Resumo em Português:

Compósitos poliméricos (plásticos reforçados) são materiais formados a partir de um reforço (fase descontínua, normalmente uma fibra) e uma matriz polimérica. Esse tipo de material apresenta várias vantagens em relação aos materiais convencionais de engenharia. Entre os métodos de fabricação de compósitos poliméricos está o filament winding (filamento contínuo ou enrolamento filamentar), um processo empregado na fabricação de sólidos de revolução, como tubos e tanques. Neste trabalho, redes neurais artificiais, uma ferramenta computacional inspirada no funcionamento do cérebro humano, foram aplicadas ao processo de filament winding para predição do comportamento térmico de tubos compósitos durante a etapa de cura. Informações sobre o comportamento térmico das peças compósitas podem auxiliar na seleção do ciclo de cura, que é um dos desafios na obtenção de peças de qualidade e a um baixo custo. As redes neurais foram treinadas com dados obtidos através do modelo Lee-Springer. A metodologia foi validada com resultados experimentais da literatura.

Resumo em Inglês:

Polymeric composites or reinforced plastics are materials made with a polymer matrix and a reinforcement. These materials have many advantages when compared to conventional engineering materials. Among the manufacturing methods for composite parts from continuous fiber reinforcement is the filament winding, often used to fabricate closed-surface structures such as tubes and tanks. In this work artificial neural networks, a computational tool inspired in the human brain, were applied in the filament winding process to predict the thermal behavior of composite tubes during the curing step. Information about the thermal behavior of composite parts may help in the selection of the appropriate cure cycle, which is one of the challenges in obtaining quality parts at low cost. Networks were trained with data obtained with the Lee-Springer model. The methodology was validated with experimental results from the literature.

Resumo em Português:

O resíduo de EVA oriundo das indústrias calçadistas é um material reticulado, que apresenta grande potencial de uso como carga em composições elastoméricas. Neste trabalho, foram avaliadas as propriedades reológicas e dinâmicas das composições de borracha natural (NR) com resíduo de EVA (EVAR), determinadas com o auxílio do analisador de processamento de borracha (RPA). As composições não-vulcanizadas tiveram a sua viscosidade aumentada pela adição de teores crescentes de EVAR. Após a vulcanização essas composições apresentaram menor elasticidade que a NR pura, como evidenciado nas maiores taxas de relaxamento do módulo e nos maiores valores de tan delta. Este comportamento foi confirmado pelos resultados de tensão e alongamento na ruptura.

Resumo em Inglês:

The EVA waste (EVAR) is a crosslinked material, which can be used as filler in rubber compositions. In this work, rheological and dynamic properties of natural rubber (NR) compositions with EVAR were investigated before and after vulcanization with the help of a rubber processing analyzer (RPA). The filler content varied from 0 to 60 phr. The results showed that rheological properties of nonvulcanized compositions were clearly modified by the addition of EVAR, which contributed to an increase in viscosity. The modulus relaxation and the dynamic properties such as tan delta of vulcanized compositions were also affected, by the reduction of the elasticity of the compositions. The mechanical properties corroborated the behavior revealed by RPA analysis and indicated that EVAR acted as a non-reinforcing filler.

Resumo em Português:

No gerenciamento do resíduo sólido urbano (RSU), a reciclagem surge como uma das vias para reduzir os resíduos sólidos aterrados em solo. Os plásticos constituem uma das classes de materiais com menor índice de reciclagem. Neste trabalho, as principais dificuldades encontradas em diversos países para aumentar os índices de reciclagem dos plásticos e as propostas que estão sendo utilizadas para mudar este cenário foram apresentadas. Por último, também foi apresentado um panorama geral sobre as exigências e limitações do retorno do plástico reciclado para alimentos. Este segmento representa todo um nicho de mercado que pode agregar valor e, principalmente, aumentar os índices de reciclagem de modo sustentável desde que haja investimentos em tecnologias inovadoras e economicamente viáveis.

