Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3156.pdf: 3640817 bytes, checksum: 9e60b7e36ce399dc61a0721b910552e6 (MD5) Previous issue date: 2010-05-07 / Financiadora de Estudos e Projetos / The influence of particle size, compression velocity, and of the material constituting the substrate on adhesion force between particle and substrate was investigated in this study. The centrifuge technique was applied for compression velocities (press-on) of 500, 1000, and 1500 rpm and detachment velocity (spin-off) of 500 to 14000 rpm. A microcentrifuge (MA 860, Marconi Equipamentos) of maximum rotational velocity of 1400 rpm was used during trials. The velocity of the centrifuge promoted the compression (press-on) and the detachment (spin-off) of particles on the surface of the substrate. Two tubes made of aluminum were placed in the rotor of the microcentrifuge to hold the adapters also made of aluminum. The adapters worked as supports for the substrate containing the particles of the particulate matter. After compression and after each decompression, pictures of the surface of the substrate containing the particles were taken and each image was analyzed in an image analysis program (Image-Pro Plus 6.0) in order to count adhered and detached particles. When it comes to evaluating the influence of particle-substrate adhesion force by using the centrifuge technique, phosphate concentrate (ρp=3.18 g.cm-3) was used as particulate matter. The diameter ranges studied for the particulate matter were of 9 22; 22,1 40; 40,1 54 and 54,1 77 μm. A cellulose filter paper and a cellulose ester membrane were used as substrate. The phosphate concentrate particles were pressed against the surface of the paper filter and of the membrane individually with help of the centrifuge at specific compression centrifuge velocities and, afterwards, the adhesion profile was determined. It was observed that the adhesion force increased with an increase in rotational velocity of the centrifuge applied in the compression and with an increase in particle size of the particulate matter. It was also verified that the adhesion force between the phosphate concentrate particles and the paper filter was higher than that of the membrane, which led to the conclusion that the structural arrangement of filter media had an influence on the detachment process of particles, consequently influencing on adhesion force value. / Neste trabalho investigou-se a influência do tamanho das partículas, da velocidade de compressão e do material constituinte do substrato sobre a força de adesão partícula substrato. Para tal finalidade aplicou-se a técnica centrífuga para as velocidades de compressão (press-on) de 500, 1000 e 1500 rpm e velocidades de desprendimento (spin-off) de 500 a 14000 rpm. Utilizou-se, nos experimentos, uma microcentrífuga (MA 860, Marconi Equipamentos), cuja velocidade máxima de rotação era de 14000 rpm. A velocidade centrífuga promovia a compressão (press-on) e o desprendimento (spin-off) das partículas sobre a superfície do substrato. No cabeçote da microcentrífuga foram instalados dois tubos, construídos em alumínio, para contenção dos adaptadores, também construídos em alumínio. A finalidade dos adaptadores era de sustentar o substrato contendo as partículas do material pulverulento. Após a aplicação da compressão e de cada descompressão, as superfícies dos substratos contendo as partículas foram fotografadas e cada imagem gerada foi analisada em um programa de análise de imagens (Image-Pro Plus 6.0), a fim de se obter a contagem das partículas aderidas e desprendidas. Na investigação da influência da força de adesão partícula substrato aplicando a técnica centrífuga, foi utilizado como material pulverulento o concentrado fosfático (ρp=3,18 g.cm-3). As faixas de diâmetro estudadas para o material pulverulento foram de 9 22; 22,1 40; 40,1 54 e 54,1 77 μm. Como substratos foram utilizados um filtro de papel de celulose e uma membrana filtrante de éster de celulose. Com o auxílio da centrífuga, as partículas de concentrado fosfático eram pressionadas sobre as superfícies do filtro de papel e da membrana individualmente, em velocidades centrífugas de compressão específicas e na sequência era determinado o perfil da adesão. Constatou-se que a força de adesão aumentou com o acréscimo da velocidade de rotação da centrífuga aplicada na compressão e com o aumento do tamanho das partículas do material pulverulento. Também se averiguou que a força de adesão entre as partículas de concentrado fosfático e o filtro de papel foi maior do que com a membrana, concluindo-se que o arranjo estrutural dos meios filtrantes influenciou no processo