Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário FEI, 2015

Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

Orientador: Suzana Pereira Nunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T08:26:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sforca_MauricioLuis_M.pdf: 3557376 bytes, checksum: f1348ca3b902167ee0fbdf65f13fbe9d (MD5) Previous issue date: 1995 / Mestrado

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_11715_RUBSON MAÇÃO CAMPOREZ.pdf: 8342818 bytes, checksum: 8e7eb12d5a49bc2e39fc04ebf6dfa762 (MD5) Previous issue date: 2018-01-31 / O presente trabalho tem o objetivo de estudar o efeito da carga normal, da velocidade de deslizamento e do ambiente no qual as amostras estão inseridas, no comportamento do atrito e do desgaste para os materiais poliméricos (Polipropileno e Poliamida). Para realização dos ensaios foi utilizado um tribômetro com configuração pino-plano com movimento alternado. Foi utilizado três cargas, três velocidades de deslizamento e três ambientes, totalizando nove condições onde cada condição conta com cinco repetições somando 45 ensaios, devido a severidade de um tribossistema a distância de deslizamento alternou-se entre 540 m e 108 m. Ao trabalhar com materiais poliméricos, algumas dificuldades são encontradas quanto mensurar o seu desgaste, pois são materiais com maior sensibilidade à temperatura e a presença de umidade, deste modo foi desenvolvida uma metodologia específica em relação à temperatura e tempo de secagem em estufa. O comportamento do atrito e do desgaste foi realizado através da análise dos dados obtidos no tribômetro, pelo microscópio ótico e pela microscopia eletrônica de varredura, este último foi utilizado para identificação dos mecanismos de desgaste. Foi observado que para a variação da carga não encontrou-se transição de severidade de desgaste e a alteração do lubrificante não ocasiounou diferença sigficativa entre as taxas de desgaste para o polipropileno, porém a mudança de velocidade proporcionou uma mudança de severidade do desgaste sendo observado claramente essa transição, já para a poliamida a taxa de desgaste foi inconclusiva. Palavras chave: polipropileno, poliamida, desgaste, atrito, tribologia de polímeros

Orientadores: Suzana Pereira Nunes, Ines Valeria P. Yoshida / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-27T07:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sforca_MauricioLuis_D.pdf: 10500638 bytes, checksum: 6a11d1950f059dee00987c294fb4755a (MD5) Previous issue date: 1999 / Doutorado

Com o propósito de melhorar a estabilidade dimensional, melhorar propriedades de resistência elétrica, mecânica, ao calor entre outras dos polímeros, novas cargas e reforços são testados com esse propósito. As cargas mais utilizadas, para propiciar as características mencionadas anteriormente, são as fibras de vidro e de carbono, as cargas minerais como o carbonato de cálcio precipitado, o talco e a micro esfera de vidro. O objetivo principal deste trabalho foi estudar as potencialidades da cinza da casca de arroz (CCA) como uma carga, já que ela é constituída em 96% de dióxido de silício e compará-la com o talco que é a carga mineral mais utilizada. Estes estudos foram realizados a partir da elaboração de um composto formado pela cinza da casca de arroz refinada e a poliamida 6 (PA 6) que é um dos principais plásticos de engenharia com aplicações em todas as áreas produtivas. As amostras foram injetadas e irradiadas em um acelerador de elétrons. Posteriormente suas propriedades mecânicas e térmicas foram medidas. Também foram injetadas peças automotivas para verificar a processabilidade da PA 6 com CCA. Os resultados mostraram que a utilização da cinza da casca de arroz como carga para compostos de poliamida 6 é tecnicamente e economicamente viável. A irradiação do composto estudado (PA 6 com 30% de cinza da casca de arroz) não trouxe melhorias significativas nas propriedades mecânicas e térmicas avaliadas. / In order to improve the dimensional stability, as well as, electrical, mechanical and thermal properties of polymers, new filler to this purpose has been developed. The most applied filler to propitiate the features previously mentioned are the glass and carbon fibers, the mineral filler as the calcium carbonate, the talc and the micro glass sphere. The main aim of this work was to study the rice husk ash as filler for polyamide 6 and ionizing radiation effect studies on this composite, irradiated by electron beam at different doses, since it is constituted of at least 90% of silicon dioxide, and compared with the talc which is the most applied mineral filler. This comparison was made from a compound made through the refined rice husk ash and the polyamide 6 (PA 6) which is one of the main engineering plastic with applications in several productive areas. The samples were injected and irradiated in an electron accelerator. Afterwards their mechanical and thermal properties were measured. It was also inject automotive parts to verify the processing of the PA 6 with CCA. The results showed that the use of the rice husk ash as filler for polyamide 6 composite is technically and economically viable. The irradiation of the studied composite (PA 6 with 30% of rice husk ash) didn\'t provide any improvement for the mechanical and thermal properties previously appraised

