[ES] El objetivo general de la presente tesis doctoral fue aditivar polímeros biodegradables con colofonia y sus derivados mediante el uso de técnicas de procesamiento convencionales y no convencionales. En esta tesis se presentan siete trabajos dentro de cuatro bloques de estudio que constituyeron los objetivos específicos de la investigación. En el primer bloque de estudio se realizó una caracterización comparativa de cinco colofonias de diferentes fuentes para determinar sus propiedades y establecer las diferencias entre cada colofonia para su posterior uso y aplicación como aditivos sostenibles de polímeros biodegradables. En el segundo bloque de estudio se aditivó colofonia en matrices de polímeros biodegradables para lo cual se realizaron dos trabajos. En el primer trabajo se empleó poli (butilen adipato-co-tereftalato) (PBAT) como matriz polimérica y colofonia (GR) y un pentaeritritol éster de colofonia (UT) como aditivos. El PBAT se mezcló con las resinas en varios contenidos y las formulaciones se procesaron por extrusión y un posterior moldeo por inyección. En el segundo trabajo se empleó poli(¿-caprolactona) (PCL) como matriz polimérica, y como aditivos se emplearon GR y cera de abeja (BW). Las formulaciones se prepararon por mezcla por extrusión y el procesamiento del material se llevó a cabo por una técnica no convencional que es la manufactura aditiva o impresión 3D.En el tercer bloque de estudio se realizó la aditivación de materiales termoplásticos utilizando como base un polímero biodegradable de alto rendimiento ambiental y como aditivo colofonia y sus derivados. Como polímero base se empleó almidón termoplástico (TPS) y como aditivos de usaron los siguientes derivados de colofonia: colofonia sin modificar (GR), colofonia deshidrogenada (RD), colofonia modificada con anhidrido maleico (CM), pentaeritritol éster (LF) y éster de glicerol de colofonia (UG). La colofonia se mezcló con el TPS por extrusión y el procesamiento de las mezclas se llevó a cabo por moldeo por inyección. En el cuarto bloque se estudió la aditivación de colofonia a matrices poliméricas mediante la técnica de electropulverización. Se realizaron tres trabajos en los que se optimizó e implementó el proceso de electrospulverización para la incorporación de microesferas de colofonia en matrices poliméricas. En el primer trabajo se evalúo el uso de un proceso electrohidrodinámico como método de aditivación de colofonia en matrices poliméricas. En el segundo trabajo se optimizó el proceso de electropulverización de colofonia a partir de 24 experimentos. Posteriormente, se depositaron microesferas de GR sobre películas de PCL para obtener sistemas bicapa. Los resultados obtenidos revelaron un gran potencial para procesar fácilmente sistemas bicapa con alto interés en aplicaciones agrícolas, de empaque y/o biomédicas sostenibles. Finalmente, en el tercer trabajo se usó el método optimizado de electrospraying para aditivar microesferas de colofonia sobre la capa exterior de una mascarilla quirúrgica a base de polipropileno (PP), y se determinó que el revestimiento de microesferas ayudó a mantener la hidrofobicidad original de la capa exterior de la mascarilla quirúrgica incluso después de 6 horas de uso, aumentando en el tiempo de vida útil de la mascarilla. Los resultados de la tesis indican que la colofonia y sus derivados son versátiles como aditivos de matrices termoplásticas biodegradables y que el proceso de aditivación puede llevarse a cabo por métodos de procesamiento tanto convencionales como no convencionales. Los hallazgos del estudio son significativos porque la colofonia es un material natural obtenido de fuentes renovables, no es tóxica y es biocompatible, de modo que su uso como aditivo no solo mejora las propiedades de los polímeros biodegradables, sino que promueve el estudio y desarrollo de materiales sostenibles lo que contribuye a la disminución del impacto ambiental de los plásticos. / [CA] L'objectiu general de la present tesi doctoral va ser additivar polímers biodegradables amb colofònia i els seus derivats mitjançant l'ús de tècniques de processament convencionals i no convencionals. En aquesta tesi es presenten set treballs dins de quatre blocs d'estudi que van constituir els objectius específics de la investigació. En el primer bloc d'estudi es va realitzar una caracterització comparativa de cinc colofònies de diferents fonts, per a determinar les seues propietats i establir les diferències entre cada colofònia per al seu posterior ús i aplicació com a additius sostenibles de polímers biodegradables. En el segon bloc d'estudi es additivar colofònia en matrius de polímers biodegradables, per a això es van realitzar dos treballs. En el primer treball es va emprar poli (butilen adipat-co-tereftalat) (PBAT) com a matriu polimèrica i colofònia (GR) i un pentaeritritol èster de colofònia (UT) com a additius. El PBAT es va mesclar amb les resines en diversos continguts i les formulacions es van processar per extrusió i un posterior emotlament