Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1_Capa .pdf: 59516 bytes, checksum: cf82849497a333bab0083a69576de904 (MD5) Previous issue date: 2005-08-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Rigid polyurethane foam (PU) can be formulated to easily flow during the foam expantion, thus filling complicated cavities. One of the most sucessful applications, of this property, lies in the thermal isolation of refrigerators and freezers. The rigid foam application PU in the refrigerating industry is linked to its low thermal conductivity, good structural resistence with low density and easy processing. Independent of the sort of technology to be used in the production of moulded rigid foams, the following parameters must be observed: Temperature control of the components; Dosing accuracy; and Efficient mixture. In this paper, it was conducted a study of the relations between the parameters of the rigid foam injection process PU in high pressure injectors, aiming to evaluate the effect of a range of work, previously determined, in the final proprieties of the moulded piece. Applying an statistic methodology for the analysis of the data and Scanning Electronic Microscopy (SEM), to characterize the microscopic properties of the rigid foam PU, it was concluded that the parametering of a piece, to be filled with rigid foam of PU, in a high pressure injector, depends on the dosing of a unique time of injection in accordance with the volume of the piece, and the ranges of injection pressure and temperature control of the materials do not cause variation in either the aesthetics nor in the final physical proprieties of the moulded piece. / Sistemas de espumas rígidas de poliuretano [PU] podem ser formulados para fluir facilmente durante a expansão da espuma, de modo a preencher cavidades complicadas. Uma das aplicações de maior sucesso, desta propriedade, é no isolamento térmicos de refrigeradores e frigoríficos. A aplicação da espuma rígida de PU na indústria de refrigeração está ligada a sua baixa condutividade térmica, boa resistência estrutural com baixa densidade e fácil processamento. Independente do tipo de tecnologia a ser usado na produção de espumas rígidas moldadas, os seguintes parâmetros devem ser observados: Controle de temperatura dos componentes; Precisão de dosagem; e Mistura eficiente. Neste trabalho foram estudadas as relações entre os parâmetros do processo de injeção de espuma rígida de PU em injetoras de alta pressão, com o objetivo de avaliar o efeito de uma faixa de trabalho, previamente determinado, nas propriedades finais da peça moldada. Aplicando uma metodologia estatística para análise dos dados e a técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV), caracterizando-se as propriedades microscópicas da espuma rígida de PU, concluiuse que a parametrização de uma peça para ser preenchida com espuma rígida de PU, em uma injetora de alta pressão, depende da dosagem de um tempo único de injeção de acordo com o volume da peça, e as escalas de trabalho de pressão de injeção e de controle de temperatura dos materiais, não causam variação estética ou nas propriedades físicas finais da peça moldada.

Orientador: José Luiz Gasche / Banca: André Luiz Seixlack / Banca: Adriano da Silva / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo numérico do escoamento bifásico com formação de espuma de uma mistura composta por óleo lubrificante sintético Freol a10 com pequenas quantidades de refrigerante R134a, usualmente encontrada em compressores de sistemas de refrigeração e ar condicionado. A geometria considerada é um tubo longo horizontal de seção circular constante. Em razão da queda de pressão inicialmente causada pelas forças de atrito viscoso, a solubilidade do refrigerante no óleo diminui e o refrigerante evapora da mistura líquida formando bolhas de gás que escoam com a fase líquida. A formação de bolhas de refrigerante pode ser tão intensa a ponto de o escoamento assumir a forma de espuma quando a fração de vazio atinge valores superiores à aproximadamente 70%. Um ponto importante com relação ao escoamento de espuma é que o seu comportamento é muito diferente dos escoamentos bifásicos convencionais, apresentando quedas de pressão bem superiores. Os resultados gerados para as distribuições de pressão e temperatura ao longo do escoamento são confrontados com dados experimentais para a validação do modelo numérico. Será verificado que o modelo representa satisfatoriamente os resultados experimentais para várias condições do escoamento. / Abstract: This work presents a numerical study of the two-phase flow with foam formation of a mixture composed by synthetic lubricant oil Freol a10 with small amounts of refrigerant R134a, usually encountered in compressors of refrigeration and air conditioning systems. A straight horizontal tube with circular cross section was chosen to accomplish the simulation. Due to the pressure drop initially