[EN] In this work, first, it has been conducted a study on the experimental determination of the permeability of a fibrous reinforcement. To reach this end, a test bench have been designed and mounted. After calibration and preliminary tests, the test bench has been used within the framework of a concurrent measurement exercise, namely "Permeability Benchmark II", in which has taken part a dozen research centers worldwide. The results obtained are analyzed in order to determine the different factors that cause dispersions during experimental determination of permeability values. Moreover, it has been studied the impact behavior of a composite material from a matrix fiber reinforced polybutylene terephthalate basalt. The work has focused on two main points. First, the manufacturing process via vacuum-assisted resin transfer molding. Subsequently it has been performed some physical characterizations to determine some properties as crucial as the density, crystallinity, void content and fiber properties. In order to make a robust interpretation of the response to impacts of rolling, besides the actual impact characterization, the interlaminar strength characterization has been considered. The range of incident energy ranges from very low levels to achieve energy penetration. For obvious reasons, it has been conducted a duplicate study on a equivalent material made of a commercial epoxy matrix reinforced with the same fabric. Due to environmental concerns, it is important to find an alternative to traditional materials used for the manufacture of composite materials. In this work, it has been conducted a study on the manufacturing and mechanical characterization of an asymmetric sandwich laminate from a bio-reinforced epoxy and flax and basalt matrix, being the core of natural cork. The dynamics of water absorption and the flexural behavior have been e experimentally estimated. Modifying the initial parameters allows influencing the infiltration of the resin through the pores of the cork thus changing the local stiffness and therefore the behavior of the material. / [ES] En este trabajo, en primer lugar, se ha llevado a cabo un estudio sobre la determinación experimental de la permeabilidad de un refuerzo fibroso. Para llegar a tal fin, se ha concebido y fabricado un banco de ensayo. Después de su calibración y ensayos preliminares, se realizaron unos ensayos dentro del marco de un ejercicio de medición concurrente Permeability Benchmark II, que re'une una docena de laboratorios a nivel internacional. Los resultados obtenidos se analizan con el objetivo de determinar los diferentes factores que provocan dispersiones en los resultados recolectados. Por otra parte, se ha estudiado el comportamiento a impacto de un material compuesto a partir de una matriz de polibutilén tereftalato reforzada con fibra de basalto. El trabajo se ha centrado en dos puntos principales. En primer lugar, la fabricación vía moldeo por transferencia de resina asistida por vacío. Posteriormente se ha realizado una caracterización física para determinar algunas propiedades tan determinantes como la densidad, la cristalinidad, el contenido de vacíos y de fibras. Teniendo en cuenta que para poder realizar una sólida interpretación de la respuesta frente a impactos de los laminados, además de la caracterización a impacto propiamente dicha, se ha estudiado la resistencia interlaminar. El rango de energía incidente cubre desde niveles muy bajos hasta alcanzar la energía de penetración. Cabe destacar que por motivos obvios, se ha realizado un estudio paralelo sobre una matriz epoxi reforzada con el mismo tejido. Actualmente, por razones relacionadas con el medioambiente, es importante buscar algunas alternativas a los materiales tradicionales utilizados para la fabricación de materiales compuestos. En este trabajo se ha realizado un estudio sobre la fabricación y la caracterización mecánica de un material tipo sándwich asimétrico a partir de una matriz bio-epoxi y refuerzos de lino y basalto, siendo el n'ucleo de corcho natural. Se ha estudiado la dinámica de absorción de agua y el comportamiento a flexión. Modificando los parámetros iniciales de ha podido influenciar la infiltración de la resina a través de los poros del corcho lo que modifica la rigidez local y por lo tanto el comportamiento del material. / [CAT] En este treball, en primer lloc, s'ha dut a terme un estudi sobre la determinació experimental de la permeabilitat d'un reforç fibrós. Per a arribar a aquest fi, s'ha concebut i fabricat un banc d'assaig. Després del seu calibratge i assajos preliminars es van realitzar uns assajos dins del marc d\'un exercici de mesurament concurrent Permeability Benchmark II, que reunix una dotzena de laboratoris a nivell internacional. Els resultats obtinguts s'analitzen amb l'objectiu de determinar els diferents factors que provoquen dispersions en els resultats recol·lectats. Per altra banda, s'ha utilitzat el comportament a impacte d'}un material compost a partir d\t'una matriu de polibutén tereftalato reforçada amb fibra de basalt. El treball s'}ha centrat en dos punts principals. En primer lloc, la fabricació via model per transferència de resina assistida per buit. Posteriorment s'ha realitzat una caracterització física per determinar algunes propietats tan determinants com la densitat, la cristal·linitat, el contingut de buits i de fibres. Tenint en compte que per a poder realitzar una sòlida interpretació de la resposta enfront d'impacte dels laminats, a més de la caracterització a impacte pròpiament dita, s'ha estudiat la resistència interlaminar. El rang d'energia incident cobreix des de nivells molt baixos fins a aconseguir l'energia de penetració. Cal destacar que per motius obvis, s'ha realitzat un estudi paral·lel sobre una matriu epoxi reforçada amb el mateix teixit. Actualment, per raons relacionades amb el medi ambient, és important buscar algunes alternatives als materials tradicionals utilitzats per a la fabricació de materials compostos. En este treball s'ha realitzat un estudi sobre la fabricació i la caracterització mecànica d'un material tipus sandvitx asimètric a partir d'una matriu bio-epoxi i reforços de lli i basalt, sent el nucli de suro natural. S'ha estudiat la dinàmica d'absorció d'aigua i el comportament a flexió. Modificant els paràmetres inicials s'ha pogut influenciar la infiltració de la resina a través dels porus del suro, el que modifica la rigidesa local i per tant el comportament del material. / Hoto, R. (2015). Fabricación mediante procesos de transferencia de resina y caracterización mecánica de materiales compuestos a partir de matrices poliméricas reforzadas con fibra de basalto [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53932 / TESIS

