Desenvolvimento de material compósito polimérico para utilização na confecção de troquéis

Na Odontologia, ao se confeccionar peças restauradoras dentárias, pela técnica indireta, o processo mais rotineiramente empregado utiliza um modelo de gesso, obtido a partir de um molde de elastômero, tomado de um dente preparado. Vários fatores podem influenciar na boa precisão de ajustes destas peças como o escoamento do material de vazamento dentro da moldagem, a compatibilidade do material de vazamento com o da moldagem, o tempo de presa, a estabilidade dimensional, a resistência mecânica do material quando da separação moldagem/modelo, a resistência a abrasão e a fidelidade de reprodução de detalhes. Materiais foram introduzidos na odontologia para utilização na confecção de troquéis no intuito de minimizar as desvantagens do gesso, como baixa resistência a abrasão e ligeira expansão de presa. Dentre eles os troquéis metalizados e as resinas epóxicas, que tem vantagens em relação às propriedades mecânicas, porém o primeiro exige técnica demorada e de alto custo e o segundo apresenta contração. O presente trabalho se propõe a testar uma nova composição de poliéster insaturado com estireno adicionado ao carbonato de cálcio em diferentes proporções (10, 20, 30, 40, 50, 60 e 70%) e compará-la ao gesso tipo IV e a resina epoxídica com óxido de alumínio, através de ensaios mecânicos, de abrasão e de alteração dimensional, para avaliar a possibilidade de sua utilização como material de confecção de troquéis para a construção de restaurações indiretas. Para caracterização dos materiais foram feitas análises de espectrometria no infravermelho, Calorimetria de varredura diferencial, termogravimétrica e Microscopia eletrônica de varredura. O compósito a base de poliéster insaturado com 50% de carbonato de cálcio se mostrou viável para utilização como material para troquel. Quando comparado aos materiais de controle mostrou propriedades mecânicas próximas as da resina epoxídica e bem superiores ao gesso, resistência a abrasão superior ao gesso e inferior a resina epoxídica e alteração dimensional próxima a resina epoxídica e maior ao gesso. Sendo a formulação do poliéster/carbonato de cálcio apenas constituída de polímero, catalisador e carga, é possível melhorar a formulação modificando a carga e/ou acrescentando aditivos visando minimizar a contração de polimerização.

Desenvolvimento e implementação de algoritmo para análise de dutos fabricados ou reparados com material compósito carregados com pressão interna utilizando o método dos elementos finitos.

A integridade de dutos ganha importância à medida em que o desenvolvimento da indústria expande a malha para transportar líquidos e gases num contexto de aumento das exigências ambientais. Um importante aliado para manutenção da integridade de dutos são reparos de materiais compósitos. Estes materiais apresentam baixa densidade, capacidade de direcionar resistência de acordo com as direções das solicitações, execução de reparo a frio sem necessidade de interromper produção ou grande maquinário. Este trabalho tem como objetivo desenvolver e implementar um algoritmo de elementos finitos que permita avaliar os esforços e a resistência das paredes de um tubos fabricados ou reparados com laminados de material compósito carregados com pressão interna. Entre as vantagens de desenvolver um programa tem-se: agilidade de avaliação, menor custo com licença, menores exigências computacionais, possibilidade de desenvolver o programa e o melhor entendimento da modelagem dos fenômenos. Utiliza-se como entrada do programa o diâmetro do duto, pressão interna e parâmetros do laminado. A modelagem em elementos finitos é realizada a partir da teoria clássica de laminados. Aplicando o carregamento resultante da pressão interna, determina-se os deslocamentos e são calculadas as tensões e aplicado o critério de falha de Tsai-Hill em cada camada. Estudos experimentais e numéricos encontrados na literatura foram simulados com o programa gerado e os resultados para propriedades do laminado, tensões nos dutos e pressão de ruptura apresentam concordância com os resultados da literatura.O programa ainda tem sua estrutura modificada para encontrar a pressão de falha a partir dos dados do laminado. O programa implementado permite uma avaliação rápida de resistência do reparo e possibilita avaliar rapidamente a resposta a mudanças nos parâmetros de projeto do laminado.

