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O uso de diferentes reforços em uma única matriz permite expandir ainda mais a gama de propriedades de materiais compósitos, incluindo a resistência ao impacto, em comparação ao uso de um único reforço. Assim, o objetivo desta tese é investigar a influência da hibridização de laminados de fibras de aramida com fibras de vidro de alto desempenho, fabricados por infusão a vácuo, na permeabilidade, em diferentes carregamentos mecânicos, em situações de impacto balístico e na resposta a ensaios de indentação quase estática (QSI), visando melhorar a processabilidade dos laminados e a capacidade de absorção de impacto e resistência a penetração. Primeiramente, foram estudados cinco diferentes laminados de vidroR/aramida/epóxi, com cinco camadas. Foram realizadas medidas de permeabilidade aparente no plano dos reforços e ensaios mecânicos (tração, compressão, flexão e short beam) dos compósitos finais. No estudo posterior, laminados vidro-S2/aramida/epóxi foram produzidos com 12 camadas, sendo cinco híbridos, um com apenas aramida (K12) e outro com vidro-S2 (Gl12). Um laminado de vidro-S2 extra foi produzido com 18 camadas (Gl18). Os ensaios de impacto balístico foram realizados de acordo com a EN 1522 FB3, foram determinas as curvas balísticas para obtenção da velocidade limite balística (VBL). No terceiro estudo, laminados de vidro-S2/aramida/epóxi foram produzidos em oito configurações diferentes, com fibras de aramida ([K]4S), com fibras de vidro-S2 ([G]8S), e seis híbridos, [G6K5], [G8K4] [G10K3], [K2G4]S, [G2K]S2 e [G4K2]S, mantendo uma espessura de ≈4 mm. O efeito da hibridização e do empilhamento foi investigado nas propriedades de flexão, short beam, análises dinâmicomecânicas (DMA), e QSI. A hibridização melhorou a qualidade final dos laminados, com redução da quantidade de vazios (%Vv). A inclusão de tecidos de vidro-R aumentou a permeabilidade em relação à aramida, e um efeito sinérgico foi identificado. A inclusão de tecidos de vidro-R fornece uma maior resistência e rigidez em tração e flexão, e maiores resistências a compressão e short beam, sendo os valores mais altos para o laminado puro de vidro-R. Analisando os impactos balísticos ≈430 m/s, tanto o K12 quanto o Gl18 foram perfurados, mas o laminado Gl18 absorveu maior energia , com uma espessura inferior ao laminado K12 (205 J e 177 J, respectivamente). O híbrido com três camadas de vidro-S2 e nove de aramida (Gl3K9) foi capaz de absorver maior energia (190 J) em comparação ao K12, apesar de apresentar menor espessura e densidade de área. Os laminados com seis camadas de vidroS2 e seis de aramida, G6K6, [GlK]6 e K6G6, apresentaram desempenho semelhante em relação à velocidade limite balística, com um pequeno aumento na Eabs quando a aramida estava na superfície de impacto. Diferenças significativas nas propriedades mecânicas e dinâmicomecânicas (efeito do empilhamento) foram observadas para os híbridos [K2G4]S, [G2K]2S, [G4K2]S e [G8K4]. O fator de adesão (A), obtido através dos resultados dos ensaios de DMA, apresentou a correlação mais próxima com a capacidade de absorção de energia dos laminados. Um efeito híbrido positivo foi observado para os laminados com fibras de vidro-S2 na superfície superior ([G6K5] e [G8K4]) nos ensaios de QSI, o laminado [G6K5] apresentou uma resistência à penetração e energia absorvida (9,9 kN e 55 J, respectivamente) maior que a dos laminados puros [G]8S (5,9 kN e 41 J) e [K]4S (8,6 kN e 46 J). Ao todo, a hibridização dos laminados de aramida com vidro pode levar a uma processabilidade aprimorada por infusão a vácuo e permitir uma gama de propriedades mecânicas, sendo uma alternativa na expansão das aplicações para laminados rígidos de aramida. E a hibridização de laminados de aramida com vidro-S2 pode aumentar a capacidade de absorção de impacto e a resistência à penetração, otimizando a aplicação em componentes submetidos a cargas de impacto balístico e de baixa velocidade mantendo a capacidade de suporte de cargas. Using different reinforcements in a single matrix allows you to further expand the range of properties of composite materials, including impact resistance, compared to using a single reinforcement. Thus, the objective of this thesis is to investigate the influence of the hybridization of laminates of aramid fibers with high-performance glass fibers, manufactured by vacuum infusion, on the permeability values, under different mechanical loads, in ballistic impact situations and in response to quasi-static indentation (QSI) tests, aiming to improve the processability of laminates and the impact absorption capacity and penetration resistance. First, five different R-glass/aramid/epoxy laminates with five layers were studied. Apparent in-plane permeability measurements were carried out in the reinforcements and mechanical tests (traction, compression, bending and short beam) of the final composites. In the subsequent study, S2-glass/aramid/epoxy laminates were produced with 12 layers, five of which were hybrids, one with only aramid (K12) and the other with S2-glass (Gl12). An extra S2-glass laminate was produced with 18 layers (Gl18). Ballistic impact tests were performed in accordance with EN 1522 FB3, ballistic curves were determined to obtain the ballistic limit velocity (VBL). In the third study, S2-glass/aramid/epoxy laminates were produced in eight different configurations, with aramid fibers ([K]4S), with S2-glass fibers ([G]8S), and six hybrids, [G6K5], [G8K4] [G10K3], [K2G4]S, [G2K]S2 and [G4K2]S, maintaining a thickness of ≈4 mm. The effect of hybridization and stacking sequence was investigated on properties of flexure, short beam, dynamic-mechanical analysis (DMA), and QSI. Hybridization improved the final quality of the laminates, with a reduction in the voids content (%Vv). The inclusion of R-glass fabrics increased permeability relative to aramid, and a synergistic effect was identified. The inclusion of R-glass fabrics