Textilier med vatten- och smutsavvisande effekt fyller en viktig funktion inom många olika områden och branscher. Dock finns det flera allvarliga problem kopplat till produktionen och användningen utav dem. Per och polyfluoroalkylsubstanser (PFAS´s), användes länge för att erhålla den vattenavvisande effekten hos textilier. Sådana substanser har dock visat sig kunna brytas ned till persistenta miljö-och hälsoskadliga ämnen och därför omfattas de idag av både förbud och utfasningskrav i REACH, en förordning antagen för Europeiska unionen för att minimera risker kring miljö och hälsa. Trots att långa fluorerade alkylkedjor är förbjudna så används liknande men kortare alkylkedjor för att åstadkomma vattenavvisande effekt. Det finns även andra varianter på marknaden, men inga klarar att vara både slitage- och nötningståliga samt hälso- och miljöriskfria. I syfte att skapa nya hållbara alternativ är Swerea IVF del av ett projekt som syftar till att utveckla en lotusfiber. I en sådan fiber är förhoppningen att den vattenavvisande effekten skall kunna inkluderas redan under fiberspinning och på så vis resultera i mer slitagetåliga och miljövänliga textila produkter. Material med superhydrofoba ytor, så som lotusblads, har både en primär och sekundär grovlek. Därför krävs anpassning av både mikro- och nanostruktur när en sådan yta skapas. I detta examensarbete, som är en del av ovan nämnda projekt, har fokus legat vid nanostrukturen. Syftet har varit att undersöka om man kan påverka nanopartiklars dispersion i termoplastiska filament genom att modifiera dem så att de blir hydrofoba och termiskt stabila. Förhoppningen har varit att få nanopartiklarna att dispergera homogent ända ut till filamentens yta. Detta för att både ge filamentet en struktur och en potentiell sänkning av dess ytenergi. Projektet påbörjades genom litteraturstudier för att bestämma material och metoder för det experimentella arbetet. Som partikelsubstrat valdes sfäriska nanopartiklar av kiseldioxid, (AEROSIL® OX 50) med en medeldiameter av 40 nm. Som ytmodifierare valdes två typer av silaner med olika alkylkedjelängd, dels triklor(oktyl)silan och dels triklor(oktadekyl)silan. Två modifieringsreaktioner med varierande halt av ovan silaner utfördes för både typer, (6 resp. 20% (w/w) i 50 ml vattenfri toluen). Efter modifieringen analyserades nanopartiklarna genom karaktä- riseringsmetoderna: Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR, Termogravimetrisk analys, TGA, Differential Scanning Calorimetry, DSC och Kontaktvinkelmätning, (drop shape analysis), DSA. Tillsammans pekar analysernas resultat på att nanopartiklar av kiseldioxid kan uppnå god hydrofob och termiskt stabil effekt genom modifiering med båda silantyperna. Beräkningar visar dock att den kortare kedjan reagerat med högst molekylhalt. Därför valdes denna till projektets följande experiment, vilka innefattade inkludering av två procenthalter av partiklar till XPURE® Polyester 701K. För att analysera partiklarnas dispersion i de därefter extruderade filamenten utfördes Svepelektronmikroskopi, SEM över filamentens tvärsnitt. Resultaten indikerar att de hydrofobt ytmodifierade partiklarna är mer benägna att dispergera homogent ända ute vid filamentens fasgränsyta, än vad de hydrofila partiklarna är. Lotusfibern kan således vara möjlig att skapa med tillämpande av liknande principer och tekniker som i detta projekt.

