O Brasil, à semelhança de outros países, está envelhecendo rapidamente. Os indivíduos com mais de 60 anos compõem hoje o segmento que mais cresce em termos proporcionais, mostrando um incremento da ordem de 500%, em 40 anos. A estimativa para o ano de 2020 é de que o Brasil tenha em torno de 32 milhões de indivíduos idosos, e desta população, uma parcela significativa será parcial ou totalmente desdentada, necessitando de aparelhos protéticos. Apesar da Odontologia apresentar avanços científicos notáveis na reabilitação da saúde bucal, muitos ainda usarão estes aparelhos. Sabe-se que o uso contínuo de próteses pode propiciar o desenvolvimento da estomatite protética, cuja etiologia é multifatorial, destacando-se principalmente a má higiene bucal e da prótese, e geralmente associada à presença de Candida albicans. Desta forma, há necessidade de se propor um método de desinfecção, que se mostre eficaz, que seja seguro quanto à toxicidade, que represente baixo risco ocupacional, que seja de fácil manuseio e que não interfira nas propriedades dos materiais utilizados na confecção destes aparelhos. Portanto, a proposição deste trabalho foi avaliar a influência de dois métodos de desinfecção, nas propriedades das resinas acrílicas empregadas na confecção das próteses.As propriedades avaliadas foram: resistência e módulo de flexão, resistência ao impacto Izod, microdureza Knoop, rugosidade, massa específica e grau de inchamento, grau de conversão do monômero, temperatura de transição vítrea, sorção e solubilidade. Os corpos de prova foram confeccionados de acordo com os requisitos de cada ensaio, tanto para os grupos controle (sem tratamento), quanto para os tratados (submetidos a um dos processos de desinfecção). Os tratamentos de desinfecção consistiram de: a) irradiação com energia de microondas na potência de 840 W, durante 1 minuto; b) imersão em ácido peracético durante 5 minutos. A eficácia da desinfecção foi avaliada através de ensaios microbiológicos que consistiram em verificar o crescimento no meio de cultura e na superfície do corpo de prova de Candida albicans, após a desinfecção dos corpos de prova, previamente contaminados com uma cepa conhecida do fungo (ATCC 10231). Como as resinas acrílicas são materiais muito utilizados em todas as áreas de atuação da Odontologia, o conhecimento das suas propriedades é de interesse do cirurgião-dentista. As resinas acrílicas tipo 1 (de termopolimerização), tipo 2 (quimicamente ativada) e tipo 5 (ativada por microondas) foram avaliadas neste trabalho. Os resultados mostraram que as resinas acrílicas tipo 1 e tipo 5 apresentam valores semelhantes em todas as propriedades analisadas. A resina acrílica tipo 2 apresentou valores inferiores àqueles encontrados nas tipo 1 e 5. O ciclo de polimerização com melhores resultados foi aquele proposto pelo respectivo fabricante daresina acrílica. A presença de fibras de nylon e de corante não influenciou as propriedades da resina acrílica tipo 5. Das técnicas de desinfecção, a imersão em ácido peracético apresentou os melhores resultados para todas as propriedades avaliadas ao longo do tempo de 20 meses. Por outro lado a irradiação de microondas, a longo prazo, apresentou os piores resultados para todas as propriedades avaliadas. Ambas as técnicas de desinfecção foram eficazes do ponto de vista microbiológico. Mas, para o uso prolongado, a técnica de desinfecção com ácido peracético pode ser recomendada com toda a segurança, no que diz respeito às propriedades avaliadas neste trabalho. / Brazil, similar to other countries, is aging quickly. The individuals with more than 60 years old compose today the segment that more grows in proportional terms, showing an increment of about 500% in 40 years. The estimate for 2020 is that Brazil has around 32 million elderly and a significant parcel of them will be partial or totally toothless, needing prosthetic equipments. In spite of notable scientific advance in the rehabilitation of the oral health, many people still will use these equipments. The continuous use of the prosthesis can propitiate the development of denture stomatitis, whose etiology is multifactorial, being generally, associated to the presence of fungus Candida albicans. Bad oral hygiene and prosthesis is still distinguished as factor of risk. Therefore, it very necessary for the elderly a efficient, safe and easy handling method of disinfection with low occupational risk and that doesn’t intervene with the properties of the materials used in the confection of these prosthetic equipments. The aim of this work is to evaluate the influence of two disinfection methods on the properties of acrylic resin used in the confection of dental prosthesis. Samples had been confectioned in accordance with the requirements of each test for the control groups (without treatment), as for the treated (submitted to one of the disinfection process). The evaluated properties had been resistance and module of flexure, Izod impact, Knoop microhardness, rugosity, specific mass and degree of swelling, degree of conversion of monomer, glass transition temperature, sorption and solubility. The treatments of disinfection had consisted of: a) irradiation with energy of microwaves, in the power of 840 W, during 1 min, or b) immersion in peracetic acid during 5 min. The effectiveness of the disinfection was evaluated by means of microbiological tests, in which was verified the occurrence of growth of Candida albicans through of culture and sample surface. For that, the samples were previously contaminated with one type of fungus (known as ATCC 10231) and, after, submitted to one of the two considered processes of disinfection. The work was studied the behavior of three commercial acrylic resins of dental use: acrylic resins of thermal polymerization, self-polymerization and polymerization for energy of microwaves (type 1, 2 and 5 respectively) from two different suppliers The results had shown that the acrylic resins of type 1 and type 5 presented similar values in all the analyzed properties. The acrylic resins of type 2 had also similar values in all the properties, but statistically lower than ones of type 1 and 5. The best polymerization cycle, which did not modify the resin properties, was that one considered by the respective manufacturer of the acrylic resin. The nylon fiber presence and colouring did not influence the properties of the acrylic resin of type 5. The first irradiation with microwaves significantlyincreased the evaluated properties and the first immersion in peracetic acid did not modify these properties, in comparison to the control groups. After 20 months, the immersion in peracetic acid did not modify the properties of the material, while the microwave irradiation showed alterations in some properties. Both disinfection techniques had been efficient of the microbiological point of view. On the basis of these results, can be concluded that the microwave irradiation after the polymerization of the material (first cycle), can be recommended, since it increased all the values of the evaluated properties, specially to the conversion degree monomer/polymer. Nevertheless, for prolonged use, the disinfection by means of the immersion in peracetic acid must be recommended, it is efficient for elimination of fungal microorganism and security, characterized for the maintenance of the properties of the acrylic resin evaluated in this work.

