Desarrollo experimental de un elemento constructivo de envolvente, no estructural, a partir de una matriz de plástico reciclado, reforzado con fibras naturales y/o sintéticas

Esta Tesis trata sobre el diseño y desarrollo de un material constructivo de fachada (tras ventilada), empleando plástico reciclado (granza de caucho, de neumáticos fuera de uso) para su elaboración. El uso de materiales reciclados para la elaboración de nuevos materiales constructivos, es a día de hoy, un valor agregado que contribuye tanto a la disminución de desechos tóxicos, como a la fabricación de productos de alta calidad. La investigación partió de la necesidad de comprender qué es un plástico, cómo son producidos, cuáles son los factores que permitían su reciclaje y qué propiedades podrían ser aprovechadas para desarrollar un nuevo material constructivo. En el estado del arte, fueron analizados los aspectos del plástico relacionados a su composición, propiedades, tipologías, producción, consumo, legislación europea y española, reciclaje y valorización energética. Para analizar más profundamente los materiales desarrollados a partir de plásticos reciclados, desde textiles hasta elementos constructivos. Con el conocimiento adquirido mediante este análisis previo, se diseñó una metodología de experimentación, utilizando caucho reciclado y derivados del yeso como agregados, en una matriz de resinas poliméricas reforzada con fibras naturales y sintéticas. Los resultados obtenidos en los ensayos físicos y térmicos, con los elementos producidos, demostraron que el material tiene una excelente resistencia a tensión así como una baja conductividad térmica. Esta investigación, servirá como precedente para el desarrollo de nuevos materiales y sistemas constructivos, utilizando agregados de plástico reciclado, en los procesos de fabricación. Ya que ha comprobado el enorme potencial que ofrecen, creando nuevos materiales, y contribuyendo a reducir la contaminación medio ambiental. "La mayor recompensa de nuestro trabajo no es lo que nos pagan por él, sino aquello en lo que nos convierte". John Ruskin Material compuesto (Composite) de caucho reciclado, fibras y resinas poliméricas. ABSTRACT This thesis deals with the design and development of a new facade construction material using recycled plastic (rubber pellets from used tires) for processing. The use of recycled materials for the development of new building materials, today is an added value which contributes both to the reduction of toxic waste, as well as the processing of products of good quality. The research derives from the need to understand what a plastic is, how they are produced, what the factors that allowed recycling are and what properties can be exploited to develop a new building material. In the prior art, were analyzed plastic aspects related to its composition, properties, typologies, production, consumption, European and Spanish legislation, recycling and energy recovery. To further analyze the materials developed from recycled plastics, from textiles to construction elements. With the knowledge gained from this previous analysis, we designed an experimental approach using recycled rubber and plaster derivatives as aggregates in a polymeric resin matrix reinforced with natural and synthetic fibers. The results obtained in physical and thermal testing, with the elements produced, showed that the material has excellent tensile strength and a low thermal conductivity. This research will serve as a precedent for the development of new materials and building systems, using recycled plastic aggregates in the manufacturing processes. Since it was found the enormous potential, creating new materials, and helping reduce environmental pollution. "The greatest reward of our work is not what we get paid for it, but what they make us."

Desarrollo y caracterización de un material celular de alta porosidad con base cementicia activada mediante agentes inorgánicos

