Avaliação da resistência à tração de compósitos poliméricos com fibras naturais em diferentes arquiteturas de reforço

Evaluation of the tensile strength of polymer composites with natural fibers in different reinforcement architectures

RESUMO

As fibras naturais destacam-se como alternativas sustentáveis para reforço em compósitos, devido à disponibilidade, baixo custo e impacto ambiental reduzido. A presente investigação avaliou o comportamento mecânico de compósitos poliméricos reforçados por fibras de juta na forma de fios, fabricados por laminação manual com resina poliéster insaturada como matriz. As fibras comerciais, em tecido plano (T), foram desfiadas manualmente para formar arranjos unidirecionais com orientações específicas, resultando em oito configurações de empilhamento: 45°/0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45°, 45°/T/45°, T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T e T/T/T. Durante a fabricação dos laminados, manteve-se a fração mássica de fibra constante em 18% e a cura foi realizada à temperatura ambiente por sete dias. As amostras foram submetidas a ensaios de tração conforme parâmetros da norma ASTM D3039/D3039M, com aplicação de carga a 2 mm/min. Os resultados demonstraram variações significativas nas propriedades mecânicas em função da orientação das fibras, sendo que os arranjos T/0o/T e 45°/0°/45° apresentaram os melhores desempenhos em termos de resistência à tração (31,19 MPa e 31,16 MPa, respectivamente). A fractografia superficial permitiu correlacionar os modos de falha com a arquitetura dos compósitos fabricados, de modo a enfatizar a influência da simetria e da combinação de fibras alinhadas e tecidos nas propriedades dos materiais propostos.

Palavras-chave:
Compósitos laminados; Matriz polimérica; Fibras vegetais; Resistência à tração

ABSTRACT

Natural fibers stand out as sustainable alternatives for reinforcement in composites due to their availability, low cost, and reduced environmental impact. This research evaluated the mechanical behavior of polymer composites reinforced with jute fibers in the form of yarns, manufactured by manual lamination with unsaturated polyester resin as the matrix. Commercial fibers, in flat fabric (T), were manually shredded to form unidirectional arrangements with specific orientations, resulting in eight stacking configurations: 45°/ 0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45°, 45°/T/45°, T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T, and T/T/T. During the manufacture of the laminates, the mass fraction of fiber was kept constant at 18%, and curing was performed at room temperature for seven days. The samples were subjected to tensile tests according to the parameters of ASTM D3039/D3039M, with load application at 2 mm/min. The results showed significant variations in mechanical properties depending on the orientation of the fibers, with the T/0o/T and 45°/0°/45° arrangements showing the best performance in terms of tensile strength (31.19 MPa and 31.16 MPa, respectively). Surface fractography allowed the failure modes to be correlated with the architecture of the manufactured composites, emphasizing the influence of symmetry and the combination of aligned and woven fibers on the properties of the proposed materials.

Keywords:
Laminated composites; Polymeric matrix; Vegetable fibers; Tensile strength

1. INTRODUÇÃO

A engenharia de materiais tem se voltado, nas últimas décadas, para o desenvolvimento de soluções que combinem desempenho técnico e responsabilidade ambiental [¹, ²]. Dentre essas soluções, destacam-se os materiais compósitos – sistemas multifásicos resultantes da associação de dois ou mais componentes distintos, cuja combinação promove características superiores às dos constituintes isolados. Essa sinergia estrutural e funcional possibilita a obtenção de propriedades otimizadas, sobretudo em aplicações que exigem leveza, elevada resistência mecânica e durabilidade [³, ⁴, ⁵]. A aplicação de compósitos é verificada em inúmeras indústrias, tais como aeronáutica e automotiva, além da busca por redução de peso, custos e a melhoria da eficiência dos produtos desenvolvidos por estes setores, tem-se o apelo ecológico [⁶, ⁷, ⁸, ⁹]. Em consonância com a intensificação das preocupações ambientais e com a urgência de reduzir os impactos negativos dos processos industriais, tem-se fortalecido a busca por alternativas sustentáveis no campo dos materiais, visando a substituição de matérias- primas sintéticas consolidadas no mercado [¹⁰, ¹¹, ¹², ¹³, ¹⁴]. O uso de compósitos reforçados com fibras naturais em substituição a materiais tradicionais, como as fibras sintéticas, destaca-se como alternativa viável à adoção de soluções sustentáveis, agregando valor ambiental e reduzindo custos de produção em diversas aplicações [¹⁵, ¹⁶].