per injecció. En el segon treball es va emprar poli(¿-caprolactona) (PCL) com a matriu polimèrica, i com a additius es van emprar GR i cera d'abella (BW). Les formulacions es van preparar per mescla per extrusió i el processament del material es va dur a terme per una tècnica no convencional que és la manufactura additiva o impressió 3D. En el tercer bloc d'estudi es va realitzar l'additivació de materials termoplàstics utilitzant com a base un polímer biodegradable d'alt rendiment ambiental i com a additiu colofònia i els seus derivats. Com a polímer base es va emprar midó termoplàstic (TPS) i com a additius de van usar els següents derivats de colofònia: colofònia sense modificar (GR), colofònia deshidrogenada (RD), colofònia modificada amb anhidrido maleic (CM), pentaeritritol èster (LF) i èster de glicerol de colofònia (UG). La colofònia es va mesclar amb el TPS per extrusió i el processament de les mescles es va dur a terme per emotlament per injecció. En el quart bloc es va estudiar l'additivació de colofònia a matrius polimèriques mitjançant la tècnica d'electrospulverització. Es van realitzar tres treballs en els quals es va optimitzar i va implementar el procés d'electrospulverització per a la incorporació de microesferes de colofònia en matrius polimèriques. En el primer treball s'avalue l'ús d'un procés electrohidrodinàmic com a mètode d'additivació de colofònia en matrius polimèriques i es van obtindre tant microesferes com microfibres de colofònia depenent de la concentració de la solució inicial. En el segon treball es va optimitzar el procés d'electrospulverització de colofònia a partir de 24 experiments. Posteriorment, les microesferes de GR es van depositar sobre pel·lícules de per a obtindre sistemes bicapa. Els resultats obtinguts van revelar un gran potencial per a processar fàcilment sistemes bicapa. Finalment, en el tercer treball es va usar el mètode optimitzat d'electrospulverització per a additivar microesferes de colofònia sobre la capa exterior d'una màscara quirúrgica a base de polipropilè (PP), i es va determinar que el revestiment de microesferes va ajudar a mantindre la hidrofobicitat original de la capa exterior de la màscara quirúrgica. Els resultats de la tesi indiquen que la colofònia i els seus derivats són versàtils com a additius de matrius termoplàstiques biodegradables i que el procés de d'additivació pot dur-se a terme per mètodes de processament tant convencionals com no convencionals. Les troballes de l'estudi són significatius perquè la colofònia és un material natural obtingut de fonts renovables, no és tòxica i és biocompatible, de manera que el seu ús com a additiu no sols millora les propietats dels polímers biodegradables, sinó que promou l'estudi i desenvolupament de materials sostenibles el que contribueix a la disminució de l'impacte ambiental dels plàstics / [EN] The general objective of this doctoral thesis was to add biodegradable polymers with gum rosin and its derivatives, using conventional and unconventional processing techniques. This thesis presents seven works within four study blocks that constitute the specific objectives of the research. The first study block conducts a comparative characterization of five gum rosins from different sources to determine their properties and establish the differences between each rosin for their subsequent use and application as sustainable additives for biodegradable polymers. The second study block examines the compounding of biodegradable polymer matrices with gum rosin, for which two works were developed. The first work uses poly (butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) as the polymeric matrix and rosin (GR) and a rosin pentaerythritol ester (UT) as additives. PBAT was mixed with the resins in various contents, and the formulations were processed by extrusion and subsequent injection molding. The second work uses poly(¿-caprolactone) (PCL) as a polymeric matrix and GR and beeswax (BW) as additives. The three materials mentioned are biocompatible and biodegradable. The formulations were mixed by extrusion, and the material was processed by an unconventional technique: additive manufacturing or 3D printing. The third study block compounded thermoplastic materials using a biodegradable polymer with high environmental performance as a base and gum rosin and its derivatives as additives. This study used thermoplastic starch (TPS) as the base polymer and the following gum rosin derivatives were used as additives: unmodified rosin (GR), dehydrogenated rosin (RD), rosin modified with maleic anhydride (CM), pentaerythritol ester (LF) and ester of rosin glycerol (UG). Gum rosin and TPS were mixed by extrusion and processed by injection molding. The fourth study block studies the addition of rosin to polymeric matrices using the electrospraying technique. Three works were carried out to optimize and implement the electrospraying process for adding rosin microspheres in polymeric matrices. The first work evaluated the use of an