Este trabalho teve como objetivo produzir, pela técnica de dip coating contínuo, revestimentos compósitos poliuretano/alumina sobre fibras de poliamida 6. Para tanto, foram produzidas suspensões aquosas de poliuretano com partículas de alumina (tamanho médio de partícula de 2,1 µm) e empregadas fibras sintéticas de poliamida 6 com 0,1, 0,2 e 0,4 mm de diâmetro como substrato. Diferentes parâmetros para produção das suspensões foram avaliados visando a otimização desta etapa processual. A viscosidade das suspensões foi controlada pela adição de carboximetilcelulose e avaliada por reometria rotacional. A distribuição granulométrica das suspensões também foi determinada. Os parâmetros operacionais do equipamento para dip coating contínuo (i.e. velocidade de bobinamento e temperatura dos fornos) foram avaliados na busca das condições operacionais ótimas para obter revestimentos uniformes ao longo da fibra. A caracterização morfológica dos revestimentos foi conduzida com auxílio de microscopias óptica, eletrônica de varredura e de força atômica. Os revestimentos foram caracterizados ainda por termogravimetria e sua densidade medida por picnometria de gás hélio. Testes de fricção, sobre as fibras revestidas foram usados para qualificar o revestimento quanto à resistência ao desgaste. Os resultados evidenciaram que o processo adotado possibilita a deposição de um revestimento compósito uniforme. A espessura dos revestimentos variou de acordo com a velocidade de bobinamento, com a viscosidade das suspensões utilizadas e com a espessura da fibra original. Os revestimentos formados mostraram melhorar a resistência ao desgaste das fibras de poliamida 6 e essa propriedade está diretamente ligada à espessura do revestimento obtido. A tecibilidade das fibras revestidas foi avaliada pela produção de tecido com uma máquina de tecelagem convencional. As fibras de poliamida 6 (Ø = 0,1 mm) revestidas mantiveram o revestimento aderido mesmo após o processo de tecelagem. Assim, a técnica de dip coating mostrou-se promissora para o revestimento de fibras, combinando características de flexibilidade e elasticidade típica de polímeros com a dureza típica de materiais cerâmicos na forma de um revestimento protetor. / The aim of this work was to produce, using a continuous dip coating technique, a polyurethane/alumina composite coating over polyamide 6 fibers. For that, slurries based on aqueous polyurethane with dispersed alumina particles (mean size of 2.1 µm) were obtained and polyamide 6 synthetic fibers (diameter: 0.1, 0.2 and 0.4 mm) were used as substrate. Different slurry characteristics were evaluated seeking the optimization of the procedure, including particle size distribution and slurry viscosity which was varied using carboxymethylcellulose as filler and evaluated by rotational rheometry. The operational conditions of the dip coating machine (i.e. roll-up speed and temperature of the ovens) were also evaluated seeking to optimize the conditions to obtain a uniform coating over the fibers. Morphological characterization of the coatings was carried out using optical, scanning electron, and atomic force microscopy techniques. The coatings were also characterized by thermogravimetric analysis, density measurement and wear testing on coated fibers. The textile characteristics of the coated fibers were assessed by producing a knitted fabric in a conventional weave machine. The results showed that the adopted process enables the deposition of a uniform composite coating. Thickness of the coatings was a function of the roll-up speed, the slurry viscosity and also the diameter of the original fiber. The composite coating improved the wear resistance of the polyamide 6 fibers and this property was connected to its thickness. Polyamide 6 (Ø = 0.1 mm) coated fibers were able to maintain coating integrity even after the knitting process. In all, the dip coating technique showed to be a promising alternative for the production of a composite coating for the polyamide fibers, combining the flexibility and elasticity characteristics of typical polymers with the hardness typical of ceramics.

