Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre-textuais.pdf: 100348 bytes, checksum: eed0b75225a6274f20636cccbe0612e3 (MD5) Previous issue date: 2006-10-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In many laboratories worldwide the biocements are being studied in order to obtain new nanometric materials, with better characteristics of biocompatibility and functionality to be used in odonto-medical applications. It was observed that microporous ceramics have a better performance regarding substitution and regeneration of bone tissue, mainly the ceramics composed of calcium phosphates (Ca/P). These ceramics are being used more and more in biomedical applications because they have a mineralogical composition very similar to that of human bone apatites, and also because they have an excellent biocompatibility. The aim of this work was focused on the optimization of the powder synthesis method of bioceramics by dissolution/precipitation process and on the characterization of nanostructured calcium phosphate biocements with the molar composition of Ca/P = 1,4; 1,5; 1,6; 1,7 and 1,8. It was studied the morphology, the microstructure, physical, chemical, mechanical properties, thermal behavior and the hydration. The bioceramic powders obtained from the rotating evaporator were treated at 1300°C for 2 hours, providing the biocement. A preliminary study of hydration was performed between 5 and 25 minutes; after it was performed the hydration of cylindrical samples for a period of 1, 2, 3, 7 and 28 days. Also, it was carried out a parallel study, sintering samples with cylindrical and square shapes. Afterward, it was carried out the characterization studies. The results let certainly that the synthesis method permitted obtains of slim bioceramics powders of nostructured calcium phosphate. The thermal treatment at 1300°C/2 hours provided the biocements, compound by b-calcium phosphate and hydroxyapatite. The hydration study of 1 until 28 days , showed the modifications of phase and a microporous microstructure formed by crystalline fibers, it occurred by hydration process. It observed that the shape and size of crystalline fibers, influenced directly about the mechanical properties of the hydrated samples. And finally, it was presented a conclusion of this work and some considerations to be taken in account in the following works. / Os biocimentos vêm sendo estudados por vários centros de pesquisa com a finalidade de obter novos materiais nanométricos com características de biocompatibilidade, biofuncionalidade para serem utilizados em aplicações médicas e odontológicas. Constatou-se que as cerâmicas microporosas destacam-se em aplicações de substituição e regeneração de tecidos ósseos, principalmente as cerâmicas formadas pela composição Ca/P, os fosfatos de cálcio. Estas cerâmicas vêm tomando um espaço importante em aplicações biomédicas em razão de suas características mineralógicas semelhantes às apatitas da estrutura óssea do esqueleto humano e também por apresentarem boa biocompatibilidade. O objetivo deste trabalho concentrou-se na otimização do método de síntese dos pós biocerâmicos pelo processo via úmida e caracterização de biocimentos nanoestruturados de fosfato de cálcio nas composições Ca/P = 1,4; 1,5; 1,6; 1,7 e 1,8 molar. Os estudos de caracterização foram realizados em nível morfológico, microestrutural, físico, químico, das propriedades mecânicas, do comportamento térmico e de hidratação. O pó biocerâmico recuperado do evaporador foi tratado à temperatura de 1300°C/2h, fornecendo o biocimento. Um estudo preliminar de hidratação foi realizado em tempos de 5 a 25 minutos; posteriormente realizou-se a hidratação sob corpos de prova cilíndricos com tempos de 1, 2, 3, 7 e 28 dias. Realizou-se também um estudo paralelo, sintetizando corpos de prova na forma cilíndrica e barretes. Posteriormente, foram realizados os estudos de caracterização. Os resultados deixaram claro, que o método de síntese via úmida permitiu a obtenção de finos pós biocerâmicos de fosfato de cálcio nanoestruturados. O tratamento térmico a 1300ºC/2h forneceu os biocimentos, compostos por fosfato de cálcio-b e hidroxiapatita. O estudo de hidratação de 1 a 28 dias, colocou em evidência as modificações de fase e de uma microestrutura microporosa formada por fibras cristalinas, ocorridas pelo processo de hidratação. Observou-se que a forma e tamanho das fibras cristalinas, influenciaram diretamente sobre as propriedades mecânicas dos corpos de prova hidratados. Por fim serão apresentadas uma conclusão geral e algumas considerações a serem levadas em conta para trabalhos futuros.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elementos pre-textuais.pdf: 356258 bytes, checksum: 9fa8daf60f02856f1b21e1882468c798 (MD5) Previous issue date: 2006-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The weld line is a common phenomenon in molded plastic articles and its consequences can be evaluated by several manners. This study treat weld line as a sharp crack, which length can be estimated based on the self-diffusion of molecular chains across the polymer-polymer interface. The temperature gradient from the contact surface mold/polymer up to the centre of the thickness was determined by simple heat transfer analyses equations. By combining the temperature gradient behavior through the part thickness with the polymer properties it is possible to determine the diffusion value across the interface and the interpenetration as a result of that. Above a critical interpenetration value, the weld line crack length will fall below a critical crack length, whereby the weld line will no longer initiate brittle fracture. The critical interpenetration is a function of the melt