Esta tesis ha estudiado los morteros celulares, centrándose en la experimentación con pastas de cemento aireadas (PCA) con polvo de aluminio como agente expansor. El objetivo es el desarrollo de un material cementicio con una baja conductividad térmica que sirva como aislamiento térmico. La naturaleza inorgánica del material lo hace incombustible, en contraste con las espumas poliméricas existentes en el mercado, cuya aplicación en cámaras ventiladas ha sido prohibida por normativas de construcción tanto a nivel nacional como internacional. Las posibles aplicaciones son con proyección neumática o en paneles prefabricados. Se han ensayado dos series de pastas de cemento con polvo de aluminio: - Serie WPC/CAC/CH. Mezcla de referencia con cemento blanco (WPC), cemento de aluminato cálcico (CAC) y cal aérea (CH) en proporción 5:1:4. - Serie OPC/CH. Mezcla de referencia con cemento portland con cenizas volantes (OPC) y cal aérea (CH) en proporción OPC/CH de 4:1 A las mezclas de referencia se le han añadido adiciones de metacaolín (MK) (10 y 20%) o sepiolita (SP) (1 y 2%) para observar el efecto que producen tanto en el mortero fresco como en el mortero endurecido. Se ha estudiado la reología de las pastas en estado fresco, analizando el proceso de expansión de las pastas, registrando los valores de tensión de fluencia, aire ocluido y temperatura durante la expansión. Con los valores obtenidos se ha discutido la influencia de las adiciones utilizadas en la cinética de corrosión del polvo de aluminio que genera la expansión, concluyendo que las adiciones puzolánicas (CV y MK) y la SP reducen mucho el periodo de inducción, lo que provoca poros más grandes y mayor cantidad de aire ocluido. Asimismo se ha analizado la relación entre la tensión de fluencia y el contenido de aire ocluido, deduciendo que a mayor tensión de fluencia en el momento de iniciarse la expansión, menor tamaño de poros y contenido de aire ocluido. Finalmente, se han obtenido las densidades y capacidades de retención de agua de los morteros frescos. Para caracterizar la red porosa de las pastas aireadas endurecidas, se obtuvieron tanto las densidades reales, netas, aparentes y relativas como las porosidades abiertas, cerradas y totales con ensayos hídricos. Finalmente se obtuvieron imágenes de los poros con tomografía axial computerizada para obtener las porosimetrías de las muestras. La caracterización de la red porosa ha servido para terminar de analizar lo observado en la evolución de la expansión del mortero fresco. Se ha analizado la influencia de la red porosa en la conductividad térmica, obtenida con caja caliente, comparándola con la existente en la literatura existente tanto de morteros celulares como de espumas poliméricas. Se concluye que los valores de conductividad térmica conseguida están en el mínimo posible para un material celular de base cementicia. La microestructura se ha estudiado con microscopía electrónica de barrido, difracción de rayos X y ensayos térmicos TG/ATD, observando que los productos de hidratación encontrados coinciden con los que se producen en morteros sin airear. Las imágenes SEM y los resultados de ultrasonidos han servido para analizar la presencia de microfisuras de retracción en las pastas aireadas, observando que en las muestras con adiciones de MK y SP, se reduce la presencia de microfisuras. ABSTRACT This thesis has studied cellular mortars, focusing in testing aerated cement pastes with aluminum powder as expansive agent. The purpose is the development of a cementitious material with low thermal conductivity that can be used as thermal isolation. Inorganic nature of this material makes it non-combustible, in contrast with polymeric foams in market, whose application in ventilated double skin façade systems has been banned by building standards, both domestically and internationally. Possible uses for this material are pneumatically sprayed applications and precast panels. Two series of batches with aluminum powder have been tested: - WPC/CAC/CH series. Reference paste with white portland cement (WPC), calcium aluminate cement (CAC) and lime (CH) with 5:1:4 ratio. - OPC/CH series. Reference paste with portland cement with fly ash (OPC) and lime (CH) with 4:1 ratio. Metakaolin (MK) (10 and 20%) or sepiolite (SP) (1 and 2%) additions were used in reference pastes to characterize the effect in fresh and hardened mortar. Rheology in fresh pastes was studied, expansion process of pastes was analyzed, recording yield stress, entrained air and temperature values during expansion. Recorded values were used to discuss influence of additions on reaction kinetics of aluminum powder corrosion, that produces expansion.. Conclusion is that pozzolanic additions (FA and MK) and SP greatly reduce induction period, producing bigger pores and more entrained air. Relation between yield stress and entrained air has been also analyzed, observing that the bigger yield stress at beginning of expansion, the smaller pores size and the lower entrained air values. Finally density and water retention of fresh mortars were obtained. Pore network in hardened aerated cement pastes was characterized by imbibition methods providing true, bulk and relative density, and providing also open, closed and total porosity. Finally, pore system imaging were obtained with computerized axial tomography to study porosimetry of specimens. Pore network characterization was useful to complete facts analysis observed in expansion of fresh mortars. Influence of pore network in thermal conductivity, checked in hot box, was analyzed comparing with those existing values in cellular mortar and polymeric foams researches. It was concluded that thermal conductivity values achieved are close to minimum possible in a cementitious cellular material. Microstructure was studied with Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffractometry and TG-DTA analysis, observing that hydration phases found, are those produced in non aerated mortar. SEM imaging and ultrasound results were useful to analyze shrinkage microcracks in aerated cement pastes, concluding that microcrack presence in specimens with MK and SP additions were reduced.

Hormigones de alta resistencia con fibras de poliolefina

El hormigón constituye la base del desarrollo moderno de la humanidad, gracias a este material homogéneo compuesto de materiales heterogéneos hoy en día podemos disfrutar de las maravillosas construcciones hechas por el hombre a lo largo de la historia. Este material ha experimentado mejoras en los últimos años, las cuales han contribuido con el fortalecimiento de sus propiedades físicas y químicas, lo que lo ha convertido en el material más utilizado en la construcción. El hormigón de alta resistencia es una de las mejoras que ha experimentado el hormigón convencional. Este material ha hecho posible la construcción de estructuras cada vez más esbeltas, reduciendo las secciones de elementos estructurales, lo que ha permitido tener más espacio disponible dentro de las edificaciones. Las características del HAR han contribuido a superar retos hasta ahora inalcanzables (luces cada vez más largas en puentes); la adición al mismo tanto de fibras de acero como poliméricas, pueden colaborar en mejorar algunas de sus características, lo que podría permitir su aplicación en otros campos. Este trabajo presenta en sus dos primeros capítulos una introducción y unos objetivos para la realización de esta investigación. Objetivos que son: Estudiar la posible variación de algunas características al añadir las fibras de poliolefina al hormigón de alta resistencia ; Realizar un trabajo experimental en el laboratorio, para que mediante una amasada de pruebas conocer la dosificación en hormigones de alta resistencia ; Realizar ensayos de resistencia a compresión, flexo-tracción y tracción indirecta para determinar las características mecánicas del hormigón y analizar el comportamiento del mismo frente a la aplicación de distintos esfuerzos ; Realizar ensayos de permeabilidad para la medir la capacidad de durabilidad del hormigón ; Realizar el ensayo de módulo de elasticidad para medir la rigidez del material ante una carga impuesta sobre el mismo y Plantear futuros trabajos de investigación sobre este tipo de material. Así mismo se presenta la evolución que ha experimentado el HAR a los largo de los años. También se describen todos los componentes del hormigón, los cuales colaboran con sus propiedades. En el tercer capítulo, se analizarán varias investigaciones similares, en el cuarto capítulo se realizó una campaña experimental añadiendo al HAR fibras de poliolefina, para estudiar su colaboración a este hormigón. Por último, en el quinto capítulo se llegaran a las conclusiones, a las que ha dado lugar este trabajo y se propusieron varios desarrollos que se podrían experimentar en el futuro.