Este trabalho teve como objetivo produzir, pela técnica de dip coating contínuo, revestimentos compósitos poliuretano/alumina sobre fibras de poliamida 6. Para tanto, foram produzidas suspensões aquosas de poliuretano com partículas de alumina (tamanho médio de partícula de 2,1 µm) e empregadas fibras sintéticas de poliamida 6 com 0,1, 0,2 e 0,4 mm de diâmetro como substrato. Diferentes parâmetros para produção das suspensões foram avaliados visando a otimização desta etapa processual. A viscosidade das suspensões foi controlada pela adição de carboximetilcelulose e avaliada por reometria rotacional. A distribuição granulométrica das suspensões também foi determinada. Os parâmetros operacionais do equipamento para dip coating contínuo (i.e. velocidade de bobinamento e temperatura dos fornos) foram avaliados na busca das condições operacionais ótimas para obter revestimentos uniformes ao longo da fibra. A caracterização morfológica dos revestimentos foi conduzida com auxílio de microscopias óptica, eletrônica de varredura e de força atômica. Os revestimentos foram caracterizados ainda por termogravimetria e sua densidade medida por picnometria de gás hélio. Testes de fricção, sobre as fibras revestidas foram usados para qualificar o revestimento quanto à resistência ao desgaste. Os resultados evidenciaram que o processo adotado possibilita a deposição de um revestimento compósito uniforme. A espessura dos revestimentos variou de acordo com a velocidade de bobinamento, com a viscosidade das suspensões utilizadas e com a espessura da fibra original. Os revestimentos formados mostraram melhorar a resistência ao desgaste das fibras de poliamida 6 e essa propriedade está diretamente ligada à espessura do revestimento obtido. A tecibilidade das fibras revestidas foi avaliada pela produção de tecido com uma máquina de tecelagem convencional. As fibras de poliamida 6 (Ø = 0,1 mm) revestidas mantiveram o revestimento aderido mesmo após o processo de tecelagem. Assim, a técnica de dip coating mostrou-se promissora para o revestimento de fibras, combinando características de flexibilidade e elasticidade típica de polímeros com a dureza típica de materiais cerâmicos na forma de um revestimento protetor. / The aim of this work was to produce, using a continuous dip coating technique, a polyurethane/alumina composite coating over polyamide 6 fibers. For that, slurries based on aqueous polyurethane with dispersed alumina particles (mean size of 2.1 µm) were obtained and polyamide 6 synthetic fibers (diameter: 0.1, 0.2 and 0.4 mm) were used as substrate. Different slurry characteristics were evaluated seeking the optimization of the procedure, including particle size distribution and slurry viscosity which was varied using carboxymethylcellulose as filler and evaluated by rotational rheometry. The operational conditions of the dip coating machine (i.e. roll-up speed and temperature of the ovens) were also evaluated seeking to optimize the conditions to obtain a uniform coating over the fibers. Morphological characterization of the coatings was carried out using optical, scanning electron, and atomic force microscopy techniques. The coatings were also characterized by thermogravimetric analysis, density measurement and wear testing on coated fibers. The textile characteristics of the coated fibers were assessed by producing a knitted fabric in a conventional weave machine. The results showed that the adopted process enables the deposition of a uniform composite coating. Thickness of the coatings was a function of the roll-up speed, the slurry viscosity and also the diameter of the original fiber. The composite coating improved the wear resistance of the polyamide 6 fibers and this property was connected to its thickness. Polyamide 6 (Ø = 0.1 mm) coated fibers were able to maintain coating integrity even after the knitting process. In all, the dip coating technique showed to be a promising alternative for the production of a composite coating for the polyamide fibers, combining the flexibility and elasticity characteristics of typical polymers with the hardness typical of ceramics.

