Estudos de compósitos reforçados com fibras naturais mostram que as dificuldades associadas ao uso de fibras vegetais como reforço em compósito de polímeros são freqüentemente relacionadas à absorção de umidade. A presença de umidade leva à impregnação e adesão interfacial fibra-matriz imperfeitas, que geram tensões internas, porosidade e falha prematura do sistema. Este problema pode ser reduzido usando fibra híbrida tramada ou tecidos tricotados. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar numérica e experimentalmente a sorção de água em compósitos de juta e juta/vidro. Os compósitos de poliéster insaturados moldados por compressão e reforçados com tecido de juta e tecido híbrido de juta-vidro têm composições em peso de: a) 26% de juta/74% poliéster insaturado; e b) 26% juta/32% vidro/42% poliéster insaturado, e dimensões de 20,00 × 20,00 × 2,30 mm³ e 20,00 × 20,00 × 2,82 mm³, respectivamente. Um modelo matemático tridimensional de difusão transiente foi desenvolvido para predizer a transferência de massa durante a absorção de água. A formulação matemática foi resolvida numericamente usando o método de volumes finitos e um esquema de interpolação totalmente implícito. Os resultados da distribuição do teor de umidade dentro destes compósitos e cinética de absorção de água são mostrados e analisados. O conhecimento da distribuição de umidade permite verificar áreas mais favoráveis a problemas de delaminação devido à fraqueza da interface fibra-matriz e, por conseguinte redução nas propriedades mecânicas.

Studies on composites reinforced with natural fibers show that the difficulties associated to the use of the vegetable fibers as reinforcement in polymer composites are frequently related to moisture absorption. The presence of moisture leads to imperfect impregnation and weak fiber-matrix interfacial adhesion, leading to the appearance of internal tensions, porosity, and premature failure of the system. This problem can be reduced by employing hybrid fiber weaved or knitted fabrics. This work is aimed at studying water sorption in composites of jute and jute/glass. The compression molded unsaturated polyester composites reinforced with jute fabric and a hybrid jute-glass fabric had the following weight compositions: a) 26% jute/74% unsaturated polyester; and b) 26% jute/32% glass roving/42% unsaturated polyester and dimensions of 20.00 × 20.00 × 2.30 mm³ and 20.00 × 20.00 × 2.82 mm³, respectively. A three-dimensional transient diffusion mathematical model was developed to predict mass transfer during water absorption. The mathematical formulation was numerically solved using a finite-volume method and an implicit interpolation scheme. The results of moisture content distribution inside these composites and water absorption kinetics are shown and analyzed. The knowledge of this moisture distribution allows verifying more favorable areas for delamination due to the weakness of the fiber-matrix interface and consequently reduction in the mechanical properties.

O desempenho e o custo de compósitos podem ser alterados por hibridização e, neste sentido, é relativamente comum o uso combinado de fibras e reforços minerais no desenvolvimento destes materiais. No presente trabalho o desempenho mecânico de compósitos poliéster insaturado/ tecidos híbridos sisal-vidro foram investigados em função do teor de fibra e direção do teste. Foram confeccionados três tecidos híbridos (com 30, 40 e 50% em peso de vidro) com fios de sisal no urdume e fibras de vidro na trama. Os compósitos foram moldados por compressão à temperatura ambiente com os tecidos alinhados. Os resultados indicam que houve um aumento nas propriedades mecânicas de tração de todos os compósitos com o aumento do teor de fibras. Para os compósitos reforçados por tecidos com baixo teor de fibra de vidro, as propriedades tenderam a ser mais elevadas quando os testes foram conduzidos na direção do sisal, enquanto que para os tecidos com elevado teor de vidro, o oposto foi observado. Estes comportamentos foram associados ao teor de fibra de vidro na direção do teste e ao diâmetro das fibras de sisal. Em baixos teores de fibra o sisal agiria como inclusão ou defeito, prejudicando as propriedades mecânicas; em elevados teores as propriedades do vidro suplantariam os defeitos provocados pelo sisal.

Hybridization can alter both mechanical performance and cost of polymer composites, and novel composite materials can be obtained by the combination of both fibrous and mineral reinforcements. In the present work the mechanical performance of unsaturated polyester/hybrid sisal-glass fabrics was determined as a function of fibre content and test direction. Three different hybrid fabrics (30, 40 and 50% w/w glass content) with sisal strings in the warp and glass roving in the weft were hand weaved. Aligned fabric compression moulded composites were obtained at room temperature. The results showed enhanced properties with fibre content for all composites under investigation. Composites reinforced by fabrics with low glass fibre content exhibited lower properties when tested along the glass fibre direction than when tested along the sisal fibre direction and, at high glass fibre content the opposite trend was observed. These behaviours were associated with the low glass fibre content along the test direction and to the high sisal fibre diameter. At low glass fibre content the sisal fibres would act as inclusions or defects, thereby lowering the mechanical performance of the composite; at high glass fibre contents the superior mechanical properties of the glass would surpass the defects caused by sisal fibres.