Natural Fiber-Polypropylene Composites Made from Caranday Palm
- 1. National University of General San Martín
- 2. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales
- 3. National University of Mar del Plata
Description
Composites made from polypropylene (PP) and local South American fibers traditionally used in yarnderived craftsmanships, Caranday Palm, were studied regarding the effect of fiber addition, concentration and characteristics of the coupling agent (molecular weight and percentage of grafted maleic anhydride), as well as type of processing. A laboratory-scale intensive mixing followed by compression, and pilot plant twin extrusion followed by injection, were the two processes investigated. The use of the first one allowed the selection of processable formulations with high fiber concentration and a percentage of coupling agent below the surface fiber saturation. In fact, it was found that there is a concentration of maleic anhydride moieties that saturates the surface of the fiber irrespective of the agent molecular weight. Increasing the concentration of the coupling agent above that value does not produce further improvement of the mechanical properties. The formulations selected from the results of the laboratory process were considered for the pilot plant (extrusioninjection) process. The use of the second process consisting of extrusion-injection molding showed that the high shear developed in this process leads to defibrillation of the fiber bundles. In the case of the Caranday Palm fibers, this defibrillation resulted in elemental fibers (micron size) being the effective reinforcement of the composite instead of the technical fibers (millimeter size) that were present in the composites prepared by compression. Better mechanical properties were achieved by using the latter method.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تمت دراسة المركبات المصنوعة من البولي بروبيلين (PP) والألياف المحلية في أمريكا الجنوبية المستخدمة تقليديًا في الحرف اليدوية Yarnderived، Caranday Palm، فيما يتعلق بتأثير إضافة الألياف وتركيز وخصائص عامل الاقتران (الوزن الجزيئي ونسبة أنهيدريد الماليك المطعمة)، وكذلك نوع المعالجة. تم التحقيق في العمليتين من خلال الخلط المكثف على نطاق المختبر متبوعًا بالضغط، وقذف التوأم التجريبي للنبات متبوعًا بالحقن. سمح استخدام الأول باختيار التركيبات القابلة للمعالجة بتركيز عالٍ من الألياف ونسبة مئوية من عامل الاقتران تحت تشبع الألياف السطحية. في الواقع، وجد أن هناك تركيزًا لأجزاء أنهيدريد المالييك التي تشبع سطح الألياف بغض النظر عن الوزن الجزيئي للعامل. لا تؤدي زيادة تركيز عامل الاقتران فوق تلك القيمة إلى مزيد من التحسين في الخواص الميكانيكية. تم النظر في التركيبات المختارة من نتائج العملية المعملية لعملية المصنع التجريبي (حقن البثق). أظهر استخدام العملية الثانية التي تتكون من قولبة حقن البثق أن القص العالي المتطور في هذه العملية يؤدي إلى إزالة الرجفان من حزم الألياف. في حالة ألياف Caranday Palm، أدى إزالة الرجفان هذه إلى أن تكون الألياف الأولية (حجم الميكرون) هي التقوية الفعالة للمركب بدلاً من الألياف التقنية (حجم الملليمتر) التي كانت موجودة في المواد المركبة التي تم تحضيرها عن طريق الضغط. تم تحقيق خصائص ميكانيكية أفضل باستخدام الطريقة الأخيرة.Translated Description (French)
Les composites fabriqués à partir de polypropylène (PP) et de fibres locales d'Amérique du Sud traditionnellement utilisées dans l'artisanat dérivé du fil, Caranday Palm, ont été étudiés en ce qui concerne l'effet de l'ajout de fibres, la concentration et les caractéristiques de l'agent de couplage (poids moléculaire et pourcentage d'anhydride maléique greffé), ainsi que le type de traitement. Un mélange intensif à l'échelle du laboratoire suivi d'une compression, et une double extrusion de l'usine pilote suivie d'une injection, ont été les deux processus étudiés. L'utilisation de la première a permis de sélectionner des formulations traitables avec une concentration élevée en fibres et un pourcentage d'agent de couplage inférieur à la saturation en fibres de surface. En fait, il a été constaté qu'il existe une concentration de fractions d'anhydride maléique qui sature la surface de la fibre quel que soit le poids moléculaire de l'agent. L'augmentation de la concentration de l'agent de couplage au-dessus de cette valeur ne produit pas d'amélioration supplémentaire des propriétés mécaniques. Les formulations sélectionnées à partir des résultats du processus de laboratoire ont été considérées pour le processus de l'usine pilote (extrusion-injection). L'utilisation du deuxième procédé consistant en un moulage par extrusion-injection a montré que le cisaillement élevé développé dans ce procédé conduit à la défibrillation des faisceaux de fibres. Dans le cas des fibres de Caranday Palm, cette défibrillation a conduit à ce que les fibres élémentaires (taille micronique) soient le renforcement efficace du composite au lieu des fibres techniques (taille millimétrique) présentes dans les composites préparés par compression. De meilleures propriétés mécaniques ont été obtenues en utilisant cette dernière méthode.Translated Description (Spanish)
Los compuestos hechos de polipropileno (PP) y fibras locales sudamericanas utilizadas tradicionalmente en la artesanía derivada del hilo, Caranday Palm, se estudiaron con respecto al efecto de la adición de fibra, la concentración y las características del agente de acoplamiento (peso molecular y porcentaje de anhídrido maleico injertado), así como el tipo de procesamiento. Los dos procesos investigados fueron una mezcla intensiva a escala de laboratorio seguida de compresión y una extrusión gemela de planta piloto seguida de inyección. El uso del primero permitió la selección de formulaciones procesables con alta concentración de fibra y un porcentaje de agente de acoplamiento por debajo de la saturación de fibra superficial. De hecho, se encontró que hay una concentración de restos de anhídrido maleico que satura la superficie de la fibra independientemente del peso molecular del agente. El aumento de la concentración del agente de acoplamiento por encima de ese valor no produce una mejora adicional de las propiedades mecánicas. Las formulaciones seleccionadas a partir de los resultados del proceso de laboratorio se consideraron para el proceso de planta piloto (extrusióninyección). El uso del segundo proceso que consiste en el moldeo por extrusión-inyección mostró que el alto cizallamiento desarrollado en este proceso conduce a la desfibrilación de los haces de fibras. En el caso de las fibras de Palma de Caranday, esta desfibrilación dio como resultado que las fibras elementales (tamaño micrométrico) fueran el refuerzo efectivo del composite en lugar de las fibras técnicas (tamaño milimétrico) que estaban presentes en los composites preparados por compresión. Se lograron mejores propiedades mecánicas utilizando este último método.Files
CONICET_Digital_Nro.df474bce-53ea-48c8-b02f-99f29af9c714_A.pdf.pdf
Files
(969.8 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:f44b35d1a209f7c6d4a9816c28e0a049
|
969.8 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الألياف الطبيعية - مركبات البولي بروبلين المصنوعة من نخيل كاراندي
- Translated title (French)
- Composites de fibres naturelles et de polypropylène fabriqués à partir de palmier de Caranday
- Translated title (Spanish)
- Compuestos de fibra natural y polipropileno hechos de palma de Caranday
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2337199845
- DOI
- 10.7569/jrm.2014.634144
References
- https://openalex.org/W1506662713
- https://openalex.org/W1971364465
- https://openalex.org/W1975583744
- https://openalex.org/W1977931153
- https://openalex.org/W2015951239
- https://openalex.org/W2022996057
- https://openalex.org/W2038860573
- https://openalex.org/W2055137298
- https://openalex.org/W2059474375
- https://openalex.org/W2068126480
- https://openalex.org/W2094756207
- https://openalex.org/W2109883579
- https://openalex.org/W2113364695
- https://openalex.org/W2136281354
- https://openalex.org/W2138024385
- https://openalex.org/W2163380416
- https://openalex.org/W2498999824