Investigación de mezclas de caucho, con bajo contenido en cloro, para bandas transportadoras con características ignífugas

El objeto de la tesis doctoral se centra en la obtención de una banda transportadora de minería exenta de halógenos o al menos con el menor contenido posible, es por ello que se ha realizado un estudio de diferentes matrices poliméricas sin halógenos y se han evaluado diferentes sistemas ignifugantes. Se ha partido de mezclas con base polimérica de caucho natural y de estireno butadieno ya que son cauchos sin halógenos y con los que se pueden obtener mezclas de buenas propiedades mecánicas. Los resultados obtenidos durante el desarrollo de la tesis han sido muy satisfactorios, ya que se fabricaron bandas a gran escala para poder realizar los ensayos descritos en la normativa UNE EN 14973. La clasificación adquirida, categoría B1, alcanza dos de los objetivos marcados al inicio de los trabajos de investigación, y por tanto puede dar lugar a: - La fabricación a nivel industrial - La comercialización de una banda retardante de llama para minería y obra subterránea, formulada con un nuevo aditivo que reduce notablemente el contenido en cloro. - Disminución de la contaminación derivada de los humos tóxicos producidos cuando una banda transportadora arde accidentalmente. Los aditivos retardantes de llama sin halógenos, son muy efectivos en dosis elevadas, para la obtención de mezclas con propiedades ignífugas, pero las propiedades mecánicas de las mezclas se debilitan. Se ha buscado un compromiso entre las propiedades ignífugas y mecánicas, por lo que resulta adecuado obtener aditivos que posean un tamaño de partícula tal que actúen como cargas semi-reforzantes para poder utilizarlos en mayor proporción y así poder conseguir las propiedades ignífugas deseadas sin alterar de forma significativa las demás propiedades de la mezcla. ABSTRACT The purpose of this thesis is to obtain a mining conveyor belt with minimal halogen content, with the final objective of being halogen-free. Several polymer matrices without halogen and as well as fireproof systems have been analyzed to achieve this goal. The polymer mixtures studied are based on natural rubber and styrene butadiene, due to the fact that are rubbers without halogens and which their mixtures have good mechanical properties. The outcome of the thesis research is satisfactory, since the results are manufactured conveyor belts that comply with the tests described in the UNE EN 14973. The obtained B1 classification achieves two objectives set at the beginning of the research, and therefore can lead to: - Manufacturing at industrial level - Marketing of a flame retardant conveyor belt for mining and underground works formulated with a new additive that significantly reduces the chlorine content - Reduce pollution produced of the toxic fumes generated when a conveyor accidentally burns Additive flame retardant halogen-free are very effective in high doses to obtain blends with flame retardant properties, but the mechanical properties of the blends are below standards. A compromise between the fire retardant and mechanical properties has been successfully obtained, making possible to obtain additives that show a particle size that act as semi-reinforcing load in order to use a greater extent and thus be able to achieve the pursued fire retardant properties without altering significant other properties of mixture.

Polymer interaction with macroscopic carbon nanotube fibres and fabrication of nanostructured composites

