Dry abrasive blasting is a surface preparation process used in shipyards for cleaning the surfaces of the metal plates to be used in various components of the ship. Commonly used abrasives include sand, steel grit, mineral abrasives, metallic abrasives, and synthetic abrasives. The basic objective of this study was to understand the environmental performance of two abrasives, Steel Grit and Specialty Sand. The project was funded by the Gulf Coast Region Maritime technology Center (GCRMTC) and USEPA. It simulated actual blasting operations conducted at shipyards under enclosed, controlled conditions on plates similar to steel plates commonly blasted at shipyards. The emissions were measured using EPA Source Test Method to quantify particulate emissions. Steel Grit was observed to be more productive, less consuming, and more environmentally friendly compared to Specialty Sand. The findings obtained in this study will be valuable in reducing costs, improving productivity, and protecting the environment.

Dry abrasive blasting is a commonly used surface preparation operation by many process industries to clean up metallic surfaces and achieve surface finishes suitable for future adhesion. Abrasives used in this process can be recyclable or expendable. This study was undertaken to evaluate the performance of three recyclable abrasives: garnet, barshot and steel grit/shot in terms of productivity (area cleaned per unit time), consumption (amount of abrasive used per unit area cleaned) and uncontrolled total particulate matter (TPM) emission factors (in terms of mass of pollutant emitted per unit area cleaned and mass of pollutant emitted per unit mass of abrasive consumed). Though there have been various attempts in the past to evaluate the performance of these abrasives, there has not been a streamlined approach to evaluate these parameters in the commonly used range of process conditions, or to identify and model the influences of key process variables on these performance parameters. The first step in this study was to evaluate the performance of these three abrasives in blasting painted steel panels under enclosed blasting conditions and using USEPA recommended protocols. The second step was to model the influences of blast pressure and abrasive feed rate, two most critical parameters on productivity, consumption and emission factors. Two and three dimensional models were obtained using multiple linear regression techniques to express productivity, consumption and TPM emission factors in terms of blast pressure and abrasive feed rate. Barshot was found to have high productivities over all and steel grit/shot demonstrated the least emission potential at almost all of the tested pressure and feed rate conditions. The data will help fill the gaps in literature currently available for dry abrasive blasting performance. The models obtained will help industries, the research community and the regulatory agencies to make accurate estimates of the performance parameters. Estimating productivity and consumption will help industries identify best management practices by optimizing the process conditions to achieve high productivity and low consumption rates. Emission factor determination will help in reducing the emissions to the atmosphere by choosing process conditions corresponding to minimum emissions. The performance parameters once optimized can result in reduction in material, labor, energy, emission and disposal costs, lower resource utilization and hence reduction in overall life cycle costs of dry abrasive process. The developed models will help industries in making environmentally preferable purchases thereby promoting source reduction options. PM emissions estimated using the models presented here will aid studies on health risk associated with inhalation of atmospheric PM.