caused by the viscous friction forces, the refrigerant solubility in the oil reduces and the refrigerant evaporates from the liquid mixture (outgassing) forming gas bubbles that flow with the liquid phase. In this type of flow, the bubble formation can be so large that foam is formed as the void fraction reaches values above 70%. An important point with reference to foam is that the foam flow behavior is much different from the conventional two-phase flows, presenting larger pressure drops. Results for pressure and temperature distributions along the flow are compared with experimental data in order to validate the numerical model. It will be seen that the model represents satisfactorily the experimental results for many flow conditions. / Mestre

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-01-23T14:20:38Z No. of bitstreams: 1 EduardoCampeloSoeiro_TESE.pdf: 5583136 bytes, checksum: 5052818cde51c6a095f3a8e0f7fa74bc (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-01-24T15:35:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EduardoCampeloSoeiro_TESE.pdf: 5583136 bytes, checksum: 5052818cde51c6a095f3a8e0f7fa74bc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-24T15:35:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoCampeloSoeiro_TESE.pdf: 5583136 bytes, checksum: 5052818cde51c6a095f3a8e0f7fa74bc (MD5) Previous issue date: 2017-09-25 / Nos ?ltimos anos, a preocupa??o com a preserva??o do meio ambiente tem incentivado as pesquisas de novos materiais que utilizem mat?rias primas de fontes naturais renov?veis. Neste trabalho, foram produzidos materiais comp?sitos a partir da associa??o da espuma r?gida de poliuretano, derivado do ?leo de mamona, e o p? de macambira (Brom?lia Laciniosa). Produziram-se tr?s composi??es em molde fechado com 5, 10 e 15% em massa do p? de macambira, denominados PU5, PU10 e PU15, al?m da espuma r?gida de poliuretano puro, PU. As espumas r?gidas de PU e seus comp?sitos foram caracterizados fisicamente atrav?s da densidade aparente, absor??o de ?gua e teor de umidade. A morfologia foi observada atrav?s de imagens feitas por micrografia eletr?nica de varredura (MEV). A identifica??o dos principais grupos org?nicos foi poss?vel com a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Foram realizados ensaios de compress?o, tra??o, flex?o em tr?s pontos e dureza para avaliar o comportamento mec?nico. Al?m disso, as an?lises de DRX possibilitaram a determina??o da cristalinidade do material. A termogravimetria possibilitou determina??o das temperaturas limite de resist?ncia ? degrada??o t?rmica dos materiais. Par?metros como a capacidade calor?fica, a condutividade, difusividade e resistividade t?rmicas tamb?m foram determinados. Os comp?sitos PU10 e PU15 apresentaram propriedades t?rmicas semelhantes ao poliuretano puro. Isso mostrou que a utiliza??o do p? de macambira como carga nas propor??es de 10 e 15% em massa ? vi?vel, uma vez que, apesar das semelhan?as nas propriedades, as espumas comp?sitos apresentam vantagens do ponto de vista ambiental e econ?mico, pois parte do volume da espuma ? ocupado pelo p? de macambira, um material biodegrad?vel originado de fonte renov?vel. / In recent years, concern for the preservation of the environment has encouraged research into new materials that use raw materials from renewable natural sources. In this work, composite materials were produced from the association of rigid polyurethane foam derived from castor oil and macambira powder (Bromelia Laciniosa). Three compositions in closed mold with 5, 10 and 15% by mass of the macambira powder, denominated PU5, PU10 and PU15, were produced in addition to the rigid polyurethane rigid PU foam. The rigid PU foams and their composites were physically characterized by apparent density, water absorption and moisture content. The morphology was observed through images made by scanning electron micrograph (SEM). The identification of the main organic groups was possible with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Compression, tensile, three point bending and hardness tests were performed to evaluate the mechanical behavior. In addition, the XRD analyzes enabled the determination of the crystallinity of the material. Thermogravimetry allowed the determination of the limiting temperatures of resistance to the thermal degradation of the materials. Parameters such as heat capacity, conductivity, diffusivity and thermal resistivity were also determined. The PU10 and PU15 composites presented thermal properties similar to pure polyurethane. This showed that the use of the macambira powder as a filling in the proportions of 10 and 15% by mass is feasible, because, despite the similarities in properties, the composite foams have advantages from the environmental and economic point of view, since part of the volume of the foam is occupied by the macambira powder, a biodegradable material originating from a renewable source.

