Fitas Híbridas Bio-based Inovadoras para Aplicações Leves

A AZL Aachen GmbH (Aachen, Alemanha) relatou desenvolvimento e implementação de um projeto atual por um de seus institutos parceiros, o Instituto de Tecnologia Têxtil da RWTH Aachen University (ITA, Aachen, Alemanha), que incorpora uma cadeia de processo para produção de fitas quasi-contínuas bio-based. Operado no ITA, o projeto envolveu três parceiros institucionais, incluindo Sofila, Em-Systeme (Oberhausen, Alemanha), Safilin (Hauts-de-France) e uma instalação de produção de fitas em escala de laboratório.

Características das Fitas

A AZL diz que as fitas termoplásticas 100% bio-based — como fitas convencionais feitas de fibra de vidro ou carbono — podem ser processadas em máquinas de colocação de fita ou máquinas de tecelagem de fita. O alinhamento paralelo e não torcido das fibras de linho permite exploração total das propriedades da fibra, incluindo aplicação de alta qualidade em peças automotivas ou pás de turbinas eólicas.

A AZL nota que sua parceira de projeto, Sofila, texturizou as fibras de PA11 e as processou em fibras staple. Em cooperação com o ITA, a Safilin processou as fibras de linho e PA11 em um sliver híbrido, que foi então estirado e consolidado em uma fita usando soldagem ultrassônica. Especificamente desenvolvido para o sliver híbrido, o módulo ultrassônico — desenvolvido pelo parceiro de projeto, Em-Systeme — converte a energia da vibração mecânica do sonotrodo em atrito interno e interfacial, o que leva ao aquecimento e fusão das fibras termoplásticas PA11. As fibras de linho estiradas e paralelas foram então impregnadas com o termoplástico fundido. Segundo a AZL, este procedimento oferece uma entrada de energia local eficiente.

Resultados Mecânicos

Em seguida, a AZL diz que a fita produzida foi processada em camadas UD, que foram consolidadas em uma prensa aquecida. Estes compósitos acabados foram cortados para testar e obter as características mecânicas do espécime, especificamente suas propriedades de tração e flexão. Segundo a AZL, a resistência à tração das fitas é de até 233 MPa; módulo de Young de até 13 GPa. Resistência à flexão de até 280 MPa; módulo de flexão de até 30 GPa. Em comparação com fitas de linho/PP comercialmente disponíveis e experimentos citados na Universidade de Tecnologia de Chemnitz, a AZL relata que o compósito de fibra natural (NFC) produzido no projeto sonic bio-tapes tem, em média, resistência à flexão e rigidez à flexão significativamente melhores. Além disso, demonstradores foram feitos de fitas tecidas no ITA Augsburg. A cadeia de processo completa e o demonstrador são apresentados na figura acima.

Agradecimentos

O ITA gostaria de agradecer ao Ministério Federal de Economia e Energia — BMWi pelo financiamento do projeto de pesquisa como parte do Programa Central de Inovação para PMEs (ZIM). O ITA também quer agradecer seus parceiros de projeto Sofila, Safilin e EM-Systeme pela colaboração, e agradecer a Matthias Reuter, Thomas Köhler, Alexander Janßen, Thomas Gries, autores do artigo original.

Por favor, contate Matthias Reuter em matthias.reuter@ita.rwth-aachen.de para mais informações.

Este post é cortesia da parceria de mídia CompositesWorld e AZL Aachen GmbH.