Revestimento têxtil hot melt com polímeros termoplásticos

(1)

REVESTIMENTO TÊXTIL HOT MELT COM

POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS

NUNO MIGUEL PINTO MOREIRA

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA

À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM ENGENHARIA QUÍMICA

(2)

Revestimento têxtil hot melt com polímeros

termoplásticos

Dissertação de Mestrado

de

Nuno Miguel Pinto Moreira

Desenvolvida no âmbito da unidade curricular de Dissertação realizado em

Orientador na FEUP: Professor Fernando Pereira Orientadores no CITEVE: Engª Augusta Silva

Departamento de Engenharia Química

(3)

(4)

(5)

Agradecimentos

Se há alguém a quem devo agradecer em primeiro lugar é à minha mãe, não só sempre me encorajou e me deu força quando mais precisei, como se esforçou para me ajudar, sem ela nunca teria chegado tão longe, diria mesmo que esta viagem nunca teria começado e sem dúvida nunca chegaria ao fim.

Não poderia de deixar de agradecer ao professor Fernando Pereira, à Engª Augusta Silva e, de uma forma forma geral, aos meus professores. Foram eles que me guiaram até aqui e foram determinantes para me tornar uma pessoa melhor e mais completa. Obrigado por me terem ensinado quase tudo o que sei hoje e de certeza que ainda terei muito a aprender com eles se houver oportunidade para isso.

O Prof. M. Fernando R. Pereira, orientador desta dissertação, é membro integrado do Laboratório Associado LSRE-LCM financiado pelo Projeto POCI-01-0145-FEDER-006984, Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), através do COMPETE2020 - Programa Operacional Competitividade e Internacionalização (POCI) e por fundos nacionais através da Fundação para a Ciência e a Tecnologia.

Agradeço ao CITEVE e à empresa Neves & Cª., Ld.ª - COLTEC promotora do projeto IDT Individual intitulado “iTechCoat – Nova geração de estruturas flexíveis multifuncionais, inteligentes e de valorização estéticas por via de modificação superficial hotmelt localizada”, objeto de financiamento no âmbito do Portugal 2020, através do COMPETE 2020 - Programa Operacional de Competitividade e Internacionalização, no âmbito do qual foi realizada esta tese.

A toda a equipa do CITEVE que me recebeu e em especial aos meus colegas de gabinete, obrigada por me terem acolhido de uma forma tão amável e terem tornado este trabalho mais simples do que eu esperava.

Aos meus amigos que estavam comigo quando tudo começou, obrigado por terem estado lá no início e por me terem sempre acompanhado até agora. Aos amigos que fiz durante esta jornada, obrigado por terem tornado tudo bem mais fácil nas horas mais difíceis. Às pessoas que me ajudaram a erguer quando me parecia tudo perdido, obrigado por me terem feito ver a luz ao fundo do túnel.

(6)

(7)

Resumo

Os têxteis revestidos têm vindo a ganhar cada vez mais importância sobretudo nas indústrias automóvel, aeroespacial e marítima e também no vestuário. São cada vez mais utilizados e prevê-se que a sua procura venha a aumentar cerca de 4,6% por ano até 2019. Torna-se então importante a investigação e desenvolvimento de novos têxteis técnicos com diversas funcionalidades aliados aos polímeros hot melt termoplásticos que se apresentam vantajosos do ponto de vista energético e ambiental em comparação com outros polímeros de base aquosa. Esta dissertação teve como objetivo servir de apoio ao desenvolvimento de um novo produto, o iTechCoat, para tal foram efetuados diversos testes a amostras de tecido revestidas com três polímeros diferentes (todos eles poliuretanos termoplásticos - TPU) de modo a estudar as suas características e perceber qual a melhor forma dar continuidade ao desenvolvimento deste produto. Inicialmente foram efetuados testes de resistência à lavagem aos revestimentos que conferiam melhor toque nas amostras, no entanto, ao fim de uma lavagem percebeu-se que seria necessário melhorar a adesão dos revestimentos ao substrato e obter uma forma de impedir que um deles não ficasse colado sobre si mesmo. Após ter sido encontrada uma forma de resolver os problemas que tinham surgido deu-se continuidade aos testes de resistência à lavagem. Ao analisar os resultados obtidos percebeu-se que um dos revestimentos não era de todo o mais indicado para o projeto e por isso os testes de impermeabilidade foram feitos naqueles que apresentaram melhores resultados na resistência à lavagem. Neste caso, os dois revestimentos estudados apresentaram resultados positivos. Fazendo uma apreciação global aos estudos anteriores, foi possível concluir qual dos polímeros conferia o melhor revestimento e por isso os testes de higienização avançaram apenas para esse revestimento. Nestes testes foi possível perceber a cor aplicada numa das amostras começa a desaparecer e que haverá possibilidade de o revestimento não resistir ao processo utilizado.

Analisados os resultados obtidos é possível perceber de que forma se pode dar continuidade ao projeto e até mesmo contribuir para o desenvolvimento de projetos futuros que visem a utilização do mesmo tipo de revestimentos e das tecnologias de revestimento que aqui são apresentadas.

(8)

Abstract

Coated textiles have become increasingly important in the automotive, aerospace and maritime industries as well as in clothing. They are becoming more widely used and it is expected that their demand will increase by 4.6% per year by 2019. It is therefore important to research and develop new technical textiles with various functionalities combined with thermoplastic hot

melt polymers which are advantageous from the energetic and environmental point of view in

comparison with other aqueous based polymers.

The aim of this dissertation was to support the development of a new product, the iTechCoat, several tests were carried out on fabric samples coated with three different polymers (all thermoplastic polyurethanes - TPUs) in order to study their characteristics and to understand the best way to continue the development of this product. Initially, washing fastness tests were performed on the coatings that gave the best touch to the samples, however, at the end of the first wash it was noticed that it would be necessary to improve the adhesion of the coatings to the substrate and to obtain a way to prevent the tacking presented by one of the samples. After finding a way to solve the problems that had arisen, the resistance to washing tests continued. When analysing the results obtained it was noticed that one of the coatings was not at all suitable for the project and therefore the impermeability tests were done in those that presented better results in the washing fastness tests. In this case, the two coatings studied presented positive results. Giving an overall appreciation to the previous studies, it was possible to conclude which of the polymers provided the best coating and therefore the hygiene tests only advanced for this one. In these tests it was possible to perceive that the colour applied in one of the samples begins to disappear and that it was possible that the coating does not withstand the used process.

After analysing the obtained results, it is possible to understand how the project can be continued and even contribute to the development of future projects that aim the use of the same type of coatings and coating technologies presented here.

(9)

Declaração

Declara, sob compromisso de honra, que este trabalho é original e que todas as contribuições não originais foram devidamente referenciadas com identificação da fonte.

(10)

(11)

i

Índice

1 Introdução ... 1

1.1 Enquadramento e Apresentação do Projeto ... 1

1.2 Apresentação da Empresa ... 2

1.3 Contributos do Trabalho ... 2

1.4 Organização da Tese ... 3

2 Contexto e Estado da Arte ... 5

2.1 Tecnologia de revestimento hot melt ... 5

2.1.1 Rolo Gravado ...5

2.1.2 Quadro Rotativo ...6

2.1.3 Scattering ...7

2.1.4 Slot-die ...8

2.1.5 Multi-rolo ...8

2.1.6 Hot melt printing ...9

2.2 Polímeros hot melt ... 10

2.2.1 Termoplásticos ... 10 2.2.2 Termoendurecíveis ... 11 2.2.3 Principais fornecedores ... 12 2.3 Funcionalização ... 14 3 Materiais e Métodos ... 17 3.1 Materiais ... 17 3.1.1 Polímeros e substratos ... 17