Espumas à base de amido possuem limitações para utilização como embalagens na indústria alimentícia, principalmente, devido à alta hidrofilicidade e fragilidade. Para melhorar essas propriedades, torna-se necessário o uso de plastificantes e outros aditivos, como proteínas e fibras lignocelulósicas, ou ainda um aditivo fonte desses recursos, como a torta de gergelim obtida como resíduo do processamento do gergelim. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar espumas à base de amido de mandioca adicionadas de 0 – 40 % (m/m) de resíduo de gergelim, produzidas pelo processo de expansão térmica, a fim de avaliar a influência do aditivo nas propriedades físicas, morfológicas e mecânicas dos materiais obtidos para utilização como embalagens para alimentos. A adição do resíduo resultou em espumas com menores espessuras e densidade aparente, bem como, maior capacidade de expansão dos materiais. Além disso, apresentaram melhores propriedades mecânicas e, em geral, menores capacidade de absorção de água e adsorção de água em baixas umidades relativas, em relação aos materiais compostos somente por amido. Embora as propriedades mecânicas das espumas sejam influenciadas pelas condições de umidade relativa de armazenamento, as espumas contendo 20 % de resíduo (20R) apresentaram uma combinação de propriedades no ensaio de tração (resistência à tração e módulo de elasticidade) que podem ser consideradas comparáveis às amostras de bandejas comercias de poliestireno expandido (EPS), nas três umidades relativas avaliadas (33, 53 e 90 %). Os resultados obtidos nos ensaios de flexão dessas espumas indicaram que as mesmas foram mais rígidas e menos flexíveis do que as amostras de EPS. A adição de 20 % de resíduo resultou em importantes melhorias nas propriedades físicas e mecânicas em comparação às espumas à base de amido de mandioca, além de apresentarem menos defeitos morfológicos do que os observados em espumas com maiores teores do resíduo (30 e 40 %). Foram realizados testes de aplicação das espumas 20R no acondicionamento de dois tipos de alimentos com diferentes teores de umidade: bolo (23 %) e brócolis (91 %), em comparação ao armazenamento em embalagens comerciais de EPS. A partir dos resultados obtidos para a variação de umidade, perda de massa e propriedades mecânicas na flexão das embalagens, foi observado que as espumas propostas não foram adequadas para o acondicionamento das amostras de brócolis, apresentando alta absorção de umidade e deformações após três dias de contato com o alimento. Por outro lado, as espumas 20R mostraram bom desempenho no acondicionamento das amostras de bolo, não apresentando mudanças significativas nas propriedades mecânicas no período de 3 a 9 dias de armazenamento. Dessa forma, o resíduo de gergelim em combinação com o amido de mandioca mostrou elevado potencial para o desenvolvimento de espumas que podem ser utilizadas como embalagens para alimentos com baixos teores de umidade, sendo necessários estudos mais detalhados, considerando principalmente aspectos de segurança para utilização de resíduos em produtos em contato direto com alimentos. / Starch based foams have limitations for use as food packaging, mainly due to high hydrophilicity and fragility. In order to improve these properties it is necessary the use of plasticizers and others additives, such as lignocellulosic fibers and proteins, or an additive source of these constituents like sesame cake, which it is obtained from sesame processing. In this way, the main objective of this work was to develop and characterize starch based foams added with 0 – 40 % (w/w) of sesame residue to evaluate the influence of this additive on physical, morphological and mechanical properties of materials for using as food packaging. The foams were produce by thermal expansion process. Residue addition resulted in foams with smaller thickness and density, as well as greater expansion capacity of the materials produced. In addition, foams incorporated with residue exhibited better mechanical properties and, in general, lower water capacity absorption and water adsorption at low relative humidities compared to foams made only with starch. Although mechanical properties of the foams are affected by storage humidity conditions, foams added with 20 % of residue (20R) showed tensile properties (tensile strength and tensile elasticity modulus) that can be considered comparable to expanded polystyrene (EPS) commercial trays for different relative humidities evaluated (33, 53 and 90 %). Flexural properties indicated that starch foams produced was tougher and less flexible than EPS commercial trays. Addition of 20 % of sesame residue on cassava starch-based foams resulted in relevant improvements compared to foams without residue. Besides that, fewer morphological defects were noted, as observed in foams with higher residue content (30 and 40 %). Thus, 20R formulation was selected to carrying out applicability tests of starch-based foams in packaging of two types of food with different moisture content: cake (23 %) and broccoli (91 %) compared to EPS commercial packaging. From the results obtained for moisture variation, loss of weight and flexural properties of the foams, it was found that the material proposed was not applicable to package broccoli samples. Due to high water absorption by the foams alterations on the shape were noted in the materials after 3 days in contact with this food. Nonetheless, foams based on cassava starch and 20 % of sesame residue exhibited a good performance during storage time of cake samples (9 days). It was not observed any effect on flexural mechanical properties for 3 to 9 days of storage. Thereby, sesame cake added to cassava starch showed high potential to developing foams that could be used as packaging for low moisture food. Additionally, more detailed studies are necessary, especially considering safety aspects mainly for using agricultural residues directly in contact with food products.

