Dissertações/Teses

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2024
Dissertações
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  • LETÍCIA MARIA MOSSMANN

  • AVALIAÇÃO DA RESISTÊNCIA MECÂNICA EM ARGAMASSAS COM ADIÇÃO DE FINOS DE TIJOLOS E CARVÃO VEGETAL
  • Orientador : EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • JANETE EUNICE ZORZI
  • MARA ZENI ANDRADE
  • Data: 05/01/2024

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  • A região do Vale do Caí - RS é um importante polo de produção de cerâmica vermelha e carvão vegetal. É essencial para a sustentabilidade ambiental e social, que os resíduos sólidos oriundos destas atividades sejam gerenciados adequadamente. Os finos de cerâmica vermelha possuem ação pozolânica comparável com o cimento Portland. A substituição deste por resíduos de tijolos em formulações de argamassa, esbarra na necessidade de ativação álcali, maior consumo de água e temperatura controlada de cura para manter resistência à compressão semelhante ao cimento Portland. O carvão vegetal, por sua vez, possui propriedades adsorventes. Por isso, o objetivo desse estudo consistiu na incorporação destes resíduos, a fim de substituir 25% de cimento Portland em formulações de seis diferentes proporções de mistura de finos de carvão vegetal e de tijolos para produzir argamassa em temperatura ambiente de cura. A evolução da resistência à compressão das amostras foi avaliada em 7 idades de cura, entre 1 e 90 dias. A formulação com 20% de finos de tijolo e 5% de carvão vegetal apresentaram resistência mecânica à compressão maiores que a argamassa sem adição de resíduos, a partir de 28 dias de idade. As análises de termogravimétrica e de fluorescência de raio X, demonstraram que o carvão vegetal não se comporta como um material pozolânico, mas por sua capacidade adsorvente, permitiu o suprimento de água no decorrer da reação pozolânica dos finos de tijolos com o cimento Portland.


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  • The Vale do Caí region - RS is an important hub for the production of red ceramics and charcoal. It is essential for environmental and social sustainability that solid waste arising from these activities is properly managed. Red ceramic fines have a pozzolanic action comparable to Portland cement. Replacing this with brick waste in mortar formulations comes up against the need for alkali activation, greater water consumption and controlled curing temperature to maintain compressive strength similar to Portland cement. Charcoal, in turn, has adsorbent properties. Therefore, the objective of this study was to incorporate these residues in order to replace 25% of Portland cement in formulations of six different mixing proportions of charcoal and brick fines to produce mortar at room curing temperature. The evolution of the compressive strength of the samples was evaluated at 7 curing ages, between 1 and 90 days. The formulation with 20% brick fines and 5% charcoal showed greater mechanical resistance to compression than the mortar without added residue, from 28 days of age. Thermogravimetric and X-ray fluorescence analyzes demonstrated that charcoal does not behave as a pozzolanic material, but due to its adsorbent capacity, it allowed the supply of water during the pozzolanic reaction of brick fines with Portland cement.
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  • NAYARA TAÍNE BOHNENBERGER

  • Estudo comparativo de metodologias para a adição de Óleo Essencial de Tomilho em Espumas à Base de Amido de Mandioca: Efeitos nas Propriedades do material
  • Orientador : DAIANE ROMANZINI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Cleide Borsoi
  • DAIANE ROMANZINI
  • JANETE WERLE DE CAMARGO LIBERATORI
  • MATHEUS VINICIUS GREGORY ZIMMERMANN
  • Data: 18/03/2024

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  • Atualmente, a indústria de embalagens de alimentos tem buscado atender às demandas crescentes de mercado por materiais sustentáveis e ativos. Nesse cenário, a utilização de amido se torna promissora, especialmente quando combinado a óleos essenciais, que possuem propriedades antimicrobianas e antifúngicas. Entretanto, a volatilidade dessas substâncias se apresenta como um desafio. Sendo assim, este estudo objetivou avaliar duas metodologias de incorporação do óleo essencial de tomilho em espumas de amido de mandioca, através da caracterização quanto às propriedades físicas, química, morfológica, mecânica, térmicas e microbiológicas. Em um primeiro momento, o óleo essencial foi caracterizado quanto às concentrações inibitória mínima e bactericida mínima. Posteriormente, essa substância foi incorporada em argila montmorilonita sódica, através do método de emulsão. Então, as espumas de amido foram produzidas através de etapa de agitação mecânica, seguida por termoformagem. A adição de óleo essencial ocorreu através da incorporação do híbrido de argila na formulação e da aplicação dessa substância na superfície das espumas. Foram verificadas concentrações inibitória e bactericida mínima de 12,5 e 25 %(v/v), respectivamente. A maior quantidade de óleo essencial incorporado (~18,88%) foi reportado para a amostra de argila produzida com Tween 80. Através de análise termogravimétrica foi verificada a perda de parte do óleo essencial, quando simuladas às condições de processamento da espuma. Entretanto, a presença dessa substância foi detectada na E-HB através de FTIR, após a termformagem. Quando comparadas as técnicas de incorporação de OET, a E-HB apresentou maior estabilidade térmica. Entretanto, a amostra E-SUP-25 apresentou células de ar menores e mais fechadas, maior resistência ao impacto e menor taxa de absorção de água em relação à E-HB. Na análise microbiológica, essa amostra apresentou zonas de inibição 2,82 ± 0,22; 2,85 ± 0,15 e 2,39 ± 0,22 cm contra S. aureus e S. enterica e E. coli. Comprando as amostras E-NaMt e E-HB, a presença de óleo essencial entre as lamelas da argila parece ter influenciado a interação entre o amido e a argila. Portanto, entre os métodos analisados, a aplicação na superfície foi o mais eficaz, sendo uma alternativa promissora para aplicação em embalagens para alimentos, especialmente para produtos contendo baixo teor de água.


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  • Nowadays, the packaging industry has been striving to meet the increasing market demands for sustainable and active materials. In this scenario, the use of starch becomes promising, especially when combined with essential oils, which have antimicrobials and antifungals properties. However, the volatility of these substances represents a challenge. Therefore, this study aimed to evaluate two methods of incorporation of thyme essential oil into cassava starch foams, focusing on the characterization of their physical, chemical, morphological, mechanical, thermal, and microbiological properties. Initially, the minimum inhibitory and minimum bactericidal concentrations of the essential oil were determined. Then, this substance was incorporated into sodium montmorillonite clay, using the emulsion method. After that, the starch foams were produced by mixing with a magnetic stir, followed by the thermoforming. The addition of the essential oil occurred through the incorporation of the clay hybrid in the formulation and the application of this substance on the surface of the foams.  Minimum inhibitory and bactericidal concentrations of 12,5 e 25 %(v/v), respectively, were verified. The highest amount of incorporated essential oil (~18,88%) was reported for the clay sample produced with Tween 80. The loss of part of the essential oil was verified through the thermogravimetric analysis, when simulate the starch foam processing conditions. However, the presence of this substance was detected in the E-HB through FTIR, after thermoforming. When comparing OET incorporation techniques, E-HB showed greater thermal stability. However, the E-SUP-25 sample presented smaller and more closed air bubbles, greater impact resistance, and lower water absorption rates compared to the E-HB. In the microbiological analysis, this sample presented inhibition zones of 2,82 ± 0,22; 2,85 ± 0,15, and 2,39 ± 0,22 cm against S. aureus, S. enterica and E. coli. Comparing E-NaMt and E-HB samples, the presence of essential oil in the interlayer space seemed to affect the interaction between starch and the clay. Therefore, among the methods analyzed, surface application was the most effective, being a promising alternative for application in food packaging, especially for products containing low water content.
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  • NATALIA VOGEL

  • ADIÇÃO DE AGENTE POROGÊNICO, DESEMPENHO E REMOÇÃO DE MICROPLÁSTICOS DE UM FILTRO CERÂMICO DESENVOLVIDO À BASE DE ARGILA E RESÍDUO VIDRO
  • Orientador : ANDRE ZIMMER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE ZIMMER
  • MATHEUS FELIPE PEDROTTI
  • NICEIA CHIES DA FRE
  • SUYANNE ANGIE LUNELLI BACHMANN
  • SAULO ROCA BRAGANCA
  • Data: 10/04/2024

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  • Ao longo dos anos, a produção do plástico tem crescido rapidamente, sendo que, este material se tornou o mais utilizado pelos seres humanos hoje em dia. Em razão disso, a poluição deste material no solo, na água e no ar, vem se tornando um grande problema, já que demora anos para se degradar. Sua degradação pode gerar os microplásticos que podem causar a morte de aves e peixes, e ainda aumentar a chance de um ataque cardíaco nos seres humanos. Devido ao seu tamanho, a remoção dos microplásticos da água é um grande desafio. Com isso, em busca de reter microplásticos presentes em água, e pensando em um dispositivo simples e de baixo custo, o objetivo do trabalho foi desenvolver um filtro cerâmico à base de argila e resíduo vidro, avaliando os efeitos da adição de um agente porogênico (resíduos de ilex paraguariensis – após infusão). Foram utilizados teores de 0, 10 e 20% do resíduo de erva-mate, mantendo-se 10% de resíduo vidro em todas as formulações. As matérias-primas foram moídas, peneiradas, umidificadas (8% de água – em massa), prensadas a 20 MPa, secas e sinterizadas em baixas temperaturas de queima, de 900 e 950 °C com taxa de aquecimento de 1,6 °C/min e patamar de 5 min. Filtros cerâmicos retangulares foram obtidos para avaliar as características do processo de queima como a perda ao fogo e a retração linear, e propriedades físicas dos filtros como absorção de água, porosidade aparente, densidade aparente e resistência à flexão. Amostras circulares foram confeccionadas para avaliação dos filtros como vazão mássica através da aplicação de diferentes pressões, lixiviação de elementos com sódio e potássio e retenção dos microplásticos, sendo desenvolvido um aparato para estes ensaios. A estrutura superficial dos filtros também foi averiguada por meio da microscopia óptica (aumento de 50x). A suspensão de microplásticos foi preparada com 0,2 g de poliestireno (PS) em 400 mL de água destilada, sendo averiguada sua retenção pelo filtro cerâmico através da análise de turbidez. Os resultados obtidos demonstraram que a porosidade aparente e absorção de água da formulação contendo 20% de erva-mate e sinterizada em 900 °C foram maiores do que as demais formulações, porém demonstrando baixa resistência mecânica e gerando fraturas em sua estrutura quando aplicou-se uma pressão acima de 100 kPa. A porosidade do material também influenciou em uma maior vazão mássica, e resultou em uma menor retenção de microplásticos (97,30%). A formulação com menor porosidade, ou seja, sem adição do agente porogênico, atingiu uma retenção de 99,77%. A lixiviação dos elementos sódio e potássio do filtro cerâmico desenvolvido foi insignificante. Deste modo, conclui-se que um simples filtro de cerâmica pode reter bem os microplásticos, desde que sejam otimizados a pressão de filtração e a quantidade de porosidade para atingir os melhores resultados.


