AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE UM COMPÓSITO PARTICULADO EM MATRIZ POLIMÉRICA REFORÇADO COM SERRAGEM DE MADEIRA E LAMINADO DE FIBRA DE SISAL

Prévia do material em texto

AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE UM COMPÓSITO 
PARTICULADO EM MATRIZ POLIMÉRICA REFORÇADO COM SERRAGEM DE 
MADEIRA E LAMINADO DE FIBRA DE SISAL 
 
Ricardo Brandão Panuzzio
(1) 
(ricardobpanuzzio@gmail.com), Hélder Rafael Santos Pascoal
(2) 
(helderspascoal@gmail.com),
 
Sergio Luiz Moni Ribeiro Filho
(3) 
(sergiolmrf@gmail.com), André Luis 
Christoforo
(4)
 (alchristoforo@yahoo.com.br) 
 
Universidade Federal de São João del Rei (UFSJ); Departamento de Engenharia Mecânica 
 
RESUMO: Compósitos são capazes de apresentar as mais diversas propriedades mecânicas, podendo 
ser ajustáveis de acordo com o que é exigido para uma finalidade. A possibilidade de compósitos 
reforçados com recursos naturais e renoveis serem capazes de substituir os sintéticos vêm incentivando 
inúmeras pesquisas. Este trabalho tem com objetivo estudar as propriedades físicas e mecânicas de 
compósitos particulados em matriz polimérica reforçados com serragem de madeira e laminado de fibra 
natural de sisal. Os compósitos apresentam variação de 50% e 55% de resina, 4mm e 2mm de espessura, 
além de contar com a presença ou não do laminado de sisal. A fabricação dos compósitos foi feita com a 
ajuda de uma prensa hidráulica. As variáveis repostas estudadas são modulo de resistência a flexão, 
modulo de elasticidade, densidade relativa e absorção de agua. Ensaios de flexão e de porosidade 
determinaram os valores para as variáveis com as orientações de normas técnicas. Os melhores 
resultados calculados com a ajuda de um software, chamados de significativos, foram para os 
compósitos com a presença da fibra natural de sisal e com presenças de 55% de resina. 
 
PALAVRAS-CHAVE: compósitos particulados, serragem, fibras naturais, sisal. 
 
EVALUATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF A POLYMERIC 
MATRIX COMPOSITE IN PARTICULATE REINFORCED SAWDUST AND FIBER 
LAMINATED SISAL 
 
ABSTRACT: Composite is a branch of engineering materials very useful. The possibility of high 
mechanical strength combined with low density is one of the properties sought in this material.The 
possibility of resources and renewed natural being able to replace the synthetic has stimulated numerous 
studies. This work has function to study the physical and mechanical properties of composite particles in 
the polymer matrix reinforced with wood sawdust and laminated natural of fiber sisal. The composites 
show variation of 50% and 55% resin, 4mm and 2mm thick, and rely on the presence or not of the 
laminate sisal. The manufacture of the composites was done with the help of a hydraulic press. The 
variables studied are reset module flexural strength, modulus of elasticity, relative density and water 
absorption. Flexural bending tests and determined porosity values for the variables with the guidance of 
technical standards. The best results, called significant for composites were the presence of fiber natural 
sisal and presence of 55% resin. 
 