provides greater strength and stiffness in tensile and flexure, and greater compressive and short beam strengths, the highest values being for pure R-glass laminate. Analyzing ballistic impacts ≈430 m/s, both K12 and Gl18 were perforated, but the Gl18 laminate absorbed more energy, with a lower thickness than the K12 laminate (205 J and 177 J, respectively). The hybrid with three layers of S2-glass and nine of aramid (Gl3K9) was able to absorb higher energy (190 J) compared to K12, despite having lower thickness and areal density. Laminates with six layers of S2-glass and six layers of aramid, G6K6, [GlK]6 and K6G6, performed similarly with regard to ballistic limit velocity, with a small increase in Eabs when the aramid was on the impact surface. Significant differences in mechanical and dynamicmechanical properties (stacking effect) were observed for the hybrids [K2G4]S, [G2K]2S, [G4K2]S and [G8K4]. The adhesion factor (A), obtained through the results of the DMA tests, presented the closest correlation with the energy absorption capacity of the laminates. A positive hybrid effect was observed for laminates with S2-glass fibers on the upper surface ([G6K5] and [G8K4]) in the QSI tests, the laminate [G6K5] showed a penetration resistance and absorbed energy (9.9 kN and 55 J, respectively) greater than that of the pure laminates [G]8S (5.9 kN and 41 J) and [K]4S (8.6 kN and 46 J). Altogether, hybridization of aramid laminates with glass can lead to improved processability by vacuum infusion and allow for a range of mechanical properties, being an alternative in expanding applications for rigid aramid laminates. And the hybridization of aramid laminates with S2-glass can increase the impact absorption capacity and penetration resistance, optimizing the application in components subjected to low velocity and ballistic impact loads while maintaining load bearing capacity.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The investments made in wind energy have been growing globally over the years, aiming at sustainable alternatives for the segment. However, this growth carries with it an increase in the consumption of production materials and wastes from its processes, which if not properly treated cause negative impacts to the environment. In a society increasingly attentive to ecological issues, concepts of reuse and recycling have been widely disseminated as ways of mitigating the aggression caused by the incorrect disposal of materials in the environment. Thus, in order to contribute to the sustainability of wind turbine manufacturing processes, this study investigates opportunities to reuse two types of waste from these industries: vacuum infusion polymer films and stitched and random glass fiber fabrics. Due to unsatisfactory initial results presented when using these materials together in the hot compression molding process, it was necessary to use them separately and in different molding processes. The first part of the study investigates alternative recycling of polymeric vacuum bag films that are discarded after the manufacturing process of wind turbine blades. The work involved the reuse of this type of polymer film by means of a hot molding process in a hydraulic press. After molding, the plates were cut into specimens for mechanical evaluation in flexural and impact tests and for Thermogravimetric Analysis (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The results indicated that the waste analyzed is polyamide (nylon) and its mechanical properties are close to the properties mentioned in the literature for this type of polymer, being indicated for use in molding and/or machining of objects such as bearings, gears, rollers, guides and various pieces of industrial equipment. In the second part, the study proposes an alternative method for the reuse of glass fiber wastes (stitched and random) in the manufacture of new thermosetting polymer composites. Here, stitched fabrics from manufacturing processes were used, as well as material refused for technical non-compliance. Ten composites with different layers and fabric arrangements were prepared, which were mechanically evaluated in flexural and tensile and thermally by thermogravimetric analysis (TGA). The preparation process used was the resin transfer molding (RTM) whereby the polymer resin is suctioned into the fiber reinforcements, giving rise to the composites. The resin used in the moldings was the unsaturated polyester type of trade name Arazyn 13.0. Finally, the statistical analysis of mechanical results, performed according to Tukey's methodology, revealed that the number of glass fiber layers is determinant for mechanical properties of the composite, whereas the orientation of the fabrics inside the composites does not present significant differences. Depending on the application of the composites, if higher or lower mechanical resistance is required, other arrangements can be analyzed in order to obtain the desired properties. The composites developed can be applied as materials to obtain products such as doors, floors, walls, office partitions and other furniture with flat surface. Os investimentos em energia eólica vêm crescendo globalmente ao longo dos anos, visando alternativas sustentáveis para o segmento. No entanto, este crescimento carrega consigo acréscimos no consumo de materiais de produção, além de resíduos provenientes de seus processos, que se não tratados adequadamente causam impactos negativos ao meio ambiente. Numa sociedade cada vez mais atenta às questões ecológicas, os conceitos de reutilização e de reciclagem têm sido amplamente difundidos, como formas de amenizar as agressões causadas pelo descarte incorreto de materiais no meio ambiente. Deste modo, visando contribuir para a sustentabilidade dos processos de fabricação das pás eólicas, este estudo investiga oportunidades de reaproveitamento de dois tipos de resíduos provenientes destas indústrias: filmes poliméricos de infusão a vácuo e tecidos