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  • Over the years, the production of plastic has grown rapidly, and this material has become the most widely used by humans today. As a result, the pollution of this material in the soil, water and air has become a major problem, as it takes years to degrade. Its degradation can lead to microplastics that can cause the death of birds and fish, as well as increasing the chance of a heart attack in humans. Due to their size, removing microplastics from water is a major challenge. Therefore, in order to retain microplastics present in water, and thinking of a simple and low-cost device, the aim of the work was to develop a ceramic filter based on clay and glass waste, evaluating the effects of adding a porogenic agent (ilex paraguariensis waste - after infusion). We used 0, 10 and 20% yerba mate residue, keeping 10% glass residue in all the formulations. The raw materials were milled, sieved, humidified (8% water - by mass), pressed at 20 MPa, dried and sintered at low firing temperatures of 900 and 950 °C with a heating rate of 1.6 °C/min and a plateau of 5 min. Rectangular ceramic filters were obtained to evaluate the characteristics of the firing process, such as loss on firing and linear shrinkage, and the physical properties of the filters, such as water absorption, apparent porosity, apparent density and flexural strength. Circular samples were made to evaluate the filters in terms of mass flow by applying different pressures, leaching of elements with sodium and potassium and retention of microplastics, and an apparatus was developed for these tests. The surface structure of the filters was also checked using optical microscopy (50x magnification). The microplastic suspension was prepared with 0.2 g of polystyrene (PS) in 400 mL of distilled water, and its retention by the ceramic filter was checked using turbidity analysis. The results obtained showed that the apparent porosity and water absorption of the formulation containing 20% yerba mate and sintered at 900 °C were higher than the other formulations, but showed low mechanical strength and generated fractures in its structure when pressure above 100 kPa was applied. The porosity of the material also influenced a higher mass flow rate and resulted in a lower retention of microplastics (97.30%). The formulation with the lowest porosity, i.e. without the addition of the porogenic agent, achieved 99.77% retention. The leaching of sodium and potassium elements from the ceramic filter developed was insignificant. It can therefore be concluded that a simple ceramic filter can retain microplastics well, as long as the filtration pressure and the amount of porosity are optimized to achieve the best results.
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  • BRUNO NONEMACHER

  • ANÁLISE DA EVOLUÇÃO DA FRAGMENTAÇÃO DE CAVACOS DE USINAGEM SUBMETIDOS À MOAGEM EM MOINHOS DE BOLAS

     
  • Orientador : DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • LISIANE TREVISAN
  • VINICIUS KARLINSKI DE BARCELLOS
  • Data: 12/04/2024
    Ata de defesa assinada:

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  • Um dos processos mais utilizados na manufatura industrial é a usinagem. Este processo é responsável pela alta geração de resíduos, com destaque para os cavacos, que constituem a maior parte do montante. Devido a impossibilidade de eliminar totalmente a produção de resíduos industriais e com objetivo de agregar valor a estes, promovendo produções mais sustentáveis e com menores impactos ambientais, torna-se interessante o reprocessamento dos resíduos, aplicando-os em novos processos de fabricação que não sejam apenas a fundição. Uma das vantagens dos cavacos de usinagem é a possibilidade de serem reprocessados e transformados em pós metálicos, possibilitando seu reaproveitamento na produção de novas peças, componentes mecânicos, entre outros bens de interesse, através do processo de metalurgia do pó, por exemplo. É através desta técnica que se pode obter ótimos resultados econômicos ao produzir um pó metálico proveniente de cavacos de usinagem, agregando valor a estes. Embasado nestes apontamentos, esta pesquisa teve por finalidade analisar a evolução da fragmentação dos cavacos de usinagem submetidos ao processo de moagem em moinho de bolas. Para isso, porções de cavacos de usinagem de materiais do tipo aço SAE 1045 e AISI H13 foram submetidos ao processo de moagem em moinho de bolas por períodos de 20, 40 e 80 horas. Após a finalização de cada período de moagem, os cavacos residuais foram separados e caracterizados quanto à morfologia, distribuição de tamanhos, microdureza e microestrutura. Além das caracterizações, aplicou-se aos cavacos residuais o cálculo de eficiência de moagem para o processo. Já para os pós metálicos obtidos, foram aplicadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), granulometria por difração a laser, escoabilidade e compressibilidade. Em relação aos cavacos residuais, percebeu-se que, para ambos os materiais, o processo de moagem utilizado foi capaz de fragmentá-los e torná-los partículas menores que as originais e que há influência do tempo de moagem na dimensão das partículas. Percebeu-se que, para o aço SAE 1045, houve alteração significativa no formato dos grãos microestruturais e no aumento da microdureza. Já para o H13, não houve alterações nestes aspectos. Quanto aos pós produzidos, verificou-se, para os dois materiais, a obtenção de pós finos e superfinos, com faixa granulométrica predominante de 1 a 25 µm. Através da microscopia eletrônica por varredura, identificou-se que o aço SAE 1045 produziu algumas partículas com formato de floco, para o período de 20 horas e para os demais tempos de moagem o formato predominante foi o do tipo poligonal; já para o aço AISI H13, as partículas variaram entre os formatos esféricos e poligonais. Não foi possível confirmar se estes formatos seriam o padrão pois, por serem muito finos, estes pós acabaram gerando muitos aglomerados. A análise de escoabilidade caracterizou os pós dos dois materiais com regime de escoamento do tipo livre e, por fim, o teste compressibilidade demonstrou que os pós apresentam comportamentos semelhantes durante a compressão das amostras. Após verificação da quantidade de cavacos residuais presentes ao final de cada período de moagem, verificou-se que a eficiência de moagem foi baixa para os dois materiais, no entanto, foi maior para o aço SAE 1045. Também se verificou a presença de pós metálicos, dentro de mesma faixa granulométrica, mesmo para os menores períodos de moagem. Conclui-se com esta pesquisa que, mesmo representando baixa eficiência, o processo de moagem com utilização de moinho de bolas é capaz de processar os cavacos de usinagem e torná-los partículas menores a ponto de obter-se pós metálicos com dimensões superfinas e que estas partículas podem servir como matéria-prima para o processo de metalurgia do pó, principalmente para o processo de moldagem por injeção metálica, dada as características do material obtido.


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  • One of the most commonly used processes in industrial manufacturing is machining. This process is responsible for high waste generation, with chips being the most significant portion. Due to the impossibility of completely eliminating industrial waste production and with the aim of adding value to them, promoting more sustainable productions with lower environmental impacts, the reprocessing of waste becomes interesting, applying them in new manufacturing processes other than just casting. One advantage of machining chips is the possibility of being reprocessed and transformed into metallic powders, allowing their reuse in the production of new parts, mechanical components, among other goods of interest, through processes like powder metallurgy. It is through this technique that excellent economic results can be obtained by producing metallic powder from machining chips, adding value to them. Based on these points, this research aimed to analyze the evolution of the fragmentation of machining chips subjected to the milling process in a ball mill. For this purpose, portions of machining chips from materials such as SAE 1045 steel and AISI H13 were subjected to the milling process in a ball mill for periods of 20, 40, and 80 hours. After the completion of each milling period, the residual chips were separated and characterized regarding morphology, size distribution, microhardness, and microstructure. In addition to characterizations, the grinding efficiency calculation was applied to the residual chips. As for the obtained metallic powders, techniques such as scanning electron microscopy (SEM), laser diffraction granulometry, flowability, and compressibility were applied. Regarding the residual chips, it was noticed that, for both materials, the milling process used was able to fragment them into smaller particles than the original ones, and there is an influence of the milling time on the particle size. It was observed that, for SAE 1045 steel, there was a significant alteration in the shape of the microstructural grains and an increase in microhardness. However, for H13, there were no changes in these aspects. Regarding the produced powders, fine and superfine powders were obtained for both materials, with a predominant particle size range of 1 to 25 µm. Through scanning electron microscopy, it was identified that SAE 1045 steel produced some flakes-shaped particles for the 20-hour period, and for the other milling times, the predominant shape was polygonal. As for AISI H13 steel, the particles varied between spherical and polygonal shapes. It was not possible to confirm if these shapes would be the standard because, being very fine, these powders ended up generating many agglomerates. Flowability analysis characterized the powders of both materials with free-flowing behavior, and finally, compressibility testing showed that the powders exhibit similar behaviors during sample compression. After verifying the amount of residual chips present at the end of each milling period, it was found that the grinding efficiency was low for both materials, however, it was higher for SAE 1045 steel. The presence of metallic powders within the same particle size range was also verified, even for shorter milling periods. It is concluded from this research that, despite representing low efficiency, the milling process using a ball mill is capable of processing machining chips and turning them into smaller particles to obtain metallic powders with superfine dimensions, and these particles can serve as raw material for the powder metallurgy process, especially for metal injection molding, given the characteristics of the obtained material.
2023
Dissertações
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  • MARCELO STRASSBURGER

  • Uso da Impressão 3D: Um estudo para a fabricação de compósitos desenvolvidos com Polipropileno com argila 
  • Orientador : DOUGLAS ALEXANDRE SIMON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAIANE ROMANZINI
  • EVELINE BISCHOFF
  • FABIO PINTO DA SILVA
  • Data: 14/03/2023

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  • O uso de argilas como reforço em polímeros vem sendo utilizado há muitos anos tanto no meio acadêmico como industrial. Atualmente há um interesse em buscar novas jazidas de argila para aumentar a disponibilidade, sendo que as argilas presentes na região de Horizontina/RS ainda não tiveram nenhuma caracterização ou estudo científico conhecido na formação de compósitos com polímeros. Assim, objetiva-se avaliar as propriedades térmicas, reológicas e espectroscópicas das argilas dessa região e seus efeitos na aplicação como reforços no polipropileno Maxio RP347 (Braskem S.A) e compatibilizante polipropileno enxertado com anidrido maleico para a produção de filamentos de impressão 3D. Foram testadas duas argilas de fontes diferentes, em composições de 2% e 5%, sendo observado um aumento significativo na temperatura de degradação com a adição de argilas em ambas concentrações, bem como redução da temperatura de cristalização. A análise reológica indicou um aumento na viscosidade complexa, dependendo sua intensidade do tipo de argila usada. As argilas produziram uma pequena elevação no módulo elástico e um aumento na resistência ao impacto. Estes achados demonstram a viabilidade da manufatura aditiva de compósitos polímero-argila, levando a novas aplicações e propriedades melhoradas.


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  • The use of clays as reinforcement in polymers has been employed for many years, both in academic and industrial environments. Currently, there is an interest in searching for new clay deposits to increase availability, and the clays present in the Horizontina/RS region have not yet been characterized or studied for their potential in forming composites with polymers. Thus, the objective is to evaluate the thermal, rheological, and spectroscopic properties of clays from this region and their effects as reinforcements in Maxio RP347 polypropylene (Braskem S.A) and maleic anhydride-grafted polypropylene compatibilizer for the production of 3D printing filaments. Two clays from different sources were tested in compositions of 2% and 5%, with a significant increase in degradation temperature observed with the addition of clays at both concentrations, as well as a reduction in the crystallization temperature. Rheological analysis indicated an increase in complex viscosity, depending on the type of clay used. The clays produced a small increase in the elastic modulus and an increase in impact resistance. These findings demonstrate the viability of additive manufacturing of polymer-clay composites, leading to new applications and improved properties.
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  • JONAS MANTOVANI

  • USO DE RESÍDUOS DE EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS E ELETRÔNICOS (REEE) NA OBTENÇÃO DE FILAMENTOS PARA A IMPRESSÃO 3D
  • Orientador : DOUGLAS ALEXANDRE SIMON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • EVELINE BISCHOFF
  • TEOFANES FORESTI GIRARDI
  • Data: 21/03/2023

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  • Dentre os diversos tipos de materiais descartados, os resíduos de equipamentos eletroeletrônicos (REEE) têm aumentado exponencialmente nos últimos anos por serem considerados obsoletos em um curto intervalo de tempo. Neste contexto, este trabalho objetiva avaliar a viabilidade de produção de um filamento para uso na impressão 3D, produzido com resíduos poliméricos oriundos das carcaças de monitores CRT e televisores. A caracterização espectroscópica realizada nos REEE revelou as diferenças encontradas na identificação dos polímeros nas carcaças em comparação com os resultados obtidos pela análise. Propriedades térmicas e reológicas se mostraram semelhantes ao Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) virgem. Os resíduos de ABS foram extrudados nas mesmas condições de virgem, se mostrando satisfatória, entretanto o método de resfriamento utilizado pós-extrusão, adicionou alta porosidade ao filamento. O processo de impressão por deposição de polímero fundido (FDM) dos corpos de prova se mostrou eficiente com a utilização do filamento reciclado, no entanto, foi percebida a presença porosidade nas peças. De maneira geral, as peças impressas com o filamento reciclado apresentaram propriedades mecânicas inferiores se comparadas às impressas com o ABS virgem, porém, os vazios identificados na impressão foram os fatores que mais influenciaram a resposta mecânica das amostras produzidas com o filamento reciclado, resultando em uma redução de aproximadamente 83% da resistência ao impacto. O filamento produzido a partir de REEE é adequado para aplicações de impressão 3D que exigem boa tolerância dimensional, sem a necessidade de elevadas propriedades mecânicas.