KEYWORDS: composite particles, sawdust, natural fibers, sisal. 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
A busca por materiais renováveis e que substituem os atuais a altura, vem crescendo cada 
vez mais. Pesquisadores buscam compósitos reforçados com materiais ecológicos capazes de 
apresentar ótimas propriedades mecânicas. Utilizar serragem como fase dispersa em uma matriz, 
pode ser uma alternativa de baixo custo para a substituição dos compósitos convencionais. 
Segundo Hillig et al. (2008) compósitos feitos com resíduos de madeira e serragem em uma 
matriz de polietileno possuem propriedades mecânicas adequadas para aplicações industriais. 
 Marco et al. (2010) destacam a importância dos compósitos na engenharia, com ênfase na 
combinação de matrizes termoplásticas com fibras naturais. Foram investigados os diferentes 
tratamentos térmicos das fibras de sisal e suas influencias nos compósitos. O tratamento de 
mercerização apresentou melhores resultados, com uma maior adesão e aumento significativo no 
módulo de elasticidade e sem perda da resistência a tração de ruptura. Os autores ainda destacam 
a boa relação custo/beneficio, mas alertam que os compósitos são termicamente estáveis até 
cerca de 300 °C. 
Hisham et al. (2011) analisaram as propriedades mecânicas de compósitos fabricados a 
partir de lascas e serragem de madeira em matrizes de resina. Testes como MOE e MOR foram 
feitos e determinados com testes à flexão. É afirmado que o composto pode ser usado em 
utilitários moveis, devido a boa qualidade mecânica. 
Hillig et al. (2008) confeccionaram compósitos a partir de polietileno de alta densidade 
virgem e diferentes tipos de serragem. Os resíduos de madeira foram da espécie de pinus (Pinus 
taeda), de aglomerado, de chapa de fibra de media densidade e eucalipto (Eucalyptus grandis). 
Foram analisadas as propriedades mecânicas dos compósitos, como resistência a tração, flexão 
estática e resistência ao impacto. A diferença de resistência mecânica foi observada conforme os 
diferentes tipos de serragem, destaque para a serragem de aglomerado e de eucalipto que tiveram 
maior resistência à flexão e ao impacto que aqueles fabricados com MDF e pinus. 
Rimdusit et al. (2007) avaliaram compósitos obtidos a partir de matrizes a base de resina 
benzoxazina e resina de novolac fenólico e como fase dispersa farinha de madeira. Os resultados 
relevam que a resina de novolac fenólica pode diminuir a temperatura de cura, fato que minimiza 
a degradação do material. Além disso, a presença da resina não deve exceder 20% do peso do 
compósito, garantindo uma melhor adesão matriz e fase dispersa. 
Najafi e Tajvidi e Hamidina (2007) comparam a diferença de absorção de água em 
compósitos plástico-madeira fabricado a partir de plástico virgem e reciclado. Farinha de 
madeira foi misturada com plástico reciclado e virgem em proporções de 50% e 50 % em massa. 
Os painéis foram fabricados por compressão e depois ensaiados em imersão em água em 
diferentes temperatura e tempos diferentes. Os painéis com plásticos reciclado exibiram maior 
absorção de água, especialmente quando os dois tipos de painéis foram misturados em conjunto. 
Temperatura de imersão teve um efeito significativo sobre a absorção de água. 
 Mosiewicki e Borrajo e Aranguren (2005) destacam a busca por novos compósitos a 
partir de recursos renováveis, combinando o baixo custo e as boas propriedades mecânicas. Ele 
estudou as propriedades mecânicas de um composto formando pela matriz poliéster resina 
sintetizada a partir de óleo de linhaça e ainda mais reticulado com estireno em uma reação de 
peróxido e pela parte dispersa composta por farinha de madeira. Por meio de ensaios mecânicos 
e micrografia de varrimento de faturas de superfície foi constatada uma forte interação interfacial 
entre a matriz e a fase dispersa. Os resultados dos ensaios mecânicos foram melhores para o 
compósito do que só a matriz. 
Como alternativa para o aumento da resistência em compósitos de polímeros é 
incorporado um reforço. Reforços naturais são capazes de substituir os de fibras sintéticas e 
ainda tem o beneficio de serem renováveis, destaque para as fibras de sisal, coco, bananeira, juta, 
linho e piaçava. As aplicações são inúmeras, destaque para as indústrias cível e automobilística 
Xu et al. (2008). 
Silva et al (2011) destacam o uso das fibras vegetais em compósito, citando inúmeras 
vantagens. O autor estuda as propriedades de compósitos de uma matriz epóxi reforçado com 
fibras unidirecionais de bananeira. O estudo fatorial foi em relação a adição de silício, anidro 
maleico na matriz e o efeito da adição volumétrica para a fibra. Destaca para os fatores com 
adição de fração volumétrica e adição de sílica, apresentando fatores significativos. 
As fibras naturaissão biodegradáveis, materiais de baixo custo de densidade e 
propriedades específicas comparáveis às dos compósitos de fibra de convencionais Suarez e 
Coutinho e Sydenstricker (2005). 
Lima et al. (2007) estudam o uso das fibras de sisal como substituto do asbesto na 
fabricação de laminados a base de cimento e destaca a importância por ser uma proposta 
ecológica tem grande importância sócia econômica. Compósitos com matriz de argamassa foram 
reforçados com fibras longas de sisal, medindo a influencia de fatores como: a influência da 
adição de fibras (3%), do número de camadas (dois e três), da orientação das camadas (0 e 90°) e 
da pressão de moldagem (0 e 2 MPa) sobre o comportamento à flexão dos laminados. A adição 
de fibras aumentou as propriedades mecânicas em todos os casos estudados, além disso, os 
fabricados com pressão de 2 MPa e três camadas ortogonais a direção do carregamento 
apresentaram melhor comportamento mecânico. 
As fibras naturais utilizadas como reforço de compósitos poliméricos são sujeitas a 
pesquisas em tecnologia de polímeros. Atualmente, estes materiais estão sendo consideradas 
como uma forma de reforçar a melhoria de estruturas de madeira. Fibras com maiores aplicações 
estruturais são de vidro e fibras de carbono, no entanto, a utilização de fibras naturais é uma 
alternativa económica e apresentam muitas vantagens, tais como biodegradabilidade e tendo a 