Avaliar a qualidade de colchões de espuma flexível de poliuretano que condiz com o bem de consumo destinado ao repouso humano, constituído, parcial ou integralmente, por lâminas flexíveis de poliuretano, devidamente revestido. Existem normas para confecção, densidade, deformação permanente à compressão, teor de cinzas, dentre outras, para que os fabricantes e importadores de colchões mantenham a mesma qualidade dos produtos oferecidos ao consumidor. Estas normas são regidas pela ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, onde esta faz referências a todos os itens normalizados que o colchão precisa ter para poder ser comercializado dentro do território nacional. Desta forma vem se tornando cada vez mais importante o conhecimento da incerteza de medição em todas as áreas de ensaios experimentais. Este trabalho visa estudar a incerteza de medição no levantamento do comportamento em indentação pós fadiga da espuma para colchões e colchonetes de espuma flexível de poliuretano. Embora existam diversas normas e códigos sobre a análise estatística dos resultados obtidos em fadiga, eles avaliam apenas a dispersão no número de ciclos para a falha, não considerando fatores como as fontes de incerteza das tensões aplicadas, da máquina de ensaios utilizada, entre outros. A metodologia de ensaio está baseada nas normas NBR 9176 [ABNT, 2003g], NBR 9177 [ABNT, 2003h] e NBR 13579-1 [ABNT, 2011], onde estas relatam o passo a passo dos ensaios realizados, inclusive o número de corpos de prova a serem utilizados. Os resultados de incerteza obtidos nos ensaios foram de até 6% sendo que os mesmos não devem ultrapassar um máximo de 8%, conforme acordos entre laboratórios que realizam tais ensaios, bem como a expectativa de resultados do LCQ – Laboratório de Controle de Qualidade do SENAI. / Assessing the quality of foam mattresses flexible polyurethane matches that is the consumer goods used for human home, consisting, in part or in full by flexible polyurethane blades, properly coated. There are rules for making, density, compressive permanent deformation, ash content, among others, for manufacturers and importers of mattresses maintain the same quality of products offered to consumers. These rules are governed by ABNT - Brazilian Association of Technical Standards, where it makes references to all the standard items that the mattress need to be marketed within the territory. This way is becoming increasingly important to know the uncertainty of measurement in all areas of experimental trials. This work aims to study the uncertainty of measurement in the survey of post-indentation fatigue behavior of foam mattresses and mats of flexible polyurethane foam. Although there are various standards and codes on the statistical analysis of results in fatigue, they only assess the dispersion in the number of cycles to failure, considering factors such as the sources of uncertainty of the applied voltages, the testing machine used, among others. The test methodology is based on the NBR 9176 [ABNT, 2003g], NBR 9177 [ABNT, 2003h] and NBR 13579-1 [ABNT, 2011], where they report a walkthrough of the tests, including the number of specimens to be used. The results of uncertainty obtained was up 6% and that they should not exceed a maximum of 8%, according to agreements between laboratories performing such tests and the expected results of the LCQ - Laboratory Quality Control SENAI.

