Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-19T19:31:52Z No. of bitstreams: 1 TeseHS.pdf: 6507848 bytes, checksum: 467139021a2d6e49272a3197b75c3216 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:29:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHS.pdf: 6507848 bytes, checksum: 467139021a2d6e49272a3197b75c3216 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-21T12:29:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHS.pdf: 6507848 bytes, checksum: 467139021a2d6e49272a3197b75c3216 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-21T12:29:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseHS.pdf: 6507848 bytes, checksum: 467139021a2d6e49272a3197b75c3216 (MD5) Previous issue date: 2016-03-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Taylor-Vortex reactor (TVB) is fast becoming the next bioreactor to culture animal cells due to milder shear and homogeneous flow structures through-out the bioreactor in comparison to the traditional stirred vessels. However, there is little information in the literature for the TVB on the viscous energy dissipation rate (VEDR), which is considered the ideal parameter to characterize the cell death, and its geometrical aspects, which may affect the culture of animal cells resulting in poor efficiency. Consequently, this work focuses on: the estimation of the VEDR of mean flow and turbulent kinetic energy (TKE) using an experimental 2D particle image velocimetry (PIV) method and a computational fluid dynamics (CFD) method using different turbulence models, principally the direct numerical simulation (DNS) model; and, the impact of the off-bottom clearance area and the external cylinder’s bottom shape on the flow structures of TVB. Both numerical and experimental methods confirm that the bulk zone comprising of the 80 % of the gap-width, where the cell cultures will spend most of the time, has a near constant velocity magnitude of around 50 % of the tip velocity and VEDR values which are around 10 times lower than at the walls. Qualitatively, the DNS model predicted well the flow structure of both mean and turbulence parameters in comparison with the experimental PIV predictions. However, quantitatively only the mean velocity predictions are in good agreement with the PIV data with certain amount of under-estimation of the turbulence parameters. Among different turbulence models, the large eddy simulation (LES) - wall adapting local eddy-viscosity (WALE) model presented best comparison with the DNS model data for all the flow parameters; while, the Reynolds stress model and the LES-Smagorinsky models were the poorest. On the other hand, the Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) based two equation models estimated well the mean velocity components in comparison with the DNS model data, but could not capture well the flow structures of the turbulence components. The geometrical features of curved surface of outer bottom and off-bottom clearance area which are of practical importance in stirred vessels, impact adversely the flow structures in the TVB due to poor axial velocity component. In comparison with the spinner vessel, a stirred tank type bioeactor but with lower shear, for similar Re/ReT ratio, the maximum and mean VEDR were always found to be of lower magnitude values, and due to much less difference between the maximum and the mean values, the TVB presents more uniform structures in comparison to the spinner vessel. / O biorreator de Vórtices de Taylor (TVB) está se tornando uma nova descoberta, devido ao seu cisalhamento mais suave e fluxo homogêneo em comparações com os biorreatores de tanque agitados. Na literatura acadêmica há pouca informação sobre este biorreator quanto a taxa de dissipação de energia viscosa (VEDR), que é o parâmetro ideal para caracterizar a morte celular, e seus aspectos geométricos, que afetam o cultivo das células animais, resultando em baixa eficiência. A presente pesquisa, portanto, objetivou focar na estimativa da VEDR de fluxo médio e de energia cinética turbulenta (TKE) no TVB usando os métodos: experimental de 2D de velocimetria das partículas por imagem (PIV) e numérico de dinâmica de fluídos computacional (CFD) com diferentes modelos de turbulência, principalmente a simulação numérica direta (DNS). E focar nos aspectos geométricos do impacto da área de apuramento entre o cilindro interno e externo e na forma da base do cilindro externo na estrutura de fluxo do TVB. Os dois métodos experimental e numérico demonstraram que, em aproximadamente 80 % da área lateral entre os cilindros interno e externo onde as células vão passar a maior parte do tempo, a magnitude de velocidade é de cerca de 50 % da máxima e os valores de VEDR são 10 vezes menores do que nas paredes. Qualitativamente, o DNS mostrou boas comparações dos fluxos médios e dos parâmetros turbulentos