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Diseño y caracterización de un material compuesto elaborado con resina elium® y reforzado con fibra obtenida de desechos de Manicaria saccifera
No full textSin autorización de usoEn este estudio se evaluó el proceso de curado a temperatura ambiente de la resina Elium® 188 con catalizador Luperox® AFR40. De esta manera, se identificaron las problemáticas, características y consideraciones que se deben tener presentes para trabajar con esta resina polimérica. Asimismo, la caracterización de la cinética del proceso de curado de la resina se realizó utilizando el modelo de Kamal. Las propiedades físicas de la resina curada con 3% w/w de catalizador fueron evaluadas y se compararon con un material compuesto diseñado y manufacturado por infusión de resina utilizando Manicaria Saccifera como refuerzo y la resina Elium® 188 como matriz. Se encontró que el refuerzo representa una mejoría significativa en la dirección de las cargas y el material con el refuerzo orientado simétricamente sí exhibe propiedades isotrópicas. El material compuesto diseñado y manufacturado exhibió una mejoría de aproximadamente 40% en el esfuerzo máximo y un 65% más en el módulo de Young respecto a la matriz.This study evaluated the curing process at room temperature of Elium® 188 resin with Luperox® AFR40 catalyst. In this way, the problems, characteristics and considerations to be taken into account when working with this polymer resin were identified. Likewise, the characterization of the kinetics of the resin curing process was carried out using the Kamal model. The physical properties of the resin cured with 3% w/w catalyst were evaluated and compared with a composite material designed and manufactured by resin infusion using Manicaria Saccifera as reinforcement and Elium® 188 resin as matrix. It was found that the reinforcement represents a significant improvement in the direction of loading and the material with the symmetrically oriented reinforcement does exhibit isotropic properties. The designed and manufactured composite material exhibited approximately 40% improvement in peak stress and 65% improvement in Young's modulus over the matrix.Ingeniero QuímicoPregrad
Desarrollo y caracterización de filamentos a partir de ácido poliláctico y cascarilla de arroz para impresión 3D
No full textEn los últimos años ha surgido un gran interés en alternativas para disminuir el impacto de los desechos plásticos en el ambiente como los materiales compuestos con fibras naturales. El presente estudio busca el desarrollo de un filamento para la manufactura con impresión 3D a partir de cascarilla de arroz (RH), residuo agroindustrial de abundancia en Colombia, y ácido poliláctico (PLA), analizando sus propiedades físicas, térmicas y mecánicas.In recent years, there has been a great interest in alternatives to reduce the impact of plastic waste on the environment such as materials composed of natural fibers. The present study seeks the development of a filament for 3D printing manufacturing from rice husks (RH), abundant agroindustrial residue in Colombia, and polylactic acid (PLA), analyzing their physical, thermal and mechanical properties.Ingeniero QuímicoPregrad
Desarrollo y caracterización de un material compuesto obtenido a partir de los desechos del plátano verde (Musa paradisiaca)
No full textSe realizó la manufactura de un material compuesto a partir de harina obtenida del plátano verde (musa paradisiaca) con el fin de aprovechar los desechos que este produce. En esta investigación se realizó un análisis reológico para el biopolímero cuyo objetivo es comparar su comportamiento viscoso y elástico con el de un polímero tradicional. Además, se realizó un diseño experimental con una variación en el tamaño de la fibra (1000-500 micrómetros y 180-150 micrómetros ) para la manufactura del material compuesto y de esta forma, determinar la diferencia que esta variable genera en los resultados físicos, térmicos y mecánicos.Ingeniero QuímicoPregrad
Characterization of the cashew nut shell as possible source of natural fibers for composite materials applications.