sua origem a partir de uma fonte renovável Milanese e Cioffi e Voorwald (2011). 
Verney e Lima e Lenz (2008) veem a utilização de fibras naturais muito promissora como 
um material de reforço para polímeros utilizados em automóveis, calçados e na construção civil. 
A fibra vegetal é proveniente de fontes renováveis, é biodegradável, atóxico, mostra baixo custo 
e capacidade melhorada como som e isolante térmico. Algumas vantagens são atribuídas à 
utilização de fibras vegetais em muitas aplicações industriais, em comparação com as fibras 
sintéticas como fibras de vidro. A fibra vegetal é proveniente de fontes renováveis, é 
biodegradável, atóxico, mostra baixo custo e capacidade melhorada como som e isolante 
térmico. Além disso, fibras vegetais têm menor densidade e menor causar resistência à abrasão 
em dispositivos de processamento convencionais de polímero. Além disso, fibras vegetais têm a 
vantagem de ser reciclável e se decompõem sem produção de compostos tóxicos ou podem ser 
consumidos por biodegradação. Consequentemente, não há produção de resíduos no final do 
ciclo de vida do produto. 
Rosário et al. (2011) estudam a propriedade de compósitos de polipropileno, reforçados 
com 80% de massa de fibras residuais de sisal. Para ambos os compósitos de polipropileno, 
virgem e reciclado, com a adição das fibras, o alongamento na ruptura mostrou uma queda 
significativa, enquanto que a resistência à tração não sofreu grandes variações. Houve um 
aumento significativo nos valores de tração na ruptura e de energia de impacto com a adição das 
fibras de sisal na matriz de polipropileno. 
Satapathy et al (2010) descrevem a transformação e caracterização de compósitos 
reforçados com fibras naturais. Os compósitos foram preenchidos com o carboneto de silício 
(SiC). O SiC foi preparado a partir de casca de arroz em uma matriz de epóxi . O reforço 
escolhido foi a juta. Foi verificado que a incorporação de casca de arroz módica as propriedades 
mecânicas e as forças inter laminar de cisalhamento dos compósitos junta-epóxi. Ele ainda cita 
que a micro dureza e densidade são influenciados pelo conteúdo dos enchimentos. 
Oksman et al. (2002) destacam o crescente interesse do uso de fibras de plantas como 
reforço em materiais compósitos. Por meio de ensaios mecânicos, ele comprava a eficácia da 
aplicação de fibras de sisal como reforço em uma matriz de epóxi. 
Kim e Netravali (2009) avaliaram as propriedades de tensão e de adesão interfacial das 
fibras de sisal com a resina de proteína de soja. As fibras foram tratadas com aplicações de 
tensões e nenhuma tensão. O resultado foi satisfatório para as fibras sobtensão aumentando a 
tensão na ruptura e módulo de Young. 
Segundo Chand e Dwivedi (2007) compósitos de matriz epóxi reforçados com fibras sisal 
podem ter diferentes comportamentos dependendo da orientação das fibras. Experimentalmente 
testou 3 tipos de orientação LL, LT e TT, e obteve resultado diferentes nos testes de desgaste. 
Como resultado o desgaste mínimo é da direção TT e o máximo na direção LL. Taxa de desgaste 
mínimo na direção TT é explicado na base de contato muito menos de secções transversais de 
células celulósicas com partículas abrasivas, enquanto que em LL-orientada sisal-epóxi 
compósitos, fibra longitudinalmente todo arado fora, juntamente com presente matriz entre duas 
fibras e deu maior desgaste taxa. 
Padmavathi e Naidu e Rao (2012) destacam a importância do tratamento da fibra de sisal 
com 18% de NaOH , para uma otimização das propriedades mecânicas. Segundo seu estudo as 
propriedades mecânicas tiveram aumente de até 110% em alguns casos. Marcovich et al. (2009) 
afirma que para uma maior fixação da fibra no composto é preciso um tratamento com uma 
solução de NaOH. O tratamento é capaz de aumentar as propriedades mecânicas do composto 
em um modo geral, além de permitir uma maior interação do composto com a fibra. 
Carvalho e Hernandes e Calil (2003) estudam a adesão de resinas a fibras de sisal, 
caracterizando um compósito. As matrizes são duas extraídas a partir do óleo de rícino e uma 
resina epóxi. Os resultados foram parecidos, mas o ele destaca a necessidade de aperfeiçoar o 
processo de impregnação. Outro destaque do autor é na utilização de fibras naturais às quais tem 
sido estudada como substitutas das fibras sintéticas, tendo partido das relações entre o custo e o 
comportamento mecânico, além dos aspectos ambientais favoráveis. 
Mukhopadhyay e Srikanta (2008) estuda o efeito do envelhecimento das fibras de sisal 
em um compósito de matriz de polipropileno. Podendo provocar alterações nas características 
tensão-deformação, elasticidade, resistência à tração e módulo de elasticidade, devido ao 
envelhecimento. 
Este trabalho tem como objetivo estudar as propriedades mecânicas e físicas de 
compósitos fabricados a partir de uma matriz de epóxi e fase dispersa composta de serragem da 
espécie Ipê. Os compósitos são reforçados com fibras unidirecionais de sisal, investigando o 
efeito da fibra nas variáveis repostas. Os outros efeitos a serem estudados são a quantidade de 
resina epóxi e a espessura nos compósitos. 
 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
Nesse experimento as variáveis investigadas foram: média resistência à flexão, módulo 
de elasticidade, absorção de água e densidade relativa aparente. 
Os fatores a serem alterados no experimento foram escolhidos devido a sua possibilidade 
e sua relevância. A Tabela 1 exibe os fatores e níveis experimentais a serem estudados, o 
planejamento fatorial é do tipo 2
3
, fornecendo oito combinações. Mudar a quantidade de resina 
epóxi no compósito, além de diminuir o custo da fase matriz, pode também diminuir a densidade 
final do material. Outro fator a ser estudado é a espessura do material, podendo ser significativo 
nas propriedades mecânicas. Além disso, testes com e sem adição da fibra também foram feitos a 
fim de descobrir a diferença quando o reforço é adicionado. Para efetuar a análise estatística foi 
utilizado o software MiniTab 14, sendo utilizada a análise de variância (ANOVA) como 
ferramenta estatística. 
 