Resumo em Inglês:

In the management of municipal solid waste (MSW), recycling emerges as one of the ways to reduce the solid wastes deposited in landfills. Plastics are one of the classes of materials with the lowest recycling index. The present study deals with the main difficulties encountered in different countries to increase plastics recycling and the procedures adopted to change this scenario. Additionally, the general requirements and the restrictions about the use of recycled plastic for food contact are presented. This application represents a whole market share to be explored, which could add value and increase the recycling indexes in a sustainable way, provided that investments in innovative technologies are made.

Resumo em Português:

Nesse trabalho foi realizada a preparação de novos materiais, a partir da celulose, para complexar íons de metais pesados em solução aquosa e assim, descontaminar águas poluídas por tais metais. Na primeira parte foi realizada a modificação química da celulose usando o anidrido succínico. As funções carboxílicas introduzidas no material foram usadas para ancorar poliaminas produzindo-se três celuloses modificadas inéditas. Todos os materiais obtidos foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho (IV) e submetidos à análise elementar. A segunda parte do trabalho foi constituída da avaliação do poder de adsorção das celuloses modificadas obtidas em relação aos íons Cu2+ em solução aquosa. O estudo foi realizado usando a titulometria, um método analítico tradicional. Os vários materiais mostraram uma capacidade máxima de complexação variando entre 141 e 263 mg de Cu2+ por grama do material modificado. A eficiência na complexação dos íons Cu2+ mostrou-se proporcional ao número de funções aminas introduzidas na celulose.

Resumo em Inglês:

This work describes the preparation of new materials, derived from cellulose, to be used as complexing agents for heavy metal ions in aqueous solutions and, hence, to decontaminate waters polluted by such metals. The first part deals with the chemical modification of the cellulose using succinic anhydride. The carboxylic acid functions introduced in the material were used to anchor polyamines resulting in three novel modified celluloses. The materials obtained were characterized by elemental analysis and infrared spectroscopy (IR). The second part of the work features the evaluation of the adsorption capacity of the modified celluloses in relation to Cu2+ ions in aqueous solutions. The study was accomplished by titration, a traditional analytical method. The various materials showed a maximum complexing capacity ranging from 141 to 263 mg of Cu2+ per gram of the modified material. The efficiency for the complexation of Cu2+ ions was proportional to the number of amine functions introduced in cellulose.

Resumo em Português:

A utilização de modificações químicas de polidienos comerciais tem sido estudada como um meio alternativo à síntese de novos polímeros, para otimização das propriedades finais destes materiais através da introdução de diferentes grupamentos reativos na cadeia polimérica. A modificação química pode ser feita através de diferentes métodos, os quais podem ser realizados tanto em solução como em massa, onde podem ser destacadas as reações de epoxidação, sulfonação, maleinização, carboxilação, etc. Neste trabalho foi estudado o método de epoxidação de borrachas do tipo SBR e BR. Foi possível observar que mesmo pequenos graus de modificação química causam mudanças marcantes nas propriedades finais dos polímeros, como determinado para a temperatura de transição vítrea.

Resumo em Inglês:

Chemical modification of polydiene has been studied as an alternative route to obtain modified polymers with improved final properties. This improvement is due to the introduction of different kinds of reactive groups into a polymer chain, and it can be done in solution as well as in bulk. The chemical modification can be carried out by different methods such as epoxidation, maleination, carboxylation, sulfonation etc. In this work we show that in the epoxidation of SBR and BR even a small degree of modification can change the final properties of the polymer, as it occurred for the glass transition temperature.

Resumo em Português:

Neste trabalho apresentamos uma alternativa para a dosagem do teor de silicone (polidimetilsiloxano) em antiespumantes por meio da técnica de espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), com a utilização do acessório de reflectância total atenuada (ATR). Os espectros foram registrados na faixa espectral de 2500 a 780 cm-1, com resolução de 4 cm-1 e 128 varreduras. A calibração de um modelo linear por meio da utilização do método de mínimos quadrados parciais (PLS) aplicado aos espectros foi capaz de determinar satisfatoriamente a concentração de silicone nas amostras. Este método é de extrema importância para indústrias produtoras de antiespumantes siliconados, uma vez que o desempenho de tais produtos geralmente é avaliado em função da viscosidade dos mesmos. Muitas vezes no processo de fabricação de tais produtos ocorre uma homogeneização incompleta do silicone no solvente, o que leva a resultados de viscosidade que não são representativos das amostras analisadas. A determinação da concentração do teor de silicone é uma importante ferramenta para o Controle Estatístico de Processo (CEP), pois evita o desperdício de matérias-primas empregadas na fabricação dos antiespumantes.