Um modelo analítico e computacional para consideração de efeitos de envelhecimento em estruturas de material compósito

Os materiais compósitos reforçados por fibras apresentam vantagens quando comparados aos materiais de construção mais tradicionais como concreto e aço. Por outro lado, devido ao fato destes materiais serem relativamente recentes no mercado, questões a respeito de sua durabilidade são ainda objeto de discussão e faz-se necessária intensa pesquisa sobre o envelhecimento dos compósitos. Como conseqüência, recentemente têm surgido inúmeros trabalhos à respeito da degradação dos compósitos considerando efeitos como temperatura, oxidação, radiação UV, condições de carregamento, etc. A maioria destas pesquisas, no entanto, são realizadas a nível de material e não são diretamente aplicáveis à situações de projeto. Desta forma, existe grande demanda por novos estudos e dados compatíveis com aplicações estruturais. Neste trabalho apresenta-se um modelo analítico-numérico adequado para, interpretação e aplicação destes dados experimentais em análise e projeto de estrutural. A formulação proposta inclui relações constitutivas elásticas anisotrópicas com envelhecimento, relações constitutivas viscoelásticas anisotrópicas com envelhecimento em termos de variáveis de estado, análise de falhas com critério de degradação ajustado à idade do material e considera-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. As diferenças essenciais entre os processos de envelhecimento em endurecimento e amolecimento são descritos juntamente com as relações constitutivas para cada caso. Estas equações são deduzidas na forma adequada para análise numérica via método dos elementos finitos usando uma solução incremental-iterativa com consideração de efeitos pos-críticos. Vários exemplos são apresentados, incluindo análises elásticas, viscoelásticas e de falha com envelhecimento.

Desenvolvimento de material compósito a base de raspa de pneu e látex para isolamento térmico

The process of recycling has been stimulated by the markets for several reasons, mainly on economical and environmental. Several products have been developed from recycled materials that already exist as well as several residues have been studied in different forms of applications. The greater majority of the applications for thermal insulation in the domestic, commercial and industrial systems have been elaborated in the temperature ranges between low to medium reaching up to 180oC. Many materials such as glass wool, rock wool, polystyrene are being used which are aggressive to the environment. Such materials in spite of the effectiveness in the retention of heat flow, they cost more and when discarded take several years to be absorbed by the nature. This way, in order to adapt to a world politics concerning the preservation of the environment, the present study was intended to develop a material composed of natural/biodegradable materials and industrial residues. The development of such a product in the form of a composite material based on tyre scrapes and latex for thermal insulation is presented in this research work. Thermal and physical properties of the tire scrapes as well as latex were studied in order to use them as raw materials for the manufacture of the intended composite to be applied as a thermal insulator in hot and cold systems varying between 0ºC and 200oC, respectively. Composite blankets were manufactured manually, in weight proportions of 1:1 (50:50%); 1:2 (33:67%) and 2:1 (67:33%) (tire scrapes: latex) respectively. Physical, mechanical and thermal properties of the composites were analyzed to obtain data about the viability of using the composite as a thermal insulator. The analyses carried out were based on standards ABNT, ASTM and UL. The maximum temperature obtained for the composite as a thermal insulator was 200ºC, which meets the range of applications that could be used as a thermal insulator in domestic as well as industrial purposes. The experimental results prove that the composite can be used as a thermal insulator on heated or cooled surface

Análise de desempenho de um fogão solar com parabola fabricada em material compósito