No full textSin autorización de usoLa creciente necesidad de reducir el uso de los plásticos derivados del petróleo y reemplazarlos por materiales eco-amigables, ha generado un gran interés en materiales compuestos conformados por polímeros biodegradables con refuerzo de fibras naturales. El objetivo principal de esta investigación es determinar la posibilidad de utilizar la cascará de nuez de marañón (CNS) como una posible fuente renovable de fibras para la producción de materiales compuestos. Debido a la naturaleza oleosa de la CNS fue necesario utilizar un método de extracción secuencial para poder remover la mayor parte del aceite de la nuez (CNSL), con el fin de poder realizar una caracterización adecuada del residuo. La caracterización consistió en el uso de un análisis termogravimétrico (TGA), análisis infrarrojo y la determinación de la composición química de la CNS. Debido a la gran cantidad de celulosa y una buena estabilidad térmica se puede considerar la CNS como una fuente factible de fibra para ser usada como refuerzo de materiales compuestos.inglés: The growing need of replacing fossil fuel plastics with eco-friendly materials has led to an increasing interest in degradable, bio-based polymers which can be reinforced with natural fibers in order to form composites. The main objective of this research is to determine the possibility of using cashew nut shell (CNS) as a possible renewable source of fiber for the production of composite materials. Due to the oily nature of the CNS a sequential extraction method was used in order to remove most of the CNSL in order to perform a proper characterization of the residue. The characterization consisted on the use of Thermo-gravimetric analysis (TGA), infrared analysis, and a chemical composition determination. Due to the high amounts of cellulose and good thermal stability of the fibers it seems that the CNS could be a feasible source of fiber capable of reinforcing bio-composites.Ingeniero QuímicoPregrad
Desarrollo y caracterización de un material compuesto con fibra de cacao para la producción de filamento para impresión 3D
No full textEl desarrollo de materiales compuestos ha surgido como una solución ante la problemática de contaminación ambiental, ya que se aprovecha la biomasa que usualmente no tiene ningún uso en una propuesta de valor agregado. En este estudio se evaluaron cuatro nuevos filamentos en base a cascarilla de caco (5%) y PLA, y se compararon mediante la caracterización física, mecánica y térmica de estos. Las fibras utilizadas en los nuevos filamentos evaluados fueron: Cascarilla sin tratar, cascarilla con funcionalización ácida, cascarilla con tratamiento alcalino y cascarilla con adición de hidroxiapatita. Los materiales fueron comparados luego de su extrusión mediante análisis termogravimétrico (TGA), calorimetría de barrido (DSC), mediciones de contenido de humedad y capacidad de absorción de agua, y ensayos de compresión para conocer las propiedades mecánicas de los materiales. Con respecto a las propiedades físicas, se obtuvo que la inclusión de la fibra y los distintos tratamientos generan un aumento sobre el contenido de humedad del material y la capacidad de absorción del agua en distintas medidas. Con respecto a las propiedades térmicas, debido al bajo contenido de cascarilla en el material se tiene que los filamentos siguen el comportamiento de degradación de un material polimérico, y se disminuye levemente esta temperatura de degradación. Además, la inclusión de la fibra hace que las propiedades mecánicas del material mejoren, al menos para el esfuerzo máximo a compresión. En conclusión, la inclusión de la fibra en el material incrementa la resistencia a la compresión, sin tener disminuciones importantes en la temperatura de degradación, ni sobre las propiedades físicas del material.Ingeniero QuímicoPregrad
Prototipo de un marco para gafas fabricado a partir de un material compuesto elaborado con resina Elium® 188 y fibras de la palma Manicaria Saccifera
No full textEn este estudio se realizó un prototipo de un marco de gafas a partir de un material compuesto elaborado a partir resina Elium ® 188 y desechos de la palma Manicaria Saccifera. Para establecer si el prototipo cumplía con los estándares necesarios se realizaron diversas pruebas siguiendo la norma ISO 12870Ingeniero QuímicoPregradoMateriales compuestos, reforzados con fibras naturale
Caracterización de la cascarilla de arroz y extracción de celulosa
No full textEn este estudio se caracterizó física y químicamente la cascarilla de arroz como posible potencial productor de celulosa, con el fin de utilizarlo en materiales compuestos. Las muestras se sometieron a diferentes pruebas con el propósito de conocer el porcentaje de ceniza, extractivos, lignina, hemicelulosa, celulosa, humedad, densidad de partícula, densidad aparente y tamaño de partícula, utilizando las técnicas propuestas por las normas TAPPI (Asociación Técnica de la Industria de la Celulosa y el Papel). Como resultado, se obtuvo que la cascarilla de arroz en su composición química contiene 18.53% de ceniza, 2.72% de extractivos, 26.1% de lignina, 4.16% de hemicelulosa y 45.84% de celulosa. En cuanto a sus características físicas se encontró que tiene una humedad del 7.91% densidad de partícula de 400.69 Kg/m^3, una densidad aparente de 115.39 Kg/m^3 y un tamaño de partícula de entre 1.7 y 2.36mm. Posteriormente, se extrajo celulosa de la cascarilla de arrozIn this research, the