temperature and it is determined by strength tests for samples molded in several temperatures in the polymer manufacture recommended range. The results from strength tests, by which were possible analyze the weak area generated by weld line, were compared with theoretical results. It was evident, by comparing experimental and theoretical results, that weld lines are determined to be near-surface flaws, which embrittle notch sensitive materials such as most amorphous polymers. A software was developed to become possible to determine very quickly the crack length calculations as a function of the melt temperature and other properties related to diffusion. The software can be used to the calculations of any amorphous polymer, process condition and part thickness, obviously by the use of proper adjust equations. / A linha de solda é um fenômeno muito comum em produtos plásticos injetados e as conseqüências da mesma podem ser analisadas de várias maneiras. Este trabalho considerou a linha de solda como sendo uma trinca, cujo comprimento foi estimado a partir da difusão molecular na interface entre as duas frentes convergentes de fluxo. Um gradiente de temperatura desde a superfície de contato molde/polímero até o centro da espessura da peça foi determinado com equações para análise de troca térmica. E o comportamento deste gradiente de temperatura ao longo da espessura do produto somado as propriedades do polímero determinaram valores para a difusão molecular na interface e a conseqüente interpenetração. Acima de um determinado valor crítico de interpenetração, o comprimento da trinca da linha de solda cai para valores abaixo de um determinado valor crítico, pelo qual a linha de solda não mais será responsável por uma fratura frágil. A interpenetração crítica é função da temperatura de injeção e foi determinada via ensaios de tração para amostras injetadas em várias temperaturas dentro da faixa recomendada pelo fabricante da matéria-prima. Os resultados dos ensaios de tração, que possibilitaram a análise da perda de resistência à tração devido à trinca gerada pela linha de solda, foram comparados com os resultados obtidos teoricamente. Ficou evidente, devido a convergência dos resultados teóricos e experimentais, que a linha de solda é um fenômeno que produz um defeito superficial que fragiliza de maneira mais acentuada os materiais poliméricos amorfos, devido a sensibilidade dos mesmos ao entalhe. Um aplicativo foi desenvolvido para proporcionar o cálculo do comprimento da trinca em função da temperatura de injeção e demais propriedades. O aplicativo pode ser utilizado para o cálculo de qualquer polímero de estrutura amorfa, em qualquer condição de processo e espessura, mediante a utilização das adequadas equações de ajuste.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo- marcio.pdf: 103796 bytes, checksum: 51d52d73e2d9ea23ef82572379487b17 (MD5) Previous issue date: 2007-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The addition of small amounts of carbon nanotubes (CNTs) in polymeric matrices has the potential to origin structural materials with exceptionally high modulus and strength. The extent to which these characteristics will actually be observerd depends on parameters such as degree of purity of the CNT, viscosity of the resin, the cure of the nanocomposites, among others. Aiming to establish an adequate route for the preparation of epoxy nanocomposites, the following aspects have been studied: (i) the effect of acetone addition on the physical and mechanical properties of epoxy; (ii) the CNT reinforcement role in epoxy nanocomposites with different matrix stiffnesses prepared following different curing cycles and (iii) the influence of the CNT content on the nanocomposites. In the first study, solutions with different solvent:epoxy ratio (w/w), namely 0.0, 7.0, 10.0 and 13.0 wt.%, were prepared. It was found that a 10 wt.% acetone addition to the epoxy resin is very beneficial to processes where finely divided fillers, such as carbon nanotubes, are to be incorporated into a resin. Thermogravimetric analysis showed that the cross-linking process of the epoxy was compromised by the presence of residual solvent. Carbon nanotubes (0.25 wt.%) raised the thermal stability of the resin, suggesting a homogeneous dispersion, wich increased its thermal conductivity. The observed increase in Tg indicates that the introduction of nanotubes in the epoxy matrix restricted the movements of the polymeric chains. The viscosity of the epoxy/acetone solution showed a maximum, 12% higher, for a 0.1 wt.% of CNT. Variation in the amount of CNT did not show a significant effect on the thermal stability of the nanocomposites. The DSC, DMA and mechanical test results suggested that the 0.1 wt.% CNT dispersion was more homogeneous than that for 0.25 wt.% SWNT. / A inclusão de baixos teores de nanotubos de carbono (NC) em matrizes poliméricas pode gerar materiais estruturais com excepcionais aumentos no módulo e resistência. Esses fatores dependem de diversos parâmetros como, grau de pureza dos NC, viscosidade da resina utilizada, e cura dos nanocompósitos, entre outros. Visando a obtenção de uma rota adequada para a preparação de nanocompósitos de matriz epóxi, foram estudados: (i) o efeito da acetona no comportamento de cura e nas propriedades de matrizes epóxi; (ii) o efeito de reforçamento de NC em nanocompósitos de matrizes epóxi com diferentes rigidez e (iii) o efeito do teor de NC em nanocompósitos. No estudo (i) foram preparadas amostras com diferentes razões solvente:epóxi (m/m), a saber, 0,0, 7,0, 10,0 e 13,0%. A acetona mostrou-se um solvente adequado para preparação de nanocompósitos de matriz epóxi, bem como para dispersão de nanotubos de carbono. Uma