aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis

156 Pages·2015·5.39 MB·Portuguese

Aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis
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Clara Maria Correia Sollari Allegro

APLICAÇÃO DE REVESTIMENTOS

HIDROFÓBICOS E OLEOFÓBICOS

OBTIDOS POR SOL-GEL EM TÊXTEIS

Dissertação do Mestrado Integrado em Engenharia Química, apresentada ao Departamento de Engenharia Química da

Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra

Setembro 2015

Fotografia da capa:

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Aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis

Fotografia de capa: Fotografias tiradas durante as medições de ângulo de contacto nos
Laboratórios do Departamento de Engenharia Química da Universidade de Coimbra.

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Aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis

Clara Maria Correia Sollari Allegro

APLICAÇÃO DE REVESTIMENTOS
HIDROFÓBICOS E OLEOFÓBICOS
OBTIDOS POR SOL-GEL EM TÊXTEIS

Dissertação de Mestrado Integrado na área científica de Engenharia Química, orientada pela
Professora Doutora Luísa Maria Rocha Durães e pelo Engenheiro Geraldo Alexandre Pimentel de
Oliveira e apresentada ao Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e
Tecnologia da Universidade de Coimbra

Supervisores:
Professora Doutora Luísa Maria Rocha Durães
Engenheiro Geraldo Alexandre Pimentel de Oliveira

Coimbra
2015

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Aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis

Agradeço à Ansell Portugal a oportunidade de estágio curricular que permitiu a realização
da presente dissertação de mestrado. Agradeço todo o apoio prestado e os meios facultados para a
realização do mesmo.

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Non nova, sed nove
(não coisa nova mas de uma nova maneira)

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AGRADECIMENTOS

A presente dissertação é o terminar de um longo ciclo de estudos e de aprendizagens a
vários níveis. Gostaria de agradecer a todos os que caminharam ao meu lado nesta longa
jornada.

Gostaria de agradecer principalmente ao meu querido pai, que me deu a mão desde o
meu primeiro dia de escola e me acompanhou sempre com os seus bons conselhos,
ensinamentos, amizade e alegria.

Queria agradecer à Ansell Portugal e, principalmente, ao meu orientador, o Engenheiro
Geraldo Oliveira, todos os ensinamentos, apoio e confiança que me prestou, assim como a
oportunidade que me deu em pertencer a esta família Ansell. Agradeço aos meus colegas do
departamento de R&D que foram incansáveis comigo e que me transmitiram imensos
conhecimentos deste novo mundo de trabalho que agora inicio. Agradeço também aos meus
colegas/amigos da Ansell Portugal, de outros departamentos da fábrica, todo o carinho,
amizade e entreajuda demonstrados ao longo destes 7 meses.

Um agradecimento especial à professora Doutora Luísa Durães, minha orientadora, pelo
seu acompanhamento, ensinamentos e amizade ao longo deste período tão trabalhoso mas tão
gratificante.

Agradeço também à minha mãe e aos meus irmãos, António, Teresa e Zé, todo o
carinho e apoio ao longo da minha vida. Agradeço principalmente ao meu irmão António
todas as conversas, conselhos, ajuda e amizade.

Agradeço ao meu namorado, Carlos, toda a amizade, apoio e paciência nos meus
momentos mais difíceis.

Agradeço também aos meus amigos, Ticha, Marta, Joana, Catarina, Tiago e Ricardo,
que estiveram comigo nos momentos mais difíceis, e me deram sempre uma palavra amiga.
Obrigada também pelos momentos divertidos e de grande amizade.

Um agradecimento muito especial à Dra. Susana Duarte, que me ajudou muito nestes
últimos meses, dando-me a calma, a confiança e a segurança necessárias para a realização
desta dissertação.

Um agradecimento à Evonik Industries que, amavelmente, cedeu amostras do
Dynasylan®.

A todos, o meu muito obrigada!