Tendo em vista a natureza finita dos minerais naturais, torna-se evidente a necessidade de utilizarmos este recurso de maneira estratégica. Desta forma, diversas pesquisas vêm sendo desenvolvidas principalmente nas áreas químicas, metalúrgicas e mineralógicas desde as etapas de extração, beneficiamento, aplicação e reutilização dos resíduos de minérios. Portanto, é extremamente importante a intensificação dos estudos para aumentar o conhecimento quanto às características e propriedades físico-químicas destes minerais, visando melhorar o seu aproveitamento e longevidade das jazidas naturais, como as fontes de bauxita, que é a principal matéria-prima para a produção de óxido de alumínio fundido. Na sua forma cristalina mais comum, denominada coríndon, ou óxido de alumínio ?, sua baixa condutividade elétrica, baixo calor específico, alta condutividade térmica, alto ponto de fusão, elevada dureza e resistência mecânica, o torna adequado para uso em produtos refratários, cerâmicos e abrasivos tais como, lixas, rebolos, ferramentas de corte e de polimento. Na síntese deste produto as principais impurezas que afetam a qualidade dos grãos são Fe, Si, Ca, K, Na e Zr, oriundas da matéria prima bauxita e da carta de mistura, composta por ilmenita, limalha de ferro, carvão vegetal e coque de petróleo. Desta forma, o presente trabalho assumiu o objetivo de estudar a dispersão das propriedades físico-químicas em blocos de alumina fundida marrom obtida em fornos Higgins a arco por eletrofusão, produzidos na Saint-Gobain Abrasivos, unidade de Lorena, SP. Por fim, foram utilizadas técnicas de caracterização físico-químicas de difratometria de raios X (DRX), análises químicas de fluorescência de raios X (FRX), ensaio de dureza Knoop e caracterização microestrutural via (MEV/EDS). Desta forma, foi definido o mapeamento composicional nos blocos de alumina eletrofundida marrom, que servirão como referência técnico-científica para subsidiar ações de melhoria deste produto, em decorrência do avanço do estado da arte deste referido assunto. / The mineral ores are not renewable sources and we need to use it in the best way possible. In this way, a large number of researches are being developed around the world aiming the improvement of current methods of production mainly in chemical, metallurgy, mineralogical from the steps of extraction, processing, application and reuse of waste ore. Therefore, it is extremely important to intensify the studies to increase the knowledge about the characteristics and physicochemical properties of these minerals, in order to improve their utilization and longevity of natural deposits, such as sources of bauxite, which is the main raw material to product aluminum oxide fused. In its most common crystalline form, called corundum or ?-aluminum oxide, its low electrical conductivity, low specific heat, high thermal conductivity, high melting point, high hardness and mechanical strength, making it suitable for use as refractories, ceramics and fine or coarse abrasives. The synthesis of this product major impurities that affect quality of grain is Fe, Si, Ca, K, Na and Zr, derived from the raw material bauxite and the mixture chart consisting of ilmenite, iron filings, charcoal and coke oil. Thus, this shows the dispersion of physicochemical properties of brown fused alumina blocks produced by eletrocfusion at Higgins furnace process in the company Saint Gobain Abrasivos, Lorena- SP. Finally, the samples were physicochemical analyzed by X ray diffraction (XRD), chemical analyses by X ray fluorescence (XRF), hardnes using Knoop method, microstructural characterization by (SEM). The results of this work show a compositional gradient map of the fused alumina block; that shows the main physicochemical differences into the block, to support changes in the alumina production process; and it is also important to improve the actual state of art of this particular theme.

As ferramentas abrasivas são largamente utilizadas na indústria, entretanto muito pouco de seu processo de fabricação é cientificamente estudado e publicado. Visando esclarecer a forma como são manufaturados os compósitos de abrasivos, neste trabalho foram realizados vários ensaios de caracterização térmica e mecânica destes materiais. O estudo térmico da cura das resinas fenólicas, utilizadas na produção de compósitos de alumina e carbeto de silício, foi realizado por DSC. As propriedades mecânicas foram analisadas por testes de resistência à flexão e ao impacto; as propriedades termo-mecânicas por DMTA e a estrutura destes compósitos por picnometria de gás hélio, porosimetria de mercúrio e MEV. Os resultados das análises térmicas mostraram eventos importantes durante a cura da resina em 60ºC, 90ºC, 150ºC e 175ºC, para os quais é necessário criar isotermas num tratamento térmico adequado aos compósitos. Os ensaios mecânicos apontaram uma tendência de maior resistência mecânica dos compósitos com grãos menores em função da maior quantidade de resina que contêm. E revelaram a transição vítrea da resina curada em torno dos 230 °C. As análises estruturais por microscopia demonstraram que a resina fenólica fratura de forma frágil em taxas de deformação altas (impacto) e baixas (flexão). E a medida da quantidade de poros apontou divergências entre o esperado e o produto final, indicando uma certa imprecisão no processo de prensagem. Com isso, é possível repensar no processo de produção de compósitos de abrasivos, a fim de melhorar a eficiência desse processo e a qualidade do produto final ao aplicá-lo como ferramenta abrasiva. / Abrasive tool are largely employed in industry, however its manufacturing process are poorly scientifically studied and published. In order to make the abrasive composites manufacturing process clearer, in this work we performed many thermal and mechanical characterization tests. The thermal study of cure of phenolic resins, used in the production of alumina and silicon carbide composites, was done by DSC. We evaluate the mechanical properties in flexural and impact tests, the thermomechanical properties by DMTA and the structure of these composites by pycnometry of helium gas, mercury porosimetry and SEM. The results of thermal analyzes showed significant events during the curing of the resin at 60 ° C, 90 ° C, 150 ° C and 175 ° C, for which it is necessary to create isotherms in a heat treatment to the composite. The mechanical tests showed a trend towards greater mechanical strength of composites with smaller grains due to the greater amount of resin they contain. And showed the glass transition of the cured resin around 230 ° C. Structural analysis by microscopy demonstrated that phenolic resin has a fragile fracture at high (impact) and low (flexion) strain rates. And as the amount of pores presented differences between the expected and the final product, indicating a certain inaccuracy in the pressing process. This work makes it possible to think better over the composite abrasive manufacturing process, in order to improve the efficiency of this process and the quality of the final product to apply it as abrasive tool.