TABELA 1. Condições experimentais investigadas. 
Condições 
experimentais 
Expessura 
(mm) 
Fração de resina 
(%) Laminado 
C1 2 50 Sem 
C2 2 50 Com 
C3 2 55 Sem 
C4 2 55 Com 
C5 4 50 SemC6 4 50 Com 
C7 4 55 Sem 
C8 4 55 Sem 
 
Os compósitos particulados são constituídos de uma matriz epóxi e de fase dispersa de 
particulado de serragem da espécie Ipê. Após a cura do compósitos a fibra natural de sisal foi 
adicionada ao material. Os compósitos foram feitos no Laboratório de Materiais do 
Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de São João del Rei. A fase 
dispersa, de partículas de serragem, foi conseguida na empresa Serraria Agostini (São João Del-
Rei – MG). A serragem foi conseguida sem faixa granulométrica especifica, sendo preciso 
peneirar. A faixa escolhida foi de 50-80 US-Tyler. As partículas de serragem tiveram sua 
umidade controlada para 12%, de acordo com a norma NBR 7190:1997. Para determinar a 
densidade da serragem foi necessário fazer um ensaio de picnometria realizado no Laboratório 
de Catálise – LabCat, no departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São 
Carlos, o resultado do ensaio foi uma densidade de 1,068g/cm³. A fase matriz utilizada foi uma 
resina do tipo Epóxi e endurecedor conseguidos na empresa Resiqualy®, localizada em São 
Paulo (SP). Segundo informações do fabricante, a densidade da resina é de 1,13 g/cm³. A Figura 
1 apresenta a mesa vibratória (a), as peneiras utilizadas (b) e a resina Epóxi e endurecedor(c). 
 
 
 
(a) (b) (c) 
FIGURA 1. Materiais e métodos usados na fabricação dos compósitos. 
 
Um pré-estudo foi feito com o intuito de determinar a porcentagem de resina que seria 
colocado no compósito de modo a fica rígido. Foi constato que o compósito deve ter fração de 
resina entre 45% e 55%. A fabricação dos compósitos foi feita através do processo de prensa. A 
fase matriz foi misturada manualmente com a serragem Figura 2(a). Sabendo a dimensão da 
forma e da densidade da fase matriz e dispersa foi possível calcular a porcentagem de massa dos 
materiais. As medidas da forma são 20 x 15 cm, podendo variar a espessura de acordo os níveis 
de espessura 2mm e 4mm. O molde utilizado foi feito de madeira, envolto todo com tecido de 
armalon, o tecido foi colocado para a resina não grudar na madeira. A Figura 2(b) mostra a 
forma utilizada. 
 
(a) (b) 
FIGURA 2. Fabricação dos compósitos 
 
Para determinar a massa de resina e de serragem a serem utilizadas, foi necessário 
determinar o volume dos dois componentes (cm³), utilizando a Equação 1 para cada um dos 
componentes: 
v f V 
 (1) 
Da equação 1, é o volume do componente, é a fração volumétrica em porcentagem do 
componente e V é o volume total do painel. 
Após determinar o volume (V) de cada componente, utilizou-se a Equação 2 para se 
determinar a massa dos mesmos. 
m v 
 (2) 
Da Equação 2, m é a massa em gramas, é a densidade do componente e é o volume 
do componente. Da massa total de resina que foi calculada, utilizou-se 80% de resina e 20% de 
endurecedor, como especificado pelo fabricante. 
Conhecendo as densidades foi possível determinar a massa dos materiais através de uma 
balança (Figura 3a). Depois de misturados os materiais, os compósitos ficaram na prensa por 2 
horas, sobre uma pressão de 12MPA (Figura 3b). Após as 2horas, a forma foi retirada e só após 
24 horas o compósito foi retirado da forma. 
 
 
(a) (b) 
FIGURA 3. Balança e Prensa utilizadas. 
 