Espumas de alumínio são materiais de estrutura porosa que combinam as propriedades de materiais celulares com as dos materiais metálicos. A espuma metálica, com porosidade acima de 70%, pode ser obtida principalmente pela via “metal líquido” e via “metalurgia do pó”. Este trabalho visa uma contribuição para o desenvolvimento da produção de espumas de alumínio via Metalurgia do Pó (MP), inédita no Brasil. Busca-se estudar e definir os parâmetros para produzir a espuma de alumínio e estruturas sanduíche através do processo de MP e por fim conhecer o seu comportamento mecânico. É proposta, também, uma otimização do processo, pois, atualmente, a etapa de compactação do pó ocorre através do processo de extrusão, ou compactação a quente ou laminação, ou ainda a combinação desses. Para definir os parâmetros do processo foi estudada a condição de mistura, além da proporção do pó de alumínio e o agente expansor (TiH2). Foram estudadas as condições do processo de espumagem variando temperatura e tempo. A partir desses resultados foram obtidas as estruturas sanduíche, sendo que o foco foi tubos metálicos de aço preenchidos por espuma de alumínio. Posteriormente, foi estudado o comportamento mecânico da espuma e dos tubos preenchidos com espuma através dos ensaios de compressão e flexão. Os resultados das propriedades das espuma foram comparados com as propriedades previstas através de equações propostas por Ashby et. al.. Os resultados indicam a real possibilidade de realizar apenas a compactação axial a frio do pó metálico, atingindo densidade superior a 95% do material denso com 450 MPa de pressão de compactação. O processo de mistura dos pós mais adequado foi o realizado em misturador convencional do tipo “duplo V” por 2 horas, obtendo uma boa homogeneidade. A condição mais adequada de obtenção de espuma foi com a proporção de mistura de 1,0% de TiH2, com espumagem em 710oC por 10 minutos. Os ensaios mecânicos mostraram que os tubos preenchidos com espuma de alumínio apresentam um aumento considerável nas propriedades. / Aluminum foams are materials of porous structure that combine the properties of cell material with those of metallic materials. The metal foam, with porosity above 70%, can be achieved mainly by the "liquid metal route" and by "powder metallurgy". This study aims to contribute to the development of aluminum foam production by powder metallurgy process (PM), unprecedented in Brazil. The objective is to study and define the parameters for producing aluminum foam and sandwich structures by the process of PM, and understand its mechanical behavior. It is proposed also a process optimization, since nowadays the powder compaction phase takes place by the process of extrusion, hot compression or rolling, or even a combination of these. To establish the process parameters, the condition of mixing was studied, as well as the amount of aluminum and blowing agent (TiH2) powder. Were also studied the foaming process conditions by varying the temperature and time. From these results were obtained the sandwich structures, being the focus on steel metal tubes filled with aluminum foam. Subsequently, it was studied the mechanical behavior of the foam and the tubes filled with foam through bending and compression tests. The results of the properties of the foam were compared with the properties predicted by equations proposed by Ashby et. al .. The results showed real possibility to perform only cold axial compression of the metal powder, reaching a density greater than 95% with 450 MPa of compaction pressure. The most adequate mixing of the powders process was carried out in a conventional mixer such as "double V" for 2 hours to give a good homogeneity. The best condition for obtaining foam was with the mixing amount of 1.0% TiH2, with foaming at 710oC for 10 minutes. The mechanical tests showed that the tubes filled with aluminum foam present a considerable increase in the properties.