3.1.2 Foils para aplicação de cor ... 19

3.1.3 Pastilhas para higienização ... 19

3.2 Métodos ... 19

3.2.1 Revestimento têxtil hot melt ... 20

3.2.2 Testes de resistência à lavagem ... 22

3.2.3 Calandragem e aplicação de foil LS613 ... 23

(12)

ii

3.2.5 Testes de impermeabilidade ... 24

3.2.6 Testes de higienização ... 25

4 Resultados e Discussão ... 27

4.1 Testes de resistência à lavagem ... 27

4.2 Calandragem e aplicação do foil LS613 ... 30

4.3 Novos testes de resistência à lavagem ... 32

4.4 Comparação com amostras sem foil e com o foil MO612 ... 35

4.5 Testes de impermeabilidade ... 38

4.6 Testes de higienização ... 39

5 Conclusões ... 43

6 Avaliação do trabalho realizado... 45

6.1 Objetivos Realizados ... 45

6.2 Outros Trabalhos Realizados ... 45

6.3 Limitações e Trabalho Futuro ... 45

6.4 Apreciação Final ... 46

Anexo 1 ... Erro! Marcador não definido. Anexo 2 ... 51

Anexo 3 ... 57

(13)

iii

Índice de Figuras

Figura 1- Esquema de funcionamento do sistema Rolo Gravado (Iggesund - Holmen Group,

s.d.). ... 6

Figura 2 - Exemplos de diferentes tipos de gravações usadas no sistema Rolo Gravado (CAVITEC, 2009). ... 6

Figura 3 - Esquema de funcionamento do sistema Quadro Rotativo (Nippon Bunkaseiko Co., Ltd., s.d.). ... 7

Figura 4 - Esquema de funcionamento do sistema de scattering (Meyer Machines, s.d.). ... 7

Figura 5 - Esquema de funcionamento do sistema de slot-die (BSC Custom Slot Dies, s.d.). ... 8

Figura 6 - Esquema de funcionamento do sistema Multi-rolo (CAVITEC, 2009) ... 9

Figura 7 - Esquema de funcionamento do Hot melt printing (Adaptado de Iggesund - Holmen Group, s.d.). ... 9

Figura 8 – Estrutura geral dos poliuretanos (The Essential Chemical Industry - online, s.d.). 12 Figura 9 – Extrusora e alimentação do slot-die. ... 20

Figura 10 – Início da deposição do polímero. ... 20

Figura 11 – Aplicação de polímero através de slot-die. ... 22

Figura 12 – Calandra utilizada no decorrer da dissertação. ... 23

Figura 13 – Resultado da lavagem a 60 °C à amostra do polímero MEN11. ... 27

Figura 14 – Resultado da lavagem a 60 °C à amostra do polímero JLD23. ... 27

Figura 15 – Resultado da primeira lavagem à primeira amostra revestida com o polímero MEN11 (frente e verso da amostra). ... 28

Figura 16 – Resultado da 12ª lavagem à primeira amostra revestida com o polímero MEN11. 28 Figura 17 - Resultado da primeira lavagem à segunda amostra revestida com o polímero MEN11 (frente e verso da amostra). ... 29

Figura 18 - Resultado da 9ª lavagem à segunda amostra revestida com o polímero MEN11 (verso da amostra). ... 29

Figura 19 - Resultado da primeira lavagem à amostra revestida com polímero JLD23 (a - imediatamente depois da lavagem; b – verso da amostra depois de aberta). ... 30

Figura 20 - Resultado da 13ª lavagem à amostra revestida com polímero JLD23 (a - imediatamente depois da lavagem; b – verso da amostra depois de aberta). ... 30

(14)

iv

Figura 21 – Cor aplicada na amostra revestida com JLD23 ... 31 Figura 22 – Cor aplicada na amostra revestida com GHB37 ... 31 Figura 23 – Cor aplicada na amostra revestida com MEN11 a) sem passagem prévia na

calandra; b) com passagem prévia na calandra. ... 31 Figura 24 – Amostra GHB37-6, revestida com polímero GHB37 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem]. ... 32 Figura 25 – Amostra GHB37-8, revestida com GHB37 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem]. ... 32 Figura 26 - Amostra JLD23-3, revestida com polímero JLD23 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem]. ... 33 Figura 27 - Amostra JLD23-4, revestida com polímero JLD23 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem]. ... 33 Figura 28 – Amostra MEN11-12, revestida com polímero MEN11 com cor [a) antes das

lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem]. ... 34 Figura 29 - Amostra MEN11-16, revestida com polímero MEN11 com cor [a) antes das

lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem]. ... 34 Figura 30 – Amostra de tecido depois de submetida a uma lavagem. ... 35 Figura 31 – Danos apresentados nas amostras revestidas com o polímero GHB37 [a) GHB37-6; b) GHB37-8; c) GHB37-5; d) GHB37-5 sem foil]. ... 36 Figura 32 – Comparação entre os vincos nas amostras com o polímero GHB37 [a) GHB37-6; b) GHB37-8; c) GHB37-5; d) GHB37-5 sem foil]. ... 36 Figura 33 - Comparação entre os vincos nas amostras revestidas com o polímero JLD23 [a) JLD23-3; b) JLD23-4; c) JLD23-1; d) JLD23-1 sem foil]. ... 37 Figura 34 – Resultado da primeira lavagem às amostras revestidas com polímero JLD23 [a) sem passagem na calandra; b) com passagem na calandra]. ... 37 Figura 35 - Resultado da primeira lavagem às amostras com polímero JLD23 depois de

descoladas [a) sem passagem na calandra; b) com passagem na calandra]. ... 37 Figura 36 – Resultado da lavagem às amostras revestidas com o polímero MEN11 [a) MEN11-15; b) MEN11-15 sem foil). ... 38 Figura 37 – Perda de cor ao fim de uma lavagem na amostra revestida com MEN11. ... 38 Figura 38 – Perda de cor na amostra em que foi aplicado o foil LS613 [a) antes do teste; b) depois do primeiro teste; c) depois do quinto teste]. ... 39

(15)

v

Figura 39 – Aspeto da amostra passada na calandra [a) antes dos testes; b) depois dos testes].

... 40

Figura 40 - Aspeto da amostra que não passou na calandra [a) antes dos testes; b) depois dos testes]. ... 40

Figura 41 – Passagem de solução de desinfeção através do revestimento. ... 41

Figura 42 – Manchas presentes nas amostras após alguns dos testes efetuados. ... 41

Figura 43 – Diagrama do processo utilizado ... 49

Figura 44 - Folheto informativo do ipoclor 17 ... 57

Figura 45 – Exemplo de uma ficha técnica de um dos revestimentos estudados. ... 59

Figura 46 - Exemplo de uma ficha técnica de um dos revestimentos estudados ao qual foi aplicada cor. ... 60

(16)

vi

Índice de Tabelas

Tabela 1 – Principais fornecedores de polímeros termoplásticos ... 13

Tabela 2 – Principais fornecedores de polímeros termoendurecíveis ... 13

Tabela 3 – Exemplos de polímeros comercializados ... 14

Tabela 4 – Polímeros escolhidos na 1ª fase ... 17

Tabela 5 – Polímeros escolhidos para a segunda fase ... 18

Tabela 6 – Comparação das densidades, durezas e temperaturas de amolecimento e fusão dos polímeros escolhidos ... 18

Tabela 7 – Propriedades típicas dos foils fornecidos pela CFM. ... 19

Tabela 8 – Processo e condições de aplicação do TPU GHB37 ... 21

Tabela 9 - Processo e condições de aplicação do TPU MEN11 ... 21

Tabela 10 - Processo e condições de aplicação do TPU JLD23 ... 22

Tabela 11 – Condições de calandragem e aplicação de foil. ... 24

Tabela 12 – Resultados obtidos nos testes de impermeabilidade no CITEVE. ... 39

Tabela 13 – Revestimentos hot melt processados na flanela ... 51

Tabela 14 - Revestimentos hot melt processados no tecido 100% poliéster microfibra ... 53

(17)

vii

Notação e Glossário

G gramagem g/m2

Lista de Siglas

EVA Etileno Vinil Acetato

CENTI Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes CITEVE Centro Tecnológico das Indústrias Têxtil e do Vestuário de Portugal

CO Algodão CoPA Copoliamida PoPES Copoliéster

CVD Chemical Vapor Deposition (deposição química em fase de vapor) PE Polietileno