Resumo em Inglês:

This work presents an alternative method to determine the concentration of silicone (polydimethylsiloxane) in antifoaming products using Fourier Transformed Infrared Spectroscopy (FT-IR) with the attenuated total reflectance (ATR) accessory. The spectra were recorded in the range from 2500 to 780 cm-1, with a resolution of 4 cm-1 and 128 scans. With calibration of a linear model using PLS regression method applied to spectral data we were able to determine the silicone concentration in the samples. This method may be useful for antifoaming producers since the performance of such products generally is evaluated as a function of their viscosity. Moreover, during manufacturing an incomplete homogenization of silicone in the solvent may occur, in which case the viscosity results are not representative of the samples. The determination of the silicone weight percentage is important to avoid losses in the production process and to help the Statistical Process Control.

Resumo em Português:

Compósitos de PVC, plastificados com diferentes sistemas de plastificação e reforçados com fibras de sisal, foram processados em moinho de dois rolos. A influência do tipo e teor do plastificante, do comprimento e do teor das fibras nas propriedades dos compósitos obtidos foi estudada. Dois tipos de plastificantes foram usados, um líquido (do tipo poliéster) e um sólido permanente (copolímero etileno/ acetato de vinila/ monóxido de carbono). As fibras usadas foram previamente lavadas com água a 80 °C por uma hora. Os compósitos, com fibras curtas aleatoriamente distribuídas, foram caracterizados através de ensaio mecânico de resistência à tração, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e análises térmicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise por termogravimetria (TG). O comprimento ótimo de fibra obtido para os compósitos foi de 6 mm. O uso do plastificante sólido mostrou-se viável e promoveu uma maior molhabilidade da fibra pela matriz nos compósitos, principalmente para teores acima de 40 pcr. As análises térmicas mostraram que a substituição do plastificante líquido pelo plastificante sólido não afetou a estabilidade térmica das matrizes e dos compósitos.

Resumo em Inglês:

Composites consisting of flexible polyvinyl chloride (PVC), plasticized with two different types of plasticizers and reinforced with sisal fibers, were processed on a two-roll mixing mill. Two plasticizers were used, a liquid plasticizer (polyester) and a permanent solid plasticizer (ethylene/ vinyl acetate/ carbon monoxide copolymer - Elvaloy® ), to form two kinds of polymeric matrices. For each one of these matrices, the influence of plasticizers type, plasticizers content, size and quantity of sisal fibers in the composite properties has been studied. The fibers were washed with water at 80 °C during one hour. The composites with randomly distributed short fibers were characterized by mechanical analysis, scanning electron microscopy, thermogravimetric analysis (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). For each one of the polymeric matrices studied, the optimal size of sisal fiber was 6mm in order to have a better reinforcement, under the conditions investigated. The use of a solid plasticizer was feasible for PVC compositions and promoted a better fiber-matrix contact on the composites, increasing mechanical properties for plasticizer quantity over 40 phr, compared to the liquid plasticizer. Thermal analysis (TG and DSC) demonstrated that the replacement of the liquid by the solid plasticizer does not change the thermal behavior of the composites and unloaded polymeric matrices. For both matrices the elastic modulus is increased as the sisal fibers are added, when compared to unloaded matrices.

Resumo em Português:

Misturas contendo teor conhecido de borracha natural (NR) e copolímero de butadieno e estireno (SBR) foram preparadas nos laboratórios do CTA e do IFOCA como amostras de referência para a elaboração de uma curva analítica, visando à determinação do teor de NR e SBR por análise pirólise/FT-IR. Termogravimetria foi usada para determinar o teor real de NR e SBR nas misturas por meio da razão entre as alturas dos picos da curva derivada (DTG). As bandas FT-IR escolhidas na região MIR foram 885 cm-1 (A1) para NR e 699 cm-1 (A2) para SBR. Os valores de absorvância relativa (A1/A2) versus a relação NR/SBR, obtida a partir dos dados fornecidos pela análise DTG, foram usados para construir uma curva com uma boa correlação linear (R=0,998), a qual possibilita determinar os teores de NR e SBR em misturas onde os componentes têm a mesma composição química.

