Um dos grandes desafios na indústria da borracha atualmente é suprir o mercado de pneumáticos, que é muito exigente em relação à durabilidade, segurança e economia. Significativo avanço nas melhorias simultâneas da aderência em pista molhada e resistência ao rolamento foi alcançado empregando sílica modificada por organosilanos em substituição ao negro de fumo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um composto elastomérico para uma banda de rodagem de pneu de carga combinando redução da resistência ao rolamento e melhora da aderência no molhado. Oito compostos foram preparados: duas formulações com base de negro de fumo (variando as condições de processamento), cinco formulações com a substituição parcial do negro de fumo por sílica e silano como agente de acoplamento (variando as condições de processamento e o teor de silano) e uma formulação com a substituição total do negro de fumo pela sílica. Foram avaliadas as propriedades reométricas, físicas, químicas, mecânicas e dinâmico-mecânicas dos compostos. Os resultados foram comparados a uma formulação padrão típica de banda de rodagem de pneus de carga. Através da análise dinâmico mecânica, o resultado mais relevante foi obtido com a proporção de 15 phr de sílica e 3 phr de silano para um processamento em três etapas, que conseguiu reduzir em 10% a resistência ao rolamento e aumentou em 18,5% a aderência no molhado. O uso parcial da sílica reduziu o desgaste por abrasão, promovendo maior durabilidade do composto. A formulação contendo apenas negro de fumo e preparada em três etapas de processamento também apresentou bons resultados, demonstrando que o processamento pode levar a uma melhor dispersão da carga. Para os compostos com 1,5 phr de silano não foram obtidos resultados satisfatórios, mostrando que para estes sistemas a carga não interage suficientemente com o polímero, devido provavelmente ao baixo teor de agente de acoplamento. Os resultados levam a concluir que o uso da sílica, o processamento em mais de uma etapa, bem como a quantidade de silano, promoveram um aumento na interação polímero-carga, melhorando assim as propriedades desejadas. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-08-18T13:54:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Viviane DallAgnol Veiga.pdf: 2147027 bytes, checksum: a7f2db3fc8bde4fab8821b414e8bbc9a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-18T13:54:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Viviane DallAgnol Veiga.pdf: 2147027 bytes, checksum: a7f2db3fc8bde4fab8821b414e8bbc9a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the major challenges in the rubber industry today is related to the relationship between durability, safety and economy for tire applications. Important progress on rolling resistence reduction with good wet grip was achieved replacing carbon black by silica-silane coupling agent system. The aim of this work was to develop an elastomeric compound for a truck tire tread combining the reduction of the rolling resistance and the improvement in the wet grip. Eight compounds were prepared: two formulations based on carbon black (varying the processing conditions), five formulations with the partial replacement of the carbon black by a silica-silane coupling agent system (varying the processing conditions and the silane content), and one formulation with the total replacement of the carbon black by silica. Rheometric, physical, chemical, mechanical, and dynamic-mechanical properties were evaluated. The results were compared to a standard formulation based on a typical formulation of truck tire treads. From dynamic mechanical analysis, the results showed that for the compound with 15 phr of silica, 3 phr of silane, and three processing steps, the rolling resistance decreased by 10% compared to the standard compound, and the wet grip increased by 18.5%. The partial use of silica reduced the abrasion loss, confirming the durability of the compound. The formulation with only carbon black and prepared in three processing steps also had good results, showing that more processing steps lead to a better dispersion of carbon black. The compounds with 1.5 phr of silane showed unsatisfactory results; the filler does not interact sufficiently with the polymer, probably because the low content of coupling agent. The results showed that the use of silica and the processing conditions, as well as the quantity of silane, were important to improve filler-polymer interaction and to promote a general improvement in the properties.