O Brasil, à semelhança de outros países, está envelhecendo rapidamente. Os indivíduos com mais de 60 anos compõem hoje o segmento que mais cresce em termos proporcionais, mostrando um incremento da ordem de 500%, em 40 anos. A estimativa para o ano de 2020 é de que o Brasil tenha em torno de 32 milhões de indivíduos idosos, e desta população, uma parcela significativa será parcial ou totalmente desdentada, necessitando de aparelhos protéticos. Apesar da Odontologia apresentar avanços científicos notáveis na reabilitação da saúde bucal, muitos ainda usarão estes aparelhos. Sabe-se que o uso contínuo de próteses pode propiciar o desenvolvimento da estomatite protética, cuja etiologia é multifatorial, destacando-se principalmente a má higiene bucal e da prótese, e geralmente associada à presença de Candida albicans. Desta forma, há necessidade de se propor um método de desinfecção, que se mostre eficaz, que seja seguro quanto à toxicidade, que represente baixo risco ocupacional, que seja de fácil manuseio e que não interfira nas propriedades dos materiais utilizados na confecção destes aparelhos. Portanto, a proposição deste trabalho foi avaliar a influência de dois métodos de desinfecção, nas propriedades das resinas acrílicas empregadas na confecção das próteses.As propriedades avaliadas foram: resistência e módulo de flexão, resistência ao impacto Izod, microdureza Knoop, rugosidade, massa específica e grau de inchamento, grau de conversão do monômero, temperatura de transição vítrea, sorção e solubilidade. Os corpos de prova foram confeccionados de acordo com os requisitos de cada ensaio, tanto para os grupos controle (sem tratamento), quanto para os tratados (submetidos a um dos processos de desinfecção). Os tratamentos de desinfecção consistiram de: a) irradiação com energia de microondas na potência de 840 W, durante 1 minuto; b) imersão em ácido peracético durante 5 minutos. A eficácia da desinfecção foi avaliada através de ensaios microbiológicos que consistiram em verificar o crescimento no meio de cultura e na superfície do corpo de prova de Candida albicans, após a desinfecção dos corpos de prova, previamente contaminados com uma cepa conhecida do fungo (ATCC 10231). Como as resinas acrílicas são materiais muito utilizados em todas as áreas de atuação da Odontologia, o conhecimento das suas propriedades é de interesse do cirurgião-dentista. As resinas acrílicas tipo 1 (de termopolimerização), tipo 2 (quimicamente ativada) e tipo 5 (ativada por microondas) foram avaliadas neste trabalho. Os resultados mostraram que as resinas acrílicas tipo 1 e tipo 5 apresentam valores semelhantes em todas as propriedades analisadas. A resina acrílica tipo 2 apresentou valores inferiores àqueles encontrados nas tipo 1 e 5. O ciclo de polimerização com melhores resultados foi aquele proposto pelo respectivo fabricante daresina acrílica. A presença de fibras de nylon e de corante não influenciou as propriedades da resina acrílica tipo 5. Das técnicas de desinfecção, a imersão em ácido peracético apresentou os melhores resultados para todas as propriedades avaliadas ao longo do tempo de 20 meses. Por outro lado a irradiação de microondas, a longo prazo, apresentou os piores resultados para todas as propriedades avaliadas. Ambas as técnicas de desinfecção foram eficazes do ponto de vista microbiológico. Mas, para o uso prolongado, a técnica de desinfecção com ácido peracético pode ser recomendada com toda a segurança, no que diz respeito às propriedades avaliadas neste trabalho. / Brazil, similar to other countries, is aging quickly. The individuals with more than 60 years old compose today the segment that more grows in proportional terms, showing an increment of about 500% in 40 years. The estimate for 2020 is that Brazil has around 32 million elderly and a significant parcel of them will be partial or totally toothless, needing prosthetic equipments. In spite of notable scientific advance in the rehabilitation of the oral health, many people still will use these equipments. The continuous use of the prosthesis can propitiate the development of denture stomatitis, whose etiology is multifactorial, being generally, associated to the presence of fungus Candida albicans. Bad oral hygiene and prosthesis is still distinguished as factor of risk. Therefore, it very necessary for the elderly a efficient, safe and easy handling method of disinfection with low occupational risk and that doesn’t intervene with the properties of the materials used in the confection of these prosthetic equipments. The aim of this work is to evaluate the influence of two disinfection methods on the properties of acrylic resin used in the confection of dental prosthesis. Samples had been confectioned in accordance with the requirements of each test for the control groups (without treatment), as for the treated (submitted to one of the disinfection process). The evaluated properties had been resistance and module of flexure, Izod impact, Knoop microhardness, rugosity, specific mass and degree of swelling, degree of conversion of monomer, glass transition temperature, sorption and solubility. The treatments of disinfection had consisted of: a) irradiation with energy of microwaves, in the power of 840 W, during 1 min, or b) immersion in peracetic acid during 5 min. The effectiveness of the disinfection was evaluated by means of microbiological tests, in which was verified the occurrence of growth of Candida albicans through of culture