rice husk was physically and chemically characterized as a possible potential cellulose producer, with the purpose of using it in composite materials. The samples were subjected to different tests to know the percentage of ash, extractives, lignin, hemicellulose, cellulose, humidity, particle density, bulk density and particle size, using the techniques proposed by the TAPPI standards (Technical Association of the Pulp and Paper Industry). As a result, it was obtained that the rice husk in its chemical composition contains 18.53% ash, 2.72% extractives, 26.1% lignin, 4.16% hemicellulose and 45.84% cellulose. Regarding its physical characteristics, it was found to have a humidity of 7.91%, particle density of 400.69 Kg/m^3, an apparent density of 115.39 Kg/m^3and a particle size between 1.7 and 2.36mm. Subsequently, cellulose was extracted from the rice husk through a process of several stages: first, three consecutive steps were carried out in order to eliminate the impuritiesIngeniero QuímicoPregrad
Influencia de un tratamiento alcalino superficial en la resistencia y adhesión entre la cascarilla de arroz y polipropileno reciclado en un filamento de impresión 3D
No full textSin autorización de usoLa investigación en tecnologías amigables con el medio ambiente es una prioridad en la actualidad, pues la producción de residuos y desechos nocivos ha aumentado de forma desmesurada, causando así daños que en ocasiones llegan a ser irreparables. Con el desarrollo de materiales compuestos con fibras naturales utilizando polímeros reciclados no biodegradables y desechos agroindustriales se pretende disminuir dichos efectos negativos mencionados. Este proyecto tiene como objetivo analizar la influencia de un tratamiento alcalino en cascarilla de arroz utilizada como refuerzo de un material compuesto con polipropileno reciclado como matriz, así como el efecto de añadir dicha cascarilla al material. Formulaciones con cascarilla tratada y sin tratar, además del polipropileno puro, fueron caracterizados de forma mecánica con pruebas de tensión, flexión e impacto. Además, se realizaron pruebas en el DSC para caracterizar térmicamente al material y pruebas reológicas con un reómetro rotacional ARG2. También, se pudo caracterizar morfológicamente mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y conocer sus propiedades físicas como densidad, absorción de agua y humedad mediante las pruebas pertinentes. Se concluyó que el efecto de añadir cascarilla al material, sin importar su tratamiento, fue negativo pues todas las propiedades mecánicas empeoraron. Por otro lado, las pruebas reológicas y la morfología de los materiales mostraron que el tratamiento alcalino si tuvo un efecto en la interacción entre la cascarilla y la matriz de polipropileno, pero no fue lo suficiente para generar un cambio significativo en las propiedades mecánicas y térmicas del mismo. Las propiedades físicas si se vieron afectadas por el tratamiento alcalino de la cascarilla de arroz. En conclusión, el tratamiento alcalino tiene un gran potencial para mejorar las propiedades del material compuesto; es necesario adecuar las condiciones para que el efecto que se obtenga sea el deseado.Investigation in green technology is a priority in the present time due to the out of control way in which residue and waste are being produced that directly affects negatively, and sometimes irreparably, the environment. The development of natural fiber composite materials using recyclable non-biodegradable polymers and agro-industrial waste is aimed to diminish these negative environmental impacts. The present experimental study´s main objective is to analyze the influence of an alkaline treatment in rice husk used as a natural fiber in a recycled polypropylene matrix composite material, and the effect that adding it to the material itself has, with or without the treatment. Treated and untreated composite formulations where mechanically characterized with tensile, impact and flexural tests. Additionally, thermal characterization was performed with a DSC analysis and rheological tests were performed in a rotational ARG2 rheometer. Also, their morphology could be analyzed with a scanning electron microscope (SEM) and physical properties like density, water absorption and humidity content could be determined with the intended tests. It was concluded that the effect of adding rice husk to the composite material, no matter the treatment it had, had a negative effect in all the mechanic properties of the material. Nevertheless, rheological tests and morphology analysis showed that the alkaline treatment affected the rice husk ? polypropylene interaction in a positive way, but it wasn't strong enough to generate a significant positive change in the mechanic and thermal properties of the material. Physical properties where significantly affected by the treatment. In conclusion, the alkaline treatment has a great potential to improve the composite mechanical properties; it's necessary to refine the treatment's conditions for it to have the desired effect on all the composite's properties.Ingeniero QuímicoPregrad
Elaboración y caracterización de un material compuesto a partir de polipropileno reciclado y cascarilla de cacao tratada con hidróxido de sodio para la elaboración de filamentos para impresión 3D