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  • Among the various types of discarded materials, electronic waste (ewaste) has been exponentially increasing in recent years due to its perceived obsolescence within a short time frame. In this context, the objective of this study is to evaluate the feasibility of producing a filament for use in 3D printing using polymer residues derived from CRT monitor and television casings. Spectroscopic characterization of the e-waste revealed differences in Polymer identification in the casings compared to the results obtained from the analysis. Thermal and rheological properties were found to be similar to virgin Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS). The ABS residues were extruded under the same conditions as the virgin material, yielding satisfactory results. However, the postextrusion cooling method introduced high porosity into the filament. The fused deposition modeling (FDM) printing process of the test specimens proved to be efficient using the recycled filament, although porosity was observed in the printed parts. Overall, the printed parts using the recycled filament exhibited inferior mechanical properties compared to those printed with virgin ABS. The identified voids in the print had the most significant influence on the mechanical response of the samples produced with the recycled filament, resulting in na approximately 83% reduction in impact strength. The filament produced from ewaste is suitable for 3D printing applications that require good dimensional tolerance without the need for high mechanical properties.
3
  • GABRIEL COMERLATO COSTA

  • IMPRESSÃO 3D DE CONCRETO: EFEITOS DA GEOMETRIA E PARÂMETROS DE DEPOSIÇÃO NA CONSTRUÇÃO E RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
  • Orientador : DOUGLAS ALEXANDRE SIMON
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DOUGLAS ALEXANDRE SIMON
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • PAULO RICARDO DE MATOS
  • BRANCA FREITAS DE OLIVEIRA
  • Data: 28/03/2023

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  • A construção civil é um dos setores fundamentais para o desenvolvimento da sociedade. Entretanto, poucos avanços em métodos construtivos foram desenvolvidos nas últimas décadas, sendo que a maior parte das pesquisas se atentaram a melhorar a previsibilidade por meio de cálculo, o desenvolvimento de materiais de maior resistência ou a incorporação de cargas ao concreto. Este trabalho avaliou a Impressão 3D de argamassa como um novo método construtivo, mensurando o efeito dos parâmetros de impressão na imprimibilidade e resistência à compressão. Os resultados indicam que uma menor altura de camada e uma menor velocidade de deposição acentua a ligação entre as camadas, evitando o colapso prematuro do artefato impresso. Não foi identificada anisotropia na resistência à compressão, porém esta ficou 56% abaixo da resistência da argamassa, devido a presença de vazios. Dessa forma, foi possível validar o traço utilizado, a técnica de bombeamento e os parâmetros de impressão para a construção, auxiliando na sua implantação em larga escala para, por exemplo, casas populares de baixo custo.


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  • CLEDERSON BARRO

  • DESEMPENHO DE REVESTIMENTOS DE POLITETRAFLUOROETILENO E DISSULFETO DE MOLIBDÊNIO EM BROCAS PARA FURAÇÃO DE MADEIRA
  • Orientador : ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • DANIEL AMORETTI GONCALVES
  • LEANDRO LUÍS CORSO
  • Data: 05/06/2023

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  • O presente estudo mostra a performance de dois revestimentos superficiais de brocas de aço AISI 1060 do tipo Auger Bits para a furação de madeira. Foram avaliados os seguintes tipos de revestimentos: politetrafluoroetileno (PTFE) e dissulfeto de molibdênio (MoS2). A caracterização química dos revestimentos foi feita por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Já a avaliação da vida útil da ferramenta, através de testes de bancada, medindo-se o torque e potência durante o processo de furação. A medição de dureza dos corpos de prova de madeira foi feita na escala Shore D, e para a medição de dureza dos filmes e do substrato foi utilizada a escala Vickers. Através da metalografia foram determinadas a microestrutura da broca e a espessura de camada dos filmes. Todas as análises foram realizadas de forma comparativa entre as amostras com PTFE, MoS2 e a amostra sem revestimento (padrão). As brocas com PTFE em relação ao padrão obtiveram reduções do torque de furação na ponta da broca e na região do canal de saída do cavaco de até 35 %, reduzindo-se o gasto de potência elétrica durante as furações. Já as amostras de MoS2 obtiveram além de um aumento do torque de furação de 28 %, um consumo de energia de 18 % superior ao da amostra padrão. Além do filme de MoS2 desplacar totalmente na região das arestas de corte. O torque nas amostras com PTFE foi menor em 49 % em comparação com MoS2 na região da ponta e em 30 % no canal. Testes complementares de furação mostraram resultados positivos em todos os aspectos para as amostras de PTFE em comparação com a padrão enquanto a camada de revestimento não desplacar. Observou-se um revenimento da têmpera nas microestruturas dos substratos de ambos os filmes e redução da dureza devido a exposição ao aquecimento durante o processo de deposição dos revestimentos, no entanto, os resultados apontaram a viabilidade das brocas com filmes de PTFE em detrimento ao MoS2, além da melhor performance quando comparadas com as amostras padrão.


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  • The present study presents a surface coating with polytetrafluoroethylene (PTFE) and molybdenum disulfide (MoS2) on the cutting edges and on surfaces of the channel of Auger Bits twist drills used for drilling in wood, mainly Pinus elliottii, widely used in civil construction. The chemical characterization of the functional groups of the coating layer was carried out by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the tool life evaluation through bench tests, and the latter torque variation during the drilling process. The films and substrates' hardness were verified by Vickers durometer, and the metallography was performed to identify the drill microstructure and the film thicknesses. All analyzes were performed comparatively between the variations of samples with PTFE, MoS2, and uncoated standard samples. The tests were carried out in the laboratory with controlled parameters after the characterization of the samples concerning dimensional, heat treatment, and coating applied. In the analyses compared to the uncoated samples, the drills with PTFE obtained reductions of up to 38% in roughness, reduced drilling torque in the tip and channel region, required less power and energy from the screwdriver obtained low levels of layer peeling. On the other hand, the MoS2 samples showed a roughness reduction of up to 30% in some regions. Still, an increase of 66% in the channel region, presented an increase in drilling torque of more than 22%, an increase in consumed power of 16% in the channel region, and an 18% increase in energy consumption, in addition, to completely peeling off the coating layer in the cutting edges. The torque in samples with PTFE was lower than MoS2 in all cut regions of the drill. The core drills microstructures were martensitic, and due to the coating process, the core hardness on the HRC scale decreased. In general, PTFE-coated samples showed the best results when compared to MoS2 but, actually, had been observed a changing in the drills performances, which still needs to be further evaluated to improve tool life
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  • FERNANDO GRAZZIOTIN

  • Estudo da composição dos banhos compostos por alumínio e borato de sódio no processo de boretação líquida em aço 0,4%C
  • Orientador : CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • JULIANO CANTARELLI TONIOLO
  • CAMILA DOS SANTOS TORRES
  • Data: 03/07/2023

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  • A boretação se destaca em relação aos demais tratamentos termoquímicos principalmente pela obtenção de elevados índices de dureza, resistência ao desgaste e corrosão. Apesar dessas características significantes, esse processamento ainda é pouco utilizado comercialmente no Brasil. Com a realização deste trabalho é possível verificar alguns métodos existentes para realização do processo de boretação líquida. Utilizando fontes de boro distintas, pode-se observar os resultados obtidos de dureza, espessura, formato e fases presentes na camada para as diferentes composições estudadas. Durante a realização desse estudo foram utilizadas amostras de aço SAE 1040. Foram testados banhos compostos por 85% de borato de sódio e 15% de alumínio, além de 70% de borato de sódio e 30% de alumínio, considerando os valores em massa. Os reagentes portadores de boro utilizados para as análises foram borato de sódio anidro (𝐵ସ𝑁𝑎ଶ𝑂଻) para análise (PA), borato de sódio hidratado (𝐵ସ𝑁𝑎ଶ𝑂଻ ∙ 10𝐻ଶ𝑂) para análise (PA) e borato de sódio hidratado (𝐵ସ𝑁𝑎ଶ𝑂଻ ∙ 10𝐻ଶ𝑂) comercial. As amostras foram submetidas a temperatura de 950°C durante um período de quatro horas em forno mufla. Após a realização dos tratamentos, as amostras foram sujeitas a testes de dureza, metalografia e microscópio eletrônico de varredura (MEV) para caracterização dos resultados. Através dos resultados finais, ficou evidente que a composição do banho com 30% de alumínio obteve resultados mais significativos em comparação ao banho que utilizou 15% de alumínio. A formação da camada característica dente de serra e também a elevada dureza foram constatadas nos banhos com 70% de borato de sódio e 30% de alumínio. Também foi evidenciada formação de camada bifásica e com espessura de até 136 µm. De modo geral, pode-se verificar que a amostra cujo banho composto por borato de sódio hidratado PA resultou em propriedades mais consistentes.


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  • Boriding stands out in relation to other thermochemical treatments, mainly for obtaining high levels of hardness, resistance to wear and corrosion. Despite these significant characteristics, this processing is still little used commercially in Brazil. With the accomplishment of this work it is possible to verify some existing methods for carrying out the process of liquid boriding. Using different sources of boron, one can observe the results obtained for hardness, thickness, shape and phases present in the layer for the different studied compositions. During this study, SAE 1040 steel samples were used. Baths composed of 85% sodium borate and 15% aluminum, in addition to 70% sodium borate and 30% aluminum, considering the mass values, were tested. The boron-bearing reagents used for the analyzes were anhydrous sodium borate (𝐵ସ𝑁𝑎ଶ𝑂଻) for analysis (PA), hydrated sodium borate (𝐵ସ𝑁𝑎ଶ𝑂଻ ∙ 10𝐻ଶ𝑂) for analysis (PA) and commercial hydrated sodium borate (𝐵ସ𝑁𝑎ଶ𝑂଻ ∙ 10𝐻ଶ𝑂). The samples were subjected to a temperature of 950°C for a period of four hours in a muffle furnace. After carrying out the treatments, the samples were subjected to hardness tests, metallography and scanning electron microscopy (SEM) to characterize the results. Through the final results, it was evident that the composition of the bath with 30% aluminum obtained more significant results compared to the bath that used 15% aluminum. The formation of the characteristic sawtooth layer and also the high hardness were observed in the baths with 70% sodium borate and 30% aluminum. Biphasic layer formation with a thickness of up to 136 µm was also evidenced. In general, it can be seen that the sample whose bath composed of hydrated sodium borate PA resulted in more consistent properties
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  • FERNANDO DE BRITO GLUCK

  • DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES TERMOMECÂNICAS EM FILAMENTOS RECICLADOS DE PLA PARA IMPRESSORAS 3D
  • Orientador : ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • AMANDA ALBERTIN XAVIER DA SILVA
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • LEANDRO LUÍS CORSO
  • Data: 10/07/2023

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  • Nos últimos tempos, a questão da reciclagem de plástico tornou-se uma das principais questões de proteção ambiental e gerenciamento de resíduos. Materiais poliméricos são encontrados aplicados em muitas áreas da vida diária e da indústria. Junto com seu uso prolongado, surgiu o problema dos resíduos plásticos porque, após a utilização, eles se tornaram resíduos persistentes e nocivos ao meio ambiente. A possibilidade de reaproveitamento de materiais poliméricos possibilita o aproveitamento de resíduos para a obtenção de produtos consumíveis. O mercado de impressão 3D é um setor em crescimento, os filamentos imprimíveis podem ser feitos de vários materiais termoplásticos, incluindo os de reciclagem. Este artigo estuda as propriedades termomecânicas do filamento de ácido polilático (PLA) reciclado, obtido de espécimes impressas em impressoras 3D. A análise foi primeiramente com o filamento virgem (PLA N) e, posteriormente, dois ciclos de reciclagem (PLA 1 e PLA 2). Foram avaliadas as propriedades térmicas para os três tipos de processamento, a saber: calorimetria diferencial de varredura (DSC), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e teste de tração para corpos de prova e filamentos. As temperaturas de transição vítrea (Tg) permaneceram em seus valores típicos. O mesmo aconteceu com a temperatura de fusão (Tm). No TGA, a estabilidade térmica do PLA manteve-se constante. O FTIR apresentou os grupos funcionais inalterados para as amostras recicladas. Na segunda reciclagem do filamento, a resistência à tração diminuiu 26%, e a deformação máxima foi de 40%, em relação ao PLA N. O mesmo ocorreu com os corpos de prova PLA 2; a tensão máxima e a deformação diminuíram 45% e 31%, respectivamente. Em termos de cristalinidade, esta apresentou uma variação de 86% do material virgem para o segundo ciclo de reciclagem, que correlacionado com a resistência à tração mostra uma fragilidade na estrutura do PLA reciclado, diminuindo a deformação até a fratura bem como a resistência à tração.


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  • In recent times, the issue of plastic recycling has become one of the leading issues of environmental protection and waste management. Polymer materials are found applied in many areas of daily life and industry. Along with their extended use, the problem of plastic waste appeared because, after withdrawal from use, they became persistent and noxious wastes. The possibility of reusing polymeric materials enables waste utilization to obtain consumable products. The 3D printing market is a well-growing sector. Printable filaments can be made from various thermoplastic materials, including those from recycling. This paper studies the thermal-mechanical properties of recycled polylactic acid (PLA) material filaments obtained from 3D-printed specimens. The analysis was first with the virgin filament (PLA N) and, subsequently, two recycling cycles (PLA 1 and PLA 2). There were thermal properties evaluations for the three processing types, as follows: differential scanning calorimetry (DSC), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA), and tensile test for both specimens and filaments. The glass transition temperatures (Tg) remained at their typical values. The same happened with the melting temperature (Tm). In the TGA, the PLA thermal stability remained constant. The FTIR presented the functional groups unaltered for the recycled samples. In the second filament recycling, the tensile strength decreased by 26%, and the maximum strain was 40%, compared to PLA N. The same occurred to PLA 2 specimens; the maximum stress and strain decreased by 45% and 31%, respectively. In terms of crystallinity, this presented a variation of 86% of the virgin material for the second recycling cycle, which correlated to tensile strength shows a weakness in the PLA recycled structure, decreasing the strain until the fracture and the tensile strength.
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  • MICAEL GONÇALVES MULLER

  • AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES TRIBOLÓGICAS E FÍSICAS PARA REDUÇÃO DE FAÍSCAS DE MATERIAL DE ATRITO APLICADO A FREIOS AUTOMOTIVOS
  • Orientador : DAIANE ROMANZINI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAIANE ROMANZINI
  • ANDRE ZIMMER
  • PAULO ROBERTO JANISSEK
  • MATHEUS VINICIUS GREGORY ZIMMERMANN
  • Data: 14/12/2023

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  • Atualmente, diversas pesquisas relacionadas a materiais ligantes, modificadores de atrito e reforços mecânicos vem sendo conduzidas, e também novos estudos relacionados a fibras e cargas funcionais estão sendo explorados na indústria de material de fricção. No entanto, a otimização das propriedades de atrito é uma tarefa complexa visto a elevada performance necessária e a redução dos níveis de desgaste e baixa agressividade ao disco de freio. Estas complexidades aumentam quando fatores como aquecimento do sistema de freio e geração de faíscas durante o processo de frenagem necessitam ser minimizados em função de aplicações severas pelo qual o sistema é submetido. Neste campo, estudos vêm sendo conduzidos a fim de identificar estes fatores e quais materiais podem atenuar ou eliminar a geração de faíscas e, em alguns momentos, a ignição dos materiais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é desenvolver uma nova composição de material de atrito para freios automotivos, com propriedades tribológicas e físicas adequadas à redução de faíscas. Para isso, a fibra poliacrilonitrila oxidada foi adicionada em combinação com os materiais da formulação base do sistema de freio, com variações percentuais equivalentes de 1:1 (amostra S1), 1:2 (amostra S2) e 1:4 (amostra S3), em volume, quando comparado com fibra de aramida originalmente utilizada. E para o borato de zinco foi adicionado em combinação com os materiais da formulação base com variações percentuais equivalentes de 5, 10 e 15% (amostra S4, S5 e S6), em volume, em substituição da carga base. Por fim foi realizada a combinação da fibra e do borato de zinco (amostra S7) a fim de avaliar a ação combinada. A caracterização das propriedades físicas foi realizada por meio de ensaios de força de cisalhamento interno, compressibilidade e transmissibilidade térmica. Avaliando o desempenho do material, as amostras foram submetidas ao procedimetno FMVSS 121D. Foi possível verificar que a amostra S7 obteve resultados ligeiramente superiores em relação ao material base nos ensaios de desempenho e mecânicos.


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  • Currently, several researches related to binder materials, friction modifiers and mechanical reinforcements have been conducted, and also new studies related to fibers and functional fillers are being explored in the friction material industry. However, optimising frictional properties is a complex task given the high performance required and the reduced levels of wear and low aggression to the brake disc. These complexities increase when factors such as heating of the brake system and generation of sparks during the braking process need to be minimized due to severe applications to which the system is submitted. In this field, studies have been conducted in order to identify these factors and which materials can mitigate or eliminate the generation of sparks and, in some moments, the ignition of the materials. In this context, the objective of this work is to develop a new composition of friction material for automotive brakes, with tribological and physical properties suitable for the reduction of sparks. For this, the oxidized polyacrylonitrile fiber was added in combination with the materials of the base formulation of the brake system, with equivalent percentage variations of 1:1 (sample S1), 1:2 (sample S2) and 1:4 (sample S3) in volume when compared with aramid fiber originally used. And for zinc borate was added in combination with the base formulation materials with equivalent percentage variations of 5, 10 and 15% (sample S4, S5 and S6) in replacement of the base load. Finally, the combination of fibre and zinc borate was carried out (sample S7) in order to evaluate the combined action. The characterization of the physical properties was carried out through tests of internal shear force, compressibility and thermal transmissibility. Evaluating the material performance, the samples were submitted to the procedure FMVSS 121D. It was possible to verify that sample S7 obtained slightly superior results in relation to the base material in the performance and mechanical tests.
2022
Dissertações
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  • GABRIEL MASCHIO

  • RETRATAMENTO TÉRMICO EM LIGA DE AÇO INOXIDÁVEL SUPERMARTENSÍTICO: ESTUDO DOS EFEITOS MICROESTRUTURAIS E MECÂNICOS
  • Orientador : CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO REGULY
  • ANDRE ZIMMER
  • CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • CLEBER RODRIGO DE LIMA LESSA
  • ELISABETE PINTO DA SILVA
  • Data: 19/01/2022

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  • Componentes mecânicos para aplicações críticas demandam propriedades criteriosas,
    as quais estão diretamente correlacionadas à composição e à microestrutura do
    material. Equipamentos para exploração de petróleo exigem atenção especial, pois
    erros de fabricação podem gerar falhas e possíveis catástrofes. Nesses casos, ligas
    com alta resistência à corrosão, como por exemplo o aço inoxidável, são amplamente
    utilizadas. Além disso, os tratamentos térmicos são essenciais para atingir os
    propósitos de aplicação. Quando um metal tratado termicamente não atinge as
    propriedades especificadas em projeto, muitas vezes, se recorre ao retratamento
    térmico, visando a correção de características que não tenham sido atendidas. Apesar
    dessa prática ser comumente empregada, há poucas informações na literatura sobre
    os efeitos do retratamento térmico de metais. Dessa maneira, esta investigação
    analisa o aço inoxidável supermartensítico temperado e revenido, sendo uma das
    ligas metálicas mais utilizadas na construção de equipamentos de completação de
    poços de óleo e gás. Para tanto, amostras dessa liga foram tratadas e retratadas
    termicamente por uma até seis vezes, com objetivo de delinear as características
    morfológicas da microestrutura e propriedades mecânicas decorrentes dessa prática.
    Feito isso, análises metalográficas, testes de tração e impacto Charpy foram
    conduzidos em cada amostra retratada. A análise microestrutural revelou o
    refinamento do grão a cada retratamento térmico e uma alteração não linear da fração
    da austenita retida e das propriedades mecânicas. Conclui-se que cada novo
    retratamento térmico promove duas principais alterações na microestrutura resultante,
    o refinamento de grão e a variação no teor de austenita retida. Como este último não
    é linear, os resultados de propriedades mecânicas são distintos a cada retratamento
    térmico. As variações obtidas no tamanho de grão e na fração de austenita retida
    poderiam ainda resultar em distintos comportamentos de outras propriedades
    importantes do material, como por exemplo, sua resistência a diversos mecanismos
    de corrosão e sua susceptibilidade da fragilização por hidrogênio e sua resistência à
    fluência.