electrohydrodynamic process to add gum rosin to polymeric matrices. The process allowed gum rosin microspheres and microfibers depending on the concentration of the initial solution. The second work optimized the gum rosin electrospraying process from 24 experiments. Subsequently, GR microspheres were deposited on compression molded PCL films to obtain bilayer systems. The results revealed a great potential to efficiently process bilayer systems with high interest in sustainable agricultural, packaging, and/or biomedical applications. Finally, the third work used the optimized electrospraying method to add gum rosin microspheres to the outer layer of polypropylene (PP)-based surgical mask. The results showed that the microsphere coating helped maintain the original hydrophobicity of the outer layer of the surgical mask. The thesis results indicate that gum rosin and its derivatives are versatile as additives in biodegradable thermoplastic matrices and that both conventional and unconventional processing methods can carry out the additive process. The study findings are significant because rosin is a natural material obtained from renewable sources; it is non-toxic and biocompatible. Therefore, using gum rosin as an additive not only improves the properties of biodegradable polymers but also promotes the study and development of sustainable materials, which contributes to reducing the environmental impact of plastics. / Gracias a la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital, por la beca otorgada (GRISOLIAP/2019/113), que me ha permitido dedicarme completamente a la realización de este proyecto. A la Conselleria de Innovación, Universidades, Ciencia y Sociedad Digital por la ayuda para “Subvenciones para estancias de contratados predoctorales en centros de investigación fuera de la Comunitat Valenciana (BEFPI)” (CIBEFP/2021/30) / Pavón Vargas, CP. (2022). Aditivación de materiales biodegradables mediante el uso de derivados de colofonia [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191385

[ES] Esta tesis documenta el desarrollo de un proyecto industrial desde sus inicios, abarcando desde la investigación de usuario hasta la puesta en marcha de una empresa y la fabricación de un producto novedoso. El proyecto se ha centrado en el sector de la danza clásica, un área tradicional y con escasa innovación, con el objetivo de introducir en el mercado unas zapatillas de punta vanguardistas, que resolvieran los problemas reales de las bailarinas. A lo largo del desarrollo, se han aplicado las metodologías Design Thinking y Lean Startup, las cuales han permitido conocer en profundidad las necesidades de los distintos perfiles de bailarina e iterar rápidamente sobre el diseño de las zapatillas a través de testeos continuos con usuarias finales. Previamente al diseño, se realizó un exhaustivo estudio de patentes para asegurar que el diseño final fuera registrable, ya que uno de los objetivos principales era proteger legalmente la innovación. El resultado, unas puntas de ballet con estructura interna polímerica y almas intercambiables, demuestra la viabilidad de crear un producto innovador de manera ágil y con recursos limitados. Las zapatillas desarrolladas han sido diseñadas específicamente para mejorar la durabilidad, adaptabilidad y comodidad, factores identificados como cruciales en la investigación de usuario. A través del uso de polímeros y técnicas de fabricación avanzadas, como la impresión 3D, se ha obtenido una zapatilla con una durabilidad significativamente superior a la de los modelos tradicionales. El proceso no ha estado exento de desafíos, como las limitaciones impuestas por la necesidad de patentamiento y los tiempos prolongados de fabricación inherentes a los productos físicos. Sin embargo, la implementación del concepto de Producto Mínimo Viable (PMV) ha permitido realizar ajustes basados en la retroalimentación del mercado, reduciendo riesgos y optimizando el diseño final. A pesar de que las barreras económicas y logísticas han llevado a la decisión de no continuar con la comercialización del producto, la investigación abre nuevas líneas de trabajo, especialmente en la personalización de componentes mediante tecnologías emergentes. Esta tesis no solo valida la aplicación de metodologías ágiles en el desarrollo de productos físicos, sino que también destaca la importancia de evolucionar en ámbitos tradicionales como el de la danza clásica. Aunque la innovación es necesaria, este sector avanza con lentitud, y persisten defensores de enfoques tradicionales tanto en la educación como en las herramientas. Será necesario un tiempo para que las nuevas generaciones, más receptivas al cambio, impulsen una transformación progresiva / [CA] Aquesta tesi documenta el desenvolupament d'un projecte industrial des dels seus inicis, abastant des de la investigació d'usuari fins a la posada en marxa d'una empresa i la fabricació d'un producte nou. El projecte s'ha centrat en el sector de la dansa clàssica, una àrea tradicional i