Manufacturing and characterization of fiber reinforced polymers with natural fibers and recyclable matrix

This Master’s thesis, carried out during the research period at Doshisha University (Kyoto, Japan), investigates the manufacturing and characterization of sustainable fiber reinforced thermoplastic composites based on natural fibers and recyclable matrices. The work focuses on polypropylene (PP) composites reinforced with pineapple leaf fibers (PF) and jute fibers (JF), also considering hybrid PF/JF systems, with the aim of supporting solutions for industrial applications. A systematic experimental campaign was performed on both virgin and recycled material streams to quantify the effect of reprocessing on microstructure and properties. The materials were characterized through physical and mechanical testing. Scanning electron microscopy on fracture surfaces was used to link mechanical trends to fiber dispersion, interfacial quality and void content, highlighting a marked reduction of porosity after recycling. Overall, the results show how processing affects the structure and properties of natural-fiber PP composites, and highlight the main benefits and limits of reprocessing.

Questa tesi di laurea magistrale, svolta durante il periodo di ricerca presso la Doshisha University (Kyoto, Giappone), indaga la produzione e la caratterizzazione di compositi termoplastici sostenibili rinforzati con fibre naturali e matrici riciclabili. Il lavoro si concentra su compositi di polipropilene (PP) rinforzati con fibre di foglia di ananas (PF) e fibre di juta (JF), considerando anche sistemi ibridi PF/JF, con l’obiettivo di supportare soluzioni per applicazioni industriali. È stata condotta una campagna sperimentale sistematica sia su materiali vergini sia su materiali riciclati, per quantificare l’effetto del riprocessamento su microstruttura e proprietà. I materiali sono stati caratterizzati tramite prove fisiche e meccaniche. La microscopia elettronica a scansione (SEM) delle superfici di frattura è stata utilizzata per collegare gli andamenti meccanici a dispersione delle fibre, qualità dell’interfaccia e contenuto di vuoti, evidenziando una marcata riduzione della porosità dopo il riciclo. Nel complesso, i risultati mostrano come il processo influenzi struttura e proprietà dei compositi in PP con fibre naturali e mettono in evidenza i principali benefici e limiti del riciclo.