Com o propósito de melhorar a estabilidade dimensional, melhorar propriedades de resistência elétrica, mecânica, ao calor entre outras dos polímeros, novas cargas e reforços são testados com esse propósito. As cargas mais utilizadas, para propiciar as características mencionadas anteriormente, são as fibras de vidro e de carbono, as cargas minerais como o carbonato de cálcio precipitado, o talco e a micro esfera de vidro. O objetivo principal deste trabalho foi estudar as potencialidades da cinza da casca de arroz (CCA) como uma carga, já que ela é constituída em 96% de dióxido de silício e compará-la com o talco que é a carga mineral mais utilizada. Estes estudos foram realizados a partir da elaboração de um composto formado pela cinza da casca de arroz refinada e a poliamida 6 (PA 6) que é um dos principais plásticos de engenharia com aplicações em todas as áreas produtivas. As amostras foram injetadas e irradiadas em um acelerador de elétrons. Posteriormente suas propriedades mecânicas e térmicas foram medidas. Também foram injetadas peças automotivas para verificar a processabilidade da PA 6 com CCA. Os resultados mostraram que a utilização da cinza da casca de arroz como carga para compostos de poliamida 6 é tecnicamente e economicamente viável. A irradiação do composto estudado (PA 6 com 30% de cinza da casca de arroz) não trouxe melhorias significativas nas propriedades mecânicas e térmicas avaliadas. / In order to improve the dimensional stability, as well as, electrical, mechanical and thermal properties of polymers, new filler to this purpose has been developed. The most applied filler to propitiate the features previously mentioned are the glass and carbon fibers, the mineral filler as the calcium carbonate, the talc and the micro glass sphere. The main aim of this work was to study the rice husk ash as filler for polyamide 6 and ionizing radiation effect studies on this composite, irradiated by electron beam at different doses, since it is constituted of at least 90% of silicon dioxide, and compared with the talc which is the most applied mineral filler. This comparison was made from a compound made through the refined rice husk ash and the polyamide 6 (PA 6) which is one of the main engineering plastic with applications in several productive areas. The samples were injected and irradiated in an electron accelerator. Afterwards their mechanical and thermal properties were measured. It was also inject automotive parts to verify the processing of the PA 6 with CCA. The results showed that the use of the rice husk ash as filler for polyamide 6 composite is technically and economically viable. The irradiation of the studied composite (PA 6 with 30% of rice husk ash) didn\'t provide any improvement for the mechanical and thermal properties previously appraised

