ARTÍCULO MATERIAL COMPUESTO FIBRAS DE PET
Enviado por Christian Mauricio • 4 de Septiembre de 2019 • Ensayos • 2.923 Palabras (12 Páginas) • 78 Visitas
Obtención de un Nuevo Material Compuesto de Matriz Poliéster Reforzado con Fibras de Tereptalato de polietileno Reciclado
Developmen of a New Material Composed of Polyester Matrix Reinforced With Recycled Polyethylene Terephtalate Fibers
Christian Sailema[1], Jorge Guamanquispe[2], Gonzalo López3, Rodney Hechavarria4, Segundo Espín5
Resumen | Abstract |
En Ecuador se produce cada día decenas de toneladas de desechos sólidos que se degradan en tiempos prolongados aumentando así la contaminación medio ambiental. Con el objetivo de reciclar una mayor cantidad de envases a nivel nacional, se desarrolló un material compuesto de matriz poliéster reforzado con fibras de tereptalato de polietileno reciclado, en donde se evaluaron diferentes fracciones volumétricas y configuraciones del material de refuerzo. Se determinó el grupo de probetas que presentó mejores propiedades mecánica, a través de ensayos de tracción, flexión e impacto bajo especificaciones de normas ASTM. De acuerdo al análisis realizado a los tres tipos de ensayos mecánicos, se determinó que el mejor material compuesto corresponde a una fracción volumétrica de 70% de matriz con el 30% de refuerzo y con una configuración de fibra corta de 10 mm, con una orientación al azar y estratificación a compresión. Se concluye que este material compuesto puede aplicarse en la fabricación de partes internas y externas de vehículos, en carrocerías, en desagües para casas y en marcos de refuerzo para paneles. Palabras Clave: Material compuesto, tracción, flexión, impacto, PET, Normas ASTM. | In Ecuador, dozens of tons of solid waste are produced each day, which degrade over a long period of time, increasing environmental pollution. In order to recycle a larger number of containers at the national level, a composite of polyester matrix reinforced with recycled polyethylene tereptalate fibers was developed, where different volumetric fractions and configurations of the reinforcement material were evaluated. The group of specimens that presented better mechanical properties were determined through tensile, bending and impact tests, all this under ASTM standards. According to the three types of mechanical tests analysis, it was determined that the best composite material corresponds to a volumetric fraction of 70% of matrix with a 30% with the array of reinforcement and with a short-fiber configuration of 10 mm, with a random orientation and stratification to compression. It is concluded that this composite can be applied in the manufacture of internal and external parts of vehicles, car bodies, in homes and in drains for reinforcement frames for panels. Keywords: Composite, tensile, flexural, impact, PET, ASTM Standards. |
1. Introducción
Diferentes industrias en el Ecuador utilizan envases plásticos en su mayoría compuestos por materiales poliméricos no degradables, lo que provoca un alto nivel de contaminación. Se han ejecutado muchas investigaciones referentes a las propiedades de materiales compuestos con fibras sintéticas y en partículas que son ampliamente utilizadas en la industria del transporte y construcción. Entre estas investigaciones existen las siguientes: fabricación y caracterización de un material compuesto de matriz polimérica reforzado con PET grado botella [1], caracterización de material compuesto PET-Vidrio [2], diseño de un material compuesto con matriz de resina poliéster y fibras de aserrín y PET [3], propuesta de un material compuesto con base al PET reciclado con aplicaciones en construcción [4], caracterización de materiales compuestos a base de PET reciclado reforzado con 5% y 40% en peso de partículas de zinc [5], estudio experimental del comportamiento mecánico a la flexión de materiales compuestos en base de fibra de PET reciclado y fibra de vidrio [6], efectos de la incorporación de polietilen tereftalato sobre la estructura y propiedades mecánicas de materiales compuestos polipropileno y vidrio [7], efectos en las propiedades en tensión de un material compuesto base cemento reforzado con fibras de PET reciclado [8], estudio numérico-experimental de fibras de PET y su comportamiento en una matriz de concreto [9], comportamiento térmico y mecánico de mezclas de PC/PET con altos de contenidos de PC [10].
En los trabajos anteriores [1] - [10], se parte de refuerzos reciclados y no reciclados de PET, por esta razón el objetivo de este trabajo es presentar una alternativa al reciclaje de las botellas plásticas obteniendo un material compuesto de matriz poliéster reforzado con fibras de tereftalato de polietileno (PET), en el mismo se ha determinado las características mecánicas para generar una matriz de información con este nuevo material que se propone y plantear posibles aplicaciones industriales.
2. Materiales y métodos
Para la recolección, procesamiento y análisis de la información se siguió la siguiente metodología:
El material de refuerzo que se utilizó en este proyecto es el tereftalato de polietileno (PET), que se adquirió en la empresa ENKADOR S.A. de la ciudad de Quito. Para la obtención de la fibra de PET, se recolectan los envases plásticos que luego pasan por un proceso de limpieza y desinfección antes de ser trituradas. Después de fundir el material triturado se forman pequeños gránulos denominados chips, el mismo que en el área de hilatura se convierten en filamentos de tereftalato de polietileno (PET).
2.1 Densidad de la fibra de PET
La densidad promedio de la fibra de tereftalato de polietileno PET se calculó mediante el método gravimétrico, que es un método analítico y cuantitativo, que determina la cantidad de sustancia midiendo el peso de la misma con una balanza analítica. Se colocó resina poliéster en 3 vasos de precipitación, cada vaso con igual volumen de resina, luego se añadió la fibra de PET en cada vaso de precipitación con resina, se determinó la diferencia de volumen, restando el volumen final de resina con fibra menos el volumen inicial de resina sin fibra; con la diferencia de volumen adquirido de cada vaso de precipitación y la masa de la fibra previamente calculada, se procedió a determinar la densidad de la fibra de PET mediante la aplicación de la ecuación 1:
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