El ensamblado de nanotubos de carbono (CNT) como una fibra macroscópica en la cual están orientados preferentemente paralelos entre sí y al eje de la fibra, ha dado como resultado un nuevo tipo de fibra de altas prestaciones derivadas de la explotación eficiente de las propiedades axiales de los CNTs, y que tiene un gran número de aplicaciones potenciales. Fibras continuas de CNTs se produjeron en el Instituto IMDEA Materiales mediante el proceso de hilado directo durante la reacción de síntesis por deposición química de vapores. Uno de los objetivos de esta tesis es el estudio de la estructura de estas fibras mediante técnicas del estado del arte de difracción de rayos X de sincrotrón y la elaboración de un modelo estructural de dicho material. Mediciones texturales de adsorción de gases, análisis de micrografías de electrones y dispersión de rayos X de ángulo alto y bajo (WAXS/SAXS) indican que el material tiene una estructura mesoporosa con una distribución de tamaño de poros ancha derivada del amplio rango de separaciones entre manojos de CNTs, así como una superficie específica de 170m2/g. Los valores de dimensión fractal obtenidos mediante SAXS y análisis Barrett-Joyner-Halenda (BJH) de mediciones texturales coinciden en 2.4 y 2.5, respectivamente, resaltando el carácter de red de la estructura de dichas fibras. La estructura mesoporosa y tipo hilo de las fibra de CNT es accesible a la infiltración de moléculas externas (líquidos o polímeros). En este trabajo se estudian los cambios en la estructura multiescala de las fibras de CNTs al interactuar con líquidos y polímeros. Los efectos de la densificación en la estructura de fibras secas de CNT son estudiados mediante WAXS/SAXS. El tratamiento de densificación junta los manojos de la fibra (los poros disminuyen de tamaño), resultando en un incremento de la densidad de la fibra. Sin embargo, los dominios estructurales correspondientes a la transferencia de esfuerzo mecánica y carga eléctrica en los nanotubos no son afectados durante este proceso de densificación; como consecuencia no se produce un efecto sustancial en las propiedades mecánicas y eléctricas. Mediciones de SAXS and fibra de CNT antes y después de infiltración de líquidos confirman la penetración de una gran cantidad de líquidos que llena los poros internos de la fibra pero no se intercalan entre capas de nanotubos adyacentes. La infiltración de cadenas poliméricas de bajo peso molecular tiende a expandir los manojos en la fibra e incrementar el ángulo de apertura de los poros. Los resultados de SAXS indican que la estructura interna de la fibra en términos de la organización de las capas de tubos y su orientación no es afectada cuando las muestras consisten en fibras infiltradas con polímeros de alto peso molecular. La cristalización de varios polímeros semicristalinos es acelerada por la presencia de fibras de CNTs alineados y produce el crecimiento de una capa transcristalina normal a la superficie de la fibra. Esto es observado directamente mediante microscopía óptica polarizada, y detectado mediante calorimetría DSC. Las lamelas en la capa transcristalina tienen orientación de la cadena polimérica paralela a la fibra y por lo tanto a los nanotubos, de acuerdo con los patrones de WAXS. Esta orientación preferencial se sugiere como parte de la fuerza impulsora en la nucleación. La nucleación del dominio cristalino polimérico en la superficie de los CNT no es epitaxial. Ocurre sin haber correspondencia entre las estructuras cristalinas del polímero y los nanotubos. Estas observaciones contribuyen a la compresión del fenómeno de nucleación en CNTs y otros nanocarbonos, y sientan las bases para el desarrollo de composites poliméricos de gran escala basados en fibra larga de CNTs alineados. ABSTRACT The assembly of carbon nanotubes into a macroscopic fibre material where they are preferentially aligned parallel to each other and to the fibre axis has resulted in a new class of high-performance fibres, which efficiently exploits the axial properties of the building blocks and has numerous applications. Long, continuous CNT fibres were produced in IMDEA Materials Institute by direct fibre spinning from a chemical vapour deposition reaction. These fibres have a complex hierarchical structure covering multiple length scales. One objective of this thesis is to reveal this structure by means of state-of-the-art techniques such as synchrotron X-ray diffraction, and to build a model to link the fibre structural elements. Texture and gas absorption measurements, using electron microscopy, wide angle and small angle X-ray scattering (WAXS/SAXS), and pore size distribution analysis by Barrett-Joyner-Halenda (BJH), indicate that the material has a mesoporous structure with a wide pore size distribution arising from the range of fibre bundle separation, and a high surface area _170m2/g. Fractal dimension values of 2.4_2.5 obtained from the SAXS and BJH measurements highlight the network structure of the fibre. Mesoporous and yarn-like structure of CNT fibres make them accessible to the infiltration of foreign molecules (liquid or polymer). This work studies multiscale structural changes when CNT fibres interact with liquids and polymers. The effects of densification on the structure of dry CNT fibres were measured by WAXS/SAXS. The densification treatment brings the fibre bundles closer (pores become smaller), leading to an increase in fibre density. However, structural domains made of the load and charge carrying nanotubes are not affected; consequently, it has no substantial effect on mechanical and electrical properties. SAXS measurements on the CNT fibres before and after liquid infiltration imply that most liquids are able to fill the internal pores but not to intercalate between nanotubes. Successful infiltration of low molecular weight polymer chains tends to expand the fibre bundles and increases the pore-opening angle. SAXS results indicate that the inner structure of the fibre, in terms of the nanotube layer arrangement and the fibre alignment, are not largely affected when infiltrated with polymers of relatively high molecular weight. The crystallisation of a variety of semicrystalline polymers is accelerated by the presence of aligned fibres of CNTs and results in the growth of a transcrystalline layer perpendicular to the fibre surface. This can be observed directly under polarised optical microscope, and detected by the exothermic peaks during differential scanning calorimetry. The discussion on the driving forces for the enhanced nucleation points out the preferential chain orientation of polymer lamella with the chain axis parallel to the fibre and thus to the nanotubes, which is confirmed by two-dimensional WAXS patterns. A non-epitaxial polymer crystal growth habit at the CNT-polymer interface is proposed, which is independent of lattice matching between the polymer and nanotubes. These findings contribute to the discussion on polymer nucleation on CNTs and other nanocarbons, and their implication for the development of large polymer composites based on long and aligned fibres of CNTs.