de desprendimento das partículas, consequentemente influenciando no valor da força de adesão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1719.pdf: 4099822 bytes, checksum: d5ebde001fdc032d57994de2427a7014 (MD5) Previous issue date: 2008-03-25 / Financiadora de Estudos e Projetos / It was investigated in this work the influence of the size of the particles of the organic and inorganic powdery material on the force of adhesion of those particles and a built substratum of different materials: stainless steel, PVC, Teflon and glass, applying the centrifuge technique for different compression speeds and detachment. It was used for so much a centrifuga (MA - 860, Marconi Equipamentos), whose maximum speed of rotation is of 14000 rpm. The centrifugal speed is generated to promote the compression (press-on) and the detachment (spin-off) of the particles on the surface of the substratum. A program of analysis of images (Image-Pro Plus 4.5) it was used for the collection and the treatment of the images. To determine the adhesion force being used the centrifuge technique, in the headstock of the centrifuga it was necessary to install two tubes, built in aluminum, for the contention of the adapters, also built in aluminum. The purpose of the adapters was of sustaining the substratum containing the particles of the powdery material. After the application of the centrifugal speed of compression (press-on) and of the count of the particles initially stuck in the surface of the substratum, for the program of analysis of images, the substratum came back for the centrifuga for the application of the centrifugal speed of detachment (spin-off) in different rotation speeds. After each increase of the speed rotacional, the number of remaining particles of the compression was monitored. The material inorganic powdery, phosphatic rock (ρp = 3,07 g/cm3 and dp = 39,38 µm), and the organics, manioc starch (ρp = 1,49 g/cm3 and dp = 25,24 µm) and corn starch (ρp = 1,47 g/cm3 and dp = 23,08 µm), they were the powders used in the investigation of the influence of the force of adhesion particle substratum applying the centrifuge technique. The criterion of choice of the materials for the construction of the substratum and of the type of used powdery material it was your employability in the industry. The diameter strips studied for those powdery materials they were of 8 13 µm, 13 18 µm, 18 23 µm, 23 28 µm and 28 33 µm. The particles of each powdery material were pressed initially on the surface of the substratum centrifuged to a centrifugal speed of private compression, and immediately after this phase, the adhesion profile was determined. All the powders obeyed a log-normal distribution of percentage of particles stuck in relation to adhesion force. It was obtained the force of geometric medium adhesion for all the powders and it was verified that there was a lineal increase with the force of compression applied initially. For polydisperse particles stuck on a surface, the necessary force to separate the particles varies proportionally to your size. And the adhesion force among the particles of the powdery materials used in the experiments and the surface of the different substratum, increased with the increase of the size of the particles and with the increase of the centrifugal speed of compression (press-on). the order of adherence indicated the following relationship for the powdery materials: manioc starch > phosphatic rock, and for the substratum: glass > stainless steel > PVC > Teflon. Using the experimental results in this work, was considered an equation to represent in a more general way the experimental data obtained for the two powdery materials / Investigou-se neste trabalho a influência do tamanho das partículas do material pulverulento orgânico e inorgânico sobre a força de adesão dessas partículas e um substrato construído de diferentes materiais: aço inoxidável, PVC, Teflon e vidro, aplicando a técnica centrífuga para diferentes velocidades de compressão e desprendimento. Utilizou-se para tanto uma microcentrífuga (MA 860, Marconi Equipamentos), cuja velocidade máxima de rotação é de 14000 rpm. A velocidade centrífuga é gerada para promover a compressão (press-on) e o desprendimento (spin-off) das partículas sobre a superfície do substrato. Um programa de análise de imagens (Image-Pro Plus 4.5) foi usado para a coleta e o tratamento das imagens. Para determinar a força de adesão utilizando-se a técnica centrífuga, no cabeçote da microcentrífuga foi necessário instalar dois tubos, construídos em alumínio, para a contenção dos adaptadores, também construído em alumínio. A finalidade dos adaptadores era