[EN] In recent years, the sensitiveness of society about the conservation of environment has increased; this has promoted the development of polymeric materials derived from renewable resources. These new polymeric materials have good properties and can be used for the development of 'green composites'. The main objective of thisdoctoral thesis is the development and optimization of 'green composites', using matrices derived from epoxidized vegetable oils and mineral fibers, which have similar properties to glass fibers. The matrices used are based on epoxidized linseed oil (ELO) and epoxidized soybean oil (ESBO), and two types of crosslinking agent. One is a eutectic system of phthalic anhydride (PA), 23.8 wt%, and maleic anhydride (MA), 76.2 wt%, with a melting temperature of 48.3 °C. The other crosslinking agent was methyl nadic anhydride (MNA) which is liquid at room temperature. Thermoset materials obtained show that MNA crosslinker provides materials with improved mechanical and thermomechanical properties when compared to thermoset materials obtained with the PA/MA system. Interface phenomena of composites based on ELO-MNA and ESBO-MNA with mineral fibers from basalt and slate was evaluated by the single fiber fragmentation test (SFFT) to assess fiber-matrix interactions on the selected composites Basalt fibers were modified with two amino-silanes ((3-aminopropyl) trimethoxysilane and [3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane) and two glycidyl-silanestrimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane and (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane). SFFT determined that the interfacial shear stress (¿) of basalt fibers and ELO-MNA and ESBO-MNA matrices, is higher with basalt fibers treated with amino-silane [3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane and glycidyl silane trimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane with both matrices. By considering the results obtained with the SFFT technique, composite laminates containing basalt fabrics modified with silanes [3-(2-aminoethylamino)propyl] trimethoxysilane and trimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane were manufactured. These composite laminates offer good mechanical properties as expected on the base of SFFT results, with optimum results for composites with basalt fabric previously modified with([trimethoxy [2-(7-oxabicyclo [4.1.0] hept- 3-yl) ethyl] silane. Slate fibers were treated with an amino-silane[3-(2-aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane, a glycidyl-silane trimethoxy[2-(7-oxabicyclo [4.1.0] hept-3-yl)]-silane, a zirconate (zirconium(IV)bis(dietilcitrato)dipropóxido) and a titanate (titanium (IV)(triethanolaminato)isopropoxide and ELO-MNAwas selected as matrix because it offers has good mechanical properties. The mechanical characterization of composites made from slate fabrics revealed that the best results are obtained using glycidyl silane and titanate coupling agents. Green composite made withslate fiber modified with trimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane and ELO-MNA resin offers the best mechanical properties. This material has a flexural strength of 402.1 MPa, flexural modulus of 19.7 GPa, a tensile strength of 359.1 MPa and a Young's modulus of 25.6 GPa. These good properties allow it to compete with conventional composites manufactured with glass fiber. / [ES] En los últimos años ha aumentado la sensibilidad de la sociedad ante la conservación del medio ambiente, lo que ha llevado al desarrollo de materiales poliméricos derivados de recursos renovables. Estos nuevos materiales poliméricos presentan propiedades tales que pueden usarse para el desarrollo de 'green composites'. El principal objetivo de esta tesis doctoral es el desarrollo y optimización de 'green composites', utilizando matrices derivadas de aceites vegetales epoxidados y fibras minerales, que presentan propiedades similares a las fibras de vidrio. Las matrices utilizadas se basan en aceite de linaza epoxidado (ELO) y aceite de soja epoxidado (ESBO), y se han utilizado dos tipos de agentes entrecruzantes. Uno es una mezcla de anhídrido ftálico (PA), 23,8% en peso, y anhídrido maleico (MA), 76,2 % en peso, que presenta una transformación eutéctica al porcentaje dado y cuya temperatura de fusión ocurre a 48,3 ºC. El otro agente entrecruzante utilizado es anhídrido metil nádico (MNA) que es líquido a temperatura ambiente. Los materiales termoestables obtenidos ponen de manifiesto que el agente entrecruzante MNA proporciona materiales con mejores propiedades mecánicas y termomecánicas que los obtenidos con la mezcla de PA/MA. A partir de las resinas basadas en ELO-MNA y ESBO-MNA y fibras de basalto y pizarra, se realiza la evaluación de la entrecara de los composites mediante el test de fragmentación de una sola fibra (SFFT) y posteriormente se realiza y evalúa los materiales compuestos seleccionados. Las fibras de basalto se modifican con dos amino-silano (3-aminopropil)trimetoxisilano y [3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilano) y dos glicidil-silano trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano y (3-glicidiloxipropil) trimetoxisilano. El SFFT determina que el esfuerzo cortante en la entrecara (¿), de las fibras de basalto y las matrices ELO-MNA y ESBO-MNA, es más elevado con las fibras tratadas con el amino-silano [3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilano y con el glicidil-silano trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano con ambas matrices. Debido a los resultados obtenidos con la técnica SFFT se realizan materiales compuestos utilizando tejidos de basalto modificados con los silanos [3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilano y trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano. De esta forma se obtienen materiales compuestos con buenas propiedades mecánicas y se valida la técnica SFFT, ya que el material compuesto con mejores propiedades es realizado con los tejidos de basalto modificado con ([trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano, tal y como se predijo con la técnica SFFT. Las fibras de pizarra fueron tratadas con un amino-silano ([3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilano), un glicidil-silano trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano, un zirconato (zirconio(IV)bis(dietilcitrato)dipropóxido) y un titanato (titanio(IV)(trietanolaminato)isopropóxido y se seleccionó como matriz ELO-MNA debido a sus buenas propiedades mecánicas.La caracterización mecánica de los composites realizados con tejidos de pizarra reveló que los mejores resultados se obtienen utilizando los agentes de acoplamiento glicidil-silano y titanato. El 'green