Um dos grandes desafios na indústria da borracha atualmente é suprir o mercado de pneumáticos, que é muito exigente em relação à durabilidade, segurança e economia. Significativo avanço nas melhorias simultâneas da aderência em pista molhada e resistência ao rolamento foi alcançado empregando sílica modificada por organosilanos em substituição ao negro de fumo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um composto elastomérico para uma banda de rodagem de pneu de carga combinando redução da resistência ao rolamento e melhora da aderência no molhado. Oito compostos foram preparados: duas formulações com base de negro de fumo (variando as condições de processamento), cinco formulações com a substituição parcial do negro de fumo por sílica e silano como agente de acoplamento (variando as condições de processamento e o teor de silano) e uma formulação com a substituição total do negro de fumo pela sílica. Foram avaliadas as propriedades reométricas, físicas, químicas, mecânicas e dinâmico-mecânicas dos compostos. Os resultados foram comparados a uma formulação padrão típica de banda de rodagem de pneus de carga. Através da análise dinâmico mecânica, o resultado mais relevante foi obtido com a proporção de 15 phr de sílica e 3 phr de silano para um processamento em três etapas, que conseguiu reduzir em 10% a resistência ao rolamento e aumentou em 18,5% a aderência no molhado. O uso parcial da sílica reduziu o desgaste por abrasão, promovendo maior durabilidade do composto. A formulação contendo apenas negro de fumo e preparada em três etapas de processamento também apresentou bons resultados, demonstrando que o processamento pode levar a uma melhor dispersão da carga. Para os compostos com 1,5 phr de silano não foram obtidos resultados satisfatórios, mostrando que para estes sistemas a carga não interage suficientemente com o polímero, devido provavelmente ao baixo teor de agente de acoplamento. Os resultados levam a concluir que o uso da sílica, o processamento em mais de uma etapa, bem como a quantidade de silano, promoveram um aumento na interação polímero-carga, melhorando assim as propriedades desejadas. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the major challenges in the rubber industry today is related to the relationship between durability, safety and economy for tire applications. Important progress on rolling resistence reduction with good wet grip was achieved replacing carbon black by silica-silane coupling agent system. The aim of this work was to develop an elastomeric compound for a truck tire tread combining the reduction of the rolling resistance and the improvement in the wet grip. Eight compounds were prepared: two formulations based on carbon black (varying the processing conditions), five formulations with the partial replacement of the carbon black by a silica-silane coupling agent system (varying the processing conditions and the silane content), and one formulation with the total replacement of the carbon black by silica. Rheometric, physical, chemical, mechanical, and dynamic-mechanical properties were evaluated. The results were compared to a standard formulation based on a typical formulation of truck tire treads. From dynamic mechanical analysis, the results showed that for the compound with 15 phr of silica, 3 phr of silane, and three processing steps, the rolling resistance decreased by 10% compared to the standard compound, and the wet grip increased by 18.5%. The partial use of silica reduced the abrasion loss, confirming the durability of the compound. The formulation with only carbon black and prepared in three processing steps also had good results, showing that more processing steps lead to a better dispersion of carbon black. The compounds with 1.5 phr of silane showed unsatisfactory results; the filler does not interact sufficiently with the polymer, probably because the low content of coupling agent. The results showed that the use of silica and the processing conditions, as well as the quantity of silane, were important to improve filler-polymer interaction and to promote a general improvement in the properties.

Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-12-01T18:30:07Z No. of bitstreams: 2 Tese Suelen Moresco.pdf: 162458 bytes, checksum: a9a5446b5d66ff43603070f16262e22c (MD5) Tese Suelen Moresco.pdf: 4621603 bytes, checksum: 6c5a01925318156b74a75ae0e5bac269 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-01T18:30:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Suelen Moresco.pdf: 162458 bytes, checksum: a9a5446b5d66ff43603070f16262e22c (MD5) Tese Suelen Moresco.pdf: 4621603 bytes, checksum: 6c5a01925318156b74a75ae0e5bac269 (MD5) Previous issue date: 2016-12-01

No description available.