Orientador : Gustavo Paim Valença / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T21:18:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LovonQuintana_JuanJose_M.pdf: 4807143 bytes, checksum: 828a97e50b0a83c6e9b9575b1c326673 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: As propriedades estruturais de catalisadores metálicos suportados dependem das etapas de impregnação, secagem e ativação os quais podem ter efeitos significativos sobre o seu desempenho. Também, estas propriedades podem ser alteradas em presença de outros elementos (e.g, íons Na+). Projetos de experimentos de Taguchi (L12 e L8) e planejamento de superficie de resposta, foram usados para estudar os efeitos de diferentes fatores de preparação nos catalisadores de Pt/y-Ah03 manufaturadas pelo método de impregnação até umidade incipiente, utilizando como precursor, soluções aquosas de ácido hexacloroplatínico.A identificação dos fatores mais significativos foi feita por análise de variância. A caracterização dos sólidos foi realizada por quimissorção de oxigênio e hidrogênio e por titulação de oxigênio adsorvido com hidrogênio. Os sólidos foram testados na reação de hidrogenação de benzeno. Os resultados obtidos neste trabalho, sugerem que é conveniente estimar os parâmetros de caracterização a partir da titulação de O adsorvido com H2. Nem todas os fatores apresentaram efeitos significativos na estrutura dos catalisadores metálicos. Assim, a fração de átomos metálicos expostos diminuiu com o aumento do teor metálico e foi favorecido com a temperatura de calcinação e de redução. Os catalisadores preparados com 6,5%Pt (P/p) e calcinados antes da etapa de redução apresentaram tamanhos de partículas metálicas menores a 2,2 nm. No entanto, os sólidos ativados por redução direta apresentaram tamanhos de partículas metálicas de até 3,7 nrn. A presença de íons Na+ contribuiu na diminuição da fração de átomos metálicos expostos. Os efeitos da etapa de calcinação e a presença de íons Na+, não foram significativosem sólidos preparados com baixos teores de Pt (ca. 2,5% p/p) e de Na « 0,5% p/p). O tempo de envelhecimento(lh) à temperatura de impregnação, após de embebido o suporte com a solução precursora e antes da etapa de secagem (ca. 400K), foi mais significativo nos sólidos preparados com 2,5%Pt (P/p). A taxa de reação da hidrogenação de benzeno apresentou sensibilidadeà mudança dos mesmos fatores de preparação que influenciaram nas propriedades estruturais dos sólidos. A taxa de reação aumento, enquanto o teor metálico e a temperatura de redução aumentaram. Os catalisadores não calcinados apresentaram, menor taxa de reação que aqueles calcinados previa a etapa de redução, este efeito foi mais significativo nos sólidos com altos teores metálicos (6,5%Pt p/p). No entanto, a taxa de reação diminuiu quando a temperatura de calcinação e a presença de íons Na+ aumentaram. A taxa de reação, nos sólidos preparados com baixos teores metálicos (2,5%Pt p/p), foi favorecida pelo tempo de envelhecimento (lh) à temperatura de impregnação. A taxa de giro (TOR) apresentou uma aparente sensibilidade a estrutura dos sólidos quando o tamanho médio das partículas metálicas variou de 1 até 2,2 nm. A energia de ativação foi influenciadapela presença de íons Na+. O coeficiente de desativação diminuiu como aumento do teor metálico em presença de íonsNa+, dos fluxos dinâmicos de ar e hidrogênio (40 até 80 cm3min-1)e dos tempos (2 até 4 h) das etapas de calcinação e redução, respectivamente. A perda da atividade dos catalisadores de Pt/y-Al2O3,foi atribuída à forte adsorção de espécies de benzeno sobre sítios ativos através de ligações 1t (transferência de elétrons do anel de benzeno ao metal). A aparente sensibilidade da hidrogenação de benzeno (323 K) à estrutura da fase ativa, foi atribuída à interação metal-suporte, incrementando-se esta com a diminuição do tamanho das partículas metálicas. Isto possivelmente devido ao caráter elétron-deficiente das partículas metálicas (transferência de elétrons das partículas metálicas aos átomos de oxigênio do suporte), à possível formação de espécies [Pt(OAl)4] ou [Ptn+Al(O)3]após calcinação (ca. 700 K) que são dificeisde reduzir e à presença de íons cr e íons Na+. As tendências dos efeitos dos fatores foram comparadas satisfatoriamente com resultados da literatura. Além disso, os modelos estatísticos obtidos neste trabalho podem ser utilizados no estudo, controle e otimização dos fatores na preparação de catalisadores Pt/y-Al2O3 para aplicações específicas / Abstract: The structure of supported metal catalysts depends on the impregnation, drying and activation steps, which may significantly affect their catalytic performance. The catalyst structure may