amb escassa innovació, amb l'objectiu d'introduir en el mercat unes sabatilles de punta avantguardistes, que resolgueren els problemes reals de les ballarines. Al llarg del desenrotllament, s'han aplicat les metodologies Design Thinking i Lean Startup, les quals han permés conéixer en profunditat les necessitats dels diferents perfils de ballarina i iterar ràpidament sobre el disseny de les sabatilles a través de testeigs continus amb usuàries finals. Prèviament al disseny, es va realitzar un exhaustiu estudi de patents per a assegurar que el disseny final fora enregistrable, ja que un dels objectius principals era protegir legalment la innovació. El resultat, unes puntes de ballet amb amb estructura interna polimèrica i plantilles intercanviables, demostra la viabilitat de crear un producte innovador de manera àgil i amb recursos limitats. Les sabatilles desenvolupades han sigut dissenyades específicament per a millorar la durabilitat, adaptabilitat i comoditat, factors identificats com a crucials en la investigació d'usuari. A través de l'ús de polímers i tècniques de fabricació avançades, com la impressió 3D, s'ha obtingut una sabatilla amb una durabilitat significativament superior a la dels models tradicionals. El procés no ha estat exempt de desafiaments, com les limitacions imposades per la necessitat de patentatge i els temps prolongats de fabricació inherents als productes físics. No obstant això, la implementació del concepte de Producte Mínim Viable (PMV) ha permés realitzar ajustos basats en la retroalimentació del mercat, reduint riscos i optimitzant el disseny final. A pesar que les barreres econòmiques i logístiques han portat a la decisió de no continuar amb la comercialització del producte, la investigació obri noves línies de treball, especialment en la personalització de components mitjançant tecnologies emergents. Aquesta tesi no sols valida l'aplicació de metodologies innovadores en el desenvolupament de productes físics, sinó que també destaca la importància d'evolucionar en àmbits tradicionals com el de la dansa clàssica. Encara que la innovació és necessària, aquest sector avança amb lentitud, i persisteixen defensors d'enfocaments tradicionals tant en l'educació com en les eines. Serà necessari un temps perquè les noves generacions, més receptives al canvi, impulsen una transformació progressiva. / [EN] This thesis documents the development of an industrial project from its inception, encompassing user research, the establishment of a company, and the manufacture of a novel product. The project has focused on the classical dance sector, a traditional area with limited innovation, with the aim of introducing avant-garde pointe shoes to the market that address the real issues faced by dancers. Throughout the development, the methodologies of Design Thinking and Lean Startup were applied, which allowed for an in-depth understanding of the needs of various dancer profiles and facilitated rapid iteration on the shoe design through continuous testing with end users. Prior to the design phase, an exhaustive patent study was conducted to ensure that the final design would be registrable, as one of the primary objectives was to legally protect the innovation. The result, a pair of ballet pointe shoes with a polymeric internal structure and interchangeable shanks, demonstrates the feasibility of creating an innovative product in an agile manner with limited resources. The developed shoes were specifically designed to improve durability, adaptability, and comfort¿factors identified as crucial in user research. Through the use of polymers and advanced manufacturing techniques, such as 3D printing, a shoe with significantly greater durability than traditional models was achieved. The process was not without challenges, such as the limitations imposed by the need for patenting and the prolonged manufacturing times inherent to physical products. However, the implementation of the Minimum Viable Product (MVP) concept allowed for adjustments based on market feedback, thereby reducing risks and optimising the final design. Despite the economic and logistical barriers that led to the decision not to proceed with the commercialisation of the product, the research opens new avenues of work, particularly in the personalisation of components through emerging technologies. This thesis not only validates the application of innovative methodologies in the development of physical products but also underscores the importance of evolving within traditional fields such as classical dance. Although innovation is necessary, this sector progresses slowly, and there are still staunch advocates of traditional approaches in both education and tools. It will take time for the new generations, more receptive to change, to drive a progressive transformation. / García De Val, S. (2024). Desarrollo de unas puntas de ballet mediante la aplicación de las metodologías Design Thinking y Lean Startup [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/214335