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  • Mechanical components for critical applications demand solid properties, which are
    directly related to the material chemical composition and microstructure. Equipment
    used in oil and gas wells require special attention, because errors on their building
    might lead to failures or even catastrophes. In these cases, high corrosion resistance
    alloys such as stainless steels, are widely used. Furthermore, heat treatments are
    essential to achieve application purposes. When a material does not meet the specified
    properties, in many cases the heat retreatment is performed in order to adjust the
    features that have not been met. Although this process is commonly used, there are
    only a few sources of literature about the effects of metals heat retreatment. Thus, this
    investigation analyses the supermartensitic stainless steel quenched and tempered,
    which is one of the most used metallic alloys for building oil and gas well completion
    equipment. Therefore, samples of this material were heat treated and retreated from
    one to six times in order to map the morphological characteristics of microstructure and
    mechanical properties resulting from this process. Once done, metallographic
    analyses, tensile tests and Charpy impact tests were performed on each retreated
    sample. The analyses over microstructure showed a grain refinement after each heat
    retreatment and a non-linear variation of retained austenite portion and of mechanical
    properties. The conclusion is that each heat retreatment promotes two main changes
    in the resulting microstructure, the grain refinement and the variation in the content of
    retained austenite. As the latter is not linear, the results of mechanical properties are
    different for each heat retreatment. The variations observed in the grain size and in the
    contents of retained austenite can result in different behaviors of other important
    properties of the material, such as its resistance to some corrosion methods, its
    susceptibility to hydrogen embrittlement and its fluency resistance.
2
  • DIOGO HOFMAM

  • DESENVOLVIMENTO DE UMA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE BAIXO CUSTO APLICADA AO FERRO FUNDIDO NODULAR AUSTEMPERADO ATRAVÉS DO AUXÍLIO DE REDES NEURAIS
  • Orientador : CLEBER RODRIGO DE LIMA LESSA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • VINICIUS KARLINSKI DE BARCELLOS
  • Data: 14/03/2022

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  • O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma composição química de baixo custo para a produção de um ferro fundido nodular austemperado (ADI) que atenda a norma ASTM A897/897M – 2016 Grade 2 1050/750/07 com o auxílio de redes neurais artificias. Através de extensa análise de composições químicas e propriedades mecânicas encontradas na literatura, foi compilado informações para inserir em redes neurais, buscando uma otimização na relação entre composição química, propriedades mecânicas e custo para a produção da liga desejada. Com base na composição química obtida, foi feito a fusão e posterior tratamento térmico do material. Com o material produzido, o mesmo foi usinado e testes mecânicos e metalográficos como ensaio de tração, dureza, ensaio óptico, ensaio de microscopia por varredura e difração de raio x foram executados. Como resultado, foi compreendido que as redes neurais artificiais podem ser utilizadas para auxiliar na produção de um ADI que alcance valores normatizados e com custo consideravelmente menor diante de seus concorrentes, com economia de até 49%. Desta forma uma menor quantidade de recursos naturais pode ser utilizada, atingindo as propriedades mecânicas e microestruturais desejadas.


  • Mostrar Abstract

  • This work presents the development of a low-cost chemical composition for the production of an austempered nodular cast iron (ADI) that meets the ASTM A897/897M - 2016 Grade 2 1050/750/07 standard with the aid of artificial neural networks. Through extensive analysis of chemical compositions and mechanical properties found in the literature, information was compiled to insert into neural networks, seeking an optimization in the relationship between chemical composition, mechanical properties and cost for the production of the material. Based on the chemical composition obtained, the casting and subsequent heat treatment of the material was performed. With the produced material, it was machined and mechanical and metallographic tests such as tensile test, hardness, optical test, scanning microscopy and x-ray diffraction were performed. As a result, it was understood that artificial neural networks can be used to assist in the production of an ADI that reaches standardized values and at a considerably lower cost compared to its competitors, with savings of up to 49%. Thus, a smaller number of natural resources can be used achieving the desired mechanical and microstructural properties.
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  • ALEXANDRE ROMAN

  • DESGASTE DO MATERIAL DE FRICÇÃO: EFEITOS E INTERAÇÕES ENTRE A TEMPERATURA DO FREIO DE SERVIÇO, PRESSÃO DE CONTATO E VELOCIDADE DO VEÍCULO
  • Orientador : ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • GUILHERME VIEIRA BRAGA LEMOS
  • JULIANO CANTARELLI TONIOLO
  • Data: 17/03/2022

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  • Normas internacionais e procedimentos de teste de fabricantes de veículos normalmente definem ensaios de desgaste de materiais de atrito baseados em temperatura somente. Este trabalho apresenta uma avaliação combinando differentes tempertaruras, velocidades, e pressões de aplicação pela análise de seus efeitos e interações no desgaste do material de atrito através de ensaios de dinamômetro. Propriedades mecânicas foram avaliadas, onde a resistência ao cisalhamento interno foi a mais afetada. O projeto de experimentos (DoE) 23 demonstrou que a temperatura por si só não foi o principal fator responsável pelo aumento da taxa de desgaste por abrasão. Velocidade (80 km/h) e pressão (3 bar) mais altas, combinadas, promoveram a maior perda de massa (10,8 g) do material de atrito.


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  • International standards and original equipment manufacturers (OEM) procedures usually define wear tests in organic friction materials focusing on the brake lining temperature. The current work presents an approach combining different brake pads temperatures, vehicle speeds, and brake pressures for analyzing their effects and interactions in the friction material wear through dynamometer tests. Therefore, mechanical properties were evaluated, where internal shear strength had the most significant influence on wear; furthermore, compressive strength and flexural strength did not considerably change with variations on the test parameters. A 23 factorial design of the experiment (DOE) showed that the brake temperature alone was not the main factor for increasing wear, and the primary wear mechanism was abrasion. Furthermore, higher vehicle speed (80 km/h) along with greater brake pressure (3 bar) promoted the highest friction material mass loss (10.8 g).
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  • CHAIANE NEUMANN

  • INTERAÇÃO ENTRE COAGENTES TIPOS I E II E ISÔMEROS DE POLIBUTADIENO EM SISTEMAS DE RETICULAÇÃO VIA PERÓXIDO ORGÂNICO
  • Orientador : DAIANE ROMANZINI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • ANA MARIA COULON GRISA
  • DAIANE ROMANZINI
  • MARA ZENI ANDRADE
  • Data: 30/06/2022

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  • O polibutadieno (BR) é a segunda borracha sintética mais produzida em escala mundial, sendo aplicada principalmente na forma de blendas com borracha natural e borracha estireno-butadieno (SBR) para vulcanização de pneus. As propriedades finais do material reticulado são fortemente influenciadas pelas reações ocorridas na etapa de vulcanização, seja via enxofre ou peróxidos orgânicos. Este trabalho busca avaliar o impacto de diferentes isômeros de polibutadieno em sistemas de reticulação via peróxidos orgânicos com o uso de coagentes tipos I e II. Para o estudo, foi utilizado o peróxido de dicumila (DCP), associado aos coagentes Dimetacrilato de Etilenoglicol (EGDMA) e Trialilisocianurato (TAIC) na reticulação de isômeros de polibutadieno de alto cis-1,4-butadieno e alto 1,2-butadieno (vinil). Os resultados encontrados até o momento apresentam-se consistentes com a literatura, cujos estudos apontam que elastômeros com alto teor de 1,2-butadieno são mais reativos em sistemas de peróxidos orgânicos. Os coagentes mantiveram o seu comportamento esperado na reticulação com peróxidos, onde o coagente tipo I (EGDMA) altera a cinética de reticulação, enquanto o coagente tipo II (TAIC) mantém as características originais de cura. Destaca-se também o aumento da taxa de cura com o acréscimo de coagente tipo I, quando interage com o isômero vinil.


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  • This study aims to evaluate the impact of different polybutadiene isomers in crosslinking systems via organic peroxides using type I and type II coagents. For the study, dicumyl peroxide (DCP) was used in association with EGDMA (ethyleneglicol dymethacrylate) and TAIC (triallylcyanurate) coagents in the crosslinking of high cis-1,4-butadiene and high 1,2 polybutadiene (vinyl) isomers. The results presented to the moment are consistent with the literature, whose studies show that elastomers with high 1,2-butadiene content are more reactive in organic peroxide systems. Coagents are maintaining their presumed behavior in crosslinking with peroxides, where the type I coagent (EGDMA) modifies the crosslinking kinetics, whereas the type II coagent (TAIC) maintains the original curing characteristics. Up to this moment, preliminary conclusions are consistent with literature, and lead to the understanding that polybutadiene with high vinyl content is highly more reactive than its isomer cis. However, it stands out the increasing of crosslinking index when added coagent type I to the vinyl isomer.
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  • LUCAS PEREIRA DE JESUS

  • Quantificação de austenita retida em aços através de um método magnético não destrutivo
  • Orientador : CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • CAMILA DOS SANTOS TORRES
  • RAFAEL GUSTAVO SCHREIBER
  • Data: 22/08/2022
    Ata de defesa assinada:

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  • Este estudo teve como objetivo o desenvolvimento de equipamento para a
    quantificação de austenita retida em aços martensíticos tratados termicamente, de
    maneira rápida e não-destrutiva, sendo uma balança que relaciona a resposta
    magnética de uma peça metálica em função da quantidade da fase presente. Quanto
    maior o percentual de austenita retida presente, menor será a resposta magnética. O
    dispositivo foi desenvolvido utilizando-se matéria prima de baixo custo e construção
    simplificada e alocado sobre uma placa eletromagnética. Para validar o equipamento
    foram fabricadas e tratadas termicamente amostras de seção quadradas com 20 x 20
    mm de Aço SAE 5160 de diferentes espessuras e tratamentos térmicos, i.e., como
    obtido, temperada, temperada e revenida e temperada e revenida duplamente, com a
    finalidade de obter percentuais distintos de austenita retida. Também foram
    selecionadas peças fabricadas por uma ferramentaria, a fim de testar a funcionalidade
    do equipamento em outras geometrias. As amostras e as peças foram quantificadas
    tanto nos métodos convencionais de quantificação de austenita retida (difração de
    raios X, metalografia quantitativa e ferritoscópio), quanto no dispositivo desenvolvido
    neste estudo. Para analisar os resultados, foi utilizado o método análise de variância
    (ANOVA), utilizando o delineamento do experimento em blocos casualizados. A
    balança eletromagnética quantificou de maneira rápida e eficaz somente amostras de
    seção quadrada, independente da espessura, e segundo a análise ANOVA os
    percentuais de austenita retida obtidos não difeririam estatisticamente com os
    resultados obtidos com os métodos convencionais. A balança eletromagnética exibiu
    valores inconsistentes para as peças selecionadas da ferramentaria, como frações
    negativas, grande desvio padrão ou valores decrescentes para cada revenido
    subsequente. Além disto, segundo a análise de variância, estes percentuais de
    austenita retida diferem estatisticamente dos resultados obtidos com os métodos
    convencionais. Logo o objetivo do trabalho de produzir um equipamento que aplique
    um ensaio não destrutivo, não foi atingido, visto que o mesmo funcionou apenas para
    amostras de seção quadrada. Sendo assim, para trabalhos futuros, há necessidade
    de aprimorar o dispositivo para que funcione em outras situações de geometria.


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  • This research project aims to develop new equipment for quantification of retained
    austenite in heat-treated martensitic steels, in a fast and non-destructive way: a
    balance that relates the magnetic response of a specimen, with the quantity of phase
    present. The higher the percentage of retained austenite there is in the steel, the less
    will be its magnetic response. The device was developed using low-cost material, and
    simplified construction allocated over an electromagnetic plate. To authenticate the
    equipment was manufactured and head treated square section specimens with 20 x
    20 mm using SAE 5160 steel, with different thicknesses and heat treatment
    temperatures, i.e., raw, quenched, quenched and tempered, and quenched and double
    tempered, with the purpose to get different retained austenite fractions. Also, were
    selected parts manufactured by a factory, to test the equipment with parts with different
    sections. The specimens and parts were quantified on the conventional method to
    obtain retained austenite fraction (x-ray diffraction, quantitative metallography, and
    feritoscope) and then in the device developed in this project. To analyze the results
    was utilized the analysis of variance method (ANOVA), using the design of the
    experiment in randomized blocks. The electromagnetic balance is quantified in a fast
    and effective way with the square section specimens, regardless of their thickness,
    according to ANOVA analysis, the percentage of retained austenite acquired does not
    differs statistically from the results obtained with the conventional methods. In the end,
    the aim of this study, to develop equipment that applies a non-destructive quantification,
    was not reached, because the equipment only worked in specimens with square
    sections. So, for the next research, there is a need to improve the device so that it
    works in other geometry situations.
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  • JONAS LUDWIG DE BITENCOURT

  • Avaliação da compostagem e vermicompostagem na degradação de filmes de PEAD e blenda de PLA/TPS
  • Orientador : EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • MARA ZENI ANDRADE
  • ANA MARIA COULON GRISA
  • ANA PAULA BILCK
  • LAURA DE ANDRADE SOUZA
  • RUTH MARLENE CAMPOMANES SANTANA
  • Data: 30/08/2022