de fibras de vidro costurados e aleatórios. Em razão de resultados iniciais insatisfatórios apresentados na utilização destes materiais em conjunto no processo de moldagem por compressão a quente, foi necessário utilizá-los separadamente e em processos de moldagem distintos. A primeira parte do estudo investiga a alternativa de reciclagem dos filmes poliméricos (poliamida) de infusão a vácuo que são descartados após o processo de fabricação de pás eólicas. O trabalho envolveu a reutilização deste tipo de filme polimérico por meio de processo de moldagem à quente em prensa hidráulica. Após a moldagem, as placas foram cortadas em corpos de prova para avaliação mecânica em flexão e impacto e análises térmicas por Termogravimetria (TG) e Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Os resultados indicaram que o resíduo de filme analisado é uma poliamida (nylon) e suas propriedades mecânicas estão próximas às propriedades citadas na literatura para este tipo de polímero; sendo indicadas para uso em moldagem e/ou usinagem de objetos como mancais, engrenagens, roletes, guias e diversas peças de equipamentos industriais. Na segunda parte, o estudo envolveu um método alternativo de reaproveitamento de resíduos de fibras de vidro (costurados e aleatórios) na confecção de novos compósitos poliméricos termorrígidos. Neste caso, foram utilizados tecidos costurados provenientes dos processos de fabricação das pás eólicas, assim como material recusado na indústria por não-conformidade técnica. Foram confeccionados dez tipos de compósitos com diferentes camadas e arranjos dos tecidos, os quais foram avaliados mecanicamente em flexão e tração e termicamente por Termogravimetria (TG). O processo de confecção utilizado foi a moldagem por transferência de resina (RTM), através do qual a resina polimérica é succionada para dentro do molde, permeando as fibras dos tecidos e, posteriormente, resultando em compósitos. A resina utilizada nas moldagens foi do tipo poliéster insaturada de nome comercial Arazyn 13.0. A análise estatística dos resultados dos ensaios mecânicos, realizada segundo metodologia Tukey, revelou que o número de camadas de fibras de vidro foi determinante para as propriedades mecânicas dos compósitos, porém a orientação dos tecidos no interior dos compósitos não apresentou diferenças significativas. Dependendo da aplicação dos compósitos, se requer maior ou menor resistência mecânica, outros arranjos podem ser analisados a fim de obterem-se as propriedades desejadas. Os compósitos desenvolvidos podem ser aplicados como materiais para obtenção de produtos como portas, pisos, paredes, divisórias de escritório e outros móveis com superfície plana. CAPES: 88882.426930/2019-01

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) O presente trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho térmico de uma cobertura vegetada em uma guarita de fibra de vidro para as condições climáticas primavera-verão de Curitiba/PR. A metodologia propõe a comparação da temperatura do ar e de superfícies no interior de guaritas em condição experimental (ME) e módulo controle (MC) para cinco diferentes configurações de composição de sistema (substrato; substrato e vegetação; substrato, vegetação e tela) e de condições da janela (aberta e fechada). O monitoramento das variáveis de temperatura do ar, superficiais e umidade do ar foi realizado entre primavera de 2017 e verão de 2018. A análise de conforto e estresse térmico seguiu parâmetros normativos de índice de bulbo úmido e temperatura de globo - IBUTG e temperatura efetiva - TE. Constatou-se que a envoltória de fibra de vidro, por ser leve e de baixa resistência térmica, interfere diretamente na temperatura do ar em ambos os módulos. Evidenciou-se que o sistema de cobertura vegetada implantado no ME ofereceu amortecimento térmico bem como atraso térmico na superfície da cobertura. A temperatura de superfície interna em ME reduziu-se em até 12,1°C, na comparação direta com MC. Enquanto a mesma relação para monitoramento da temperatura interna do ar, foi de 2,5º C. As horas iguais ou superiores a 30°C de IBUTG foram nulas, possibilitando a obtenção do conforto no ambiente de trabalho, o mesmo ocorrendo com os valores obtidos para o coeficiente de TE, os quais permaneceram dentro da faixa definida para conforto em 21 % das horas totais monitoradas. Finalmente, ao se comparar a estratificação térmica para as configurações adotadas para ME, evidenciou-se a capacidade de amortecimento térmico devido ao conjunto substrato-vegetação e à tela de sombreamento adotada. This study aims to evaluate the thermal performance of a vegetated roof in a fiberglass security booth for the spring-summer climatic conditions of Curitiba / PR. The methodology was based on the comparison of an experimental module (EM) against a control module (CM) for five different configurations of the green-roof system (substrate, substrate and vegetation, substrate, vegetation and shading screen) and window conditions (open and closed). The monitoring of air temperature, surface and air humidity variables was performed between spring 2017 and summer 2018. The thermal comfort / thermal stress analysis followed normative parameters of the wetbulb globe temperature index (WBGT) and the effective-temperature index (ET). It was found that the fiberglass booth, due to its low thermal mass, interferes directly with the air temperature in both modules. The green roof in EM reduced thermal fluctuation with time-lag effect in terms of surface temperatures. Internal surface temperature reduced by up to 12.1°C when compared to CM. The hours equal to or greater than 30°C WBGT were null, ensuring comfort conditions indoors, the same occurring with the values obtained for the ET coefficient, which remained within the comfort range at 21 % of the total monitored hours. Finally, thermal stratification in ME could be attributed to the substrate’s thermal capacity and vegetation cover and to the shading mesh.

Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Mecânica O estudo de novos materiais para integração em materiais compósitos para aplicações de engenharia, tem crescido largamente nas últimas décadas. Esta procura tem como objetivo proporcionar a substituição de materiais sintéticos por materiais naturais biodegradáveis que tenham desempenhos semelhantes mas tenham menor impacto ambiental. O desenvolvimento de novos materiais compósitos incorporando materiais naturais biodegradáveis permite a redução de sucatas, permitindo a sua reciclagem ou a sua biodegradabilidade diminuindo a pegada ecológica provocada pelo desenvolvimento tecnológico. Neste contexto, o presente trabalho visou estudar as diferenças existentes nas propriedades mecânicas obtidas nos ensaios de tração de compósitos de fibra de cânhamo e de fibra de vidro produzidos através da moldagem manual com e sem vácuo. Pretendeu-se também analisar a potencialidade de utilização de uma resina biodegradável para o fabrico destes compósitos. A estrutura dos tecidos previamente selecionados bem como a resistência à tração dos fios retirados dos tecidos foram também avaliadas. O estudo desenvolvido permitiu verificar um melhor desempenho dos compósitos de fibra de vidro em comparação com os compósitos de fibra de cânhamo. Verificou-se ainda que a utilização de vácuo para a produção de compósitos contribui para a existência de alguns defeitos nos compósitos mas no geral melhora as propriedades dos mesmos. Para além das vantagens do uso de fibras naturais, decorrentes de serem um recurso renovável e biodegradável, também se observou que a fibra de cânhamo confere uma certa plasticidade ao compósito, o que pode ser uma mais valia em diversas aplicações de engenharia. The study of new materials for integration in composite materials for engineering applications, has grown widely in the last decades. This search aims to provide the substitution of synthetic materials for natural biodegradable materials that have similar performances but have a lower environmental impact. The development of new composite materials incorporating natural biodegradable materials allows the reduction of scrap, allowing its recycling or it is biodegradability reducing the ecological footprint caused by technological development. In this context, the present work aimed to study the differences in mechanical properties obtained in tensile test of hemp fiber and glass fiber composites produced by manual molding with and without vacuum. It was also intended to analyze the potential use of biodegradable resin in the manufacture of these composites. The structure of the previously selected fabric as well as the tensile strength of the yarns, removed from the fabrics, were also evaluated. The study showed a better performance of glass fiber composites compares to hemp fiber composites. It has also been found that the use of vacuum for the production of composites contributes to the existence of some defects in the composites but in general improves the properties thereof. In addition to the advantages of the use of natural fibers as a renewable and biodegradable resource, it was also observed that hemp fiber gives a certain plasticity to the composite, which may be an added value in several engineering applications. N/A

A utilização de compósitos termoplásticos reforçados por fibras longas tem crescido consideravelmente nos últimos anos. No entanto, as propriedades mecânicas desses materiais são fortemente dependentes de sua microestrutura (orientação e comprimento das fibras) e, consequentemente, das condições de processamento do material. No caso específico da moldagem por injeção, as elevadas taxas de cisalhamento provocam simultaneamente uma redução no comprimento das fibras e a orientação das mesmas no sentido do fluxo, tornando muito difícil a previsão das propriedades mecânicas desse compósito. Dentro desse contexto, o objetivo do presente trabalho é apresentar uma metodologia para calcular a resistência à tração de compósitos termoplásticos baseado somente na sua microestrutura virtual estimada pelo processo de simulação de injeção. A base da metodologia proposta é o modelo de Kelly e Tyson para o cálculo da resistência à tração de compósitos reforçados por fibras descontínuas, o qual foi modificado para utilizar uma distribuição de probabilidade que represente os comprimentos das fibras, além de utilizar elementos do tensor de orientação das mesmas. O método proposto também inclui uma sistemática indireta para determinar a resistência interfacial entre as fibras e a matriz e também a tensão de ruptura das fibras. A metodologia proposta foi avaliada no compósito de poliamida 6.6 reforçado por fibras de vidro longas (50% em massa), o qual teve a sua microestrutura simulada com o auxílio do software Moldflow, utilizando os modelos RSC e ARD-RSC para estimar a orientação das fibras, além do modelo de Phelps e colaboradores para determinar a quebra das fibras durante a moldagem por injeção. As propriedades mecânicas do compósito estudado, tais como resistência à tração e à flexão, determinadas experimentalmente foram comparadas com os resultados teóricos previstos pela metodologia apresentada. Por fim, o modelo proposto nesse trabalho foi utilizado para prever a resistência mecânica de um componente estrutural automotivo (suporte do balaústre), e esse resultado foi comparado com os dados experimentais dos ensaios mecânicos realizados nesse mesmo componente. As diferenças entre os resultados apresentados pela metodologia de cálculo proposta e os resultados experimentais ficaram abaixo de 15%. Comparado com um suporte de balaústre fabricado da forma tradicional, com alma metálica, o suporte moldado em compósito TRFL apresentou uma redução de massa de 30%. [resumo fornecido