[pt] O presente trabalho tem como objetivo o estudo do comportamento mecânico, os mecanismos de fissuração e a autocicatrização de compósitos cimentícios reforçados com fibras de curauá. Desenvolveram-se três tipos de compósitos distintos, cada um reforçado com uma, três ou cinco camadas de tecido unidirecional de curauá. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos. Estudaram-se os mecanismos de fissuração por meio de fotografias obtidas ao longo dos ensaios, além de análises por correlação digital de imagens (Digital Image Correlation - DIC). Estágios de carregamento foram identificados e associados com o espaçamento entre as fissuras formadas. Os corpos de prova de flexão foram instrumentados com strain gauges nas faces inferior e superior, a fim de medir as deformações de tração e compressão. Dessa forma, foi possível realizar um estudo sobre o desenvolvimento da linha neutra e correlacionar as deformações com espaçamento entre fissuras. A capacidade de autocicatrização dos compósitos foi avaliada por meio de ensaios mecânicos cíclicos e de carregamento contínuo, e também por acompanhamento da evolução das fissuras. Estas foram monitoradas com o auxílio de microscópio estereoscópico. As amostras foram expostas a diferentes ambientes (seco, ciclos de água borrifada, imersão em água) e a influência deles foi avaliada. Todos os compósitos apresentaram strain/deflection hardening com formação de múltiplas microfissuras. Fissuras na presença de água apresentaram cicatrização total e parcial, demostrando que o material desenvolvido é promissor para a ocorrência de autocicatrização. / [en] The present work aims to study the mechanical behavior, cracking mechanisms and the autogenous healing capability of cementitious composites reinforced with curauá fabric. Composites with one, three and five fabric layers were produced. Their mechanical behavior was evaluated through direct tensile and four point bending tests. The cracking mechanisms were studied using image analysis of both photographs took during the tests and Digital Image Correlation (DIC). Various stages of loading were identified and associate with the crack formation. The effect of flexural cracking on the composite neutral axis position was analyzed using strain-gages and correlated with the crack spacing. The autogenous healing capability of the three layered composite system was analyzed by means of the mechanical behavior, in cyclic bending and constant load tests. The crack evolution was follow with microscope stereoscope. The samples were subject to several conditions (RH of 55 percent, cycles of spayed water, water immersion) and their influence was evaluated. All the composites presented strain/deflection hardening behavior with multiple microcrack formation. Cracks exposed to water were partially or totally healed, demonstrating that three layered composite is a promising material for autogenous healing.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3017.pdf: 8411236 bytes, checksum: 11eb2089b02db1886ae4503189da1116 (MD5) Previous issue date: 2010-03-10 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of the current project was the obtainment of cellulose nanofibers from curaua fibers and their application on the development of polymeric nanocomposites with EVA. A study of cellulose extraction according to the pre-treatment of the curaua fibers (mercerization with 5, 10, 15 and 17.5% NaOH solutions), acid solution used in acid hydrolysis (sulfuric (H2SO4), hydrochloric (HCl), and a mix of them (2:1 v/v)) and temperature of hydrolysis (45oC e 60oC) was carried out. Morphological analysis presented nanofibers with needle-like morphology, and similar lengths and diameters. It was noticed that the addition of hydrochloric acid to promote hydrolysis improved thermal stability of nanofibers, if compared to those hydrolyzed with sulphuric acid only, independent of fibers pre-treatment of the fibers. Nanocomposites and composites were prepared with EVA and nanofibers or mercerized fibers, with 1, 3, 5 and 7 wt% of nanofibers and 1-30 wt% of mercerized fibers, to evaluate the effect of concentration and reinforcement of nanofibers on composites properties as compared with micrometric scale fibers. The extrusion process, to incorporation of nanofibers in EVA matrix, was not enough to disperse and break of clusters of nanofibers down, which behaved as micrometric particles with low aspect ratio, but they were well adhered to the matrix, even without the use of compatibilizers. Mechanical properties of the nanocomposites presented a small increase in elastic modulus with a decrease in strain at break. For composites with mercerized curaua fibers, the extrusion process presented good fiber dispersion. The composites showed an increase on mechanical properties, mainly elastic modulus, with the increase of fiber content, greater than 7%, but with no significant changes in thermal properties. / Este projeto de doutorado teve como objetivo a obtenção