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Previous issue date: 2011-03-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The search for sustainable technologies that can contribute to reduce energy
consumption is a great challenge in the field of insulation materials. In this context,
composites manufactured from vegetal sources are an alternative technology. The principal
objectives of this work are the development and characterization of a composite composed by
the rigid polyurethane foam derived from castor oil (commercially available as RESPAN D40)
and sisal fibers. The manufacture of the composite was done with expansion controlled inside
a closed mold. The sisal fibers where used in the form of needlepunched nonwoven with a
mean density of 1150 g/m2 and 1350 g/m2. The composite characterization was performed
through the following tests: thermal conductivity, thermal behavior, thermo gravimetric
analysis (TG/DTG), mechanical strength in compression and flexural, apparent density, water
absorption in percentile, and the samples morphology was analyzed in a MEV. The density
and humidity percentage of the sisal fiber were also determined. The thermal conductivity of
the composites was higher than the pure polyurethane foam, the addition of nonwoven sisal
fibers will become in a higher level of compact foam, reducing empty spaces (cells) of
polyurethane, inducing an increase in k value. The apparent density of the composites was
higher than pure polyurethane foam. In the results of water absorption tests, was seen a higher
absorption percent of the composites, what is related to the presence of sisal fibers which are
hygroscopic. From TG/DTG results, with the addition of sisal fibers reduced the strength to
thermal degradation of the composites, a higher loss of mass was observed in the temperature
band between 200 and 340 ?C, related to urethane bonds decomposition and cellulose
degradation and its derivatives. About mechanical behavior in compression and flexural,
composites presented a better mechanical behavior than the rigid polyurethane foam. An
increase in the amount of sisal fibers induces a higher rigidity of the composites. At the
thermal behavior tests, the composites were more mechanically and thermally resistant than
some materials commonly used for thermal insulation, they present the same or better results.
The density of nonwoven sisal fiber had influence over the insulation grade; this means that,
an increaser in sisal fiber density helped to retain the heat / A busca por alternativas tecnol?gicas sustent?veis e, sobretudo que venham a
contribuir para economizar energia, apresenta-se como um crescente desafio no campo dos
materiais para isola??o t?rmica. Nesse contexto, os comp?sitos fabricados com mat?ria-prima
de fontes renov?veis surgem como uma alternativa tecnol?gica. Os principais objetivos deste
trabalho foram o desenvolvimento e a caracteriza??o do comp?sito formado pela espuma
r?gida de poliuretana derivada de ?leo de mamona (dispon?vel comercialmente e denominada
RESPAN D40?) - e fibras de sisal. O processamento do comp?sito foi feito com expans?o
controlada em um molde fechado. As fibras de sisal foram utilizadas na forma de mantas
agulhadas com gramatura m?dia de 1150 g/m2 e de 1350 g/m2. A caracteriza??o do comp?sito
foi realizada atrav?s dos seguintes ensaios: condutividade t?rmica, desempenho t?rmico,
an?lise termogravim?trica (TG/DTG), resist?ncia mec?nica em compress?o e em flex?o,
densidade aparente, porcentagem de absor??o de ?gua e avalia??o morfol?gica por
Microscopia Eletr?nica de Varredura (MEV). A gramatura e a porcentagem de umidade das
fibras de sisal tamb?m foram determinadas. Os resultados dos ensaios foram comparados aos
da espuma de poliuretana pura. A condutividade t?rmica dos comp?sitos foi maior que a da
espuma pura, ou seja, a adi??o das mantas de sisal induziu um maior grau de compacta??o da
espuma, reduzindo os espa?os vazios (c?lulas) da poliuretana, induzindo eleva??o do k. A
densidade aparente dos comp?sitos foi maior que a densidade da espuma de poliuretana pura.
Nos resultados do ensaio de absor??o de ?gua observou-se uma maior porcentagem de
absor??o dos comp?sitos, o que est? relacionado ? presen?a das fibras de sisal que s?o
higrosc?picas. A adi??o das fibras de sisal tamb?m diminuiu a resist?ncia ? degrada??o
t?rmica dos comp?sitos. Houve uma maior perda de massa do comp?sito na faixa de
temperatura entre 200 e 340?C, relacionada ? decomposi??o das liga??es uret?nicas e a
degrada??o da celulose e de seus derivados. Na avalia??o mec?nica em compress?o e flex?o,
os comp?sitos apresentaram melhor desempenho mec?nico que a espuma r?gida de
poliuretana. O aumento do conte?do de fibras induziu um aumento na rigidez dos comp?sitos.
Nos ensaios de desempenho t?rmico, os comp?sitos foram mais resistentes termicamente, ou
seja, pode-se concluir que os mesmos podem ser usados como material de isolamento t?rmico
em sistemas na faixa de temperatura entre 60 e 110?C, pois apresenta desempenho t?rmico e
mec?nico semelhante, ou melhor, que alguns materiais comumente utilizados para fins de isola??o t?rmica. A gramatura da manta de sisal influenciou o grau de isolamento t?rmico,
isto ?, o aumento da densidade de fibras ajudou na reten??o do calor
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/15573 |
| Date | 24 March 2011 |
| Creators | Neira, Dorivalda Santos Medeiros |
| Contributors | CPF:02306444498, http://lattes.cnpq.br/1042806990155996, Mendes, Jos? Ubiragi de Lima, CPF:13291085400, http://lattes.cnpq.br/7103009428184656, Ladchumananandasivam, Rasiah, CPF:18222161415, http://lattes.cnpq.br/8553209522282182, Vieira, Francisco Ant?nio, CPF:65484193400, http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4707124J6, Freire J?nior, Raimundo Carlos Silv?rio |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia Mec?nica, UFRN, BR, Tecnologia de Materiais; Projetos Mec?nicos; Termoci?ncias |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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