Tesis por compendio / "Desarrollo y optimización de formulaciones industriales basadas en poli(3-hidroxibutirato) (PHB) mediante sistemas de mezclado y plastificación" El principal objetivo de la presente tesis ha sido el desarrollo y caracterización de diferentes formulaciones a partir de poli(3-hidroxibutirato) (PHB) con el fin de mejorar sus propiedades. El PHB es un polímero sintetizado mediante fermentación bacteriana por diferentes tipos de bacterias, que se caracteriza por ser biodegradable, biocompatible y por presentar unas propiedades mecánicas que lo hacen un polímero interesante como sustituto de los polímeros de uso común obtenidos a partir del petróleo. Sin embargo, a día de hoy, el PHB presenta una serie de inconvenientes que hacen que no sea competitivo con los polímeros de uso común y, por tanto, dificultan su introducción a nivel industrial. Entre dichos inconvenientes se encuentra su elevado coste, su elevada fragilidad debida a su alta cristalinidad y su estrecha ventana de procesado, ya que su degradación térmica se inicia a temperaturas cercanas a la de su fusión. Por ello, en la presente tesis se han llevado a cabo diferentes tecnologías de modificación del PHB, todas ellas encaminadas a reducir sus inconvenientes con el objetivo de mejorar su funcionalidad y ampliar su uso a nivel industrial. Una de dichas estrategias de mejora ha consistido en la plastificación del polímero biodegradable mediante el empleo de plastificantes derivados de aceites vegetales, como son el aceite de linaza epoxidado (ELO), el aceite de soja epoxidado (ESBO), el aceite de linaza maleinizado (MLO) y los ésteres de ácidos grasos epoxidados (EFAE). La segunda de las estrategias empleadas ha sido el desarrollo de formulaciones mediante la mezcla física o "blending" del PHB con otro polímero biodegradable como es la poli(e-caprolactona) (PCL), así como la mejora de la miscibilidad entre ambos polímeros mediante el empleo de un agente compatibilizante, el peróxido de dicumilo (DCP). La última de las estrategias seguidas ha consistido en la incorporación de pequeñas cantidades de nanocargas en la mezcla de PHB/PCL sin compatibilizar y compatibilizada con DCP. Concretamente, se ha estudiado el efecto de la incorporación de nanotubos de haloisita sin tratar y tratados superficialmente con silano (3-glicidoxipropiltrimetoxisilano) y con ácido cafeico en la mezcla de PHB/PCL compatibilizada con DCP. Además, también se ha analizado el efecto de diferentes cantidades de nanocristales de celulosa obtenidos y optimizados a partir de un residuo forestal, como son las piñas de los pinos, en la mezcla de PHB/PCL sin compatibilizar. De forma general, la presente tesis muestra diferentes alternativas para la mejora de las propiedades del PHB. Estas alternativas permiten obtener formulaciones más económicas y con propiedades mejoradas, aumentando así su competitividad a nivel industrial. Además, dichas modificaciones amplían el rango de aplicaciones del polímero biodegradable en sectores como el del envase y el embalaje o el sector médico. / "Development and optimization of industrial formulations based on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) by blending and plasticization" The main aim of the present doctoral thesis is the development and characterization of several formulations from poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) with the main purpose of improving its properties. PHB is synthesized from bacterial fermentation by several bacteria. It is characterized by being biodegradable, biocompatible and it also shows interesting mechanical properties that make it an interesting alternative to commodity plastics derived from petroleum. Nevertheless, up today, PHB still shows some drawbacks that are responsible for its low competitiveness versus commodity plastics thus restricting its industrial applications. Among these drawbacks, it is worthy to note its high cost, its high brittleness due to high crystallinity and its extremely narrow processing window. In fact, thermal degradation starts at a temperature near the end of the melt process. For these reasons, several technologies to modify PHB have been addressed in this doctoral thesis, with the main aim of overcoming the above-mentioned drawbacks and, hence, improve its functionality and potential industrial applications. The first strategy has consisted on plasticization of the biodegradable polymer by using several vegetable oil-derived plasticizers such as epoxidized linseed oil (ELO), epoxidized soybean oil (ESBO), maleinized linseed oil (MLO) and epoxidized fatty acid esters (EFAE). The second strategy has been the development of industrial formulations by physical blending PHB with other biodegradable polymer, i.e., poly(e-caprolactone) (PCL), as well as the improvement of the miscibility between these two polymers by reactive extrusion with dicumyl peroxide (DCP) which produces compatibilization. The last strategy has consisted on the addition of small amounts of nanofillers into the PHB/PCL blend both non-compatibilized and compatibilized with DCP. In particular, the effect of the addition of halloysite nanotubes (HNTs), without treatment and with a silane (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) and caffeic acid surface treatment, to the PHB/PCL blend compatibilized with DCP has been studied. In addition, the effect of different cellulose nanocrystals (CNCs) obtained and optimized from forestry wastes, i.e., pine cones, on the PHB/PCL blend has been studied. As a general conclusion, this doctoral thesis shows different approaches to improve the overall properties of PHB. These approaches allow to obtain cost-effective formulations with improved properties, thus increasing their competitiveness at industrial scale. These formulations broadens the potential use of PHB in sectors such as packing or medical. / "Desenvolupament i optimització de formulacions industrials derivades de poli(3-hidroxibutirat) (PHB) mitjançant sistemes de mescla i plastificació" El principal objectiu de la present tesi ha sigut el desenvolupament i caracterització de diferents formulacions a partir de poli(3-hidroxibutirat) (PHB) amb la finalitat de millorar les seues propietats. El PHB és un polímer sintetitzat mitjançant fermentació bacteriana per diferents bacteris, que es caracteritza per ser biodegradable, biocompatible i per presentar unes propietats mecàniques que el fan molt atractiu com a substitut dels anomenats "plàstics d'ús comú" obtinguts del petroli. Malgrat això, a dia de hui, el PHB presenta una sèrie d'inconvenients que fan que no siga competitiu amb aquests "plàstics d'ús comú" i, per tant, dificulten la seua introducció a nivell industrial. Entre aquests inconvenients destaca el seu elevat cost, la seua elevada fragilitat deguda a una elevada cristal·linitat i una estreta finestra de processat, ja que la seua degradació tèrmica comença a temperatures molt properes a la de fusió. És per això, que en aquesta tesi s'han dut a terme diferents tecnologies de modificació de PHB, totes elles encaminades a reduir els seus inconvenients amb l'objectiu de millorar la seua funcionalitat i ampliar el seu ús a nivell industrial. Una de les esmentades estratègies de millora ha consistit en la plastificació del polímer biodegradable mitjançant la utilització de plastificants derivats d'olis vegetals, com són l'oli de lli epoxidat (ELO), l'oli de soja epoxidat (ESBO), l'oli de lli maleinitzat (MLO) i els ésters d'àcids grassos epoxidats (EFAE). La segona de les estratègies empleades ha sigut el desenvolupament de formulacions mitjançant la mescla física o "blending" del PHB amb altre polímer biodegradable com és la poli(e-caprolactona) (PCL), així com la millora de la miscibilitat entre ambdós polímers mitjançant la utilització d'un agent compatibilitzant, el peròxid de dicumil (DCP). L'última de les estratègies seguides ha consistit en la incorporació de petites quantitats de nanocàrregues en la mescla de PHB/PCL sense compatibilitzar i compatibilitzada amb DCP. En particular, s'ha estudiat l'efecte de la incorporació de nanotubs d'hal·loysita sense tractar i tractats superficialment amb un silà (3-glicidoxipropiltrimetoxisilà) i amb àcid cafeic a la mescla de PHB/PCL compatibilitzada amb DCP. A més a més, també s'ha considerat l'efecte de diferents quantitats de nanocristalls de cel·lulosa obtinguts i optimitzats a partir d'un residu forestal, com ara les pinyes dels pins, en la mescla de PHB/PCL sense compatibilitzar. De forma general, la present tesi mostra diferents alternatives per a la millora de les propietats del PHB. Aquestes alternatives permeten obtenir formulacions més econòmiques i amb propietats millorades, augmentant així la seua competitivitat a nivell industrial. A més a més, les esmentades modificacions amplien el rang d'aplicacions del polímer biodegradable en sectors com ara l'envàs i embalatge o bé, el sector mèdic. / García García, D. (2018). Desarrollo y optimización de formulaciones industriales basadas en poli(3-hidroxibutirato) (PHB) mediante sistemas de mezclado y plastificación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/105868 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] En la última década se ha producido un cambio relevante en nuestra sociedad, centrado en la mayor sensibilidad por el medio ambiente. Aspectos como el reciclado, revalorización, biodegradación, etc. están adquiriendo gran relevancia. Esta situación es más acentuada en el ámbito de los polímeros y de los materiales compuestos en tanto en cuanto la mayoría presentan un origen petroquímico y no ofrecen, por lo general, biodegradación, dando lugar al problema de acumulación de residuos plásticos con los problemas medioambientales que ello conlleva. Por ello, en los últimos años se están desarrollando numerosas investigaciones que abordan el impacto medioambiental de los materiales poliméricos y/o compuestos desde diferentes puntos de vista. Uno de los puntos de vista es el origen; así pues, cada vez son más los polímeros procedentes de recursos renovables que contribuyen a reducir la huella de carbono y ralentizar el agotamiento del petróleo. Entre estos materiales destaca el empleo creciente de ácido poli(láctico) - PLA, polímeros obtenidos por fermentación bacteriana como los poli(hidroxialcanoatos) - PHAs, polímeros de polisacáridos (almidón, celulosa, quitina, etc.), y polímeros derivados de estructuras proteicas (gluten, proteína de soja, caseína, colágeno, etc.). Otro planteamiento es el que considera la eficiencia medioambiental al final del ciclo de vida a través del desarrollo de plásticos y compuestos biodegradables (desintegrables en condiciones de compost). Entre ellos, destacan los poli(ésteres) que si bien se obtienen como derivados del petróleo, presentan total biodegradabilidad, evitando, en gran medida, la acumulación de residuos plásticos. Entre estos poli(ésteres) destacan la poli(¿-caprolactona) - PCL, poli(butilén succinato) - PBS, poli(butilén adipato-co-tereftalato) - PBAT, entre otros. Considerando este marco, esta tesis pretende desarrollar nuevos materiales compuestos derivados de un poli(éster) alifático, el poli(butilén succinato) - PBS que, si bien actualmente se obtiene como derivado petroquímico, es posible que en un tiempo razonable pase a sintetizarse a partir de ácido succínico de origen renovable. Se trata de un plástico flexible con un coste elevado. Es por ello que se plantea el empleo de rellenos de refuerzo derivados de la cáscara de almendra con el fin de reducir los costes globales del uso de este material y, al mismo tiempo, mejorar las propiedades. Dada la naturaleza altamente hidrofílica de la cáscara de almendra en forma de polvo y, por otro lado, la fuerte hidrofobicidad del PBS, se realiza un primer planteamiento considerando diferentes familias de agentes compatibilizantes que abarcan los monómeros acrílicos, los derivados maleinizados (anhídridos alquenil succínicos de origen petroquímico y aceites vegetales modificados) y los derivados epoxidados, fundamentalmente obtenidos a partir de aceites vegetales. En este primer bloque se trabaja con una cantidad constante de harina de cáscara de almendra (ASF) y se evalúa la efectividad de cada familia de compatibilizantes en general y de cada compuesto, en particular. Una vez seleccionado el/los compatibilizantes más adecuados para mejorar la interacción en la entrecara polímero-carga lignocelulósica, se procede a profundizar en el estudio de la cantidad óptima de agente compatibilizante en la mejora de las propiedades de los compuestos PBS-ASF a través del seguimiento de las propiedades mecánicas, térmicas, morfológicas, termomecánicas, entre otras. Con ello, es posible definir la ratio carga celulósica:compatibilizante que conduce a un mayor equilibrio de propiedades en los compuestos PBS-ASF desarrollados. Finalmente, con el objetivo de disponer de una amplia gama de materiales con propiedades adaptables a las necesidades en el ámbito de la ingeniería, se lleva a cabo un estudio del efecto del contenido en carga lignocelulósica en las propiedades finales de los c / [CA] En l'última dècada s'ha produït un canvi rellevant en la nostra societat, centrat en la major sensibilitat pel medi ambient. Aspectes com ara el reciclatge, la revalorització, la biodegradació, etc. Van adquirint progressivament major rellevància. Aquesta situació és més accentuada en l'àmbit dels polímers i materials compostos ja que la majoria presenten un origen petroquímic i no ofereixen, de forma general, biodegradació, donant lloc al problema de l'acumulació de residus plàstics amb tota la problemàtica mediambiental que açò comporta. Per això, en els últims anys estan desenvolupant-se nombroses investigacions que aborden l'impacte mediambiental dels materials polimèrics i/o compostos des de diferents punts de vista. Un d'aquests punts de vista és l'origen; això doncs, cada vegada són més els polímers procedents de recursos renovables que contribueixen a reduir la empremta de carboni i desacceleren l'esgotament del petroli. D'entre aquests materials, destaca l'ús creixent de l'àcid poli(làctic) - PLA, polímers obtinguts per fermentació bacteriana com els poli(hidroxialcanoats) - PHAs, polímers de polisacàrids (midó, cel·lulosa, quitina, etc.) i polímers derivats d'estructures proteiques (gluten, proteïna de soja, caseïna, col·lagen, etc.). Un altre plantejament és el que considera l'eficiència mediambiental al final del cicle de vida a través del desenvolupament de plàstics i compostos biodegradables (desintegrables en condicions de compost). D'entre aquests, destaquen els poli(èsters) que si bé s'obtenen com a derivats del petroli, presenten total biodegradabilitat, i això contribueix a evitar, en gran mesura, l'acumulació de residus plàstics. Entre aquests poli(èsters) destaca la poli(¿-caprolactona) - PCL, el poli(butil·lé succinat) - PBS, el poli(butil·lé adipat-co-tereftalat) - PBAT, entre d'altres. Considerant aquest marc, aquesta tesi pretén desenvolupar nous materials compostos derivats d'un poli(èster) alifàtic, el poli(butil·lé succinat) - PBS que, si bé actualment s'obté com a derivat petroquímic, és possible que en un temps raonable passe a obtenir-se a partir de l'àcid succínic d'origen renovable. Es tracta d'un plàstic flexible amb un cost elevat. Per això es planteja la utilització de reforços derivats de la corfa de ametla amb la finalitat de reduir els costos globals d'ús d'aquest material i, al mateix temps, millorar les propietats. Donada la naturalesa altament hidrofòbica de la corfa de ametlla en forma de pols i, per altre costat, de la forta hidrofobicidad del PBS, es realitza un primer plantejament considerant diferents famílies d'agents compatibilitzants com ara els monòmers acrílics, els derivats maleinitzats (anhídrids alquenil-succínics d'origen petroquímic i olis vegetals modificats) així com els derivats epoxidats, fonamentalment obtinguts a partir d'olis vegetals modificats. En aquest primer bloc es treballa amb una quantitat constant de farina de corfa de ametlla (ASF) i s'avalua l'efectivitat de cada família de compatibilitzants en general i de cada compost, en particular. Una vegada seleccionat el/els compatibilitzants més adequats per a millorar la interacció en l'entrecara polímer-càrrega lignocel·lulòsica, es procedeix a aprofundir en l'estudi de la quantitat òptima d'agent compatibilitzant en la millora de les propietats dels compostos PBS-ASF a través del seguiment de les propietats mecàniques, tèrmiques, morfològiques, termomecàniques, entre d'altres. Amb això, és possible definir la ràtio càrrega cel·lulòsica:compatibilitzant que condueix a un major equilibri de propietats en els compostos PBS-ASF desenvolupats. Finalment, amb la intenció de disposar d'una àmplia gama de materials amb propietats adaptables a les necessitats en l'àmbit de l'enginyeria, es duu a terme un estudi de l'efecte del contingut de càrrega lignocel·lulòsica en les propietats finals del composts. / [EN] In the last decade, a remarkable change in our society, focused on increased environmental sensitiveness, has been detected. Topics such as recycling, upgrading, biodegradation, and so on are acquiring great relevance. This situation is much more pronounced in the field of polymers and composite materials since most of them are petroleum-derived materials and do not provide, in general, biodegradation, thus leading to waste accumulation with the subsequent environmental problems. For these reasons, research is being developed to overcome or minimize the environmental impact of conventional polymers and composite materials. This research is being conducted from several points of view. Ono of these points of views is the origein; thus, today it is possible to find a wide variety of polymers and composites from renewable resources which positively contribute to reduce to carbon footprint as well to delay the petroleum depletion process. Among these materials, it is worthy to note the increasing use of poly(lactic acid) - PLA, bacterial polymers such as poly(hydroxyalkanoates) - PHAs, polymers from polysaccharides (starch, cellulose, quitin, and so on), and protein-derived polymers (gluten, soy protein, casein, collagen, and so on). Another standpoint is that which considers the environmental efficiency at the end-of-life by developing biodegradable polymers and composite materials (disintegrable in controlled compost). Among others, it is important to highlight the increasing use of some poly(esters) that, although they are petroleum-derived polymers, they offer fully biodegradation, thus contributing to avoid waste accumulation. These poly(esters) include poly(¿-caprolactone) - PCL, poly(butylene succinate) - PBS, poly(butylene adipate-co-terephthalate) - PBAT, among others. Within this context, this doctoral thesis intends to develop new composite materials derived from an aliphatic poly(ester), namely poly(butylene succinate) - PBS that currently is being obtained from petroleum resources but it is possible to synthesize it following a renewable resource by using bio-derived acid succinic. PBS is an expensive and flexible polymer. For these reasons, the aim of this research work is to reinforce PBS by using a worldwide available waste, namely almond shell which can contribute to reduce the oveall cost and, in addition, to improve some mechanical properties. Given the highly hydrophilic nature of the almond shell flour and the extremely high hydrophobic nature of PBS, the first approach considers to potential effectiveness of several compatibilizers families which include acylic monomers, maleinized derivatives (alkenyl succinic anhydrides and modified vegetable oils) and epoxidized derivatives, mainly obtained from vegetable oils. In this section, the amount of almond shell flour (ASF) remains constant and the effectiveness of each family, in general, and each compatibilizers, in particular, is studied. Once the optimum compatibilizers/s to improve interactions among polymer-lignocellulose filler interface are selected, an in depth study of the optimum loading of compatibilizer agent is carried out to obtaine good-balanced properties on PBS-ASF composites by following the evolution of mechanical, thermal, morphological, thermomechanical properties, among others. This way, it is possible to define the optimum cellulosic filler to compatibilizer ratio that could givethe best balanced properties on PBS-ASF composites. Finally, with the aim of obtaining a wide range of materials with tailored properties that could fit in several engineering applications, the effect of the lignocellulosic filler content is studied on PBS-ASF composites. / Limiñana Gregori, P. (2018). Desarrollo, optimización y modelización de compuestos de alto rendimiento medioambiental derivados de poli (butilén succinato) - PBS y residuos de cáscara de almendra [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/115935 / Compendio

[EN] The friction stir welding (FSW) is a joining process that uses a non-consumable tool generates frictional heat (without reaching the melting point) and plastic deformation in the weld line as it rotates and moves the tool, so that a welded joint is obtained in solid state. This technique is capable to join many engineering materials but was initially focused on high strength aluminum alloys (series 2XXX, 6XXX and 7XXX) due to two main approaches: because they are difficult to weld by conventional welding processes fusion for their applications in key sectors such as automotive, aviation, aerospace, shipbuilding and other manufacturing industries due to high strength/weight ratio. FSW parameters as rotational speed, welding speed, weld pitch ratio (WPR), tool profile, among others, are responsible for obtaining sound welds (flawless), of the microstructural changes, of the mechanical and technological properties of welded joints. Therefore, it is important to study the parameters-microstructure-property relationship to maintain the quality of welded joints. In this work we have studied the influence of some FSW processing parameters (rotation speed, welding speed, weld pitch ratio and joint configuration) on the microstructural changes, mechanical and technological properties to a rolling sheet of aluminum alloy AA6082-T6 of 5mm thick. For the four configurations obtained it has been characterized the microstructure with various techniques, such as optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), electron backscatter diffraction (EBSD) and differential scanning calorimetry (DSC) to identify major phases, dispersoids, second phases, dissolution, precipitation, and re-precipitation of phases, sub-structure, crystallographic texture, etc. in each welding zone and for each configuration. Also it has been obtained mechanical properties through microhardness tests, tensile and fatigue tests, and technological properties through accelerated corrosion tests. The results of the experiments indicate that it can to obtain sound welds, i.e. defect-free with different processing parameters, and they greatly influence in the microstructure and therefore on the mechanical and technological properties. Similarly, it found that it can get better mechanical properties (tensile strength and hardness) with a low weld pitch ratio (WPR [mm/rev]<2, "cold condition") and single-pass butt joint, while the best fatigue properties are obtained for high weld pitch ratio (WPR [mm/rev]>4 "hot condition") and single-pass butt joint. In comparison, the base metal has better mechanical properties and worse corrosion properties than the four configurations studied and in any case the double-pass butt joint never were one revulsive option to single-pass butt joint. / [ES] La soldadura por fricción-agitación (FSW) es proceso de unión que utiliza una herramienta no consumible que genera calor por fricción (sin llegar al punto de fusión) y deformación plástica en la línea de soldeo a medida que rota y avanza la herramienta, con lo que se obtiene una unión soldada en estado sólido. Esta técnica es capaz de unir muchos materiales de ingeniería pero se ha centrado inicialmente en las aleaciones de aluminio de alta resistencia (series 2XXX, 6XXX y 7XXX) debido a dos enfoques principales: porque son difíciles de soldar por procesos de soldadura por fusión convencionales y por sus aplicaciones en sectores claves como automoción, aeronáutico, aeroespacial, construcción naval y otras industrias de fabricación, debido a la alta relación resistencia/peso. Los parámetros de FSW como velocidad de rotación, velocidad de avance, relación de soldeo (WPR), perfil de la herramienta, entre otros, son responsables de la obtención de soldadas sanas (sin defectos), de las transformaciones microestructurales, de las propiedades mecánicas y tecnológicas de las uniones soldadas. Por lo tanto, es importante estudiar la relación parámetros-microestructura-propiedades para mantener la calidad de las juntas soldadas. En este trabajo se ha estudiado la influencia de algunos parámetros de procesado FSW (velocidad de avance, velocidad de rotación, relación de soldeo, configuración de junta) en las modificaciones microestructurales, propiedades mecánicas y tecnológicas para una chapa laminada de aleación de aluminio AA6082-T6 de 5 mm de espesor. Para las cuatro configuraciones obtenidas se han caracterizado a profundidad la microestructura con varias técnicas, tales como, microscopia óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB), microscopía electrónica de transmisión (MET), difracción de electrones retrodispersados (EBSD) y calorimetría diferencia de barrido (DSC) para identificar fases, dispersoides, segundas fases, disolución y precipitación de fases, sub-estructura, textura cristalográfica, etc., en cada zona de soldadura y para cada configuración. También se han obtenido las propiedades mecánicas a través de ensayos de microdureza, tracción y fatiga, y propiedades tecnológicas a través de ensayos de corrosión acelerada. Los resultados de la experimentación indican que se pueden obtener cordones sanos, es decir, libres de defectos con diferentes parámetros de procesado, y que éstos influyen en gran medida en la microestructura y por ende en las propiedades mecánicas y tecnológicas. Igualmente, encontramos que se pueden obtener mejores propiedades mecánicas de tracción y dureza para una relación de soldeo (WPR) con bajo aporte térmico y soldadura por una cara, mientras que las mejores propiedades a fatiga se obtienen para la configuración con alto aporte térmico y soldadura por una cara. En comparación, el metal base tiene mejores propiedades mecánicas y bajas propiedades a corrosión con respecto a las cuatro configuraciones estudiadas y, en ningún caso las soldaduras por ambas caras fueron una opción revulsiva de las soldaduras por una cara. / [CA] La soldadura per fricció-agitació (FSW) és un procés d'unió que utilitza una eina noconsumible que genera calor per fricció (sense arribar al punt de fusió) i deformació plàstica en la línia de soldadura a mesura que gira i avança l'eina, amb el que s'obté una unió soldada en estat sòlid. Aquesta tècnica és capaç d'unir molts materials d'enginyeria però s'ha centrat inicialment en els aliatges d'alumini d'alta resistència (sèries 2xxx, 6xxx i 7XXX) a causa de dos enfocaments principals: perquè són difícils de soldar per processos de soldadura per fusió convencionals i per les seves aplicacions en sectors claus com automoció, aeronàutic, aeroespacial, construcció naval i altres indústries de fabricació, degut a l'alta relació resistència/pes. Els paràmetres de FSW com velocitat de rotació, velocitat d'avanç, relació de soldadura (WPR), perfil de l'eina, entre d'altres, són responsables de l'obtenció de soldadures sanes (sense defectes), de les transformacions microestructurals, de les propietats mecàniques i tecnològiques de les unions soldades. Per tant, és important estudiar la relació paràmetres-microestructura-propietats per mantenir la qualitat de les juntes soldades. En aquest treball s'ha estudiat la influència d'alguns paràmetres de processat FSW (velocitat d'avanç, velocitat de rotació, relació de soldadura, configuració de les juntes) en les modificacions microestructurals, propietats mecàniques i tecnològiques per a una xapa laminada d'aliatge d'alumini AA6082- T6 de 5 mm de gruix. Per a les quatre configuracions obtingudes s'han caracteritzat a profunditat la microestructura amb diverses tècniques, com ara, microscòpia òptica (MO), microscòpia electrònica de rastreig (MER), microscòpia electrònica de transmissió (MET), difracció d'electrons retrodispersats (EBSD) i calorimetria diferèncial d'escombrat (DSC) per identificar fases, dispersoides, segones fases, dissolució i precipitació de fases, sub-estructures, textura cristal-logràfica, etc., a cada zona de soldadura i per a cada configuració. També s'han obtingut les propietats mecàniques a través d'assajos de microduresa, tracció i fatiga, i propietats tecnològiques a través d'assaigs de corrosió accelerada. Els resultats de l'experimentació indiquen que es poden obtenir cordons sans, és a dir lliures de defectes, amb diferents paràmetres de processat, i que aquests influeixen en gran mesura en la microestructura i per tant en les propietats mecàniques i tecnològiques. Igualment, trobem que es poden obtindre millors propietats mecàniques de tracció i duresa per una relació de soldadura (WPR) amb baix contingut tèrmic i soldadura per una cara, mentre que les millors propietats a fatiga s'obtenen per a la configuració amb alta aportació tèrmica i soldadura per una cara. En comparació, el metall base té millors propietats mecàniques i baixes propietats a corrosió pel que fa a les quatre configuracions estudiades i, en cap cas les soldadures per ambdues cares van ser una opció revulsiva de les soldadures. / Martínez Díaz, E. (2016). INVESTIGACIÓN DE LAS MODIFICACIONES MICROESTRUCTURALES Y PROPIEDADES MECÁNICAS EN UNA ALEACIÓN DE ALUMINIO AA6082-T6 SOLDADA CON LA TÉCNICA DE FRICCIÓN-AGITACIÓN (FSW) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62161

Tesis por compendio / [ES] Debido a los rápidos avances tecnológicos de las últimas décadas han surgido nuevas necesidades que requieren la generación de nuevos materiales a la carta que cumplan con ciertas funcionalidades o que adquieran características concretas. A este diseño de materiales a la carta hay que sumar la problemática de los procesos de conformado, que en el caso de los materiales cerámicos son procesos largos que requieren altas temperaturas y conllevan un gran consumo energético. Materiales cerámicos como la circona (ZrO2) han atraído la atención de los investigadores debido a sus excelentes propiedades mecánicas, térmicas y de alta resistencia química. Además, hay que mencionar que se trata de un material altamente biocompatible y que no reacciona en ambientes húmedos, lo cual hace que pueda utilizarse en una amplia gama de sectores transversales, que van desde el aeroespacial hasta la medicina protésica. Una de las características importantes de la circona, dada su naturaleza de sólido cristalino blanco, es que sea sencilla de colorear, pudiendo obtener tonalidades muy similares a las de la dentina humana con pequeños dopajes de óxidos metálicos, es por ello que su uso se ha extendido ampliamente en la odontología. Otra de las propiedades significativas que hacen de esta cerámica un material excepcional es su alta conductividad iónica, que le permite ser utilizada como electrolito en las pilas de combustible de óxido sólido (SOFC). El conjunto de todas las propiedades mencionadas hace de la circona un material muy versátil con un amplio abanico de posibles aplicaciones, que abarca desde celdas de combustible sólido, recubrimientos para hélices de turbinas, intercambiadores de calor, así como para medicina protésica, odontología y otras aplicaciones. El propósito de esta tesis doctoral es la obtención de materiales cerámicos nanoestructurados basados en circona que puedan ser empleados en la fabricación de nuevos composites con propiedades a carta para los diversos sectores anteriormente mencionados. Para ello, se utilizará la tecnología de sinterización no convencional basada en microondas, la cual nos permite consolidar materiales altamente densificados a temperaturas relativamente bajas y ciclos muy cortos de tiempo, a la vez de que se trata de un procesado limpio, ecológico y medioambientalmente sostenible. En esta investigación se ha planteado el estudio de distintos composites base circona estabilizada con ytria: circona dopada con óxido de hierro (Fe2O3), composites de circona con manganita de lantano dopada con estroncio (LSM) y composites circona-circón (ZrSiO4). Los resultados obtenidos de esta investigación permitirán, por una parte, determinar si la técnica de sinterización rápida no-convencional empleada mejora las propiedades tanto mecánicas, eléctricas, magnéticas y químicas de los materiales en comparación con la sinterización convencional, y por otra parte, avanzar en el diseño y fabricación de materiales cerámicos avanzados. / [CA] A causa dels ràpids avanços tecnològics de les últimes dècades han sorgit noves necessitats que requereixen la generació de nous materials a la carta que complisquen amb unes certes funcionalitats o que adquirisquen característiques concretes. A aquest disseny de materials a la carta cal sumar la problemàtica dels processos de conformat, que en el cas dels materials ceràmics són processos llargs que requereixen altes temperatures i comporten un gran consum energètic. Materials ceràmics com la circona (ZrO2) han atret l'atenció dels investigadors a causa de les seues excel·lents propietats mecàniques, tèrmiques i d'alta resistència química. A més, cal esmentar que es tracta d'un material altament biocompatible i que no reacciona en ambients humits, la qual cosa fa que puga utilitzar-se en una àmplia gamma de sectors transversals, que van des de l'aeroespacial fins a la medicina protètica. Una de les característiques importants de la circona, donada la seua naturalesa de sòlid cristal·lí blanc, és que siga senzilla d'acolorir, podent obtindre tonalitats molt similars a les de la dentina humana amb xicotets dopatges d'òxids metàl·lics, és per això que el seu ús s'ha estés àmpliament en l'odontologia. Una altra de les propietats significatives que fan d'aquesta ceràmica un material excepcional és la seua alta conductivitat iònica, que li permet ser utilitzada com a electròlit en les piles de combustible d'òxid sòlid (SOFC). El conjunt de totes les propietats esmentades fa de la circona un material molt versàtil amb un ampli ventall de possibles aplicacions, que abasta des de cel·les de combustible sòlid, recobriments per a hèlices de turbines, bescanviadors de calor, així com per a medicina protètica, odontologia i altres aplicacions. El propòsit d'aquesta tesi doctoral és l'obtenció de materials ceràmics nanoestructurats basats en circona que puguen ser emprats en la fabricació de nous compòsits amb propietats a carta per als diversos sectors anteriorment esmentats. Per a això, s'utilitzarà la tecnologia de sinterització no convencional basada en microones, la qual ens permet consolidar materials altament densificats a temperatures relativament baixes i cicles molt curts de temps, alhora de què es tracta d'un processament net, ecològic i mediambientalment sostenible. En aquesta investigació s'ha plantejat l'estudi de diferents compòsits base circona estabilitzada amb ytria: circona dopada amb òxid de ferro (Fe2O3), compòsits de circona amb manganita de lantani dopada amb estronci (LSM) i compòsits circona-circón (ZrSiO4). Els resultats obtinguts d'aquesta investigació permetran, d'una banda, determinar si la tècnica de sinterització ràpida no-convencional empleada millora les propietats tant mecàniques, elèctriques, magnètiques i químiques dels materials en comparació amb la sinterització convencional, i d'altra banda, avançar en el disseny i fabricació de materials ceràmics avançats. / [EN] Due to the rapid technological advances of recent decades, new needs have arisen that require the generation of new on demand materials that meet certain functionalities or acquire specific characteristics. In addition to the design of tailor-made materials, there is the problem of forming processes, which in the case of ceramic materials are long processes that require high temperatures and entail high energy consumption. Ceramic materials such as zirconia (ZrO2) have attracted the attention of researchers due to their excellent mechanical, thermal and high chemical resistance properties. In addition, it should be mentioned that it is a highly biocompatible material that does not react in humid environments, which makes it suitable for use in a wide range of cross-cutting sectors, ranging from aerospace to prosthetic medicine. One of the important characteristics of zirconia, given its nature as a white crystalline solid, is that it is easy to color, being able to obtain shades very similar to those of human dentin with small doping of metal oxides, which is why its use has been widely extended in dentistry. Another significant property that makes this ceramic an exceptional material is its high ionic conductivity, which allows it to be used as an electrolyte in solid oxide fuel cells (SOFC). All these properties together make zirconia a very versatile material with a wide range of possible applications, ranging from solid fuel cells, coatings for turbine propellers, heat exchangers, as well as for prosthetic medicine, dentistry and other applications. The purpose of this doctoral thesis is to obtain zirconia-based nanostructured ceramic materials that can be used in the fabrication of new composites with tailored properties for the various sectors mentioned above. For this purpose, the non-conventional microwave-based sintering technology will be used, which allows us to consolidate highly densified materials at relatively low temperatures and very short cycle times, as well as being a clean, ecological and environmentally sustainable process. In this research, the study of different zirconia-based composites stabilized with yttria has been proposed: zirconia doped with iron oxide (Fe2O3), zirconia composites with lanthanum manganite doped with strontium (LSM) and zirconia-zirconia composites (ZrSiO4). The results obtained from this research will allow, on the one hand, to determine if the non-conventional fast sintering technique used improves the mechanical, electrical, magnetic and chemical properties of the materials in comparison with conventional sintering, and on the other hand, to advance in the design and fabrication of advanced ceramic materials. / Moratal Ruiz, S. (2023). Desarrollo de cerámicas mediante tecnología de microondas basadas en circona y manganitas de lantano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/200904 / Compendio

[ES] Este trabajo de investigación ha surgido de la necesidad empresarial de mejora y desarrollo para un nuevo proceso productivo en la compañía flejes industriales (Flinsa). En el año 2011, Flinsa se introduce en la fabricación de tubo de acero inoxidable soldado mediante tecnología láser. Durante el proceso, aparecen una serie de dificultades; entre estas dificultades se encuentra la baja eficiencia del proceso junto con un porcentaje de defectivo, además de numerosas incidencias en cliente. Esto sucede debido a que el proceso productivo no está controlado. Se desconoce el comportamiento de los materiales, la nueva tecnología, y además, se está generando un fenómeno que produce desconfianza en la calidad de la soldadura, esto es, que el tubo de material de acero inoxidable ferrítico recién soldado no soporta el esfuerzo mecánico al que le someten los ensayos de deformación por aplastado y abocardado, aunque si ese mismo tubo se deja reposar durante 48h en el almacén, este será capaz de soportar esos esfuerzos. Para comprender bien los fenómenos de soldadura y de proceso, se ha realizado un análisis sobre los 5 factores que pueden actuar sobre la calidad de la soldadura, esos factores han sido, Material, Mano de obra, Máquina, Medio, Método aplicando la metodología de Ishikawa. Para cada uno de los factores se han desarrollado acciones de mejora que hagan al proceso lo más regular posible, siendo estable de modo que permita, fijando unas condiciones, comparar variables y se vea su grado de interacción en el resultado final. De este modo se ha llegado a la conclusión que, para que el proceso sea estable, se necesita introducir materia prima con unos parámetros controlados y estandarizados para que la influencia del proveedor sea mínima. Esto queda reflejado en la ficha de compra de materiales. Además, se ha creado un método de trabajo con un estándar de montaje y regulación, donde se garantice la repetibilidad en cada puesta, o se reduzca al máximo la variación del proceso, tomando unos parámetros específicos de referencia, y por último se ha visto que el medio en el que se genera el procesado por láser tiene alto impacto en el resultado de la soldadura, para lo cual se han implementado unas mejoras que reducen la entrada de humedad en la soldadura, aunque no son 100% efectiva. Se han conseguido los objetivos principales de reducir el porcentaje de defectivo a lo largo de las producciones y los problemas de calidad con los clientes, aunque ha quedado pendiente validar que la fragilización de la soldadura es debida a la disolución de hidrógeno en el baño, y a su atrapamiento en la estructura cuando este solidifica, debido a que no se ha podido contar con los equipos adecuados. / [CA] Aquest treball de recerca ha sorgit de la necessitat empresarial de millora i desenvolupament per a un nou procés productiu a la companyia fleixos industrials (Flinsa), aquests l'any 2011 s'introdueixen en el món de la fabricació de tub d'acer inoxidable soldat mitjançant tecnologia làser, apareixent una sèrie de dificultats, entre aquestes dificultats es troba la baixa eficiència del procés, un percentatge de defectiu, a més de nombroses incidències en client. Això succeeix pel fet que el procés productiu no està controlat, es desconeix el comportament dels materials, la nova tecnologia, i a més, s'està generant un fenomen que produeix desconfiança en la qualitat de la soldadura, això és, que el tub de material d'acer inoxidable ferrític acabat de soldar no suporta l'esforç mecànic al qual li sotmeten els assajos de deformació per esclafat i atrompetat al tub, encara que si aquest mateix tub es deixa reposar durant 48h en el magatzem aquest és capaç de suportar el esforços previstos. Per a comprendre bé els fenòmens de soldadura, i de procés s'ha realitzat una anàlisi sobre els 5 factors que poden actuar sobre la qualitat de la soldadura, aqueixos factors han sigut, Material, Mà d'obra, Màquina, Mitjà, Mètode aplicant la metodologia de Ishikawa. Per a cadascun dels factors s'han buscat accions de millora que facen al procés el més regular possible, sent estable de manera que permeta fixant unes condicions comparar variables i es veja el seu grau d'interacció en el resultat final. D'aquesta manera s'ha arribat a la conclusió que perquè el procés siga estable es necessita, introduir matèria primera amb uns paràmetres controlats i estandarditzats, perquè la influència del proveïdor siga mínima, això queda reflectit en la fitxa de compra de materials. S'ha creat un mètode de treball amb un estàndard de muntatge i regulació, on es garantisca la reproductibilitat en cada posada, o es reduïsca al màxim la variació del procés, prenent uns paràmetres de referència, i per últim s'ha vist que el mitjà en el qual es genera el processament per làser té alt impacte en el resultat de la soldadura, per aquest motiu s'han implementat unes millores que redueixen l'entrada d'humitat en la soldadura, encara que no són 100% efectiva. S'han aconseguit els objectius principals de reduir el percentatge de defectiu al llarg de les produccions i els problemes de qualitat amb els clients, encara que ha quedat pendent validar que la fragilització de la soldadura és deguda a la dissolució d'hidrogen en el bany, i al seu atrapament en l'estructura quan aquest solidifica, pel fet que no s'ha pogut comptar amb els equips adequats. / [EN] This study work arises out of the business need for improvement and development to achieve a new production process in the industrial strapping company Flinsa. In 2011, Flinsa begins with the laser technology manufacturing process of welded stainless-steel tube. Nevertheless, a series of difficulties appear along with the process, such as the low efficiency of the process itself, together with a significant defective percentage and several customer incidents. This happens because the productive process is not controlled. The behavior of the materials and the new technology is unknown, and, besides, a phenomenon is being generated which leads to distrust in the quality of the weld, i.e, the newly welded ferritic stainless-steel tube does not withstand the mechanical strain to which it is subjected by the crushed and flared deformation tests. But, if this same tube settles during 48h in the warehouse, it will be able to withstand such efforts. To correctly understand the process and welding phenomena, it has been carried out an analysis of the 5 factors that have influence over the welding quality. Those factors are the following: material, labour, machine, medium and method (Ishikawa methodology). For each of the above factors, improvement actions have been developed to make the process as regular as possible, being stable so that it allows to compare variables by settling previous conditions, and to see its interaction degree in the result. In this way, it has been concluded that, for the process to be stable, it is necessary to introduce raw material with controlled and standardized parameters so that the influence of the supplier can be minimum. This is reflected in the material purchase sheet. Furthermore, a working method has been created with a standard of assembly and regulation, where repeatability is ensured at each set, or where the process variation is minimized by using specific parameters. And lastly, it has been proven that the medium in which the laser process is taking place has a high impact on the welding result, for which improvements haven been implemented to reduce the input of moisture into the weld, although they are not 100% effective. The main objectives have been achieved: to reduce the percentage of defectives throughout production, and to minimize quality problems with customers. Although, there is still a pending matter to be validated: the fragilization of the weld is due to the dissolution of hydrogen during the bath and to its entrapment in the structure when it solidifies because it was not available the appropriate equipment. / Paralera Romero, J. (2023). Estudio de la soldabilidad en continuo de aceros inoxidables ferríticos estabilizados empleados en los sistemas de escapes para la automoción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/201136

Tesis por compendio / [ES] El objetivo de esta tesis doctoral radica en el estudio y desarrollo de materiales basados en ácido poliláctico (PLA), con la finalidad de mejorar sus propiedades para su aplicabilidad en diversos sectores industriales. Este estudio se enfoca en la modificación de la fragilidad y rigidez inherentes al PLA mediante la incorporación de diferentes materiales, como plastificantes derivados de aceites vegetales epoxidado y maleinizado del aceite de linaza denominado MLO. Además, se investiga la creación de mezclas binarias con polímeros de mayor ductilidad, como el policarbonato (PC) y el estireno-b-(etileno-ran-butileno)-b-estireno (SEBS), se explora la inclusión de oligómeros de ácido láctico (OLA) y monoterpenos como estrategias para mejorar las propiedades del PLA. Estas investigaciones buscan proporcionar soluciones avanzadas y sostenibles para diversas aplicaciones industriales que demandan materiales con características mejoradas. En el contexto actual de la industria de los polímeros, la búsqueda de materiales sostenibles y respetuosos con el medio ambiente ha adquirido un protagonismo destacado. Esta creciente conciencia ambiental ha impulsado una profunda investigación y desarrollo de soluciones innovadoras que cumplan con los estándares de sostenibilidad y, al mismo tiempo, ofrezcan propiedades y rendimientos excepcionales. Dentro de este marco, la presente investigación se sumerge en el estudio y evaluación de alternativas prometedoras con las que mejorar la fragilidad y rigidez inherentes al PLA mediante la incorporación de diferentes materiales, como plastificantes, oligómeros, compatibilizantes u otros polímeros en mezclas binarias. El primer ámbito de estudio de esta investigación se centra en la incorporación de MLO como un agente compatibilizador en mezclas compuestas por PLA y SEBS. Los resultados de este estudio arrojan evidencia sólida de que el MLO supera de manera significativa a los tradicionales compatibilizadores derivados del petróleo. Se logra un incremento notable en la resistencia al impacto de estas mezclas, lo que es esencial en aplicaciones de envasado que requieren una protección adecuada de los productos contenidos. Además, se destaca que la adición de MLO conlleva una ligera disminución de la temperatura de transición vítrea (Tg) en la fase rica en PLA. Este efecto puede ser beneficioso en términos de flexibilidad, lo que resulta especialmente relevante en el envasado de productos que necesitan adaptabilidad y resistencia a condiciones variables. El segundo plano de investigación se enfoca en la comparación exhaustiva entre compatibilizadores de origen natural y aquellos de procedencia petroquímica en mezclas de PLA y PC. Este análisis confirma que los compatibilizadores naturales, incluyendo MLO y el aceite de linaza epoxidado (ELO), presentan ventajas notables en términos de resistencia al impacto sin comprometer la estabilidad térmica. Este hallazgo subraya la viabilidad y sostenibilidad de los compatibilizadores biobasados en aplicaciones específicas del envasado. Además, se aborda en el concepto de extrusión reactiva (REX) como una estrategia efectiva para potenciar la tenacidad de las mezclas de PLA. Tanto la inclusión de OLA y MLO durante el proceso de REX producen resultados altamente prometedores. Esto incluye un notable aumento en la resistencia al impacto, un atributo crítico en aplicaciones de envasado donde la integridad del producto es esencial. Es importante destacar que la adición de MLO, en particular, resulta en una transparencia sobresaliente, un factor que potencia aún más su idoneidad para aplicaciones de envasado de alimentos. Por último, se profundiza en el estudio de los monoterpenoides no esterificados y su impacto en el PLA. Estos compuestos, entre los que se destacan la carvona, el citral, el citronelal y el eucaliptol, han demostrado ser capaces de mejorar significativamente la ductilidad del PLA sin afectar de manera sustancial su transparencia. Este hallazgo adquiere / [CA] L'objectiu d'aquesta tesi doctoral radica en l'estudi i desenvolupament de materials basats en àcid polilàctic (PLA), amb la finalitat de millorar les seues propietats per a la seua aplicabilitat en diversos sectors industrials. Aquest estudi s'enfoca en la modificació de la fragilitat i rigidesa inherents al PLA mitjançant la incorporació de diferents materials, com a plastificants derivats d'olis vegetals epoxidats i maleinizats de l'oli de llinosa denominat MLO. A més, s'investiga la creació de mescles binàries amb polímers de major ductilitat, com el policarbonat (PC) i el estiré-b-(etilé-ran-butilé)-b-estiré (SEBS), s'explora la inclusió de oligomers d'àcid làctic (OLA) i monoterpens com a estratègies per a millorar les propietats del PLA. Aquestes investigacions busquen proporcionar solucions avançades i sostenibles per a diverses aplicacions industrials que demanden materials amb característiques millorades. En el context actual de la indústria dels polímers, la cerca de materials sostenibles i respectuosos amb el medi ambient ha adquirit un protagonisme destacat. Aquesta creixent consciència ambiental ha impulsat una profunda recerca i desenvolupament de solucions innovadores que complisquen amb els estàndards de sostenibilitat i, al mateix temps, oferisquen propietats i rendiment excepcionals. Dins d'aquest marc, la present investigació se submergeix en l'estudi i avaluació d'alternatives prometedores amb les quals millorar la fragilitat i rigidesa inherents al PLA mitjançant la incorporació de diferents materials, com a plastificants, oligómers, compatibilitzants o altres polímers en mescles binàries. El primer àmbit d'estudi d'aquesta investigació se centra en la incorporació de MLO com un agent compatibilitzador en mescles compostes per àcid poliláctic (PLA) i poliestiré-b-(etilé-ran-*butilé)-b-estiré (*SEBS). Els resultats d'aquest estudi llancen evidència sòlida que MLO supera de manera significativa als tradicionals compatibilitzadors derivats del petroli. S'aconsegueix un increment notable en la resistència a l'impacte d'aquestes mescles, la qual cosa és essencial en aplicacions d'envasament que requereixen una protecció adequada dels productes continguts. A més, es destaca que l'addició del MLO comporta una lleugera disminució de la temperatura de transició vítria (Tg) en la fase rica en PLA. Aquest efecte pot ser beneficiós en termes de flexibilitat, la qual cosa resulta especialment rellevant en l'envasament de productes que necessiten adaptabilitat i resistència a condicions variables. El segon pla d'investigació s'enfoca en la comparació exhaustiva entre compatibilitzadors d'origen natural i aquells de procedència petroquímica en mescles de PLA i policarbonat (PC). Aquesta anàlisi confirma que els compatibilizadors naturals, incloent el MLO i l'oli de llinosa epoxidat (ELO), presenten avantatges notables en termes de resistència a l'impacte sense comprometre l'estabilitat tèrmica. Aquesta troballa subratlla la viabilitat i sostenibilitat dels compatibilizadors de base biològica en aplicacions específiques de l'envasament. A més, s'aprofundeix en el concepte d'extrusió reactiva com una estratègia efectiva per a potenciar la tenacitat de les mescles de PLA. Tant la inclusió de oligómers d'àcid làctic (OLA) com l'aplicació de peròxid de dicumil (DCP) i MLO durant el procés d'extrusió reactiva produeixen resultats altament prometedors. Això inclou un notable augment en la resistència a l'impacte, un atribut crític en aplicacions d'envasament on la integritat del producte és essencial. És important destacar que l'addició de MLO, en particular, resulta en una transparència excel·lent, un factor que potencia encara més la seua idoneïtat per a aplicacions d'envasament d'aliments. Finalment, s'aprofundeix en l'estudi dels monoterpenoides no esterificats i el seu impacte en la PLA. Aquests compostos, entre els quals es destaquen la carvona, el citral, el citronelal i el eucaliptol, han demostrat ser capaços de millo / [EN] The objective of this doctoral thesis is the study and development of materials based on polylactic acid (PLA), with the aim of improving its properties for its applicability in various industrial sectors. This study focuses on the modification of the inherent brittleness and stiffness of PLA by incorporating different materials, such as plasticizers derived from epoxidized vegetable oils and maleinized linseed oil called MLO. In addition, the creation of binary blends with higher ductility polymers such as polycarbonate (PC) and polystyrene-b-(ethylene-ran-butylene)-b-styrene (SEBS) is investigated, the inclusion of lactic acid oligomers (OLA) and monoterpenes are explored as strategies to improve the properties of PLA. This research aims to provide advanced and sustainable solutions for various industrial applications that demand materials with improved characteristics. In the current context of the polymer industry, the search for sustainable and environmentally friendly materials has taken on an outstanding role. This growing environmental awareness has prompted in-depth research and development in the search for innovative solutions that meet sustainability standards and, at the same time, offer exceptional properties and performance. Within this framework, the present research is immersed in the study and evaluation of promising alternatives to improve the inherent brittleness and stiffness of PLA by incorporating different materials, such as plasticizers, oligomers, compatibilizers or other polymers in binary blends. The first area of study of this research focuses on the incorporation of MLO as a compatibilizing agent in blends composed of polylactic acid (PLA) and styrene-b-(ethylene-ran-butylene)-b-styrene (SEBS). The results of this study provide strong evidence that MLO significantly outperforms traditional petroleum-derived compatibilizers. A noticeable increase in the impact resistance of these blends is achieved, which is essential in packaging applications that require adequate protection of the contained products. Furthermore, it is noted that the addition of MLO leads to a slight decrease in the glass transition temperature (Tg) in the PLA-rich phase. This effect can be beneficial in terms of flexibility, which is particularly relevant in packaging products that need adaptability and resistance to variable conditions. The second research plane focuses on the comprehensive comparison between compatibilizers of natural origin and those of petrochemical origin in PLA and polycarbonate (PC) blends. This analysis confirms that natural compatibilizers, including MLO and epoxidized linseed oil (ELO), present notable advantages in terms of impact resistance without compromising thermal stability. This finding underlines the viability and sustainability of biobased compatibilizers in specific packaging applications. Furthermore, the concept of reactive extrusion as an effective strategy to enhance the toughness of PLA blends is further explored. Both the inclusion of lactic acid oligomers (OLA) and the application of dicumyl peroxide (DCP) and MLO during the reactive extrusion process produce highly promising results. This includes a marked increase in impact resistance, a critical attribute in packaging applications where product integrity is essential. Importantly, the addition of MLO, in particular, results in outstanding transparency, a factor that further enhances its suitability for food packaging applications. Finally, the study of non-ester monoterpenoids and their impact on PLA is further explored. These compounds, including carvone, citral, citronellal and eucalyptol, have been shown to significantly improve the ductility of PLA without substantially affecting its transparency. This finding is particularly relevant in the context of packaging applications, where flexibility and resistance to deformation are critical aspects. Thus, these non-ester monoterpenoids present themselves as a promising option for th / Me gustaría realizar especial mención a los proyectos concedidos al grupo de investigación en el que he realizado la tesis doctoral. Por un lado, los proyectos del Ministerio de ciencia e innovación MAT2017–84909–C2–2–R y PID2020–116496RB–C22. Igualmente agradecer a la Generalitat Valenciana por los proyectos AICO/2021/025 y CIGE/2021/094 / Tejada Oliveros, R. (2023). Optimización de las propiedades de tenacidad e impacto de formulaciones de ácido poliláctico (PLA), mediante mezclas con polímeros flexibles y optimización de los sistemas de compatibilización [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/201561 / Compendio

[ES] El objetivo principal de esta investigación es desarrollar y determinar un proceso de fabricación de bajo coste de sensores basados en grafito para su aplicación en la captura del movimiento del cuerpo humano siendo integrados en prendas textiles y el diseño de una piel electrónica que pueda simular el sentido del tacto. Se centra de manera primordial en dos aspectos cruciales: la accesibilidad y la aplicabilidad de la tecnología. Para ello, se ha priorizado el uso de componentes de fácil adquisición y materiales biocompatibles en todas las etapas del proceso. Bajo la premisa de una fabricación de bajo coste, el proceso de fabricación consiste en una sencilla transferencia y exfoliación de una pasta de grafito, la formulación de la cual también ha sido objeto de estudio en el presente trabajo, sobre sustratos poliméricos, obteniéndose de esta forma unas láminas flexibles, con el grafito adherido y dispersado sobre ellas. Estos sensores así fabricados exhiben una alta sensibilidad al tacto, una buena respuesta en frecuencia y una alta durabilidad. Para caracterizar su respuesta, así como la estabilidad y reproducibilidad del método de fabricación, se ha desarrollado un método ad hoc que pretende recrear la interacción del sensor con un dedo humano, el cual es mostrado con detalle. Estos ensayos que conforman este método ad hoc pasan por un ensayo a compresión parametrizado de 0 N a 30 N, un análisis de la señal bajo cargas constantes, los cálculos del error de histéresis, la respuesta en frecuencia y el factor de galga, y el análisis de fatiga a flexión llegando a más de 100.000 ciclos en un recorrido de 0¿ a 100 ¿. Así mismo, se ha analizado la estructura de los sensores mediante microscopía electrónica de emisión de campo (FESEM) y microscopía óptica. Para finalizar se han realizado dos prototipos abordando cada uno de los objetivos. El resultado presentado es una lámina de grafito que no supera los 70 µm que conforma un sensor de alta sensibilidad, con el cual se llegaron a detectar presiones de 0,05 N, estable con desviaciones menores a un 5% en largos tiempos de reposo, mayor a 25 minutos, fácilmente integrable y con múltiples posibilidades de aplicación, como por ejemplo en prótesis inteligentes, en sistemas de captura del movimiento del cuerpo humano y hasta incluso para su uso como piel sintética. / [CA] L'objectiu principal d'esta investigació és desenvolupar i determinar un procés de fabricació de baix cost de sensors basats en grafit per a la seua aplicació en la captura del moviment del cos humà sent integrats en peces tèxtils i el disseny d'una pell electrònica que puga simular el sentit del tacte. Es centra de manera primordial en dos aspectes crucials: l'accessibilitat i l'aplicabilitat de la tecnologia. Per a això, s'ha prioritzat l'ús de components d'adquisició fàcil i materials biocompatibles en totes les etapes del procés. Baix la premissa d'una fabricació de baix cost, el procés de fabricació consistix en una senzilla transferència i exfoliació d'una pasta de grafit, la formulació de la qual també ha sigut objecte d'estudi en el present treball, sobre substrats polimèrics, obtenint-se d'esta forma unes làmines flexibles, amb el grafit adherit i dispersat sobre elles. Estos sensors així fabricats exhibeixen una alta sensibilitat al tacte, una bona resposta en freqüència i una alta durabilitat. Per a caracteritzar la seua resposta, així com l'estabilitat i reproducibilitat del mètode de fabricació, s'ha desenvolupat un mètode ad hoc que pretén recrear la interacció del sensor amb un dit humà, el qual és mostrat amb detall. Estos assajos que conformen este mètode ad hoc passen per un assaig a compressió parametritzat de 0 N a 30 N, una anàlisi de la senyal sota càrregues constants, els càlculs de l'error d'histèresi, la resposta en freqüència i el factor de galga, i l'anàlisi de fatiga a flexió arribant a més de 100.000 cicles en un recorregut de 0¿ a 100¿. Així mateix, s'ha analitzat l'estructura dels sensors mitjançant microscòpia electrònica d'emissió de camp (FESEM) i microscòpia òptica. Per a finalitzar s'han realitzat dos prototips abordant cadascun dels objectius. El resultat presentat és una làmina de grafit que no supera els 70 µm que conforma un sensor d'alta sensibilitat, amb el qual es van arribar a detectar pressions de 0,05 N, estables amb desviacions menors al 5% en llargs temps de repòs, majors a 25 minuts, fàcilment integrable i amb múltiples possibilitats d'aplicació, com ara en pròtesis intel·ligents, en sistemes de captura del moviment del cos humà i fins i tot per al seu ús com a pell sintètica. / [EN] The main goal of this research is to develop and determine a low-cost manufacturing process for graphite-based sensors, intended for application in capturing human body motion when integrated into textile garments, and for designing electronic skin capable of simulating the sense of touch. It primarily focuses on two crucial aspects: accessibility and applicability of the technology. To achieve this, the use of easily obtainable components and biocompatible materials has been prioritized throughout the entire process. Under the premise of low-cost manufacturing, the fabrication process involves a straightforward transfer and exfoliation of a graphite paste, the formulation of which has also been studied in this work, onto polymeric substrates. This results in flexible sheets with graphite adhered and dispersed on them. The sensors thus manufactured exhibit high touch sensitivity, a good frequency response, and high durability. To characterize their response, as well as the stability and reproducibility of the manufacturing method, a custom method has been developed to simulate the sensor's interaction with a human finger, which is detailed in the following. The tests comprising this ad hoc method include a parameterized compression test from 0 N to 30 N, signal analysis under constant loads, hysteresis error calculations, frequency response, gauge factor analysis, and fatigue analysis through bending for over 100,000 cycles in a range of 0¿ to 100¿. Additionally, the sensor structure has been analyzed using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and optical microscopy. To conclude, two prototypes addressing each of the objectives have been developed. The presented result is a graphite sheet not exceeding 70 µm, forming a highly sensitive sensor capable of detecting pressures as low as 0.05 N, stable with deviations of less than 5% over extended resting periods exceeding 25 minutes, easily integrable, and with multiple potential applications, such as in smart prosthetics, human body motion capture systems, and even for use as synthetic skin. / Tormo García, FJ. (2024). Diseño, fabricación y caracterización de sensores piezoresistivos basados en grafito para la captura del movimiento del cuerpo humano [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202900

Los nuevos ferrocarriles de Alta Velocidad Española (AVE) suponen, respecto a su predecesor, la línea Madrid-Sevilla, un incremento en la velocidad máxima, pasando de los 280-300 km/h de la línea original a los 350 km/h que se pretende alcanzar en los nuevos trazados. Este incremento de velocidad origina mayores solicitaciones que afectan a la superestructura de la vía y, por ello, se hace necesario un redimensionado de todos los parámetros de diseño del trazado. Entre los componentes de la superestructura se encuentra el sistema de sujeción. Este sistema está constituido por un conjunto de pequeños elementos de vía que fijan el carril a la traviesa dando continuidad estructural a la vía. El sistema de sujeción cobra mayor importancia debido a este incremento de los esfuerzos originado por el aumento de las velocidades, convirtiéndose en un elemento clave de la superestructura de vía. Esta Tesis, pretende, en primer lugar, encontrar el sistema óptimo de sujeción que se adapte a las exigencias establecidas por la administración en el "Pliego de bases para el suministro de sujeciones" para ferrocarriles de alta velocidad. En segundo lugar, una vez definido el sistema, analizar el comportamiento de la sujeción, tanto desde el punto de vista individual de cada componente, como desde el punto de vista global. Este análisis incluye la totalidad de propiedades importantes del sistema, desde las mecánicas, ya sean estáticas o dinámicas, hasta las eléctricas, pasando, entre otras, por las de durabilidad y deterioro. También, se estudiarán las posibles variaciones sufridas por estas propiedades en función de parámetros externos, como pueden ser los de carácter ambiental, e internos propios del sistema de sujeción. / The new Spanish High Speed Railways (AVE) involve, regarding its predecessor, Madrid-Seville line, an increase in the maximum speed, going from 280-300 km / h of the original line to 350 km / h that expects in the new routes. This speedup produces greater efforts that affect the superstructure of the track and, therefore, resizing of all design parameters of the track is required. The fastening system is among the components of the superstructure. This system is made up of a set of small track pieces that fasten the rail to the sleeper giving structural continuity to the track. The fastening system is becoming more important because of this greater efforts caused by the increased speeds, becoming a key element of the track superstructure. The aim of this thesis is, first, to find the optimum fastening system that well suits the requirements set by the administration in the "Terms for the supply of fasteners" for high speed railways. Secondly, this thesis, once the system has defined; analyzes the behaviour of the fastening, both from the point of view of individual component, and from a global perspective. This analysis includes all the important properties of the system, from the mechanical properties, whether static or dynamic, to the electrical properties, besides the hardness and deterioration. Also, the possible changes undergone for these properties depending of external parameters, such as the environmental measure, and own internal parameters of the fastening system were studied.

En la presente tesis doctoral se tratan soluciones a tres problemas industriales: evaluación de propiedades anticorrosivas, optimización del proceso de pintado por cataforesis, y diseño de imprimaciones orgánicas en polvo aplicables sobre substratos termosensibles: 1. A lo largo de toda la tesis se aborda el desarrollo de una técnica electroquímica acelerada de medida de propiedades anticorrosivas de recubrimientos orgánicos que dé resultados fiables y objetivos en tan solo 24 horas (técnica AC/DC/AC), técnica diseñada para evaluar y formular sistemas así como optimizar condiciones de aplicación y curado. Se realizó un estudio de su viabilidad sobre recubrimientos orgánicos en polvo y cataforéticos. 2. Se optimizaron el potencial de aplicación y temperatura de curado de pintado por cataforesis a partir de las propiedades anticorrosivas de los sistemas. 3. Se diseñó una nueva imprimación orgánica en polvo mediante el uso de trifluorometanosulfonatos de lantánido y ácido de Meldrum, consiguiendo una enorme reducción de la temperatura y tiempo de curado respecto a un sistema convencional, manteniendo a su vez buenas propiedades térmicas, mecánicas y anticorrosivas. A lo largo de la tesis doctoral se realizaron estudios de propiedades anticorrosivas (EIS, AC/DC/AC, ensayo cíclico y niebla salina), estudios térmicos (DSC, estudio cinético y TGA), estudios mecánicos (DMTA, tensión-deformación, impacto, rayado y adherencia) y otros secundarios como FT-IR y SEM. / García Espallargas, SJ. (2006). Formulación de imprimaciones epoxi en polvo de curado a bajas temperaturas basadas en triflatos de lantánido. Desarrollo de una técnica electroquímica para la evaluación acelerada de la protección anticorrosiva de recubrimientos orgánicos:.. [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1899

En los últimos cinco años la tecnología de los recubrimientos superficiales se ha incrementado. Al respecto se tienen avances en las propiedades superificiales de los amteriales influyendo en el campo de la competitividad, producción de calidades y surgimiento de técnicas de recubrimientos, dependiendo de la adaptabilidad, aplicación y costo. En la actualidad el campo de las matrices de embutición apunta al problema generado en el servicio, modificaciones de medidas, desgastes, impactos, deformaciones y proceso de fractura, causado por las altas tensiones cortantes en zonas de deslizamiento de la chapa con la matriz. No obstante se puede recuperar la matriz por desgaste prematuro en bordes y posibles fisuras. A nivel mundial, el problema ha sido estudiado, pero dada su complejidad en la búsqueda de lograr la calidad y la efeciencia en las condiciones de servicio de la matriz, se aplican sobre su superficie las siguientes tecnologías: procesos térmicos, tratamientos superficiales, desposiciones superficiales y técnicas en recuperación por desgaste y fisuras. En esta investigación se aplicó la proyección térmica por llama con uso de polvo como ténica en reparación, en virud de la importancia de alternativas de recuperación de matrices de embutición para complementar las tecnologías existentes, garantizánose la función destino de la matriz, antes de ser consumida durante las operaciones de trabajo en frío y caliente. La proyección térmica por llama es una alternativa de bajo costo, aventajada en aplicación de capas cerámicas para recuperación de zonas desgastadas en matrices. Un requerimiento principal es la adherencia del recubrimiento en el sustrato y no es fácil alcanzar valores apropiados dadas la naturaleza cerámica del recubrimiento y los cortos tiempos de aplicación. Para cuantificar la adherencia se ensayaron las probetas recubiertas con aleaciones cerámicas sometidas a esfuerzos de cizalladura, para lograr en la intercara el deslizamiento cortante del recubrim / Maita, PA. (2007). Investigación de las características de adherencia sobre matrices de embutición de acero f-1110, y análisis mediante ensayos de emisión acústica, de recubrimientos de níquel-óxidos y carburos cerámicos aplicados por proyección térmica, y de las carac [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1924