and sample surface. For that, the samples were previously contaminated with one type of fungus (known as ATCC 10231) and, after, submitted to one of the two considered processes of disinfection. The work was studied the behavior of three commercial acrylic resins of dental use: acrylic resins of thermal polymerization, self-polymerization and polymerization for energy of microwaves (type 1, 2 and 5 respectively) from two different suppliers The results had shown that the acrylic resins of type 1 and type 5 presented similar values in all the analyzed properties. The acrylic resins of type 2 had also similar values in all the properties, but statistically lower than ones of type 1 and 5. The best polymerization cycle, which did not modify the resin properties, was that one considered by the respective manufacturer of the acrylic resin. The nylon fiber presence and colouring did not influence the properties of the acrylic resin of type 5. The first irradiation with microwaves significantlyincreased the evaluated properties and the first immersion in peracetic acid did not modify these properties, in comparison to the control groups. After 20 months, the immersion in peracetic acid did not modify the properties of the material, while the microwave irradiation showed alterations in some properties. Both disinfection techniques had been efficient of the microbiological point of view. On the basis of these results, can be concluded that the microwave irradiation after the polymerization of the material (first cycle), can be recommended, since it increased all the values of the evaluated properties, specially to the conversion degree monomer/polymer. Nevertheless, for prolonged use, the disinfection by means of the immersion in peracetic acid must be recommended, it is efficient for elimination of fungal microorganism and security, characterized for the maintenance of the properties of the acrylic resin evaluated in this work.

Esta tese apresenta os estudos realizados quanto à síntese e caracterização de microgéis termo-responsivos de N-isopropilacrilamida (NIPAM) e macromoléculas de origem amilácea em sua composição, sistemas ainda pouco explorados na literatura. Inicialmente, nanopartículas de amido (SNP) foram preparadas por nanoprecipitação para incorporação nos microgéis de interesse, através da dissolução dos grânulos do amido em DMSO/H2O, aplicação de ultrassom e precipitação em não-solvente. As SNPs preparadas foram utilizadas como copolímero para formação de microgéis híbridos do tipo SNP-co-p(NIPAM) através de polimerização em emulsão na presença e na ausência de surfactante. A influência das SNPs nas propriedades dos microgéis foi estudada por MEV, DLS, PZ e SAXS, onde foram observadas mudanças no comportamento físico-químico e estrutura supramolecular dos microgéis. No geral, observaram-se deslocamentos da temperatura de transição de fase para valores maiores (até 35 °C, cerca de 3 °C acima do valor determinado para sistemas contendo p(NIPAM) puro), aumento da estabilidade coloidal e organização dos polímeros presentes no microgel em uma arquitetura caroço-casca. As propriedades de inchamento dos microgéis também foram estudadas através da teoria de Flory-Rehner, onde a temperatura theta e o grau de polimerização entre dois pontos de reticulação foram determinados através do ajuste apropriado do parâmetro de interação (χ). Paralelamente, visando um sistema diferente do descrito acima, foi estudado um novo agente de reticulação baseado nos polímeros do amido, a amilose e a amilopectina. Para isso, os polímeros do amido que compõem as nanopartículas foram modificados para a utilização como agente de reticulação na síntese de microgéis de p(NIPAM). Nesta etapa, uma reação de substituição dos grupos hidroxila dos polímeros do amido foi realizada com o cloreto de acriloíla de forma a inserir insaturações na estrutura dos polímeros, para que estes fossem aplicados como reticulante. O sucesso da reação de modificação foi verificado através de RMN 1H e FTIR, no qual um maior grau de substituição foi obtido quando um tempo maior de reação foi empregado. Microgéis de p(NIPAM) foram então preparados através de polimerização em emulsão utilizando os reticulantes sintetizados. Observou-se a influência do grau de substituição e da concentração do reticulante nos microgéis, analisados por MEV, DLS e UV-Vis com controle de temperatura. As principais mudanças foram relativas à temperatura de transição de fase e tamanho dos microgéis. Utilizando o agente de reticulação com maior grau de substituição, foi possível deslocar a temperatura de transição de fase dos microgéis preparados para valores maiores (35 °C, cerca de 3 °C acima do valor determinado para sistemas contendo p(NIPAM) puro). Observou-se também uma resposta mecânica da rede do microgel, que refletiu no tamanho das partículas, influenciada pela concentração dos agentes de reticulação e do grau de substituição. Quanto maior a concentração e o grau de substituição do agente de reticulação, maior a resistência ao intumescimento observado no microgel. / This thesis presents the studies regarding the synthesis and characterization of thermoresponsive microgels of N-isopropylacrylamide (NIPAM) and amylaceous-based macromolecules, which are systems still little explored in the literature. At first, starch nanoparticles (SNP) were prepared by nanoprecipitation, through dissolution of starch granules in DMSO/H2O, ultrasound application and non-solvent