Dentro desse escopo, as fibras vegetais emergem como recursos promissores para o reforço estrutural de compósitos poliméricos, devido à sua natureza renovável, ampla disponibilidade, biodegradabilidade e desempenho mecânico satisfatório [¹⁷, ¹⁸, ¹⁹, ²⁰]. A incorporação dessas fibras em substituição a materiais convencionais representa uma estratégia coerente com os princípios da ecoeficiência, uma vez que alia baixo custo, facilidade de manuseio e propriedades físico-mecânicas compatíveis com diversas exigências da engenharia moderna [²¹, ²², ²³]. Tal perspectiva é reforçada pelo atual panorama da globalização tecnológica, que tem ampliado o espaço para o desenvolvimento de materiais inovadores, concebidos desde a sua gênese com foco na sustentabilidade e na redução do impacto ambiental ao longo de todo o ciclo de vida do produto [²⁴, ²⁵, ²⁶]. No contexto brasileiro, as fibras lignocelulósicas apresentam vantagens adicionais, como a elevada disponibilidade regional e a baixa abrasividade durante o processamento, o que contribui para a preservação de equipamentos industriais e para a viabilidade técnica de sua aplicação em escala [²⁷, ²⁸, ²⁹, ³⁰]. Esses atributos consolidam sua relevância como alternativa viável e estratégica para o setor de materiais compósitos sustentáveis. As fibras naturais de origem vegetal podem ser classificadas de acordo com o componente morfológico na qual são extraídas, sendo possível citar fibras de folha, caule, semente e fruto. Dentre as principais fibras naturais difundidas nacionalmente, tem-se: juta, sisal, coco, curauá, e da bananeira [³¹, ³², ³³, ³⁴]. A planta conhecida como juta, cujo nome científico é Corchorusa capsularis, trata-se de uma planta têxtil nativa da Ásia, sendo predominante em regiões de clima quente úmido. Após a colheita e seu desfibramento são extraídas suas fibras, as quais apresentam vasta aplicabilidade, dentre eles, tem-se a aplicação como reforço de compósitos de matriz polimérica, a exemplo de poliéster e epóxi [³⁵, ³⁶, ³⁷, ³⁸].

Diferentes matrizes que podem ser aplicadas para a produção de compósitos, sejam a exemplo de metálicas, poliméricas e cimentícias [³⁹, ⁴⁰, ⁴¹, ⁴²]. Em se tratando de matrizes poliméricas estas podem ser termoplásticas, isto é, recicláveis ou termofixas, as quais não podem ser reutilizadas, sendo amplamente utilizadas resinas poliéster e epóxi [⁴³]. Os materiais compósitos possuem alto potencial tecnológico e estratégico devido à sua versatilidade e alinhamento com a sustentabilidade e a economia circular [⁴⁴, ⁴⁵, ⁴⁶]. Existem na literatura inúmeros métodos de fabricação de compósitos, visando o acabamento ou a produção de peças e a fabricação de corpos de prova para caracterização mecânica. Dentre os principais, é possível mencionar: laminação manual, laminação à vácuo, infusão à vácuo e moldagem por compressão [⁴⁷, ⁴⁸, ⁴⁹, ⁵⁰, ⁵¹]. A técnica de laminação manual é a mais tradicional e simples, a qual consiste na aplicação direta da fase matriz, geralmente resinas, na fase de reforço, amplamente utilizado em fibras naturais ou sintéticas [⁵²].