PES Poliéster PO Poliolefina

PUR Poliuretano Reativo PVC Policloreto de Vinilo

PVD Physical Vapor Deposition (deposição física em fase de vapor) TPU Poliuretano termoplástico

(18)

(19)

Introdução 1

1 Introdução

1.1 Enquadramento e Apresentação do Projeto

De acordo com o estudo World Coated Fabrics, a evolução dos polímeros hot melt (termoendurecíveis e termoplásticos) e das tecnologias têxteis de modificação superficial, nomeadamente de revestimento, conduziram a um fenomenal crescimento na aplicação dos têxteis revestidos em muitas e diversas áreas. Os têxteis revestidos encontraram um importante lugar na área dos têxteis técnicos, e a tecnologia de revestimento é considerada um dos processos mais importantes da indústria moderna no que diz respeito ao desenvolvimento de novos materiais de maior desempenho e valor acrescentado. Segundo o estudo referido, publicado em junho de 2015 pelo The Freedonia Group, Inc., está previsto que a procura de têxteis revestidos tenha um crescimento de 4,6% por ano entre 2014 e 2019, o que irá representar cerca de 6,5 mil milhões de metros quadrados. Esta procura será impulsionada por um aumento expectável na produção de assentos de veículos e airbags, vestuário de proteção, móveis estofados, sapatos e cintos. Em 2014, a região Ásia/Pacífico, liderada pela China, foi o maior mercado para os têxteis revestidos, representando aproximadamente 60% da procura global total, um valor bem superior aos 45% registados em 2004. O avanço do mercado dos têxteis revestidos na região Ásia / Pacífico será impulsionado pelo desenvolvimento contínuo da China, que é o principal produtor mundial de móveis estofados, vestuário e acessórios, veículos e outros bens que são mercados-chave para estes têxteis. A China continuará a ser o maior consumidor de têxteis revestidos até 2019, à medida que a capacidade de produção desses produtos se expande para satisfazer tanto o aumento das exportações como a procura doméstica. A nível mundial, em 2014 este país representava cerca de 40% da procura e 50% da produção, fazendo deste o maior mercado e produtor do mundo. Na América do Norte e Europa Ocidental, o tamanho significativo das indústrias automóvel, aeroespacial e marítima suportam a procura e incentiva a produção de têxteis revestidos devido ao fabrico de componentes que são mais suscetíveis de utilizar estes têxteis, tais como airbags para veículos automóveis, estofos e acabamentos interiores, tanto para automóveis, como equipamentos marítimos e aeronaves. A inclusão de mais airbags em cada veículo automóvel e o contínuo desenvolvimento de alguns revestimentos ao nível da aparência e toque irá estimular ainda mais a produção dos têxteis revestidos. A grande procura e utilização de equipamentos de proteção nestas regiões também é um fator importante a ter em conta no desenvolvimento dos mercados dos têxteis revestidos. Apesar de estar previsto um aumento na procura destes têxteis, a procura por locais de fabrico mais baratos vão levar a uma perda da quota de mercado destas regiões. Países como China, México e Polónia serão os que mais irão beneficiar com isto. No Leste da Europa, ao

(20)

Introdução 2 longo da última década, já se tem assistido a um desenvolvimento da produção de têxteis revestidos para empresas da Europa Ocidental. A Polónia é o país que mais se tem destacado pois permite reduzir os custos operacionais e manter a capacidade de produção relativamente próxima. Na América Central e do Sul esperam-se os ganhos mais rápidos até 2019. Os fabricantes de componentes de veículos, vestuário de proteção e de produtos industriais estão a deslocar-se para mais perto dos utilizadores finais dentro desta região, de modo a tornarem os prazos de entrega mais curtos e incentivar o desenvolvimento de têxteis revestidos personalizados (The Freedonia Group, 2015).

A funcionalização de têxteis é uma área que tem vindo a ser explorada ao longo dos últimos anos. A incorporação de características como repelência à água ou à sujidade, proteção ao fogo, chuva e vento, proteção antibacteriana, anti mosquito e antifúngica já se encontram disponíveis, não só em roupas e equipamentos de proteção nas áreas do desporto e da saúde como em vestuário do dia-a-dia. Outras características como a resistência à radiação UV, resistência da cor à luz ou opacidade podem ser encontradas no interior de automóveis, decoração em têxteis lar e no exterior (A. Silva, 2016). Tendo em conta a utilização dada a este tipo de têxteis é importante garantir que o aspeto, o toque e o conforto se mantenham inalterados ou que pelo menos não sejam muito diferentes dos têxteis não funcionalizados. A contínua evolução das tecnologias que conferem funcionalidades aos têxteis visa, não só melhorias ao nível do aspeto, toque e conforto, mas também a redução do consumo de água e solventes, de produtos químicos, energia e de emissões de CO2.

1.2 Apresentação da Empresa

“CITEVE é um Centro Tecnológico, organização privada sem fins lucrativos, sediado em Vila Nova de Famalicão e com delegações comerciais no Brasil, Tunísia, Argentina, Paquistão, Chile e México, que disponibiliza às empresas do Sector Têxtil e do Vestuário, principalmente PME (90%), um portfólio de serviços que inclui ensaios laboratoriais, certificação de produtos, consultoria técnica e tecnológica, I&D+inovação, formação, moda e design. Para além de ser um prestador de serviços para as empresas e uma organização de apoio com um papel ativo na promoção do conhecimento e informação para o setor, o CITEVE posiciona-se estrategicamente entre a academia (universidades) e as empresas” (CITEVE, s.d.).

1.3 Contributos do Trabalho

Esta dissertação foi realizada no âmbito de um projeto, iTechCoat, que está a ser desenvolvido pela COLTEC em parceria com o CITEVE e CENTI, ao abrigo do sistema de incentivos Portugal 2020, Projeto de I&D Individual. Este projeto tem como objetivo a I&D de uma nova geração de

(21)

Introdução 3 estruturas flexíveis multifuncionais, inteligentes e de valorização estética por via de modificação superficial hot melt localizada. Uma das linhas de I&D deste projeto visa o desenvolvimento de soluções têxteis inovadoras revestidas por hot melt através da tecnologia

slot-die, sendo esta o foco da presente tese. Tem como aplicação o mercado Medtech,

nomeadamente para forras de colchões, através da utilização de tecidos e malhas revestidos por hot melt, com as seguintes características: toque agradável e não pegajoso, resistentes a processos de esterilização, resistentes a lavagens a 60°C e a agentes químicos de desinfeção, leves (gramagem - G - baixa), com propriedades de respirabilidade, impermeabilidade,

antibacterianas, ignífugas, entre outras.

Esta dissertação coincidiu com o início da segunda fase do projeto, quando já tinham sido desenvolvidos os polímeros a serem testados. Na primeira fase foram testados vários polímeros; contudo, houve necessidade de prosseguir com o I&D de outros pois os primeiros não responderam na íntegra a alguns dos requisitos previamente definidos, nomeadamente gramagens baixas, impermeabilidade e resistência a lavagens. A deposição dos polímeros nos substratos foi feita no CENTI, os testes de validação da primeira fase foram feitos na COLTEC e os testes da segunda fase foram realizados no CITEVE.

1.4 Organização da Tese

Esta dissertação está dividida em seis capítulos: Introdução, Contexto e Estado da Arte, Materiais e Métodos, Resultados e Discussão, Conclusões e Avaliação do trabalho realizado. No primeiro capítulo – Introdução - é feita uma introdução ao mercado e à importância dos têxteis revestidos e é abordado o crescimento que é esperado na sua utilização.

No segundo capítulo – Contexto e Estado da Arte – inicialmente são apresentadas as diferentes tecnologias de revestimento e laminagem hot melt e é feita uma breve descrição do seu funcionamento; de seguida apresentam-se os diferentes tipos de polímeros que podem ser utilizados nas tecnologias referidas, alguns exemplos de fornecedores e também exemplos de polímeros comercializados.