A pesquisa avalia comparativamente algumas propriedades físicas e químicas da poliamida 6.6 convencional e biodegradável. Avalia também o tempo de biodegradabilidade da amostra de fio biodegradável e convencional. As propriedades físicas analisadas foram de resistência, alongamento e tenacidade. Já as propriedades químicas foram relativas ao comportamento das amostras quanto ao tingimento e avaliações de solidez posteriores ao tingimento. As amostras avaliadas foram retiradas de malhas produzidas com fio de poliamida 80 dtex f68 x 2, normal e biodegradável, sendo purgadas, alvejadas e tintas. Os resultados das análises físicas, apesar de estatisticamente diferente, possuem os valores das médias muito próximos, o que na prática representam valores aceitáveis dentro do controle estatístico de processo. Ambas as amostras normal e biodegradável apresentaram mesmo comportamento químico, não havendo nenhuma diferença. Com relação ao tempo de biodegradabilidade, sob condições laboratoriais, o dióxido de carbono produzido pelas amostras foi monitorado e medido para determinar a porcentagem de biodegradação de acordo com a norma ASTM D 5511. O fio biodegradável apresenta um tempo de biodegradação 16 vezes mais rápido do que o fio de poliamida normal, tendo 81,7% de biodegradação após 735 dias de teste. Isto representa um ganho muito grande em termos ecológicos, tratando-se de uma fibra sintética / The study evaluates comparatively some physical and chemical properties of conventional and biodegradable polyamide 6.6. It also evaluates the period of biodegradation of the biodegradable and conventional yarn. The physical properties analyzed were strength, elongation and toughness. The chemical properties were related on the behavior of the samples in dyeing and evaluation of subsequent strength dyeing. The evaluated samples were taken from knitwear produced with polyamide yarn 80 dtex f68 x 2, normal and biodegradable, being purged, bleached and dyed. The results of the physical tests, although statistically different, have values very near the average, which in practice represent acceptable values within the statistical control process. Both normal and biodegradable samples had the same chemical behavior, and there is no difference. With respect to biodegradation time under laboratory conditions, the carbon dioxide produced by the samples was monitored and measured to determine the percentage of biodegradation according to ASTM D 5511. The biodegradable yarn has a biodegradation time 16 times faster the yarn normal polyamide, having 81.7% biodegradation after 735 days of testing. This is an expressive gain in ecological terms for a synthetic fiber

A poliamida 6.6 é um dos mais importantes membros da família das poliamidas, principalmente pelas excelentes propriedades de engenharia, como desempenho mecânico e térmico. A sua área de aplicação é ampliada pela adição de cargas inorgânicas. Dentre estas cargas podemos destacar as fibras de vidro, talco, wollastonita e micro esferas de vidro, cargas estas industrialmente conhecidas. Por outro lado, partículas de vidro reciclado provenientes de descarte nunca foram estudadas como reforço de poliamida 6.6, em especial as partículas menores, que são rejeitadas na reciclagem pela indústria do vidro por apresentarem dificuldade de transporte para os fornos, podendo depositar-se nos refratários (fenômeno de arraste), aumentando sua taxa de corrosão, assim reduzindo a vida útil dos fornos. Além disso, essas partículas têm formato irregular. Desse modo, compósitos de poliamida 6.6 reforçados com porcentagens variadas de vidro reciclado e cargas usualmente empregadas pela indústria foram processados em laboratório, com o auxílio de uma extrusora dupla-rosca e as amostras avaliadas foram obtidas por injeção. As seguintes propriedades dos compósitos foram avaliadas: resistência à tração, alongamento na ruptura, módulo na tração, resistência ao impacto Charpy sem entalhe, estabilidade dimensional e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicam que é possível utilizar-se partículas de vidro reciclado numa matriz de PA-6.6 uma vez que as propriedades do compósito final são compatíveis com aquelas proporcionadas pelas cargas comerciais usualmente empregadas. / Polyamide 6.6 is one of the most important members of the polyamide family, mainly for its excellent engineering properties such as good mechanical and thermal performances. Its application area is enlarged by the addition of inorganic fillers. Among these fillers, glass fibers, talc, wollastonite and glass microspheres could be highlighted, which are industrially known fillers. On the other hand, glass particles from glass cullet have never been studied as a polyamide reinforcement, specially the smaller particles, which are rejected by the glass industry because of the carry-over phenomenon, increasing the cost of the smoke washing, as well as the possibility of increasing refractory corrosion, therefore reducing the useful life of the furnaces. Furthermore, these particles present irregular shapes. In this research, polyamide 6.6 composites, reinforced with different percentages of recycled powder glass and other common fillers used by the industry, were processed in laboratory scale with the help of a double screw extruder. Specimens for testing were obtained by injection, and the following composite properties were evaluated: tensile strength, elongation at rupture, elastic modulus, notchless Charpy impact strength, and dimensional stability. The specimens were also observed in a scanning electron microscope. The results indicated that it is possible to use particles of recycled glass in a PA- 6.6 matrix, once the final composite properties are compatible to the ones of composites containing usual commercial fillers.