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  • Ao analisar a composição gravimétrica de um aterro sanitário, pode ser observado
    que grande parte do material é formado por polímeros oriundos das sacolas
    plásticas, utilizadas para acondicionar o lixo orgânico. Acredita-se que explorar
    alternativas para mitigar os impactos, decorrentes do descarte incorreto desses
    resíduos, se faz necessário. Assim é possível segregá-los mais facilmente nos
    aterros, sendo que o resíduo orgânico pode ser valorado por meio de métodos de
    compostagem ou vermicompostagem. Dessa forma, obtém-se um incremento na
    vida útil do aterro e ocorre um ganho considerável do ponto de vista ambiental.
    Diante disso, o presente trabalho busca analisar a degradação e a
    descaracterização de poliolefinas comerciais em ambientes de vermicompostagem.
    A vermicompostagem é um método de tratamento e valorização da fração orgânica
    dos resíduos que recorre a espécies de anelídeos. Neste estudo foram utilizados os
    da espécie Eisenia fetida com objetivo de determinar a sua eficiência na
    decomposição do material polimérico presente em embalagens descartáveis de
    polietileno. A biodegradação dos materiais poliméricos foi avaliada por
    espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier, calorimetria
    exploratória diferencial, microscopia óptica, ensaio mecânico de tração e redução de
    massa. Após a realização destes ensaios foi possível observar degradação dos
    materiais, bem como ganho de eficiência no ambiente vermicomposto. Para tanto os
    ambientes de vermicompostagem e compostagem à temperatura, umidade,
    potencial hidrogeniônico e relação carbono-nitrogênio, foram controlados por meio
    de sensores. Portanto, este estudo contribui efetivamente para o escopo de
    pesquisa referente à degradação de polímeros à medida que estabelece a eficiência
    de degradação em ambiente vermicomposto com filmes comerciais.


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  • When analyzing the gravimetric composition of a sanitary landfill, it can be observed
    that a large part of the material is formed by polymers from plastic bags, used to
    store organic waste. It is believed that exploring alternatives to mitigate the impacts
    resulting from the incorrect disposal of these wastes is necessary. Thus, it is possible
    to segregate them more easily in landfills, and the organic waste can be valued
    through composting or vermicomposting methods. In this way, an increase in the
    useful life of the landfill is obtained and there is a considerable gain from an
    environmental point of view. Therefore, the present work seeks to analyze the
    degradation and mischaracterization of commercial polyolefins in vermicomposting
    environments. Vermicomposting is a method of treatment and recovery of the organic
    fraction of waste that uses annelid species. In this study, Eisenia fetida species were
    used to determine their efficiency in the decomposition of polymeric material present
    in disposable polyethylene packaging. The biodegradation of polymeric materials
    was evaluated by infrared spectroscopy with Fourier transform, differential scanning
    calorimetry, optical microscopy, mechanical tensile test and mass reduction. After
    carrying out these tests, it was possible to observe degradation of the materials, as
    well as a gain in efficiency in the vermicompost environment. For this purpose, the
    vermicomposting and composting environments at temperature, humidity, hydrogen
    potential and carbon-nitrogen ratio were controlled using sensors. Therefore, this
    study effectively contributes to the scope of research regarding polymer degradation
    as it establishes the degradation efficiency in a vermicompost environment with
    commercial films.
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  • MATHEUS DIONYSIO SLONGO

  • AVALIAÇÃO DE BLENDAS POLIMÉRICAS COM MATRIZ DE POLIOXIMITILENO PARA POSTERIOR SOBREINJEÇÃO DE ELASTÔMERO TERMOPLÁSTICO
  • Orientador : EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • ANA MARIA COULON GRISA
  • ANA PAULA BILCK
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • JULIANA MACHADO FERNANDES DE MORAES
  • LAURA DE ANDRADE SOUZA
  • MARA ZENI ANDRADE
  • Data: 05/10/2022

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  • O polioximetileno possui boa resistência à tração, baixo coeficiente de atrito e excelente estabilidade dimensional. Os elastômeros termoplásticos apresentam superfície emborrachada, aderente e podem ser sobreinjetados em um substrato rígido para aumentar o atrito e a resistência ao escorregamento. Para obter adesão entre os dois materiais é preciso que os mesmos sejam compatíveis e que seja possível a formação de blendas poliméricas. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência das propriedades mecânicas e térmicas das blendas poliméricas com matriz de polioximetileno, após a adição de diferentes percentuais de elastômero termoplástico e a incorporação de um aditivo compatibilizante para posterior sobreinjeção de borracha termoplástica e avalição de adesão entre os materiais. Após a formação das blendas pode-se evidenciar pelas análises de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier que ocorreram interações e miscibilidade entre os materiais, principalmente nas amostras que continham agente compatibilizante. As blendas apresentaram mudanças na morfologia após análise de microscopia eletrônica de varredura das amostras fraturadas no ensaio de resistência ao impacto. O grau de cristalinidade das blendas reduziu com a incorporação do elastômero termoplástico ou a presença do agente compatibilizante. Já as propriedades mecânicas apresentaram redução na tensão de ruptura e no módulo elástico com o aumento do percentual em massa do elastômero termoplástico adicionado a mistura. As blendas selecionadas para receber a sobreinjeção do elastômero termoplástico apresentaram melhor adesão nas misturas que continham o agente compatibilizante, em função de suas interações químicas e melhor interfase com o elastômero termoplástico sobreinjetado.


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  • Polyoxymethylene has good tensile strength, low friction coefficient, excellent dimensional stability. Polyoxymethylene has good tensile strength, low coefficient of friction and excellent dimensional stability. Thermoplastic elastomers have a rubbery, tacky surface and can be overmolding into a rigid substrate to increase friction and slip resistance. To obtain adhesion between the two materials, it is necessary that they are compatible and that the formation of polymeric blends is possible. The objective of this work is to evaluate the influence of the mechanical and thermal properties of polymeric blends with a polyoxymethylene matrix, after the addition of different percentages by weight of thermoplastic elastomer and the incorporation of a compatibilizing additive for subsequent overmolding of thermoplastic rubber and evaluation of adhesion between the materials. After the formation of the blends, it can be evidenced by the analysis of infrared spectroscopy by Fourier transform that there were interactions and miscibility between the materials, mainly in the samples that contained compatibilizing agent. The blends showed changes in morphology after scanning electron microscopy analysis of fractured samples in the impact strength test. The degree of crystallinity of the blends reduced with the incorporation of thermoplastic elastomer or the presence of the compatibilizing agent. The mechanical properties showed a reduction in tensile strength and elastic modulus with increasing percentage by weight of thermoplastic elastomer added to the mixture. The blends selected to receive the thermoplastic elastomer overmolding showed better adhesion in the mixtures that contained the compatibilizing agent, due to their chemical interactions and better interphase with the overmolding thermoplastic elastomer
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  • CASSIANO RODRIGO DALBERTO

  • influência do óxido de zinco nas propriedades mecânicas, térmicas e biológicas quando adiconado ao polipropileno.

  • Orientador : EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • MARA ZENI ANDRADE
  • ANA PAULA BILCK
  • FERNANDA TRINDADE GONZALEZ DIAS
  • Data: 31/10/2022

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  • O polipropileno é um dos polímeros mais consumidos no mundo, devido a sua grande capacidade produtiva alinhada ao seu baixo custo, o que possibilitou sua utilização em diversas aplicações. O PP tem características, as quais permitem sua utilização em processos de injeção, extrusão, termoformagem, rotomoldagem e sopro. A principal aplicação do polipropileno é no setor alimentício, representando 32% em produtos como: embalagens, tampas, tigelas, potes, garrafas e galões. No setor de bens de consumo o PP representa 17% do mercado e está presente em embalagens e caixas. A adição de cargas minerais a polímeros termoplásticos como o polipropileno (PP) esteve durante muito tempo relacionada à tentativa de redução de custos. Atualmente, com o desenvolvimento tecnológico da indústria e de novas aplicações, as cargas ganharam uma maior importância e passaram a atender mais que o objetivo econômico, por agregarem melhorias nas características físicas e químicas dos produtos. Estudos recentes mostram que o óxido de zinco pode ser adicionado as poliolefinas com intuito de melhorar propriedades mecânicas, resistência a radiação ultravioleta e propriedades antimicrobianas. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da presença de óxido de zinco nas propriedades mecânicas, reológicas, térmicas, resistência a radiação ultravioleta e ação e antimicrobianas do composto formado por polipropileno e óxido de zinco. Foram preparados compostos de PP aditivados com óxido de zinco (ZnO) comercial de dois fornecedores diferentes, com formatos de partícula distintos e tamanho médio de partícula diferente (ZnO B e ZnO D) nas proporções 0%, 1%, 3% e 5% em massa. As amostras foram caracterizadas por meio das suas propriedades reológicas, físicas, mecânicas, térmicas, atividade bacteriana e submetidas ao teste de envelhecimento acelerado por degradação UV. Os resultados mostraram que o teor, o tamanho, a forma e o meio onde as partículas de ZnO estavam dispersas interferem nas propriedades avaliadas. A presença de óxido de zinco afetou as propriedades mecânicas dos composto, aumentou consideravelmente a resistência a degradação UV do polímero e conferiu ao composto PP ZnO D a propriedade bactericida. Em geral, os compostos com o aditivo apresentaram melhores resultados tanto nas propriedades físico-mecânicas avaliadas quanto nas propriedades de biocida quando comparados ao material puro.


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  • Polypropylene is one of the most consumed polymers in the world, due to its large production capacity in line with its low cost, which made it possible to use it in several applications. PP has characteristics that allow its use in injection, extrusion, thermoforming, rotational molding, and blow molding processes. The main application of polypropylene is in the food sector, representing 32% in products such as: packaging, lids, bowls, pots, bottles, and gallons. In the consumer goods sector, PP represents 17% of the market and is present in packaging and boxes. The addition of mineral fillers to thermoplastic polymers such as polypropylene (PP) has long been related to an attempt to reduce costs. Currently, with the technological development of the industry and new applications, the loads have gained greater importance and started to serve more than the economic objective, by adding improvements in the physical and chemical characteristics of the products. Recent studies show that zinc oxide can be added in polyolefins to improve mechanical properties, resistance to ultraviolet radiation and antimicrobial properties. The present work aims to evaluate the influence of the presence of zinc oxide on the mechanical, rheological, thermal, resistance to ultraviolet radiation and antimicrobial action of the compound formed by polypropylene and zinc oxide. PP compounds were prepared with commercial zinc oxide (ZnO) additives from two different suppliers, with different particle shapes and different average particle size (ZnO B and ZnO D) in the proportions of 0%, 1%, 3% and 5% in large scale. The samples were characterized by means of their rheological, physical, mechanical, thermal properties, bacterial activity and submitted to the accelerated aging test by UV degradation. The results showed that the content, size, shape and medium where the ZnO particles were dispersed interfere with the properties evaluated. The presence of zinc oxide affected the mechanical properties of the compounds, considerably increased the resistance to UV degradation of the polymer and gave the PP ZnO D compound the bactericidal property. In general, the compounds with the additive showed better results both in the physical-mechanical properties evaluated and in the biocide properties when compared to the pure material.
9
  • DIEGO CHIARELLO