No terceiro capítulo – Materiais e Métodos – são descritos os materiais utilizados no desenvolvimento desta dissertação e os procedimentos adotados em cada uma das etapas. No quarto capítulo – Resultados e Discussão – são apresentados e discutidos os resultados obtidos.

No quinto capítulo – Conclusões – são apresentadas a conclusões obtidas após a análise dos resultados obtidos.

(22)

Introdução 4 No sexto capítulo – Avaliação do trabalho realizado – é feita uma apreciação global do trabalho realizado e são feitas propostas de como se pode dar continuidade ao projeto.

(23)

Contexto e Estado da Arte 5

2 Contexto e Estado da Arte

2.1 Tecnologia de revestimento hot melt

A tecnologia hot melt é uma tecnologia emergente e eficiente do ponto de vista material, energético e ambiental, e caracteriza-se por não utilizar solventes, os polímeros utilizados têm baixa viscosidade quando fundidos e têm um rápido arrefecimento à temperatura ambiente, o que permite minimizar desperdícios e eliminar as operações de secagem, o que contribui decisivamente para a redução do impacto ambiental.

Estas tecnologias permitem o revestimento superficial de um substrato com um polímero com diferentes configurações, como multipontos, dispersão irregular, padrão ou a 100%. As principais tecnologias utilizadas para o revestimento e laminagem hot melt são:

 Rolo Gravado

 Quadro Rotativo

 Scattering

 Slot-die

 Multi-rolo

 Hot melt printing

2.1.1 Rolo Gravado

O rolo é gravado em baixo relevo com a forma com que se pretende aplicar o polímero. O rolo passa pelo adesivo fundido e este é transportado pelas ranhuras do mesmo, uma lâmina remove o excesso de adesivo e à medida que este vai rodando o adesivo é transferido do rolo para o substrato. Existem diferentes padrões disponíveis e estes podem ser regulares ou aleatórios, sendo mais usual usar pontos redondos ou piramidais, rede e linhas. As aplicações mais comuns desta tecnologia são nas indústrias automóveis e estofados, e na combinação de membranas respiráveis com não-tecidos na entretela de vestuário funcional para usar ao ar livre. Nas Figuras 1 e 2 é possível observar o esquema de funcionamento do sistema rolo gravado, neste caso aplicado à impressão de tinta em papel, e exemplos de rolos gravados respetivamente. Esta tecnologia de revestimento por hot melt é muito usada no processo de revestimento e laminagem (união de materiais). Inicia-se com a fusão de um polímero, seguido da sua deposição num substrato e posterior união com um segundo material através de pressão com rolos aquecidos ou somente revestimento têxtil.

(24)

Figura 1- Esquema de funcionamento do sistema Rolo Gravado (Iggesund - Holmen Group, s.d.).

Figura 2 - Exemplos de diferentes tipos de gravações usadas no sistema Rolo Gravado (CAVITEC, 2009).

2.1.2 Quadro Rotativo

Neste processo o adesivo é fundido num fusor ou extrusora e é alimentado para o interior do quadro, sendo pressionado com uma racla aquecida e forçado a passar através do rolo perfurado e aquecido. A grande vantagem é a de permitir o revestimento com um padrão complexo em que os contornos e a forma da camada polimérica podem ser controlados com grande precisão. Este tipo de tecnologia é utilizada sobretudo em roupa de proteção para a chuva, em forros com revestimento retardante de chama na indústria automóvel e noutros têxteis técnicos (Satas & Tracton, 2000). Na Figura 3 pode-se observar o esquema de funcionamento do sistema quadro rotativo.

(25)

Figura 3 - Esquema de funcionamento do sistema Quadro Rotativo (Nippon Bunkaseiko Co., Ltd., s.d.).

2.1.3 Scattering

Neste processo o adesivo, em forma de pó, está num funil de carga e é transferido para o substrato através de um rolo de dosagem rotativo que se situa por baixo do funil. O tamanho das ranhuras do rolo de dosagem varia de acordo o tamanho das partículas de adesivo que estão a ser usadas. O excesso de adesivo é removido com uma lâmina e à medida que o rolo de dosagem vai rodando, as partículas vão caindo sobre o substrato, mais à frente no processo o adesivo é fundido através de infravermelhos. É uma tecnologia muito utilizada na laminagem para produção de têxteis respiráveis, isolamento acústico em automóveis, isolamento em edifícios e produtos em fibra de carbono (Fusetex, 2014). Na Figura 4 é possível verificar como funciona a tecnologia de scattering.

(26)

Contexto e Estado da Arte 8 2.1.4 Slot-die

Neste processo o adesivo é bombeado da extrusora para o slot-die que está montado transversalmente ao substrato. De forma a garantir uma distribuição uniforme do adesivo são utilizadas várias bombas distribuídas ao longo do slot-die. Existem dois métodos de aplicação, sobre o rolo, onde não há contacto entre o slot-die e o substrato, ou num local onde o substrato está “livre”, havendo neste caso contacto. Na Figura 5 pode-se observar o esquema de funcionamento do sistema slot-die aplicado sobre o rolo.

Figura 5 - Esquema de funcionamento do sistema de slot-die (BSC Custom Slot Dies, s.d.).

2.1.5 Multi-rolo

Neste processo o adesivo fundido é transferido para o substrato por meio de um rolo com uma superfície lisa. O rolo que faz o revestimento roda no mesmo sentido que o rolo do substrato. O adesivo é alimentado da extrusora para o espaço entre o rolo de revestimento e o rolo de dosagem, dependendo do espaçamento entre estes dois rolos, uma quantidade específica de adesivo é transferida. É principalmente utilizado quando apenas se pretende obter um revestimento a 100%. Na Figura 6 é possível observar o esquema de funcionamento de um sistema multi-rolo.

(27)

Figura 6 - Esquema de funcionamento do sistema Multi-rolo (CAVITEC, 2009)

2.1.6 Hot melt printing

Neste processo é utilizado um rolo gravado em alto-relevo com a forma com que se pretende aplicar o adesivo. Inicialmente o adesivo é transportado por um rolo de dosagem, de seguida é transferido para o rolo de gravação (apenas o alto-relevo entra em contacto com o adesivo) e deste passa para o substrato. É possível gravar o rolo de diversas formas. Na Figura 7 observa-se o esquema de funcionamento desta tecnologia.

Figura 7 - Esquema de funcionamento do Hot melt printing (Adaptado de Iggesund - Holmen Group, s.d.).

(28)

2.2 Polímeros hot melt

2.2.1 Termoplásticos

O princípio de funcionamento dos polímeros hot melt termoplásticos consiste num processo reversível, em que o adesivo funde a uma determinada temperatura (tipicamente em extrusoras) passando de uma fase sólida para uma fase líquida/viscosa. Nesta fase é aplicado e posteriormente arrefecido, solidificando. No entanto, se assim for desejado, o mesmo material é passível de fundir novamente bastando que seja novamente submetido a uma determinada temperatura. Esta possibilidade permite o desenvolvimento de novas funcionalidades, nomeadamente ao nível da reciclagem e reutilização e materiais.

Os polímeros termoplásticos podem ter várias naturezas, no âmbito deste projeto foram pesquisados os polímeros que se seguem.

2.2.1.1 Etileno vinil acetato (EVA)

É um dos copolímeros e etileno mais importantes. Estima-se que no ano 2000 tenham sido consumidos cerca de 435 mil toneladas. Dependendo da quantidade de acetato de vinilo pode ser duro ou elástico. É utilizado na produção de plásticos de aplicação agrícola pois demonstra uma melhor retenção de calor, resistência e transparência que muitos outros plásticos. O seu maior uso é na produção de adesivos, particularmente hot melts. Quando usado em revestimentos é normalmente misturado com ceras, poliolefinas e elastómeros. Na medicina pode ser usado para produzir uma membrana semipermeável para a administração de medicamentos de forma controlada (Wittcoff, et al., 2004).