[pt] O volume de pneus inservíveis continua aumentando a cada ano, se tornando um tema de grande preocupação para a sociedade. Motivados por esta problemática ambiental, o presente estudo experimental propõe utilizar a borracha de pneu triturada como reforço de solos, em duas diferentes granulometrias (chips e fibras), como material alternativo para o reforço de dois tipos de solos (areia e solo argiloso). Com este fim realizaram-se ensaios mecânicos, tais como ensaios de compactação proctor standard, ensaios triaxiais do tipo consolidado e isotropicamente drenado e ensaios de adensamento unidimensional, para avaliar os efeitos da granulometria da borracha de pneu, triturada em chips e fibras (com os tamanhos médios de 4,6 mm e 2 mm, respectivamente) e do teor de borracha de pneu (5, 10 por cento e 15 por cento em relação à massa de solo seco), no comportamento mecânico de misturas de areia-borracha e de misturas solo argiloso-borracha. Os resultados mostraram que tanto os chips como as fibras de pneu de borracha contribuem no aumento dos parâmetros de resistência ao cisalhamento de ambos os solos e aumentam a energia de deformação absorvida durante o cisalhamento. Ao analisar a resposta obtida em ambos os solos, se evidencia que, tanto para a argila quanto para a areia, foi mais efetivo o reforço com 10 por cento de fibras de borracha de pneu. Todos os compósitos estudados possuem características de resistência que poderiam cumprir as exigências de determinadas obras geotécnicas (aterros sobre solos moles, reforço de taludes, solo de base de fundações superficiais), portanto o uso da borracha de pneu como reforço de solos contribuiria com o menor consumo de material natural e redução dos custos de transporte e volume de material mobilizado. / [en] The volume of discarded tires continues to increase each year, becoming a major topic of concern for society. Motivated by this environmental issue, this experimental study proposes using tire chips and tire buffings as an alternative material to improve the shear strength of two types of soil (sand and clayey soil). Because of this, standard Proctor compaction tests, consolidated-drained triaxial tests and compressibility tests were performed to assess the influence of tire rubber particle size, (with average sizes of 4.6 mm and 2 mm, respectively) and tire rubber content (5, 10 percent and 15 percent by dry weight of soil) into the mechanical behavior of sand and clayey soil. The tests results showed that both, chips and buffings contribute increasing the shear strength parameters of both the soil and increase the strain energy absorbed during the shear phase. By analyzing, the mechanical response both for clayey soil and for sand was found that the best shear strength improvement was obtained at 10 percent of tire buffings. All the composites showed resistance characteristics that would ensure the requirements for many geotechnical applications (embankments over soft soils, slope reinforcement and surface foundations), so the use of waste tires as a reinforcement material would help solve problems associated with natural resources and reducing transportation costs and earthmoving.

CAPES; / As características do material suportem afetam diretamente a eficiência de um reator, pois o número e os tipos de células que aderem em cada meio suporte podem variar de um material para outro. A partir do desenvolvimento dos primeiros filtros anaeróbios um ponto crucial identificado pela comunidade científica foi a busca por materiais suportes que melhor se adequassem, ou seja, inertes à biomassa imobilizada, proporcionando bons resultados, facilidade operacional e economicamente viáveis. Uma alternativa é a utilização de materiais alternativos para preenchimento dos filtros, com estrutura resistente, biológica e quimicamente inerte, leveza, maior área específica e porosidade elevada, com possibilidade de colonização acelerada dos microrganismos e custos reduzidos. Neste trabalho foram avaliadas a estabilidade e o comportamento hidrodinâmico de três filtros anaeróbios de fluxo ascendente, operados de modo contínuo, preenchidos com diferentes meios suportes para imobilização da biomassa, sendo carvão vegetal, cerâmica de argila e borracha de pneu, no tratamento de água residuária sintética à base de glicose como fonte de carbono. Os filtros, em escala de bancada (1,3 L), foram operados com TDH de 8 h e 4 h em duas etapas e mantidos a temperatura ambiente. A caracterização físico-química dos materiais foi realizada com determinação dos