em relação aos resultados apresentados pelo PIV para o TVB. No entanto, quantitativamente, apenas as previsões médias de velocidade estão em boa concordância com os dados do PIV, pois os parâmetros turbulentos foram sub-estimados. Entre os diferentes modelos de turbulência utilizados, o modelo simulação de grande escala (LES) - Wall Adapting Local Eddy-Viscosity apresentou a melhor comparação com os dados do DNS para todos os parâmetros do fluxo. O modelo de estresse Reynolds e LES - Smagorinsky, por sua vez, apresentaram as piores comparações. Os modelos de duas equações de RANS, entretanto, apesar de estimarem bem os componentes de velocidade média em comparação com os dados do modelo DNS, não captaram bem as estruturas de fluxo dos componentes de turbulência. Quanto aos aspectos geométricos, as alterações nas características da área de apuramento entre o cilindro interno e externo e a estrutura curva da base do cilindro externo, que são de importância prática em tanque agitados, neste estudo, afetaram negativamente o fluxo no TVB devido ao seu baixo componente de velocidade axial. Por fim, a comparação entre o TVB e o Spinner Flask, considerado também um biorreator com baixo cisalhamento, demostrou que para Re/ReT semelhante, os valores máximo e médio do VEDR foram sempre inferiores, e devido à diferença muito menor entre o os valores máximo e médio, o TVB apresenta estruturas mais uniformes em comparação com o Spinner Flask. / processo nº 140756/2012-4 ; processo nº - 241739/2012-8)

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resumo tese.pdf: 15008 bytes, checksum: b3fcb8e618165bdab7dabdeefc264a32 (MD5) Previous issue date: 2014-08-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of casting waste powder from industry in mortars brings environmental benefits by minimizing the impact caused by the disposal of waste on the environment. Casting exhaust powder is a waste product from the regeneration of sand molds from the core making process sector from a foundry industry located in Joinville/SC. This work aims to propose a formulation method for laying mortars, and wall and ceiling coating mortars incorporating casting waste powder whose use would result in a product with adequate technical performance. The fine aggregates, the casting waste powder and mortars were characterized by standard assays, electron microscopy and X-ray powder diffraction. The laying and coating mortar compositions were based on a system of equations obtained using the mixture design methodology. Through this study, results of experimental character and a method for formulating mortars that can be useful in the construction sector were obtained, thus contributing to a better understanding of the use of casting waste in mortars. / O uso de resíduos de fundição como o pó de exaustão em argamassas traz benefícios ambientais através da minimização do impacto causado pelo descarte do resíduo no meio ambiente. O pó de exaustão de fundição é um resíduo proveniente da regeneração dos moldes de areias do setor de macharia de uma indústria de fundição localizada em Joinville/SC. Este trabalho tem por objetivo propor um método de formulação para argamassas de assentamento e revestimento de paredes e tetos com incorporação de pó de exaustão cuja utilização resulte em um produto com desempenho técnico adequado. Os agregados miúdos, o resíduo pó de exaustão de fundição e as argamassas foram caracterizados por ensaios normalizados, microscopia eletrônica e difração de raios-X. As composições das argamassas em massa foram obtidas através de planejamento de experimentos de delineamento por misturas. A proposta de formulação de argamassas de assentamento e revestimento de paredes e tetos foi baseada na resolução de sistemas de equações obtidas através do modelamento estatístico das propriedades. Por meio deste estudo, foram obtidos resultados de caráter experimental e um método de formulação de argamassas que podem ser úteis ao setor de construção civil, contribuindo desta forma com o melhor entendimento do uso de resíduos de fundição em argamassas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa.pdf: 33668 bytes, checksum: d1e9564709d38250640540f84c86c175 (MD5) Previous issue date: 2005-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The recycling of poly(ethylene terephthalate) (PET) can be carried through by different techniques, one of them is the chemical recycling, where new aliphatic-aromatic copolymers are synthesized from melt reaction of the PET post-consumer with aliphatic homopolymers. The aliphatic polyesters, such as the poly(ethylene adipate) (PEA) are biodegradable. The synthesis of aliphatic-aromatic copolymers reveals a good alternative. Varying the composition of each polymer; it can be gotten materials with superior properties to either of the pure components and possibly biodegradable