2.2.1.2 Copoliamida (CoPA)

Dentro dos elastómeros termoplásticos a copoliamida pode ser considerada como um dos materiais mais sofisticados em termos de performance e custo. É apenas usado como alternativa a outros termoplásticos e borrachas convencionais quando estas não têm as caraterísticas desejadas ou são menos económicas. Representa apenas 2% do mercado de elastómeros termoplásticos na europa ocidental. É utilizado normalmente em mangueiras e tubos, fios e cabos, calçado, componentes automóveis, adesivos hot melt e ainda na medicina como transportador de fármacos de libertação controlada (Brydson, 1995).

2.2.1.3 Copoliéster (CoPES)

É uma borracha sintética composta por cristalites sólidas de poliéster dispersas numa matriz macia e flexível. Esta dupla composição confere a elasticidade de uma borracha e a maleabilidade do plástico (Enciclopædia Britannica, 2009). A sua versatilidade permite uma variada gama de utilizações. É frequentemente utilizado em embalagens, tanto a nível de bens de consumo como embalagens de produtos médicos. Ainda no campo da medicina pode ser

(29)

Contexto e Estado da Arte 11 usado em moldes de injeção para a produção de filtros, seringas e conectores de tubos (Wayback Machine, 2007).

2.2.1.4 Poliolefinas (PO)

É uma das maiores classes de polímeros termoplásticos, é um material inodoro, apolar e não poroso utilizado sobretudo em plásticos estruturais, bens de consumo, produtos industriais e embalagens alimentares (Tech-FAQ, s.d.). Dentro da classe das poliolefinas destaca-se o polietileno (PE), produzido através da polimerização do etileno, é o termoplástico produzido em massa mais utilizado globalmente, estima-se que em 2007 tenham sido produzidos 79x106_{toneladas (Piringer, Otto G.; Baner, A. L., 2008). É utilizado na produção de sacos de} plástico, embalagens de variados produtos, brinquedos para crianças e até mesmo coletes à prova de bala (Polymer Science Learning Centre, 2016).

2.2.1.5 Policloreto de vinilo (PVC)

É o segundo polímero mais produzido e utilizado no mundo, ficando apenas atrás do polietileno (Enciplopædia Britannica, 2016). Segundo o Instituto do PVC, é utilizado maioritariamente na construção civil mas as suas aplicações são muito variadas podendo ser encontrado no revestimento de telas têxteis, embalagens, brinquedos, calçado e também nas indústrias automóvel e alimentar e na área médica.

2.2.1.6 Poliuretano termoplástico (TPU)

De acordo com o American Chemistry Council mais do que qualquer outro termoplástico, com este polímero é possível obter uma variada combinação de características que lhe permite ser adaptado a dezenas de utilidades. A maioria das suas aplicações residem na indústria automóvel, na área médica, em artigos de desporto e no revestimento, tanto de fios e cabos como têxteis.

2.2.2 Termoendurecíveis

Os polímeros termoendurecíveis (poliuretanos reativos - PUR) criam ligações irreversíveis com o substrato em presença de humidade e, após reticulação, não voltam a fundir com a temperatura. Além de conferirem uma boa adesão, têm uma elevada resistência a químicos, elevada resistência à temperatura e uma boa resistência ao envelhecimento (Gierenz & Karmann, 2008). De um ponto de vista químico, os poliuretanos são obtidos através da reação de adição entre um diisocianato e um diol, sendo a diferença entre os PUR e os TPU a estrutura do diol utilizado na reação. Na Figura 8 está representada a estrutura geral dos poliuretanos.

(30)

Figura 8 – Estrutura geral dos poliuretanos (The Essential Chemical Industry - online, s.d.).

2.2.3 Principais fornecedores

A pesquisa incidiu também num levantamento dos principais fornecedores dos polímeros apresentados anteriormente, nas Tabelas 1 e 2 encontram-se os fornecedores mais relevantes de polímeros termoplásticos e termoendurecíveis respetivamente.

(31)

Tabela 1 – Principais fornecedores de polímeros termoplásticos

Fornecedor Natureza do polímero termoplástico

Ellsworth Adhesives

Hot melt granulados

TPU, CoPA e CoPES, Poliolefinas e EVA

Cepat AG

Hot melt granulado

Cepatex CoPA e CoPES

Schaetti AG

CoPA, CoPES, EVA, TPU e PE

BASF

TPU

EMS Glitech

CoPES e CoPA

Lubrizol

TPU Rowak AG

Representante Português: Plasticmais

CoPA, CoPES, EVA e TPU

Plasgom Hot melt granulado

PVC sem ftalatos

Dakota

Hot melt em pó

TPU, CoPA e CoPES, PO e EVA

BÜHNEN

Hot melt em pó

EVA, PA e PO

Abifor AG

Representante Português: Prebus

Hot melt em Pó

TPU, CoPA e CoPES

Tabela 2 – Principais fornecedores de polímeros termoendurecíveis

Fornecedor Natureza Polímero

Morchem Hot melt granulado PUR

Collano Hot melt granulado PUR

HENKEL Hot melt granulado PUR

HB FULLER Hot melt granulado PUR

(32)

Contexto e Estado da Arte 14 Na tabela 3 seguem-se alguns exemplos de polímeros fornecidos pelas empresas apresentadas anteriormente em função da sua natureza.

Tabela 3 – Exemplos de polímeros comercializados

Natureza do polímero Nome comercial

EVA ROWALIT® 300-1/40/55 CoPA Griltex 1ª CoPES Abifor AC-2073

PVC Plasgom FEY 609B T100 TPU BASF Elastollan 1154 D

PO BÜHNEN 1052 PUR Morchem RH 806-10 RH

2.3 Funcionalização

Relativamente às funcionalidades que podem ser inseridas em têxteis, existe uma variada gama de funções que podem ser escolhidas dependendo da aplicação final do substrato têxtil. São exemplos a proteção à radiação, antimicrobiano, impermeabilidade, respirabilidade, termorregulação de humidade, resistência e durabilidade, manutenção e limpeza fácil, anti-odor, propriedades mecânicas, entre outras. Na área do desporto é mais comum que os têxteis ofereçam proteção contra a chuva e vento e que ao mesmo tempo sejam respiráveis ou que consiga haver uma gestão da humidade. Na área dos equipamentos de proteção é habitual a proteção contra fogo e calor, contra descargas eletrostáticas, antiderrapante e proteção acústica. Já na área da saúde é mais usual a proteção contra bactérias e fungos.

Ao nível dos processos de implementação de funcionalidades em substratos têxteis, o revestimento digital é um processo emergente que está em fase de I&D e onde empresas como a Agfa, Reggiani, Xennia e Zimmer são as que mais se destacam nesta área. Revestimentos com nano partículas de prata, para obter propriedades antimicrobianas, e revestimentos com óxidos metálicos, para obter propriedades antirradiação ultra violeta (UV), antimicrobiana e autolimpeza, são exemplos de outras tecnologias emergentes. No entanto, existem outros métodos já desenvolvidos que são muito utilizados na funcionalização de têxteis. São exemplos destes métodos a metalização por deposição química em fase de vapor (CVD) ou por deposição física em fase de vapor (PVD), cura por radiação ultra violeta e a modificação superficial por ação de plasma, laser, ultrassons, CO2, etc.

(33)

Contexto e Estado da Arte 15 As atuais tecnologias de modificação superficial não permitem o desenvolvimento de soluções integradas com propriedades multifuncionais, inteligentes e efeitos de moda como as que estão a ser desenvolvidas no âmbito do iTechCoat através da utilização de polímeros hot melt, o que torna este projeto totalmente inovador nesta área.

(34)

(35)

Materiais e Métodos 17

3 Materiais e Métodos

3.1 Materiais

3.1.1 Polímeros e substratos

Numa fase inicial foram selecionados polímeros de diferentes naturezas, sendo que esta escolha foi feita tendo em conta os polímeros que apresentavam caraterísticas mais promissoras para a obtenção dos revestimentos pretendidos. Na Tabela 4 encontram-se os polímeros processados por slot-die nesta fase.