precipitation. SNPs were then used as copolymer in SNP-co-p(NIPAM) hybrid microgels synthesized by emulsion polymerization in the presence and absence of surfactant. The influence of SNPs in microgel properties were studied by SEM, DLS, ZP, and SAXS, where changes in the physicalchemical behavior and supramolecular structure were observed. Summing up, shifts in the phase transition temperature up to 35 °C, increased colloidal stability, and microgel polymers organization into a core-shell structure were observed. Microgels swelling behaviour were also studied by the Flory-Rehner theory, where the theta-temperature and the degree of polymerization between two crosslinker points were determined through interaction parameter (χ) fitting. In parallel, a new starch-based crosslinker was studied. For this purpose, starch polymers (amylose and amylopectin within the SNPs) were modified in order to use them as crosslinker in p(NIPAM) microgel synthesis. In this step, a substitution reaction in hydroxyl groups of SNP was carried out with acryloyl chloride, where double bonds were attached in polymers structure, making it suitable as a crosslinker. Reaction performances were evaluated through 1H NMR and FTIR. Then, p(NIPAM) microgels were prepared by emulsion polymerization using the crosslinker synthesized. The degree of substitution and the crosslinker concentration influence were verified and analyzed by SEM, DLS and UV-Vis with temperature control. The main observed changes were related to the phase transition temperature e microgels size. Using the crosslinker with higher substitution degree, it was possible the shift of the phase transition temperature to higher values (~35 °C). A mechanical response, observed trough microgels size, was found, driven by the crosslinker concentration and substitution degree. As higher the concentration and substitution degree of the crosslinker, higher was the swelling resistance observed in microgel structure.

Com o decorrer dos anos o consumo de petróleo e seus derivados aumentou significativamente e com isso houve a necessidade de se investir em pesquisas para descobertas de novas jazidas de petróleo como o pré-sal. Porém, não apenas a localização dessas jazidas deve ser estudada, mas, também, sua forma de exploração. Essa exploração e extração, na maioria das vezes, se dão em ambientes altamente corrosivos e o transporte do produto extraído é realizado através de tubulações de aço de alta resistência e baixa liga (ARBL). Aços ARBL expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, podendo diminuir sua tenacidade e causar falha induzida pela presença de hidrogênio (Hydrogen Induced Cracking HIC), gerando falhas graves no material. Tais falhas podem ser desastrosas para o meio ambiente e para a sociedade. O objetivo deste trabalho é estudar a tenacidade, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 sour após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284 (2011), fazendo-se desaeração com injeção de N2, seguida de injeções de H2S. Os materiais foram submetidos a: ensaios de resistência a HIC segundo a norma NACE TM0284 (2011) e exames em microscópio óptico e eletrônico de varredura para caracterização microestrutural, de inclusões e trincas. As amostras foram submetidas a imersão em solução A durante 96h e 360h, sendo que, após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy e exames fractográficos. Foram aplicados dois métodos: o de energia absorvida e o da expansão lateral, conforme recomendações da norma ASTM E23 (2012). As curvas obtidas, em função da temperatura de impacto, foram ajustadas pelo método da tangente hiperbólica. Esses procedimentos foram realizados nas duas seções do tubo (transversal e longitudinal) e permitiram a obtenção dos seguintes parâmetros: energias absorvidas e expansão lateral nos patamares superior e inferior e temperaturas de transição dúctil-frágil (TTDF) em suas diferentes definições, ou seja, TTDFEA, TTDFEA-DN, TTDFEA-FN, TTDFEL, TTDFEL-DN e TTDFEL-FN (identificação no item Lista de Abreviaturas e Siglas). No exame fractográfico observou-se que o material comportou-se conforme o previsto, ou seja, em temperaturas mais altas ocorreu fratura dúctil, em temperaturas próximas a TTDF obteve-se fratura mista e nas temperaturas mais baixas observou-se o aparecimento de fratura frágil. Os resultados mostraram que quanto maior o tempo de imersão na solução A, menor é a energia absorvida e a expansão lateral no patamar superior, o que pode ser explicado pelo (esperado) aumento do teor de hidrogênio em solução sólida com o tempo de imersão. Por sua vez, os resultados mostraram que há tendência à diminuição da temperatura de transição dúctil-frágil com o aumento do tempo de imersão, particularmente, as TTDFEA-DN e TTDFEL-DN das duas seções do tubo (longitudinal e transversal). Esse comportamento controverso, que pode ser denominado de tenacificação com o decorrer do tempo de imersão na solução A, foi explicado pelo aparecimento de trincas secundárias durante o impacto (Charpy). Isso indica uma limitação do ensaio Charpy para a avaliação precisa de materiais hidrogenados. / Over the years the consumption of crude oil and its derivatives increased significantly, creating the necessity to invest in research to discover new sources of pre-salt crude oil. However, not only the location of these deposits should be studied, but also its extraction. This exploration and extraction, in most cases, occur in highly corrosive