pelo autor] Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES The use of long glass fiber-reinforced thermoplastic composites has increased considerably in the last years. However, the mechanical properties of these materials are strongly dependent on their microstructure (orientation and fiber length) and, consequently, of the processing conditions used in this material. In the case of processing by injection molding, the high shear rates cause, at the same time, reduction of fiber length and fiber orientation on the flow direction, making the prediction of mechanical properties of the composite a difficult task. In this context, the aim of this work was to present a methodology to calculate the tensile strength of long glass fiber-reinforced thermoplastic composites based only on the virtual microstructure estimated by injection simulation. The theoretical basis of this proposal is the Kelly and Tyson model to calculate the tensile strength of composites reinforced with discontinuous fibers, which was modified to use a probability distribution to represent the fibers lengths, in addition the use of the fiber orientation tensor elements. The proposed method also includes an indirect systematic to determine the interfacial resistance between the fibers and the matrix, and the rupture tension of the fibers too. The proposed methodology was evaluated in the composite of polyamide 6.6 reinforced by long glass fibers (50% in mass), which had its microstructure simulated with the help of Moldflow software, using the RSC and ARD-RSC models to estimate the fibers orientation, in addition to the model of Phelps et al to determine the fiber breakage during the injection molding. The mechanical properties of the composite studied, such as tensile and flexural strength, determined experimentally were compared with the theoretical results predicted by the presented methodology. Finally, the model proposed in this work was used to predict the mechanical strength of an automotive structural component (baluster support), and this result was compared with the experimental data of the mechanical tests performed on this component. The differences between the results presented by the proposed calculation methodology and the experimental results were below 15%. Compared to a traditional metal-framed baluster support, the TRFL composite molded support achieved a mass reduction of 30%.[resumo fornecido pelo autor]

Tratando-se de construções leves, para as condições climáticas de Curitiba, é recomendável o uso de materiais de cobertura que minimizem a transferência de calor no verão, porém evitando perdas de calor no inverno. A utilização de materiais isolantes como barreiras radiantes, formadas, por exemplo, por folhas de alumínio justapostas, pode trazer vantagens térmicas nessas duas situações. Uma opção de baixo custo para exercer a função de uma barreira radiante baseia-se no uso de embalagens Tetra Pak® , as quais têm uma de suas faces aluminizada. A pesquisa teve por objetivo avaliar o desempenho térmico das seguintes mantas isolantes: placas de 50 mm de Isopor® , foil dupla face e mantas Tetra Pak® em coberturas de guaritas de fibra de vidro, em condições reais de exposição aos elementos do clima e nos períodos de transição outono-inverno e primavera-verão. Os procedimentos metodológicos no período de transição outono-inverno compreenderam a comparação das temperaturas do ar e superficiais da cobertura. No período de transição primavera-verão, realizou-se a comparação das temperaturas do ar, superficiais da cobertura e das paredes face leste e face sul e da medição do fluxo de calor, para cálculo da resistência térmica. A utilização das mantas Tetra Pak® com a face aluminizada voltada para a cobertura ou com revestimento em dupla face (duas mantas Tetra Pak® coladas - ambas as faces aluminizadas expostas) apresentaram uma redução na temperatura superficial máxima de 9,8°C e 9,3°C, respectivamente e um aumento na temperatura superficial mínima de 2,7°C e 2,0°C, respectivamente. Para o período de transição primavera-verão os resultados para as mantas Tetra Pak® mostraram-se superiores aos das placas de Isopor® e do foil dupla face. In light-weight buildings under the climatic conditions of Curitiba, it is recommended the use of roofing materials that minimize heat gains in summer while avoiding heat losses in winter. The use of insulating materials such as radiant barriers, formed, for example, by juxtaposed aluminum sheets, can bring thermal advantages in such situations. A low-cost option to perform the function of a radiant barrier is based on the use of open Tetra Pak® packages, which have one of their aluminized sides exposed. The aim of the study was to evaluate the thermal performance of the following insulation sheets: 50mm Styropor® , double-sided foil and Tetra Pak® sheets for fiberglass enclosures, in conditions of natural exposure to weather elements and in transitional periods in fall-winter and spring-summer. The methodological procedures in the autumn-winter transitional period comprised the comparison of air and surface temperatures of the roof elements. In spring-summer, air and surface temperatures of roof and walls (east- and south-facing) were compared and the measurement of the heat flow, to calculate the thermal resistance. The use of Tetra Pak® sheets with an upward-facing aluminized side or with double-sided coating (two glued, open Tetra Pak® packages - aluminized faces exposed) showed a reduction in the maximum surface temperature of 9.8°C and 9.3°C, respectively, and an increase in the minimum surface temperature of 2.7°C and 2.0°C, respectively. For the spring-summer transitional period, results for Tetra Pak® sheets were superior to those of Styropor® and double-sided foils.