de sustentar os substratos contendo as partículas do material pulverulento. Após a aplicação da velocidade centrífuga de compressão (press-on) e da contagem das partículas inicialmente aderidas na superfície dos substratos, pelo programa de análise de imagens, os substratos retornaram para a microcentrífuga para a aplicação da velocidade centrífuga de desprendimento (spin-off) em diferentes velocidades de rotação. Após cada aumento da velocidade rotacional, o número de partículas remanescentes da compressão foi monitorado. O material pulverulento inorgânico, concentrado fosfático (ρp = 3,07 g/cm3 e dp = 39,38 µm), e os orgânicos, polvilho doce (ρp = 1,49 g/cm3 e dp = 25,24 µm) e maisena (ρp = 1,47 g/cm3 e dp = 23,08 µm) foram os pós utilizados na investigação da influência da força de adesão partícula substrato aplicando a técnica centrífuga. O critério de escolha dos materiais para a construção dos substratos e do tipo de material pulverulento utilizado foi a sua empregabilidade na indústria. As faixas de diâmetro estudadas para esses materiais pulverulentos foram de 8 13 µm, 13 18 µm, 18 23 µm, 23 28 µm e 28 33 µm. As partículas de cada material pulverulento foram inicialmente pressionadas sobre a superfície do substrato centrifugado a uma velocidade centrífuga de compressão particular, e imediatamente depois desta fase, o perfil de adesão foi determinado. Todos os pós obedeceram uma distribuição log-normal de porcentagem de partículas aderidas em relação a força de adesão. Foi obtida a força de adesão mediana geométrica para todos os pós e verificou-se que houve um aumento linear com a força de compressão aplicada preliminarmente. Para partículas polidispersas aderidas a uma superfície, a força necessária para separar as partículas varia proporcionalmente ao seu tamanho. E a força de adesão, entre as partículas dos materiais pulverulentos utilizados nos experimentos e a superfície dos diferentes substratos, aumentou com o aumento do tamanho das partículas e com o aumento da velocidade centrífuga de compressão (press-on). A ordem de aderência indicou a seguinte relação para os materiais pulverulentos: polvilho doce > concentrado fosfático, e para os substratos: vidro > aço inoxidável > PVC > Teflon. Utilizando-se os resultados experimentais levantados neste trabalho, estimou-se uma equação que representasse de forma mais geral os dados experimentais obtidos para os materiais

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6040.pdf: 2233550 bytes, checksum: 85c4a2a63a2588091a17f8cbba6ee93c (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / Adhesion between powders and surfaces plays an important role in various technological areas and processes, such as paste drying operations, fluidization of fine particles, microencapsulation, xerography and in food and pharmaceutical processes. Adhesion of small particles to solid surfaces is a phenomenon closely associated with industrial hygiene and air pollution studies. The centrifuge technique to determine adhesion force is based on the detachment of particles from a substrate surface due to centrifugal force. In this technique, a substrate with particles deposited on its surface is rotated at successively increasing speeds, and after each rotation at a given speed, the number of particles remaining on the surface is determined. This technique uses imaging analysis to determine the number of adhered particles on the proof disk surface before and after each centrifugation. After applying a specific press-on, images of the substrates containing particles from the pulverized materials were taken by optical microscope Olympus BX60 (Olympus Co. Tokyo Japan and processed by an image analyzer (Image-Pro Plus 7.0).The results were treated statistically to obtain the mean particle adhesive force. The powder used was a polydisperse sample of microcrystalline cellulose (ρ=1.62 kg m−3). The materials used as substrates were a membrane of cellulose ester 0.2 μm of porosity, brand Shleicher & Shuell - Filtration Life Science, and a compressed particulate (tablets) made of microcrystalline cellulose (Sigma-Aldrich). A microcentrifuge that reached a maximum rotation speed of 14000 rpm which contained specially designed centrifuge tubes was used in the adhesion force measurements. Compression speeds (presson) were applied to each of the experimental runs at 1000, 2000 and 5000 rpm. To detach the particles from the substrate surface, eight cleaning speeds (spin-off) were used. Detachment was done at the centrifugal speeds of: 1000, 3000, 5000, 7000, 9000, 11000, 13000, and 14000 rpm for 1 min. Five particle diameter sizes were studied: 9 15, 15.1 22, 22.1 30, 