Relativamente aos substratos têxteis utilizados, na primeira fase foram escolhidos três tecidos em diferentes composições: 100% PES com G = 80 g/m2_{, 50% CO/50% PES com G = 100 g/m}2_e 100% CO com G = 130 g/m2_{. Na segunda fase foi apenas utilizado o tecido 100% PES com} G = 80 g/m2_.

Tabela 4 – Polímeros escolhidos na 1ª fase

Natureza do polímero Fornecedor Nome comercial

TPU

BASF Elastollan 1180 A 10 001

Lubrizol Pearlbond 125 H

Lubrizol Pearlcoat DIPP – 119

CoPES EMS Griltex 9E

EMS Griltex D2132 E

CoPA EMS Griltex D1584 A

Os ensaios de revestimento hot melt realizados na primeira fase revelaram a necessidade de se proceder à otimização dos mesmos, tendo para tal sido necessário proceder à escolha de novos polímeros para dar continuidade ao projeto.

No Anexo 2 pode encontrar-se mais informação relativa aos ensaios da primeira fase efetuados e resultados obtidos. Na segunda fase foram selecionados apenas três polímeros e todos da mesma natureza. Na Tabela 5 encontram-se os polímeros selecionados. Quanto ao substrato, tendo em conta os resultados obtidos na primeira fase optou-se por utilizar um tecido 100% PES com G = 80 g/m2_.

(36)

Tabela 5 – Polímeros escolhidos para a segunda fase

Natureza do polímero Fornecedor Nome comercial

TPU

Lubrizol MEN11

Lubrizol JLD23

Lubrizol GHB37

De seguida apresentam-se as principais caraterísticas dos polímeros usados na segunda fase de I&D:

GHB37: poliuretano termoplástico de base poliéster, fornecido sob a forma de pequenos grânulos. Combina uma velocidade de cristalização rápida com um nível elevado de termoplasticidade.

JLD23: poliuretano termoplástico de base poliéster aromático, é um TPU macio livre de plastificantes com excelente flexibilidade a baixa temperatura.

MEN11: poliuretano termoplástico de base poliéter aromático, com resistência à hidrólise muito boa e excelente flexibilidade a baixa temperatura.

Na Tabela 6 apresentam-se algumas das características dos polímeros referidos.

Tabela 6 – Comparação das densidades, durezas e temperaturas de amolecimento e fusão dos polímeros escolhidos

Densidade (g/cm3₎ _{Dureza (0-100 A)} _{Temperaturas (°C)} Polímero Valores típicos Método de teste Valores típicos Método de

teste Amolecimento Fusão

GHB37 1,07 ISO 2781 90 A ISO 868 70-80 85-100

JLD23 1,19 ISO 2781 55 A ISO 868 90-100 100-120

(37)

Materiais e Métodos 19 3.1.2 Foils para aplicação de cor

De forma a poder aplicar cor em algumas das amostras estudadas foram utilizados dois foils de cor verde com as designações LS613 e MO612, fornecidos pela empresa italiana CFM. Na Tabela 7 encontram-se as propriedades típicas dos foils fornecidos pela empresa referida. Ambos os foils utilizados são compostos por termoadesivo polimérico aplicado num filme de poliéster e concedem cor verde às amostras, no entanto o LS613 atribui cor com brilho e o MO612 atribui cor opaca.

Tabela 7 – Propriedades típicas dos foils fornecidos pela CFM.

Propriedades físicas e químicas

Estado físico Sólido

Cor Transparente/opalino/colorido

Odor Sem odor

pH Não classificável

Viscosidade a 20ºC Não classificável

Restos secos (130ºC/1h) % não classificável

Ponto de ignição > 430 °C

Solubilidade Insolúvel em água

3.1.3 Pastilhas para higienização

Pastilhas efervescentes ipoclor 17 fornecidas pela Imporquímica. Ipoclor 17 é eficaz na desinfeção de bactérias, vírus, fungos e esporos. As pastilhas têm como princípio ativo o Trocloseno de sódio (NaDDC) e quando adicionadas à água libertam ácido hipocloroso e cianurato de sódio. No Anexo 3 pode encontrar-se mais informação acerca destas pastilhas desinfetantes.

3.2 Métodos

Ao longo da realização desta dissertação foram utilizados vários métodos de avaliação dos diferentes revestimentos poliméricos, no Anexo 1 encontra-se representado o diagrama do processo seguido.

(38)

Materiais e Métodos 20 3.2.1 Revestimento têxtil hot melt

A deposição dos polímeros foi efetuada através da tecnologia slot-die nas instalações do CENTI, o que permitiu uma deposição polimérica a 100% sobre o substrato têxtil, formando-se desta forma um filme na sua superfície. Nas Figuras 9 e 10 pode-se observar o equipamento utilizado e o início da deposição dos polímeros.

Figura 9 – Extrusora e alimentação do slot-die.

Figura 10 – Início da deposição do polímero.

A primeira fase teve como intuito o estudo e validação do comportamento de algumas propriedades fundamentais, como gramagem do revestimento, toque, aspeto, poder de adesão e impermeabilidade. Depois de realizados os testes aos revestimentos desta fase deu-se início à segunda fase, onde o objetivo seria otimizar os resultados obtidos na primeira.

Depois de escolhidos os polímeros para a segunda fase do projeto deu-se início à sua deposição no substrato têxtil. Mais uma vez, este processo foi feito nas instalações do CENTI onde se encontra o equipamento que utiliza a tecnologia slot-die. Para cada um dos polímeros foram feitas várias deposições com diferentes gramagens. Nas Tabelas 8, 9 e 10 encontram-se

(39)

Materiais e Métodos 21 descritos os processos de aplicação de cada polímero e as suas condições de aplicação. A Figura 11 demonstra o decorrer da aplicação de um dos polímeros.

Tabela 8 – Processo e condições de aplicação do TPU GHB37

Polímero GHB37

Substrato têxtil Tecido 100% Poliéster, G = 80 g/m2

Processo de aplicação Deposição do polímero diretamente no têxtil e utilização de papel siliconado

Secagem do polímero 2-3 h a 40-50 C

Condições de aplicação

Temperatura 120 a 140 C

Velocidade 2 m/min

Pressão da calandra 6 bar

Tabela 9 - Processo e condições de aplicação do TPU MEN11

Polímero MEN11

(40)

Tabela 10 - Processo e condições de aplicação do TPU JLD23

Polímero JLD23

Pressão da calandra 6 bar

Figura 11 – Aplicação de polímero através de slot-die.

3.2.2 Testes de resistência à lavagem

Após os ensaios de revestimento iniciaram-se os testes de resistência à lavagem dos materiais revestidos mais promissores. Estes testes foram realizados em duas etapas diferentes. Numa primeira etapa, tendo em conta que uma das características pretendidas no projeto é um toque agradável, foram escolhidas as amostras que conferiam este tipo de toque.

Procedeu-se a testes de lavagem em máquina doméstica, inicialmente a 60 °C e depois a 40 °C, num ciclo com a duração de 1 h e com a presença de balastros com um peso total de 2,5 kg. Na segunda etapa foram utilizadas duas amostras de cada polímero que passaram por um

(41)

Materiais e Métodos 23 processo de calandragem e aplicação de foil. Foram utilizadas as mesmas condições das primeiras lavagens mas apenas a uma temperatura de 60 °C.

3.2.3 Calandragem e aplicação de foil LS613

De modo a tentar melhorar os resultados obtidos anteriormente foram criadas novas amostras para posterior validação de resistência à lavagem. Como a operação de calandragem à partida permite obter um melhor toque do revestimento, para cada polímero foram criadas duas amostras, uma com gramagem mais elevada e outra com a gramagem mais baixa. A estas novas amostras foi aplicado um foil numa calandra existente nas instalações do CITEVE, com o intuito de lhes conferir coloração. A calandra utilizada foi a Kannegiesser CC600, esta funciona através de um sistema de ar comprimido e um conjunto de resistências permite o aquecimento dos rolos que fazem a compressão das amostras. Na Figura 12 pode ver-se o equipamento utilizado.

Figura 12 – Calandra utilizada no decorrer da dissertação.