viscosidade mínima foi obtida com o uso de 10% m/m de acetona. Os resultados de análise térmica mostraram que a extensão da reticulação da resina epóxi foi prejudicada pela presença de solvente residual. No estudo (ii) foram preparados nanocompósitos com matriz macia e rígida usando dois ciclos de cura diferentes. O teor de NC usado foi de 0,25% m/m. O aumento moderado observado na Tg foi um indicativo de que a introdução de nanotubos na matriz epóxi restringiu o movimento das cadeias poliméricas. A viscosidade da mistura epóxi/acetona aumentou 12% com 0,1% m/m e voltou a diminuir com 0,25% m/m de NC. O uso de diferentes teores de nanotubos de carbono não teve efeito significativo na estabilidade térmica dos nanocompósitos. Acreditamos de um modo geral, que a dispersão de 0,1% m/m de NC foi mais homogênea que a de 0,25% m/m. Os resultados de DSC e DMA juntamente com os ensaios mecânicos sugerem isso.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jaqueline Suave.pdf: 6119970 bytes, checksum: 8efd6a9ee25cb68ef0813cab6acab2f5 (MD5) Previous issue date: 2008-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Factorial designs were used to evaluate the influence of the addition of acetone or tetrahydrofuran (THF) solvents, the sonication parameters and the content of carboxylated single walled carbon nanotubes (SWNTc) on the properties of epoxy matrix nanocomposites. Solvents and sonication were employed in an attempt to achieve adequate levels of dispersion of SWNTc in the matrix. Functionalized nanotubes were used to improve adhesion in the nanotube/matrix interface, allowing better load transfer. The produced samples were characterized by the following analysis, viscosity, gel permeation chromatography (GPC), infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dilatometry, scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing (tensile, flexural, compression, impact and microhardness). Overall, the effect of sonication on the resin, in acetone or THF, is greatly influenced by the amplitude and duration of ultrasound. However, there are reductions in viscosity of up to 40% more with THF as solvent. Tensile tests showed that, for nanocomposites produced with the aid of acetone, stiffness increased 46 and 62% with the addition of 0.10 and 0.25 wt% of SWNTc, respectively. FTIR analysis revealed that the sonification process and the addition of SWNTc did not modify in large extent the curing degree of nanocomposites prepared with the aid of THF. Nevertheless, the statistical analysis showed that each studied factor responds differently to every thermal or mechanical variable evaluated. An overview of the results indicates that the use of acetone with sonification to disperse the nanotubes in the matrix would be more efficient than the use of THF. The results also suggest that chemical carboxylation of nanotubes only was not sufficient to improve adhesion and the load transfer at the nanotube/matrix interface to a high extent. / Planejamentos fatoriais foram utilizados para avaliar a influência da adição do solvente acetona ou tetraidrofurano (THF), das condições de sonificação e do teor de nanotubos de carbono de parede simples carboxilados (NCPSc) nas propriedades de nanocompósitos de matriz epóxi. Os solventes e a técnica de sonificação foram empregados na tentativa de se alcançar níveis de dispersão adequados dos NCPSc na matriz. Já, o uso de nanotubos funcionalizados teve como intenção, melhorar a adesão na interface nanotubo/matriz permitindo melhor transferência de tensão. As amostras produzidas foram caracterizadas por medidas de viscosidade, cromatografia por permeação em gel (GPC), espectroscopia no infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), dilatometria, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e ensaios mecânicos (tração, flexão, compressão, resistência ao impacto e microdureza). De forma geral, o efeito da sonificação da resina, em acetona ou THF, é altamente influenciado pela amplitude e tempo de ultra-som utilizado. Contudo, obtêm-se reduções na viscosidade de até 40% a mais quando se emprega THF. Ensaios de resistência à tração mostraram que os nanocompósitos produzidos com o auxílio da acetona tiveram aumento na rigidez de 46 e 62% quando da adição de 0,10 e 0,25% m/m de NCPSc, respectivamente. Análises de FTIR revelaram que o processo de sonificação e a adição de NCPSc não modificaram em grande extensão o grau de cura dos nanocompósitos preparados com o auxílio de THF. Porém, a análise estatística mostrou que cada fator estudado responde diferentemente a cada variável resposta térmica ou mecânica avaliada. Uma visão geral dos resultados indica que o uso da acetona acompanhado de sonificação para dispersar os nanotubos na matriz seria mais eficiente do que o uso do THF. Os resultados também sugerem que apenas a carboxilação dos nanotubos não é suficiente para melhorar, em grande extensão, a adesão e a transferência de tensão na interface nanotubo/matriz.