  • APLICAÇÃO E DESEMPENHO DE FILME FINO DE DLC EM PINOS EXTRATORES DE MOLDE DE INJEÇÃO DE TERMOPLÁSTICOS 
  • Orientador : ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEXANDRE LUIS GASPARIN
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • DANIEL AMORETTI GONCALVES
  • LEANDRO LUÍS CORSO
  • Data: 12/12/2022

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  • Neste trabalho, pinos extratores de moldes de injeção de polímeros termoplásticos, produzidos originalmente em aço AISI H13 e nitretados a gás, foram revestidos com um filme fino de DLC (Diamond Like Carbon), fazendo par tribológico com buchas extratoras de aços AISI P20 e AISI H13 temperadas e revenidas. O filme fino de DLC foi depositado em uma câmara com sistema PECVD (deposição química a vapor assistida por plasma) com confinamento eletrostático. Um dispositivo que simula o sistema de extração de um molde de injeção foi utilizado para testar o comportamento ao desgaste dos pares pino-bucha propostos, em função do aumento do número de ciclos. Diferentes materiais e condições de lubrificação foram testadas, buscando alternativas mais eficientes ao atual sistema que utiliza pinos nitretados a gás e graxa branca para moldes como lubrificante. Microscopia óptica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram utilizadas para caracterização microestrutural das amostras e análise da camada de DLC. O desgaste nos pinos foi avaliado quantitativamente por perda de massa e pela medição da espessura de camada em MEV, após 100.000 ciclos. Análises da variação da rugosidade da topografia das amostras por MEV, foram realizadas para verificar os impactos do ensaio de desgaste sobre a superfície das amostras. A dureza e adesão do filme de DLC, foram medidas através de ensaios de nanodureza e nanoscratch test, respectivamente. Complementarmente, as amostras foram analisadas por nanodureza, GDOES (espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente) e o coeficiente de atrito, por ensaio de riscamento. Os resultados da perda de massa mostram que para as amostras sem a utilização de graxa lubrificante a taxa de desgaste foi consideravelmente menor. Os pinos de menor desgaste foram os dos conjuntos PS e HS, ambos sem utilização de graxa, que apresentaram uma perda de massa de 5,400 e 5,467 mg, respectivamente. Tais resultados encontrados comprovam a possibilidade de utilização de pinos com revestimento de DLC sem a utilização de graxa lubrificante em sistemas extratores de moldes de injeção e que isto ainda propicia uma redução considerável na taxa de desgaste. O filme de DLC apresentou uma camada uniforme, com espessura média de 3,34 μm e ausência de falhas entre o filme e o substrato após a sua deposição. O principal mecanismo de desgaste dos sistemas lubrificados com DLC foi abrasão, devido à pasta abrasiva criada com partículas de DLC e a graxa. Logo, a condição de pinos com DLC sem a graxa obteve um melhor desempenho nos testes de bancada.


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  • In this work, extractor pins of thermoplastic polymer injection molds, originally produced in AISI H13 steel and gas nitrided, were coated with a thin film of DLC (Diamond Like Carbon), making a tribological pair with extractor bushings of AISI P20 and AISI H13 steels quenched and tempered. The DLC thin film was deposited in a PECVD (plasma enhanced chemical vapour deposition) chamber with electrostatic confinement. A device that simulates the extraction system of an injection mold was used to test the wear behavior of the proposed pin-bushing pairs, as a function of the increase in the number of cycles. Different materials and lubrication conditions were tested, looking for more efficient alternatives to the current system that uses gas nitrided pins and white grease for molds as a lubricant. Optical microscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM) were used for the microstructural characterization of the samples and analysis of the DLC layer. Wear on the pins was quantitatively evaluated by mass loss and by measuring the layer thickness in SEM after 100,000 cycles. Analysis of the roughness variation of the topography of the samples by SEM was carried out to verify the impacts of the wear test on the surface of the samples. The hardness and adhesion of the DLC film were measured through nanohardness and nanoscratch tests, respectively. In addition, the samples were analyzed by nanohardness, GDOES (glow-discharge optical emission spectroscopy), and the friction coefficient, by scratching test. The mass loss results show that for the samples without the use of lubricating grease, the wear rate was considerably lower. The pins with the least wear were those of the PS and HS sets, both without the use of grease, which showed a mass loss of 5,400 and 5,467 mg, respectively. These results prove the possibility of using DLC coated pins without the use of lubricating grease in injection mold extractor systems and that this still provides a considerable reduction in the wear rate. The DLC film presented a uniform layer, with an average thickness of 3.34 μm and no gaps between the film and the substrate after its deposition. The main wear mechanism for DLC lubricated systems was abrasion, due to the abrasive paste created with DLC particles and the grease. Therefore, the condition of pins with DLC without the grease had a better performance in the bench tests.
2021
Dissertações
1
  • ALINE SUSANA LAIN

  • AVALIAÇÃO DE ALERGENICIDADE DE VERNIZES DE CURA UV CONVENCIONAL (LÂMPADA DE MERCÚRIO) E UV-LED
  • Orientador : DAIANE ROMANZINI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DAIANE ROMANZINI
  • EDSON LUIZ FRANCISQUETTI
  • LISETE CRISTINE SCIENZA
  • MARA ZENI ANDRADE
  • RAFAEL SILVEIRA PERES
  • Data: 16/03/2021

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  • A utilização de tintas de cura por radiação Ultravioleta (UV) está amplamente difundida no meio industrial, podendo ser encontrada em processos de impressão digital, tratamento de superfície para indústria moveleira e de decoração, impressão de embalagens, entre outras. A composição desse tipo de tinta compreende a utilização de monômeros acrilatos e metacrilatos, conhecidos por desenvolverem dermatites de contato, característica que restringe a utilização desta tecnologia em itens de contato direto com a pele, tornando o uso mais cuidadoso e específico. Estudos revelam que acrilatos e metacrilatos geram processos de dermatite quando avaliados na forma úmida, ou seja, sem o processo de cura. O processo de cura UV convencional faz uso de lâmpadas de mercúrio, que geram a fonte de radiação UV necessária para iniciar a reação de polimerização. Embora muito difundido, este processo possui desvantagens. Uma nova tecnologia de cura UV, conhecida como diodo de emissão de luz ultravioleta (UV-LED), traz a possibilidade de melhorar o sistema de cura. Este trabalho objetiva avaliar formulações de tintas empregadas na indústria, desenvolvidas para a cura UV com lâmpada de mercúrio e UV-LED, quanto à reticulação e irritabilidade dérmica, objetivando definir uma formulação que possa ser empregada em contato direto com a pele. Foram avaliadas três formulações de tintas incolores (vernizes), duas desenvolvidas para cura UV convencional e uma formulada para cura UV-LED, identificadas como J92, J70 e LB16, respectivamente. As amostras foram avaliadas quanto à caracterização úmida, teste de secagem ao toque e resistência ao risco, Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Termogravimetria (TGA) e teste de irritabilidade dérmica pelo método Draize. As avaliações de caracterização úmida, teste de secagem ao toque e resistência ao risco se mostraram adequados (resultado condizente com o processo de cura para o qual a formulação foi desenvolvida). Os resultados em FTIR se mostraram satisfatórios, permitindo identificar que há reticulação após exposição à radiação UV, mas que o processo de cura não é completo. As análises de DSC e TGA corroboram os resultados obtidos em FTIR. A análise de irritabilidade dérmica indica que o processo de reticulação, embora não esteja completo, é eficiente, não gerando processo alérgico.


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  • The use of Ultraviolet (UV) radiation curable inks is widespread in the industrial environment and can be found in digital printing processes, surface treatment for furniture and decoration, packaging printing, among others. This kind of ink composition comprises the use of monomers acrylates and methacrylates, which develop contact dermatitis and restrict the use of this technology in skin direct contact products. Studies showed that acrylates and methacrylates generate dermatitis processes when applied in wet form, that is, without the curing process. The most widely used conventional UV curing process today makes use of mercury lamps, which generate UV radiation necessary to initiate the polymerization reaction. Although very widespread, this process has advantages. A new UV curing technology, known as UV light emission diode (UV-LED), offers the possibility to improve the curing system. This work aims to evaluate the formulations of industrial paints, developed for UV curing systems with mercury lamp and UV LED regarding polymerization and dermal irritability, aiming to define one of them that can be used in skin direct contact. Three formulations of colorless paints (varnishes) were evaluated, two formulated for conventional UV curing and one formulated for UV-LED curing, identified as J92, J70 and LB16, respectively. The samples were evaluated for wet characterization, touch drying test and scratch resistance test, Fourier Transform Infrared (FTIR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermogravimetry (TGA) and Draize irritability test. The evaluation of wet characterization, touch dryness test and scratch resistance test proved to be adequate (formulation consistent with the curing process for which it was developed). The results in FTIR were satisfactory; allowing to identify that there is crosslinking after exposure to UV radiation, but that it is not complete. The DSC and TGA analyzes corroborate the results obtained in FTIR. The analysis of dermal irritability indicates that the crosslinking process, although not complete, is efficient, not generating an allergic process.
2
  • CARINE FONTANA

  • EXTRATO DE BERGAMOTA (CITRUS RETICULATA) COMO INIBIDOR NATURAL CONTRA A CORROSÃO EM AÇO
  • Orientador : DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO MORENO VOLKMER
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • JANETE WERLE DE CAMARGO LIBERATORI
  • JULIANO CANTARELLI TONIOLO
  • Data: 27/09/2021

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  • Estruturas metálicas confeccionadas em aço carbono são amplamente empregadas na construção civil e suscetíveis ao processo de corrosão. Nesse sentido, melhorar a resistência do material é fundamental para evitar que ocorra deterioração da estrutura metálica. Uma das formas de evitar que o processo corrosivo do aço ocorra é através de inibidores de corrosão. O estudo de inibidores de corrosão oriundos de recursos naturais renováveis e biodegradáveis torna-se relevante por ser um método ambientalmente amigável, eficiente e de baixo custo para proteção anticorrosiva. Desse modo, este trabalho propõe avaliar o efeito inibidor do extrato natural de cascas de bergamota (Citrus reticulata) frente ao processo corrosivo de aço carbono ASTM A36. Para tanto, foram realizados ensaios de perda de massa de corpos de prova por imersão em meio corrosivo de HCl, conjugados com técnicas eletroquímicas. Além disso, foram construídas Isotermas de adsorção a fim de determinar parâmetros físicoquímicos relacionados ao processo adsortivo. Os resultados obtidos demostram uma elevada eficiência de inibição contra corrosão em comparação com o processo induzido na ausência do inibidor, sendo que a inibição aumenta com a concentração relativa do extrato. Além disso, a maior eficiência de inibição foi observada após 72 horas de contato, diminuindo em tempos de exposição mais prolongados. Assim, os resultados obtidos sugerem que o extrato de bergamota apresenta potencial para ser empregado na proteção contra a corrosão em aço carbono ASTM A36 em meio ácido.
     