environments and the transport of the extracted product is performed by high strength low alloy steel pipes (HSLA). HSLA steels exposed to environments containing CO2 and H2S (sour gas) suffer general corrosion that promotes the diffusion of atomic hydrogen into the metal structure, which may decrease its toughness and induce cracks by the presence of hydrogen (Hydrogen Induced Cracking - HIC), leading the material to severe failures. Such events can be disastrous for the environment and the society. The objective of this work is to study the toughness using Charpy Impact Tests on an API 5L X65 sour service steel pipe, submitted to different immersion times in a H2S saturated solution. The used electrolyte was the NACE TM0284 (2011) solution A (acetic acid containing sodium chloride), with deaeration by N2 injection followed by H2S injection. The materials were submitted to HIC resistance tests according to NACE TM0284 (2011) standard and examination by optical microscopy and scanning electron microscopy for microstructural inclusions and cracks characterization. The samples were immersed in the solution for 96h and 360h and after twelve days of immersion, Charpy tests and fracture analysis were performed. Two analytical methods were applied to Charpy tests results: the energy absorbed and lateral expansion, as recommended by the ASTM E23 (2012). The obtained curves, that are a function of impact temperature, were adjusted by the hyperbolic tangent method. This procedure was performed in two different orientations in the pipe (transverse and longitudinal) and allowed the determination of the following parameters: energy absorbed and lateral expansion in the upper and lower levels and ductile-to-brittle transition temperatures (DBTT) in its different definitions: DBTTAE, DBTTAE-DN, DBTTAE-FN, DBTTLE, DBTTLE-DN e DBTTLE-FN. Fracture analysis revealed that the material behaved as expected, meaning that at higher temperatures ductile fracture occurred, at temperatures near DBTT it was obtained a mixed fracture and at lower temperatures it was observed the presence of brittle fracture. Results showed that when the immersion time in the solution was higher, the energy absorbed in upper shelf decreases, and also lateral expansion in upper shelf decreases, which may be explained by the (expected) increase of hydrogen level in solid solution, induced by the immersion time. It was found that there is a tendency of the ductile-to-brittle transition temperature to be lower with the increase of immersion time, particularly the DBTTAE-DN and DBTTLE-DN of the two pipe sections (longitudinal and transversal). This controversial behavior, which may be defined as the toughening by the increase of immersion time in the solution A, was explained by the appearance of secondary cracks during impact test (Charpy). This indicates a limitation of the Charpy test for the accurate characterization of hydrogenated materials, concerning toughness.

Orientador: Maria Aparecida Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T05:34:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Katekawa_MarcelEiki_D.pdf: 5613864 bytes, checksum: f3c6dcb950a61ff8698eef8f2ed21fd8 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O processo de secagem de sólidos induz efeitos colaterais no material seco, sendo que a redução de volume é um destes efeitos. O objetivo deste estudo é investigar as características do processo de encolhimento e propor uma estratégia para inclusão destes efeitos na simulação da secagem. Escolheu-se a banana como objeto de estudo devido a sua importância para o Brasil e à existência de alguns estudos sobre o encolhimento desta fruta. Estudou-se inicialmente o processo de encolhimento durante a secagem e os efeitos das condições de processo sobre o comportamento dimensional do material. Fatias de banana encolhem linearmente no início da secagem, mas esse comportamento não é observado para baixos teores de umidade. Como a banana possui uma estrutura potencialmente anisotrópica, o efeito do comportamento dos diferentes tecidos da fruta teve que ser levado em consideração através do estudo da transição vítrea de cada fase durante a secagem. Um dos tecidos, o mesocarpo, possui temperatura de transição vítrea de 46ºC quando seco e pode sofrer transição durante a secagem convectiva e afetar o volume final da amostra seca. Além disso, estudou-se como a umidade é compartimentalizada no interior de cada tecido pela técnica de RMN e a influência sobre o encolhimento da amostra. O mesocarpo é seco mais rapidamente, mesmo possuindo uma quantidade de umidade livre menor que o endocarpo. Finalmente, desenvolveu-se uma resolução de equações de balanço de massa e energia utilizando-se malhas não estruturadas para poder melhor adaptar o encolhimento na modelagem / Abstract: The drying process may induce collateral effects in the dry material, such as the volume reduction. The objectives of this study are to investigate the characteristics of the shrinking process and to consider a strategy for inclusion of these effects in a drying simulation. Banana was chosen as a case study due to its importance in Brazil and to the existence of some studies on the shrinking process of this fruit during drying. Initially the effects of the drying conditions on the dimensional behavior of the material were analyzed. Banana slices shrink linearly in the beginning of the drying process, though some deviation of this behavior is observed