depend on the presence of other elements (e.g., sodium ions). Taguchi Statistical Methods (L12 and L8) and Response Surface Experimental Design were used in order to study the effects of different factors in the preparation of Pt/y-A12O3 catalysts prepared by incipient wetness withaqueous solutions of hexacloroplatinic acid. The most significant factors were chosen based on the analysis of variance. The superficial structure of the solids was characterized by chemisorption of oxygen and hydrogen, and by titration of adsorbed oxygen with hydrogen. The solids were used as catalysts in the benzene hydrogenation reaction. The results of this work suggest that the titration of adsorbed oxygen with hydrogen is a reliable technique to estimate the structure of supported metallic particles. Not alI factors were significant to the structure of metal catalysts. The fraction of exposed metallic atoms decrease with an increase of Pt loading and increase as the temperature of reduction or the temperature of calcination increases. Catalysts prepared with 6.5%Pt,(w/w) and calcinated before the reduction step had an average metallic particle size less than 2.2 nm. While the solids reduced without a prior calcinations step had metallic particle size of up to 3.7 nm. Sodium ions contributed to a decrease in the fraction of exposed metallic atoms. The effects of the calcination step and the presence of sodium ions were not significant in solids prepared with low Pt (ca. 2.5% w/w) and Na (<0.5% w/w) loadings. Time of aging (lh), at the same temperature of impregnation, was more significant for solids prepared with 2.5%Pt (w/w). The rate of benzene hydrogenation was sensitive to the same factors that influenced the structure of the solids. The rate of benzene hydrogenation increased as the metal loading and the reduction temperature increased. The rate of benzene hydrogenation was lower on catalysts that were not calcinated, this effect being more pronounced for solids with high metallic loadings (6.5%Pt w/w). On the other hand, the rate of benzene hydrogenation decreased as the calcination temperature and the amount of sodium ions increased. The rate of benzene hydrogenation for solids prepared with low metallic loadings (2.5%Pt w/w) increased as time of aging (1h) after impregnation increased. The turnover rate showed an apparently sensitivity on the structure of solid as the metallic particle size varied between 1 and 2.2 nm. The activation energy was influenced by the presence of sodium ions. The deactivation coeflicient decreased as the metal loading increased in the presence of sodium ions. It also decreased as air and hydrogen flow rates (40 up to 80 cm3min-1)and calcination and reduction times (2 up to 4 h) increased. The loss of the activity of the catalysts Pt/y-A12O3was attributed to a strong adsorption of benzene species on the active sites by 1t bonds (electrons transfer ftom the benzene ring to the metal). The apparent sensitivity of the benzene hydrogenation reaction (323 K) was attributed to the metal-support interaction. This is probably caused by the electron-deficient character of the metallic particles (electrons transfer ttom metals particles to the oxygen atoms of the support), by the possible formation of [Pt(OAl)4] or [Ptn+Al(O)3 ] species after calcination (ca. 700 K) which are very diflicult to reduce completely and by the presence of chloride and sodium ions. The tendencies of the effects of the factors were compared satisfactorily with results in the literature. Therefore, the statistical models obtains in this work can be used to study, control and optimize the preparation of Pt/y-AlZO3 catalysts for specific applications / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Nivaldo Baccan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:32:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vilarinho_AndreLuiz_D.pdf: 4015873 bytes, checksum: 40b1b02e310c807bbe12892ba63f8c1c (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Ulf Friedrich Schuchardt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:11:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cesquini_RenatoGiovani_M.pdf: 3468081 bytes, checksum: e107be89a6831d6fb6508cfa3942126d (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestre em Química