It is presented a solar cooker made with a parabolic reflector composed by a composite material. For this purpose, it was utilized a cast concrete with a parabolic profile obtained by means of modeling. It will be demonstrated the manufacturing process and settings, as well as tests results, in order to determine the contact temperature and cooking time of some foods. This solar cooker presents the following main characteristics: the concentration method, low cost and easy manufacturing process. It was performed by employing recycled materials such as cement, plaster, crushed polystyrene and wheels. The captation area measures 1 square meter and its parabole was covered with a mirrors measuring 25 cm2. A temperature higher than 650°C was obtained. Furthermore, it has been demonstrated that the cooking viability for several type of foods such as beans, potatoes, rice, yams and pasta can be used in two meals for a family of four. In addition, the advantages of this cooker were analysed in comparison with others described in literature as well as those operating on gas. Especially in Northeast of Brazil, where there is a potential for solar energy, this prototype is an important tool, because it avoids not only desertification, but also pollutants from burning firewoods which cause ecological imbalance

Desenvolvimento e análise de material compósito a base de penas de frango (fibras de queratina-KF) e matriz de poliéster insaturado

Use of natural fibres as a reinforcement material in the manufacture of composites show a series of advantages: availability, biodegradability, low weight and regeneration in relation to synthetic fibres, thus justifying its utilization. In the present research work, composites were developed with chicken feathers (KF), using unsaturated polyester resin as matrix, for diversified applications, mainly in the furniture/timber industry.At present, in Brazil the chicken feathers are used as part of the animal feed, even though this material possesses low aggregated value. The chicken feathers are hollow, light and resistant. After washing with water at room temperature, a part of the chicken feathers were treated with 2% NaOH. Composites were manufactured using treated and untreated chicken feathers with unsaturated orthothalic polyester resin and 1% peroxide as catalyser, obtained in the commerce. Samples with size 150x25x3 mm for mechanical tests were cut by laser in the composite plate. Mechanical analyses were carried out in the Laboratório de Metais e Ensaios Mecânicos UFRN. All the analyses were in accordance with ASTM standards. SEM analyses were also carried out on the samples.In the analyses of the results obtained, it was observed that the composites made with untreated chicken feathers showed better results (Traction 11.406 MPa and 9.107 MPa Bending 34.947 and 20.918 MPa for samples with and without treatment respectively) compared to the composite with treated feathers. Very low values of the water absorption results, evidenced the impermeability characteristic of the feathers. From the SEM images, the structure, fracture and the fibre/matrix adsorption can be evidenced. In the flammability test, it was observed that despite the feathers having sulfur as a constituent, natural inhibitor of flame, no burning support of the composites, because the manufacturing process of the composite

Estudo de um isolante térmico para tubos fabricado em material compósito

It presents a new type of insulation for ductwork hot water, which can be used in solar systems for heating water, which consists of a composite of different compositions based on plaster, cement and EPS ground, palm and water. This composite has as its main features easy assembly and manufacturing processes and low cost. Comparative results will be presented on the tests of materials and thermal tubes proposed. Four formulations were used to manufacture tubes with three diameters 70, 65 and 42mm. It was also tested conventionally used for elastomeric foam insulation to 110 ° C, for a comparative analysis with the composite pipe insulator proposed. It will demonstrate that the cost of manufacturing of such tubes is competitive with alternative elastomeric foam tested, but results of the composite tube to the temperature range studied, are lower. Another drawback of the composite insulator tube is its large mass. It would be important to test such a composite for greater levels of temperature to a diagnostic technique competitive with conventionally used insulators. A positive factor of using the proposed composite-tube would be the recycling of EPS so damaging to the environment, representing an environmentally friendly application of science

Resistência mecânica do material compósito: madeira de eucalipto-lâmina de bambu

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comportamento mecânico de material compósito de matriz poliéster reforçado por sistema híbrido fibras naturais e resíduos da indústria madeireira

