The influence of alkali treatment on banana fibre’s mechanical properties

Influencia del tratamiento alcalino sobre las propiedades mecánicas de la fibra de plátano

Este trabajo estudia el efecto del tratamiento alcalino sobre las propiedades mecánicas de la fibra de plátano (Musa paradisiaca). Las fibras fueron extraídas del seudotallo del plátano empleando una maquina desfibradora. Seguidamente fueron mercerizadas y modificadas mediante tratamiento alcalino con NaOH al 5% (m/v). El análisis morfológico evidenció que la rugosidad de la superficie es mayor en las fibras tratadas que en las no tratadas. La caracterización mecánica reveló que el módulo de Young, la resistencia máxima a la tracción y la deformación disminuyen con el aumento del diámetro de la fibra, tanto para las fibras tratadas como para las no tratadas.

Introducción

Las fibras naturales han aparecido como los materiales que se convertirán en un reemplazo factible para las fibras sintéticas no renovables, abrasivas y costosas durante los últimos años, principalmente debido a su disponibilidad en grandes cantidades, biodegradabilidad, bajo costo, baja densidad, reciclabilidad y facilidad para fabricarlas (Oladele et al., 2010; Rout et al., 2001; Saheb y Jog, 1999). Es bien sabido que las fibras naturales (por ejemplo, las fibras de plátano) se han convertido en un importante material de refuerzo en las últimas décadas debido a sus ventajas sobre los materiales convencionales. Proporcionan a los materiales compuestos una alta rigidez específica, resistencia y biodegradabilidad (Charlet et al., 2009; Herrera-Franco y Valadez-González, 2004; Ibrahim et al., 2010).

La naturaleza lignocelulósica de la fibra de plátano significa que está formada por varias células; dichas células están compuestas por celulosa, hemicelulosa, lignina, pectina, cera y componentes hidrosolubles (Barreto et al., 2010; Bledzki y Gassan, 1999). La matriz cristalina está formada por fibrillas de celulosa enrolladas en espiral en una matriz amorfa compuesta por hemicelulosa, lignina y, en algunos casos, pectina (Zuluaga et al., 2009). La microestructura es extremadamente compleja debido a su organización jerárquica y a las proporciones variables de estos materiales en las capas. Se distribuyen en dos paredes celulares; la pared celular exterior está formada por una sola capa mientras que la segunda consta de tres capas dispuestas como cilindros concéntricos con un pequeño canal en el centro, llamado lumen. La primera pared se deposita durante el crecimiento de la célula, rodeando así a la pared secundaria, que es un compuesto de tres capas (Jayaraman 2003; Maya y Rajesh, 2008).

Las propiedades de la fibra vienen determinadas por las propiedades físicas, mecánicas y químicas de sus componentes morfológicos y sus interfaces. Varios estudios han afirmado que las propiedades mecánicas de la fibra están determinadas por la capa intermedia de la pared secundaria. El comportamiento mecánico depende de factores como el ángulo espiral de las fibrillas, el grado de polimerización de la celulosa, el contenido de porosidad y el tamaño del lumen (Baley 2002).