A literatura científica tem explorado diferentes caminhos para o aprimoramento de compósitos, considerando desde a modelagem do comportamento em fluência sob diferentes estados físicos e temperaturas [⁵³], até a modificação da matriz com aditivos e fibras vegetais para melhorar propriedades específicas [⁵⁴]. A combinação de fibras naturais e sintéticas pode melhorar o desempenho mecânico e térmico dos compósitos [⁵⁵], bem como adição de fibras vegetais, cargas e nanopartículas reforça a rigidez, reduz a absorção de água e otimiza o comportamento viscoelástico, desde que haja boa adesão interfacial com o auxílio de agentes de acoplamento [⁵⁶, ⁵⁷]. Fatores como orientação das fibras e técnica de fabricação influenciam diretamente a resistência à tração, impacto e delaminação [⁵⁸]. O comprimento das fibras, fração volumétrica e espessura também têm sido investigados por sua influência direta na resistência interlaminar e na adesão fibra-matriz [⁵⁹]. Além disso, a orientação das fibras em laminados é reconhecida como determinante nos modos de falha sob diferentes taxas de deformação, especialmente em carregamentos fora do eixo principal [⁶⁰]. Também são verificadas pesquisas com direcionamento a aplicações de compósitos, em setores como automotivo, visando a produção de componentes e de energia eólica, direcionados às pás de turbinas [⁶¹, ⁶², ⁶³, ⁶⁴].

Diante desse cenário, o presente estudo tem como objetivo analisar o comportamento mecânico de compósitos de matriz poliéster reforçados com fibras de juta na forma de fios organizadas em diferentes configurações de laminação. Foram analisadas oito combinações distintas: 45°/0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45°, 45°/T/45°, T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T e T/T/T. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de tração de acordo com a norma ASTM D3039/D3039M [⁶⁵]. Após os ensaios, realizou-se a análise das fraturas superficiais, com o intuito de identificar os mecanismos de falha evidenciados nas configurações dos compósitos.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

A produção dos compósitos foi realizada utilizando como matriz uma resina poliéster tereftálica insaturada, pré-acelerada, de nome comercial Denverpoly 754, fornecida pela empresa Royal Polímeros. O sistema de cura empregado consistiu na adição de peróxido de metil-etil-cetona (MEK), conhecido comercialmente como Butanox M-50, na proporção de 0,33% v/v, considerando o volume total de resina utilizado. Como elemento de reforço, foram utilizadas fibras de juta na forma de fios adquiridas no comércio local na forma de tecido plano. Para a obtenção dos arranjos unidirecionais, os tecidos foram previamente desfiados manualmente, de modo a separar os fios que compõem a trama. Essa etapa foi essencial para possibilitar o controle preciso da orientação das fibras nas lâminas confeccionadas. A disposição das fibras foi organizada em quatro diferentes configurações: 0°, 45°, 90° e tecido.

2.1. Fabricação das lâminas para corte dos corpos de prova representativos

As configurações estruturais das lâminas de juta foram organizadas de acordo com diferentes orientações angulares das fibras, sendo as combinações experimentais as seguintes: 45°/0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45°, 45°/T/45° e T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T e T/T/T, nas quais “T” corresponde ao tecido plano em sua forma comercial. As configurações de empilhamento foram separadas em grupos de 4 para melhor apresentação e discussão dos resultados. Cada sequência estudada encontra-se elencada nas Figuras 1 e 2. Essa seleção visou avaliar a influência da simetria de orientação e da combinação de tecidos planos com fibras orientadas nas propriedades de resistência à tração e deformação.

Figura 1
Arquitetura das lâminas utilizadas na fabricação das placas de compósitos nas sequências: 45°/0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45° e 45°/T/45°.

Figura 2
Arquitetura das lâminas utilizadas na fabricação das placas de compósitos nas sequências: T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T e T/T/T.

