Caracterización mecánico-acústica de nuevos materiales Eco-Composites para soluciones constructivas

Abstract

[ES] Se realiza un estudio de materiales innovadores elaborados a partir de refuerzos de fibras celulósicas y matriz biodegradable denominados "green composites". Estos materiales compuestos suponen un impacto mínimo al medio ambiente, pudiendo ser reciclados o biodegradables al final de su vida útil. Los materiales compuestos elaborados están formados por fibras de refuerzo de yute, cáñamo, lino y coco junto con una resina biodegradable que formará la matriz del composite. Los estudios se realizan a nivel de láminas y de laminados en forma de multicapas tipo sándwich, obteniendo sus principales propiedades mecánicas. El proceso de fabricación para la obtención de las diferentes láminas y laminados de material compuesto se realiza por el proceso de infusión de resina. También se realiza un estudio paralelo con materiales composites elaborados con los mismos refuerzos, pero empleando como fase matriz resina de poliéster. Este estudio tiene la finalidad de comparar los resultados obtenidos con la matriz termoestable más utilizada a nivel industrial. Los composites obtenidos tras el proceso de infusión y curado se analizarán de forma experimental mediante análisis estáticos y dinámicos con la finalidad de obtener las principales características mecánicas, físicas, y las frecuencias naturales de resonancia. Se realizan análisis con diversos programas informáticos con el fin de verificar los resultados obtenidos. Se analizan los composites acústicamente mediante la cámara de transmisión a escala que permitirá obtener valores de absorción sonora y pérdidas por transmisión. Para que los composites se consideren materiales absorbentes acústicos a ruido aéreo, será necesario añadir como material absorbente una lámina de lana de oveja que presente una alternativa medioambiental a las lanas de roca. Se analizarán las combinaciones tipo sándwich formadas por diferentes capas de fibra y tejido con los diferentes tipos de matrices. En una segunda fase del análisis se realizará una comparativa entre las distintas combinaciones tipo sándwich (materiales compuestos con bioresina - resina de poliéster) y placas de yeso laminado, con el fin de obtener las combinaciones con mayor aislamiento acústico al ruido aéreo. Para finalizar se realiza un estudio de costes y comparativas de rigidez entre las láminas de composite y las placas de yeso laminado. Los materiales elaborados en este estudio tienen la finalidad de convertirse en futuros materiales acústicos con aplicaciones en edificación o para barreras acústicas en la construcción.

[CA] Es realitza un estudi de materials innovadors elaborats a partir de reforços de fibres cel¿lulòsiques i matriu biodegradable denominats "green composites". Aquests materials compostos suposen un impacte mínim per al medi ambient, podent ser reciclats o biodegradables al final de la seva vida útil. Els materials compostos elaborats estan formats per fibres de reforç de jute, cànem, lli i coco juntament amb una resina biodegradable que formarà la matriu del composite. Els estudis es realitzen a nivell de làmines i de laminats en forma de multicapes tipus sandvitx, obtenint les seues principals propietats mecàniques. El procés de fabricació per a l'obtenció de les diferents làmines i laminats de material compost es realitza pel procés d'infusió de resina. També es realitza un estudi paral¿lel amb materials composites elaborats amb els mateixos reforços, però emprant com a fase matriu resina de polièster. Aquest estudi té la finalitat de comparar els resultats obtinguts amb la matriu termostable més utilitzada a nivell industrial. Els composites obtinguts després del procés d'infusió i curat s'analitzaran de forma experimental mitjançant anàlisi estàtics i dinàmics amb la finalitat d'obtenir les principals característiques mecàniques i físiques, així com les freqüències naturals de vibració. Es realitzen anàlisis amb diversos programes informàtics per tal de verificar els resultats obtinguts. S'analitzen els composites acústicament mitjançant les càmbres de transmissió a escala que permetrà obtenir els valors d'absorció acústica i de pèrdues per transmissió. Perquè els composites es considerin materials absorbents acústics a soroll aeri, caldrà afegir com a material absorbent una làmina de llana d'ovella que presenti una alternativa mediambiental a les llanes de roca. S'analitzaran les combinacions tipus sandwich formades per diferents capes de fibra i teixit amb els diferents tipus de matrius. En una segona fase de l'anàlisi es realitzarà una comparativa entre les diferents combinacions tipus sandvitx (materials compostos amb bioresina - resina de polièster) i plaques de guix laminat, amb la finalitat d'obtenir les combinacions amb major aïllament acústic al soroll aeri. Per finalitzar es realitza un estudi de costos i comparatives de rigidesa entre les làmines de composite i les plaques de guix laminat. Els materials elaborats en aquest estudi tenen la finalitat de convertir-se en futurs materials acústics per a aplicacions en edificació o per a barreres acústiques en la construcció.

[EN] A study of innovative materials made from cellulose fiber reinforcements and biodegradable matrix has been conducted; these materials are called "green composites". These composite materials reduce the environmental impact and can be recycled or biodegraded at the end of their life span. The composite materials are constituted by reinforcing fibers of jute, hemp, linen and coconut with a biodegradable resin that will form the matrix of the composite. The analyses have been carried out at the level of layers and laminates in the form of multilayer sandwiches, obtaining their main mechanical properties. The manufacturing process for the different layers and laminates of composite material is the resin infusion process. A parallel study with composite materials made with the same reinforcements but using a matrix of polyester resin is also conducted. The purpose of this study is to compare the results obtained with the thermostable matrix mostly used in industry. The composites obtained after the infusion process are analyzed experimentally by static and dynamic analysis in order to obtain their mechanical and physical properties and their natural resonant frequencies. The results are verified through different numerical software. The composites are analyzed acoustically by the transmission chamber at scale that allows obtaining the sound absorption and transmission loss values. For the composites to be considered sound absorbing materials to airborne noise, it will be necessary to add an absorbent material, like a layer of sheep wool that presents an environmental alternative to rockwool. The sandwich combinations formed by different layers of fiber and fabric with the two types of matrices have been analyzed. In a second stage of the analysis, a comparison will be made between the different sandwich combinations (composite materials with bioresin and polyester resin) and laminated plaster boards, in order to know which material presents the highest acoustic insulation to airborne noise. Finally, a study of the cost and an evaluation of the stiffness between composite layers and laminated plaster boards is carried out. The materials analyzed in this study are intended to become future acoustic materials with applications in buildings or as acoustic barriers.