de nanofibras de celulose a partir de fibras de curauá e sua aplicação no desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos com EVA (copolímero etileno-co-acetato de vinila). Inicialmente, foi realizado um estudo de extração das nanofibras frente às variações no pré-tratamento da fibra de curauá (mercerização com soluções com 5, 10, 15 e 17,5% de NaOH), tipo de ácido empregado na hidrólise (ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e mistura de ácidos sulfúrico e clorídrico (2:1 v/v)) e temperaturas de extração (45oC e 60oC). As análises morfológicas apresentaram nanofibras com formato acicular e com dimensões semelhantes. A introdução de HCl na hidrólise aumentou a estabilidade térmica das nanofibras, em relação àquelas hidrolisadas somente com H2SO4, independente do pré-tratamento a que as fibras foram submetidas. Nanocompósitos e compósitos foram preparados com EVA e nanofibras ou fibras mercerizadas, com teores entre 1 e 7% em massa de nanofibras e entre 1 e 30% em massa de fibras, para avaliar o efeito da concentração e da ação reforçante das nanofibras na matriz polimérica em relação às fibras micrométricas. O processo de extrusão, para a incorporação de nanofibras na matriz de EVA, não foi eficiente na dispersão e desagregação dos aglomerados de nanofibras, que se comportaram como partículas micrométricas com baixa razão de aspecto, mas com boa adesão na matriz, mesmo sem a utilização de agentes compatibilizantes. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos apresentaram um pequeno aumento no módulo elástico, com decaimento da elongação na ruptura. Porém, não foram observadas alterações significativas nas propriedades térmicas e no comportamento reológico dos nanocompósitos. Para os compósitos com fibras de curauá mercerizadas, o processo de extrusão proporcionou uma boa dispersão das fibras na matriz. Os compósitos apresentaram aumento das propriedades mecânicas, principalmente módulo elástico, com o aumento do teor de fibras maiores que 7%, porém sem alterações significativas nas propriedades térmicas. Este projeto de doutorado teve como objetivo a obtenção de nanofibras de celulose a partir de fibras de curauá e sua aplicação no desenvolvimento de nanocompósitos poliméricos com EVA (copolímero etileno-co-acetato de vinila). Inicialmente, foi realizado um estudo de extração das nanofibras frente às variações no pré-tratamento da fibra de curauá (mercerização com soluções com 5, 10, 15 e 17,5% de NaOH), tipo de ácido empregado na hidrólise (ácido sulfúrico (H2SO4), ácido clorídrico (HCl) e mistura de ácidos sulfúrico e clorídrico (2:1 v/v)) e temperaturas de extração (45oC e 60oC). As análises morfológicas apresentaram nanofibras com formato acicular e com dimensões semelhantes. A introdução de HCl na hidrólise aumentou a estabilidade térmica das nanofibras, em relação àquelas hidrolisadas somente com H2SO4, independente do pré-tratamento a que as fibras foram submetidas. Nanocompósitos e compósitos foram preparados com EVA e nanofibras ou fibras mercerizadas, com teores entre 1 e 7% em massa de nanofibras e entre 1 e 30% em massa de fibras, para avaliar o efeito da concentração e da ação reforçante das nanofibras na matriz polimérica em relação às fibras micrométricas. O processo de extrusão, para a incorporação de nanofibras na matriz de EVA, não foi eficiente na dispersão e desagregação dos aglomerados de nanofibras, que se comportaram como partículas micrométricas com baixa razão de aspecto, mas com boa adesão na matriz, mesmo sem a utilização de agentes compatibilizantes. As propriedades mecânicas dos nanocompósitos apresentaram um pequeno aumento no módulo elástico, com decaimento da elongação na ruptura. Porém, não foram observadas alterações significativas nas propriedades térmicas e no comportamento reológico dos nanocompósitos. Para os compósitos com fibras de curauá mercerizadas, o processo de extrusão proporcionou uma boa dispersão das fibras na matriz. Os compósitos apresentaram aumento das propriedades mecânicas, principalmente módulo elástico, com o aumento do teor de fibras maiores que 7%, porém sem alterações significativas nas propriedades térmicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMHC.pdf: 9683337 bytes, checksum: e31025256a01fd99b875839339bc3869 (MD5) Previous issue date: 2006-02-10 / The urban solid waste problem has been one of the biggest environmental challenges these days. The solution to this problem lies in integrated waste management, the objective is to minimize volumes sent to landfills. Recycling is a big part of this waste management process which involves the reprocessing of materials to obtain alternative uses for these materials in every day life. One of the solid waste materials sent for recycling is the carton package, which is made of paper, polyethylene and aluminum. In conjunction with this, the search for new plastics compounds reinforced with cellulose fibers has been appointed as a market demand, thanks to the high number of