A confecção das placas de compósitos foi realizada sobre uma base plana de compensado, revestida com filme de poliéster transparente, cuja função foi facilitar o processo de desmoldagem e garantir a integridade da superfície dos corpos de prova. Organizou-se as lâminas de juta, previamente preparadas conforme os alinhamentos angulares pré-estabelecidos, em camadas sucessivas, respeitando as sequências de empilhamento predefinidas para cada configuração experimental. O processo de laminação consistiu na aplicação de resina poliéster insaturada entre as camadas de fibra de juta, em quantidades controladas para garantir a saturação completa das fibras e uma distribuição homogênea da matriz. Manteve-se a fração mássica de fibra constante em 18% em todas as composições para garantir a comparação direta entre os compósitos nas diferentes configurações de orientação das fibras. O controle foi obtido a partir da inserção controlada das quantidades de resina poliéster entre as lâminas dos compósitos. Após a aplicação da resina e o alinhamento das camadas, os painéis foram deixados em repouso por sete dias à temperatura ambiente, o que permitiu a completa cura do sistema resina-fibra.

A preparação dos corpos de prova foi realizada conforme os critérios estabelecidos pela norma ASTM D3039/D3039M [⁶⁵]. As Figuras 3 e 4 apresentam as configurações das lâminas fabricadas neste estudo, realçando a qualidade do processo de hand lay-up por meio da observação clara da sequência de empilhamento em cada material compósito. Cada imagem está acompanhada de uma escala gráfica, fornecendo referência para melhor compreensão da dimensão das estruturas apresentadas.

Figura 3
Laminados poliméricos reforçados por fibras de juta nas sequências de empilhamento: a) 45°/0°/45°; b) 45°/45°/45°; c) 45°/90°/45°; d) 45°/T/45°.

Figura 4
Laminados poliméricos reforçados por fibras de juta nas sequências de empilhamento: a) T/0°/T; b) T/45°/T; c) T/90°/T; d) T/T/T.

Na fabricação todas as placas, todas as lâminas a 45° foram dispostas a 45 graus positivos. Para os laminados com orientação de fibras a 0°, foram adotadas amostras com dimensões de 15 mm de largura por 250 mm de comprimento. Nos casos de laminados unidirecionais com diferentes ângulos de orientação (45° e 90°), bem como nos compósitos com tecidos bidirecionais, as amostras seguiram a configuração de 25 mm de largura por 175 mm de comprimento.

O processo de corte das amostras foi realizado com o auxílio de um disco diamantado utilizando equipamento de bancada. Os ensaios de tração foram conduzidos em uma máquina universal de ensaios EMIC, modelo DL 500, localizada nas instalações do Instituto Federal do Pará (IFPA) – campus Abaetetuba. Utilizou-se uma célula de carga com capacidade máxima de 5 kN, e realizou-se a aplicação da carga sob velocidade constante de 2 mm/min, conforme as diretrizes da norma de referência. No entanto, nos ensaios de tração, conforme a norma ASTM D3039/D3039M [⁶⁵], são comuns falhas nas extremidades, como escorregamento ou esmagamento. Para evitar esses efeitos, aplicaram-se tabs reforçando as regiões de fixação. Foram efetuados testes preliminares para a escolha do material dos tabs e testes foram feitos com tabs de madeirite, lixas 120 e 180, e de compósito de tecido fibra de fibra de vidro com matriz de poliéster. Este último foi o mais eficiente, oferecendo melhor aderência e resistência e, portanto, foi usado para todos os corpos de prova desta pesquisa.

Após a execução dos ensaios mecânicos, as superfícies de fratura dos corpos de prova foram analisadas com o objetivo de identificar os mecanismos de falha predominantes em cada configuração de laminação. Para tanto, as seções fraturadas foram dispostas lado a lado e documentadas por meio de imagens que permitiram inspeção visual detalhada de características morfológicas relevantes, como fissuração interlaminar, delaminações, falhas adesivas e ruptura das fibras de reforço. O fluxograma da Figura 5 ilustra as principais etapas da metodologia empregada nesta pesquisa.