Tendo em vista a natureza finita dos minerais naturais, torna-se evidente a necessidade de utilizarmos este recurso de maneira estratégica. Desta forma, diversas pesquisas vêm sendo desenvolvidas principalmente nas áreas químicas, metalúrgicas e mineralógicas desde as etapas de extração, beneficiamento, aplicação e reutilização dos resíduos de minérios. Portanto, é extremamente importante a intensificação dos estudos para aumentar o conhecimento quanto às características e propriedades físico-químicas destes minerais, visando melhorar o seu aproveitamento e longevidade das jazidas naturais, como as fontes de bauxita, que é a principal matéria-prima para a produção de óxido de alumínio fundido. Na sua forma cristalina mais comum, denominada coríndon, ou óxido de alumínio ?, sua baixa condutividade elétrica, baixo calor específico, alta condutividade térmica, alto ponto de fusão, elevada dureza e resistência mecânica, o torna adequado para uso em produtos refratários, cerâmicos e abrasivos tais como, lixas, rebolos, ferramentas de corte e de polimento. Na síntese deste produto as principais impurezas que afetam a qualidade dos grãos são Fe, Si, Ca, K, Na e Zr, oriundas da matéria prima bauxita e da carta de mistura, composta por ilmenita, limalha de ferro, carvão vegetal e coque de petróleo. Desta forma, o presente trabalho assumiu o objetivo de estudar a dispersão das propriedades físico-químicas em blocos de alumina fundida marrom obtida em fornos Higgins a arco por eletrofusão, produzidos na Saint-Gobain Abrasivos, unidade de Lorena, SP. Por fim, foram utilizadas técnicas de caracterização físico-químicas de difratometria de raios X (DRX), análises químicas de fluorescência de raios X (FRX), ensaio de dureza Knoop e caracterização microestrutural via (MEV/EDS). Desta forma, foi definido o mapeamento composicional nos blocos de alumina eletrofundida marrom, que servirão como referência técnico-científica para subsidiar ações de melhoria deste produto, em decorrência do avanço do estado da arte deste referido assunto. / The mineral ores are not renewable sources and we need to use it in the best way possible. In this way, a large number of researches are being developed around the world aiming the improvement of current methods of production mainly in chemical, metallurgy, mineralogical from the steps of extraction, processing, application and reuse of waste ore. Therefore, it is extremely important to intensify the studies to increase the knowledge about the characteristics and physicochemical properties of these minerals, in order to improve their utilization and longevity of natural deposits, such as sources of bauxite, which is the main raw material to product aluminum oxide fused. In its most common crystalline form, called corundum or ?-aluminum oxide, its low electrical conductivity, low specific heat, high thermal conductivity, high melting point, high hardness and mechanical strength, making it suitable for use as refractories, ceramics and fine or coarse abrasives. The synthesis of this product major impurities that affect quality of grain is Fe, Si, Ca, K, Na and Zr, derived from the raw material bauxite and the mixture chart consisting of ilmenite, iron filings, charcoal and coke oil. Thus, this shows the dispersion of physicochemical properties of brown fused alumina blocks produced by eletrocfusion at Higgins furnace process in the company Saint Gobain Abrasivos, Lorena- SP. Finally, the samples were physicochemical analyzed by X ray diffraction (XRD), chemical analyses by X ray fluorescence (XRF), hardnes using Knoop method, microstructural characterization by (SEM). The results of this work show a compositional gradient map of the fused alumina block; that shows the main physicochemical differences into the block, to support changes in the alumina production process; and it is also important to improve the actual state of art of this particular theme.