O laminado de sisal foi feita com o auxílio de uma placa de vidro. Primeiramente os fios 
de sisal foram tratados em uma solução de 10 e 15 wt% de NaOH, para limpeza e posteriormente 
para uma maior adesão ao compósito (Figura 4a). Sobre um vidro as fibras foram alinhadas e 
grudadas, transformando o material em um laminado (Figura 4b). 
 Como o objetivo do trabalho é avaliar a diferença de propriedades com e sem a presença 
da fibra de sisal, apenas na metade dos painéis o laminado foi adicionado. O laminado foi 
colocado no compósito com a aplicação de resina na parte superior de forma para aderir ao 
compósito. 
 
(a) (b) 
FIGURA 4. Confecção do laminado de sisal 
 
Para confeccionar os corpos de prova foi necessário o uso de uma serra elétrica. As 
medidas dos corpos de prova-de-prova seguem uma norma ASTM D790-10. Os corpos de prova 
ficaram com dimensões 76,8 mm X 12,7 mm, para os corpos de prova de 4 mm de espessura, e 
44,8 mm X 12,7 mm, para os corpos de prova de 2 mm. Depois de serrar, foi preciso lixar os 
compósitos para obter as medidas corretas. A Figura 5 mostra os corpos de prova de 4mm (a) e 
de 2mm(b) já confeccionados. 
 
 
 
(a) (b) 
FIGURA 5. Corpos de prova de 2mm e 4mm. 
 
 Após os corpos de prova ficarem prontos ensaios flexão foram feitos, no laboratório de 
ensaios mecânicos da universidade federal de São João Del Rei (UFSJ) de acordo com a norma 
ASTM D790. Com esse ensaio foi possível determinar os módulos de resistência à flexão e 
modulo de elasticidade. A Figura 6 mostra os ensaios de flexão. 
 
 
Figura 6. Ensaio de flexão. 
 
Para determinar a densidade relativa e absorção de agua foram utilizados cinco corpos de 
prova de cada condição, o ensaio segue a orientação da norma BS EN ISO 10545-3:1997. A 
Figura 7 mostra as condições utilizadas no ensaio. 
 
 
FIGURA 7. Ensaio de porosidade. 
 
Para determinar as variáveis respostas foi necessário uma serie de equações. O modulo de 
elasticidade (MOE), de acordo com a norma ASTM D790 foi calculado seguindo a Equação 4: 
³
4 ³
L m
E
bd

 (4) 
Onde E é o módulo de elasticidade em Mega Pascal (MPa), L é a distância entre os 
suportes (mm), m é a inclinação da reta tangente da parte mais linear da curva Força x 
Deformação do corpo de prova, b é a largura (mm) e d é a espessura do corpo de prova (mm). 
O calcula para determinar o modulo de resistência a flexão foi utilizada a Equação 5: 
3
2 ²
PL
bd
 
 (5) 
Onde é o Módulo de Resistência a Flexão em MPa, P é a força em um dado ponto da 
curva Força x Deformação em N, L é a distância entre os suportes em mm, b é a largura em mm 
do corpo de prova e d é a espessura em mm do corpo de prova. 
 Para calcular a densidade relativa a equação 6 mostra a formula: 
1
1 3
m
T
m m


 (6) 
Sendo T a densidade relativa, e é dada em g/cm³, m1 a massa do corpo de prova seco, em 
gramas, e m3 a massa do corpo de prova imerso em água. 
 Com relação a absorção a Equação 8 mostra de que forma ela foi calculada: 
 
2 1
1
100
m m
E
m

 
 (8) 
Onde E é a absorção de água em 24 h, calculada como porcentagem do aumento da 
massa do corpo de prova seco, é a massa do corpo de prova encharcado, em gramas e é a 
massa do corpo de prova seco, também em gramas. 
Após os testes mecânicos, foram tiradas fotos de MEV. As fotos foram tiradas para 
mostras a fraturas e os rompimentos das fibras (Figura 8). 
 
 
FIGURA 8. Equipamento e micrografias de Mev. 
 
3. RESULTADOS E CONCLUSÕES 
 
Os valores médios das variáveis repostas estão apresentados na Tabela 2: 
 
TABELA 2. Valores médios das variáveis respostas para cada condição experimental 
CE MOR- MOE- Absorção de agua- Densidade relativa aparente- 
 (MPA) (MPA) (%) (g/cm³) 
C1 19 865,87 20,99 1,200 
C2 33,84 693,23 9,32 1,208 
C3 17,73 827,59 16,65 1,200 
C4 83,16 1948,24 9,21 1,146 
C5 15,56 642,77 17,56 1,220 
C6 52,53 1878,26 8,09 1,203 
C7 22,41 1087,38 11,15 1,206 
C8 66,66 2383,73 7,36 1,159 
A Tabela 3 apresenta os resultados da ANOVA para as médias das variáveis respostas: 
MOR, MOE, absorção de agua e densidade relativa aparente, encontrando-se sublinhado os P-
valores menores ou iguais a 0,05 (5%), significativos a um nível de confiabilidade de 95% 
segundo WERKEMA e AGUIAR (1996). Gráficos são usadospara comparar as variações do 
nível da media tanto nos fatores sozinhos como nas interações. 
TABELA 3. Analise de variância 
Fatores MOR MOE 
Absorção 
de agua 
Densidade 
relativa 
aparente 
Espessura(2 e 4 mm) 0,553 0,000 0,003 0,291 
Fração de resina(50 e 55 %) 0,000 0,000 0,004 0,001 
Laminado (com e sem) 0,000 0,000 0,000 0,003 
Interação: Espessura × Fração de resina 0,000 0,205 0,448 0,877 
Interação: Espessura × Laminado 0,868 0,000 0,112 0,568 
Interação: Fração de resina × Laminado 0,000 0,000 0,012 0,008 
Interação: Espessura × Fração de resina × Laminado 0,000 0,000 0,681 0,303 
 