Figura 5
Fluxograma com a síntese da abordagem metodológica envolvida neste estudo.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

As configurações T/0°/T e 45°/0°/45° destacaram-se por apresentarem as maiores tensões na força máxima (σ_máx), além também elevados módulos de elasticidade. Isso evidencia que o alinhamento das fibras na direção do carregamento (0°) contribui significativamente para o desempenho mecânico, maximizando a ­transferência de carga entre matriz e reforço. Esses laminados também apresentaram baixos desvios padrão, sugerindo boa repetibilidade dos resultados. Por outro lado, as configurações com fibras orientadas em 90° ou na forma de tecido empilhado (T/T/T) apresentaram menor resistência à tração e menor rigidez. A presença do tecido comercial (T) também influenciou os resultados. Em T/90°/T, houve o pior desempenho entre os laminados com tecido, reforçando a limitação de orientação transversal. Já em T/45°/T e T/T/T, a distribuição mais dispersa das fibras reduziu a rigidez, mas aumentou a deformabilidade, como visto no maior Δ_máx da configuração T/T/T. As Figuras 6 e 7 mostram os resultados dos testes de resistência à tração para as configurações de empilhamento adotadas neste estudo.

Figura 6
Testes de resistência mecânica nas configurações 45°/0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45° e 45°/T/45°: a) corpos de prova representativos; b) comportamento força versus deslocamento.

Figura 7
Testes de resistência mecânica nas configurações T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T, e T/T/T: a) corpos de prova representativos; b) força versus deslocamento.

Concluídos os ensaios de tração, os dados experimentais foram analisados para a extração das propriedades mecânicas dos compósitos. A Tabela 1 reúne os resultados obtidos, incluindo os seguintes parâmetros: força máxima (F_máx), tensão na força máxima (σ_máx), deslocamento na força máxima (Δ_máx) e módulo de elasticidade (E). Destaca-se que na literatura acadêmica consultada, há uma forte variabilidade de propriedades mecânicas de fibras e fios de juta.

Tabela 1
Propriedades mecânicas dos compósitos laminados fabricados.

EMPILHAMENTO	FMÁX (N)	σMÁX (MPa)	ΔMÁX (mm)	E (MPa)
Resina poliéster	–	26,94 ± 4,60	0,96 ± 0,18	1893,10 ± 151,82
Fios de juta	–	37,23 ± 1,18	11,0 ± 0,60	670,00 ± 30,00
45°/0°/45°	1978,45 ± 218,06	31,16 ± 3,43	1,23 ± 0,24	1456,32 ± 255,83
45°/45°/45°	1378,90 ± 98,24	21,72 ± 1,55	1,00 ± 0,11	971,67 ± 288,45
45°/90°/45°	1132,20 ± 71,06	17,83 ± 1,11	0,90 ± 0,13	1394,11 ± 381,69
45°/T/45°	1582,88 ± 160,75	24,93 ± 2,53	0,96 ± 0,24	1228,49 ± 382,93
T/0°/T	1980,20 ± 299,52	31,19 ± 4,72	1,17 ± 0,31	1447,76 ± 59,05
T/45°/T	1411,55 ± 73,47	22,23 ± 1,16	1,16 ± 0,20	1286,62 ± 257,63
T/90°/T	1081,57 ± 281,63	17,03 ± 4,44	0,94 ± 0,09	1227,29 ± 35,60
T/T/T	1812,15 ± 113,19	28,54 ± 1,78	1,71 ± 0,13	1070,38 ± 291,86

A Tabela 2 reflete os valores de resistência à tração obtidos na literatura para compósitos com configurações semelhantes às adotadas neste estudo. A observação dos dados aponta que os compósitos com as configurações de empilhamento T/0°/T e 45°/0°/45°, fabricados nesta pesquisa, obtiveram o melhor desempenho.