parâmetros pH, massa específica aparente, densidade, teor de umidade, material volátil, teor de cinzas, número de iodo, porosidade, granulometria, análise da morfologia, área superficial, volume e tamanho dos poros. O comportamento dos filtros foi avaliado por meio da determinação dos parâmetros de pH, temperatura do líquido, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis e DQO nas amostras do afluente e do efluente. Além disso, foram realizados ensaios de estímulo-resposta tipo pulso com eosina Y como traçador para avaliar o comportamento hidrodinâmico do reator. O desempenho dos filtros em termos de pH, alcalinidade total e a bicarbonato e ácidos voláteis foi estável nas duas etapas de operação. Os valores obtidos em termos de DQO nas amostras do afluente e efluente dos filtros com carvão ativado foram: - Etapa I: 457 e 38 mg.L-1 (94% de remoção); - Etapa II: 291 e 79 mg.L-1 (79% de remoção); com cerâmica de argila foram: - Etapa I: 457 e 81 mg.L-1 (81% de remoção); - Etapa II:: 291 0 e 129 mg.L-1 (60% de remoção); e com borracha de pneu foram: - Etapa I: 457 e 58 mg.L-1 (88% de remoção); - Etapa II: 291 e 117 mg.L-1 (63% de remoção). O teste estatístico de Kruskal-Wallis. e o pósteste de Dunn confirmaram os dados experimentais e provaram que para maior parte dos parâmetros há diferença nos valores entre os filtros e entre as duas etapas. Sendo as diferenças obtidas entre os filtro devido as características distintas de cada material, e as diferenças entre as etapas ocorrem pelo aumento da carga hidráulica, pois o aumento da velocidade ascensional diminui o tempo de retenção celular e assim o grau de estabilidade. Contudo, meio suporte permitem aos filtros mais estabilidade e boas eficiências de degradação. / The characteristics of material directly affect the reactor efficiency, because the number and the types of cells what adhere in each material support can be totally different from material to another. From the development of the first anaerobic filters an important point identified by the scientific community was the search for materials that support better fitted, i.e. biomass immobilized inert, providing good results, operating ease and economically viable. An alternative is to use alternative materials for filling of filters, with sturdy structure, biologically and chemically inert, lightness, bigger specific area and high porosity, with possibility of rapid colonization of microorganisms and reduced costs. In this thesis it was evaluated the stability and the hydrodynamic behavior of three upflow anaerobic filter, operated in continuous mode, filled with different material support from immobilization to biomass being active carbon, clay ceramic and tire rubber in the synthetic wastewater treatment on based glucose as carbon source. The filter, in bench scale (1,3 L), was operated HRT to 8 hours and 4 hours in two steps Kept at ambient temperature. The physicochemical characterization of the materials was carried out with determination of parameters pH, bulk density apparent, density, moisture content, volatile material, ash content, iodine number, porosity, particle size, morphology analysis, surface area, volume and size pores. The behavior of the filters was evaluated by determining the parameters pH, liquid temperature, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids and COD in samples of influent and effluent. Further, tests were performed stimulus-response type pulse with eosin Y, to evaluate the hydrodynamic regime of the reactor.The values obtained in terms of COD in samples of influent and effluent filters with activated carbon were: - Stage I: 457 and 38 mg.L-1 (94% of removal); - Stage II: 291 and 79 mg.L-1 (79% of removal), with clay ceramic were: - Stage I: 457 e 81 mg.L-1 (81% of removal); - Stage II: 291 and 129 mg.L-1 (60% of removal) and tire rubber were: - Stage I: 457 and 58 mg.L-1 (88% of removal); - Stage II: 291 and 117 mg.L-1 (63% of removal). The Kruskal-Wallis Statistical test and the Dun post-test confirmed the experimental data and proved from most part of parameters there is difference on values between the filters and between the two steps. Being the differences obtained between the filters due to distinct characteristics of each material, and the differences between the steps happened by hydraulic charging increased, because the ascending speed increased reduce the retention cellular therefore the degree of stability. However, material support allow the filters more stability and good degradation efficiencies.