Este processo foi realizado à temperatura de amolecimento dos diferentes polímeros, o que permitiu uma melhor adesão do polímero ao substrato e obter uma amostra mais compacta e com um toque mais agradável.

Num dos polímeros, ao aplicar o foil verificava-se que este ficava enrugado, independentemente da temperatura utilizada. De modo a poder contornar isto foi necessário fazer uma primeira passagem da amostra na calandra e só numa segunda passagem é que era aplicado o foil.

(42)

Materiais e Métodos 24 Na Tabela 11 estão representadas as condições da calandragem e aplicação de foil para cada amostra de cada polímero.

Tabela 11 – Condições de calandragem e aplicação de foil.

Polímero Amostra Gramagem (g/m2_{) Temperatura (°C) Pressão (bar)}

GHB37 8 170 82-85 4,2 6 309 82-85 JLD23 4 400 90-110 3 317 92-110 MEN11 12 187 125-148 16 342 130-150

3.2.4 Comparação com amostras sem foil e com o foil MO612

De modo a poder compreender melhor os resultados obtidos no ponto anterior foram criadas novas amostras com um foil novo e outras que apenas passaram na calandra para que ficassem mais compactas e com melhor adesão entre o polímero e o substrato. A estas amostras juntou-se uma juntou-sem qualquer polímero para poder comparar a formação de vincos e foram todas submetidas a uma lavagem com as mesmas condições apresentadas previamente.

3.2.5 Testes de impermeabilidade

Sendo iTechCoat um projeto que visa o desenvolvimento de uma forra de colchão é necessário que as suas características estejam de acordo com a norma europeia para os têxteis no sistema de saúde (CEN/TS 14237). Uma dessas características é a impermeabilidade a uma pressão hidrostática de 3 mH2O (≈ 294,2 mbar).

Inicialmente estes testes foram realizados nas instalações da COLTEC e foi utilizado um método interno. Mais tarde, de forma a validar os resultados obtidos, foram realizados testes no CITEVE de acordo com a norma ISO 811:1981 nos polímeros mais promissores da segunda fase. O equipamento utilizado para realizar estes testes foi o Automatic Hydrostatic Head Tester FX 3000 HYDROTESTER III. Este equipamento permite efetuar testes até uma pressão de 2000 mbar (20,4 mH2O), a área das amostras testadas foi de 100 cm2_{, a pressão aplicada teve um} incremento de 60 mbar/min e foi utilizada água a uma temperatura de 20°C.

(43)

Materiais e Métodos 25 3.2.6 Testes de higienização

Segundo a norma europeia para os têxteis no sistema de saúde (CEN/TS 14237) o método de desinfeção e agentes desinfetantes a usar devem ser indicados pelo fabricante, neste caso optou-se por utilizar pastilhas efervescentes da marca ipoclor 17.

Depois de verificar qual dos revestimentos seria o mais promissor para dar continuidade ao projeto foram realizados testes de higienização. Foram criadas quatro amostras revestidas com o polímero MEN11, duas amostras sem cor (uma com passagem na calandra e outra sem passagem) e duas em que foi aplicada cor com os foils referidos anteriormente. Para fazer a diluição das pastilhas foi consultado o folheto informativo e constatou-se que o ideal seria fazer a diluição correspondente à desinfeção de superfícies com derramamento de fluidos corporais ou onde existe grande foco de contaminação. Esta diluição consistiu em dissolver uma pastilha em 100 ml de água. Os testes tiveram a duração de uma semana e as amostras foram higienizadas quatro vezes por dia (de três em três horas) de duas formas diferentes: uma parte da amostra foi higienizada com uma passagem de uma malha embebida na solução; outra parte da amostra foi higienizada deixando repousar sobre esta uma malha embebida na solução durante três minutos. Depois de cada higienização cada amostra foi passada por água e deixada a secar até à higienização seguinte.

(44)

(45)

Resultados e Discussão 27

4 Resultados e Discussão

4.1 Testes de resistência à lavagem

Começou por se fazer uma lavagem a 60°C em máquina doméstica mas as amostras não resistiram à lavagem (numa o revestimento descolou completamente do substrato e na outra a amostra colou-se sobre si mesma, ao tentar descolar ficou danificada). Nas Figuras 13 e 14 pode-se observar os resultados desta primeira lavagem.

Figura 13 – Resultado da lavagem a 60 °C à amostra do polímero MEN11.

Figura 14 – Resultado da lavagem a 60 °C à amostra do polímero JLD23.

Depois de se verificar que 60 °C era uma temperatura demasiado elevada foram efetuados testes a 40 °C.

Logo a partir da primeira lavagem à amostra revestida com o polímero MEN11 evidenciou a descolagem do revestimento nas zonas em que se formaram vincos. Para excluir a hipótese de

(46)

Resultados e Discussão 28 que este resultado se podia dever às falhas existentes no revestimento foi criada uma nova amostra com uma deposição mais uniforme mas mais pequena. Ao fim de 12 lavagens verificou-se descolagem total do revestimento. Nas Figuras 15 e 16 podem-verificou-se obverificou-servar os resultados da primeira lavagem e da última.

Figura 15 – Resultado da primeira lavagem à primeira amostra revestida com o polímero MEN11 (frente e verso da amostra).

Figura 16 – Resultado da 12ª lavagem à primeira amostra revestida com o polímero MEN11.

Relativamente à segunda amostra revestida com o mesmo polímero, mesmo sendo uma amostra mais pequena e com deposição de polímero mais uniforme, depois da primeira lavagem também se verificou descolagem. Ao fim de nove lavagens o revestimento já se encontrava quase todo descolado e por isso previa-se que viria a suceder o mesmo que ocorreu na primeira amostra, tendo-se optado por não continuar a fazer lavagens a partir desta. Nas Figuras 17 e 18 podem-se obpodem-servar os resultados da primeira e última lavagem a esta amostra.

(47)

Figura 17 - Resultado da primeira lavagem à segunda amostra revestida com o polímero MEN11 (frente e verso da amostra).

Figura 18 - Resultado da 9ª lavagem à segunda amostra revestida com o polímero MEN11 (verso da amostra).

Tendo em conta os resultados obtidos, tanto numa amostra como na outra, pode-se concluir que não há resistência à lavagem. Como se verifica o mesmo resultado, tanto a 60 °C como a 40 °C, depreende-se que o problema reside na adesão entre o polímero e o substrato, sendo por isso necessário encontrar uma forma de melhorar este fator.

No que toca à amostra revestida com o polímero JLD23, esta demonstrou ser mais resistente à lavagem, ainda assim verificou-se que existia descolagem em alguns pontos. No caso desta amostra o maior problema residiu no facto de o revestimento colar-se sobre si mesmo (tacking), sendo às vezes necessário exercer alguma força para o fazer voltar ao estado inicial. Ao fim de 13 lavagens verificou-se que este efeito começava a desaparecer. Visto que o tacking é uma

(48)

Resultados e Discussão 30 característica não desejada no produto final do iTechCoat foi necessário encontrar uma forma de eliminar esta característica e ao mesmo tempo melhorar a adesão do polímero ao substrato como no caso anterior. Nas Figuras 19 e 20 pode-se observar o estado da amostra depois de ter sido lavada uma vez e depois da 13ª lavagem.

Figura 19 - Resultado da primeira lavagem à amostra revestida com polímero JLD23 (a - imediatamente depois da lavagem; b – verso da amostra depois de aberta).

Figura 20 - Resultado da 13ª lavagem à amostra revestida com polímero JLD23 (a - imediatamente depois da lavagem; b – verso da amostra depois de aberta).

4.2 Calandragem e aplicação do foil LS613

Tendo em conta os resultados dos testes de resistência à lavagem, foi decidida uma nova abordagem. Tal como já foi mencionado, de modo a tentar criar uma maior adesão entre o polímero e o substrato decidiu-se submeter as amostras a uma operação de calandragem e ao mesmo tempo aplicar cor. A amostra revestida com o polímero MEN11 foi submetida a uma calandragem prévia (estabilização do substrato têxtil) e só depois foi aplicada a cor. Nas Figuras 21 e 22 podem-se observar os resultados da calandragem e aplicação de cor nas amostras

(49)

Resultados e Discussão 31 revestidas com JLD23 e GHB37. Na Figura 23 pode-se ver a diferença entre aplicar cor sem passagem prévia na calandra e com uma primeira passagem na amostra revestida com MEN11.