possible applications of these materials, for instance, in the car manufacturing industry, civil construction, etc. In this study the modification of the low density polyethylene/aluminum from carton packages reinforced with cellulose fibers is investigated, and the addition of the grafted copolymer with maleic anhydride, acting as a compatibilizer, whose main target is to add value to the material produced, making them more attractive from a market point of view. Grafted copolymer was added to the LDPE/Al composite and the posterior extruded. Cellulose fibers, in different percentages and particle sizes, were mixed with the resulting material from the first extrusion, and the posterior extruded in sheets, with different properties and aspects. After processing, the obtained materials were applied to thermical and mechanical characterization, infrared spectroscopy and surface eletronic microscopy to verify the efficiency of the modifications. This research showed us that by increasing the cellulose fiber percentages in the generated composites incremented mechanical properties and thermical stability in comparison to the original composite, and indicated a subtle action of the compatibilizer in the used experimental conditions. / A problemática dos resíduos sólidos urbanos tem sido uma das grandes questões ambientais atualmente. Para solução deste problema surge o gerenciamento integrado de resíduos, que tem como objetivo a minimização dos volumes enviados para aterros sanitários. A reciclagem é parte deste gerenciamento, onde se reprocessam materiais, para obtenção de materiais alternativos presentes da vida cotidiana. Um dos resíduos sólidos enviados para a reciclagem é a embalagem cartonada, composta por papel, polietileno e alumínio. Aliado a este fato, a busca por novos compostos plásticos reforçados com fibras celulósicas tem-se apresentado como uma demanda de mercado, devido ao alto número de aplicações possíveis para estes materiais, como, por exemplo, na indústria automotiva, construção civil e outras mais. Assim, neste estudo procurou-se investigar a modificação do compósito polietileno de baixa densidade / alumínio proveniente de embalagens cartonadas através do reforçamento com fibras celulósicas, e adição de copolímero graftzado com anidrido maleico, que age como compatibilizante, de forma a agregar-se valor comercial ao material produzido, tornando-o mais atrativo do ponto de vista mercadológico. Os compósitos elaborados foram gerados através de duas diferentes extrusões. Ao compósito PE/Al adicionou-se o copolímero graftzado, e estes foram posteriormente extrudados. As fibras celulósicas, em diferentes teores e com diferentes tamanhos de partículas, foram misturadas ao material resultante da primeira extrusão, e assim posteriormente extrudadas, em segunda etapa, na forma de lâminas, com diferentes propriedades e aspectos resultantes. Aos compostos obtidos ao final do processamento foram realizadas caracterização térmica, mecânica, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura visando verificar a eficácia destas modificações. Esse trabalho mostrou que o aumento dos teores de fibras celulósicas nos compostos produzidos proporcionou incremento das propriedades mecânicas e de estabilidade térmica em relação ao compósito original, além de indicar uma sutil ação do compatibilizante utilizado, nas condições experimentais empregadas.

O trabalho visou realizar um estudo sobre o comportamento mecânico e de inflamabilidade de estruturas aeronáuticas de interior fabricadas a partir de compósitos reforçados por fibras naturais, especificamente compósitos de resina fenólica com fibras de algodão e de sisal, verificando assim, a possibilidade de substituir compósitos sintéticos. Num primeiro momento, análises experimentais foram executadas para determinar as propriedades mecânicas dos materiais. Em seguida, análises computacionais foram realizadas, empregando as propriedades referentes aos compósitos sintéticos e reforçados por fibras naturais, utilizando critérios de falha e tendo como referência o desempenho do compósito sintético para uma dada estrutura aeronáutica de interior. Além disso, foram efetuadas análises do seu comportamento quanto à inflamabilidade. A incorporação de retardantes de chama foi necessária para que os compósitos reforçados por fibras naturais atendessem aos requisitos de certificação aeronáutica. Após o processo de aditivação, observou-se um aumento do módulo de elasticidade à flexão (55% para o compósito de algodão, 16% para o compósito de sisal) e a diminuição da tensão de ruptura à flexão dos compósitos reforçados por fibras naturais analisados (45% para o compósito de algodão, 55% para o compósito de sisal). No entanto, com o aumento da espessura da estrutura aeronáutica adotada (5,2% para o compósito de algodão, 10,7% para o compósito de sisal), conclui-se que a substituição do compósito sintético pelo natural seria viável. Isto acarretaria em um aumento de massa em 6,2%, caso