Tabela 2
Relação entre os compósitos fabricados com outros anteriormente publicados que utilizaram fibra de juta na fabricação de materiais compósitos afins.

CONFIGURAÇÃO	TIPO DE MATRIZ	RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (MPa)	REFERÊNCIA
Juta tratada com NaOH	Poliéster	14,37	SANTIAGO [66]
45°/90°/45°	Poliéster	14,72	RAHMAN et al. [67]
Fibras alinhadas a 45°	Poliéster	33,31	HAMDAN et al. [68]
Tecido de juta a 45°	Poliéster	35,95	GIRISHA et al. [69]
45°/0°/45°	Poliéster	21,24	RAHMAN et al. [67]
Tecido de Juta	Poliéster	31,29	VARELA [70]
Tecido de juta 0°/45°/0°	Poliéster	33,90	VEIGA [71]
45°/T/45°	Poliéster	24,93	Esta pesquisa
45°/90°/45°	Poliéster	17,83	Esta pesquisa
45°/45°/45°	Poliéster	21,72	Esta pesquisa
45°/0°/45°	Poliéster	31,16	Esta pesquisa
T/T/T	Poliéster	28,54	Esta pesquisa
T/90°/T	Poliéster	17,03	Esta pesquisa
T/45°/T	Poliéster	22,23	Esta pesquisa
T/0°/T	Poliéster	31,19	Esta pesquisa

O presente estudo ressalta que em orientações simétricas do tipo T/0°/T e 45°/0°/45°, geralmente obtém-se as maiores resistências à tração (31,19 MPa e 31,16 MPa, respectivamente). Ao comparar os laminados 45°/0°/45° e 45°/90°/45° com empilhamentos semelhantes avaliado anteriormente [⁶⁷], observa-se um incremento de, respectivamente, 46,7% e 21,1% na resistência à tração. Essa diferença pode ser atribuída, entre outros fatores, à melhor uniformidade na distribuição das fibras e ao maior controle na espessura dos laminados adotados nesta pesquisa, já que ambos os estudos utilizaram a mesma matriz (poliéster) e o mesmo método de fabricação (laminação manual). A presença do núcleo com fibras alinhadas a 0° favorece a transferência de carga ao longo do eixo da solicitação.

A comparação com a literatura consultada, considerando configurações de empilhamento similares, mostra que o laminado T/T/T apresentou resistência inferior ao reportado anteriormente [⁷⁰], ambos com tecido de juta e matriz poliéster. A diferença pode estar relacionada ao número de camadas, compactação e método de fabricação.

No caso do empilhamento 45°/45°/45°, o valor obtido para resistência à tração foi menor que os obtidos em estudos prévios com fibras/tecido de juta alinhados a 45° [⁶⁸, ⁶⁹]. Diferenças no tipo de reforço e maior compactação nos estudos de referência podem justificar o desempenho superior observado, além de maior presença de falhas na interface reforço/matriz. A fractografia superficial em materiais compósitos é imprescindível, pois oferece dados importantes sobre a resposta estrutural do material frente às cargas mecânicas aplicadas. As Figuras 8 e 9 a seguir resume os principais aspectos descritivos das falhas identificadas em cada configuração produzida, a fim de estabelecer a relação entre o arranjo das camadas e o mecanismo de fratura observado.

Figura 8
Observações gerais e detalhamento do aspecto da fratura dos corpos de prova nas configurações 45°/0°/45°, 45°/45°/45°, 45°/90°/45° e 45°/T/45°.

Figura 9
Observações gerais e detalhamento do aspecto da fratura dos corpos de prova nas configurações T/0°/T, T/45°/T, T/90°/T e T/T/T.

A influência decisiva da camada em 45°, que conduz a propagação de trincas e participa intensamente da falha do compósito 45°/90°/45° (Figura 8) era esperada com base em pesquisa anterior [⁷²]. A configuração 45°/0°/45° apresentou fratura com pequena região plana perpendicular à carga, indicando a atuação da camada intermediária a 0°, enquanto no laminado 45°/45°/45°, a fratura foi contínua na direção das fibras inclinadas.