No full textSin autorización de usoEn la actualidad, el impacto negativo del plástico en el medio ambiente ha generado una necesidad de fabricar productos con un gran potencial para ser usados como alternativas a los productos derivados del petróleo. Dentro de estos productos, los materiales compuestos elaborados a partir de fibras naturales han destacado debido a su baja densidad y alta biodegradabilidad. En este estudio, se evaluó el desempeño de un tratamiento alcalino con NaOH sobre fibras de cascarilla de cacao (CC), con el fin de aumentar la compatibilidad entre la fibra y una matriz polimérica de polipropileno reciclado, para la elaboración de un material compuesto con potencial para ser empleado para la fabricación de filamento para impresión 3D. En relación con la estabilidad térmica, el análisis termogravimétrico mostró una variación en el comportamiento del material compuesto elaborado con fibra tratada en comparación con el material con fibra sin tratar debido a la eliminación de la hemicelulosa lo que causa que se observe una disminución en la estabilidad. De la misma manera, las propiedades físicas medidas evidencian una disminución de aproximadamente el 42% en el grado de hidrofilicidad del material causada por la interacción entre el naOH y la fibra. Sin embargo, las propiedades mecánicas no mostraron la mejora esperada, pues se evidencia una disminución en propiedades como el esfuerzo de tensión máximo, por lo cual se considera que el tratamiento alcalino no resultó ser efectivo, ya que pudo darse la degradación de un porcentaje de celulosa que afecto de forma significativa las propiedades mecánicas del material.Currently, the negative impact of plastic on the environment has generated a need to manufacture products with great potential to be used as alternatives to petroleum products. Within these products, composite materials made from natural fibers have stood out due to their low density and high biodegradability. In this study, the performance of an alkaline treatment with NaOH on cocoa husk fibers (CC) was evaluated, in order to increase the compatibility between the fiber and a recycled polypropylene polymer matrix, for the elaboration of a composite material with potential to be used for the manufacture of filament for 3D printing. In relation to thermal stability, thermogravimetric analysis showed a variation in the behavior of the composite material made with treated fiber compared to the material with untreated fiber due to the elimination of hemicellulose, which causes a decrease in stability to be observed. In the same way, the physical properties measured show a decrease of approximately 42% in the degree of hydrophilicity of the material caused by the interaction between the naOH and the fiber. However, the mechanical properties did not show the expected improvement, since there is evidence of a decrease in properties such as the maximum tensile stress, for which it is considered that the alkaline treatment was not effective, since a possible degradation of a percentage of cellulose significantly affected the mechanical properties of the composite.Ingeniero QuímicoPregrad
Desarrollo y caracterización de un filamento para impresión 3D a partir de un material compuesto sostenible
No full textSin autorización de usoEl alto consumo de plásticos de un solo uso ha aumentado la presencia de micro plásticos en distintos ecosistemas del mundo, lo cual genera problemas ambientales y de salubridad. Esto ha centrado las investigaciones hacia la producción de alternativas al plástico. Este estudio se basa en el análisis de las propiedades mecánicas, físicas y térmicas de un compuesto verde de polipropileno reciclado (PPR) y cascarilla de arroz (CR) al 5% y analiza el desempeño del compuesto en la impresión 3D. La resistencia a la tracción del polipropileno se vio disminuida un 11.24% cuando se le adicionó el 5% en peso de CR, esto debido a la baja interacción entre la matriz y la fibra natural. También se estableció que, en la impresión 3D, el ángulo de trama influye en las propiedades mecánicas del material, obteniendo mejores propiedades a un ángulo de trama de 0°. Este estudio permitió concluir que el compuesto verde de PPR/CR 5% puede ser empleado en diferentes industrias debido a sus buenas propiedades mecánicas, físicas y térmicas. Sin embargo, es importante analizar el efecto que tendría un tratamiento químico de la fibra en las interacciones matriz-fibra.The high consumption of single-use plastics has increased the presence of microplastics in different ecosystems around the world, which generates environmental and health problems. This has focused research on the production of alternatives to plastic. This study is based on the analysis of the mechanical, physical, and thermal properties of a green composite composed of recycled polypropylene (PPR) and rice husk (CR) at 5%. It is analyzed the performance of the compound in 3D printing. The tensile strength of polypropylene was decreased by 11.24% when rice husk was added with a 5% v/v ratio, this due to the low interaction between the matrix and the natural fiber. It was also established that, in 3D printing, the raster angle influences the mechanical properties of the material, obtaining better properties at a raster angle of 0 °. This study allowed to conclude that the green compound of PPR / CR 5% can be used in different industries due to its good mechanical, physical and thermal properties. However, it is important to analyze the effect that a chemical treatment of the fiber would have on the matrix-fiber interactions.Ingeniero QuímicoPregrad