Neste trabalho, materiais compósitos de matriz poliéster reforçados por fibras curtas de sisal, por resíduo de madeira e por sistema híbrido sisal/resíduo de madeira, dispostos aleatoriamente foram produzidos, utilizando-se o menor nível possível de processamento tecnológico nas etapas produtivas, com vistas a se produzir um compósito tecnicamente viável a pequenos produtores. A matriz de poliéster utilizada foi a tereftálica pré-acelerada com naftenato de cobalto e curada a temperatura ambiente com peróxido de metil-etil-cetona (MEK) em diferentes proporções em relação à resina, 0,33%, 1,66%, 3,33% e 5,00% em volume, de forma a se avaliar a influência deste nas propriedades mecânicas. As fibras de sisal foram cortadas manualmente nos comprimentos de 5, 10 e 15mm e utilizadas da maneira como adquiridas, sem tratamento superficial. O resíduo de madeira utilizado foi o pó de lixadeira da madeira maçaranduba. Os compósitos foram fabricados por moldagem manual, sem pressão e a temperatura ambiente. Foram fabricados corpos de prova de matriz pura, compósitos reforçados por sisal, variando-se o comprimento das fibras, compósitos reforçados por pó de maçaranduba e compósitos de reforço híbrido, sisal/pó de madeira, em diferentes proporções entre os constituintes. As propriedades mecânicas foram avaliadas por ensaios de tração e impacto charpy e as superfícies de fratura geradas foram avaliadas por microscopia eletrônica de varredura de modo a se correlacionar os aspectos de fratura com as propriedades mecânicas. Foi determinada a massa específica de cada série de corpos de prova fabricada, bem como a fração volumétrica dos reforços nos compósitos. Os resultados demonstraram que com o aumento do comprimento da fibra de sisal a resistência à tração e ao impacto dos compósitos foi incrementada, alcançando, o compósito com fibras de sisal de 15 mm, o melhor desempenho mecânico dentre as séries testadas. Por outro lado, a heterogeneidade granulométrica do pó de maçaranduba teve efeito negativo sobre as propriedades mecânicas dos compósitos. Os compósitos híbridos sisal/pó de madeira com maior teor de fibras, alcançaram 80% do desempenho obtido para os compósitos de fibras de sisal.

Fabricação e caracterização de material compósito de resina poliéster reforçada por tecido de fibra de tururi extraído da palmeira de ubuçu (Manicaria saccifera)

Neste trabalho é apresentada a fabricação e caracterização de um material compósito de matriz polimérica reforçada por fibras naturais. A matriz é um poliéster teraftélica insaturada préacelerada obtida comercialmente como Denverpoly 754 e o agente de cura utilizado foi o peróxido de Mek (Butanox M- 50), na proporção de 0,33 % , em volume. A fibra natural usada foi o tururi, obtida da região do Marajó, município de Muaná. O tecido de fibra de tururi foi submetido a dois tipos de abertura no sentido transversal, de [50 e 100]%, em relação a uma largura original. A fabricação do material compósito foi através do método da laminação manual (hand lay up), seguido de uma pressão controlada através de pesos previamente quantificados. Características físicas, mecânicas e microscópicas foram obtidas para a fibra e o material compósito, obtendo-se resistência a tração, massa específica, gramatura do tecido, fração mássica e imagens microscópicas antes e depois do ensaio de tração para o tecido da fibra e ensaio de tração depois do ensaio de tração para o material compósito. O tecido de tururi apresentou resistência a tração de 29,95 MPa (sem abertura), 12,27 MPa (abertura de 50 %) e 9,38 MPa (abertura de 100 %). A abertura provoca a diminuição da resistência à tração do tecido de tururi. A gramatura do tecido diminuiu com a abertura do tecido. A fração mássica do tecido do compósito foi de 14,39 % (sem abertura), 9,35 % (abertura de 50 %) e 7,19 % (abertura de 100 %). A resistência a tração do compósito foi de 35,76 MPa (sem abertura), 19,01 MPa (50 % de abertura) e 16,8 MPa (100 % de abertura). A resistência mecânica apresentou valores aproximados aos encontrados na literatura para materiais compósitos reforçados por fibras naturais. As imagens obtidas em microscopia eletrônica de varredura corroboraram com as propriedades mecânicas obtidas para cada situação do material e fibras.