in soil can be obtained. In this work we characterized these aliphatic aromatic copolyesters in different compositions before and after soil biodegradation tests by infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetric (DSC), thermal analysis (TGA), gel permeation chromatography (GPC) and proton nuclear magnetic ressonance spectroscopy 1H NMR. In addition a new methodology for GPC analyses to aliphatic-aromatic copolyesters at room temperature is being proposal. The results of FTIR characterization did not show any alteration in the samples composition before and after 7 months of soil biodegradation. The samples were analyzed by DSC and TGA to evaluate the alterations in the thermal behavior. DSC curves of samples without degradation showed, through the values of Tg, that samples with higher percentage of PEA are more flexible, while those with higher PET content are more rigid. The TGA results showed that the thermal stability of the copolymers increase with the PET content. No changes were observed to material after degradation tests. GPC analysis showed a significative change in Mn and Mw results for PET-co-PEA 50-50, indicating that the copolymer suffered greater degradation in this composition. The new methodology proposal for GPC analyses demonstrated excellent performance in the attainment of the molar mass results for aliphatic-aromatic copolymers The 1H-NMR results showed that the adipate and terephthalate composition from copolymers are different from the copolymers before degradation. / A reciclagem do poli(tereftalato de etileno) (PET) pode ser realizada por diferentes técnicas, uma delas é a reciclagem química, em que podem ser sintetizados novos copolímeros alifático-aromáticos através da reação em massa do PET pós-consumo com homopolímeros alifáticos. A síntese de copolímeros alifático-aromáticos mostra-se como uma boa alternativa, pois variando os teores de cada componente, pode-se obter materiais com propriedades mecânicas e térmicas superiores aos polímeros puros, passíveis de sofrerem biodegradação em solo. Neste trabalho foi realizada a caracterização do copolímero PET-co-PEA, nas diferentes composições obtidas antes e após testes de biodegradação em solo compostado, através das análises de espectroscopia no infravermelho (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA), cromatografia de permeação em gel (GPC) e ressonância magnética nuclear de prótons (1H NMR). Também é proposta uma metodologia alternativa para análises de GPC a temperatura ambiente para poliésteres alifático-aromáticos. Os resultados de caracterização por FTIR não mostraram alterações na composição das amostras antes e depois de 7 meses de biodegradação em solo. As amostras foram analisadas por DSC e TGA para avaliar as alterações no comportamento térmico. As curvas de DSC das amostras sem degradação mostraram, através dos valores de Tg, que as amostras com maior porcentagem de PEA são mais flexíveis, enquanto àquelas com maior conteúdo de PET são mais rígidas. As análises de TGA mostraram que a estabilidade térmica dos copolímeros aumenta com o teor de PET. Não se observa alterações antes e após teste de biodegradação nas amostras que apresentam somente um estágio de degradação.Os resultados das análises GPC mostraram uma diferença significativa nos valores de Mn e Mw para a composição de PET-co-PEA 50-50, indicando que foi nesta proporção que o copolímero sofreu maior degradação. A nova metodologia proposta para análises GPC demonstrou ótimo desempenho na obtenção dos resultados de massas molares para os copolímeros alifático-aromáticos. Os resultados de 1H-NMR obtidos mostraram que a composição em adipato e em tereftalato dos copolímeros é diferente daquela dos copolímeros antes da degradação.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CAPA-INTRODUCAO.pdf: 471295 bytes, checksum: 99f6fa2d53c1ccb1e2f39b487739efd6 (MD5) Previous issue date: 2011-11-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recent studies demonstrated that small quantities of nanoparticles, added to a material, are able to modify significantly its properties. In this work was studied the properties of a nanocomposite of epoxy and nanoparticles of alfa alumina or titanium oxide (2,5% wt/wt and 5 wt/wt).The aim here is to determine how much these metallic oxides are able to modify the nanocomposite s properties when compared with the neat resin. For the characterization were applied the following techniques: Fourier Transform Infrared (FTIR), X-ray diffraction, Nanoindentation, Microhardness, Scanning Electron Microscopy (SEM), Thermogravimetry (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dielectric Strength. The results showed that the dielectric strength, the hardness and the Young´s modulus are significantly modified by the nanoparticles adding. / Recentes pesquisas têm demonstrado