O modulo de resistência à flexão teve fatores significantes em dois dos valores 
individuais e nas interações espessura x fração de resina e fração resina x laminado, além na 
interação das três variáveis. Os valores de P-valores foram menores que 0,05 (Tabela 3), assim 
são significativos. A Figura 9 apresenta mostra que o MOR sofreu variação de acréscimo de 
57,09% da porcentagem de fração de resina de 50% para 55%. Enquanto a presença do laminado 
teve um aumento de 216,03% em relação aos painéis fabricados sem o laminado. A interação 
entre a espessura x fração resina, a maior diferença do MOR ocorreu para a fração de resina de 
50%, os painéis com 4mm são superiores 28,87% em relação aos de 2mm (Figura 10). A outra 
interação com fator significativo foi a de fração de resina x laminado, nota-se que maior 
diferença do MOR ocorre com os painéis com as presenças do laminado, os com fração de resina 
de 55% sofreu um aumento de 73,48% em relação ao de 50% (Figura 10). 
55mm50mm
60
50
40
30
20
semcom
Fração de resina (%)
M
éd
ia
 R
es
ist
ên
cia
 à
 fl
ex
ão
 (M
Pa
)
Laminado
Data Means
 
FIGURA 9. Gráficos de efeitos principais para a variável resposta resistência a flexão. 
 
 
FIGURA 10. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta resistência a flexão. 
 
Outra variável a ser estudada foi o modulo de elasticidade, tanto os valores individuais 
como as interações apresentaram valores significativos, apresentando valores menos de 0,05 para 
P-valores (Tabela 3). O valor do MOE teve variação de 38,22%, para a diferença dos painéis 
fabricados com 2mm e 4mm, onde o segundo apresenta o aumento (Figura 11). A variação de 
resina nos painéis, também apresentou um aumento do MOE, segundo a Figura 11 os painéis de 
55% tiveram um aumento de 53,10% em relação aos de 50%. Outro fator a ser mostrado na 
Figura 11 foi a presença do laminado, que apresentou a uma variação de 101,64% no valor do 
MOE, para os painéis que apresentaram o laminado. A interação entre a espessura x laminado 
também foi significativo, o maior valor a ser alterado foi para os com a presença do laminado, 
apresentando os painéis com espessura de 4mm sendo 61,34% a mais que os de 2mm. Com 
relação a interação entre fração resina x laminado o MOE sofreu maior variação também com a 
presença do laminado, os compósitos com fração de resina de 55% são superiores em 68,46% em 
relação os de 50% (Figura 12). 
42
1800
1600
1400
1200
1000
5550
semcom
1800
1600
1400
1200
1000
Espessura (mm)
Mó
du
lo 
de
 el
as
tic
ida
de
 (M
Pa
)
Fração de resina (%)
Laminado
Data Means
 
FIGURA 11. Gráficos de efeitos principais para a variável resposta módulo de elasticidade. 
FIGURA 12. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta módulo de elasticidade. 
 
Com relação a variável absorção de agua, duas interações e os três fatores individuais 
apresentaram valores menos de 0,05 para P-valores, assim são significativos. Para o fator 
espessura a absorção de agua os compósitos de 2mm sofreram um aumento de 27,17% com 
relação aos de 4mm (Figura 13). Os compósitos que apresentam 50% de resina tiveram um 
aumento de 26,14% em absorção de agua com relação aos de 55% de resina conforme a Figura 
13. A presença do laminado mudou também a absorção de agua, os que não apresentaram as 
fibras de sisal absorveram 95,17% a mais de agua do que os que os apresentam a fibra. A única 
interação significativa na variável foi fração resina x laminado destaque para os sem a fibra, os 
painéis com 50% absorveram 38,7% a mais que os de 55% de resina (Figura14). 
 
42
16
14
12
10
8
5550
semcom
16
14
12
10
8
Espessura (mm)
Ab
so
rç
ão
 de
 ág
ua
 ( 
%
 )
Fração de resina (%)
Laminado
Data Means
 
FIGURA 13. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta absorção de agua. 
semcom
20.0
17.5
15.0
12.5
10.0
Laminado
A
bs
or
çã
o 
de
 á
gu
a 
( 
%
 ) 50
55
(%)
resina
de
Fração
Data Means
 
FIGURA 14. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta absorção de agua. 
 