Mestrado em Engenharia de Materiais Desenvolveu-se uma parceria entre a Universidade de Aveiro, Ria Blades, S.A. e Saint-Gobain Weber Portugal, S.A. com objetivo de encontrar formas de aproveitamento dos resíduos de fibra de vidro produzidos na Ria Blades, S.A., que atualmente são depositados em aterro. O trabalho incidiu em três produtos-alvo: telas de impermeabilização, argamassas e geopolímeros. No que diz respeito às telas de impermeabilização, de base polimérica (poliuretano), os resíduos foram aplicados como agente de reforço. Estudou-se o efeito da incorporação das fibras na aderência, na resistência à tração e na durabilidade perante ciclos de gelo-degelo. Quando incorporadas fibras de vidro, registou-se um aumento na aderência ao suporte relativamente à amostra padrão e um crescimento (de cerca de 20 vezes) na resistência à tração. Na incorporação em argamassas bastardas, o objetivo foi perceber o efeito da substituição das fibras poliméricas atualmente usadas, pelas fibras de vidro residuais. Estudou-se o efeito na percentagem de ar incorporado e densidade do amassado, bem como a variação de massa e de dimensão, módulo de elasticidade, resistência à compressão e flexão do produto endurecido. A incorporação de fibra de vidro não aparenta prejudicar o desempenho das argamassas, sendo os resultados semelhantes nas amostras padrão. Apesar de as quantidades incorporadas serem apenas de 0,1%, é possível que a utilização destes resíduos tenha impactos economicamente positivos para as duas empresas. Nos geopolímeros, a incorporação das fibras de vidro pretendeu explorar dois efeitos distintos: (i) como ligante, em substituição parcial de metacaulino (até 40% em massa); (ii) como agente de reforço da mistura. Numa primeira fase, foi necessário caracterizar as matérias primas e os resíduos para respeitar as razões molares que asseguram uma maior extensão da reação. Foram avaliadas a densidade aparente, resistência à compressão, absorção de água ao longo do tempo de cura e ainda a resistência à flexão no caso de as fibras funcionarem como agente de reforço. Como substituto parcial do metacaulino verifica-se uma descida na resistência à compressão com o aumento de resíduo de fibra de vidro. No entanto com a otimização da formulação com 20% de fibras de vidro foi possível duplicar o valor da resistência à compressão (> 8MPa). Como agente de reforço, os resultados mostram ganhos de resistência à compressão de 4 vezes quando se incorporam fibras de 6mm de comprimento, relativamente a amostras sem reforço. O uso de fibras mais longas (20mm) é mais eficaz no aumento da resistência à flexão. A partnership has been developed between the University of Aveiro, Ria Blades, S.A. and Saint-Gobain Weber Portugal, S.A. in order to find a way to recycle the glass-fibre residues produced from Ria Blades, S.A. that are currently being send to landfill. Three possible target-products were exploited: waterproofing membrane, mortars and geopolymers. On the waterproofing membrane, based on polyurethane, the residues were incorporated as reinforcing agents and effects on adhesion, tensile strength and resistance to freeze-thaw cycles were determined. An increase of 20 times on the tensile strength has been registered, relatively to the standard sample. On mortars, the aim was to understand the effect of the substitution of the currently used reinforcing-fibres for the wasted glass-fibres. Fresh-state properties such as the entrained air content and density were evaluated. The effect on relevant hardened-state properties was then studied, including the variation of mass and dimensions, the compressive and flexural strengths, and elastic modulus. The behaviour of the mortars doesn’t seem to be affected by the incorporation of glass-fibres because the results from both the mortars with and without glass-fibres are similar. Although the quantity of incorporated glass-fibres is only around 0,1%, its use may have positive economic benefits for both companies. In geopolymers, the incorporation of wasted glass-fibres aimed to explore two distinct effects: (i) use as binder, partially substituting the metakaolin (up to 40 wt.%); (ii) use as reinforcing agent of common matrixes. On the first stage it was necessary to characterize both the raw materials and the glass-fibres, in order to achieve the desirable molar ratios that assure an extended reaction. Hardened samples were characterized in terms of density, compressive strength and water absorption. In the attempted reinforced geopolymers the flexural strength was additionally tested. When the glass-fibres were used as partial substitute of metakaolin, a drop of the compressive strength was observed for higher contents of glass-fibres. Optimizing the mixture for 20 % of glass-fibres allowed to duplicate the compressive strength (> 8 MPa). When 6 mm glass-fibres were used as a reinforcing agent, the compressive strength increased 4 times when compared to samples without reinforcement. Using 20 mm fibres is the most effective way of improving flexural strength.