a estrutura fosse fabricada em compósito reforçado por fibra de sisal. Finalmente, constatou-se que a fração mássica de aditivo utilizada tem grande potencial de otimização e, que a eficiência dos compósitos reforçados por fibras naturais ainda pode ser melhorada. / This dissertation has aimed to study the mechanical behavior and the flammability of aeronautical interior structures manufactured from composites reinforced by natural fibers, specifically phenolic resin and cotton and sisal fibers composites, verifying the possibility of synthetic composites replacement. Firstly, experimental analyses were performed to determine the mechanical properties of the materials. Then, computational analyses were carried out, using properties of synthetic composites and composites reinforced by natural fibers. Also, failure criteria were applied, considering the synthetic composite performance of an interior aeronautical structure as reference. Furthermore, the behavior regarding flammability was analyzed. The addition of flame retardants was necessary for the composites reinforced by natural fibers in order to attend the aeronautical certification requirements. After the addition of flame retardants, an increase in the flexural modulus of elasticity (55% for the cotton composite, 16% for the sisal composite) and a decrease in the flexural stress at break (45% for the cotton composite, 55% for the sisal composite) were observed. However, with an increase of the thickness of the aeronautical structure (5.2% for the cotton composite, 10.7% for the sisal composite), it was concluded that the replacement would be feasible, which would lead to a increase of the mass equal 6.2% for the sisal fiber composite. Finally, it was evidenced that the used flame retardant mass fraction has a great potential for optimization and that the natural composites efficiency can be improved.

Submitted by Adriely Bruce (adriely_bruce@hotmail.com) on 2016-12-02T14:22:37Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gleicyanne O. S. Portela.pdf: 22271229 bytes, checksum: 080a862aceacc66dfad8d9ac34c508bf (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-12-02T19:19:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gleicyanne O. S. Portela.pdf: 22271229 bytes, checksum: 080a862aceacc66dfad8d9ac34c508bf (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-12-02T19:20:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gleicyanne O. S. Portela.pdf: 22271229 bytes, checksum: 080a862aceacc66dfad8d9ac34c508bf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-02T19:20:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Gleicyanne O. S. Portela.pdf: 22271229 bytes, checksum: 080a862aceacc66dfad8d9ac34c508bf (MD5) Previous issue date: 2016-04-01 / The usage of natural fibers as reinforcement in cementitious matrices has been an alternative to replacing the synthetic fibers. In this work jute fiber were characterized and added in composite. For the production of geopolymer, the activators were potassium hydroxide and potassium silicate hydroxide mixed with metakaolin, cement and sand. Characterization tests utilizing x-ray fluorescence techniques (XFR), X-ray diffractometry (XRD), chemical and physical tests, tensile and flexural tests and analyzis of the microstructu e by scanning electron microscopy (SEM) were performed for characterization of materials. Compressive strength tests on the matrix were performed at the ages of 7, 14 and 28 days, and the samples had a maximum performance of compressive strength at 58,29 MPa. The composites reinforced with three layers of jute fabric were submitted to mechanical tests after 14days and showed a flexural behavior with maximum stress of 21.4 MPa. The results indicated that the use of natural fibers increased mechanical performance of traction and flexion geopolymer composite. / O uso de fibras naturais como reforço em matrizes cimentícias tem sido uma alternativa para substituição das fibras sintéticas. Neste trabalho, as fibras de juta foram caracterizadas e adicionadas compósitos. Para a produção dos geopolímeros os ativadores foram o hidróxido de potássio e silicato de hidróxido de potássio, misturados a metacaulinita, cimento e areia. Ensaios de caracterização utilizando técnicas de Fluorescência de raio-x (FRX), Difratometria de raio-x (DRX), ensaios químicos e físicos, ensaios de tração e flexão e analise da microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizados para a caracterização dos materiais. Os testes de resistência à compressão na matriz foram realizados nas idades de 7, 14 e 28 dias, amostras apresentaram desempenho máximo de resistência à compressão de 58,29 MPa. Os compósitos reforçados com três camadas de tecido de juta foram submetidos aos ensaios mecânicos após 14 dias e apresentaram comportamento à flexão com tensão máxima de 21,4 Mpa. Os resultados obtidos indicaram que o uso de fibras naturais aumentou o desempenho mecânico de tração e flexão do compósito geopolímero.