for low moisture content. As banana possesses a potentially anisotropic structure, the behavior of the different tissues from the edible fruit had to be taken into consideration through the study of the glass transition of each phase. One of the tissues, the mesocarp, has a glass transition temperature of 46ºC when totally dry and may undergo glass transition during convective drying, which affects the final volume of the dried sample. Moreover, moisture compartmentalization in the interior of each tissue was analyzed and related to the differential behavior during drying. The mesocarp is more easily dried even though it possesses a higher concentration of unbound moisture. Finally, a resolution of mass and energy balance equations using unstructured meshes in order to allow a better inclusion of the shrinkage effects in drying was developed. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Em projetos de oleodutos e gasodutos utilizam-se aços de alta resistência e baixa liga (ARBL), como o aço API 5L X80. Na soldagem multipasse destas tubulações, a zona afetada pelo calor (ZAC) do passe de raiz é submetida a um novo ciclo térmico pelos passes de soldagem subsequentes. Isto resulta em alterações nos valores das propriedades físicas. Nos aços ARBL, a ZAC de grãos grosseiros reaquecida intercriticamente (IC-ZACGG) pode se tornar uma zona frágil localizada, isto é, uma zona com maior dureza. Consequentemente, falhas estruturais podem ocorrer, ocasionando paradas não desejadas no transporte de fluidos. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia baseada no modelo de fontes de calor distribuídas de Mhyr e Gröng, para avaliar o fluxo de calor na soldagem considerando as propriedades físicas dependentes da temperatura. Estender a aplicação desta ferramenta em soldagens multipasses para identificar sub-regiões da ZAC de um passe anterior sendo afetada pela ZAC de passes subsequentes. As isotermas simuladas foram validadas através de medições realizadas em macrografias de juntas soldadas. Os ciclos térmicos simulados foram validados através das temperaturas máximas atingidas e pelos tempos de resfriamento de 800 a 500 ºC (?t8-5) dos ciclos térmicos experimentais. Ao aplicar a metodologia proposta, foi possível delimitar com acurácia as regiões reaquecidas da ZAC e analisar os efeitos dos passes subsequentes em cada uma das sub-regiões da ZAC do passe de raiz. A IC-ZACGG na região do passe de raiz foi localizada, mas não se comportou como zona frágil devido à boa soldabilidade do aço API 5L X80 comprovada pelos ensaios de dureza e de tenacidade ao impacto Charpy-V. / In pipelines projects, the high strength low alloy (HSLA) steels are used, such as the API 5L X80 steel. During the multipass welding of these pipes, the heat affected zone (HAZ) of the root pass is subjected to a new thermal cycle by the subsequent welding passes. This results in changes in the values of the physical properties. In the HSLA steels, the intercritical reheated coarse-grained heat-affected zone (IR-CGHAZ) can become a local brittle zone, that is, a region with greater hardness. Consequently, structural failures could happen, causing undesired shutdowns in fluid transportation. The objective of this work is to develop a methodology based on the distributed heat sources model of Mhyr and Gröng, to evaluate the heat flux in the welding considering the temperature-dependent physical properties. Extend the application of this tool in multipass welds to identify HAZ subregions of a previous pass being affected by the HAZ of subsequent passes. The simulated isotherms were validated through measurements made on macrographs of welded joints. The simulated thermal cycles were validated through the maximum temperatures reached and the cooling times from 800 °C to 500 ºC (?t8-5) of the experimental thermal cycles. By applying the proposed methodology, it was possible to accurately delimit reheated HAZ regions and analyze the effects of subsequent passes in each of the root pass HAZ subregions. The IRCGHAZ in the root pass region was localized, but it did not behave as a brittle zone due to the good weldability of the API 5L X80 steel as proven by the hardness and Charpy-V impact tests.

Bei der Beurteilung der Sicherheit bestehender Konstruktionen aus altem Baustahl (i. A. Flussstahl) und der Entscheidung über notwendige Instandsetzungs- und Verstärkungsmaßnahmen ist der Nachweis ausreichender Werkstoffzähigkeit (der Sicherheit gegen ein sprödes Versagen) von wesentlicher Bedeutung. Die in DIN EN 1993-1-10 normativ geregelten Nachweismethoden zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung wurden basierend auf umfangreichen bruchmechanischen Untersuchungen entwickelt. Sie gelten für Schweißkonstruktionen und „Stähle aus neuerer Zeit“ mit in der Regel hohen Zähigkeitswerten. Die Quantifizierung der Zähigkeit in Werkstoffnormen erfolgt durch Kerbschlagbiegeversuche. Die Beziehung zwischen der Übergangstemperatur der Kerbschlagarbeit und der Referenztemperatur der Bruchzähigkeit wird durch die modifizierte Sanz-Korrelation hergestellt, die nur für diese Stähle abgeleitet wurde. Das in der Norm verankerte Verfahren ist für alte Flussstahlkonstruktionen mit Lochschwächung durch Niet- und Schraubenverbindungen nicht geeignet. Einerseits unterscheiden sich Kerbwirkung und Eigenspannungszustand von geschweißten und genieteten Konstruktionen und damit die Zähigkeitsanforderungen wesentlich voneinander. Auf der anderen Seite unterliegen die Zähigkeitseigenschaften von Flussstählen deutlich größeren Streuungen. In der vorliegenden Arbeit werden experimentelle und rechnerische Untersuchungen zum Sprödbruchverhalten gelochter Konstruktionen aus altem Flussstahl vorgestellt. Wesentlicher Bestandteil sind dabei die umfangreichen Werkstoffanalysen zur Ermittlung der bruchmechanischen Werkstoffzähigkeit im spröd-duktilen Übergangsbereich nach dem Master-Curve-Konzept (ASTM E1921). Die Auswertungen belegen, dass in Abhängigkeit des Herstellungsverfahrens unterschiedliche Werkstoffgüten definiert werden können. Um den Einfluss des Stanzens von Löchern auf das Sprödbruchverhalten alter Flussstähle zu beurteilen, werden Gefügeuntersuchungen und Mikrohärtemessungen durchgeführt. Ausgehend von einer umfassenden Analyse typischer Konstruktionsformen bestehender Tragwerke des Stahlhochbaus erfolgen bruchmechanische FE-Berechnungen an Anschlüssen von Winkelprofilen zur Bestimmung der Zähigkeitsanforderungen. Die dabei gewonnenen Ergebnisse des Spannungsintensitätsfaktors werden durch Modifikation bekannter Lösungen aus der Fachliteratur für die weitere Anwendung aufbereitet. Darauf aufbauend wird für die untersuchten Konstruktionsdetails im Rahmen einer bruchmechanischen Sicherheitsanalyse ein praxisgerechtes Verfahren zur Beurteilung der Sprödbruchgefährdung genieteter und geschraubter Bauteile abgeleitet. Mit Hilfe statistischer Methoden werden Streuungen der Festigkeits- und Zähigkeitskennwerte der Flussstähle erfasst und nach der Verifizierung durch Bauteilversuche in ein semi-probabilistisches Nachweiskonzept überführt.

Due to their adverse health effects emissions have been regulated for over three decades. Brake wear particulate matter is the most important non-exhaust source, however current knowledge is mainly limited to observational studies. This thesis aims to investigate relations between the brake system contact conditions and the related emissions on a model scale; validate the results on a component level; and understand to what extent they are significant on a full-scale. Paper A investigates the influence of nominal contact pressure on a model scale. Results show that higher pressure corresponds to higher emissions Paper B investigates the influence of the nominal contact pressure, for different friction materials, on a model scale. A temperature threshold, responsible for a relevant emission increase, is identified. Paper C investigates particle characteristics and wear mechanisms for different nominal contact pressures, on a model scale. Results show an enhanced tribo-layer at higher pressure levels. Paper D investigates the influence of brake system conditions on emissions, on a model scale. Results show that frictional power is the most important parameter. A transition temperature independent of the contact condition is identified. Paper E investigates similarities occurring on a component scale and a model scale in terms of emissions. Results show a promising correlation, and the possibility of using a pin-on-disc tribometer for R&amp;D activities. Paper F investigates analogies occurring on a component scale and a model scale, in terms of friction performance, fictional surface and chemical composition. Results show similar phenomena occurring for the two test stands. Paper G analyses real brake system working conditions in a urban environment defining, by means of an inertia dyno bench, the related emissions. Results reveal emission factors compliant to EURO6 and EURO2 regulations, in terms of number and mass, respectively. / På grund av deras negativa hälsoeffekter har partikel emissioner reglerats i över tre årtionden. Bromsslitagepartiklar är den viktigaste icke-avgaskällan, men nuvarande kunskaper är huvudsakligen begränsade till observationsstudier. Avhandlingen syftar till att undersöka förhållandena mellan bromssystemets kontaktförhållanden och de relaterade utsläppen på modellskala. Validera resultaten på komponentnivå och förstå i vilken utsträckning de är betydande i full skala. Papper A undersöker påverkan av nominellt kontakttryck i en modellskala. Resultat visar att högre tryck motsvarar högre utsläpp. Papper B undersöker påverkan av det nominella kontakttrycket, för olika friktionsmaterial, i modellskala. En temperaturtröskel,  för en emissionsökning identifieras. Papper C undersöker partikelegenskaper och slitagemekanismer för olika nominella kontakttryck, i en modellskala. Resultat visar ett förbättrat triboskikt vid högre trycknivåer. Papper D undersöker påverkan av bromssystemets förhållanden på utsläpp i en modellskala. Resultat visar att friktionskraften är den viktigaste parametern. En övergångstemperatur oberoende av kontaktförhållandet identifieras. Papper E undersöker likheter som uppträder på komponentskala och  modellskala när det gäller emissioner. Resultatet visar en lovande korrelation, och möjligheten att använda en pinne-på-skiva-tribometer för FoU-aktiviteter. Papper F undersöker analogier som förekommer på en komponentskala och en modellskala, vad gäller friktionsprestanda, friktionsyta och kemisk sammansättning. Resultat visar liknande fenomen som förekommer för de två testskalorna. Papper G analyserar verkliga bromssystem arbetsförhållanden i en stadsmiljö som definierar, med hjälp av en tröghetsdyno bänk, de relaterade utsläppen. Resultatet visar utsläppsfaktorer som är förenliga med EURO6 och EURO2-reglerna, i fråga om antal respektive massa. / <p>QC 20170808</p> / REBRAKE Project