que a adição de pequenas quantidades de nanopartículas a uma matriz pode afetar significativamente suas propriedades. Neste trabalho foram estudadas as propriedades de nanocompósitos de matriz epóxi aditivadas com duas concentrações nanopartículas de alumina alfa ou óxido de titânio (2,5% m/m e 5,0%m/m). O objetivo da investigação é determinar o quanto estes óxidos metálicos podem influenciar nas propriedades do nanocompósito quando comparadas com a matriz pura. Para a caracterização foram utilizadas as seguintes técnicas: Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Difratometria de Raio-X, Nanoindentação, Microdureza, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Termogravimetria (TGA), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) e Rigidez Dielétrica. Os resultados indicam que a rigidez dielétrica, a dureza e o módulo de elasticidade sofrem alterações significativas com a adição de nanopartículas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Mauricio Sacchelli .pdf: 64226 bytes, checksum: 73274c8d6f55e4c10fb6577ed6dcd062 (MD5) Previous issue date: 2000-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este estudo é uma comparação entre os resultados obtidos pelo processo de injeção do copolímero poli (óxido de Metila) POM M90, produzido pelo Hoechst com os de simulação de injeção através do aplicativo Moldflow. Os experimentos foram realizados em dois moldes, um com três cavidades e outro com duas cavidades. A pressão de injeção, para ambos foi ajustada em um valor máximo e as válvulas de vazão totalmente abertas, assim, foi determinado o tempo mínimo de injeção (tm) para completar as cavidades. As pressões de injeção foram reduzidas e o processo de injeção foi interrompido no tempo tm. Como resultado, as cavidades não foram completamente preenchidas, sendo as massas dos corpos de prova injetados determinadas. Na simulação, as cavidades foram modeladas, e simuladas segundo normas do aplicativo, sendo os parâmetros de simulação utilizados iguais ao da injeção. As vazões de injeção na simulação foram determinadas em função da massa do injetado, de sua especifica e do tempo tm. A massa especifica foi obtida experimentalmente através do plastômetro de extrusão (aparelho utilizado para a determinação do índice de fluidez). Após as simulações, foram analisados os seguintes parâmetros de comparação: preenchimento das cavidades no tempo de referencia tm, massas do injetado e do simulado, as vazões simuladas e injetadas e a massa especifica do material. Como parâmetro simples de comparação entre estas técnicas foi utilizado a massa especifica do POM M90. Os resultados encontrados no método de obtenção da massa especifica foram coerentes indicando que o plastômetro de extrusão pode ser utilizado para este fim, os dados obtidos pela simulação de injeção indicaram que a mesma pode descrever com boa aproximação o processo de injeção do POM M90.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1 - Introducao.pdf: 683948 bytes, checksum: 323bfbfe06d963d7bfbecaaf890583ab (MD5) Previous issue date: 2012-05-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work was the development of polyester matrix and taquara-lixa (Merostachys sp.) sticks or fibers composites and mechanical characterization by means of flexural tests for the composites and tension tests for taquara. First, it was determined the average mass distribution from a group of taquara sticks with 150 mm length, taquara medium moisture content and tension tests. Billets measuring 150 x 50 x 50 mm were prepared and were characterized by flexural tests. After the observation of the delamination effect in the composites, due to the poor interaction between matrix and fiber, a study of a chemical treatment of the sticks with sodium hydroxide was performed, for the partial removal of lignin and hemicellulose and to allow the stick s fibers to reorganize and reduce its hydrophilicity. Taquara specimens were made and suffered chemical treatment, varying the type of washing for each group, and flexural tests were performed to verify its mechanical properties. In another experiment, the average mass of a stick with 280 mm length was determined and the composites were made in a mold with 280 x 60 x 50 mm dimensions. To check the effect of the chosen treatment and the compression force during the confection of the composites, it was produced composites with dried taquara sticks and without compression, chemically treated sticks and without compression, dried sticks and with compression, chemically treated sticks and with compression and chemically treated taquara pieces that have its fibers separated by a rolling machine, and with compression. Specimens were extracted from the composites and flexural tests were performed to determine the maximum flexural stress, 1st rupture flexural stress, maximum displacement, 