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 capa.pdf: 39440 bytes, checksum: 40a46074f20783f451c07d41e8c69fb4 (MD5) Previous issue date: 2009-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work is to study the mechanical properties of the specimen that is made of polystyrene 158K and modeled by thermoplastic injection process. In order to chieve such a goal it was investigeted the variation of the effects in the manufecture process parameters, however it was also analyzed the effects of time and temperature from pos processing execution. This study is characterized by three stages. First, it was carried out a selection of the process parameters that affects the injected mass and consequently the mechanical properties, therefore, the parameters selected were: the injection time; the packing pressure and time. Afterwards, three points were interpreted: the relevance of such parameters over of the injected mass in the specimen; the maximum tensile strenght and elasticity modulus. The second stage, attempted to verify the applicability of the factorial statistic treatment, and the influency of the data range in the adopted to the statistic treatment over responses. Finally, the third stage was to verify the time and temperature effects over the values of the elasticity modulus and tensile strenght, in this case, the thermal treatment was below the temperature of the glass transition material. Conclusively, it was noticed that there is a linear correlation between the injection time and the percentage of the gain rate over the analyzed figures. Moreover, the higher percentage of gain rates occurred to the shortest injection time. However, the statistic treatment represented considerably well the process of the data range analyzed, therefore, this range must be chosen with caution, because in case the range is next to the process limit it could hide important phenomena. Regarding time/temperature effects, it was verified that the elasticity modulus is more sensitive than the tensile strenght both related to time effect and time/temperature effect. / Este trabalho tem como objetivo estudar as propriedades mecânicas de corpos de- prova fabricados em poliestireno cristal e moldados pelo processo de injeção de termoplásticos. Para atingir tal objetivo foram investigados os efeitos da variação dos parâmetros do processo de fabricação e foram analisados também a partir do pós-processamento, os efeitos do tempo e da temperatura. Três etapas caracterizam este trabalho. A primeira onde inicialmente se realizou uma seleção dos parâmetros do processo que afetam a massa injetada e conseqüentemente as propriedades mecânicas, sendo que, os parâmetros selecionados foram: o tempo de injeção, o tempo e a pressão de recalque. Posteriormente, fez-se a interpretação da relevância de tais parâmetros sobre a massa injetada no corpo-de-prova, da tensão máxima à ruptura e do módulo de elasticidade. A segunda etapa buscou verificar a aplicabilidade do tratamento estatístico fatorial, e qual a influência do tamanho da janela dos dados adotada para o tratamento estatístico sobre as variáveis respostas. E finalmente, a terceira etapa que visou verificar os efeitos do tempo e da temperatura sobre os valores do módulo de elasticidade e da tensão máxima à ruptura, sendo utilizada uma temperatura de tratamento térmico abaixo da temperatura de transição vítrea do material. Dentre as observações, notou-se que existe uma tendência linear entre os tempos de injeção e as faixas de ganhos percentuais possíveis das grandezas analisadas, sendo que, as maiores faixas de ganhos percentuais ocorrem para os menores tempos de injeção. Já o tratamento estatístico representou consideravelmente bem as janelas de processo estudadas, sendo que o tamanho da janela deve ser escolhido com cautela, pois pode ocultar fenômenos importantes caso a janela se encontre próxima aos limites de processo. Quanto ao efeito tempo/temperatura, verificou-se que o módulo de elasticidade é mais sensível do que a tensão máxima à ruptura tanto ao efeito tempo quanto ao efeito tempo/temperatura

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Parte1.pdf: 62134 bytes, checksum: 6c68c6328894fd69d24d9c1d7f47dd80 (MD5) Previous issue date: 2008-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, carboxylated single walled carbon nanotubes (SWNTc) and single walled carbon nanotubes (SWNT) were initially randomly dispersed in the hardener to understand the benefits of its process because in most cases in the literature the dispersion firstly takes place in the epoxy resin. According to the nanotube type, different materials were used to produce nanocomposites. SWNTc was used because it was expected to improve adhesion in the nanotube / matrix interface allowing a better stress tranfer. The influence of using a solvent in the dispersion process was also investigated. In addition, time and amplitude of sonification, manual and mechanical stirring were varied to reach a homogeneous level of SWNTc dispersion in the matrix. Similarly, solvent was used together with a surfactant to help improving adhesion. The produced samples were characterized by the following analysis such as infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), dilatometry, dynamic mechanical analysis (DMA), scanning electron microscopy (SEM) and mechanical testing (tensile, flexural and microhardness). The SWNTc and SWNT were evaluated by Raman spectroscopy. Regarding the nanocomposites with SWNTc, the lowest time and amplitude of sonification improve the mechanical properties. Although a better result was achieved by not using the solvent, acetone showed to be extremely important to improve the dispersion process and consequently the final mechanical properties. Microhardness increased 32% and the Young Modulus, 32%. Regarding SWNT, the use of acetone in the dispersion process helped increasing Young Modulus (23%). Although it was possible to improve some properties, the use of surfactants aiming to improve nanotubes/matrix adhesion did not achieve the same improvement levels as acetone did in the dispersion process. Both types of nanotubes showed higher dilatation comparing to the neat epoxy, the opposite behavior to that found in the literature. The use of the solvent during the fabrication process was still found necessary to achieve na efficient dispersion. SWNTc presented a superior performance regarding mechanical properties compared to SWNT, 0.25wt% of SWNTc showed a