Although the austenitic stainless steels 304 and 321 are often treated nominally as equivalents in their hot rolling characteristics, the question remains whether any subtle differences between the two allow further optimisation of their respective hot rolling schedules. The hot workability of these two types of austenitic stainless steels was compared through single-hit Gleeble simulated thermomechanical processing between 800℃ and 􀀄􀀅00℃ while the strain rate was varied between 0.00􀀄s􀀈􀀉 and 5s􀀈􀀉. It was found that the constants for the hyperbolic sinh equation for hot working of AISI 321 steel are Q = 465 kJ/mol, 􀀖􀀗 = 􀀘.􀀙6 􀀚 􀀄0􀀉􀀛 􀀜􀀝􀀞􀀈􀀉􀀟􀀈􀀉, 􀀠 = 0.00􀀘 􀀜􀀝􀀞􀀈􀀉 and 􀀡 = 6.􀀄 while for 304 steel the constants are Q = 446 kJ/mol, 􀀖􀀗 = 􀀅.􀀄4 􀀚 􀀄0􀀉􀀛 􀀜􀀝􀀞􀀈􀀉􀀟􀀈􀀉, 􀀠 = 0.008 􀀜􀀝􀀞􀀈􀀉and 􀀡 = 6.􀀄. It is shown that the occurrence of dynamic recrystallisation starts when the Zener-Hollomon parameter 􀀢 􀀣 6.4 􀀚 􀀄0􀀉􀀛s􀀈􀀉 for both steels but that the differences in the values of Q and A3 (the structure factor) between the two steels does lead to consistently lower steady state stresses for the steel 321 than is found in the steel 304 at the same Z values. This may, therefore, offer some scope for further optimisation of the hot rolling schedules and in particular in the mill loads of these two respective steels. A modelled constitutive equation derived from hot working tests to predict hot rolling mill loads is proposed and validated against industrial hot rolling data for AISI 321 stainless steel. Good correlation is found between the predicted Mean Flow Stress, the Zener-Hollomon Z parameter and actual industrial mill load values from mill logs if allowances are made for differences in Von Mises plane strain conversion, friction and front or back end tension. The multipass hot working behaviour of this steel was simulated through Gleeble thermomechanical compression testing with the deformation temperature varying between 1200℃ down to 800℃ and the strain rate between 0.001s-1 and 5s-1. At strain rates greater than 0.05s-1, dynamic recovery as a softening mechanism was dominant, increasing the dynamic recrystallisation to dynamic recovery transition temperature DRTT to higher temperatures. This implies that through extrapolation to typical industrial strain rates of about 60s-1,most likely no dynamic recrystallisation in plant hot rolling occurs in this steel but only dynamic recovery. Grain refinement by DRX is, therefore, unlikely in this steel under plant hot rolling conditions. Finally, mill load modelling using the hot working constitutive constants of the near-equivalent 304 instead of those specifically determined for 321, introduces measurable differences in the predicted mill loads. The use of alloy-specific hot working constants even for near-equivalent steels is, therefore, recommended. / Thesis (PhD)--University of Pretoria, 2014. / lk2014 / Materials Science and Metallurgical Engineering / PhD / unrestricted

L´objectif du travail présenté dans ce manuscrit consiste à conserver les bonnes propriétés mécaniques du poly(butadiène) dihydroxytéléchélique (PBHT) tout en améliorant sa stabilité. Un des principaux verrous techniques de cette approche réside dans le fait que les doubles liaisons responsables la flexibilité du matériau sont également la cause de son vieillissement par oxydation. Les solutions proposées reposent sur l´utilisation de la métathèse comme outils de synthèse de polymères insaturés. Deux grandes voix de synthèse ont été étudiées : la polymérisation par ouverture de cycle via métathèse (ROMP) ainsi que la dépolymerisation fonctionnalisante (ADMET). Ces deux approches bien que prometteuses n’ont pas permis de sortir de la relation ciseau existante entre flexibilité et stabilité. Finalement, une solution basée sur le mélange entre deux polymères dihydroxytéléchéliques de basse température de transition vitreuse – poly(butadiene) et poly(isobutylene) a permis de répondre dans une certaine mesure aux cahier des charges. En parallèle a ces parties synthèses, une étude physique des relations structure-propriétés visant à améliorer la stabilité des oligomères a été apporté par mesure rhéologique du temps critique de réticulation. / The work reported in the following document is aiming at maintaining the good mechanical properties of diHydroxyTelechelic PolyButadiene HTPB while improving its stability. The major challenge of this approach is that the unsaturations responsible for the outstanding flexibility of the material are also rather sensitive to oxidation. The solutions presented in this study are based on the use of metathesis reactions as a tool for the design of new difunctional unsaturated oligomers. Two functionalization techniques have been investigated, on the one hand, the Ring Opening Methathesis Polymerisation (ROMP) and, on the other hand, the depolymerisation via Acyclic Diene METathesis (ADMET). Although promising, the latters proved to fall into the vicious circle consisting in simultaneously increasing the stability while losing the flexibility. Finally, a blending concept based on the mixture of two dihydroxytelechelic polymers, namely, poly(isobutylene) and poly(butadiene), could enable us to achieve our initial goal. In addition to the chapters focusing on polymer chemistry and synthesis, a physical study of the parameters influencing the aging of unsaturated oligomers have been set-up and the properties relationship using measurements of the critical time.