Resumo em Inglês:

Blends with known contents of natural rubber (NR) and butadiene-styrene copolymer (SBR) were prepared at CTA and IFOCA laboratories as sample references for producing an analytical curve to determine the contents of NR and SBR via pyrolysis/FT-IR analysis. Thermogravimetry was used to quantify the real content of NR and SBR in the blends through the ratio between the intensity of the peaks in the derivative curve (DTG). The FT-IR analytical bands chosen at MIR region were 885 cm-1 (A1) for NR and 699 cm-1 (A2) for SBR. Values of relative absorbance (A1/A2) versus the NR/SBR contents data obtained from DTG analysis were used to construct an analytical curve with a good linear correlation (R=0.998) which allows one to determine contents of NR and SBR in blends of similar composition.

Resumo em Português:

A tecnologia dos chamados Compósitos Termoplásticos com Madeira envolve conceitos de compatibilidade e processabilidade e apresenta grandes desafios tecnológicos para a formulação e estabilização da mistura. Devido à baixa estabilidade térmica da celulose, a grande maioria das resinas termoplásticas utilizadas na preparação desses compósitos está restrita às resinas poliolefinicas, estirênicas e ao poli(cloreto de vinila). O Poliestireno de Alto Impacto (HIPS) é um termoplástico bifásico de grande versatilidade de propriedades decorrentes das variações de composição e morfologia das partículas de borracha dispersas na matriz estirênica. Além da sua temperatura relativamente baixa de processamento, estas características tornam o HIPS um termoplástico de grande interesse para aplicações em compósitos com farinha de resíduo de madeira, uma vez que a otimização do balanço de propriedades de rigidez e impacto pode ser alcançada através do controle da morfologia e da formulação do compósito. No presente estudo, "tipos" comerciais de HIPS com diferenças no índice de fluidez e na distribuição do tamanho de partículas foram utilizados na preparação de compósitos termoplásticos com farinha de resíduo de madeira. As propriedades mecânicas dos compósitos obtidos foram discutidas em termos das características morfológicas dos HIPS utilizados e da quantidade de farinha de resíduo de madeira no compósito. Pela simples aplicação da regra das misturas, mostrou-se que devido à baixa densidade do resíduo de madeira, o reforço celulósico poderia ser utilizado eficientemente na substituição de cargas minerais ou fibra de vidro em compósitos termoplásticos com um melhor desempenho em termos de resistência e rigidez específica. A microscopia eletrônica de varredura foi utilizada na análise de superfícies de fratura para ilustrar a dispersão da farinha de madeira na matriz estirênica, a molhabilidade do reforço pela resina e as interações reforço-matriz.

Resumo em Inglês:

The technology of wood-plastics composites includes concepts of compatibility and processability, with important challenges to optimize grade formulations, processing and stabilization of the composite system. Owing to the low thermal stability in wood flour processing, commodities such as polyolefins, styrene and polyvinylchloride represent the large majority of the thermoplastics employed in cellulosic composites. High impact polystyrene (HIPS) is a versatile thermoplastic as a result of variations in composition and morphology of the rubber dispersed phase in the styrenic matrix. In addition to its relatively low processing temperature, such characteristics make HIPS a suitable polymer for wood-plastic composite applications as an optimum stiffness-toughness balance can be achieved by fine control of HIPS morphological parameters and the composite formulation. In the present study, commercial grades of HIPS with different flow index and particle size distribution were used in the preparation of wood-plastic composites. The mechanical properties and the heat distortion temperatures of the composites are discussed in terms of the HIPS characteristics and the filler content in the composite. By simply applying the rule of mixtures, it was shown that owing to their relatively low specific gravity, the wood waste flour might be cost-effective in replacing mineral fillers or glass fibers in plastic composites with a better performance in terms of specific strength and rigidity. Electron microscopy analysis of fractured surfaces was used to illustrate wood flour dispersion, wettability and matrix-filler interactions.