As fibras vegetais podem ser utilizadas nao somente para tecidos, mas tambem para fabricacao de fios, cordames, naotecidos, compositos em substituicao aos fabricados em madeira ou materiais sinteticos, sendo que o Brasil possui uma grande variedade de fibras naturais. O presente estudo teve como principal objetivo a caracterizacao fisico-quimica de seis fibras texteis vegetais de especies da familia Malvaceae: Sida rhombifolia L.; Sida carpinifolia L. f.; Sida cordifolia L.; Sidastrum paniculatum (L.) Fryxell; Malvastrum coromandelianum (L.) Gurck e Wissadula subpeltata (Kuntze) R. E. Fries. Foram realizados testes fisicos tenseis (resistencia e alongamento); microscopia optica (sem e com solucao de iodo); teores de regain e umidade; testes quimicos de combustao, determinacao do pH do extrato aquoso, efeitos de solvente organico, alcali e acido. Em adicao, foram feitos testes de DSC, TGA, SEM, FTIR, microscopia de luz polarizada, grau de polimerizacao e densidade. Os valores de tenacidade (21-33 cN/tex), alongamento (2-3%) e modulo de Young (10-20 N/tex) sao compativeis com as de fibras naturais de reconhecida empregabilidade textil, com excecao de Sida rhombifolia L. (12 cN/tex). Os resultados obtidos de microscopias opticas e SEM, combustao e regain (10-18%) sao compativeis com os de outras fibras celulosicas. Os testes de FTIR confirmaram presenca de celulose, hemicelulose e lignina, sendo que os testes de DSC e TGA indicaram as temperaturas de picos endotermicos e composicao de hemicelulose (285-337oC; 10-15%), -celulose (360- 365oC; 55-60%) e lignina (420-425oC, 11-27%), valores esses coerentes com os reportados em literatura para outras fibras lignocelulosicas. Em funcao dessas temperaturas, a possibilidade de emprego das fibras estudadas em compositos termoplasticos e bastante restrita. No entanto, por nao haver alteracao significativa de massa apos tratamento com solvente organico, ha indicacao que as fibras do presente estudo poderiam ser empregadas em compositos plasticos termorrigidos. / Vegetal fibers can be employed not only for fabrics, but also for the production of yarns, ropes, nonwovens and composites substituting those ones manufactured from wood or synthetic materials whereas Brazil has a great variety of natural fibers. The present study had as main objective the physicochemical characterization of six textile vegetal fibers of species from Malvaceae family: Sida rhombifolia L.; Sida carpinifolia L. f.; Sida cordifolia L.; Sidastrum paniculatum (L.) Fryxell; Malvastrum coromandelianum (L.) Gurck and Wissadula subpeltata (Kuntze) R. E. Fries. Tensile physical tests (resistance and elongation); optical microscopy (with and without iodine solution); moisture and regain contents; chemical combustion tests; aqueous extract pH; the effects of organic solvent, alkali, acid were carried out. In addition DSC, TGA, SEM, FTIR tests, polarized light microscopy, density and degree of polymerization tests were performed. The values of tenacity (21-33 cN/tex), elongation (2-3%) and Young s modulus (10-20 N/tex) are compatible with those ones from natural fibers of recognized textile employability, exception Sida rhombifolia L. (12 cN/tex). The results of optical and SEM microscopies, combustion and regain (10-18 %) are consistent with those of other cellulosic fibers. The FTIR tests confirmed the presence of cellulose, hemicellulose and lignin, whereas DSC and TGA tests showed endothermic peak temperatures and composition values of hemicellulose (285-337oC ; 10-15%) , -cellulose (360-365oC ; 55-60%) and lignin (420-425oC , 11- 27%), which are consistent with those reported in the literature for other lignocellulosic fibers. Taking in account these temperatures, the possibility of employing the studied fibers in thermoplastic composites is very limited. However, because no significant mass change after treatment with organic solvent, there is indication that the fibers of the present study could be employed in thermoset plastic composites.