1st rupture displacement and flexural modulus. It was observed that both chemical treatment and the compression force had influence on composites mechanical properties, raising its flexural stress and elasticity modulus and reducing its displacement during flexural tests. / Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de compósitos de matriz de resina poliéster e gravetos ou fibras de taquara-lixa (Merostachys sp.) e a caracterização mecânica por ensaios de flexão dos compósitos e por ensaios de tração da taquara. Inicialmente, foi realizada a determinação da massa média de um lote de gravetos de taquara de 150 mm de comprimento, o seu teor de umidade médio e a realização de ensaios de tração da taquara. Os compósitos confeccionados foram feitos em um molde de 150 x 50 x 50 mm e caracterizados por ensaios de flexão. Após a observação do efeito de delaminação nos compósitos, devido a fraca interação entre a matriz e a taquara, foi realizado um estudo de tratamento químico dos gravetos com hidróxido de sódio, para realizar a remoção parcial da lignina e hemicelulose e permitir que as fibras do graveto se reorganizassem e reduzissem a sua hidrofilicidade. Corpos de prova de taquara foram confeccionados e sofreram tratamento químico, variando o tipo de enxágüe em cada lote, e os mesmos foram ensaiados na máquina de flexão para verificar as suas propriedades mecânicas. Em outro experimento, foi determinada a massa média de um lote de gravetos de taquara de 280 mm de comprimento e os compósitos foram produzidos em um molde de dimensões de 280 x 60 x 50 mm. Para verificar o efeito do tratamento escolhido e da força de compressão durante a confecção dos compósitos, foram produzidos compósitos com gravetos in natura e sem compressão, gravetos tratados e sem compressão, gravetos in natura e sem compressão, gravetos tratados e com compressão, e pedaços de taquara tratados quimicamente e que tiveram as fibras separadas com o auxílio de uma calandra e com compressão. Os corpos de prova foram extraídos dos compósitos e foram realizados ensaios de flexão para a determinação da tensão máxima de flexão, tensão de flexão na 1ª delaminação, o deslocamento máximo e o deslocamento sofrido no momento da 1ª delaminação e o módulo de elasticidade em flexão. Foi observado que tanto o tratamento químico quanto a força de compressão exerceram influência nas propriedades mecânicas dos compósitos, aumentando sua tensão de flexão e seu módulo de elasticidade e reduzindo o deslocamento durante o ensaio de flexão.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daiara Floriano da Silva.pdf: 11387901 bytes, checksum: e3d70556e1953c972d75ee3c62835b4b (MD5) Previous issue date: 2012-06-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Research has demonstrated in recent decades, that calcium phosphate bioceramics and nanocomposite with calcium phosphate matrix may be the new generation of biomaterials to use in the repair of defects and reconstruction of bone tissue. This can be explained by new microstructural and nanostructural characteristics, interconnected microporosity, surface area of grains and differentiated micropores from conventional biomaterials. Among this class of ceramic biomaterials, we highlight the hydroxyapatite and calcium b-phosphate, by presenting crystallographic similarity with the bone tissue of the human skeleton. This work focused on optimizing the synthesis method to obtain a wet powder of calcium phosphate, the source calcium carbonate (CaCO3) extracted from calcareous fossilized shells and fossil phosphoric acid. Preparation of calcium phosphate biomaterials with microporosity and microstructure differentiated characteristics from conventional biomaterials. The powder recovered from the synthesis were calcined at a temperature of 900°C/2h, supplying the post nanostructured micro of calcium b-phosphate and hydroxyapatite. In cylindrical specimens with dimensions 10mm high 5mm in diameter, for different compositions were prepared. These were sintered at a temperature of 1200°C/2h providing biomaterials. The characterization studies were performed on the morphological, microstructural, nanostructural, mineralogical, physical, chemical, thermal behavior and mechanical properties levels. The results of this study have highlighted the different characteristics of microporosity, of the nanostructure and microstructure of calcium phosphate biomaterials, promising characteristics for cell adhesion and proliferation on the surface grain and micropores. These results indicate that the synthetic method from a natural source performed efficiently in the synthesis of calcium phosphate powders. / As pesquisas têm demonstrando nestas últimas décadas, que as biocerâmicas de fosfatos de cálcio e os nanocompósitos com matriz de fosfatos de cálcio, podem ser a nova geração de biomateriais