Nos curtumes, as operações de ribeira geram quantidades elevadas de resíduos sólidos. Durante o tratamento das peles na ribeira, especificamente na etapa de pré-descarne é removido material adiposo que constitui a camada subcutânea da pele, esse resíduo é composto de gorduras e proteínas. Através dos processos de digestão/extração e winterização, é possível produzir oleína dos resíduos sólidos do pré-descarne. A oleína é um composto de triacilgliceróis formado por ácidos graxos insaturados com potencial para ser convertido a polióis e utilizado na manufatura de poliuretanos (PU), gerando uma alternativa para substituir os derivados de petróleo comumente utilizados nesse processo. Este trabalho tem como objetivo produzir polióis de oleína por glicerólise alcalina e, a partir dos polióis produzidos, preparar espumas flexíveis de poliuretano (EFPUs) Empregou-se um planejamento experimental fatorial completo 24 com 4 repetições no ponto central para otimizar a produção de polióis de oleína. As espumas EFPUs foram preparadas com razões molares NCO/OH de 1,1 e 1,2, usando-se poliisocianatos alifáticos lineares e cíclicos, água como agente de expansão e surfactante de silicone. O poliol à base de oleína (PO2 - produzido na melhor condição de glicerólise alcalina estudada) apresentou índice de hidroxila elevado (acima de 300 mg KOH.g-1) e funcionalidade próxima a 3. A estabilidade térmica da espuma de poliuretano produzida foi maior que a estabilidade térmica do poliol de oleína. A densidade, o alongamento na ruptura e a resiliência das espumas de PU foram dependentes da razão molar de NCO/OH. As microscopias de MEV das espumas de PU mostraram estruturas das células como polígono totalmente fechados, outros com aberturas e muitas paredes enrugadas. Os materiais extrativos das espumas de PU foram inferiores a 3%, indicando a formação de estrutura reticulada. / In the tanneries, the beamhouse generate high amounts of solid waste. During the treatment of skins in beamhouse, specifically in pre-fleshing stage is removed adipose material that constitutes the subcutaneous layer of the skin, this residue is composed of fats and proteins. Through the processes of digestion/extraction and winterization, it is possible to produce olein from the solid waste from the pre-fleshing. Olein is a triacylglycerol compound formed by unsaturated fatty acids that can be converted to polyols and used to manufacture polyurethane, an alternative to replace the petroleum derivatives, commonly employed in the process. This work aims to obtain polyol from olein through alkaline glycerolysis and, from the polyols produced, to produce flexible polyurethane foams (FPUFs). A 24 full factorial design with 4 repetitions at the central point was used to optimize the production of olein polyols. EFPUs were prepared with NCO/OH molar ratios of 1.1 and 1.2, linear and cyclic aliphatic polyisocyanates, water as blowing agent and silicone surfactant. The olein-based polyol (PO2 - produced in the best alkaline glycerolysis condition studied) showed high hydroxyl number (above 300 mg KOH.g-1) and functionality near to 3. Thermal stability of produced polyurethane foams was greater than thermal stability of olein polyol. Density, elongation at break and resilience of PU foams have been dependents of NCO/OH ratio. SEM microscopy of FPUFs show cells structures with polygon totally closed, others with openings and many wrinkled walls. Extractable materials of polyurethane foams was lower than 3% indicating that a crosslinked structure is formed.

O uso de recursos florestais e madeireiros como cargas em matrizes poliméricas pode originar novos materiais com forte apelo ecológico e econômico. Dentre os resíduos do processamento mecânico e químico da madeira, há uma série de materiais de fácil acesso que podem ser manipulados a partir de certas técnicas de biorrefinaria, tais como a madeira, a casca de madeira, as pinhas (frutos do pinus), as acículas (folhas do pinus), a lignina residual (processo kraft) e o lodo de papel derivadas do processo químico de polpação celulósica. Tais matérias primas foram incorporadas em espumas rígidas e semi-rígidas de poliuretano (PU) processadas pelo método da expansão livre, utilizando-se uma mistura de óleo de mamona e glicerina loira como biopoliol, com vistas a obtenção de espumas quimicamente estáveis e ecologicamente corretas. A compatibilidade de algumas dessas cargas no sistema PU foi testada mediante reações induzidas na presença de isocianato e catalisador. As espumas PU foram caracterizadas por meio de técnicas de microscopia e espectroscopia, além de ensaios mecânicos, térmicos, higroscópicos, óticos, de resistência a chamas e de resistência à radiação UV. Por fim, foi avaliado o efeito de expansões sob confinamento nas propriedades morfológicas, mecânicas e térmicas do PU puro e de uma espuma carregada PU/madeira As espumas apresentaram estabilidade química e a inserção das cargas no PU puro possibilitou a obtenção de espumas com células homogêneas, melhor desempenho higroscópico, níveis similares de condutividade térmica e flamabilidade, além de maior brilho e diferentes padrões de cor. A farinha de madeira apresentou a maior afinidade com o sistema PU, seguida pela lignina kraft, resultando em espumas carregadas com células menores, mais arredondadas e com maior teor de células fechadas, além de espumas com maiores estabilidades térmica e dimensional. Todas as espumas apresentaram fotodegradações similares, marcadas por uma cor alaranjada, acompanhada por uma acentuada perda de brilho. As espumas carregadas naturalmente mais escuras foram mais resistentes à fotodegradação por serem capazes de causar um efeito contrário ao da descoloração natural do PU quando sujeito aos raios UV. O confinamento diminuiu o diâmetro médio de células da espuma PU/madeira e a anisotropia do PU puro, levando a formação