Neste trabalho, o processo de estruturação por microfeixe de íons foi utilizado para a produção de membranas microporosas em folhas comerciais de PET. O processo de estruturação por microfeixe de íons consiste basicamente na interação direta entre um feixe de íons de dimensões micrométricas com o material em questão. As zonas modificadas pelo feixe são removidas do restante do material através de um processo químico. Nesse contexto, durante o desenvolvimento deste trabalho, sistemáticas experimentais para o processo de estruturação foram desenvolvidas. Com o intuito de operacionalizar a linha de microfeixe presente no Laboratório de Implantação Iônica da UFRGS, foi necessário realizar um estudo aprofundado sobre o funcionamento de todo o sistema, verificando problemas e explorando a potencialidade de técnicas não convencionais de análise de materiais. O estudo sobre a sistemática de estruturação ocorreu através da investigação de parâmetros clássicos, como fluência utilizada durante a irradiação e tempo de ataque químico. Para atingir tais objetivos, amostras de poli (tereftalato de etileno) (Mylar) de 12 μm foram irradiadas com microfeixe de íons (H+ e He++) com energias de 3 e 2,2 MeV e fluências que variaram entre 1 x 1011 e 6 x 1015 íons/cm2. Posteriormente à irradiação, as amostras foram submetidas a um ataque químico com solução alcalina de hidróxido de sódio 6 M durante tempos que variaram de 0,5 à 60 minutos. A temperatura do ataque em todos os casos se manteve fixa em 60°C. A caracterização das amostras foi realizada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por microscopia de transmissão iônica (STIM). As amostras também foram caracterizadas através de medidas elétricas utilizando um circuito de corrente alternada. O processo de enxertia (grafting) foi testado nas membranas estruturadas, utilizando um hidrogel de PNIPAAm com concentrações de 0,340, 0,450 e 0,700 g/L. Tais resultados também foram analisados através de MEV. O estudo sobre a linha de microfeixe permitiu verificar a existência de problemas relacionados ao registro da carga elétrica durante as irradiações. Além disso, para o ajuste do foco do feixe de íons, foram feitas curvas de calibração de corrente para as lentes magnéticas considerando diferentes energias de feixe. O processo de estruturação através da técnica de microfeixe de íons se mostrou eficaz para a produção de estruturas regulares e definidas em folhas de PET. A fluência ótima de prótons a ser utilizada nos processos de estruturação foi estimada em 6 x 1014 íons/cm2. Para esta fluência, tempos de ataque químico inferiores a 1 minuto já são suficientes para corroer toda a parte irradiada. Entretanto, tempos um pouco mais longos (e.g. 2 minutos) tornam o processo mais reprodutível. Com relação à geometria das estruturas fabricadas, observou-se irregularidades em estruturas que, em princípio, deveriam ser simétricas. Esse problema foi atribuído à assimetria do feixe, proveniente de ajustes dos parâmetros de colimação do feixe. Finalmente, o estudo do processo de enxertia mostrou que o hidrogel adere nas paredes das estruturas, porém não as preenche. Para concentrações elevadas (e.g. 0,7 g/L) o processo não é tão eficiente, sendo que não é verificada a redução da área das microestruturas pela inserção do hidrogel. As medidas elétricas mostraram a existência de regimes distintos e dependentes da frequência da corrente alternada. Os polímeros apresentaram basicamente comportamentos resistivo e capacitivo. / In this work, the process of irradiation of PET foils with ion beams in the micrometer size range was used for the production of microporous membranes. Basically, this process consists on the direct interaction between the ion beam and the material under study. The regions modified by the beam are removed from the material through a chemical process. In this context, experimental procedures for the production process of the membranes were developed during the course of this work. In order to make the microbeam station of the Ion Implantation Laboratory of the Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), it was necessary to perform a thorough study of the operational parameters of the system, thus allowing a proper identification of problems and providing grounds for pushing the technique to the frontier of materials science. To achieve such objectives, foils of polyethylene terephtalate (Mylar®) 12 μm thick were irradiated with H+ and He++ ions with 3 e 2,2 MeV respectively. Fluencies varied from 1 x 1011 and 6 x 1015 ions/cm2. After the irradiation, the foils were submitted to an etching procedure using alkaline solution of sodium hydroxide at 6 M during periods of time varying from 0,5 to 60 minutes. In all cases, the temperature of the etching was fixed at 60°C. The characterization of the samples was performed through scanning electron microscopy (SEM) and scanning transmission ion microscopy (STIM). The samples also were characterized by electric measurements using an AC current circuit. The process of grafting was tested on the structured membranes using a PNIPAAm hydrogel with concentrations of 0,340, 0,450 and 0,700 g/L. The results of this study were also analyzed through MEV. With the present study, it was possible to pinpoint