30.1 42, and 42.1 60 μm. It was observed that the adhesion force increases linearly with the particle diameter, within the range studied and that increased compression speed has an influence on the process of particles detaching. It was possible to obtain a relationship between the adhesion force and diameter of the particles adhered to substrates analyzed The adhesion force experimental results and the adhesion force theoretical values using the models proposed by Derjaguin, Muller and Toporov (DMT) and Johnson, Kendall and Roberts (JKR) were compared. Although the JKR Model was the closest one to the experimental results, the adhesion force theoretical values were far higher than the experimental values. Finally a correction constant (kc) was proposed in order to correlate the theoretical values of adhesion force to the experimental values. / Adesão entre pós e superfície desempenha um papel importante em diversas áreas tecnológicas, tais como as operações de secagem, microencapsulação, xerografia e impressão, e processos farmacêuticos e de alimentos. A adesão de partículas em superfícies sólidas é um fenômeno intimamente associado com estudos de higiene industrial e da poluição do ar. A técnica centrífuga para determinar a força de adesão é baseada no desprendimento de partículas de uma superfície do substrato, devido a força centrífuga. Esta técnica utiliza a análise de imagens para determinar o número de partículas aderidas sobre a superficie do substrato. O substrato com as partículas depositadas na sua superfície é rotacionado sucessivamente a velocidades cada vez mais elevadas e depois de cada rotação a uma determinada velocidade o número de partículas restantes na superfície é determinado e para isso utilizou-se o microscópio óptico (Olympus BX60) e o analisador de imagens Image Pro- Plus 7.0. Os resultados são tratados estatisticamente para obter a força de adesão média entre partícula e substrato. O pó utilizado foi uma amostra polidispersa de celulose microcristalina (ρ=1,62Kg m-3). Os materiais utilizados como substratos foram uma membrana filtrante de éster de celulose de 0,2 μm de porosidade, marca Shleicher & Shuell - Filtration Life Science, e um comprimido de celulose microcristalina (Sigma-Aldrich). Utilizou-se, nos experimentos, uma microcentrífuga (MA 860, Marconi Equipamentos), com velocidade máxima de rotação era de 14000 rpm que continha dois tubos nos quais foram colocados adaptadores, cuja finalidade era de sustentar os substratos contendo o material pulverulento distribuído em sua superfície. Para cada substrato foi aplicada a força de compressão (press-on), de 1000, 2000 e 5000 rpm e para separar as partículas da superfície do substrato foram aplicadas forças de desprendimento (spin-off), de 1000, 3000, 5000, 7000, 9000, 11000, 13000 e 14000 rpm. As faixas de diâmetro das partículas de celulose microcristalina utilizadas nos experimentos foram: 9 15, 15,1 22, 22,1 30, 30,1 42 e 42,1 60 μm. Constatou-se que a força de adesão aumentou com o acréscimo da velocidade de rotação da centrífuga aplicada na compressão e com o aumento do tamanho das partículas do material pulverulento. Foi possível obter uma relação entre a força de adesão e o diâmetro das partículas aderidas para os substratos analisados. Os resultados experimentais da força de adesão e os valores teóricos da força de adesão calculados usando os modelos de Derjaguin, Muller and Toporov (DMT) e Johnson, Kendall and Roberts (JKR) foram comparados e embora o modelo de JKR tenha sido o que mais se aproximou dos resultados experimentais, os valores de força de adesão teórica foram distantes e superiores aos valores obtidos experimentalmente. Finalmente, foi possível obter constantes de correção kc que relacionam a força de adesão teórica com a força de adesão observada experimentalmente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 1671281 bytes, checksum: 1307bf2694ab55ec6a8f163fd4a66cc4 (MD5) Previous issue date: 2004-03-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / The present work is dedicated to the investigation of the influence of particles size of the powdery material on the adhesion force of particle-substrate, using the centrifugal technique for different compression speeds and detachment. A centrifuge (MA - 860, Marconi Equipamentos), with maximum speed of rotation 14000 rpm, was used in the adhesion experiments and also a program of analysis of images (Image-Pro Plus 3.0). For the experiments development, two tubes were specially builded and installed in the headstock of the centrifuge. Inside of those tubes there are two adapters placed with the purpose to stand the proof disks containing