de células mais homogêneas, marcadas por números de arestas rompidas e de células abertas aparentemente menores, que resultaram em maiores densidades aparentes e melhores propriedades mecânicas para espumas preparadas a 50% de confinamento e menor condutividade térmica para as espumas confinadas a 70%. / The use of forestry and wood-based resources as fillers in polymer matrices may originate new materials with strong environmental and economic appeals. Among the wastes from chemical and mechanical processing of wood, there are many materials readily available, which can be handled through biorrefinary techniques, like wood flour, wood bark, pine cones (fruits), pine needles (leaves), residual lignin (e.g. from kraft process) and paper sludge, the last two from the chemical processing of cellulosic pulp. In this thesis, such raw materials were incorporated into rigid and semi-rigid polyurethane (PU) foams prepared by the free-rising pouring method, using a mixture of castor oil and crude glycerin as a bio-based polyol in order to achieve chemically stable and eco-friendly foams. Compatibility of the fillers with the PU system was evaluated using induced reactions in the presence of isocyanate and catalyst. The PU foams were characterized by microscopy and spectroscopy techniques, as well as mechanical, thermal, hygroscopic, optical, flame resistance and UV radiation resistance tests. And the effect of rising under confinement on the morphological, mechanical and thermal properties of neat PU and wood/PU foam composites was also investigated The foams presented chemical stability and the addition of fillers into PU yielded foams with more homogeneous cells, better hygroscopic performance, similar thermal conductivities and flammabilities, as well as higher specular glosses and different colorimetric patterns. The wood flour presented the highest affinity with the PU system, followed by kraft lignin, resulting in foam composites with smaller and more rounded cells, with higher closed-cells content, and increased thermal and dimensional stabilities. All foams presented similar photodegradation behavior characterized by an orange color and a significant loss in specular gloss. The foam composites, being naturally darker, were more resistant to photodegradation, since they had an opposite effect related to natural discoloration under UV radiation. The confinement decreased cell diameter for the wood filled PU foam and the anisotropy index for neat PU foam, yielding more homogeneous cells, with fewer broken edges and open-cells, with greater apparent densities and better mechanical properties for foams prepared at 50% confinement and lower thermal conductivity for foams confined at 70%.

Espumas de assentos personalizados para cadeiras de rodas se adaptam a anatomia do usuário, no entanto, ao passo que melhoram o posicionamento, podem influenciar negativamente no conforto térmico por aumentar a superfície de contato. O conforto térmico pode ser melhorado com materiais de mudança de fase (PCM), que devem ser aplicados protegidos por um invólucro para impedir seu escape na fase líquida. O invólucro mais comum são as microcápsulas. Assim, o objetivo dessa pesquisa é obter, aplicar e caracterizar microcápsulas com núcleo de material de mudança de fase, mais especificamente o eicosano, em espumas de PU flexível após sua expansão e tecido que recobre o assento, ampliando o efeito termorregulador desse material, reduzindo o tempo de aplicação e desperdício das microcápsulas. Essa é uma pesquisa de natureza aplicada, com técnica de pesquisa de documentação direta através de pesquisa em laboratório, objetivo descritivo e explicativo, com procedimento técnico experimental e abordagem quantitativa. Foram obtidas microcápsulas de eicosano com a variação de diferentes parâmetros e caracterizadas através de MEV, FTIR, granulometria, TGA e DSC. As microcápsulas foram inseridas em amostras de espuma com duas técnicas diferentes (filtração e aerografia) e essas amostras foram analisadas com um termógrafo para verificação do efeito termorregulador gerado. Pode-se concluir que a aerografia proporciona melhor aproveitamento de tempo e de material, ampliando os efeitos térmicos gerados na espuma flexível de PU. Também, o efeito térmico depende não apenas do tipo de microcápsula, mas da quantidade aplicada e sua distribuição pelo material. / Wheelchair custom seats foams can be adapt to the user’s anatomy nonetheless, although it can improve positioning, it influences negatively in thermal comfort as it increases the contact surface. Thermal comfort can be improved with phase change materials (PCM) that must be applied in a casing to prevent its escape in the liquid phase. The most common casing is the microcapsules. The main objective of this research is to obtain, apply and characterize PCM microcapsules, more specifically eicosane, into flexible PU foams after expansion and fabric that recovers the seat, enlarging the thermoregulatory effect of this material, reducing application time and microcapsule waste. It is a study of applied nature, research technique of direct documentation through laboratory investigation, descriptive and explanatory objective, and experimental technical procedure generating quantifiable data. Eicosane microcapsules were obtained varying different parameters and characterizes through SEM, FTIR, granulometry, TGA and DSC. The microcapsules were inserted into foam samples with two different techniques (filtration and aerography). These samples were analyzed through a thermographer to verify its thermoregulatory effect. It can be concluded that aerography has better use of time and material, improving the overall thermal effect in PU foam. Additionally, the thermal effect depends not only in the type of microcapsule, but also in quantity applied and distribution through out the material.