Solid-state batteries are gaining a lot of attention in the commecial sector today. Development of the solid state electrolytes is an important part in making commercially viable solid-state batteries. While many solid-state electrolytes are struggling with low ionic conductivity, some have shown comparatively high conductivities that can be engineered to perform better to be implemented for consumer market. Silica based solid composite electrolytes (SCEs) are one of the materials that are of huge interest as solid-state electrolytes. As a continuation of the previous research into the silica based SCE’s, the current work focuses on the study of SCEs based on the commercially available mesoporous silica (MPS) of different pore sizes and nanosized silica powder (SNP). Ionic Liquid electrolyte (ILE) based on Li-TFSI and BMP-TFSI mixture was used to prepare composities under different humidity conditions. The effect of the extent of -OH group functionalization of silica, determined by FTIR on treated and untreated powders, on ionic conductivity was also evaluated. Obtained composities were evaluated with electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and analysed with TGA to establish correlations based on particle size and pore characteristics of MPS powder. Camparison with SNP was also made in anticipation to draw correlations with MPS. It was found that the pore size and pore volume change have more impact on the conductivity compared to surafce area of commercially obtained MPS and an unexplored pheonomenon was observed in case of SNP based SCE’s. Glovebox (GB) samples at relative humidity (RH)-0.005% have higher conductivity than dryroom samples at RH-0.5%. These findings can be used for a future reference in evaluating commercial MPS based composites as solid-state electrolytes. / Solid-state-batterier får stor uppmärksamhet i den kommersiella sektorn idag. Utveckling av fasta elektrolyter är en viktig del för att göra kommersiellt gångbara solid state-batterier. Medan många fasta elektrolyter kämpar med låg jonledningsförmåga, har vissa visat jämförelsevis höga ledningsförmåga som kan konstrueras för att prestera bättre för att implementeras för konsumentmarknaden. Kiselbaserade fasta kompositelektrolyter (SCE) är ett av de material som är av stort intresse som fasta elektrolyter. Som en fortsättning på den tidigare forskningen om de kiselbaserade SCE:erna fokuserar det nuvarande arbetet på studiet av SCE:er baserade på den kommersiellt tillgängliga mesoporösa kiseldioxiden (MPS) av olika porstorlekar och nanosized kiseldioxidpulver (SNP). Jonisk flytande elektrolyt (ILE) baserad på Li-TFSI och BMP-TFSI-blandning användes för att framställa kompositer under olika luftfuktighetsförhållanden. Effekten av omfattningen av -OH-gruppfunktionalisering av kiseldioxid, bestämd med FTIR på behandlade och obehandlade pulver, på jonkonduktiviteten utvärderades också. Erhållna sammansättningar utvärderades med elektrokemisk impedansspektroskopi (EIS) och analyserades med TGA för att fastställa korrelationer baserat på partikelstorlek och poregenskaper hos MPS-pulver. Kamparison med SNP gjordes också i väntan på att dra korrelationer med MPS. Det visade sig att porstorleken och porvolymsförändringen har mer inverkan på konduktiviteten jämfört med ytan för kommersiellt erhållen MPS och ett outforskat fenomen observerades i fallet med SNP-baserade SCE. Handskbox (GB) prover vid relativ fuktighet (RH)-0,005 % har högre konduktivitet än torrrumsprover vid RH-0,5 %. Dessa resultat kan användas för en framtida referens vid utvärdering av kommersiella MPS-baserade kompositer som fasta elektrolyter.

Sammanfattning   Examensarbetet syftade till att undersöka hälsoriskerna vid arbete med nanopartiklar av kolloidal kiseldioxid vid ett svenskt företag som bedriver kemisk produktion. Studien utfördes på företaget som tillverkar en produkt, Produkt A, vars råvara, Råvara B, innehåller de aktuella nanopartiklarna. Målet var att minska hälsoriskerna och främja en god arbetsmiljö.   Metoder som användes var litteraturstudier, studier av säkerhetsdatablad, granskning av tidigare mätningar utförda av företaget, intervjuer och observationer samt en riskanalysmetod och riskbedömningsverktyg.   En forskningsstudie om eventuella hälsoeffekter med nanopartiklar av kolloidal kiseldioxid indikerade celltoxisk påverkan på testade humana alveolepitelceller. Det påpekades dock att det finns för lite data för att kunna dra slutsatser om hur detta skulle kunna appliceras på mänsklig exponering. Andra studier visade inte på någon skadlig påverkan. En studie visade att det var möjligt för nanopartiklar att passera genom huden. Sammantaget finns lite data och brister i kunskap kring hälsorisker och det är därför rimligt att tillämpa försiktighetsprincipen.   Intervjuer med arbetstagarna och observationer av arbetsmoment visade att tillverkningsprocessen till stor del var en sluten process och att arbetstagarnas exponering för nanopartiklar till största delen skedde vid överföring av produkt till transportkärl, rengöring, byte av filter och provuttag. En riskbedömning av arbetsmiljön vid tillverkning av Produkt A utfördes. På grund av redan vidtagna skyddsåtgärder var det inte troligt att någon högre exponering förekom, men ett antal ytterligare åtgärdsförlag identifierades och prioriterades för att ytterligare minska arbetstagarnas exponeringsrisker och främja en god arbetsmiljö. Den viktigaste åtgärden var att minska spill av koncentrerad Produkt A och utspädd Råvara B. Ett flertal av åtgärderna går snabbt att införa och är inte kostsamma. / Abstract The purpose of this master thesis was to investigate the occupational health effects concerning nanoparticles of colloidal silica at a Swedish company that conducts chemical production. The study was performed at a company that manufactures a product, Product A, whose raw material, Raw material B, contains the concerned nanoparticles. The goal was to reduce health risks and to promote a good working environment.   