the powdery material. The centrifugal force speed is generated to promote the compression (Press-on) or the detachment (Spin-off) of the particles on the surface of the disks. After the count of the particles initially stuck on the surface, the disks were returned back in the centrifuge to proceed the detachment of the particles, using different rotation speeds. After each increase of the rotational speed, the number of particles stuck on the surface of the disks is monitored. The centrifugal speed will exceed above of the adhesion force between the particle and the surface. At equilibrium, the magnitude of the centrifugal force applied equals the adhesion force. The influence of the applied forces in the adhesion of the phosphatic concentrate (ρ = 3,066 g/cm3 and dp = 14,91 µm), the manioc starch (ρ =1,491 g/cm3 and dp = 4,93 µm) and the dolomite limestone (ρ =2,838 g/cm3 and dp = 11,97 µm) on a substratum of stainless steel was investigated using the centrifugal technique. The range diameter studied for those particulate materials were of 10 - 17 µm, 17 - 24 µm and 24 - 31 µm. The particles of each powder were pressed initially on the surface of the substratum centrifuged to a private speed, and immediately after this phase, the adhesion profile was determined. All the powders obeyed a log-normal distribution of percentage of particles stuck in relation to adhesion force. It was obtained the force of geometric medium adhesion for all the powders and it was verified that there was a lineal increase with the force of compression applied initially. For polydisperse particles stuck on a surface, the necessary force to separate the particles varies proportionally to your size. And the adhesion force among particles of the three powdery materials, used in the experiments, and the surface of the disk of stainless steel increased with the increase of the size of the particles and with the increase of the compression force (press-on). the order of adherence indicated the following relationship: manioc starch > dolomite limestone > phosphatic concentrate. / Este trabalho teve como objetivo investigar a influência do tamanho das partículas do material pulverulento sobre a força de adesão partícula substrato, utilizando a técnica centrífuga para diferentes velocidades de compressão e desprendimento. Uma microcentrífuga (MA 860, Marconi Equipamentos), cuja velocidade máxima de rotação é de 14000 rpm, foi o equipamento utilizado no desenvolvimento dos experimentos laboratoriais juntamente com um programa de análise de imagens (Image-Pro Plus 3.0). Para a realização dos experimentos foram especialmente construídos dois tubos e instalados junto ao cabeçote da microcentrífuga. Nesses tubos são colocados os adaptadores cuja finalidade é de sustentar os discos de prova contendo o material pulverulento. A velocidade centrífuga é gerada para promover a compressão (Press-on) ou o desprendimento (Spin-off) das partículas sobre a superfície dos discos. Após a contagem das partículas inicialmente aderidas na superfície, os discos retornam para a microcentrífuga para se fazer o desprendimento destas partículas, também em diferentes velocidades de rotação. Após cada aumento da velocidade rotacional, o número de partículas aderidas na superfície dos discos foi monitorado. A influência das forças aplicadas na adesão do concentrado fosfático (ρ = 3,066 g/cm3 e dp = 14,91 µm), polvilho doce (ρ = 1,491 g/cm3 e dp = 4,93 µm) e do calcário dolomítico (ρ = 2,838 g/cm3 e dp = 11,97 µm) sobre um substrato de aço inoxidável foi investigado usando a técnica centrífuga. As faixas de diâmetro estudadas para esses materiais particulados foram de 10 17 µm, 17 24 µm e 24 31 µm. As partículas de cada pó foram inicialmente pressionadas sobre a superfície do substrato centrifugado a uma velocidade particular, e imediatamente depois desta fase, o perfil de adesão foi determinado. Todos os pós obedeceram uma distribuição log-normal de porcentagem de partículas aderidas em relação a força de adesão. Foi obtida a força de adesão mediana geométrica para todos os pós e verificou-se que houve um aumento linear com a força de compressão aplicada preliminarmente. Para partículas polidispersas aderidas a uma superfície, a força necessária para separar as partículas varia proporcionalmente ao seu tamanho. E a força de adesão entre partículas dos três materiais pulverulentos utilizados nos experimentos, e a superfície do disco de aço inoxidável aumentou com o aumento do tamanho das partículas e com o aumento da força de compressão (press-on). A ordem de aderência indicou a seguinte relação: polvilho doce > calcário dolomítico > concentrado fosfático.