Análisis del comportamiento a fatiga de uniones adhesivas de acero recubierto

Los adhesivos se conocen y han sido utilizados en multitud de aplicaciones a lo lago de la historia. En la actualidad, la tecnología de la adhesión como método de unión de materiales estructurales está en pleno crecimiento. Los avances científicos han permitido comprender mejor los fenómenos de adhesión, así como, mejorar y desarrollar nuevas formulaciones poliméricas que incrementan el rango de aplicaciones de los adhesivos. Por otro lado, el desarrollo de nuevos materiales y la necesidad de aligerar peso, especialmente en el sector transporte, hace que las uniones adhesivas se introduzcan en aplicaciones hasta ahora reservadas a otros sistemas de unión como la soldadura o las uniones mecánicas, ofreciendo rendimientos similares y, en ocasiones, superiores a los aportados por estas. Las uniones adhesivas ofrecen numerosas ventajas frente a otros sistemas de unión. En la industria aeronáutica y en automoción, las uniones adhesivas logran una reducción en el número de componentes (tales como los tornillos, remaches, abrazaderas) consiguiendo como consecuencia diseños más ligeros y una disminución de los costes de manipulación y almacenamiento, así como una aceleración de los procesos de ensamblaje, y como consecuencia, un aumento de los procesos de producción. En el sector de la construcción y en la fabricación de equipos industriales, se busca la capacidad para soportar la expansión y contracción térmica. Por lo tanto, se usan las uniones adhesivas para evitar producir la distorsión del sustrato al no ser necesario el calentamiento ni la deformación de las piezas cuando se someten a un calentamiento elevado y muy localizado, como en el caso de la soldadura, o cuando se someten a esfuerzos mecánicos localizados, en el caso de montajes remachados. En la industria naval, se están desarrollando técnicas de reparación basadas en la unión adhesiva para distribuir de forma más uniforme y homogénea las tensiones con el objetivo de mejorar el comportamiento frente a fatiga y evitar los problemas asociados a las técnicas de reparación habituales de corte y soldadura. Las uniones adhesivas al no requerir importantes aportes de calor como la soldadura, no producen modificaciones microestructurales indeseables como sucede en la zona fundida o en la zona afectada térmicamente de las uniones soldadas, ni deteriora los recubrimientos protectores de metales de bajo punto de fusión o de naturaleza orgánica. Sin embargo, las uniones adhesivas presentan una desventaja que dificulta su aplicación, se trata de su durabilidad a largo plazo. La primera causa de rotura de los materiales es la rotura por fatiga. Este proceso de fallo es la causa del 85% de las roturas de los materiales estructurales en servicio. La rotura por fatiga se produce cuando se somete al material a la acción de cargas que varían cíclicamente o a vibraciones durante un tiempo prolongado. Las uniones y estructuras sometidas a fatiga pueden fallar a niveles de carga por debajo del límite de resistencia estática del material. La rotura por fatiga en las uniones adhesivas no se produce por un proceso de iniciación y propagación de grieta de forma estable, el proceso de fatiga va debilitando poco a poco la unión hasta que llega un momento que provoca una rotura de forma rápida. Underhill explica este mecanismo como un proceso de daño irreversible de los enlaces más débiles en determinados puntos de la unión. Cuando se ha producido el deterioro de estas zonas más débiles, su área se va incrementando hasta que llega un momento en que la zona dañada es tan amplia que se produce el fallo completo de la unión. En ensayos de crecimiento de grieta realizados sobre probetas preagrietadas en viga con doble voladizo (DCB), Dessureault identifica los procesos de iniciación y crecimiento de grietas en muestras unidas con adhesivo epoxi como una acumulación de microfisuras en la zona próxima al fondo de grieta que, luego, van coalesciendo para configurar la grieta principal. Lo que supone, igualmente, un proceso de daño del adhesivo en la zona de mayor concentración de tensiones que, posteriormente, conduce al fallo de la unión. La presente tesis surge con el propósito de aumentar los conocimientos existentes sobre el comportamiento a fatiga de las uniones adhesivas y especialmente las realizadas con dos tipos de adhesivos estructurales aplicados en aceros con diferentes acabados superficiales. El estudio incluye la obtención de las curvas de tensión frente al número de ciclos hasta el fallo del componente, curvas SN o curvas de Wöhler, que permitirán realizar una estimación de la resistencia a la fatiga de un determinado material o estructura. Los ensayos de fatiga realizados mediante ciclos predeterminados de carga sinusoidales, de amplitud y frecuencia constantes, han permitido caracterizar el comportamiento a la fatiga por el número de ciclos hasta la rotura, siendo el límite de fatiga el valor al que tiende la tensión cuando el número de ciclos es muy grande. En algunos materiales, la fatiga no tiende a un valor límite sino que decrece de forma constante a medida que aumenta el número de ciclos. Para estas situaciones, se ha definido la resistencia a la fatiga (o límite de resistencia) por la tensión en que se produce la rotura para un número de ciclos predeterminado. Todos estos aspectos permitirán un mejor diseño de las uniones y las condiciones de trabajo de los adhesivos con el fin de lograr que la resistencia a fatiga de la unión sea mucho más duradera y el comportamiento total de la unión sea mucho mejor, contribuyendo al crecimiento de la utilización de las uniones adhesivas respecto a otras técnicas. ABSTRACT Adhesives are well-known and have been used in many applications throughout history. At present, adhesion bonding technology of structural materials is experiencing an important growth. Scientific advances have enabled a better understanding of the phenomena of adhesion, as well as to improve and develop new polymeric formulations that increase the range of applications. On the other hand, the development of new materials and the need to save weight, especially in the transport sector, have promote the use of adhesive bonding in many applications previously reserved for other joining technologies such as welded or mechanical joints, presenting similar or even higher performances. Adhesive bonding offers many advantages over other joining methods. For example, in the aeronautic industry and in the automation sector, adhesive bonding allows a reduction in the number of components (such as bolts, rivets, clamps) and as consequence, resulting in lighter designs and a decrease in handling and storage costs, as well as faster assembly processes and an improvement in the production processes. In the construction sector and in the industrial equipment manufacturing, the ability to withstand thermal expansion and contraction is required. Therefore, adhesion bonding technology is used to avoid any distortion of the substrate since this technology does not require heating nor the deformation of the pieces when these are exposed to very high and localized heating, as in welding, or when are subjected to localized mechanical stresses in the case of riveted joints. In the naval industry, repair techniques based in the adhesive bonding are being developed in order to distribute stresses more uniform and homogeneously in order to improve the performance against fatigue and to avoid the problems associated with standard repair techniques as cutting and welding. Adhesive bonding does not require the use of high temperatures and as consequence they do not produce undesirable microstructural changes, as it can be observed in molten zones or in heat-affected zones in the case of welding, neither is there damage of the protective coating of metals with low melting points or polymeric films. However, adhesive bonding presents a disadvantage that limits its application, the low longterm durability. The most common cause of fractures of materials is fatigue fracture. This failure process is the cause of 85% of the fracture of structural materials in service. Fatigue failure occurs when the materials are subjected to the action of cyclic loads or vibrations for a long period of time. The joints and structures subjected to fatigue can fail at stress values below the static strength of the material. Fatigue failure do not occurs by a static and homogeneous process of initiation and propagation of crack. The fatigue process gradually weakens the bond until the moment in which the fracture occurs very rapidly. Underhill explains this mechanism as a process of irreversible damage of the weakest links at certain points of the bonding. When the deterioration in these weaker zones occurs, their area increase until the damage zone is so extensive that the full failure of the joint occurs. During the crack growth tests performed on precracked double-cantilever beam specimen, (DCB), Dessureault identified the processes of crack initiation and growth in samples bonded with epoxy adhesive as a process of accumulation of microcracks on the zone near the crack bottom, then, they coalesced to configure the main crack. This is a damage process of the adhesive in the zone of high stress concentration that leads to failure of the bond. This thesis aims to further the understanding of the fatigue behavior of the adhesive bonding, primarily those based on two different types of structural adhesives used on carbon-steel with different surface treatments. This memory includes the analysis of the SN or Wöhler curves (stress vs. number of cycles curves up to the failure), allowing to carry out an estimation of the fatigue strength of a specific material or structure. The fatigue tests carried out by means of predetermined cycles of sinusoidal loads, with a constant amplitude and frequency, allow the characterisation of the fatigue behaviour. For some materials, there is a maximum stress amplitude below which the material never fails for any number of cycles, known as fatigue limit. In the other hand, for other materials, the fatigue does not tend toward a limit value but decreases constantly as the number of cycles increases. For these situations, the fatigue strength is defined by the stress at which the fracture occurs for a predetermined number of cycles. All these aspects will enable a better joint design and service conditions of adhesives in order to get more durable joints from the fatigue failure point of view and in this way contribute to increase the use of adhesive bonding over other joint techniques.