ANEEL; FINEP; CAPES; CNPQ; Fundação Araucária Neste trabalho é apresentada uma aplicação de sensores à fibra ótica baseados em redes de Bragg encapsulados em compósito de resina polimérica com reforço de fibra de vidro. Foram avaliadas três resinas epóxi comerciais. O objetivo do trabalho é caracterizar os compósitos e investigar a viabilidade de embeber sensores a fibra ótica, baseados em redes de Bragg em fibras óticas em compósito epóxi. Na caracterização das amostras, foram realizados: Ensaios para avaliar a tensão residual após a cura das amostras. Nos ensaios, foram utilizados sensores FBGs incrustados no compósito. Ensaios para avaliar a temperatura de transição vítrea através da técnica Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Ensaios de tração axial e flexão simples utilizando máquina de teste universal e ensaios para avaliar o comportamento do compósito quando sujeito a uma carga fixa e temperatura variando de 20 °C até a temperatura limite da transição vítrea do compósito. Os resultados mostram um elevado grau de integração das FBGs no compósito epóxi. Um dos resultados é promissor para aplicações em um gerador de alta potência e em ambientes hostis com temperatura de trabalho até 127 °C. This work presents an application of optical fiber sensors based on Bragg gratings encapsulated in polymeric composite resin with glass fiber reinforcement. Three commercial epoxy resins were evaluated. The main objective of the study is to characterize the composites and investigate the feasibility of embedding the optical fiber sensors based on Bragg gratings in epoxy composite. In the characterization of the samples tensile tests were performed to evaluate the residual stress after the curing process. The residual stress was investigated by mains of a FBG sensor embedded in the composite. Additionally, tests were conducted to evaluate the glass transition temperature by DSC technique. The values of the axial tensile and simple flexural stress were investigated using a universal testing machine. In addition, tests were performed for evaluating the composite behavior when subjected to a fixed load and variable temperature ranging from 20 °C to the temperature limit of the glass transition of the composite. The results show a high level of integration of the FBGs with the epoxy composite. One of the results is promising for applications in a high power generator and in hostile environments working at temperatures up to 127 °C. 5000

FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais OBJETIVO: Avaliar, por meio do ensaio de microtração, diferentes protocolos utilizados na esplintagem dentária, com fibra de vidro (FV), adesivo (Ad), resina flow (RF) e resina composta nanoparticulada (RCN). MATERIAIS E MÉTODOS: Foram confeccionados 84 blocos de resina nanoparticulada , com dimensões de 4,5 x 8 x 7mm e divididos em 7 grupos. Os blocos foram pareados (n=6) conforme o fator “protocolo de esplintagem”: Gr1- Ad ; Gr2- FV ; Gr3- FV + Ad; Gr4- RF+ FV + Ad; Gr5- FV + Ad + RF; Gr6- FV + RF + Ad; Gr7- RF + FV. Após, os conjuntos foram seccionados com um disco de diamante dupla face em um torno específico para corte dos corpos-de-prova em forma de palito (CP) com interface adesiva de 1mm2 sendo, posteriormente, submetidos ao teste de microtração (µTBS) em máquina de ensaio universal EMIC à velocidade de 1mm/s com célula de carga de 50KGF. Para determinar a fratura, as interfaces adesivas foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura e os resultados submetidos à análise de variância ANOVA 1fator e teste Tukey para comparação das médias (α=5%). RESULTADOS: As médias (MPa) e desvio padrão (MPa) para µTBS foram: Gr1- 22,4 (13,4); Gr2- 3,9 (4,2);Gr3- 17,2 (7,7);Gr4- 12,6 (6,9);Gr5- 6,4 (5,5);Gr6- 7,8 (9,7);Gr7-12,1 (10,9). A análise estatística verificou diferença significante entre os grupos. CONCLUSÃO: Houve diferença estatisticamente significante (p< 0.05) na resistência de união entre os protocolos de esplintagem avaliados; o maior valor médio de resistência de união foi obtido pelo protocolo do grupo controle 1 (resina composta + adesivo); entre os grupos testes, o maior valor médio de resistência de união foi obtido pelo protocolo do grupo 3 (resina composta + fibra de vidro + adesivo). OBJECTIVE: This study evaluated in vitro "different protocols used in the dental splinting with fiber glass (FG), adhesive (Ad), resin flow (RF) and nanoparticle composite (RCN). MATERIALS AND METHODS: We made 84 resin blocks nanoparticule with dimensions 4.5 x 8 x 7 mm and divided into seven groups. The blocks were paired (n = 6) as the factor "protocol splinting": Gr1-Ad; Gr2- FV; Gr3- FV + Ad; GR4- RF + FV + Ad; GR5- FV + Ad + PR; GR6- FV+ Ad + PR +; GR7- RF + FV. After the sets were cut with a diamond disc double-sided on a lathe for cutting specific bodies-of - proof-shaped stick (CP) at the bonding interface of 1mm2 was later submitted to microtensile test (μTBS) in EMIC universal test machine at a speed of 1mm / s with load cell 50kgf. To determine the fracture, the adhesive interfaces were examined in a scanning electron microscope and the results submitted to analysis of variance one-factor ANOVA and Tukey test for comparison of means (α = 5%). RESULTS: Mean (MPa) and standard deviation for μTBS were Gr1-22.4 (13.4); Gr2-3.9 (4.2); Gr3-17.2 (7.7); GR4-12, 6 (6.9); GR5-6.4 (5.5); GR6-7.8 (9.7); GR7-12, 1 (10.9). Statistical analysis found significant differences between groups. CONCLUSION: CONCLUSION: There was a statistically significant difference (p