Resumo em Português:

Os processos de prototipagem rápida (Rapid Prototyping - RP) e ferramental rápido (Rapid Tooling - RT) surgiram para reduzir os tempos de desenvolvimento de produtos na fase de projeto diminuindo a necessidade de retrabalhos e, conseqüentemente, antecipando a entrada de novos produtos no mercado. Neste trabalho foi utilizada uma das tecnologias de prototipagem rápida, denominada Modelagem por Fusão e Deposição (FDM), na construção de moldes em ABS com o objetivo de investigar sua aplicação na moldagem por injeção de termoplásticos. Amostras das peças injetadas foram submetidas a ensaios de difração de raios X, dureza Shore D e tração. Os resultados mostraram a viabilidade de fabricar pequenos lotes de peças em PEBD e PP com propriedades mecânicas bastante similares às encontradas em peças moldadas em moldes metálicos.

Resumo em Inglês:

Rapid Prototyping and Rapid Tooling are aimed at reducing the development time of products in the design phase by minimizing re-workings and, consequently, reducing the time to launch new products. In this work one of the technologies of rapid prototyping, called Fused Deposition Modeling (FDM), was used in the construction of ABS molds with the objective of investigating its application in the injection molding of thermoplastics. Specimens of the molded parts were characterized with X-ray diffraction, Shore D hardness and tensile tests. The results demonstrated the viability to manufacture small batches of LDPE and PP parts with mechanical properties similar to those molded parts in metallic molds.

Resumo em Português:

A técnica de fio quente paralelo normalizada para a determinação da condutividade térmica de materiais cerâmicos foi empregada na determinação das propriedades térmicas de polímeros. As amostras foram preparadas em forma de paralelepípedos retangulares, com dimensões de (230x80x30)mm. Neste trabalho, a condutividade térmica e o calor específico foram simultaneamente determinados a partir do mesmo transiente térmico experimental e a difusividade térmica foi calculada a partir dessas duas propriedades. Cinco diferentes polímeros com diferentes estruturas a temperatura ambiente foram selecionados neste trabalho. Os cálculos foram feitos utilizando-se um método de ajuste por regressão não linear, de tal maneira que todos os pontos experimentais obtidos são considerados nos cálculos dessas propriedades térmicas. O equipamento utilizado neste trabalho é totalmente automatizado. A reprodutibilidade dos resultados foi muito boa com respeito à condutividade térmica, obtendo-se um desvio máximo de apenas 0,5% entre os valores máximo e mínimo para todas as amostras ensaiadas, mesmo introduzindo propositadamente alguns defeitos no arranjo experimental, em relação ao modelo teórico. Todavia, pequenos desvios do modelo teórico podem causar drásticas influências nos valores de calor específico, obtendo-se desvios de até 32% em relação ao arranjo experimental correto. Os resultados experimentais foram então comparados com aqueles encontrados na literatura. As discrepâncias observadas entre alguns desses valores podem estar associadas ao grau de cristalinidade ou à história térmica da amostra, ficando assim mostrada a aplicabilidade desta técnica na determinação das propriedades térmicas de polímeros.

Resumo em Inglês:

The hot wire parallel technique standardized for determining thermal conductivity of ceramic materials was employed in the determination of thermal properties of polymers. Samples were prepared in shape of rectangular parallelepipeds. In this work the thermal conductivity and the specific heat were simultaneously determined from the same experimental thermal transient, and the thermal diffusivity is derived from these properties. Five different polymers with different structures at room temperature were selected and measurements were carried out at room temperature. A non-linear least squares fitting method was employed in the calculations, so that all the experimental points obtained are considered in the thermal properties calculations. The apparatus used in this work is fully automatic. The reproducibility is very good with respect to thermal conductivity, even with a defective experimental arrangement with respect to the theoretical model. However, deviations from the theoretical model causes severe influence on the specific heat values and consequently in the thermal diffusivity. Experimental results were compared with those available in literature, showing the applicability of this technique in the determination of thermal properties of polymers.