O aumento da produção pela agroindústria, ao mesmo tempo em que proporciona benefícios, gera uma grande quantidade de resíduos que, se não tratados de forma adequada, trazem malefícios à sociedade e ao ambiente. A utilização destes subprodutos diminui custos da produção, aumenta o aproveitamento total do alimento e reduz o impacto ambiental. Dessa forma, alguns subprodutos como cascas, sementes e bagaços podem ser transformados em ingredientes alimentícios. Este trabalho teve como objetivo caracterizar as polpas e os resíduos do processamento de açaí, buriti e cupuaçu, bem como avaliar a melhor fonte de fibras para a elaboração de pães integrais. Os resíduos foram separados em: torta desengordurada de açaí, de buriti e cupuaçu; açaí integral; semente do açaí; endocarpo esclerificado do buriti; casca do buriti; buriti integral; semente do buriti; casca do cupuaçu; cupuaçu integral e semente do cupuaçu. Foram realizadas análises de composição centesimal e coloração nas polpas e resíduos, onde a casca de cupuaçu apresentou melhores características para elaboração de uma farinha para desenvolvimento dos pães. Os pães foram desenvolvidos substituindo parcialmente a farinha de trigo pela farinha de casca de cupuaçu (FCC) em 0%, 3%, 6% e 9% e analisados quanto à composição centesimal, fatores antinutricionais, propriedades físicas e aceitabilidade pelos consumidores. Para elaboração da FCC, as cascas foram lavadas, sanitizadas com hipoclorito de sódio, liofilizadas e trituradas em moinho de facas. Como resultados, os pães integrais tiveram sua composição centesimal quase inalterada em função da substituição da farinha de trigo pela farinha de casca de cupuaçu, exceto pelo aumento gradativo no teor de fibras alimentares em detrimento do teor de carboidrato. Assim, os pães com 6% de FCC, segundo a legislação brasileira, podem ser considerados como fonte de fibras e os pães com 9% com alto teor de fibras alimentares. O aumento do teor de FCC proporcionou diminuição no valor calórico dos pães em relação ao padrão, assim como melhor digestibilidade protéica in vitro; aumento não significativo nos teores de taninos; leve aumento no teor de fitatos e fenólicos totais, porém próximos aos encontrados na literatura. O valor de pH pouco variou nos pães. A farinha de casca de cupuaçu contribuiu para aumentar a diferença de cor dos miolos dos pães do que da crosta dos mesmos, onde maiores quantidades de farinhas de casca adicionadas promovem colorações mais escuras. O volume dos pães diminuiu proporcionalmente em relação ao aumento da substituição da farinha branca pela de casca, quando comparados ao pão padrão. Todos os pães encontram-se dentro da legislação em relação aos microrganismos. Para o teste de aceitação aplicado, constatou-se que 72,5% consumiam pães diariamente; 67,5% consideraram pães importantes na alimentação e 65,0% declararam importante o consumo de fibras para a saúde. Quanto à avaliação da qualidade, os pães com 0%, 3% e 6% de farinha de casca de cupuaçu obtiveram ótima aceitação e seriam adquiridos/consumidos por 92,5% dos provadores. / The increasing agribusiness production where as providing benefits, generates a large amount of waste that if not treated properly, may harm society and the environment. The use of these by products reduces production costs, increase the total utilization of food and reduce environmental impact. Thus, some byproducts such as hulls, seeds and meals can be processed into food ingredients. This study aimed to characterize the pulps and waste processing of assai, buriti and cupuassu as well as evaluate the best source of fiber for the production of whole grain breads. The residues were separated into: assai, buriti, cupuassu hulls, seeds and whole fruits as well as buriti sclerified endocarp and were analyzed for bromatological composition and pulp and waste coloR. Cupuassu hulls presented better characteristics for the preparation of a meal for the development of the loaves. The breads were developed by partially replacing wheat flour by ground cupuassu hulls (FCC) at 0%, 3%, 6% and 9% levels and analyzed for proximate composition, antinutritional factors, physical properties and consumer S acceptability. For preparation of the FCC, the shells were washed, sanitized with sodium hypochlorite, dried and crushed in a grinder of knives. As a result, the breads had their composition almost unchanged due to the substitution of wheat flour by cupuassu hull flour, except for a gradual increase in dietary fiber content at the expense of carbohydrate content. Hence, the breads with 6% of FCC, according to brazilian laws, can be considered as source of fiber and breads with 9% with high-fiber food. The increased content of FCC provideS a decrease in the caloric value of bread in relation to the pattern, as well as better protein digestibility in vitro, no significant increase in the levels of tannins, a slight increase in the content of phytate and total phenolics, but close to those found in the literature. The pH varied little in the breads. The cupuassu hull flour helped increase the difference in color between bread crumbs and crust, where larger quantities of hull flour promoted the darker hues. The loaf volume decreased proportionally to the increase of hull flour, when compared to standard bread. All breads are within the law in relation to microbiological patterns. For the acceptance test applied, it was found that 72.5% ate bread daily, 67.5% considered important in the diet breads and 65.0% reported significant fiber intake for health. Regarding the evaluation of quality, the bread containing 0%, 3% and 6% of cupuassu hull flour had great acceptance and would be bought or consumed by 92.5% of the panelists.