O design de assentos personalizados produzidos em espumas de poliuretano (PU) é uma opção para melhorar o conforto e o posicionamento das pessoas com deficiências que passam horas do dia sentadas na mesma posição. Estas superfícies de suporte aumentam a área de contato entre o assento e o usuário, o que melhora na distribuição do seu peso, diminuindo as pressões localizadas que geram problemas como úlceras de pressão. A grande maioria dos equipamentos destinados à produção destes assentos são dedicados, ou seja, especialmente desenvolvidos para este propósito, assim como suas ferramentas. Estes fatores aumentam o custo do produto final e restringem o número de pessoas que poderiam desfrutar de equipamentos personalizados. Neste sentido, a presente pesquisa objetiva estabelecer rotinas de desenvolvimento e produção de assentos personalizados para usuários de cadeiras de rodas manufaturados através de usinagem CNC convencional com a utilização de espumas de poliuretano. Para isto, foram ensaiados parâmetros (rotação e avanço) de usinagem CNC para cortar as espumas de PU. Os desbastes foram analisados quanto a precisão do corte e rebarbas em sua superfície, e os parâmetros selecionados como adequados para o corte foram então transpostos para ensaios de acabamento. Sendo as espumas de PU materiais flexíveis, a forma gerada foi verificada através da digitalização tridimensional. Para avaliar a deformação em peças maiores, os parâmetros foram testados em assentos e então analisados mais uma vez através da digitalização. Foram testados três combinações de velocidades de avanço, mantendo a rotação a 24.000 RPM por ter se mostrado mais adequada. Para validação da pesquisa, um estudo de caso foi executado com a melhor combinação de velocidade de avanço, verificadas anteriormente. Com esta pesquisa, foi comprovada a viabilidade da produção de assentos personalizados em espumas de PU flexível através da usinagem CNC. Também, com a produção destes é possível levar ao usuário um equipamento que melhora a distribuição das pressões na superfície do assento, fato verificado através de um tapete medidor de pressões. / The design of customized seats manufactured in polyurethane foams is and alternative to improve comfort and positioning for people with disabilities, as those people spend hours of the day seated in the same position. These support surfaces increase the contact area between the seat and user. This aspect improves weight distribution reducing localized pressures that can generate scars. The great majority of equipments and tools destined to the manufacture of these seats are dedicated, i.e. specially developed to this purpose. These factors enhance the final product cost and restrict the number of people who could enjoy customizes equipments. In this sense, the present research aims at establishing development and production routines of customized seats for wheelchair users manufactured through conventional CNC machining of polyurethane foams. It was tested parameters (spindle and feed rates) of CNC machining to cut polyurethane foams. The selected parameters were then transposed to finishing tests. As polyurethane foams are flexible materials that tend to deform, the distortions on the generated geometry were analyzed through tridimensional scanning. The parameters were then tested and the distortion was analyzes in bigger pieces. It was tested three combinations of feeds, keeping the spindle at 24.000 RPM (more adequate according t previous tests). A case study was also executed to validate the research. This study proves the viability of customized seat manufacture in polyurethane foams through CNC machining. It also provides the user an equipment that can improve the pressure distribution in seats surfaces, verified through a mat measurer system.