Na Figura 9, os aspectos de fratura dos laminados de juta indicam que a orientação das camadas influencia diretamente o mecanismo de falha. Configurações com fibras a 0° (como T/0°/T) apresentam maior resistência, mas fraturam de forma brusca ao exceder o limite do material. Já nos arranjos T/T/T e T/90°/T, a fratura ocorre de forma plana e perpendicular à carga, enquanto na configuração T/45°/T, o alinhamento inclinado das fibras gera falha entre camadas, uma vez que os fios do urdume presentes em tecidos suportam maiores solicitações devido ao alinhamento na direção do carregamento [⁷³].

O Grupo de Pesquisa em Materiais Compósitos (GPMAC), vinculado à Universidade Federal do Pará (UFPA), desenvolve atualmente um estudo complementar voltado à caracterização microestrutural de compósitos por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). O objetivo é obter imagens detalhadas das superfícies de fratura, permitindo a análise aprofundada das interfaces entre matriz e reforço, além da identificação dos mecanismos de nucleação e propagação de trincas e dos modos de falha das fibras em distintas orientações. A expectativa é que essa abordagem revele informações que não podem ser captadas em análises macroscópicas, ampliando a compreensão sobre o desempenho mecânico dos materiais. Com isso, os resultados futuros deverão contribuir significativamente para o aperfeiçoamento no projeto e na fabricação de laminados com melhores propriedades estruturais.

4. CONCLUSÕES

A presente investigação demonstrou, com base em ensaios experimentais padronizados e análise fractográfica, que a arquitetura de empilhamento das lâminas exerce papel determinante no desempenho mecânico à tração de compósitos laminados de matriz poliéster reforçados com fibras de juta na forma de fios. As configurações T/0°/T e 45°/0°/45° apresentaram os maiores valores de resistência à tração, atingindo tensões máximas de 31,19 MPa e 31,16 MPa, respectivamente, o que corrobora a eficácia da orientação das fibras paralelamente à direção do carregamento na maximização da resistência longitudinal do laminado.

A adoção de tabs confeccionados em compósito de fibra de vidro com matriz de poliéster foi decisiva para a mitigação de falhas por escorregamento ou esmagamento nas regiões de fixação dos corpos de prova, assegurando a integridade dos resultados conforme os critérios da norma ASTM D3039/D3039M [⁶⁵]. O processamento via hand lay-up resultou em laminados com bom grau de impregnação da matriz, ausência de delaminações e adequada adesão interlaminar, como evidenciado pelos modos de fratura predominantemente coesivos observados na análise macroscópica das superfícies fraturadas.

A análise comparativa com dados da literatura revelou que os valores obtidos para as configurações avaliadas estão em conformidade com, ou superiores a, compósitos similares reforçados com juta, ressaltando a relevância do controle da orientação das fibras e da sequência de empilhamento na otimização das propriedades mecânicas. A caracterização morfológica das fraturas permitiu identificar mecanismos de falha associados à orientação preferencial das fibras e à arquitetura interna das lâminas, destacando o papel do alinhamento das fibras na direção da força aplicada como fator crítico na resistência final do compósito.

Em síntese, os resultados obtidos confirmam o potencial técnico dos compósitos de poliéster reforçados com juta para aplicações estruturais de média exigência mecânica, desde que se otimize a configuração de empilhamento. Recomenda-se, para trabalhos futuros, a investigação do efeito de tratamentos superficiais nas fibras, variações no teor de reforço e o emprego de outras matrizes poliméricas, visando ampliar o espectro de aplicações e o desempenho global desses materiais.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  05 Set 2025
• Data do Fascículo
  2025

Histórico

• Recebido
  27 Jun 2025
• Aceito
  01 Ago 2025