Methods used included literature studies, studies of safety data sheets, assessment of earlier measurements taken by the company, interviews and observations as well as a risk assessment method and tool.   A research study about the potential health concerns regarding nanoparticles of colloidal silica indicated a cytotoxic effect on tested human alveolar epithelial cells. Although these were the findings of this study, it was also noted that too little data was present in order to be able to make any conclusions on effects of human exposure. One study showed that it was possible for nanoparticles to penetrate the skin. Other studies did not indicate adverse effects. In summary, there is too small an amount of data and knowledge gaps exist around health the effects. Therefore it is reasonable to apply the precautionary principle.   Interviews with the workers and observations of the operations showed that the manufacturing process to a large extent was a closed process and that the workers’ exposure of nanoparticles mostly occurred when; transferring the product to transportation containers, cleaning, changing of filters and sampling of the product. A risk assessment of the working environment in the production of Product A was performed. Due to previous precautionary measures taken by the company it was not likely that any larger exposure was present. A number of additional measures were developed and prioritized in order to further reduce the workers’ exposure risks and promote a good working environment. The most important measure was to reduce the spillage of concentrated Product A and dilute Raw material B. Several of the measures were non-costly and quick to implement.

Shallow marine environments from the Lower Cambrian period were very different to shallow marine environments of today. Tubes of what was thought to be silica recovered from a partly dolomitized carbonate sample collected form a site near Indian Springs, Nevada could help further understand the chemistry and characteristics of such environments. The aim of this study is to present a detailed morphological description of the tubular structures found in the rock sample as well as to give a description of the environment in which they were produced. This was achieved by first studying the samples with several different analytical techniques including Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and subsequent evaluation of the obtained data. This resulted in the discovery that the tubular structures have a wall mainly consisting of non-detrital silica crystals. The crystals are arranged in string-like structures which overlap to form tube walls of varying thicknesses. The observed tubular structures are typically straight and ca. 0,23 to 0,25 mm long, but slightly curved and rare bifurcating tubes were also seen. The elemental mapping of a thin section of tubes showed that the wall-forming crystals consist mainly of silica (SiO2), however, small concentrations of calcium (Ca) were found inside many of the silica crystals leading to the conclusion that positive calcium ions may have acted as a seed for the silica crystals. A comparison of the tubular structures with other tubular fossils of the same geological time period is presented as well as a discussion of whether the specimens are of biological origin, and consequently a biosignature, as these could be used in future research when studying material from other planetary bodies. / Grunda marinmiljöer i nedre Kambrium var väldigt annorlunda från grunda marinmiljöer som finns idag. Små rör av vad som hypotiserades vara kiseloxid upptäckta i en dolomitiserad kalkstenstuff från Indian Springs, Nevada skulle kunna hjälpa att förstå kemin inblandad i bildandet av dessa samt bildningsmiljön i mer detalj. Syftet med detta projekt är att presentera en detaljerad morfologisk beskrivning av dessa rör samt försöka beskriv miljön i vilken de bildades. Undersökningen gjorde genom att först studera rören med olika mikroskoperingsmetoder inklusive ett optiskt mikroskop samt med ett svepelektronmikroskop (SEM), sedan analyserades proverna med Energidispersiv röntgenspektroskopi (EDS) för att detektera och kartera de grundämnena som fanns i rören. Resultaten av dessa metoder är att rören är cylindriska eller cigarrformade samt har en väggstruktur av kiseldioxidkristaller som sitter ihop som strängar av pärlor. Rören är huvudsakligen raka och har en längd på mellan 0,23 och 0,25mm, även böjda och förgrenade rör hat hittats, dock var mer sällsynta än de raka. Den kemiska analysen av ett tunnslip på några rör visade att de består till mestadels av kiseldioxid (SiO2) men koncentrationer av kalcium (Ca) hittades som indikerar att dessa kanske agerade som små frön för kiseldioxid att växa runt. En jämförelse av dessa rör med andra liknande fossilmed samma struktur och från samma tidsperiod är presenterad samt en diskussion kring rören som biosignatur och dess potentiella biologiskt ursprung samt användning i framtida forskning inom ämnet.