A densidade relativa aparente teve valores menores de 0,05 P-valores para dois fatores 
individuais, sendo considerados significativos. A fração de resina apresenta um aumento de 2,56 
% para os compósitos de 50% para 55% (Figura 15). Com relação à presença do laminado os 
painéis que não tem o laminado apresentaram uma densidade relativa aparente 2,56% maior dos 
que apresentam (Figura 15). A única interação que apresenta valor significativo foi a espessura x 
laminado, maior diferença densidade relativa parente ocorreu entre os com laminado, os 
compósitos com 50% de resina tiveram aumento de 4,34% em ralação aos de 55% (Figura 16). 
 
5550
1.210
1.205
1.200
1.195
1.190
1.185
1.180
semcom
Fração de resina (%)
De
ns
ida
de
 re
lat
iva
 a
pa
re
nt
e
Laminado
Data Means
 
FIGURA 15. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta densidade relativa. 
 
semcom
1.21
1.20
1.19
1.18
1.17
1.16
1.15
Laminado
De
ns
id
ad
e 
re
la
tiv
a 
ap
ar
en
te
50
55
(%)
resina
de
Fração
Data Means
 
FIGURA 16. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta densidade relativa. 
 
 O modulo de elasticidade e resistência a flexão apresentam valores para P-valores 
menores que 0,05 para as interações de todos os fatores (Tabela 3). A Figura 17 mostra o gráfico 
das interações dos fatores para a variável MOR, enquanto a Figura 18 mostra o gráfico para a 
variável MOE. 
5550 semcom
60
40
20
60
40
20
Espessura (mm)
Fração de resina (%)
Laminado
2
4
(mm)
Espessura
50
55
(%)
resina
de
Fração
Média Resistência à flexão (MPa)
Data Means
 
FIGURA 17. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta MOR. 
 
5550 semcom
2000
1500
1000
2000
1500
1000
Espessura (mm)
Fração de resina (%)
Laminado
2
4
(mm)
Espessura
50
55
(%)
resina
de
Fração
Módulo de elasticidade (MPa)
Data Means
 
FIGURA 17. Gráficos de efeitos de interação para a variável resposta MOE. 
 
4. CONCLUSÃO 
 
 O estudo sobre compósitos reforçados com fibras naturais pode ser muito promissor. 
Sendo possível substituir as fibras sintéticas. Os estudos experimentais sobre o fator presença do 
laminado apresentou efeitos significativos em ambas as propriedades mecânicas estudadas. A 
adição de fibras é capaz de elevar a significativamente as propriedades mecânicas de compósitos. 
 O fator espessura nos compósitos apresentaram fatores significativos no modulo de 
elasticidade e não foi significativo no modulo de resistência a tração. Diferente do fator 
espessura, a fração de resina no compósito teve diferença tanto no modulo de elasticidade e 
modulo de resistência à flexão. Sendo assim os compósitosque apresentaram espessura de 4mm, 
fração de resina de 55% e presença do laminado de sisal, foram os que obtiveram as melhores 
propriedades mecânicas. 
 
REFERÊNCIAS 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉNICAS. NBR7190 - Projeto de estruturas 
de madeira. Rio de Janeiro, ABNT, 1997. 
 
ASTM Standard D790, 2010, Standard Test Method for Flexural Properties of Unreinforced 
and Reinforced Plastics and Electrical Insulating Materials. West Conshohocken, Pennsylvania. 
2010. 
CARVALHO, R.F.; HERNANDES, A.C.; CALIL JR., C. Tensile test of composites of sisal 
fabrics for use in reinforcement wood structures. 58th Congresso Anual da ABM (Associacao 
Brasileira de Metalurgia e Materiais), p. 1849-1858, 2003. 
 
CHAND, N.; DWIVEDI, U.K. Influence of Fiber Orientation on High Stress Wear Behavior 
of Sisal Fiber-Reinforced Epoxy Composites. Polymer Composites, v. 28, n. 4, p. 437–441, 
2007. 
 
HILLIG, E. ; FREIRE, E.; ZATTERA, A.J.; ZANOTO, G.; GRISON, K.; ZENI, M. Use of 
Sawdust in Polyethylene Composites, v. 24, n. 2, p. 113-119, 2008. 
 
HILLIG, E.; IWAKIRI, S.; ANDRADE, M. Z.; ZATTERA, A. J. Caracterização De 
Compósitos Produzidos Com Polietileno de Alta Densidade (Hdpe) e Serragem da Indústria 
Moveleira. R. Árvore, v. 32, n. 2, p. 299-310, 2008. 
 
HISHAM, S. ; FAIEZA, A.A.; ISMAIL, N.; SAPUAN, S.M. ; IBRAHIM, M.S. Flexural 
mechanical characteristic of sawdust and chipwood filled epoxy composites. Composite Science 
and Technology, v. 471-472, p. 1064-1069, 2011. 
 