problems related to the integration and recording of the charge during the irradiations. Besides that, calibration curves were obtained relating the electric currents needed on the magnetic lenses for an optimal ion beam focus and the beam energy. The irradiation process with ion beam proved itself efficient for the production of regular patterns on PET foils. The optimum dose of prótons to be used on the patterning processes was estimated in 6 x 1014 ions/cm2. For this dose, etching times smaller than 1 minute were enough to remove all the irradiated area. However, times slightly longer (e.g. 2 minutes) make the process more reproducible. Regarding the geometry of the patterns generated by the ion irradiation, asymmetries were observed on structures that were supposed to be symmetric. This problem was attributed to the asymmetry of the beam spot on the target due to the settings of the objective slits that collimates the beam. The study of the grafting process showed that the hydrogel adheres to the structures walls, but does not fill it. For high concentrations (e.g. 0,7 g/L), the process is not efficient, since no reduction of the area of the microstructures by the insertion of the hydrogel was observed. The electric measurements showed the existence of distinct regimes as a function of the frequency of the alternate current. Basically, the polymer foils present resistive and capacitive behaviors.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Christiane R de P Cavalcante.pdf: 2530151 bytes, checksum: c8418cc369a22584f8884d3a586e48ae (MD5) Previous issue date: 2011-09-23 / The PET, tereftalato of ethylene, is the most known and appropriated material in the manufacture of several packings of nourishing products, specially the bottles of beverages. The correct management of the urban solid residues to the transformation into those which return to the use and the environment education are essential tasks to guarantee the exploitation of the complete useful life of this material and to prevent it on environmental focus. From the industrial point of view, the PET recycling in Brazil is still a recently activity. All around the country there are recycling industries, but they were created specially for environmental reasons. Although they became an important source of jobs and income. That s why, nowadays, recycling industries are considered an important social order factor. In Brazil, there are industries which transform the PET into roofing tiles for covering for drawing or injection. In this work, the main analyzed topic was the properties of the transparent roofing tiles of PET and other materials, the polycarbonate and the available fiberglass in the civil construction market through the main properties and relative parameters to the natural illumination, including its optic properties and the objective of the luminous and thermal comfort. Using the results of the spectrophotometer device, it was made a comparison among the studied materials in order to help the best choice of luminous and thermal comfort materials. PET, compared to the other studied materials, is not the best choice, even concerned to the price. However, for environmental solutions, the best way to use this solid waste recycling is the utilization of the PET as transparent roofing tiles, specially considering the amount of material all around rivers, scoots, attires, and so on. / O PET, tereftalato de etileno, é o material mais conhecido e apropriado na fabricação de várias embalagens de produtos alimentícios, entre as quais se destacam as garrafas de refrigerante. A correta gestão dos resíduos sólidos urbanos, com a transformação desses resíduos para o retorno ao uso, e a educação ambiental são tarefas essenciais para garantir o aproveitamento da totalidade da vida útil daquele material e evitar que seja ele o foco de contaminação ambiental. Do ponto de vista industrial, a reciclagem de PET no Brasil ainda é uma atividade recente. Há indústrias recicladoras em todo o território nacional criadas primordialmente para guarnecer uma questão ambiental, mas que culminou em uma questão de ordem social com geração de empregos e renda. No mercado existem no Brasil empresas que transformam o PET em telhas de cobertura por extrusão ou injeção. Neste trabalho foram analisadas as propriedades das telhas transparentes de PET e de outros materiais, o policarbonato e a fibra de vidro disponíveis no mercado da construção civil através das principais propriedades e parâmetros relativos à iluminação natural, incluindo suas propriedades óticas e com o objetivo do conforto lumínico e o térmico. Por meio dos resultados obtidos pelo uso do aparelho de espectrofotômetro, elaborou-se uma comparação entre os materiais estudados a fim de auxiliar na sua escolha, visando um melhor conforto lumínico e térmico. O PET não obteve o comportamento ansiado em comparação com os demais materiais estudados, também em relação ao custo pode-se observar que é mais onerosa a instalação do telhado de PET. Mas já em relação ao quesito de reaproveitamento de resíduos sólidos urbanos descartados no meio ambiente, o PET possui melhor desempenho uma vez que seu material se encontra em abundância e pode ser transformado e reaproveitado, amenizando o impacto ambiental.