composite' que presenta las mejores propiedades mecánicas es el realizado con fibra de pizarra modificada con trimetoxi[2-(7-oxabiciclo[4.1.0]hept-3-il)etil]silano y la resina ELO-MNA. Este material presenta una resistencia a flexión de 402,1 MPa, un módulo a flexión de 19,7 GPa, la resistencia a tracción es de 359,1 MPa y el Módulo de Young es de 25,6 GPa. Las buenas propiedades resistentes que presenta le permite poder sustituir a composites tradicionales realizados con fibra de vidrio. / [CA] En els últims anys ha augmentat la sensibilitat de la societat davant la conservació del medi ambient, el que ha portat al desenvolupament de materials polimèrics derivats de recursos renovables. Aquests nous materials polimèrics presenten propietats tals que poden usar-se per al desenvolupament de ''green composites''. El principal objectiu d'aquesta tesi doctoral és el desenvolupament i optimització de ''green composites'', utilitzant matrius derivades d'olis vegetals epoxidats i fibres minerals, que presenten propietats similars a les fibres de vidre. Les matrius utilitzades es basen en oli de llinosa epoxidat (ELO) i oli de soia epoxidat (ESBO), i s'han utilitzat dos tipus d'agents d'entrecreuament. Un és una barreja d'anhídrid ftàlic (PA), 23,8 % en pes, i anhídrid maleic (MA), 76,2 % en pes, que presenta una transformació eutèctica al percentatge donat i la seua temperatura de fusió passa a 48,3 ºC. L'altre agent d'entrecreuament utilitzat és anhídrid metil nàdic (MNA) que és líquid a temperatura ambient. Els materials termostables obtinguts posen de manifest que l'agent d'entrecreuament MNA proporciona materials amb millors propietats mecàniques i termomecàniques que els obtinguts amb la mescla de PA/MA. A partir de les resines basades en ELO-MNA i ESBO-MNA i fibres de basalt i llicorella, es va realitzar l'avaluació interfacial dels 'composites' utilizant el test de fragmentació d'una única fibra (SFFT) i posteriorment es van fabricar i avaluar els materials compostos seleccionats. Les fibres de basalt es van modificar amb dos amino-silans ((3-aminopropil)trimetoxisilà i [3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilà) i dos glicidil-silans trimetoxi[2-(7-oxabicicle[4.1.0]hept-3-il)etil]silà i 3-glicidiloxipropil)trimetoxisilà. El SFFT va determinar que l'esforç de tall interfacial (¿), de les fibres de basalt i les matrius ELO-MNA i ESBO-MNA, és més elevat amb les fibres tractades amb l'amino-silà [3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilà i amb el glicidil-silà ([trimetoxi[2-(7-oxabicicle[4.1.0]hept-3-il)etil]silà amb ambdues matrius. Degut als resultats obtinguts amb la tècnica SFFT es van realitzar materials compostos utilitzant teixits de basalt modificats amb els silans [3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilà i trimetoxi[2-(7-oxabicicle[4.1.0]hept-3-il)etil]silà. D'aquesta forma s'obtenen materials compostos amb bones propietats mecàniques i es va validar la tècnica SFFT, ja que el material compost amb millors propietats va ser realitzat amb els teixits de basalt modificat amb trimetoxi[2-(7-oxabicicle[4.1.0]hept-3-il)etil]silà, tal com es va predir amb la tècnica SFFT. Les fibres de llicorella van ser tractades amb un amino-silà ([3-(2-aminoetilamino)propil]trimetoxisilà), un glicidil-silà trimetoxi[2-(7-oxabicicle [4.1.0]hept-3-il)etil]silà, un zirconat (zirconi(IV)bis(dietilcitrat) dipropòxid) i un titanat (titani(IV)(trietanolaminato)isopropòxid i es va seleccionar com a matriu ELO-MNA a causa de les seues bones propietats mecàniques. La caracterització mecànica dels 'composites' realitzats amb teixits de llicorella va revelar que els millors resultats s'obtenen utilitzant els agents d'acoblament glicidil-silà i titanat. El 'green composite' que presenta les millors propietats mecàniques és el realitzat amb fibra de llicorella modificada amb trimetoxi[2-(7-oxabicicle[4.1.0]hept-3-il)etil]silà i la resina ELO-MNA. Aquest material presenta una resistència a flexió de 402,1 MPa, un mòdul a flexió de 19,7 GPa, la resistència a tracció és de 359,1 MPa i el mòdul de Young és de 25,6 GPa. Les bones propietats resistents que presenta li permeten poder substituir a 'composites' tradicionals realitzats amb fibra de vidre. / Samper Madrigal, MD. (2015). Desarrollo y optimización de 'green composites' basados en matrices derivadas de aceites vegetales modificados y refuerzos de fibras minerales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52602 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales

[EN] Fibre reinforced polymer composites, represent a great technological advance and are present in many objects in our lives. Composites stand out for their excellent mechanical properties and low weight compared to other materials. Nevertheless, composites have generated serious environmental problems, due to their non-biodegradable nature and petroleum-based origin. In the context of sustainable development, an increasing environmental consciousness has encouraged the researchers to develop environmentally friendly polymers and composites. The purpose of this Ph.D. Thesis is to manufacture and characterise Green Composites, derived from renewable resources, a natural fibre woven fabric of flax and a bio-based epoxy resin, by means of Liquid Composite Moulding Processes (LCM Processes). The methodology used involves experimental techniques of Thermogravimetric Analysis (TGA), Morphological Analysis (Scanning Electron Microscopy-SEM), Mechanical Analysis, measurement of the permeability of the reinforcement, and water absorption process. Natural fabric and bioresin are characterised from the point of view of the composite manufacture, with the objective of assessing their characteristics for use as reinforcement and matrix. The impregnation and compaction behaviour of the reinforcement in the manufacturing stages has been evaluated with the experimental measurement of its permeability, and by means of compression tests. Bioresin cure kinetics model has been obtained and proposed from the results of thermal degradation process of the cure resin, through TGA analysis. Mechanical, thermal and water absorption behaviour of Green Composites have been characterised. Tensile and flexural mechanical properties have been assessed as a function of fibre volume fraction. Composites have been immersed in water to study their water absorption behaviour and its effect on mechanical properties, including morphological analysis. The thermal analysis (TGA) has shown that thermal stability of natural fabric and composite, is assured during the manufacture and the service life. The validation of the results of the reinforcement and matrix characterisation has been carried out using a commercial software of LCM processes