Nanocompósitos poliméricos foram preparados por meio da incorporação de 1, 2, 5 e 10% das argilas montmorilonita organofílicas Cloisite 15A e 30B em poliamida-6, pelo método de fusão numa extrusora dupla rosca. Em seguida, foram reprocessados numa extrusora mono-rosca gerando folhas pelo método balão e caracterizados por meio de técnicas espectroscópicas, de análise térmica e difração de raio-X. Os estudos mostraram a formação de nanocompósitos com uma boa dispersão e esfolheamento, principalmente em concentrações de argila inferiores a 5%. Nas amostras com 5 e 10%, nanocompósitos intercalados também foram observados. Portanto, quando a concentração de argila aumenta no nanocompósito, fica cada vez mais difícil obter nanocompósitos totalmente esfoliados. Além disso, verificou-se que a incorporação de 1% da Cloisite 15A ou 30B induzem a cristalização do polímero, predominando a fase γ nos filmes. Entretanto, a medida que a concentração de argila aumenta a fração de fase amorfa tende a aumentar, provavelmente em decorrência da diminuição da velocidade do processo de recristalização em torno de 194 ºC, que gera a fase cristalina γ. Foi demonstrado a presença de um excesso de surfactante em uma das argilas organofílicas, tanto na parte exterior dos tactóides como na região interlamelar, aumentando o espaçamento basal e facilitando o processo de intercalação/esfolheamento. Todavia, o excesso de surfactante interfere nos processos de incorporação pois sofrem decomposição em temperaturas relativamente baixas (200 ºC) enquanto o cátion amônio intercalado se decompõe a 240 ºC. De fato, os estudos realizados comprovam que o surfactante tem influência direta sobre as propriedades das argilas organofílicas e grande importância no processo de incorporação. Melhorias significativas foram observadas nas propriedades de barreira a gases e mecânicas, principalmente com relação a resistência a tração, que aumenta a medida que se aumenta a concentração de argila. As propriedades de perfuração não foram significativamente modificadas, mas também verificou-se um aumento significativo da estabilidade mecânica em função da temperatura. Porém, a absorção de umidade interfere negativamente tanto nas propriedades mecânicas quanto na de barreira a gases, sendo que a Cloisite 15A é menos suscetível que a Cloisite 30B, provavelmente devido ao cátion de amônio quaternário ser mais hidrofóbico. Assim, os filmes de nanocompósitos de poliamida- 6/argila devem ter aplicações diversas na indústria de embalagens / Polymeric nanocomposites were obtained by incorporation of 1, 2, 5 e 10% of the organophilic clays Cloisite 15A e 30B in polyamide-6, using a twin-screw extruder and the melting process. Then, the pellets were reprocessed as films in a single-screw extruder coupled with the blow method, and those materials were characterized by means of spectroscopic, thermal and X-ray difraction techniques. The results were consistent with the formation of nanocomposites with excellent dispersion and exfoliation, especially when the concentration of clay was below 5%. In the samples containing 5 e 10%, the presence of tactoids were observed showing the formation of intercalated nanocomposites as well. Thus, as the concentration of organophillic clay increases, the fraction of completely exfoliated clay decreased. Furthermore, the incorporation of clays (Cloisite 15A or 30B) in concentrations as low as 1% induced the crystallization of polyamide-6, such that it was found in the films predominantly in the γ phase. However, as the concentration of clay increases there is a steady increase of the amorphous phase, probably due to the decrease of the rate of the recrystallization process at 194 ºC, responsible for the formation of the γ phase. Also, the presence of an excess of surfactant was confirmed for both, Clositite 15A and 30B, around the tactoids and in the interlamelar space also, increasing the basal distance and facilitating the intercalation/exfoliation process. However, such an excess interfere in the nanocomposite preparation process since decomposes at relatively low temperatures (200 ºC) while the intercalated quaternary ammonium cation decomposes at 240 ºC. In fact, we showed that the structure of the surfactant directly influences the properties of the organophilic clays, and has strong influence on the nanocomposite preparation process. Significant improvements in the barrier effect to gases and in the mechanical properties were noticed for the nanocomposites, particularly on the resistance to traction and on the mechanical stability as a function of temperature, but the resistance to perforation didnt change significantly as the concentration of clay increased. The absorption of water by the nanocomposites influenced negatively the mechanical properties and the barrier effect as well. However, the nanocomposites prepared with Cloisite 15A were less susceptible than those obtained with Cloisite 30B, probably because the quaternary ammoniun salt in the first one is more hydrophobic and repels more effectively the water molecules