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Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-18T02:37:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Shibuya_NewtonHissao_M.pdf: 4161283 bytes, checksum: fe9a46089fabd3f3e709975369cf5a55 (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: Neste trabalho estudamos a caracterização da escória resultante da redução aluminotérmica de óxido de nióbio (Nb2O5) para a obtenção de nióbio metálico. Este processo, conhecido internacionalmente por ATR (Alumino Thermic Reduction), consiste na reação do óxido de um metal com alumínio metálico, produzindo o metal e a escória. Esta escória, dependendo da pureza dos reagentes e de eventuais aditivos, é constituída em sua maior parte por alumina (óxido de alumínio - Al2O3). Inicialmente caracterizamos esta escória, quanto a sua concentração de alumina e determinação de fases desta, por meio da difratometria de raios X. Os resultados indicam que cerca de 70% da escória é alumina a, a fase mais estável e interessante do ponto de vista técnico-científico. Constatamos que o tratamento da escória com procedimentos simples (lixiviação e calcinação) elevaram a concentração da alumina a até cerca de 95%. Esta escória, tratada ou não, foi empregada na confecção de peças a serem queimadas em 3 fornos: um comum de resistência elétrica no ar, e dois fornos no vácuo. Estas peças queimadas foram caracterizadas por microscopia, por análise ultra-sônica, medidas de densidade e difratometria de raios x. Pelos resultados infere-se que é possível a sinterização no vácuo desta escória, tanto que as peças queimadas no vácuo foram as que atingiram maior densidade. Por difratometria de raios X foi constatada a formação de dois novos compostos: o NbO2 e a mulita. Os dados da microscopia ótica, medidas de densidade e difratometria de raios X revelam que a porosidade ainda é elevada / Abstract: Not informed. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Undesirable solid oxides and sulphides, known as inclusions, are an inherent product of the steelmaking process that can clog the steel flow during casting. Caster operators can break up the clogged material to improve flow, but this reduces steel quality and yield. Modifying these inclusions using calcium treatment and its effects on industrial processing conditions are the focus of this study. To effectively improve calcium treatment, experimental and industrial data are required to develop models to predict inclusion behaviour. The advantage of experimental testing is that the precise control of chemistry, temperature, alloying elements, and sampling can help identify the effects of each variable. The difficulty, however, is correlating experimental results to real-time industrial processing, where these variables are difficult to control individually. In industry, indirect observations of caster behaviour may give an idea of the effectiveness of the treatment, but this is after the fact. In this study, liquid steel samples were taken at different processing steps without any modification to the process itself to ensure normal shop conditions. The inclusion analysis was conducted using an automated Scanning Electron Microscope (SEM) and AZtech feature analysis software to determine inclusion characteristics, including population, composition, and size. This study shows 8 sequential calcium-treated steel heats in an industrial setting and their associated clogging behaviour during a cast. The study indicated that a few heats with undermodified alumina inclusions immediately or subsequently affected the casting process leading to a severe clogging event. / Thesis / Master of Applied Science (MASc)

OBJECTIVES: To investigate the effect of sintering temperature on the microstructure and density of resin infused alumina, to investigate effect of sintering temperature and curing pressure on flexural strength, surface roughness, Young’s modulus, hardness and fracture toughness of resin infused alumina. MATERIALS: Alumina infused polymer and Vita In-ceram alumina. METHODS: Alumina powders were dry-pressed in a stainless steel mold to produce cylindrical alumina blocks. Blocks were divided into four different groups sintered at four different temperatures (1050ºC,1150ºC,1200ºC,1250ºC). The density of each block was measured. They were silane treated, and then infused with a UDMA mixture under vacuum condition. Infused alumina blocks were cured with an Isopress machine at two different pressures (20,001 psi and 23,187 psi) then cut into discs 1.5 mm thick x 14 mm diameter, n=8 for each group. Biaxial flexural strength was measured using an Instron Universal Testing machine at 0.5 mm/min crosshead speed. Surface roughness was measured with a Mitotoyu profilometer. Hardness was measured using a Vickers hardness test using Instron-produced indentations at 15 newton load for 30 seconds. Young’s modulus was measured by compressive Young’s modulus method using the Instron machine at 0.5 mm/min crosshead speed. Fracture toughness was measured using the Vickers indentation fracture toughness test. Microstructure of each group was investigated with a scanning electron microscope (SEM). RESULTS: Data were analyzed with One-way ANOVA with Tukey-Kramer HSD for comparison of all pairs at p<0.05 was used to determine statistical difference between groups. CONCLUSION: The biaxial flexural strength, surface toughness, hardness, Young’s modulus and fracture toughness increase as density of resin infused alumina increases. Interpenetrating phase material provides greater biaxial flexural strength and fracture toughness than single-phase alumina ceramics. Curing pressure has a significant effect on the biaxial flexural strength of polymer infused alumina blocks. / 2019-09-26T00:00:00Z