AVALIAÇÃO CEFALOMÉTRICA DAS ALTERAÇÕES SAGITAIS E VERTICAIS EM PACIENTES SUBMETIDOS À EXPANSÃO RÁPIDA DA MAXILA ASSISTIDA CIRURGICAMENTE

O presente estudo teve como objetivos avaliar cefalometricamente as alterações esqueléticas, dentárias e de tecidos moles, no sentido sagital e vertical em pacientes submetidos à expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente. A amostra constituiu-se de 51 telerradiografias em norma lateral de 17 pacientes adultos, brasileiros, sendo 6 do sexo masculino e 11 do sexo feminino, com idade média de 24 anos e 1 mês e severa deficiência transversa da maxila. As telerradiografias foram obtidas no início do tratamento (T1), após o procedimento de ERMAC (T2), e após três meses de contenção com o próprio aparelho disjuntor (T3). A partir da análise e discussão dos resultados, observouse rotação da maxila e da mandíbula no sentido horário, havendo, como conseqüência, aumento da AFAI. Após 3 meses de contenção, houve recidiva considerando-se o aumento da AFAI. Houve extrusão dos incisivos superiores, na qual foi mantida no período de contenção. Durante a contenção, houve também retrusão dos incisivos superiores. Considerando-se aos molares superiores, houve extrusão após a expansão, acompanhada de uma recidiva com menor magnitude quando comparada ao efeito da expansão obtida. Não houve alteração dos tecidos moles quanto a espessura nasal e houve retrusão do lábio superior, lábio inferior e pogônio mole, acompanhando a parte esquelética. Houve aumento do ângulo nasolabial.

AVALIAÇÃO CEFALOMÉTRICA DAS ALTERAÇÕES SAGITAIS E VERTICAIS EM PACIENTES SUBMETIDOS À EXPANSÃO RÁPIDA DA MAXILA ASSISTIDA CIRURGICAMENTE

O presente estudo teve como objetivos avaliar cefalometricamente as alterações esqueléticas, dentárias e de tecidos moles, no sentido sagital e vertical em pacientes submetidos à expansão rápida da maxila assistida cirurgicamente. A amostra constituiu-se de 51 telerradiografias em norma lateral de 17 pacientes adultos, brasileiros, sendo 6 do sexo masculino e 11 do sexo feminino, com idade média de 24 anos e 1 mês e severa deficiência transversa da maxila. As telerradiografias foram obtidas no início do tratamento (T1), após o procedimento de ERMAC (T2), e após três meses de contenção com o próprio aparelho disjuntor (T3). A partir da análise e discussão dos resultados, observouse rotação da maxila e da mandíbula no sentido horário, havendo, como conseqüência, aumento da AFAI. Após 3 meses de contenção, houve recidiva considerando-se o aumento da AFAI. Houve extrusão dos incisivos superiores, na qual foi mantida no período de contenção. Durante a contenção, houve também retrusão dos incisivos superiores. Considerando-se aos molares superiores, houve extrusão após a expansão, acompanhada de uma recidiva com menor magnitude quando comparada ao efeito da expansão obtida. Não houve alteração dos tecidos moles quanto a espessura nasal e houve retrusão do lábio superior, lábio inferior e pogônio mole, acompanhando a parte esquelética. Houve aumento do ângulo nasolabial.

Estudo cefalométrico-radiográfico das alterações dento-esqueléticas em pacientes com má oclusão de Classe III submetidos a tratamento ortodôntico-cirúrgico

Este estudo teve como finalidade avaliar cefalometricamente, por meio de telerradiografias em norma lateral, as alterações dento-esqueléticas em pacientes Classe III submetidos a tratamento ortodôntico-cirúrgico. A amostra experimental constituiu-se de 16 pacientes Brasileiros, dos sexos masculino e feminino, na faixa etária pré-cirúrgica média de 21 anos e 11 meses, apresentando má oclusão de Classe III com indicação de tratamento cirúrgico representado por recuo mandibular isolado. Para cada paciente foram realizadas telerradiografias nas fases inicial, pré-cirúrgica e pós-cirúrgica, sendo comparadas a um grupo controle, constituído de telerradiografias de indivíduos com oclusão normal. Segundo a metodologia empregada e pela análise dos resultados obtidos, avaliados estatisticamente, constatou-se que os pacientes Classe III com indicação de recuo mandibular foram caracterizados por um mau relacionamento entre as bases esqueléticas representado por um bom posicionamento da maxila associado a prognatismo mandibular, aumento da altura facial ântero-inferior, incisivos inferiores e sínfise mandibular lingualizados e incisivos superiores vestibularizados. A partir do preparo ortodôntico pré-cirúrgico, observou-se uma rotação mandibular no sentido horário, descompensação dentária representada por lingualização e extrusão dos incisivos superiores e vestibularização dos incisivos inferiores, acompanhada por uma remodelação da cortical óssea vestibular da sínfise mandibular. Esta descompensação ortodôntica definiu características dento-alveolares semelhantes às dos indivíduos com oclusão normal. O comportamento das variáveis dento-esqueléticas após a cirurgia ortognática, a partir do deslocamento póstero-superior das estruturas dento-esqueléticas da mandíbula, proporcionou um equilíbrio destas estruturas, em relação à oclusão normal.