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1968. / Typescript. Vita. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 253-255).

As ferramentas abrasivas são largamente utilizadas na indústria, entretanto muito pouco de seu processo de fabricação é cientificamente estudado e publicado. Visando esclarecer a forma como são manufaturados os compósitos de abrasivos, neste trabalho foram realizados vários ensaios de caracterização térmica e mecânica destes materiais. O estudo térmico da cura das resinas fenólicas, utilizadas na produção de compósitos de alumina e carbeto de silício, foi realizado por DSC. As propriedades mecânicas foram analisadas por testes de resistência à flexão e ao impacto; as propriedades termo-mecânicas por DMTA e a estrutura destes compósitos por picnometria de gás hélio, porosimetria de mercúrio e MEV. Os resultados das análises térmicas mostraram eventos importantes durante a cura da resina em 60ºC, 90ºC, 150ºC e 175ºC, para os quais é necessário criar isotermas num tratamento térmico adequado aos compósitos. Os ensaios mecânicos apontaram uma tendência de maior resistência mecânica dos compósitos com grãos menores em função da maior quantidade de resina que contêm. E revelaram a transição vítrea da resina curada em torno dos 230 °C. As análises estruturais por microscopia demonstraram que a resina fenólica fratura de forma frágil em taxas de deformação altas (impacto) e baixas (flexão). E a medida da quantidade de poros apontou divergências entre o esperado e o produto final, indicando uma certa imprecisão no processo de prensagem. Com isso, é possível repensar no processo de produção de compósitos de abrasivos, a fim de melhorar a eficiência desse processo e a qualidade do produto final ao aplicá-lo como ferramenta abrasiva. / Abrasive tool are largely employed in industry, however its manufacturing process are poorly scientifically studied and published. In order to make the abrasive composites manufacturing process clearer, in this work we performed many thermal and mechanical characterization tests. The thermal study of cure of phenolic resins, used in the production of alumina and silicon carbide composites, was done by DSC. We evaluate the mechanical properties in flexural and impact tests, the thermomechanical properties by DMTA and the structure of these composites by pycnometry of helium gas, mercury porosimetry and SEM. The results of thermal analyzes showed significant events during the curing of the resin at 60 ° C, 90 ° C, 150 ° C and 175 ° C, for which it is necessary to create isotherms in a heat treatment to the composite. The mechanical tests showed a trend towards greater mechanical strength of composites with smaller grains due to the greater amount of resin they contain. And showed the glass transition of the cured resin around 230 ° C. Structural analysis by microscopy demonstrated that phenolic resin has a fragile fracture at high (impact) and low (flexion) strain rates. And as the amount of pores presented differences between the expected and the final product, indicating a certain inaccuracy in the pressing process. This work makes it possible to think better over the composite abrasive manufacturing process, in order to improve the efficiency of this process and the quality of the final product to apply it as abrasive tool.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Background: Toothpaste abrasivity is considered the major contributor in toothbrushing abrasive wear, while toothbrush stiffness can be considered a secondary factor that may modify the abrasivity of toothpaste. Objectives: To investigate the longitudinal enamel and dentin surface loss caused by the interaction between the abrasives in toothpaste and toothbrush filament stiffness. Study Hypothesis: The amount of enamel and dentin loss depends on the abrasivity of the toothpaste and the filament stiffness of toothbrush. Materials and Methods: The following experimental factors were considered: abrasive suspension, at two levels (L-low: Z113 and H-high: Z103); and toothbrushes at three levels determined by bristle stiffness (soft, medium, and hard) generating 6 testing groups (n = 8). Slabs of bovine enamel and dentin were cut, embedded