Material compósito de matriz frágil reforçado com fibras naturais de sisal e malva: caracterização e correlações das propriedades e mecânicas

Este estudo propõe avaliar o comportamento mecânico dos compósitos de matriz cimentícia reforçados com fibras de sisal e malva. Correlacionar o comportamento dos materiais com variação do tipo e do comprimento das fibras. O material base utilizado na fabricação do compósito foi cimento, areia, água e fibra de sisal e malva. Usou-se u traço 1 : 2 : 0,5 (cimento, areia e água), com adição de 1% de fibras em relação ao peso da mistura. As fibras foram previamente cortadas no comprimento de 15 mm e 25 mm e adicionadas manualmente à mistura. As correlações dos compósitos foram obtidos através do ensaio de flexão em três pontos, seguindo norma RILEM 49. As características micro-estruturais foram avaliadas através do uso do microscópio eletrônico de varredura.Os resultados obtidos indicam que a inserção de fibras na matriz cimentícia diminui a força máxima aplicada no corpo de prova, porém houve um ganho na tenacidade e na pseudo ductilidade do material após o aparecimento da 1ª trinca. As fibras mais longas mostraram melhor desempenho com um pequeno destaque às fibras de MALVA.

Desenvolvimento de tubulação em compósito polimérico revestida externamente com poliuretano de alta densidade

Pipelines for the transport of crude oil from the production wells to the collecting stations are named production lines . These pipes are subjected to chemical and electrochemical corrosion according to the environment and the type of petroleum transported. Some of these lines, depending upon the composition of the fluid produced, may leak within less than one year of operation due to internal corrosion. This work aims at the development of composite pipes with an external protecting layer of high density polyurethane for use in production lines of onshore oil wells, meeting operational requirements. The pipes were manufactured using glass fibers, epoxy resin, polyester resin, quartz sand and high density polyurethane. The pipes were produced by filament winding with the deposition of high density polyurethane on the external surface and threaded ends (API 15 HR/PM-VII). Three types of pipes were manufactured: glass/epoxy, glass/epoxy with an external polyurethane layer and glass/epoxy with an intermediate layer of glass fiber, polyester, sand and with an external polyurethane layer. The three samples were characterized by Scanning Electronic Microscopy (SEM) and for the determination of constituent content. In addition, the following tests were conducted: hydrostatic test, instant rupture, shorttime failure pressure, Gardner impact, transverse stiffness and axial tension. Field tests were conducted in Mossoró RN (BRAZIL), where 1,677 meters of piping were used. The tests results of the three types of pipes were compared in two events: after two months from manufacturing of the samples and after nine months of field application. The results indicate that the glass/epoxy pipes with an intermediate layer of fiber glass composite, polyester e sand and with an external layer of high density polyurethane showed superior properties as compared to the other two and met the requirements of pressure class, axial tensile strength, transverse stiffness, impact and environmental conditions, for onshore applications as production lines

Desenvolvimento e caracterização de um compósito matriz metálica (CMM): aço EUROFER97 reforçado com Carbeto de Tântalo - TaC