better performance than 0.50wt% of SWNT. Two simple mathematical models were used to predict the Young Modulus for the composites, and the results of this work were very close to those calculated by those models. / Neste trabalho, a dispersão randômica de nanotubos de parede simples carboxilados (NCPSc) e nanotubos de parede simples (NCPS) inicialmente no endurecedor foi utilizada de modo a entender os benefícios desse processo, pois a grande maioria dos trabalhos na literatura baseiam-se em dispersão na resina epóxi. De acordo com o tipo de nanotubo (NC), houve uma diferenciação dos materiais empregados no processo de preparação dos nanocompósitos. O uso de nanotubos funcionalizados carboxilados (NCPSc) teve como intenção, melhorar a adesão na interface nanotubo/matnz permitindo uma melhor transferência de tensão. O estudo da utilização de solvente serviu para verificar a possibilidade de atingir um processo capaz de dispersar eficientemente sem necessidade de solvente. O tempo e amplitude de sornficação, a homogeneização manual e mecânica foram empregados na tentativa de se alcançar níveis de dispersão adequados dos NCPSc na matriz. De maneira similar, o uso de nanotubos de parede simples (NCPS) esteve associado à utilização de solvente, porem, foi empregado o uso de surfactante no intuito de melhorar a adesão entre os nanotubos e a matriz polimérica. As amostras produzidas foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), dilatometria, analise dinâmico mecânica (DMA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), e ensaios mecânicos (tração, flexão e microdureza). Os nanotubos foram submetidos a espectroscopia Raman para avaliação de sua estrutura Com relação aos nanocompósitos produzidos com NCPSc, o menor tempo e amplitude de sonificação proporcionou melhorias das propriedades mecânicas. Apesar de alguma melhoria ser alcançada através da não utilização do solvente, a acetona se mostrou extremamente importante para a melhoria da dispersão e conseqüentemente das propriedades mecânicas. Houve um aumento de 32% em relação à microdureza Vickers e, ainda, foi possível aumentar também em 32% o Módulo de Young nos ensaios de tração. Para os nocompósitos com NCPS, o uso da acetona contribuiu na dispersão e por conseqüência nos ensaios de tração para um aumento de 23% do módulo. Apesar de apresentar melhorias em algumas propriedades, o uso de surfactantes não se mostrou eficiente na melhoria de transferência de tensão matriz/reforço, de modo a atingir os mesmos resultados propiciados uso de acetona na dispersão. Para ambos os tipos de nanotubos, no ensaio de dilatometria as amostras obtiveram valores de dilatação superiores ao epóxi puro, contrariando o esperado pela literatura. Pode-se dizer que ainda não é possível eliminar o solvente do processo de fabricação, já que ele faz-se necessário para uma dispersão eficaz. Pode-se dizer que NCPSc de maneira geral apresentaram performance superior como reforço em comparação aos NCPS na melhoria de propriedades mecânicas, no caso deste trabalho, em que frações mássicas de NCPSc de 0,25% m/lm) propiciam melhor desempenho que 0,50% (mim) de NCPS. Utilizou-se dois modelos matemáticos para prever o módulo de Young dos materiais compósitos, e os obtidos neste trabalho podem ser considerados próximos aos previstos por este modelos.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rubia Raquel Luvizao.pdf: 2856384 bytes, checksum: 11aac33ded8309a4b3c237cbdecbfdb7 (MD5) Previous issue date: 2008-07-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Scrap weathered green foundry sand (WGFS), generated in a southern Brazilian steel casting industry, was studied in this work. According to Brazilian standards, the Green foundry sand waste is classified as a non-inert residue due to the potential leaching of toxic metal ions. Its disposal in controlled landfills is the main form of final destination. The aim of this research study presented here was the characterization of weathered green foundry sand waste and to evaluate its applications on asphalt concrete. The material was characterized by X-ray fluorescence spectroscopy (XFA), powder X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), granulometric analysis, scanning electron microscopy (SEM). Environmental behavior tests were performed: solubilisation, neutral and alkaline leaching. The aggregates were characterized by granulometric analysis and sand content equivalent. The characteristics of asphalt binder were obtained as melting point and viscosity at the specified standard temperature. The determination of the optimum mix ratio used for the weathered green foundry sand waste on asphalt concrete was obtained using the Marshall method. The mechanical properties available were resilience modulus, static strength and reduction of the strength by induced humidity. The environmental behavior analyses results of solubilisation and leaching coupled with X-ray fluorescence spectroscopy shown that the scrap WGFS presents a lower content of Clay mineral linked to the sand particles surface and reduced contents of aluminum, iron, sodium and sulphate. The chemical, mineralogical and physical characterizations shown that the WGFS presents pH of 8,44, reduced Fe2O3 and Al2O3 contents and lower quantities of clay mineral montmorilonite, and quartz. The resilience modulus (circa of 5400 MPa) and static strength (circa of 1.20 MPa) results obtained using 15 wt.% of WGFS were higher that the found with freshly green foundry sand or natural sand. However, the reduction of 43 % on strength for the induced humidity test was higher to the specified for the standard (30 %). / O resíduo de areia verde de fundição, objeto de estudo deste trabalho, foi fornecido por uma fundição localizada no município de Joinville-SC, região sul do Brasil. De acordo com as normas brasileiras, o resíduo de areia verde de fundição e classificado como não inerte devido a presença de alguns elementos considerados tóxicos e, por este motivo, sua disposição final tem sido feita em aterros controlados. Este trabalho teve por objetivo a caracterização do resíduo de areia verde de fundição intemperizado e sua incorporação no concreto asfáltico usinado a quente. O resíduo foi caracterizado através da microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, fluorescência de raios X, analise térmica e p11 Alem disso, foram realizados os ensaios ambientais de solubilização, lixiviação e lixiviação neutra Os agregados foram caracterizados quanto ao tamanho das partículas através da analise granulométrica e com o resíduo de areia verde de fundição foi realizado o ensaio de equivalente de areia O ligante asfáltico foi caracterizado através dos ensaios de penetração, ponto de amolecimento, viscosidade e índice de suscetibilidade térmica A determinação do teor ótimo de ligante foi obtido através do Método Marshall Foram avaliadas as propriedades mecânicas de modulo de resiliência, tração estática e dano por umidade induzida Os resultados obtidos com os ensaios ambientais de solubilização e lixiviação, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X e pH apresentaram redução nos teores de alumínio, ferro, sódio e sulfato, devido a redução no teor de material argiloso aderido a superfície dos grãos de areia O resultado do ensaio de modulo de resislência (cerca de 5400 MPa) e tração estática (cerca de 1 ,2OMPa) mostram que a incorporação do resíduo não afetou significativamente as propriedades mecânicas do concreto asfáltico. Entretanto, a redução de 43% de resistência no ensaio de dano por umidade induzida ficou acima do que especifica a norma brasileira, que determina a perda de resistência máxima de 30%.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo - Claudemir carvalho.pdf: 30337 bytes, checksum: cec0b031ed734679cb6e0604a451360f (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, the primary recycling of ABS Poli(acrilonitrile butadiene styrene) inside the industry was the main subject of the analyses. Many studies have been running on recycling of end life cycle of manufactured products, however a source of rejects inside the industry can be explored and be used to reduce costs and optimize expensive raw materials. Each kilogram of rejects inside the productive cycle that is recycled for the same part that was destined, represents a economy for the company and a benefit to the environment too. The ABS as commodity has been target of a lot of studies how much to its performance in the product and also how much to the recycling of rejects from the end of life cycle products as lower requests products. In fact, the present study has as the material object a specific grade of ABS used in the industry of refrigerators. Has also the objective to evaluate the behavior of the virgin ABS with ABS scrap and to reintroduce it in the productive process for the same application that was destined. It was evaluated the chemical, mechanical, rheological and thermal properties of mixtures of the virgin ABS with scrap in five different concentrations. This ABS is used for injection process and the material scrap was carefully gotten and mixed mechanically to the virgin ABS. The samples had been characterized by Fourier transform infra-red (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), mechanical tensile testing, thermogravimetric analyses (TGA) and rheometry. The values of elasticity modulus (E), maximum tensile and elongation at break remained steady with the addition of scrap. The viscosity of the ABS measured by capillary rheomether reduced with the addition of scrap, accordingly with the increase of shear rate and temperature. From the results of flow index obtained with the Plastometer it was possible to determine the end correction of Bagley (e). Using this correction it was possible to correct the viscosity curves, however it was not possible to define a commom index for the hole temperatures. The FTIR spectra had not indicated significant changes in the concentration of the characteristic components, only to styrene in most than 20% scrap, as well as had not pointed out the starting of degradation. The glass transition temperature presented a reduction with the addition of scrap and the starting loss of mass temperature remained steady with the addition of scrap. / A reciclagem primária do ABS Poli(acrilonitrila butadieno estireno) para fins de incorporação dos rejeitos dentro do processo produtivo foi o tema principal desse trabalho. Muito se têm pesquisado sobre reciclagem de rejeitos oriundos do final do ciclo de vida de um produto manufaturado, no entanto existe uma fonte de resíduos poliméricos originados dentro da própria indústria que pode ser explorada e aproveitada como fonte de redução de custos e reutilização de matérias-primas nobres. Cada quilo de material rejeitado dentro do ciclo produtivo que é reaproveitado para o mesmo fim que foi previamente destinado, representa uma economia financeira para essa empresa e um benefício ao meio ambiente. O ABS como commodity tem sido alvo de inúmeras pesquisas quanto ao seu desempenho no produto acabado e também quanto à reintrodução de resíduos do final de ciclo de vida como artefatos de menor valor agregado. Enfim, o presente trabalho tem como material um grade de ABS específico utilizado na indústria de refrigeradores e tem como objetivo avaliar o comportamento desse ABS virgem com refugo do mesmo material para fins de reintrodução no processo produtivo para a mesma aplicação que foi destinado inicialmente. Foram avaliados o comportamento químico, mecânico, reológico e térmico de misturas do ABS virgem com refugo em seis proporções diferentes. Esse ABS é destinado para injeção sob pressão e o refugo foi cuidadosamente obtido e misturado mecanicamente ao ABS virgem. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), ensaios mecânicos de tração e reometria capilar. Os valores de módulo de elasticidade (E), tensão máxima e alongamento na ruptura mantiveram-se estáveis com a adição de refugo. A viscosidade do ABS medida no reômetro capilar reduziu com a adição de refugo, acentuando-se com o aumento da taxa de cisalhamento e temperatura. A partir dos resultados de índice de fluidez obtidos com o Plastômetro foi possível determinar o índice de correção de Bagley (e) em relação à viscosidade do reômetro capilar. Utilizando-se este índice foi possível corrigir as curvas de viscosidade determinadas por meio do Plastômetro, no entanto não foi possível definir um índice de correção comum para todas as temperaturas. Os espectros de FTIR não indicaram alterações significativas das ligações características dos componentes do ABS, apenas uma pequena redução das ligações de estireno para as misturas com mais de 20% e não indicaram o surgimento de produtos de degradação. A temperatura de transição vítrea apresentou uma ligeira redução com o incremento da quantidade de refugo, e a temperatura de início de perda de massa manteve-se estável em todas as misturas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 capa.pdf: 74979 bytes, checksum: 8804c00f8941d4a72e3fde80f20ec66b (MD5) Previous issue date: 2009-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inside the context of alternative search for the use of industrial waste as natural raw for the industrial ceramic, this work had the objective to evaluate the possibility of the use of exhauster powder generated in the foundry process. The characterization was performed by scanning electron microscopy, x-ray difratometry and thermal analysis (ATD, TG) noting that it is a powder with a high content of fine and compatible with the composition of ceramic bodies. Formulations were prepared with different exhauster powder content. The sintered materials at 1000, 1100 and 1200oC were characterized according technological properties as water absorption, linear shrinkage, bulk density. Microstructural analysis was carried out by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results showed that it is possible to use the waste. It was observed that the waste increase the density in sintering process, and with high levels of waste occurs an increase of the porosity and intensification in the color of the new material. According to the results obtained in preliminary stage set up the methodology of work for the development of new materialThe second stage were developed new formulations prepared with different exhauster powder content, based on the preliminary stage of research and using as criterion the behavior after sintered. This new material were characterization by thermal analysis (ATD, TG), and some technological properties such as water absorption, linear shrinkage, bulk density. Finally were tests for resistance to bending, resistance to abrasion than the morphological analysis.The results showed the new material can be used as ceramic tiles, for, in general no significant changes it s physical and mechanical studied of ceramic body exhauster powder content in relation to the samples only with the mass, and all the compositions are within the minimum required for the characteristics analyzed. / Dentro do contexto de busca de alternativas para a utilização de subprodutos industriais como matéria-prima para a indústria cerâmica, este trabalho avaliou a possibilidade do emprego de pó de exaustão proveniente do processo de fundição em massa cerâmica atomizada tipo semi-grês. Este material foi caracterizado em uma etapa preliminar por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Análise Térmica Diferencial e Termogravimétrica (ATD e TG) constatando-se que se trata de um pó com alto teor de finos e composição compatível com a de massas cerâmicas. Foram desenvolvidas formulações com diferentes teores de pó de exaustão. Os materiais sinterizados entre 1000 e 1200oC foram caracterizados quanto a propriedades tecnológicas como a absorção de água, retração linear e densidade aparente. A análise microestrutural foi realizada utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Estes resultados demonstraram a viabilidade da utilização do subproduto. Através dos experimentos observou-se que o subproduto promoveu um incremento no grau de sinterização, e elevados teores do mesmo aumentam a formação de porosidade e intensificam a cor do novo material. De acordo com os resultados obtidos na etapa preliminar definiu-se a metodologia de trabalho para o desenvolvimento do novo material. Na segunda etapa foram desenvolvidas novas formulações com a incorporação do pó de exaustão, baseada na etapa preliminar da pesquisa e utilizando como critério o comportamento após a sinterização. Este novo material foi caracterizado através da análise térmica diferencial, termogravimétrica, e de algumas propriedades tecnológicas como a absorção de água, retração linear e densidade aparente. Por fim foram realizados testes de resistência á flexão, resistência à abrasão além da análise morfológica.Os resultados obtidos demonstram que o novo material pode ser utilizado como placa cerâmica para revestimento, pois, em geral não houve mudanças significativas nas propriedades físicas e mecânicas estudadas da massa cerâmica com a incorporação do subproduto pó de exaustão em relação com as amostras somente com a massa e todas as composições estão dentro dos valores mínimos exigidos para as características analisadas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa.pdf: 203956 bytes, checksum: 407d7f7b9ea4356c0eaa848e0eeb55d9 (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Multi-walled carbon nanotubos dispersed in epoxy matrix (DGEBA) were aligned by a sinusoidal electric field with amplitude of 300 V / cm and frequency 1 kHz, during curing of the nanocomposites. Nanocomposites were subjected to the electric field (aligned nanotubes) and samples cured without the presence of the field (with nanotubes dispersed randomly) and NC concentration equal to 0.05, 0.1, 0.25 and 0.5% (m / m). The morphologies of aligned carbon nanotubes networks, in samples submitted to the electric field were characterized by means transmitted light optical microscopy analysis. It was observed that the geometry of the networks is strongly influenced by the concentration of nanotubes. The monitoring of electrical conductivity during the curing of the samples, allowed us to identify the three main stages of formation of networks. The first is related to the alignment and clustering of NCPM, the second is related to the stability of the network and the third to the cure of epoxy matrix. The Classical Percolation Theory has been used to relate the electrical conductivity (dc) to the content of NCPM, and allowed to determine the exponent of the electrical conductivity and percolation threshold of aligned samples and samples without alignment. The trend of increase in the electrical conductivity exponent in the aligned samples indicates the formation of an anisotropic network, since the conductivity is favored in the direction of alignment. The percolation threshold showed a decrease in the sample aligned, which may relate to the facilitation of the electric conduction process through the material. As for the dielectric properties, nanocomposites analyzed showed a behavior similar to the dielectric described by the first order Debye dielectric dispersion model. Both samples type showed a relaxation time of electric dipoles in the order of milliseconds, typical of interfacial polarization. The permittivity of aligned samples exhibited a magnitude increase in frequency of 200 Hz. This behavior may be related to the increased ability to trap electrical charges due to the formation of the network carbon nanotubes. The DMA and DIL analysis showed that Tg of the aligned samples decrease, indicating that the alignment affect the restriction on the movement of polymer chains. The micro-hardness analysis was not sensitive enough to characterize the hardness anisotropy, depending on the alignment of NCPM dispersed in the matrix. In the other hand, it was revealed that the incorporation of nanotubes creates free volume within the material, which reduces the hardness of the nanocomposites compared with pure epoxy. / Nanotubos de paredes múltiplas (NCPM) dispersos em matriz epóxi (DGEBA) foram alinhados com o auxilio de um campo elétrico senoidal, de amplitude de 300 V/cm e freqüência de 1 kHz, durante a cura dos nanocompósitos. Foram fabricados nanocompósitos submetidos ao campo elétrico (nanotubos alinhados) e amostras curadas sem a presença do campo (com nanotubos dispersos de modo aleatório), com teores de NCPM iguais a 0,05; 0,1; 0,25 e 0,5 % (m/m). As morfologias das redes alinhadas, nas amostras submetidas ao campo, foram caracterizadas por meio das analises de microscopia óptica de luz transmitida. Foi possível notar que a geometria das redes e fortemente influenciada pela concentração de nanotubos. O monitoramento da condutividade elétrica, durante a cura das amostras linhadas, permitiu identificar as três principais etapas de formação das redes. A primeira esta relacionada com o processo de alinhamento e aglomeração lateral dos NCPM, a segunda esta relacionada com a estabilidade da rede e a terceira com a cura da matriz epóxi. A Teoria da Percolação Clássica foi utilizada para descrever a condutividade elétrica (cc) em função do teor de NCPM, e permitiu determinar o expoente de condutividade elétrica e o limiar de percolação das amostras alinhadas e das amostras sem alinhamento. A tendência de acréscimo do expoente de condutividade elétrica nas amostras alinhadas indica a formação de uma rede anisotrópica, uma vez que o fluxo elétrico e favorecido na direção do alinhamento. O limiar de percolação apresentou uma diminuição nas amostras alinhadas, que pode estar relacionado com a facilitação do processo de condução através do material. Como relação as propriedades dielétricas, os nanocompósitos analisados (0,5 % m/m, alinhados e sem alinhamento) apresentaram um comportamento similar aos dielétricos descritos pelo modelo de dispersão dielétrica de primeira ordem de Debye. Ambas as amostras apresentaram um tempo de relaxação dos dipolos elétricos na ordem de milissegundos, característico de polarização interfacial. Na freqüência de 200 Hz a permissividade elétrica exibiu um aumento na ordem de grandeza, nas amostras alinhadas. Este comportamento pode estar relacionado com o aumento da capacidade de aprisionar cargas elétricas, devido a formação da rede. As analises de DMA e DIL mostraram que a Tg das amostras alinhadas diminuem, indicando que o alinhamento prejudica a restrição dos movimentos das cadeias poliméricas. Já a analise de microdureza Vickers nao se mostrou sensível o bastante para caracterizar a anisotropia de tal propriedade, em função do alinhamento dos NCPM dispersos na matriz. Em contra partida, foi possível perceber que a incorporação de nanotubos gera volumes livres no interior do material, que diminui a dureza dos nanocompósitos, quando comparado com o epóxi puro.