in acrylic resin, and polished. UPVC tapes were placed on the surface of the specimens, leaving an area of 1 × 4 mm exposed in the center of the each enamel slab. Specimens (n = 8) were subjected to 5 d of erosion/abrasion cycling: erosion (5min, 4×/d, 0.3% citric acid, pH 3.75), abrasion (15 s, 2×/d, 45 strokes each, 150-g load, automated brushing machine), fluoride treatment (15 s with abrasion and 45 s without abrasion; 275 ppm F as NaF in abrasive slurry) with exposure to artificial saliva between erosion and abrasion (1h) and all other times (overnight). Surface loss (SL, in micrometers) was determined by optical profilometry, after the third and fifth days of cycling. Data were analyzed using three-way ANOVA (alpha = 0.05). For enamel, only cycling time was found to affect surface loss with 5 d > 3 d. Overall, there was little SL (mean range: 0.76 µm to 1.85 µm). For dentin (mean SL range: 1.87 µm to 5.91 µm), significantly higher SL was found for 5 d vs. 3 d, with particularly large differences for hard toothbrush high abrasive, and medium toothbrush/low abrasive. Hard toothbrush resulted in significantly higher SL than medium toothbrush for high abrasive after 5 d, with no other significant stiffness differences. High abrasive had significantly higher SL than low abrasive overall with strong effects for all combinations, except medium stiffness after 5 d. In conclusion, the interplay between abrasivity and filament stiffness appears to be more relevant for dentin than enamel.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A irradiação com o laser de Er,Cr:YSGG promove aumento da área de superfície do esmalte dental irradiado, o que pode resultar em uma maior retenção e um efeito prolongado do fluoreto (F-) presente em produtos fluoretados de diferentes concentrações. O produto formado na superfície de esmalte originado de uma única aplicação de flúor fosfato acidulado (FFA 12.300 μg F-/g) ou da frequente aplicação tópica de dentifrício contendo 1.100 μg F-/g poderia ter seu efeito cariostático prolongado, pelo aumento de sua retenção na superfície do esmalte dental irradiado. Uma vez que o esmalte dentário livre de biofilme não sofre desmineralização na cavidade bucal, sugerimos um estudo in situ onde se possa avaliar o prolongamento do efeito do destas associações, também na presença de placa. As condições de irradiação do estudo in situ, foram determinadas, in vitro, com laser Er,Cr:YSGG no esmalte de maneira isolada ou combinada com as aplicações tópicas de: 1- dentifrício de concentração 1.100 μg F-/g ou 2- FFA, para posteriores análises da formação e retenção de CaF2. Foram realizadas análises morfológicas por microscopia eletrônica de varredura, determinação da concentração do flúor solúvel em álcali por meio do eletrodo íon específico e análise da microdureza em corte longitudinal. Os resultados por microscopia eletrônica de varredura verificaram qualitativamente a formação de produtos na superfície de esmalte na forma de CaF2. A análise bioquímica para determinação quantitativa do F- solúvel em álcali determinou como sendo estatisticamente diferentes (p≤0,05) os Grupos nos quais o laser foi utilizado previamente à aplicação tópica dos dois tipos de produtos fluoretados de diferentes concentrações (dentifrício e FFA), in vitro. Em seguida, foi realizado o estudo in situ quando voluntários utilizaram dispositivos palatinos, contendo blocos de esmalte humano, previamente tratados, com o objetivo de acúmulo da placa nativa sobre os mesmos. Durante a fase in situ, os voluntários permaneceram utilizando dentifrício F- para verificação da ação do mesmo na presença de biofilme sobre os blocos irradiados. Foram correlacionados os efeitos da formação de F-, decorrentes dos tratamentos propostos, na redução da desmineralização. A análise bioquímica para quantificação do F- solúvel em álcali determinou como sendo estatisticamente diferentes (p0,05) os Grupos nos quais o laser foi utilizado após a aplicação tópica dos dois tipos de produtos fluoretados de diferentes concentrações (dentifrício e FFA), in situ, sugerindo um efeito prolongado da sinergia dos tratamentos na diminuição da desmineralização. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP