Desenvolvimento e avaliação de dispositivo com fluxos rotacionais para a formação de nanofibras poliméricas pelo processo de fiação por sopro
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Tipo de documento: | Tese |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
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Resumo: | The spinning of polymeric fibers, with micrometric and nanometric dimensions, has many technical advantages and cost benefits. The techniques known as Electrospinning and Solution Blow Spinning (SBS) have been extensively investigated because they allow production at room temperature and enable the manufacture of a greater variety of nonwovens with regard to their morphology and chemical composition as well as fiber diameter. For this reason, many researchers have sought to further understand this technology. Recent studies have been conducted on SBS with a view to increasing its productivity and controlling its processes, given that this technique allows the production of micrometric and nanometric fibers without using electric fields. The applications of nonwovens, i.e., fabrics with no orderly weave, depend on their final morphology, so it is important to understand the process of fiber formation. Published studies on SBS use linear turbulent flows to drag the polymeric solution. Changes in the process are limited to what happens in the environment after the solution is released. So far, no researchers have investigated the rotational flow inside the SBS device and at the tube outlet. Other applications have indicated that the angular velocity can assist in stretching the solution. The methodology used in this thesis consisted of electronic images and high speed cameras in addition to statistical analysis of the nanofiber diameters. The results showed a significant reduction in the average diameter of the nanofibers produced with this rotational deviceIn this study, using the biodegradable polymer poly(lactic acid) (PLA) solubilized in Dimethylcarbonate (DMC). |
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The techniques known as Electrospinning and Solution Blow Spinning (SBS) have been extensively investigated because they allow production at room temperature and enable the manufacture of a greater variety of nonwovens with regard to their morphology and chemical composition as well as fiber diameter. For this reason, many researchers have sought to further understand this technology. Recent studies have been conducted on SBS with a view to increasing its productivity and controlling its processes, given that this technique allows the production of micrometric and nanometric fibers without using electric fields. The applications of nonwovens, i.e., fabrics with no orderly weave, depend on their final morphology, so it is important to understand the process of fiber formation. Published studies on SBS use linear turbulent flows to drag the polymeric solution. Changes in the process are limited to what happens in the environment after the solution is released. So far, no researchers have investigated the rotational flow inside the SBS device and at the tube outlet. Other applications have indicated that the angular velocity can assist in stretching the solution. The methodology used in this thesis consisted of electronic images and high speed cameras in addition to statistical analysis of the nanofiber diameters. The results showed a significant reduction in the average diameter of the nanofibers produced with this rotational deviceIn this study, using the biodegradable polymer poly(lactic acid) (PLA) solubilized in Dimethylcarbonate (DMC).A fiação de fibras poliméricas, com dimensões micrométricas e nanométricas, tem muitos benefícios técnicos e de custo. Electrospinning e Solution Blow Spinning (SBS) têm sido intensamente pesquisadas por serem técnicas que permitem produzir à temperatura ambiente, além disso, permitem uma maior variação de possibilidades, tanto na sua composição química quanto na morfologia dos não tecidos e dos diâmetros das fibras. Trabalhos recentes em SBS procuraram identificar como aumentar a produtividade e controlar seus processos, já que essa técnica permite produzir fibras micrométricas e nanométricas sem o uso de campos elétricos. As aplicações de um não tecido, ou seja, a ausência de uma trama ordenada, dependem da sua morfologia final, por isso é importante compreender o processo de formação das fibras. Os artigos publicados sobre a técnica de SBS usam de fluxos turbulentos lineares para fazer o arraste da solução polimérica. Mudanças no processamento estão limitadas ao que ocorre no ambiente após a saída da solução. Até agora não foi encontrado nenhum trabalho que explore o escoamento rotacional dentro do dispositivo do SBS e na saída do tubo. Sabe-se, a partir de outras aplicações, que a velocidade angular poderá auxiliar no processo de estiramento da solução. Desenvolveu-se, nesta tese, um dispositivo que gera fluxos rotacionais com eficácia comprovada na redução do diâmetro das fibras quando comparadas a dispositivos que promovem fluxos lineares. A metodologia utilizada nesta tese consistiu em imagens eletrônicas e câmeras de alta velocidade, além de análise estatísticas dos diâmetros das nanofibras. Os resultados mostraram uma redução significativa nas médias dos diâmetros das nanofibras produzidas com este dispositivo rotacional. Utilizou-se para este estudo o polímero biodegradável poli(ácido láctico) (PLA) solubilizado em dimetilcarbonato (DMC).Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessRotacionalPoli(ácido láctico)DimetilcarbonatoFiação por soproNanofibraSolution blow spinningRotationalPoly(lactic acid)Dimethyl carbonateNon-woven fabricNanofiberENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSDesenvolvimento e avaliação de dispositivo com fluxos rotacionais para a formação de nanofibras poliméricas pelo processo de fiação por soproDevelopment and evaluation of a device with rotational flows for the formation of polymeric nanofibers by the blow spinning processinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600837168ce-7bcb-428f-b56f-2a4440a823eereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALSergio Luiz Dulcini - Tese.pdfSergio Luiz Dulcini - Tese.pdfSergio Luiz Dulcini - Tese de doutorado versão finalapplication/pdf53162698https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e04b9bcf-8a88-4ea6-bfb7-4b0f0fc2d7ba/downloada364b4af460a0ed6c49f89674f48c71bMD51trueAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento Sergio Dulcini.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento Sergio Dulcini.pdfBCO carta comprovante auto arquivamento assinada pelo orientadorapplication/pdf210524https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9327e7e1-2684-44f5-b3b9-d175845ce87a/download14c00c589912248c9ee8c4897945c6c1MD52falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/6688a6bb-4c46-4652-bcfe-3577aa0f02be/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53falseAnonymousREADTEXTSergio Luiz Dulcini - Tese.pdf.txtSergio Luiz Dulcini - Tese.pdf.txtExtracted texttext/plain204107https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/3238a344-11bf-4d49-9878-7f9c371d7f25/download15bc82d5e10195d2510b22c1889a166fMD58falseAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento Sergio Dulcini.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento Sergio Dulcini.pdf.txtExtracted texttext/plain1492https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/81d745fa-8e6f-4787-9a94-9fbb9432592a/download3310d8b96e985fca29bc2428fdd84549MD510falseAnonymousREADTHUMBNAILSergio Luiz Dulcini - Tese.pdf.jpgSergio Luiz Dulcini - Tese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6533https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/8f4d6622-5082-4069-9ce1-b88420eafab7/downloada3241afc709d13d82bd456a11215a679MD59falseAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento Sergio Dulcini.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento Sergio Dulcini.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7569https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e85ac269-c6e5-42a1-9d70-e738e9e0eabc/download5118948adac10598c9d366b612bb19c2MD511falseAnonymousREAD20.500.14289/147552025-02-05 20:04:55.766http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/14755https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T23:04:55Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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The spinning of polymeric fibers, with micrometric and nanometric dimensions, has many technical advantages and cost benefits. The techniques known as Electrospinning and Solution Blow Spinning (SBS) have been extensively investigated because they allow production at room temperature and enable the manufacture of a greater variety of nonwovens with regard to their morphology and chemical composition as well as fiber diameter. For this reason, many researchers have sought to further understand this technology. Recent studies have been conducted on SBS with a view to increasing its productivity and controlling its processes, given that this technique allows the production of micrometric and nanometric fibers without using electric fields. The applications of nonwovens, i.e., fabrics with no orderly weave, depend on their final morphology, so it is important to understand the process of fiber formation. Published studies on SBS use linear turbulent flows to drag the polymeric solution. Changes in the process are limited to what happens in the environment after the solution is released. So far, no researchers have investigated the rotational flow inside the SBS device and at the tube outlet. Other applications have indicated that the angular velocity can assist in stretching the solution. The methodology used in this thesis consisted of electronic images and high speed cameras in addition to statistical analysis of the nanofiber diameters. The results showed a significant reduction in the average diameter of the nanofibers produced with this rotational deviceIn this study, using the biodegradable polymer poly(lactic acid) (PLA) solubilized in Dimethylcarbonate (DMC). |
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