Cerâmicas porosas combinam baixa condutividade térmica com elevada estabilidade química, dimensional e refratariedade. Devido a isso, seu uso como isolante térmico em altas temperaturas (T >1000°C) tem se apresentado como uma importante solução para reduzir o consumo energético. Dentre as diversas matérias primas utilizáveis nessa aplicação, o hexaluminato de cálcio (CaAl12O19 ou CA6) é um novo tipo promissor de refratário leve. Entre suas características mais importantes, destacam-se o alto ponto de fusão (1875°C) e a dificuldade intrínseca para densificar, devido à morfologia dos cristais em forma de placas que permite manutenção da porosidade em altas temperaturas, e por longos tempos. Apesar do grande interesse tecnológico e dos diversos estudos relatando propriedades e aplicações, há poucos trabalhos descrevendo a evolução da microestrutura de estruturas porosas formadas \"in situ\" a partir de fontes de Al2O3 e CaO. Sabendo que essa rota de processamento permite significativa economia de energia e tempo, compreender os mecanismos e variáveis envolvidos torna-se um importante ponto de investigação. Neste trabalho, foram preparadas composições com diferentes proporções de Al2O3 e CaCO3 por meio de prensagem uniaxial. Após tratamento térmico (500-1500°C), as amostras foramcaracterizadas em relação à porosidade total, resistência à ruptura por flexão, módulo elástico, fases numeralógicas formadas, dilatação térmica linear e morfologia. Os principais fatores que afetaram a evolução da microestrutura porosa foram o teor de CaCO3 adicionado ao sistema, o tamanho médio dessas partículas e a temperatura final de tratamento térmico. Para todas as composições com CaCO3, verificou-se que a formação de poros após a decomposição do CaCO3 (650-720°C) não afetou o nível total de porosidade da estrutura. Entre 1300-1400°C ocorreu a formação de fases intermediárias (CaAl2O4 e CaAl4O7) com composição eutética e baixo ponto de fusão ao redor dos poros. Em 1500°C, essas fases líquidas adquiriram a composição do hexaluminato e se cristalizaram, gerando estruturas porosas e com razoável resistência mecânica. / Porous ceramics combine low thermal conductivity with high chemical and dimensional stability and refractoriness. Therefore, their use as insulators at high temperatures (T>1000°C) has emerged as an important solution for the reduction ofenergy consumption. Among the various raw materials to be used for such a purpose, calcium hexaluminate (CaAl12O19 or CA6) is a promising new type of lightweight refractory material. Some ofits most important features include high melting point (1875°C) and intrinsic difficulty to densify due to the morphology of its plate-like crystals that enables the maintenance of porosity at higher temperatures and for longer times. Despite the great technological interest it has drawn and the development of studies on its properties and applications, the literature reports few studies on the evolution of its microstructure formed in situ from Al2O3 and CaO sources. Because this processing route significantly saves energy and time, the mechanisms involved must be understood. This dissertation addresses the preparation of compositions with different proportions of Al2O3 and CaCO3 by uniaxial pressing. After heat treatment (500-1500°C), samples were characterized regarding total porosity, tensile strength by bending, elastic modulus, formed phases, dilatometric analyzis and scanning electron microscopy. The main factors that affected the evolution of the porous microstructure were the CaCO3 content added to the system, average size of the particles and the final temperature of the heat treatment. The formation of pores after the CaCO3 (650-720°C) decomposition did not affect the level of total porosity significantly. The formation of intermediate phases (CaAl2O4 and CaAl4O7) with eutectic composition and low melting point surrounding the pores was observed between 1300-1400°C. At 1500°C, such liquid phases displayed a hexaluminate composition and crystallized, which resulted in porous structures of reasonable strength.