para o uso na reparação de defeitos e na reconstrução de tecido ósseo. Isto pode ser explicado pelas novas características microestruturais, nanoestruturais, da microporosidade interconectada, da área superficial de grãos e de microporos diferenciadas dos biomateriais convencionais. Dentre esta classe de biomateriais cerâmicos, se destacam a hidroxiapatita, e o fosfato de cálcio-b, por apresentarem similaridade cristalográfica com os tecidos ósseos do esqueleto humano. O presente trabalho se concentrou na otimização do método de síntese via úmida para obtenção de pós de fosfato de cálcio, a partir do precursor carbonato de cálcio (CaCO3), proveniente de conchas calcárias fossilizadas e ácido fosfórico. Elaboração de biomateriais de fosfato de cálcio, com características de microporosidade e microestrutura diferenciadas dos biomateriais convencionais. Os pós recuperados da síntese, foram calcinados a temperatura de 900ºC/2h, fornecendo os pós micro nanoestruturados de fosfato de cálcio-b e hidroxiapatita. Foram elaborados corpos de prova cilíndricos nas dimensões 10mm de altura com 5mm de diâmetro, para as diferentes composições. Estes foram sinterizados a temperatura de 1200°C/2h, fornecendo os biomateriais. Os estudos de caracterização foram realizados em nível morfológico, microestrutural, nanoestrutural, mineralógico, físico, do comportamento térmico, químico, e das propriedades mecânicas. Os resultados obtidos neste estudo colocaram em evidência, as características diferenciadas de microporosidade, microestrutura e nanoestrutura dos biomateriais de fosfato de cálcio, características promissoras para adesão e proliferação celular na superfície de grãos e de microporos. Estes resultados indicam que o método de síntese a partir de um precursor natural se apresentou eficiente na síntese de pós de fosfato de cálcio.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo Vanessa Mais do Amaral.pdf: 96205 bytes, checksum: 79515eecc52116cd10d77e7e7c8fc625 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of the packing of the green sand molds has become increasingly important over the recent years due to the demand for castings of greater dimensional accuracy. Another reason is the growth of products with complex geometry, increasing the need for molds with higher degree of compression across the model profile. In this work, the packing was quantified by measuring the resistance (N / cm ²) of molds, made with different molding technologies. The resistance values of molds manufactured in a high pressure, without air flow molding machine and a jolt squeeze molding machine were compared, using a model of the same geometry. Another experiment tried to quantify the impact of the compaction parameters such as pressure, time of compression and time of air flow, over the resistance measured on a mold made in an air flow squeeze molding machine. Another goal was to measure the influence of molding sand on the packing, through the flowability tests TNO and Orlov. It has been found that castings made on the high pressure machine without air flow, have greater resistance on regions of easy compression, but complex geometry models tend to be more likely to porosities in the mold when compared to jolt squeeze machines. It was also observed that the pre-compression by air flow increases the packing in the most critical regions of the mold. Regarding the method TNO, it is possible to verify that the flowability decreases with increasing compactability of the molding sand, but has no correlation with the variations in the bentonite level. When it comes to the Orlov flowability, it is reduced when it is applyed mixtures with high compactibility, high levels of natural sodium bentonite, finer sand and longer mixing time. / O estudo do adensamento dos moldes em areia a verde tornou-se cada vez mais importante ao longo dos últimos anos em função da procura por peças fundidas de menor variação dimensional. Outro motivo é o crescimento de produtos com geometria complexa aumentando a necessidade de obter moldes com alto grau de compactação em todo o perfil do modelo. Neste trabalho, o adensamento foi quantificado através de medições da resistência (N/cm²) dos moldes confeccionados em diferentes tecnologias de moldagem. Foram confrontados os valores de resistência dos moldes confeccionados em uma máquina de alta pressão sem fluxo de ar e uma máquina de vibração compressão utilizando um modelo de mesma geometria. Outro experimento procurou quantificar o impacto dos parâmetros de compactação como a pressão, tempo de compressão e o tempo de fluxo de ar sobre a resistência medida em moldes confeccionados em uma máquina de alta pressão com fluxo de ar. Objetivou-se também medir a influência da areia de moldagem sobre o adensamento através dos ensaios de fluxibilidade TNO e Orlov. Verificou-se que os moldes confeccionados