simulation to composite manufacture. It can be concluded that the methodology proposed has permitted the suitable study and assessment of the materials and composite. It is possible that Liquid Composite Moulding Processes could be used to manufacture green composites successfully, with renewable flax fibre and bioepoxy matrix. Their good mechanical properties and water absorption behaviour, become green composites in a potential sustainable alternative to replace traditional synthetic composites, as glass fibre reinforced composites, to the use in certain engineering applications. / [ES] Los materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras "Composites", representan un gran avance tecnológico y están presentes en multitud de objetos en nuestra vida. Destacan por sus buenas propiedades mecánicas y su reducido peso, en comparación a otros materiales. Sin embargo, han generado graves problemas medioambientales, debido a su naturaleza no biodegradable y a su origen derivado del petróleo. En el contexto del desarrollo sostenible, el aumento de la conciencia medioambiental, ha animado a los investigadores a desarrollar polímeros y composites respetuosos con el medio ambiente. El propósito de la presente Tesis Doctoral es fabricar y caracterizar Green Composites, desarrollados a partir de recursos renovables, un tejido de fibra natural de lino y una bioresina epoxi, mediante procesos de transferencia de resina líquida-Procesos LCM. Para ello, se ha utilizado una metodología basada en técnicas experimentales de análisis termogravimétrico (TGA), análisis morfológico (microscopía electrónica de barrido-SEM), análisis mecánico, medida de la permeabilidad del refuerzo, y proceso de absorción de agua. El tejido natural y la bioresina se caracterizan desde el punto de vista de la fabricación del composite, con el objetivo de estudiar sus características para su uso como refuerzo y matriz. El comportamiento del refuerzo en las etapas de impregnación y compactación se ha evaluado con la medida experimental de su permeabilidad, y mediante ensayos de compresión. Se ha obtenido y propuesto modelo de la cinética de la reacción de curado de la bioresina, a partir de los resultados del proceso de descomposición térmica de la resina curada con análisis TGA. Los Green Composites se han caracterizado en base a su comportamiento mecánico, térmico y de absorción de agua. Se han estudiado sus propiedades mecánicas a tracción y flexión en función del contenido en fibra. Los composites han sido sometidos a un proceso de absorción por inmersión en agua, para estudiar su comportamiento y su efecto en las propiedades mecánicas, incluyendo el análisis morfológico. El análisis térmico (TGA) ha mostrado que la estabilidad térmica del tejido natural y del composite, está garantizada durante la fabricación y vida en servicio. Los resultados de la caracterización del refuerzo y matriz han sido validados en un software comercial de simulación de procesos LCM para la fabricación de composites. Se puede concluir que la metodología propuesta ha permitido la correcta caracterización de los materiales y del composite. Es posible fabricar con éxito mediante procesos de transferencia de resina líquida Green Composites, a partir de fibra de lino en matriz epoxi de origen renovable. Sus buenas propiedades mecánicas y su comportamiento ante la absorción de agua, los convierte en una potencial alternativa sostenible para reemplazar a tradicionales composites sintéticos, como los reforzados con fibra de vidrio, en ciertas aplicaciones de uso en ingeniería. / [CAT] Els materials compostos de matriu polimérica reforçats amb fibres "Composites", representen un gran avanç tecnològic i estan presents en multitud de objectes de la nostra vida. Destaquen per les seues bones propietats mecàniques i el seu reduït pes, en comparació a altres materials. No obstant això, han generat greus problemes mediambientals, per la seua naturalesa no biodegradable i al seu origen derivat del petroli. En el context del desenvolupament sostenible, el augment de la consciència mediambiental, ha animat els investigadors a desenvolupar polímers i composites respectuosos amb el medi ambient. El propòsit de la present Tesi Doctoral és fabricar i caracteritzar Green Composites, desenvolupats a partir de recursos renovables, un teixit de fibra natural de lli i una bioresina epoxi, mitjançant processos de transferència de resina líquida-Processos LCM. Per a això, s'ha utilitzat una metodología basada en tècniques experimentals d'anàlisi termogravimètric (TGA), anàlisi morfològic (microscòpia electrònica de rastreig - SEM), anàlisi mecànic, mesura de la permeabilitat del reforç, i procés d'absorció d'aigua. El teixit natural i la bioresina es caracteritzen des del punt de vista de la fabricació del composite, amb l'objectiu d'estudiar les seues característiques per al seu ús com a reforç i matriu. El comportament del reforç en les etapes d'impregnació i compactació s'ha avaluat amb la mesura experimental de la seua permeabilitat, i per mitjà d'assaigs de compressió. S'ha obtingut i proposat model de la cinètica de la reacció de curat de la bioresina, a partir dels resultats del procés de descomposició tèrmica de la resina curada amb anàlisi TGA. Los Green Composites s'han caracteritzat en base al seu comportament mecànic, tèrmic i d'absorció d'aigua. S'han estudiat les seues propietats mecàniques a tracció i flexió en funció del contingut en fibra. Els composites han sigut sotmesos a un procés d'absorció per immersió en aigua, per a estudiar el seu comportament i el seu efecte en les propietats mecàniques, incloent l'anàlisi morfològic. L'anàlisi tèrmic (TGA) ha mostrat que la estabilitat tèrmica del teixit natural i del composite, està garantida durant la seua fabricació i vida útil. Els resultats de la caracterització del reforç i matriu han sigut validats en un software comercial de simulació de processos LCM per a la fabricació de composites. Es pot concloure que la metodologia proposta ha permés la correcta caracterització dels materials i del composite. És possible fabricar amb èxit Green Composites, mitjançant processos de transferència de resina líquida, a partir de fibra de lli en matriu epoxi d'origen renovable. Les seues bones propietats mecàniques i el seu comportament davant l'absorció d'aigua, els convertixen en una potencial alternativa sostenible per a reemplaçar a tradicionals composites sintètics, com els reforçats amb fibra de vidre, en certes aplicacions d'ús en enginyeria. / Muñoz Dominguez, E. (2016). Fabricación y Caracterización de Green Composites con Bioresina y Tejido de Fibra Natural de Lino mediante Moldeo por Transferencia de Resina [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61299 / TESIS

