantly affecting the mechanical properties. Regarding the pull-out test, the treated yarns exhibited a lower extraction rate (25%) compared to the untreated ones (33%), suggesting better interfacial adhesion. The permeability of the fabrics increased with the treated yarns, improving resin infiltration. However, the tensile load was higher for untreated 10-fiber fabrics at 2.33 kN compared to 1.37 kN for treated 10-fiber fabrics, and 1.55 kN versus 0.80 kN for untreated and treated 15-fiber yarns, respectively. Treated fabrics also showed lower adhesion strength with polyester resin. Finally, composites reinforced with three layers of untreated fabric demonstrated the highest tensile strength, while those with one untreated layer achieved the greatest flexural strength.RESUMEN 9ABSTRACT 10Introducción 11Objetivos 13Objetivo general 13Objetivos específicos 13Estructura de la tesis 141. Capítulo I. Revisión de literatura 151.1. Materiales compuestos 151.1.1. Matrices para materiales compuestos 161.1.2. Tejidos como Refuerzo para Materiales Compuestos 171.1.3. Fibras naturales como refuerzo de materiales compuestos 191.1.3.1. Composición química 201.2. Fibra de plátano 221.3. Modificación superficial de las fibras naturales 221.3.1. Modificación física de las fibras naturales 231.3.2. Modificación química de las fibras naturales 231.3.3. Moldeado por transferencia de resina RTM 241.3.3.1. Moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM) 241.3.3.2. Principios de operación del proceso RTM 251.3.3.3. Ventajas y desventajas de los procesos de RTM 261.4. Permeabilidad del refuerzo 271.5. Viabilidad del proceso de fabricación 301.5.1. Viabilidad técnica 301.5.2. Viabilidad operativa 301.6. ESTADO DEL ARTE 311.7. Trabajos derivados 341.8. Extracción de fibras 352.1. Extracción de fibras 352.2. Elaboración de hilos 362.3. Tratamiento químico 372.4. Aplicación de recubrimiento 382.5. Efecto de la velocidad de enrollado en el Angulo de torsión superficial 392.6. Efecto de la velocidad de enrollado en las propiedades a tracción 402.7. Ensayo de extracción de fibra (Pull Out) 412.8. Medida de ángulo de contacto 422.9. Microscopía electrónica de barrido (SEM) 442.10. Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) 452.11. Elaboración de tejidos 462.12. Cálculo de la permeabilidad unidireccional experimental 482.13. Prueba de tensión de tejidos 512.14. Prueba de adherencia 522.15. Elaboración del material compuesto usando VARTM 522.15.1. Preparación del refuerzo 532.15.2. Preparación del molde 542.15.3. Elaboración del compuesto 542.16. Realización de ensayos de tensión y flexión. 553. Capitulo III. Diseño Experimental 563.1. HIPÓTESIS 563.2. Universo 563.3. Variables 563.4. Recolección de datos 594. Capítulo IV: Resultados y discusiones 624.1. Elaboración de hilos tratados químicamente y recubiertos 624.2. Prueba de extracción (Pull out) 654.3. Angulo de contacto 674.4. Efecto de la velocidad de enrollado sobre el ángulo de torsión superficial 704.5. Efecto de la velocidad de enrollado en la resistencia a tracción 724.6. Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) 744.7. Elaboración de tejidos 774.8. Estimación de la permeabilidad unidireccional 784.9. Prueba de tensión de tejidos 874.10. Prueba de adherencia en tejidos 894.11. Estimación de fracción de refuerzo del material compuesto 944.12. Análisis de propiedades mecánicas del material compuesto 964.12.1. Resistencia a tracción 964.12.2. Análisis de resultados de flexión 994.13. Efecto de los tratamientos sobre las propiedades mecánicas del material compuesto 1014.14. Viabilidad para la fabricación del material compuesto 1065. Capitulo V. Conclusiones Generales 111Sugerencias de trabajos futuros 1146. Bibliografía 1157. ANEXOS 127application/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2024Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)info:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessFibraPlátanoTejidoVARTMMaterialCompuestoFiberBananaFabricVARTMMaterialCompositeUniversidad de CórdobaRepositorio Institucional Unicórdobahttps://repositorio.unicordoba.edu.cohttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2