CAPES; / As características do material suportem afetam diretamente a eficiência de um reator, pois o número e os tipos de células que aderem em cada meio suporte podem variar de um material para outro. A partir do desenvolvimento dos primeiros filtros anaeróbios um ponto crucial identificado pela comunidade científica foi a busca por materiais suportes que melhor se adequassem, ou seja, inertes à biomassa imobilizada, proporcionando bons resultados, facilidade operacional e economicamente viáveis. Uma alternativa é a utilização de materiais alternativos para preenchimento dos filtros, com estrutura resistente, biológica e quimicamente inerte, leveza, maior área específica e porosidade elevada, com possibilidade de colonização acelerada dos microrganismos e custos reduzidos. Neste trabalho foram avaliadas a estabilidade e o comportamento hidrodinâmico de três filtros anaeróbios de fluxo ascendente, operados de modo contínuo, preenchidos com diferentes meios suportes para imobilização da biomassa, sendo carvão vegetal, cerâmica de argila e borracha de pneu, no tratamento de água residuária sintética à base de glicose como fonte de carbono. Os filtros, em escala de bancada (1,3 L), foram operados com TDH de 8 h e 4 h em duas etapas e mantidos a temperatura ambiente. A caracterização físico-química dos materiais foi realizada com determinação dos parâmetros pH, massa específica aparente, densidade, teor de umidade, material volátil, teor de cinzas, número de iodo, porosidade, granulometria, análise da morfologia, área superficial, volume e tamanho dos poros. O comportamento dos filtros foi avaliado por meio da determinação dos parâmetros de pH, temperatura do líquido, alcalinidade total e a bicarbonato, ácidos voláteis e DQO nas amostras do afluente e do efluente. Além disso, foram realizados ensaios de estímulo-resposta tipo pulso com eosina Y como traçador para avaliar o comportamento hidrodinâmico do reator. O desempenho dos filtros em termos de pH, alcalinidade total e a bicarbonato e ácidos voláteis foi estável nas duas etapas de operação. Os valores obtidos em termos de DQO nas amostras do afluente e efluente dos filtros com carvão ativado foram: - Etapa I: 457 e 38 mg.L-1 (94% de remoção); - Etapa II: 291 e 79 mg.L-1 (79% de remoção); com cerâmica de argila foram: - Etapa I: 457 e 81 mg.L-1 (81% de remoção); - Etapa II:: 291 0 e 129 mg.L-1 (60% de remoção); e com borracha de pneu foram: - Etapa I: 457 e 58 mg.L-1 (88% de remoção); - Etapa II: 291 e 117 mg.L-1 (63% de remoção). O teste estatístico de Kruskal-Wallis. e o pósteste de Dunn confirmaram os dados experimentais e provaram que para maior parte dos parâmetros há diferença nos valores entre os filtros e entre as duas etapas. Sendo as diferenças obtidas entre os filtro devido as características distintas de cada material, e as diferenças entre as etapas ocorrem pelo aumento da carga hidráulica, pois o aumento da velocidade ascensional diminui o tempo de retenção celular e assim o grau de estabilidade. Contudo, meio suporte permitem aos filtros mais estabilidade e boas eficiências de degradação. / The characteristics of material directly affect the reactor efficiency, because the number and the types of cells what adhere in each material support can be totally different from material to another. From the development of the first anaerobic filters an important point identified by the scientific community was the search for materials that support better fitted, i.e. biomass immobilized inert, providing good results, operating ease and economically viable. An alternative is to use alternative materials for filling of filters, with sturdy structure, biologically and chemically inert, lightness, bigger specific area and high porosity, with possibility of rapid colonization of microorganisms and reduced costs. In this thesis it was evaluated the stability and the hydrodynamic behavior of three upflow anaerobic filter, operated in continuous mode, filled with different material support from immobilization to biomass being active carbon, clay ceramic and tire rubber in the synthetic wastewater treatment on based glucose as carbon source. The filter, in bench scale (1,3 L), was operated HRT to 8 hours and 4 hours in two steps Kept at ambient temperature. The physicochemical characterization of the materials was carried out with determination of parameters pH, bulk density apparent, density, moisture content, volatile material, ash content, iodine number, porosity, particle size, morphology analysis, surface area, volume and size pores. The behavior of the filters was evaluated by determining the parameters pH, liquid temperature, total and bicarbonate alkalinity, volatile acids and COD in samples of influent and effluent. Further, tests were performed stimulus-response type pulse with eosin Y, to evaluate the hydrodynamic regime of the reactor.The values obtained in terms of COD in samples of influent and effluent filters with activated carbon were: - Stage I: 457 and 38 mg.L-1 (94% of removal); - Stage II: 291 and 79 mg.L-1 (79% of removal), with clay ceramic were: - Stage I: 457 e 81 mg.L-1 (81% of removal); - Stage II: 291 and 129 mg.L-1 (60% of removal) and tire rubber were: - Stage I: 457 and 58 mg.L-1 (88% of removal); - Stage II: 291 and 117 mg.L-1 (63% of removal). The Kruskal-Wallis Statistical test and the Dun post-test confirmed the experimental data and proved from most part of parameters there is difference on values between the filters and between the two steps. Being the differences obtained between the filters due to distinct characteristics of each material, and the differences between the steps happened by hydraulic charging increased, because the ascending speed increased reduce the retention cellular therefore the degree of stability. However, material support allow the filters more stability and good degradation efficiencies.