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The current sensitiveness about environment, sustainable development and petroleum depletion restrictions, are promoting new research in the field of high environmental efficiency materials and technologies. In the last decades, important advances in the field of renewable and/or biodegradable polymers have been reached; nevertheless, these polymers still find some restrictions at industrial scale. On the other hand, with the aim of protecting forests areas, legislation is promoting the development of polymer materials and composites that could potentially substitute wood. These materials, called Wood Plastic Composites (WPC), combine a polymeric matrix, mainly from petroleum-based polymers, with a reinforcement that comes from the wastes generated by the wood industry. Currently, the concept of WPCs has been widened including any polymer (independently from its origin and/or biodegradability) and any lignocellulosic component coming from industry. The present work has been focused on the development, formulation, analysis and optimization of WPCs from a renewable polymer matrix, polylactic acid (PLA) and lignocellulosic reinforcements from hazelnut shell flour wastes (HSF). Due to the intrinsic fragility of PLA and its low impact resistance, new formulations containing epoxidized linseed oil (ELO) have been developed. The obtained results show that the hazelnut shell flour allows obtaining stiffer materials, as much as stiffer as the hazelnut shell flour content increases. On the other hand, the impact strength decreases with increasing hazelnut shell flour with regard to neat PLA. The results also suggest that epoxidized linseed oil (ELO) provides a dual effect: on one hand its plasticization effect is evident as the glass transition temperature (Tg) is reduced due to increased polymer chain mobility. On the other hand, the obtained results also suggest a compatibilizing effect, due to the interactions between the oxirane groups in ELO and the hydroxil groups in both lignocellulosic filler and terminal groups in PLA chains. Addition of ELO improves in a remarkable way the overall properties of these biocomposites. This research also assesses the effect of the water uptake and the biodegradation or disintegration in compost conditions, to offer a range of formulations with high potential technology transfer to industry. / La actual sensibilidad por el medio ambiente, el desarrollo sostenible y las limitaciones de los recursos fósiles, están propiciando que la tecnología de materiales dirija sus investigaciones al desarrollo de materiales de alto rendimiento ambiental. En las últimas décadas se han conseguido grandes avances en polímeros de origen renovable y/o biodegradables, aunque todavía encuentran ciertas limitaciones a nivel industrial. Por otro lado, la protección de las áreas forestales, desde el plano legislativo, está impulsando el desarrollo de materiales plásticos y compuestos que imitan el acabado de la madera. Estos materiales, conocidos como Wood Plastic Composites (WPC), combinan una matriz polimérica, fundamentalmente de origen petroquímico, con un refuerzo procedente de residuos de la industria maderera. Actualmente, el concepto de WPCs se ha ampliado y contempla cualquier tipo de matriz polimérica (independientemente de su origen y/o biodegradabilidad) y cualquier componente de tipo lignocelulósico procedente de diversas industrias. El presente trabajo se ha centrado en el desarrollo, formulación, análisis y optimización de WPCs basados en matrices poliméricas de origen renovable, ácido poliláctico (PLA) y refuerzos lignocelulósicos procedentes de la cáscara de avellana en forma de harina. Dada la fragilidad intrínseca del PLA y su baja resistencia al impacto se han desarrollado formulaciones con plastificantes de alto rendimiento medioambiental derivados de aceite de linaza epoxidado (ELO). Los resultados obtenidos indican que la harina de cáscara de avellana permite obtener materiales más rígidos cuanto mayor es su contenido. A medida que se incrementa el contenido de harina de cáscara de avellana, la energía de impacto del compuesto disminuye con respecto a la del PLA virgen. Los resultados demuestran que el plastificante de aceite de linaza epoxidado (ELO) ofrece un efecto dual: por un lado, actúa como plastificante, con la consiguiente reducción de la temperatura de transición vítrea (Tg) e incremento de movilidad de cadenas poliméricas. Por otro lado, los resultados sugieren un efecto compatibilizante, resultado de la interacción de los grupos oxirano del ELO con los grupos hidroxilo del refuerzo lignocelulósico y con grupos terminales de la cadena de PLA. La incorporación de aceite de linaza epoxidado mejora sustancialmente las propiedades globales de los biocompuestos. Esta investigación también revisa el efecto de la humedad en los procesos de absorción de agua, así como la biodegradación o desintegración en condiciones de compostaje, ofreciendo un grupo de formulaciones con alto potencial de transferencia a escala industrial. / L'actual sensibilitat pel medi ambient, el desenvolupament sostenible i les restriccions lligades als recursos fòssils, estan propiciant que la tecnologia de materials dirigisca les seues recerques cap al desenvolupament de materials d'alt rendiment ambiental. En les últimes dècades s'han aconseguit importants avanços en polímers d'origen renovable i/o biodegradables, malgrat que encara troben certes limitacions a nivell industrial. D'altra banda, amb l'objectiu de protegir les àrees forestals, la legislació està, també, propiciant el desenvolupament de materials plàstics i compòsits que imiten l'aparença de la fusta. Aquests materials, coneguts com Wood Plastic Composites (WPC), combinen una matriu polimèrica, fonamentalment d'origen petroquímic, amb un reforç procedent de residus de la indústria de la fusta. Actualment, el concepte de WPCs s'ha ampliat i contempla qualsevol tipus de matriu polimèrica (independentment del seu origen i/o biodegradabilidad) i qualsevol component de tipus lignocel·lulòsic procedent de diverses indústries. El present treball s'ha centrat en el desenvolupament, formulació, anàlisi i optimització de WPCs basats en matrius polimèriques d'origen renovable, àcid polilàctic (PLA) i reforços lignocel·lulòsics procedents de la corfa d'avellana en forma de farina. Donada la fragilitat intrínseca del PLA i la seua baixa resistència a l'impacte, s'han desenvolupat formulacions amb plastificants d'alt rendiment mediambiental derivats de l'oli llinós epoxidat (ELO). Els resultats obtinguts indiquen que la corfa d'avellana, en forma de farina, permet obtindré materials més rígids, tant més quan major és la quantitat