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T21:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_IvaneiFerreira_M.pdf: 6507466 bytes, checksum: 544ce949996ee364af7bcc47e112b2ec (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho estudou-se biocompósitos poliméricos obtidos a partir de um poliéster biodegradável e fibra natural de Munguba (Pseudobombax munguba) nativa da região amazônica. Trata-se de uma fibra de grande abundância encontrada nas regiões alagadiças da floresta, para a qual não existem relatos na literatura de sua utilização em biocompósitos poliméricos. Estudou-se a influência do tamanho da fibra, da concentração, e de tratamentos químicos na superfície da fibra, sobre as propriedades finais dos biocompósitos. As fibras naturais foram moídas e classificadas por tamanho e submetidas a tratamentos químicos. A fim de avaliar as modificações promovidas pelos tratamentos empregados, as propriedades mecânicas, morfologia e propriedades de superfície foram analisadas. A análise por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR) mostrou o aparecimento de grupos ésteres confirmando a troca de hidroxila por acetila. Os ensaios mecânicos de tração mostraram que a modificação química proporcionou aumento de 75% no módulo elástico da fibra. Pelas análises de morfologia e de ângulo de contato, foram verificadas alterações superficiais significativas da fibra de munguba, enquanto que a análise termogravimétrica (TGA) mostrou que a modificação química aumentou a estabilidade térmica em comparação com a fibra natural. Os biocompósitos foram preparados por mistura em alto cisalhamento no estado fundido, utilizando fibras naturais e quimicamente tratadas com teores de 10 e 20% variando-se o tamanho das fibras. Os resultados indicaram que o aumento na concentração de fibra foi a principal responsável pelas mudanças nas propriedades mecânicas. As análises morfológicas mostraram que os tratamentos químicos não foram eficazes em promover boa interação fibra-matriz. Modelos mecânicos foram usados para prever o módulo de elasticidade dos biocompósitos sendo que o modelo de Russell descreveu com boa adequação os sistemas estudados. Através da calorimetria exploratória diferencial (DSC) verificou-se que a adição de fibras provocou alterações na cristalinidade, diminuição na temperatura de fusão e aumento na temperatura de cristalização na matriz / Abstract: In this work it was studied polymer biocomposites made from a biodegradable polyester and natural fiber Munguba (Pseudobombax Munguba) native to the Amazon region, found in great abundance marshy areas of the forest, for which there are no literature reports of its use in polymer biocomposites. The effects of fiber size, concentration and chemical treatment on the fiber surface on the final properties of the biocomposites were studied. The natural fibers have been milled and classified by size and subjected to chemical treatment. In order to evaluate the changes promoted by employed treatment, the mechanical properties, surface properties and morphology were evaluated. Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis showed the appearance of ester groups to hydroxyl confirming the exchange by acetyl. By the tensile strength tests showed that the chemical modification time increased by 75% the elastic modulus of the fiber. The analysis of the morphology and the contact angle, significant surface changes were observed in the Munguba fiber, whereas the thermogravimetric analysis (TGA) showed that the chemical modification increased the thermal stability in comparison to the natural fiber. The biocomposites were prepared by high shear mixing in the molten state using natural, and chemically treated fibers with levels of 10 and 20% varying the size of the fibers. The results indicated that increasing the concentration of fiber was mainly responsible for the changes in mechanical properties. The morphological analysis showed that the chemical treatments were not effective in promoting good fiber-matrix interaction. Mechanical models were used to predict the elastic modulus of the biocomposites and the model of Russell presented a good fit to the studied systems. By differential scanning calorimetry (DSC) showed that the addition of fibers caused changes in crystallinity decrease in melting temperature and crystallization temperature increase in the matrix / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

[pt] Fibras naturais vêm sendo utilizadas desde a antiguidade, mas, a partir do século XX, foram amplamente substituídas por fibras sintéticas, que apresentam diversas vantagens, tais como grande uniformidade de suas propriedades. Com a preocupação de se ter um desenvolvimento sustentável, voltou-se a substituir os materiais sintéticos por materiais naturais. Algumas das vantagens de utilizar fibras ligno-celulósicas incluem biodegrabilidade, a fixação de carbono, baixo custo e baixa abrasividade. Nos últimos anos, entre diversas aplicações, os setores de construção civil e automobilística estão utilizando fibras naturais como reforço de compósitos termoplásticos, assim como para interiores de cabines de automóveis e caminhões e em capacetes usados em EPI. Este trabalho visa realizar uma caracterização de fibras naturais existentes no mercado brasileiro, a saber: Bastão do Imperador, Costus e Helicônia bihai. O principal uso dessas três espécies se dá como flores ornamentais e como plantas medicinais, mas há um grande potencial no reaproveitamento dos rejeitos dos caules dessas