Steel is an alloy EUROFER promising for use in nuclear reactors, or in applications where the material is subjected to temperatures up to 550 ° C due to their lower creep resistance under. One way to increase this property, so that the steel work at higher temperatures it is necessary to prevent sliding of its grain boundaries. Factors that influence this slip contours are the morphology of the grains, the angle and speed of the grain boundaries. This speed can be decreased in the presence of a dispersed phase in the material, provided it is fine and homogeneously distributed. In this context, this paper presents the development of a new material metal matrix composite (MMC) which has as starting materials as stainless steel EUROFER 97, and two different kinds of tantalum carbide - TaC, one with average crystallite sizes 13.78 nm synthesized in UFRN and another with 40.66 nm supplied by Aldrich. In order to improve the mechanical properties of metal matrix was added by powder metallurgy, nano-sized particles of the two types of TaC. This paper discusses the effect of dispersion of carbides in the microstructure of sintered parts. Pure steel powders with the addition of 3% TaC UFRN and 3% TaC commercial respectively, were ground in grinding times following: a) 5 hours in the planetary mill for all post b) 8 hours of grinding in the mill Planetary only for steel TaC powders of commercial and c) 24 hours in the conventional ball mill mixing the pure steel milled for 5 hours in the planetary mill with 3% TaC commercial. Each of the resulting particulate samples were cold compacted under a uniaxial pressure of 600MPa, on a cylindrical matrix of 5 mm diameter. Subsequently, the compressed were sintered in a vacuum furnace at temperatures of 1150 to 1250 ° C with an increment of 20 ° C and 10 ° C per minute and maintained at these isotherms for 30, 60 and 120 minutes and cooled to room temperature. The distribution, size and dispersion of steel and composite particles were determined by x-ray diffraction, scanning electron microscopy followed by chemical analysis (EDS). The structures of the sintered bodies were observed by optical microscopy and scanning electron accompanied by EDS beyond the x-ray diffraction. Initial studies sintering the obtained steel EUROFER 97 a positive reply in relation to improvement of the mechanical properties independent of the processing, because it is obtained with sintered microhardness values close to and even greater than 100% of the value obtained for the HV 333.2 pure steel as received in the form of a bar

Compósito de poliuretano de mamona e vermiculita para isolação térmica

They are in this study the experimental results of the analysis of thermal performance of composite material made from a plant matrix of polyurethane derived from castor oil of kernel of mamona (COF) and loading of clay-mineral called vermiculite expanded. Bodies of evidence in the proportions in weight of 10%, 15% and 20% were made to determine the thermal properties: conductivity (k), diffusivity (ά) and heat capacity (C), for purposes of comparison, the measurements were also performed the properties of polyurethane of castor without charge and also the oil polyurethane (PU), both already used in thermal insulation. Plates of 0.25 meters of material analyzed were manufactured for use as insulation material in a chamber performance thermal coverage. Thermocouples were distributed on the surface of the cover, and inside the material inside the test chamber and this in turn was subjected to artificial heating, consisting of a bank of incandescent lamps of 3000 w. The results obtained with the composite materials were compared with data from similar tests conducted with the camera alone with: (a) of oil PU, (b) of COF (c) glass wool, (d ) of rock wool. The heat resistance tests were performed with these composites, obtaining temperature limits for use in the range of 100 º C to 130 º C. Based on the analysis of the results of performance and thermal properties, it was possible to conclude that the COF composites with load of expanded vermiculite present behavior very close to those exhibited by commercial insulation material

Estudo térmico e de materiais de um compósito à base de gesso e EPS para construção de casas populares

A housing unit was built to study the thermal performance, and of material using a composite made of gypsum and EPS ground. We used two techniques of construction, using blocks, and filling on the spot. Two compositions of the composite were studied. The blocks were fixed using conventional mortar. In the technical of filling on the spot were used PET bottles up inside the walls to provide mechanical and thermal resistance. Compression tests were realized according to the ABNT standard of sealing bricks. It is going to be shown an analysis of the thermal comfort through the use of thermocouples placed on the walls of the building, internally and externally. The manufacturing viability of houses, using recyclable materials, through the use of composite materials proposed will be demonstrated. The constructive aspects showing the advantages and disadvantages of the technique used also will be broached. The block used presents structural functions and thermal insulating, is low cost and represents an alternative to the use of EPS and PET bottles which are materials that end up occupying much space in the landfills, giving than an ecologically correct use. The results of thermal analysis shows the thermal comfort provided by the composite by the obtainment of a difference between the internal and external surfaces of the walls more exposed to the sun around 7º C. The average temperature of the air inside the building, around 28.0 º C was below the zone of thermal comfort recommended for countries with hot weather