de farina de corfa d'avellana. A mesura que s'incrementa el contingut en farina de corfa d'avellana, l'energia d'impacte disminueix en comparació amb el PLA verge. Els resultats obtinguts demostren que el plastificant d'oli llinós epoxidat (ELO) ofereix un efecte dual: per una banda, actua com a plastificant, amb la associada disminució de la temperatura de transició vítria (Tg) i l'increment de la mobilitat de les cadenes. Per altra banda, els resultats suggereixen un efecte compatibilitzant, resultat de les interaccions entre els grups oxirà de l'ELO amb els grups hidroxil del reforç lignocel·lulòsic i els grups terminals en les cadenes polimèriques de PLA. La incorporació d'oli llinós epoxidat millora substancialment les propietats globals dels biocompòsits. Aquest recerca també revisa l'efecte de la humitat en els processos d'absorció d'aigua així com la biodegradació o desintegració en condicions de compostatge, oferint un grup de formulacions amb alt potencial de transferència a escala industrial. / Balart Gimeno, JF. (2017). Desarrollo y caracterización de WPCs basados en ácido poliláctico (PLA) y refuerzos derivados de la cáscara de avellana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/85982 / TESIS

In this study, several types of modified methods were tried for improving natural fiber reinforced composites and also three kind of natural fibers were used for reinforced composite. Plasma polymerization increased fiber tensile and composites mechanical properties. It is higher effect than alkali treatment. Resin impregnation was expected cheaper method than plasma polymerization. Polyvinyl Alcohol resin impregnation method can increase fiber tensile strength, interfacial shear strength between fiber and composites mechanical properties. And with Bamboo/polypropylene/maleic anhydride polypropylene water absorption ratio also can decrease. / 博士(工学) / Doctor of Philosophy in Engineering / 同志社大学 / Doshisha University

The aim of the present thesis is to explore sustainable low cost environmentally friendly composite materials. It is a step by step experimental research. Firstly, taking under consideration the so far commercial available non-organic materials used as reinforcement and the petroleum based resins used as matrices, composite materials were fabricated and mechanically characterized. Different components in micro- and nano- scale were combined. Afterwards, the non-organic materials used as reinforcements were substituted by different types of non conventional natural-based fillers. The fillers (corn starch and olive pit granules) were in powder form, derived from agricultural local resources and additionally flax fabric used to produce laminated composites. All the semi-green epoxy composites were characterized by means of three-point bending testing. Moreover, the manufactured composites were induced in several sources of damage and their residual properties were extensively investigated. More precisely, the effect of the strain-rate and low velocity impact as well as of thermal fatigue, on the mechanical properties of the olive pit and the flax fabric reinforced resin was studied. Since, conventional and semi-green composite materials were fabricated and experimentally investigated, the final objective of the present thesis was to produce novel green composites materials by substituting the petroleum-based epoxy resin with a biodegradable derived from natural resources biopolyester. In order to accomplish this target, polylactic acid (PLA) was combined with olive pits in powder form at different concentrations. Olive pits, is almost unknown non-traditional filler to composites, obtained during the oil extraction process. It is a raw material characterized by its low cost and its abundance, since it consists a waste product of the olive oil industry. In order to successfully accomplish this part of research, experiments were taken place in France at the CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) Institute of the École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, under the guidance of Prof. A. Bergeret within the framework of research cooperation with the main supervisor of this thesis, Prof. G. Papanicolaou. The most important feature of the present green composites is their satisfactory mechanical and thermal performance in combination with their complete biodegradability. The PLA/olive pit composites could be applied to various components with moderate strength such as automotive interiors, interior building applications, durable goods, serviceware and food packaging material The aim of this part of the study was to investigate the effect of three types of olive pit powder at different weights fractions on the physical and mechanical properties of polylactide (PLA) matrix composites. For the preparation of the powder, two different grinding procedures were applied, producing three types of olive pit powder. Various measurements were accomplished to determine characteristics such as the density and the size distribution and the shape of the powder. Different PLA/ olive pits powder composites were manufactured by extrusion and injection molding. A comparative study between the different composites was made in order to investigate the matrix-filler interactions, occurring between the PLA and olive pit granules and their overall physical, mechanical and thermomechanical properties were investigated by means of TGA, FT-IR, DSC, SEM, flexural and uni-axial tensile testing. Finally, theoretical predictive models were applied in most of the composite materials manufactured in the present work. These models making use of minimal number of experimental results can satisfactorily predict the residual properties of damaged materials, irrespectively of the type of the material investigated and the damage source. Namely, the Modulus Predictive Model (ΜPM), the Residual Properties Model (RPM) and the Residual Strength after Impact Model (RSIM), have been successfully applied. A big number of interesting conclusions have been derived from the present work. However, a general conclusion is that a totally green composite with useful properties and applications is a promising target for the humanity and the planet survivability. / Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η κατασκευή και μελέτη συνθέτων υλικών χαμηλού κόστους ενισχυμένων με φυσικά υλικά, φιλικά προς το περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου πραγματοποιήθηκε σταδιακά. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια εκτεταμένη μελέτη διαφορετικών συνθέτων υλικών τα οποία ήταν εξ’ ολοκλήρου κατασκευασμένα από ανόργανα και συνθετικά υλικά. Γι’ αυτό το σκοπό κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες συνθέτων υλικών που έχουν ως μήτρα μια εμπορικά διαθέσιμη πετροχημική εποξειδική ρητίνη. Η εποξειδική ρητίνη ενισχύθηκε με ανόργανα υλικά σε μικρο- (συμπαγή και κενά σφαιρίδια γυαλίου) και νανο- (νανοσωλήνες άνθρακα πολλαπλού τοιχώματος) διαστάσεις. Στη συνέχεια, βασιζόμενη στο ήδη υπάρχον επιστημονικό υπόβαθρο, καθώς η μεταπτυχιακή μου εργασία ειδίκευσης ήταν στο ίδιο ερευνητικό πεδίο με το αντικείμενο της διδακτορικής μου διατριβής, γίνεται προσπάθεια περαιτέρω εξέλιξης της έρευνας που σχετίζεται με την μελέτη και κατασκευή συνθέτων φιλικών προς το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, το επόμενο στάδιο της πειραματικής μελέτης στα πλαίσια εκπόνησης της διατριβής αυτής, ήταν η κατασκευή και χαρακτηρισμός, ως προς την μηχανική τους συμπεριφορά, συνθέτων υλικών πολυμερικής εποξειδικής μήτρας ενισχυμένης με διαφορετικού τύπου φυσικές ενισχύσεις και περιεκτικότητες. Οι φυσικές ενισχύσεις που επιλέχθηκαν να μελετηθούν ήταν τόσο σε μορφή κόκκων και μικρο-ινών, όσο και σε μορφή υφάσματος. Τα εγκλείσματα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα και σκόνη αμύλου καλαμποκιού. Στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με κόκκους ελαιοπυρήνα, έγινε μελέτη της επίδρασης των διαφορετικών ρυθμών παραμόρφωσης στις μηχανικές τους ιδιότητες, ενώ στα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με την σκόνη αμύλου μελετήθηκαν εκτενώς οι στατικές μηχανικές τους ιδιότητες. Επιπλέον, κατασκευάστηκαν πολύστρωτα σύνθετα υλικά χρησιμοποιώντας για τις διάφορες στρώσεις ύφασμα από ίνες λιναριού. Τα πολύστρωτα σύνθετα υλικά χαρακτηρίστηκαν ως προς τις μηχανικές τους ιδιότητες, υποβλήθηκαν σε θερμική κόπωση και υπέστησαν κρούση χαμηλής ενέργεια. Οι εναπομένουσες μηχανικές ιδιότητες των υλικών αυτών μελετήθηκαν τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά. Ο απώτερος στόχος αυτής της διδακτορικής διατριβής ήταν να γίνει η δυνατή η κατασκευή συνθέτων υλικών τα οποία να είναι πλήρως βιοδιασπώμενα και φιλικά προς το περιβάλλον. Για το σκοπό αυτό, το τρίτο και τελευταίο στάδιο της έρευνας που διεξήχθη στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, ήταν η κατασκευή εξολοκλήρου φυσικών συνθέτων υλικών έχοντας ως μήτρα ένα βιοδιασπώμενο πολυεστέρα φυτικής προέλευσης, το πολύ (γαλακτικό οξύ), ενισχυμένο με σκόνη από κόκκους ελαιοπυρήνα. Ο ξηρός ελαιοπυρήνας που χρησιμοποιήθηκε, αποτελεί μέρος των αποβλήτων που προκύπτουν από την διαδικασία παραγωγής ελαιολάδου. Ο ελαιοπυρήνας σε αυτή την μορφή έχοντας μηδαμινό κόστος απαντάται σε εξαιρετικά μεγάλες ποσότητες και σε σημαντικό ποσοστό εναποτίθεται στους περιβάλλοντα χώρους των μονάδων παραγωγής του ελαιολάδου. Η ερευνητική εργασία που σχετίζεται με αυτό το αντικείμενο του διδακτορικού έλαβε χώρα στην Γαλλία στο École Nationale Supérieure des Mines d’ Alés, στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD (Centre des Matériaux de Grande Diffusion) υπό την επίβλεψη της καθηγήτριας A. Bergeret, στα πλαίσια ερευνητικής συνεργασίας του επιβλέποντα καθηγητή Γ. Παπανικολάου και της ερευνητικής του ομάδας. Τα πειράματα που διεξήχθησαν στο ερευνητικό ινστιτούτο CMGD, περιελάμβαναν αρχικά την προετοιμασία των κόκκων του ελαιοπυρήνα στην κατάλληλη μορφή για να είναι δυνατή η χρησιμοποίησή τους ως ενισχυτικό υλικό. Έγινε κονιορτοποίηση των κόκκων από την οποία προέκυψαν δύο τύπου σκονών που διέφεραν ως προς την διασπορά του μεγέθους των κόκκων, ενώ μια τρίτη σκόνη ελαιοπυρήνα είχε ήδη προετοιμαστεί με διαφορετική μέθοδο κονιορτοποίησης στο τμήμα Επιστήμης των Υλικών του Πανεπιστήμιου Πατρών. Έγινε εκτενής χαρακτηρισμός των φυσικών και μορφολογικών ιδιοτήτων όλων των σκονών ελαιοπυρήνα που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των συνθέτων υλικών με μήτρα το PLA. Προσδιορίστηκαν διαφορετικού τύπου πυκνότητες και η διασπορά του μεγέθους των κόκκων. Έγινε θερμική ανάλυση με δοκιμή θερμοζυγού (TGA), μορφολογικός χαρακτηρισμός με χρήση ηλετρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) καθώς και χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT IR) και ακτίνων-Χ. Αφού ολοκληρώθηκε ο χαρακτηρισμός των ιδιοτήτων της ενισχυτικής φάσης, στη συνέχεια κατασκευάστηκαν σύνθετα υλικά μήτρας PLA ενισχυμένα με τους κόκκους ελαιοπυρήνα σε διαφορετικές περιεκτικότητες. Η προετοιμασία των σύνθετων αυτών υλικών πραγματοποιήθηκε σε δύο στάδια. Αρχικά έγινε μια πρώτη μορφοποίηση με εξώθηση (extrusion). Τα σύνθετα υλικά που προέκυψαν από την εξώθηση που ήταν στη μορφή δισκίων (pellets) χαρακτηρίστηκαν και αυτά με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA). Τα σύνθετα υλικά υπό μορφή δισκίων για να αποκτήσουν την τελική τους μορφή ως δοκίμια κατάλληλα για μηχανικές δοκιμές κατά τα πρότυπα ISO 527, μορφοποιήθηκαν με έγχυση (Injection molding). Τα σύνθετα υλικά στην τελική τους μορφή χαρακτηρίστηκαν με διάφορες τεχνικές (WAXD, DSC, TGA), έγινε χαρακτηρισμός των μηχανικών τους ιδιοτήτων και μορφολογική παρατήρηση των επιφανειών τους ύστερα από την μηχανική τους αστοχία (SEM). Τέλος, σε πολλά από τα σύνθετα υλικά που κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν πειραματικά, εφαρμόστηκαν διαφορετικά ημιεμπειρικά μοντέλα ανάλυσης και πρόβλεψης της μηχανικής τους συμπεριφοράς. Στο κυρίως κείμενο της διδακτορικής διατριβής, περιγράφεται σε ξεχωριστό κεφάλαιο το σύνολο των θεωρητικών μοντέλων που εφαρμόστηκαν στα πειραματικά αποτελέσματα. Στα επιμέρους κεφάλαια που παρουσιάζονται και αναλύονται τα πειραματικά αποτελέσματα, παρατίθενται η σύγκρισή τους με τις αντίστοιχες προβλέψεις που πρόεκυψαν από την εφαρμογή των θεωρητικών μοντέλων. Από τη σύγκριση αυτή παρατηρούμε ότι τα θεωρητικά μοντέλα που εφαρμόστηκαν που είναι το μοντέλο πρόβλεψης του μέτρου ελαστικότητας κοκκωδών υλικών, ΜPM (Modulus Predictive Model), το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης ιδιοτήτων ύστερα από διαφορετικές είδους καταπονήσεις (θερμική κόπωση, κρούση χαμηλής ενέργειας και του ρυθμού παραμόρφωσης σε κάμψη τριών σημείων), RPM (Residual Properties Model) και το μοντέλο πρόβλεψης της υποβάθμισης της αντοχής των υλικών ύστερα από κρούση, Residual Strength after Impact Model (RSIM), έδωσαν ικανοποιητικές προβλέψεις για την μεταβολή των ιδιοτήτων κάνοντας χρήση ελάχιστων μόνο πειραματικών σημείων. Στην παρούσα διατριβή συνδυάστηκαν δύο διαφορετικού τύπου πολυμερικές ρητίνες με πληθώρα ενισχυτικών υλικών για την κατασκευή και μελέτη της μηχανικής τους συμπεριφοράς, τόσο πειραματικά όσο και θεωρητικά με την εφαρμογή ημιεμπειρικών μοντέλων πρόβλεψης και ανάλυσης. Για την κατασκευή των δοκιμίων, ανάλογα με τον τύπο του υλικού της μήτρας και της ενίσχυσης, εφαρμόστηκαν διαφορετικές τεχνικές και σύνθετες πειραματικές διαδικασίες. Ενώ, για την μελέτη των μηχανικών, θερμομηχανικών και μορφολογικών τους ιδιοτήτων εφαρμόστηκε σημαντικός αριθμός διαφορετικών τεχνικών χαρακτηρισμού.