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  • Metal structures made of carbon steel are widely used in civil construction and are susceptible to corrosion. In this sense, improving the strength of the material is essential to prevent deterioration of the metallic structure. One of the ways to prevent the corrosive process of steel from occurring is through corrosion inhibitors. The study of corrosion inhibitors from renewable and biodegradable natural resources becomes relevant for being an environmentally friendly, efficient and low-cost method for anticorrosive protection. Thus, this work proposes to evaluate the inhibitory effect of the natural extract of bergamot bark (Citrus reticulata) against the corrosive process of carbon steel ASTM A36. For this purpose, mass loss tests were performed on specimens by immersion in a corrosive medium of HCl, combined with electrochemical techniques. In addition, adsorption isotherms were built in order to determine physicochemical parameters related to the adsorptive process. The results obtained demonstrate a high efficiency of inhibition against corrosion compared to the process induced in the absence of the inhibitor, and the inhibition increases with the relative concentration of the extract. Furthermore, the greatest inhibition efficiency was observed after 72 hours of contact, decreasing with longer exposure times. Thus, the results obtained suggest that the bergamot extract has the potential to be used in the protection against corrosion of carbon steel ASTM A36 in an acidic medium.
2020
Dissertações
1
  • LUCIANO GOTARDO SOMMACAL

  • REAPROVEITAMENTO DE RETALHOS DE TUBO DE AÇO CARBONOMANGANÊS PARA PRODUÇÃO DE CILINDROS HIDRÁULICOS TELESCÓPICOS DE SIMPLES EFEITO
  • Orientador : CINTHIA GABRIELY ZIMMER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AFONSO REGULY
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • JULIANO CANTARELLI TONIOLO
  • Data: 18/05/2020

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  • Cilindros telescópio de simples efeito são dispositivos utilizados em sistemas
    hidráulicos para elevação de cargas. São produzidos a partir de tubos de aço carbono-manganês que, após o processo de corte, geram 6% de resíduos de tubos na forma
    de retalhos. Esta dissertação apresenta um estudo sobre a viabilidade da produção
    de cilindros hidráulicos telescópicos, a partir da união desses retalhos provenientes
    da própria produção de cilindros. Para tanto, reaproveitou-se os retalhos de aço
    carbono-manganês, logo, eles foram unidos pelo processo de soldagem Metal Active
    Gás (MAG) e posteriormente as seguintes análises foram realizadas: metalografia,
    dureza, resistência mecânica, resistência à fadiga e viabilidade financeira através da
    análise de custo. Os resultados obtidos nos testes pós reaproveitamento pela união
    de tubos foram comparados com as propriedades do material original, ou seja, sem
    processo de soldagem MAG. Apesar das propriedades do material do tubo
    apresentarem interferência devido ao processo de soldagem, o cilindro hidráulico
    telescópico de simples efeito produzido a partir de retalhos, atende as especificações
    requeridas para a aplicação do componente, com a vantagem de se ter uma redução
    no custo final do produto, aliado aos princípios de sustentabilidade e no uso consciente
    de matérias-primas.


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  • Single acting telescope cylinders are devices used in hydraulic systems for lifting loads. In the situation of the study, they are produced from welded tubes of carbon- manganese steel BS EN 10305-2 E355 + SR that, after the cutting process, generate 6% of waste tubes in the form of scraps. This dissertation presents a study on the

    feasibility of producing telescopic hydraulic cylinders, from the union of these bits from
    the cylinder production itself. For this purpose, carbon-manganese steel bits were
    reused, where they were joined by the Metal Active Gas (MAG) welding process.
    Subsequently, the following analyzes were performed: metallography, Vickers
    hardness, mechanical resistance, fatigue resistance and financial viability based on
    the cost analysis. The results obtained in the tests after reuse by joining tubes were
    compared with the properties of the original material, that is, without a MAG welding
    process. Although the material properties of the tube are reduced due to the welding
    process, the rod assembly produced from bits, meets the stress and fatigue limit
    specifications required in the application of the single acting telescopic cylinders, with
    the advantage of having a reduction in the final cost of the product, combined with the
    principles of sustainability and the conscious use of raw materials.
2
  • CARLOS HENRIQUE ROMOALDO

  • AVALIAÇÃO DA RECICLABILIDADE DOPOLI(TETRAFLUORETILENO-COPERFLUOROPROPIL VINIL ÉTER) RESULTANTE DE PERDAS EM PROCESSO DE EXTRUSÃO
  • Orientador : EVELINE BISCHOFF
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CESAR LIBERATO PETZHOLD
  • DOUGLAS ALEXANDRE SIMON
  • EVELINE BISCHOFF
  • FERNANDA TRINDADE GONZALEZ DIAS
  • Data: 09/12/2020

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  • O poli(tetrafluoroetileno-co-perfluoropropil vinil éter) (PFA) possui uma extensa área de aplicação
    e, consequentemente, grandes volumes de resíduos industriais são gerados. A reincorporação
    destes resíduospara a obtenção de um novo produto sem perdas de propriedades torna-se de
    suma importância em termos econômicos e ambientais. Este trabalho avalia propriedades
    térmicas, mecânicas, e morfológicas do PFA virgem e reprocessado, além de misturas nas
    proporções PFA virgem/reprocessado de 25/75; 50/50 e 75/25.Em relação às propriedades
    térmicas observou-se que a incorporação de PFA reprocessado não altera a estabilidade térmica
    do PFA. A análise de DSC mostrou aumentos na cristalinidade do PFA quando proporções
    superiores a 50% de reprocessado são empregados as misturas. O uso de apenas PFA
    reprocessado promoveu maiores reduções na tensão máxima e na deformação na ruptura e
    aumento no módulo elástico. A microanálise por energia dispersiva indicou a presença de átomos
    metálicos nas amostras de corpos de prova que apresentavam pontos pretos, visíveis a olho nu.


  • Mostrar Abstract

  • Poly(tetrafluoroethylene-co-perfluoropropyl vinyl ether) (PFA) is fluoropolymer that has an extensive application area, ranging from medical and aerospace industry, to household utensils. As a result, large volumes of waste (or residues) are generated during its processing, and its reincorporation is necessary not only because of the environmental appeal, but also because of its economic value. The objective of this study is to evaluate the viability of reincorporation of PFA’s residues, generated by the extrusion process, in to neat PFA (PFAv). The results showed that the reincorporation of up to 10% of reprocessed PFA (10PFAr) proved to be adequate to produce extruded tubes. In this sample, the thermal and chemical properties appeared to be stable, in addition it has not been found significant differences in the mechanical properties evaluated in comparison with the neat PFA sample. Besides that, higher concentration of PFAr (˃50%) promoted a reduction in tensile strength and elongation at break, in addition an increase in elastic modulus and hardness. The samples showed a yellowing effect, which was more evident with the increase of the PFAr content.
2019
Dissertações
1
  • HUÉSLEI GRISON SOARES

  • APROVEITAMENTO DO RESÍDUO CERÂMICO DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO DE PRECISÃO EM CONCRETOS DE ALTA RESISTÊNCIA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE ZIMMER
  • DANIELA LUPINACCI VILLANOVA
  • JANETE EUNICE ZORZI
  • Data: 11/10/2019

  • Mostrar Resumo

  • Em virtude dos grandes volumes de resíduos, provenientes dos moldes
    cerâmicos, produzidos pela fundição de precisão, que ultrapassaram o montante de
    3.000 toneladas apenas no ano de 2016 no Rio Grande do Sul, este resíduo se tornou
    um passivo ambiental devido à grande dificuldade de ser incorporado ao processo
    produtivo, acabando por ser depositado em aterros industriais pela maioria das
    empresas, gerando um alto custo e um grande prejuízo ambiental (SOARES, 2018,
    pg. 28). A presente pesquisa teve como objetivo estudar a viabilidade técnica do
    aproveitamento deste resíduo, denominado casca cerâmica, na substituição parcial
    ou total dos componentes (brita, areia e cimento) em concretos de alta resistência de
    500 Kgf/cm² (50 MPa), utilizados na construção civil. Em corpos de prova (CPs) de
    concreto com e sem resíduo foram realizados os ensaios de: pozolanicidade, índice
    de consistência do concreto no estado fresco, absorção de água por capilaridade e
    por imersão e ensaio de resistência à compressão. Os resultados mostram uma
    grande semelhança entre o concreto padrão sem adições e o concreto com a
    incorporação do resíduo da casca cerâmica do processo de fundição de precisão
    (RCCF). Evidenciando seu grande potencial de uso, quando substituído 100 % do
    agregado graúdo, 50 % do agregado miúdo e até 20 % do cimento Portland, projetase benefícios econômicos e ambientais para as empresas de fundição e da construção
    civil com a adoção desta tecnologia.


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  • .
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  • BÁRBARA PANZENHAGEN BOHN

  • RECICLAGEM DO VIDRO EM PAVIMENTOS DE ARGILA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALESSANDRA SMANIOTTO
  • JULIANO CANTARELLI TONIOLO
  • MARCELO DAL BO
  • Data: 04/12/2019

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  • O vidro é um material amplamente utilizado, entretanto, está longe de ser reciclado em sua totalidade. Uma boa alternativa à reciclagem do vidro é a sua incorporação em massas cerâmicas, uma vez que nestas, o vidro atua como fundente. Diversos estudos investigam a adição de vidro residual em massa cerâmica para produção de tijolos, telhas, blocos e até porcelanatos, porém ainda não há estudos que tratam da adição de vidro residual em pavimento intertravado constituído de argila. Portanto, o presente estudo propõem a incorporação de vidro residual em pavimento de argila intertravado caracterizado por seu aspecto rústico e coloração natural. Para tanto, a presente pesquisa investiga o comportamento físico e mecânico de corpos de prova em função da composição de resíduo de vidro e da temperatura de queima. Utilizou-se três formulações de massas cerâmicas. Uma é composta inteiramente pela argila caulim (100C), a segunda possui 60% em massa de caulim e 40% de resíduo vidro (60C40WG), e a terceira constitui-se em 40% caulim e 60% resíduo de vidro (40C60WG). As amostras foram queimadas a 900, 950 e 1000 ºC. Avaliou-se as propriedades de retração, absorção de água, resistência mecânica à flexão (RMF) e compressão (RMC), densidade e ataque químico. A morfologia e composição foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Além destas, investigou-se o aspecto visual de pavimentos de argila caulim e argila vermelha com adições de vidro incolor, verde e âmbar. Utilizou-se o software StatPlus para análise de variância e teste tukey. Com base nos resultados, conclui-se que as massas cerâmicas com incorporação de 40 e 60% de pó de vidro queimadas a 950ºC estão tecnicamente aptas a serem utilizadas na fabricação de piso intertravado de argila para aplicação em piso industrial, tráfego veicular leve e de pedestres. Além disso, as peças formuladas com 60% de resíduo de vidro e queimadas a 950ºC ainda enquadram-se para utilização em tráfego veicular pesado.


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  • Glass is a widely used material, however, it is far from being recycled in its entirety. A good alternative to glass recycling is its incorporation in ceramic masses, since in these glass acts as a flux. Several studies investigate the addition of residual glass in ceramic mass for the production of bricks, tiles, blocks and even porcelain tiles, but there are no studies that deal with the addition of residual glass in an interlocked clay floor. Therefore, the present study proposes the incorporation of residual glass in interlocked clay pavement characterized by its rustic appearance and natural coloration. To this end, the present research investigates the physical and mechanical behavior of specimens as a function of glass residue composition and firing temperature. Three ceramic paste formulations were used. One is composed entirely of kaolin clay (100C), the second has 60% kaolin mass and 40% glass waste (60C40WG), and the third is 40% kaolin and 60% glass waste (40C60WG). The samples were burned at 900, 950 and 1000 ºC. The properties of shrinkage, water absorption, flexural strength (RMF) and compression (RMC), density and chemical attack were evaluated. The morphology and composition were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and dispersive energy spectroscopy (EDS). In addition, the visual aspect of kaolin and red clay pavements with colorless, green and amber glass additions was investigated. StatPlus software was used for variance analysis and tukey test. Based on the results, it can be concluded that ceramic masses with incorporation of 40 and 60% of glass dust burned at 950ºC are technically suitable for the manufacture of interlocked clay floor for industrial floor application, light traffic and pedestrians In addition, parts formulated with 60% glass waste and burned at 950 ° C still fit for use in heavy vehicular traffic.
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