Estudo cefalométrico-radiográfico das alterações dento-esqueléticas em pacientes com má oclusão de Classe III submetidos a tratamento ortodôntico-cirúrgico

Este estudo teve como finalidade avaliar cefalometricamente, por meio de telerradiografias em norma lateral, as alterações dento-esqueléticas em pacientes Classe III submetidos a tratamento ortodôntico-cirúrgico. A amostra experimental constituiu-se de 16 pacientes Brasileiros, dos sexos masculino e feminino, na faixa etária pré-cirúrgica média de 21 anos e 11 meses, apresentando má oclusão de Classe III com indicação de tratamento cirúrgico representado por recuo mandibular isolado. Para cada paciente foram realizadas telerradiografias nas fases inicial, pré-cirúrgica e pós-cirúrgica, sendo comparadas a um grupo controle, constituído de telerradiografias de indivíduos com oclusão normal. Segundo a metodologia empregada e pela análise dos resultados obtidos, avaliados estatisticamente, constatou-se que os pacientes Classe III com indicação de recuo mandibular foram caracterizados por um mau relacionamento entre as bases esqueléticas representado por um bom posicionamento da maxila associado a prognatismo mandibular, aumento da altura facial ântero-inferior, incisivos inferiores e sínfise mandibular lingualizados e incisivos superiores vestibularizados. A partir do preparo ortodôntico pré-cirúrgico, observou-se uma rotação mandibular no sentido horário, descompensação dentária representada por lingualização e extrusão dos incisivos superiores e vestibularização dos incisivos inferiores, acompanhada por uma remodelação da cortical óssea vestibular da sínfise mandibular. Esta descompensação ortodôntica definiu características dento-alveolares semelhantes às dos indivíduos com oclusão normal. O comportamento das variáveis dento-esqueléticas após a cirurgia ortognática, a partir do deslocamento póstero-superior das estruturas dento-esqueléticas da mandíbula, proporcionou um equilíbrio destas estruturas, em relação à oclusão normal.

Avaliação Comparativa da Contenção de Molares Superiores Distalizados Realizada por Meio da Placa Lábio-Ativa ou Aparelho Extrabucal

O objetivo deste estudo foi comparar cefalometricamente os efeitos dentários promovidos pelo aparelho extrabucal e com a placa lábio-ativa, instalados para a contenção dos molares superiores distalizados previamente com a placa de Cetlin associada ao aparelho extrabucal. A amostra consistiu de 40 telerradiografias em norma lateral, obtidas de 20 pacientes, sendo 6 do sexo masculino e 14 do sexo feminino, com idade média de 11 anos e 7 meses, tratados por um período médio de 14 meses e 10 dias. Após a distalização, que foi feita com a placa de Cetlin associada ao aparelho extrabucal cérvico-occipital, estes pacientes foram divididos aleatoriamente em dois grupos, onde o grupo AEB utilizou o próprio aparelho extrabucal de uso noturno e o grupo PLA utilizou uma placa lábio-ativa superior em período integral, ambos os aparelhos para conter os primeiros molares superiores distalizados durante a fase de alinhamento e nivelamento dentários. Após a análise estatística, verificou-se que no grupo AEB os molares superiores apresentaram apenas uma inclinação para mesial em média de 8,220 . Já os incisivos superiores inclinaram para lingual, em média, 3,330. No grupo PLA, os molares apresentaram extrusão de, em média, 1,82 mm; mesialização de 3,14 mm; e inclinação para mesial de 8,320; já os incisivos inclinaram para lingual 5,780, em média. Ao comparar os resultados dos grupos entre si, verificou-se que não houve diferença estatisticamente significante entre os aparelhos utilizados. Portanto, tanto o aparelho extrabucal, como a placa lábio-ativa apresentaram-se eficazes para a contenção dos molares superiores distalizados durante as fases de alinhamento e nivelamento dentários.

Avaliação Comparativa da Contenção de Molares Superiores Distalizados Realizada por Meio da Placa Lábio-Ativa ou Aparelho Extrabucal

O objetivo deste estudo foi comparar cefalometricamente os efeitos dentários promovidos pelo aparelho extrabucal e com a placa lábio-ativa, instalados para a contenção dos molares superiores distalizados previamente com a placa de Cetlin associada ao aparelho extrabucal. A amostra consistiu de 40 telerradiografias em norma lateral, obtidas de 20 pacientes, sendo 6 do sexo masculino e 14 do sexo feminino, com idade média de 11 anos e 7 meses, tratados por um período médio de 14 meses e 10 dias. Após a distalização, que foi feita com a placa de Cetlin associada ao aparelho extrabucal cérvico-occipital, estes pacientes foram divididos aleatoriamente em dois grupos, onde o grupo AEB utilizou o próprio aparelho extrabucal de uso noturno e o grupo PLA utilizou uma placa lábio-ativa superior em período integral, ambos os aparelhos para conter os primeiros molares superiores distalizados durante a fase de alinhamento e nivelamento dentários. Após a análise estatística, verificou-se que no grupo AEB os molares superiores apresentaram apenas uma inclinação para mesial em média de 8,220 . Já os incisivos superiores inclinaram para lingual, em média, 3,330. No grupo PLA, os molares apresentaram extrusão de, em média, 1,82 mm; mesialização de 3,14 mm; e inclinação para mesial de 8,320; já os incisivos inclinaram para lingual 5,780, em média. Ao comparar os resultados dos grupos entre si, verificou-se que não houve diferença estatisticamente significante entre os aparelhos utilizados. Portanto, tanto o aparelho extrabucal, como a placa lábio-ativa apresentaram-se eficazes para a contenção dos molares superiores distalizados durante as fases de alinhamento e nivelamento dentários.