[ES] La evolución de la tendencia del pensamiento de la gente en los últimos años ha cambiado, llevándonos a adquirir nuevos valores enfocados en la sostenibilidad de los recursos naturales y el respeto hacia el medio ambiente. Con ello, la perspectiva de producto se ha visto afectada en todos los sectores, incluido el sector de la automoción. La aparición de nuevas normas medioambientales han establecido obligaciones sobre los fabricantes de vehículos respecto a la reducción de consumo y emisiones contaminantes por lo que cada vez es más habitual identificar materiales ligeros en vehículos de uso cotidiano con la finalidad de mejorar la eficiencia energética a partir de la reducción de masa. El presente estudio pretende avanzar un paso más en la utilización de materiales compuestos centrando su temática en el desarrollo de nuevos materiales para la fabricación de componentes estructurales de vehículos que permitan la reducción de consumos desde un punto de vista sostenible. Para ello se plantea la aplicación de nuevos materiales compuestos basados en la utilización de fibras naturales, que sustituyan a los materiales utilizados tradicionalmente. En el estudio se plantea la utilización de una única matriz (epoxi) común a todos los tejidos naturales ensayados que permita realizar un estudio comparativo centrado en los tejidos, para obtener un material compuesto eficiente en su fabricación, uso y reciclaje buscando el equilibrio entre densidad, coste, resistencia y reciclabilidad. El estudio ha consistido en la realización de ensayos de tracción, compresión, flexión, impacto, dureza, cortadura y fatiga, a partir de los cuales se han podido extraer las propiedades mecánicas necesarias para realizar un modelo MEF uniaxial en el software ANSYS ACP, comparando resultados con distintas orientaciones de fibras. Tras esto, se ha dimensionado un componente utilizando el modelo MEF uniaxial para un estudio multiaxial. Este componente ha sido fabricado y posteriormente ensayado en un banco de fatiga con la finalidad de contrastar los resultados del software con los obtenidos empíricamente, y a su vez validar la aplicación. / [CA] L'evolució de la tendència del pensament de la gent als últims anys ha canviat, portant-nos a adquirir nous valors enfocats a la sostenibilitat dels recursos naturals i al respecte cap al medi ambient. A causa d'això, la perspectiva de producte s'ha vist afectada en tots els sectors, inclòs al sector de l'automoció. L'aparició de noves normes mediambientals han establit obligacions sobre els fabricants de vehicles respecte a la reducció de consum i emissions contaminants pel que cada vegada és més habitual identificar materials lleugers en vehicles d'ús quotidià amb la finalitat de millorar l'eficiència energètica a partir de la reducció de massa. El present estudi pretén avançar un pas més en la utilització de materials compostos centrant la seua temàtica en el desenvolupament de nous materials per a la fabricació de components de vehicles que permeten la reducció de consums des d'un punt de vista sostenible. Per a això es planteja l'aplicabilitat de nous materials compostos basats en la utilització de fibres naturals, que substituïsquen els materials emprats tradicionalment. En l'estudi es planteja la utilització d'una única matriu (epoxi) comú a tots els teixits naturals assajats que permeta realitzar un estudi comparatiu centrat en els teixits per obtindre un material compost eficient en la seua fabricació, ús i reciclatge, buscant l'equilibri entre densitat, cost, resistència i reciclabilitat. L'estudi ha consistit en la realització d'assajos de tracció, compressió, flexió, impacte, duresa, tallant i fatiga, a partir dels quals s'han pogut extraure les propietats mecàniques necessàries per a realitzar un model MEF uniaxial al programa ANSYS ACP, comparant resultats amb diferents orientacions de fibres. Després d'això, s'ha dimensionat un component utilitzant el model MEF uniaxial per a un estudi multiaxial. Aquest component s'ha fabricat i posteriorment s'ha assajat en un banc de fatiga amb la finalitat de contrastar els resultats del programa amb els obtinguts empíricament, i alhora ha servit per validar l'aplicació. / [EN] The evolution of the trend of people's thinking in recent years has changed, leading us to acquire new values focused on the sustainability of natural resources and respect for the environment. As a result, the product outlook has been affected in all sectors, including the automotive. The imposition of new environmental regulations has established obligations for vehicle manufacturers in terms of fuel consumption and polluting emissions, which is why it is increasingly common to identify lightweight materials in everyday vehicles, in order to improve energy efficiency through from mass reduction. This study seeks to advance the use of composite materials, focusing its theme on the development of new materials for the manufacture of structural vehicle components. For this, it is proposed the development of new composite materials based on the use of natural fibers is proposed to replace the materials traditionally used. In the work is proposed a comparative study focused on fabrics, using a single matrix (epoxy) common to all the test specimens, to obtain an efficient composite material in its manufacture, use and recycling, seeking the balance between density, cost, resistance and recyclability. During the development of the research, it has been necessary to perform tensile, compression, bending, impact, hardness, shear and fatigue tests to extract the mechanical properties necessary to make a uniaxial MEF model in the ANSYS ACP software, comparing results with different orientations fibers. After this, a component has been dimensioned using the uniaxial FEM model for a multiaxial study. This component has been manufactured and subsequently tested in a fatigue bench in order to compare the results of the software with those obtained empirically, and in turn validate the application. / Oliver Borrachero, BA. (2021). Estudio de la utilización de fibras naturales en materiales compuestos laminados para fabricación de componentes de automoción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165809 / TESIS

従来型の繊維強化プラスチック(FRP)に対し環境負荷の少ない「グリーンコンポジット」の実用的な成形プロセスの確立が切望されている。本研究では、天然繊維およびポリ乳酸を原料とする長繊維強化樹脂(LFT)ペレット製造および射出成形による複合材製造法を対象に、複合材の力学的特性に対する繊維の含有水分や熱劣化の影響、繊維分散の効果等を把握し、高い特性を発揮させるための成形プロセスおよび諸条件を提示した。 / 'Green Composites' have been attracting attention due to their high sustainability and carbon neutrality. This study investigated the preparation process for composites of long jute fiber reinforced polylactic acid by LFT-pellet manufacturing method followed by injection molding. The author explored effect of several factors, such as moisture in fiber, heat decomposition of fiber at processing and the level of fiber dispersion in matrix resin, on mechanical properties of composites. The author eventually proposed the optimized process and operating windows for attaining higher mechanical properties of composites. / 博士(工学) / Doctor of Philosophy in Engineering / 同志社大学 / Doshisha University