plantas. Para isto foi realizada uma caracterização das fibras, visando medir a verdadeira seção transversal destas utilizando microscopia digital e análise de imagens. Alem disto foi desenvolvida uma metodologia própria para a preparação de amostras de fibras naturais. Foi realizado caracterização por MEV, DRX e TGA. / [en] Natural fibers have been used since ancient times, but since the 20th century they have been largely substituted by synthetic fibers, which offer several advantages such as their homogeneous properties. However, in light of the growing concerns about sustainable development, natural materials have once again started to substitute synthetic ones. A few of the advantages of utilizing lignocellulosic fibers include biodegradability, low cost, and low abrasiveness. In recent years, among many applications, the civil construction and automotive industries are using natural fibers as reinforcement in thermoplastic composites, as well as interior cabins of cars and trucks and helmets used in PPE. Over the past years, areas such as civil construction and the automotive industry have used natural fiber-reinforced thermoplastic composites in car and truck interiors, as well as in helmets used in constructions. This work intends to characterize fibers available in the brazilian market, in particular: Etlingera elatior, Costus, Helicônia bihai. These three species are mainly used as medicinal plants or ornamental flowers, but there is a great potential to reutilize the discarded stems of these plants. Furthermore, these fibers will be characterized using digital microscopy and image analysis, aiming to measure their real transversal section. A method for preparing natural fiber samples will be developed for this purpose. For this was a characterization of the fibers was done in order to measure the true cross section of these using digital microscopy and image analysis. Besides it has been developed a methodology for the preparation of samples of natural fibers. Characterization was performed by SEM, XRD and TGA.

[pt] O desenvolvimento, caracterização mecânica e fluência de compósitos cimentícios têxteis reforçados com fibra de sisal foram realizados neste trabalho. Os compósitos foram fabricados utilizando uma matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio, obtida pela substituição parcial do cimento por cinza volante e metacaulim. Foram desenvolvidos três tipos de compósitos, cada um com três ou cinco camadas de tecido unidirecional de sisal. Os compósitos com três camadas foram reforçados variando a condição das fibras em saturadas e com umidade natural. O comportamento mecânico foi avaliado por meio de ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos. Estudaram-se os mecanismos de fissuração por meio de fotografias obtidas ao longo dos ensaios, além de análises por correlação digital de imagens - DIC. Todos os compósitos apresentaram comportamento strain/deflection hardening com formação de múltiplas fissuras. Ensaios de fluência à tração e à flexão foram realizados nos compósitos pré-fissurados a fim de estudar as respostas dependentes do tempo. As amostras reforçadas com fibras saturadas apresentaram deformações superiores na tração devido às propriedades da interface fibra-matriz e níveis de deflexão inferiores, além da diminuição da tensão máxima resistida e redução da capacidade de deflexão/deformação. A evolução das fissuras foi monitorada durante todo o ensaio de fluência com o auxílio de um microscópio estereoscópico. Para uma melhor compreensão do mecanismo de fluência dos compósitos, foram realizados ensaios de tração de uma única fibra sob carga sustentada. Além disso, ensaios de fluência à compressão e retração da matriz com diferentes níveis de substituição do cimento por metacaulim foram realizados para entender o seu efeito ao longo do tempo. / [en] In the present work, the development, mechanical characterization and creep of textile reinforced cementitious composites reinforced with sisal fiber were investigated. The composites were manufactured using a matrix with a low calcium hydroxide content, obtained by partially replacing the cement by fly ash and metakaolin. Three types of composites were developed, each with three or five layers of unidirectional sisal fabric. The composites with three layers were reinforced varying the condition of the fibers in saturated and with natural humidity. The mechanical behavior was evaluated through direct tension and four-point flexural tests. Cracking mechanisms were studied through photographs obtained during the tests, as well as analyzes by digital image correlation - DIC. All composites presented strain/deflection hardening behavior with formation of multiple cracks. Tensile and flexural creep tests were performed on pre-cracked composites in order to study time-dependent responses. The samples reinforced with saturated fibers showed higher strain in tension due to the properties of the fiber-matrix interface and lower deflection levels, in addition to the reduction of the ultimate stress and deflection/deformation capacity. The evolution of cracks was monitored throughout the creep test with a stereoscopic microscope. For a better understanding of creep mechanism of the composites, tensile tests of a single fiber were carried out under sustained load at different levels of loading. In addition, compression creep and shrinkage tests of the matrix with different levels of cement replacement with metakaolin were performed to understand its effect over time.