na máquina de alta pressão sem fluxo de ar possuem maior resistência nas regiões de fácil compactação, mas que em modelos de geometria complexa tendem a apresentar maior tendência às porosidades no molde quando comparado às máquinas de vibração - compressão. Observou-se também que a pré-compactação por fluxo de ar aumenta significativamente o adensamento nas regiões mais críticas do molde. Com relação ao método TNO, é possível verificar que a fluxibilidade diminui com o aumento da compactabilidade da areia de moldagem, mas não possui correlação com as variações no teor de bentonita. Porém a fluxibilidade Orlov é reduzida quando se aplica misturas contendo alta compactabilidade, alto teor de bentonita sódica natural, areias mais finas e maior tempo de mistura.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ingo H Dalibor.pdf: 1064360 bytes, checksum: e76ccd8c14da5a15a2f117ade49f4b1f (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Particulate fillers have a broad application in the composites industry, mainly for cost reduction. But fillers may have also an influence on mechanical properties like strength, stiffness and strain. The scope of this dissertation is the mechanical characterization of particulate composites changing concentration from 1% to 20% in volume with an PVC rod as reinforcement. Initially pull out tests were applied to determine critical length of reinforcement. Critical length measures load transfer on interface between matrix and reinforcement, which is main factor to improve composite s strength. Critical length as a function of filler concentration showed a remarkable similarity for all fillers studied. At about 5% volume fraction all curves showed a minimum, it means, the shear strength is a maximum in this point. Finally, mechanical properties in flexural tests without PVC reinforcement were determined showing at low filler concentration significant variation. Statistical significance tests showed mechanical properties aren t a linear function to concentration. Flexural tests on particulate composite with PVC reinforcement showed strength reduction, but on elastic modulus and strain, different effects were realized, depending on filler used. It means, a 3 phase composite may have a synergy or dissociative effect when filler and reinforcement were applied together. / A carga particulada, normalmente utilizada para redução de custos, pode ter influência nas propriedades mecânicas dos compósitos com matriz de poliéster insaturado. Foram confeccionados corpos de prova com concentração volumétrica variando entre 1 e 20% na matriz de poliéster. Inicialmente foi analisada a força de adesão na interface do reforço e a matriz. Com a força de adesão é transferida a tensão da matriz para o reforço, ocorrendo um aumento da resistência do compósito. A força de adesão pode ser determinada pelo comprimento crítico do reforço, neste caso uma haste de PVC, através de um ensaio de arrancamento, conhecido também como pull out . A curva do comprimento crítico em função da concentração de carga mostrou uma notável semelhança com todas as cargas testadas, havendo um mínimo em torno da concentração volumétrica nominal de 5%. Posteriormente, através de ensaios de flexão, foram determinadas as propriedades mecânicas do compósito, que são o módulo de elasticidade, resistência e a deformação máxima nas concentrações acima mencionadas. Os ensaios foram realizados sem e com a haste de PVC. Os efeitos das cargas foram muito distintos em cada caso. O melhor resultado foi obtido no módulo de elasticidade do compósito com a matriz poliéster com carga de vidro moído na concentração de 5% em volume e uma haste de PVC. Nos outros casos as cargas testadas tiveram efeito negativo nas propriedades. A haste de PVC trouxe um efeito positivo apenas na deformação máxima sem a utilização de carga na matriz. Em todos os outros casos o efeito da haste de PVC foi negativo.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Opelt.pdf: 7615127 bytes, checksum: 5e43e822ab87a7a0d10b15340d565e38 (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Suitable cure processes produces epoxy resins with a large quantity of crosslinks. In this way, it has a brittle behavior. One of the many ways to enhance the fracture toughness of epoxy resins, without prejudice the tension resistance, can be made by the addition of nanoparticles. However, there are still some contradictions in the factors of influence (particle size, dispersion state, adhesion, concentration and aspect ratio). This work attempted to evaluate the phenomena involved in the mode I crack propagation on epoxy matrix nanocomposites. For this, nanocomposites with different type of nanoparticle (γ-alumina, multiwalled carbon nanotubes, natural montmorillonite clay and organophilic montmorillonite clay), in three different volumetric