Figura 21 – Cor aplicada na amostra revestida com JLD23

Figura 22 – Cor aplicada na amostra revestida com GHB37

Figura 23 – Cor aplicada na amostra revestida com MEN11 a) sem passagem prévia na calandra; b) com passagem prévia na calandra.

(50)

4.3 Novos testes de resistência à lavagem

As amostras revestidas com foil foram submetidas a testes de resistência à lavagem. À semelhança dos testes anteriores, foi utilizada uma máquina doméstica com 2,5 kg de balastros, uma temperatura de 60 °C e um ciclo de uma hora. No entanto, ao contrário dos testes anteriores, as amostras resistiram a esta temperatura e por isso não foi necessário testar a uma temperatura menor.

Quanto ao revestimento com o polímero GHB37 com cor, apesar de haver uma melhoria a nível de toque em relação ao revestimento sem passagem na calandra, este apresentava-se com um toque mais duro e apapelado, pouco elástico e quebradiço em comparação com os outros revestimentos. Como se pode verificar pelas Figuras 24 e 25, com o decorrer das lavagens verificou-se que este não resistia às lavagens pois começou a quebrar, havendo mesmo perda de fragmentos de revestimento sobretudo nas zonas em que se formaram vincos.

Figura 24 – Amostra GHB37-6, revestida com polímero GHB37 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem].

Figura 25 – Amostra GHB37-8, revestida com GHB37 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem].

(51)

Resultados e Discussão 33 Relativamente ao revestimento com polímero JLD23 com cor, como se pode ver nas Figuras 26 e 27, as amostras não apresentaram danos como no caso do revestimento com o polímero GHB37 (colorido) e não colaram (sem tacking) como as amostras deste revestimento (sem cor) lavadas a 40 °C. No entanto, logo a partir da primeira lavagem, estas amostras apresentavam-se bastante vincadas.

Figura 26 - Amostra JLD23-3, revestida com polímero JLD23 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem].

Figura 27 - Amostra JLD23-4, revestida com polímero JLD23 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem].

Em relação ao revestimento com o polímero MEN11, em comparação com os anteriores, foi o único que começou a perder cor, mas não descolou, tal como aconteceu no caso do revestimento com JLD23 e das amostras dos primeiros testes com o MEN11.

(52)

Resultados e Discussão 34 Ao fim de 6 lavagens, uma das amostras estava praticamente branca (MEN11-16) e foi a que formou menos vincos. Nas Figuras 28 e 29 pode comparar-se as amostras antes e depois da primeira lavagem e depois da sexta lavagem.

Figura 28 – Amostra MEN11-12, revestida com polímero MEN11 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem].

Figura 29 - Amostra MEN11-16, revestida com polímero MEN11 com cor [a) antes das lavagens; b) depois da primeira lavagem; c) depois da sexta lavagem].

Quando se compara a formação de vincos, verifica-se que as amostras revestidas com o polímero MEN11 foram as menos vincadas.

É de salientar que, de todas as amostras, as revestidas com este polímero foram as que sofreram um tratamento térmico de deposição polimérica a temperatura mais elevada e ainda antes da aplicação do foil foram submetidas a uma operação de calandragem (na ordem dos 150 °C), pois constatou-se que este tratamento minimizava a formação de engelhamento do foil após a sua aplicação.

(53)

Resultados e Discussão 35 Assim, pode-se concluir que os tratamentos térmicos a que as amostras revestidas com o polímero MEN11 foram submetidas poderão ter contribuído para minimizar a formação de vincos.

Na Figura 30 pode verificar-se a instabilidade do substrato pois observa-se que o mesmo forma vincos permanentes quando lavado sem qualquer tipo de revestimento, o que não deveria ocorrer quando se trata de um tecido 100% PES para revestimento polimérico.

Figura 30 – Amostra de tecido depois de submetida a uma lavagem.

Tendo em conta que o substrato utilizado não deveria ser propenso à formação de vincos pode-se concluir que este não estava termicamente estabilizado.

4.4 Comparação com amostras sem foil e com o foil MO612

Dado que o foil LS613 tendia a sair com as lavagens, optou-se por testar um novo foil (MO612) opaco. Para além de se testar o novo foil, foram ainda testadas amostras revestidas calandradas após revestimento.

Começando por comparar as amostras revestidas com o polímero GHB37 (GHB37-5 e GHB37-5 sem foil mas calandrada), verifica-se que tanto com o novo foil como sem foil (calandrada) a amostra começa a apresentar danos logo a partir da primeira lavagem. Relativamente à formação de vincos, as novas amostras apresentaram uma melhoria em relação às que foram apresentadas anteriormente com o mesmo polímero. Na Figura 31 é possível comparar os resultados obtidos nesta lavagem com a que foi feita na secção anterior e na Figura 32 pode-se comparar os vincos formados após a primeira lavagem.

(54)

Figura 31 – Danos apresentados nas amostras revestidas com o polímero GHB37 [a) GHB37-6; b) GHB37-8; c) GHB37-5; d) GHB37-5 sem foil].

Figura 32 – Comparação entre os vincos nas amostras com o polímero GHB37 [a) GHB37-6; b) GHB37-8; c) GHB37-5; d) GHB37-5 sem foil].

Em relação às amostras revestidas com o polímero JLD23 (JLD23-1 e JLD23-1 sem foil mas calandrada), tal como nos testes anteriores com o foil LS613, o polímero não descolou do substrato e parece haver uma melhoria no que toca à formação de vincos.

A amostra sem foil mas calandrada, tal como era esperado, ficou colada sobre si mesma; no entanto, quando comparada com a amostra apresentada no primeiro teste de resistência à lavagem, foi mais fácil de descolar e não ficou danificada. A formação de vincos permanentes durante a lavagem neste material revestido foi menor relativamente aos testes anteriores com e sem foil LS613. Nas Figuras 33, 34 e 35 estão comparadas a formação de vincos com lavagens

(55)

Resultados e Discussão 37 anteriores, a colagem da amostra sem foil com a amostra do primeiro teste e a mesma amostra depois de aberta.

Figura 33 - Comparação entre os vincos nas amostras revestidas com o polímero JLD23 [a) JLD23-3; b) JLD23-4; c) JLD23-1; d) JLD23-1 sem foil].

Figura 34 – Resultado da primeira lavagem às amostras revestidas com polímero JLD23 [a) sem passagem na calandra; b) com passagem na calandra].

Figura 35 - Resultado da primeira lavagem às amostras com polímero JLD23 depois de descoladas [a) sem passagem na calandra; b) com passagem na calandra].

(56)

Resultados e Discussão 38 Quanto à amostra revestida com o polímero MEN11, tal como as anteriores, foi a que se apresentou menos vincada e mais uma vez verifica-se que começa a perder a cor. Nas Figuras 36 e 37 pode ver-se os resultados da lavagem e de uma forma mais pormenorizada a perda de cor referida.

Figura 36 – Resultado da lavagem às amostras revestidas com o polímero MEN11 [a) MEN11-15; b) MEN11-15 sem foil).

Figura 37 – Perda de cor ao fim de uma lavagem na amostra revestida com MEN11.

4.5 Testes de impermeabilidade

Relativamente aos testes efetuados nas instalações da COLTEC, foi verificada impermeabilidade de acordo com o ensaio de pressão hidrostática referido para todas as gramagens de cada um dos polímeros selecionados para a segunda fase do projeto. Quantos aos testes de validação executados no CITEVE, as amostras escolhidas foram as revestidas com os polímeros JLD23 e MEN11 com gramagens totais de 303 g/m2_{e 205 g/m}2_{respetivamente. Na Tabela 12 podem}