Orientadores: Lucia Helena Innocentini Mei, Jose Alexandrino de Sousa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Uma aplicação importante do poli (tereftalato de etileno) - PET - pós-consumo a ser considerada, e ainda pouco explorada, diz respeito ao seu reaproveitamento em outros setores diferentes, tais como o de compósitos híbridos de fibra de vidro (FV) com matriz polimérica e modificador de impacto, para aplicações diversas na área de engenharia. Deste modo, se fez necessário um estudo sistemático de compósitos de PET, reforçado com fibra de vidro e modificador de impacto para sua utilização numa aplicação de engenharia. E necessário que este apresente uma boa relação entre propriedades de rigidez e resistência ao impacto, e para isto dois sistemas de reforço foram propostos com dois tipos de fibra de vidro com diferentes tratamentos superficiais (FV 952 e 983). Ensaios de reometria de torque indicaram a reatividade entre os componentes PET e modificador de impacto. Os ensaios mecânicos demonstraram que o modulo elástico e a resistência a tração dos compósitos diminuem conforme se aumenta a concentração de E-MA-GMA em substituição ao PET na matriz. Entretanto, o modulo e a resistência ao impacto aumentaram da ordem de 300 % e 900% respectivamente para as concentrações de 30% de fibra de vidro (FV 952) e 20% de E-MA-GMA. O modulo de elasticidade e independente do tipo de tratamento superficial da fibra de vidro. A resistência a tração e a resistência ao impacto Izod dependem da natureza do tratamento de silano usado. Abstract: An important application of poly(ethylene terephtalate) - PET - to be considered, and still not well explored, is its re-use in other different sectors, such as the obtaintion of PET composites reinforced with fibre glass (FG) and elastomer, for several applications in the engineering area. In this way, it is necessary a systematic study of several PET composites hybrids reinforced with fibre glass and impact elastomer to obtain a good balance between engineering properties such strength, rigidity ans impact resistance, two systems of reinforced were investigated using two types treatment of surface different (FG 952 and 983). Torque rheometry investigations during composite mixing indicated the reactivity between PET and elastomer. Mechanical tensile test on PET / fibre glass / elastomer composites hybrids indicated that the elastic modulus and tensile strength reduce monotonically as higher volume fractions of E-MA-GMA substitute PET in the composite matrix. Composites hybrids with 30 wt% of fibre glass (FG 952) and 20 wt% of elastomer indicates mechanical gains of the order of 300% in modulus e 900 % Izod impact. Tensile modulus is relatively independent of type of silane treatment applied to the glass fibers. Yield strength and Izod impact strength depend on the nature of silane treatment used. Doutorado Ciência e Tecnologia de Materiais Doutor em Engenharia Química

Neste trabalho, compósitos de PET sob a forma de flake e pós-condensado foram preparados com teores diferenciados de fibra de vidro (0, 20, 30 e 40%). Dois tipos de fibra foram utilizados: uma fibra com tratamento superficial a base de amino-silano e outra com tratamento a base de epóxi-silano. Os compósitos foram extrusados em extrusora mono-rosca, utilizando uma rosca de filete duplo com barreira, e em extrusora dupla-rosca interpenetrante co-rotacional. Após extrusão, os compósitos foram injetados a 120 ºC que, após várias temperaturas testadas, foi a temperatura que conferiu maior grau de cristalinidade do artefato final (acima de 30%). Os compósitos foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, térmicas e morfológicas. Os resultados mostraram que com a utilização de uma mono-rosca apropriada ao processamento de PET com fibra de vidro foi possível produzir compósitos com boas propriedades, comparáveis aos obtidos em extrusora dupla-rosca. Em relação aos tipos de PET utilizados, verificou-se que a massa molar da matriz polimérica, maior para o PET pós-condensado, teve uma pequena influência no desempenho das propriedades analisadas. Porém foi observado que os resultados foram indiferentes ao tratamento superficial das fibras testadas. Através da determinação do comprimento das fibras por análise óptica, e dos resultados experimentais do módulo de tração dos compósitos, pode-se constatar que nos compósitos injetados as fibras estão orientadas no sentido longitudinal à deformação. Com a microscopia eletrônica de varredura verificou-se que há sempre uma melhor distribuição e dispersão das fibras, com menores vazios à medida que aumenta o teor de fibras, corroborando os resultados mecânicos, sempre crescentes com o teor incorporado. A cristalinidade obtida nos corpos de prova moldados por injeção com o molde a uma temperatura de 120 ºC, aliada à presença da fibra de vidro, leva a um aumento na temperatura de distorção térmica (HDT). As análises de raios-X mostraram que com o aumento da quantidade da fibra, os picos cristalinos característicos do PET perdem definição, o que está associado à característica amorfa da fibra. In this work, flake and post-condensed PET composites of different glass fiber contents (0, 20, 30 and 40%) were prepared. Tow kinds of fibers were employed: one fiber having an amino silane-based surface treatment and another one having an epoxi silane-based surface treatment. The composites were extruded in a single-screw extruder with a barrier double-flight screw, and in a co-rotating interpenetrating twin-screw extruder. After extrusion the composites were injected at 120°C, this temperature being chosen after several tests indicating that it could promote the highest possible degree of crystallinity of the final product (higher than 30%). The composites were characterized as for mechanical, thermal and morphological features. Data indicate that by using a single-screw extruder proper to the processing of PET and fiber glass the properties of the obtained composites are fairly good, being comparable to those obtained from a twin-screw extruder. As for the types of PET utilized, it could be found that the molar mass of the polymeric matrix, larger for the post-condensed PET had some influence on the performance of the tested properties. On the other hand it could be observed that the surface treatment of the fibers does not influence the obtained data. Based on the optical analysis of the fiber length and the elastic modulus data it is possible to determine that the fibers of the injected composites are oriented longitudinally to the strain direction. With the aid of scanning electron microscopy (SEM), improvements in the distribution and dispersion of the fibers were always observed, with smaller voids as the fiber content increases, backing higher mechanical data as the incorporated fiber content is increased. Crystallinity resulting from injection-molded test specimens processed at 120°C, together with the presence of the glass fiber leads to a synergism in the heat distortion temperature (HDT). X-rays analyses indicate that at higher fiber content the composites show lower definition of the crystalline peaks, this being associated to the amorphous feature of the fiber.