Physical-mechanical properties of Musa acuminata particles composites

Abstract

Introduction— Currently, the development of materials from renewable resources is growing worldwide; non-wood lignocellulosic fibers from different plant species or agro-industrial residues are an interesting source of raw material. Objective— The objective of this work is the development and physical-mechanical characterization of a composite material based on Musa acuminata pseudostem particles and a thermosetting resin. Methodology— The composite was prepared with particles of an average size of 450 µm, washed with a NaOH solution and oven-dried at 70 °C for 24 h. The moisture content was controlled. In manufacturing, the particles were glued with urea formaldehyde resin in a drum-type mixer and pressed in thermal plates at 160°C and 107 psi. The composites were analyzed mechanically, obtaining data on modulus of rupture, elastic modulus and tensile strength. Penetration hardness and water absorption resistance tests were also performed. Moreover, thermographic tests were performed on the surface of the material. The results were compared with those obtained in commercial composites. Results— It was observed that the Musa acuminata composite presented greater resistance to moisture absorption, higher elastic modulus and was more resistant to tensile stresses. Additionally, the commercial composite showed lower penetration resistance. The Musa acuminata composite achieved higher thermal insulation in thermographic tests. Conclusions— Musa acuminata is a species with a high agro-industrial flow and a considerable producer of residues, which has interesting viable physical-mechanical characteristics to produce particle agglomerates that meet engineering standards.

Introducción— Actualmente el desarrollo de materiales a partir de recursos renovables crece a nivel mundial; las fibras lignocelulósicas no maderables provenientes de diferentes especies vegetales o residuos agroindustriales se posicionan como una interesante fuente de materia prima. Objetivo— El objetivo de este trabajo es el desarrollo y caracterización física y mecánica de un material compuesto en base a partículas del pseudotallo de Musa acuminata y una resina termoestable. Metodología— El compuesto fue elaborado con partículas de tamaño promedio de 450 µm, lavadas con una solución de NaOH y secadas en horno a 70 °C durante 24 h, controlando el contenido de humedad. En la fabricación, las partículas fueron encoladas con resina urea formaldehido en mezcladora tipo tambor y prensadas en planchas térmicas a 160°C y 107 psi. Los compuestos fueron analizados mecánicamente, obteniendo datos de módulo de ruptura, modulo elástico y resistencia a la tracción. También, se realizaron pruebas de dureza a la penetración y resistencia a la absorción de agua. Adicionalmente, sobre la superficie del material se realizaron ensayos termográficos. Los resultados fueron comparados con los obtenidos en compuestos comerciales. Resultados— Se observó que el compuesto de Musa acuminata presentó mayor resistencia a la absorción de humedad, mayor modulo elástico y fue más resistente a esfuerzos de tracción. Además, el compuesto comercial presentó menor resistencia a la penetración. El compuesto Musa acuminata logro mayor aislación térmica en pruebas termográficas. Conclusiones— La Musa acuminata es una especie con alto flujo agroindustrial y un considerable productor de residuos, la cual posee interesantes características físicomecánicas viables para la producción de aglomerados de partículas que cumplan con los estándares ingenieriles.