KIM, J. T.; NETRAVALI, A. N. Mercerization of sisal fibers: Effect of tension on 
mechanical properties of sisal fiber and fiber-reinforced composites. Composites: Part A 41, p. 
1245–1252, 2010. 
 
LIMA
 
P. R. L.; FILHO
 
R. D. T.; NAGAHAMA
 
K. J.; FAIRBAIRN E. M. Caracterização 
mecânica de laminados cimentíceos esbeltos reforçados com fibras de sisal. Rev. bras. eng. agríc. 
Ambient, v. 11, n. 6, 2007. 
 
MARCOVICH, N.E.; OSTROVSKY, A.N.;ARANGUREN, M.I.; REBOREDO, M.M. Resin-
Sisal And Wood Flour Composites Made From Unsaturated Polyester Thermosets. Composite 
Interfaces, v. 16, n. 7-9, p. 639-657, 2009. 
 
MILANESE, A. C.; CIOFFI, M. O. H.; VOORWALD, H. J. C. Flexural behavior of 
Sisal/Castor oil-Based Polyurethane and Sisal/Phenolic Composites. Materials Research, v. 15, 
n. 2, p. 191-197, 2012. 
 
MOSIEWICKI, M.; BORRAJO, J.; ARANGUREN, MI. Mechanical properties of 
woodflour/linseed oil resin composites. Polymer International, v. 54, n. 5, p. 829-836, 2005. 
 
MUKHOPADHYAY, S.; SRIKANTA, R. Effect of ageing of sisal fibres on properties 
of sisal – Polypropylene composites. Polymer Degradation and Stability, v. 93, p. 2048-
2051, 2008. 
 
NAJAFI, S. K.; TAJVIDI, M.; HAMIDINA, E. Effect of temperature, plastic type and 
virginity on thewater uptake of sawdust/plastic composites. Holz Roh Werkst, v. 65, p. 377–382, 
2007. 
 
OKSMAN, K.; WALLSTRÖM, L.; BERGLUND, L.A.; TOLEDO F. R.D. Morphology and 
mechanical properties of unidirectional sisal-epoxy composites. Journal of Applied Polymer 
Science, v.84, n. 13, p, 2358-2365, 2002. 
 
PADMAVATHI, T.; NAIDU, S. V.; RAO, R. Studies on Mechanical Behavior of Surface 
Modified Sisal Fibre – Epoxy Composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites 2012, 
v. 31, p. 519, 2012. 
 
RIMDUSIT, S.; KAMPANGSAEREE, N.; TANTHAPANICHAKOON, W.;TAKEICHI, T.; 
SUPPAKARN, N. Development of wood-substituted composites from highly filled 
polybenzoxazinephenolic novolac alloys. Polymer Engineering and Science, v. 47(2), p. 140(10), 
2007. 
 
ROSARIO, F.; PACHEKOSKI W. M.; SILVEIRA, A. P. J.; SANTOS, S. F.; JÚNIOR H. S.; 
CASARIN, S. A. Resíduos de Sisal como Reforço em Compósitos de Polipropileno Virgem e 
Reciclado. Polímeros, v. 21, n. 2, p. 90-97, 2011. 
 
SATAPATHY, A.; JHA, A.K.; MANTRY, S.; SINGH, S.K.; PATNAIK, A. Processing and 
Characterization of Jute–Epoxy Composites Reinforced with SiC Derived from Rice Husk. 
Journal Of Reinforced Plastics And Composites, v. 29, n. 18, 2010. 
 
SILVA L. J.; PANZERA, T. H.; VELLOSO SILVA V. R.; CHRISTOFORO A. L. 
Investigação das Propriedades Mecânicas de Compósitos Poliméricos de Fibra de Bananeira 
através do Método de Planejamento Fatorial de Experimentos. Ciência & Tecnologia dos 
Materiais, v. 23, n. 3/4, 2011. 
 
SUAREZ, J. C. M.; COUTINHO, F. M. B.; SYDENSTRICKER, T. H. Analysis of the 
Fracture Behavior of Polypropylene - Sawdust Composites. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v. 
15, n. 2, p. 139-141, 2005. 
 
VERNEY, J. C. K.; LIMA, M. F. S.; LENZ, D. M. Properties of SBS and Sisal Fiber 
Composites: Ecological Material for Shoe Manufacturing. Materials Research, v. 11, n. 4, p. 
447-451, 2008. 
 
WERKEMA, M. C. C.; AGUIAR, S. Planejamento e Análise de Experimentos: Como 
Identificar e Avaliar as Principais Variáveis Influentes em um Processo, Belo Horizonte: 
Fundação Christiano Ottoni, Escola de Engenharia da UFMG. 1996. 
 
XU, X.; JAYARAMAN, K.; MORIN, C.; PECQUEUX, N. Life cycle assessment of wood-
fibre-reinforced polypropylene composites. Journal of Materials Processing Tech, v. 198(1), 
p.168-177, 2008.