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Concerning the technical development was described experiments and tests carried out for the conformation of the construction system, with the configuration of its characteristics and peculiarities, discussed the results of the tests performed, including the early to define the structural safety of the walls and slabs together with the presentation of the theoretical model calculation and performance evaluation for the validation. In the economic aspect, there was a comparison between the traditional construction system and the studied system. The cost direct was examined and observed the benefits with the help of value attributes expected to prefabricated options construction, drawn by Cook (2013), namely: direct costs (material and labor), time (schedule), design flexibility, work time management, quality, delivery and conference in work, subcontractors activities in work, work safety, exercise stress testing, health, environmental impact, LEED certification, rubble and dispensing, public relations, marketing, maintenance (life cycle). With the help of estimators engineers, through interviews, the steps we investigated, activities, productivity and resources needed to execute a project in the traditional building system, building system in masonry traditional system and building system analyzed. Was elaborated cost composition of spreadsheets and productivity for hypothetical situations of conventional and innovative construction system of sealing walls with slabs of residential buildings and walls and structural slabs works until two floors. The mapping process was designed, in which to extract the consideration of potential benefits or otherwise of the building system. Technical descriptions highlight the possibility of constructive feasibility of sandwich panels, with core of PET bottles, molded on site. And the evaluation of costs and benefits demonstrates its value, not so much due to the direct cost, but in terms of building system management benefits. / Os métodos construtivos tradicionais são questionados em função da baixa produtividade, desperdícios, retrabalhos e baixa padronização, dentre outros aspectos. Em virtude destes problemas e levando em conta aspectos ambientais, novos sistemas construtivos, que fazem uso de materiais reutilizáveis ou recicláveis de outras indústrias, são analisados visando verificar sua eficiência em nível técnico-econômico. Diante desse contexto, o objetivo da dissertação é descrever o desenvolvimento técnico e avaliar custo e benefício do sistema construtivo em painéis sanduíche, moldados no local, que reutiliza garrafas de politereftalato de etileno (PET) para compor o núcleo das paredes e lajes. Relativo ao desenvolvimento técnico, descrevem-se os experimentos e ensaios realizados para a conformação do sistema construtivo, apresentando a configuração das suas características e peculiaridades. Em seguida, discutem-se os resultados dos ensaios executados, compreendendo os iniciais para definição da segurança estrutural das paredes e lajes conjuntamente com a apresentação do modelo teórico de cálculo, bem como os de avaliação de desempenho para validação. No aspecto econômico, faz-se um comparativo entre o sistema construtivo tradicional e o sistema estudado. A relação custo direto foi examinada e observou-se os benefícios com a ajuda dos atributos de valor esperados para opções pré-fabricadas de construção, quais sejam: custo direto (material e mão de obra), tempo (cronograma), flexibilidade de projeto, tempo de administração de obra, qualidade, entregas e conferência em obra, atividades de subempreiteiros em obra, segurança do trabalho, ergometria, condições de saúde, impacto ambiental, certificação LEED, entulho e descarte, relações públicas, marketing e manutenção (ciclo de vida). Com a ajuda de engenheiros orçamentistas, por meio de entrevistas, investigaram-se as etapas, atividades, produtividade e recursos necessários para executar um projeto no sistema construtivo tradicional, sistema construtivo em alvenaria estrutural e no sistema construtivo analisado. Elaboraram-se planilhas de composição de custo e produtividade para as situações hipotéticas do sistema construtivo inovador e convencional de paredes de vedação com lajes de edifícios habitacionais e para paredes e lajes estruturais de obras até dois pavimentos. O mapeamento dos processos foi delineado, no qual foram extraídas as considerações sobre possíveis benefícios ou não do sistema construtivo. As descrições técnicas evidenciam a possibilidade da viabilidade construtiva de painéis sanduíche, com núcleo de garrafas PET, moldados no local. Já o a avaliação de custo e benefício demonstrou seu valor, nem tanto em função do custo direto, mas, em termos de benefícios de gestão do sistema construtivo.