Kvartsdamm är ett arbetsmiljöproblem som kan leda till allvarliga konsekvenser för de exponerade yrkesarbetarna. De sjukdomar som ligger till följd för en hög exponering av kvartsdamm är framförallt silikos, KOL och lungcancer. Kvartsdammet uppstår då byggmaterial som innehåller kvartshaltigt material bearbetas, tillexempel betong. De små respirabla partiklarna av kvarts som uppstår vid bearbetningen bildar ärrvävnader i lungorna, vilket leder till att dem tappar sin kapacitet. Tidigare har krav ställts att arbetsplatserna ska utföra egna mätningar av kvarts, men inte längre. Nya författningssamlingen, AFS 2015:2 gör det möjligt för byggarbetsplatserna att använda sig av referensvärden och kringgå faktiska mätningar vid riskbedömningen av kvartsdamm. Examensarbetet redovisar några utav de hjälpmedel som används för en minskad exponering av dammet, där syftet är att hitta de största bristerna hos fallföretaget i byggproduktionen samt se hur den övergripande kunskapen ser ut på byggarbetsplatserna.Informationen till arbetet har samlats in från olika informationskällor, bland annat kvantitativa enkätundersökningar, semistrukturerade intervjuer samt informationssökning via internet där primärkällor prioriterats. Alternativa fakta har sorterats ut för en minskad avgränsning då examensarbetet enbart inriktar sig på den praktiska hanteringen av kvartsdamm.Examensarbetets resultat förväntas göra företagets riskbedömningsmall för kvartsdamm mer hanterbar genom den förenkling som tagits fram under arbetets gång. Diskussionerna har i huvudsak kretsat kring självkritisk bedömning av informationsinsamlingen samt hur utfallet av rapporten hade ändrats om fokus lades på andra delar vid arbetets början.Fallföretaget arbetar konstant med riskbedömning av kvarts för att uppnå en fullgod arbetsmiljö. En rotorsak var svårigheter kring just hanteringen av referensvärdena som gör att företaget inte använder riskbedömningsmallen som ett hjälpmedel. Då kvartsdamm ska bedömas i arbetsberedningarna är tanken att riskbedömningen som utförts i ett tidigare skede ska underlätta arbetet. Även kunskapen om kvartsdamm var varierande, där de anställda hos de större företagen har goda kunskaper medan de mindre underentreprenörerna har bristfälliga kunskaper. / Quartz dust is a health and safety problem that has serious consequences for the exposed workers. The diseases that are due to excessive exposure of silica are silicosis, COPD and lung cancer. The quartz dust occurs when building materials that containing quartz are processed, such as concrete. The small respirable quartz dust particles that occur during processing form scar tissues in the lungs, causing them to lose their capacity. In the past, demands have been made that workplaces should carry out their own measurements of quartz, but no longer. The new regulation, AFS 2015:2, enable construction sites to use benchmarks and circumvent actual measurements in the risk assessment of quartz dust. The study reports some of the tools used to reduce exposure to the dust, where the purpose is to find the biggest shortcomings of the case company in the construction production and see how the overall knowledge looks at the construction sites.The information for the work has been collected from various sources of information, including quantitative surveys, semi structured interviews and information retrieval via the Internet where primary sources have been prioritized. Alternative facts have been sorted out for a reduced demarcation as the degree project focuses solely on the practical handling of quartz dust. The discussion mainly revolved around self-critical assessment of information gathering. The discussion has also investigates how the outcome of the report have been changed if the focus had been other parts at the start of work.The case the company is constantly working with risk assessment of quartz to achieve an acceptable working environment. A isolating was a problem in dealing with the reference values, which means that the company does not use the risk assessment template as an aid. When quartz dust is to be assessed in the working preparations, the idea is that the risk assessment template facilitates the work. The knowledge of quartz dust was also variable, where the employees of the larger companies had good knowledge while the smaller subcontractors had inadequate knowledge.