AVALIAÇÃO CEFALOMÉTRICA DA ESTABILIDADE DO TRATAMENTO COM O REGULADOR DE FUNÇÃO FRÄNKEL-2

O objetivo desta pesquisa consistiu em comparar as alterações dentárias, esqueléticas e tegumentares promovidas pelo aparelho de Fränkel-2 com um grupo controle, além de observar a estabilidade desses efeitos promovidos pelo tratamento, num período médio de 7,11 anos pós-tratamento. A amostra compreendeu um total de 90 telerradiografias em norma lateral, sendo 54 telerradiografias provenientes de 18 pacientes tratados com o RF-2 avaliados em três fases (T1:início de tratamento;T2: final de tratamento e T3: pós-tratamento) e 36 telerradiografias de 18 pacientes-controle, observados em dois tempos. Para comparação entre os grupos tratado e controle foi utilizado o teste t de Student não pareado. Já para a análise dos valores do grupo tratado nos três tempos (T1, T2 e T3) foi utilizada a Análise de Variância (ANOVA) a um critério e o teste de Tukey (p<0,05). As principais alterações proporcionadas pelo aparelho RF-2 observadas a partir da comparação do grupo tratado com o controle envolveram efeitos mandibulares, principalmente a protrusão e aumento do comprimento mandibular associado com uma rotação horária, que resultou em uma maior altura facial total (N-Me) e ântero-inferior (AFAI), além de suave rotação anti-horária do plano palatino (SN.PP). Os incisivos superiores retruíram e o inferior vestibularizou. Houve uma distalização relativa dos molares superiores juntamente com a diminuição do overjet , desta forma a convexidade do perfil facial tegumentar melhorou. No período pós-tratamento (T3) observou-se uma estabilidade sagital de maxila (SNA) e mandíbula (SNB), das variáveis do padrão facial, da inclinação do incisivo superior, do ângulo nasolabial e do overjet . A mandíbula e a maxila continuaram a crescer no sentido antero-posterior, juntamente com as alturas faciais Houve também a extrusão de incisivos e molares. Já o plano oclusal e o ângulo goníaco diminuíram na fase pós-tratamento.(AU)

AVALIAÇÃO CEFALOMÉTRICA DA ESTABILIDADE DO TRATAMENTO COM O REGULADOR DE FUNÇÃO FRÄNKEL-2

O objetivo desta pesquisa consistiu em comparar as alterações dentárias, esqueléticas e tegumentares promovidas pelo aparelho de Fränkel-2 com um grupo controle, além de observar a estabilidade desses efeitos promovidos pelo tratamento, num período médio de 7,11 anos pós-tratamento. A amostra compreendeu um total de 90 telerradiografias em norma lateral, sendo 54 telerradiografias provenientes de 18 pacientes tratados com o RF-2 avaliados em três fases (T1:início de tratamento;T2: final de tratamento e T3: pós-tratamento) e 36 telerradiografias de 18 pacientes-controle, observados em dois tempos. Para comparação entre os grupos tratado e controle foi utilizado o teste t de Student não pareado. Já para a análise dos valores do grupo tratado nos três tempos (T1, T2 e T3) foi utilizada a Análise de Variância (ANOVA) a um critério e o teste de Tukey (p<0,05). As principais alterações proporcionadas pelo aparelho RF-2 observadas a partir da comparação do grupo tratado com o controle envolveram efeitos mandibulares, principalmente a protrusão e aumento do comprimento mandibular associado com uma rotação horária, que resultou em uma maior altura facial total (N-Me) e ântero-inferior (AFAI), além de suave rotação anti-horária do plano palatino (SN.PP). Os incisivos superiores retruíram e o inferior vestibularizou. Houve uma distalização relativa dos molares superiores juntamente com a diminuição do overjet , desta forma a convexidade do perfil facial tegumentar melhorou. No período pós-tratamento (T3) observou-se uma estabilidade sagital de maxila (SNA) e mandíbula (SNB), das variáveis do padrão facial, da inclinação do incisivo superior, do ângulo nasolabial e do overjet . A mandíbula e a maxila continuaram a crescer no sentido antero-posterior, juntamente com as alturas faciais Houve também a extrusão de incisivos e molares. Já o plano oclusal e o ângulo goníaco diminuíram na fase pós-tratamento.(AU)

An alpha-mercaptoacrylic acid derivative is a selective nonpeptide cell-permeable calpain inhibitor and is neuroprotective.

Overactivation of calcium-activated neutral protease (calpain) has been implicated in the pathophysiology of several degenerative conditions, including stroke, myocardial ischemia, neuromuscular degeneration, and cataract formation. Alpha-mercaptoacrylate derivatives (exemplified by PD150606), with potent and selective inhibitory actions against calpain, have been identified. PD150606 exhibits the following characteristics: (i) Ki values for mu- and m-calpains of 0.21 microM and 0.37 microM, respectively, (ii) high specificity for calpains relative to other proteases, (iii) uncompetitive inhibition with respect to substrate, and (iv) it does not shield calpain against inactivation by the active-site inhibitor trans-(epoxysuccinyl)-L-leucyl-amido-3-methylbutane, suggesting a nonactive site action for PD150606. The recombinant calcium-binding domain from each of the large or small subunits of mu-calpain was found to interact with PD150606. In low micromolar range, PD15O6O6 inhibited calpain activity in two intact cell systems. The neuroprotective effects of this class of compound were also demonstrated by the ability of PD150606 to attenuate hypoxic/hypoglycemic injury to cerebrocortical neurons in culture and excitotoxic injury to Purkinje cells in cerebellar slices.