concentrations (0.15%, 0.5%, 1.5%) were prepared using the same procedure. Mechanical (ultimate stress, elasticity modulus, ultimate strain and fracture toughness) and thermal properties (cure and glass transition temperature) were analyzed, moreover the mechanisms acting on the enhancement of the rigidity and fracture toughness. The formation of an interconnected network of nanoparticles/agglomerates was observed for the epoxy/alumina nanocomposites, providing enhancements in the elasticity modulus and in the glass transition. Further observations showed a fracture toughness 15% higher than the neat epoxy, where the main mechanism acting is the cavitation and shear yielding. The epoxy/organophilic clay showed no significant changes in the mobility of the polymer chains. This is reflected in the elasticity modulus and glass transition temperature, being the probable cause the existence of micrometric agglomerates observed by TEM. A transition in the acting crack propagation mechanism was observed with a rise in the nanoparticle concentration. While for the epoxy/natural clay, it was noted a enhancement of the elasticity modulus and the glass transition with a rise in the nanoparticles concentration. This behavior is due to a decrease in the mobility of the polymer chains. For the fracture toughness, values 20% higher were observed and the cause was the deflection of the crack propagation front. Finally, the additions of carbon nanotubes provided rises on the elasticity modulus, due to a homogeneous dispersion and an efficient stress transfer. A decrease in the glass transition temperature were also observed, this was attributed to the impediment of the crosslinks caused by the nanotubes. The fractures have demonstrated an interaction between the nanotubes and the matrix, even with the occurrence of pull-out of nanotubes in regions of higher nanotube concentration. / Processos de cura adequados proporcionam às resinas epóxi muitas ligações cruzadas. Desta forma, seu comportamento é frágil. Uma das muitas formas de aumentar a tenacidade à fratura das resinas epóxi, sem provocar diminuições na resistência à tração, pode-se dar pela adição de nanopartículas rígidas. Porém, ainda há contradições quanto aos fatores de influência (tamanho de partícula, estado de dispersão, adesão, concentração, razão de aspecto). Este trabalho buscou avaliar os fenômenos envolvidos na propagação de trincas (iniciadas em modo I) em nanocompósitos de matriz epóxi. Para isto, diferentes tipos de nanopartículas (γ-alumina, nanotubos de carbono de paredes múltiplas, argila montmorilonítica natural e argila montmorilonítica organofílica), em três diferentes concentrações (0,15%, 0,5% e 1,5% em volume) foram preparados usando a mesma rota. Foram analisados para os nanocompósitos em questão as propriedades mecânicas (tensão de ruptura, módulo de elasticidade, deformação na ruptura e tenacidade à fratura) e propriedades térmicas (cura, temperatura de transição vítrea), além do estado de dispersão e dos mecanismos atuantes no aumento da rigidez e da tenacidade à fratura. Para os nanocompósitos com nanopartículas de alumina, observou-se a formação de uma rede interligada de nanopartículas/aglomerados, o que proporcionou aumentos tanto no módulo de elasticidade quanto na transição vítrea. Foram ainda observados aumentos de 15% na tenacidade à fratura, onde o principal mecanismo atuante foi o de cavitação seguida de escoamento por cisalhamento. Os nanocompósitos epóxi/argila organofílica não apresentaram alterações significativas na mobilidade das cadeias poliméricas, se refletindo no módulo de elasticidade e na transição vítrea, sendo a provável causa os aglomerados micrométricos, observados por microscopia. Observou-se também uma transição entre os mecanismos atuantes na propagação da trinca (entre os mecanismos de deflexão e de imobilização de trinca), de acordo com o aumento da concentração de nanopartículas. Já para os nanocompósitos epóxi/argila natural, notou-se aumentos na transição vítrea e no módulo de elasticidade, com o aumento na concentração de nanopartículas. Este comportamento é atribuído às diminuições na mobilidade das cadeias poliméricas. Quanto à tenacidade, foram observados aumentos de até 20%, causado principalmente pela deflexão da frente de propagação da trinca. Em relação à adição de nanotubos de carbono em matriz epóxi, foram encontrados aumentos no módulo de elasticidade, devido a uma dispersão homogênea que proporcionou uma eficiente transferência de tensões. Foram observados também diminuições na transição vítrea, que foram atribuídos ao impedimento histérico dos nanotubos às ligações cruzadas da resina epóxi. As fraturas observadas demonstraram uma interação entre nanotubos e a matriz, inclusive com a ocorrência de pullout de nanotubos em regiões com uma maior concentração de nanotubos de carbono.