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Aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis
RESUMO

A presente dissertação enquadra-se num projeto de melhoria contínua do departamento
de Investigação e Desenvolvimento da Ansell Portugal. Sendo o grupo Ansell líder mundial
em soluções de proteção, torna-se imperativa a procura pela melhoria das propriedades dos
seus produtos, tornando-os mais confortáveis e com melhor performance e segurança na sua
utilização.
O objetivo da presente dissertação é desenvolver um revestimento hidrofóbico
(repelente a água) e oleofóbico (repelente a óleos) para luvas têxteis, usando a tecnologia sol-
gel, garantindo assim têxteis com propriedades self-cleaning (auto-limpeza) e easy-to-clean
(lavagem mais eficaz uma vez que as nódoas são mais fáceis de remover).
A estratégia de desenvolvimento usada neste projeto requer o uso de um processo
simples, de fácil aplicação no processo produtivo da empresa, sem grandes custos acrescidos,
de rápida implementação, daí não se ter desenvolvido um novo polímero, mas sim ter-se
usado um precursor sol-gel comercial, o Dynasylan® F 8815 (fluroalquilo siloxano), que
modifica as superfícies tornando-as repelentes a água e óleos, pela diminuição da sua energia
de superfície.
Realizaram-se ensaios experimentais com aplicação do Dynasylan® na luva têxtil (liner)
onde se verificou a eficácia deste precursor nas propriedades de repelência. A hidro- e
oleofobicidade foram avaliadas pela medição do ângulo de contacto com água (para verificar
a hidrofobicidade) e com diiodometano e n-hexadecano (para verificar a oleofobicidade).
Otimizaram-se assim as condições de aplicação, tendo-se concluído que se deveria usar uma
solução aquosa com 5% (v/v) de Dynasylan®, processar o revestimento por dip-coating, com
um tempo de imersão de10 min, uma posterior temperatura de cura de 140ºC, durante 30 min.
Testou-se também um pré-tratamento de plasma, mas este não produziu melhoria
significativa que justificasse o investimento num equipamento de produção de plasma.
Uma vez que o grande volume de vendas da Ansell Portugal é com luvas têxteis com
revestimentos poliméricos, testou-se também o efeito do Dynasylan® sobre esses
revestimentos. Usou-se como referência uma luva revestida com dois “dips” de polímero
(imersão em dois compostos poliméricos), que tinha valores iniciais de ângulo de contacto
com água, diiodometano e n-hexadecano inferiores a 90º, sendo por isso hidro- e oleofílica.
Após o tratamento com Dynasylan®, os protótipos dessas luvas obtiveram ângulos de contacto
com água de 159º na parte têxtil (costas da mão) e de 140º na zona com revestimento
polimérico (palma da mão). Para o diiodometano, os ângulos de contacto foram de 129º nas
costas e 122º na palma.
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Estudou-se também o processo produtivo das luvas para introdução de um novo estágio
na linha de produção para incluir um tanque com solução aquosa de Dynasylan®. Os melhores
resultados foram alcançados quando o Dynasylan® foi introduzido após a etapa de leaching e
antes da vulcanização das luvas. Assim, esta etapa de vulcanização será também aproveitada
para a cura de Dynasylan®.
Realizaram-se ainda testes de durabilidade do revestimento por este ser um filme à
superfície, nomeadamente o estudo de resistência à lavagem e o teste de abrasão
(EN388:2005). Os protótipos mantiveram o seu revestimento repelente a água e óleos após as
5 lavagens exigidas. Relativamente à abrasão nos testes realizados com água a repelência
mantem-se até ao nível 2 (nível de rutura da luva original), mas nos testes com óleo a
repelência perde-se ao fim de 100 ciclos (nível 1), apesar da luva permanecer íntegra até ao
nível 4.
O trabalho realizado nesta dissertação permitiu obter um revestimento hidro- e
oleofóbico, pela tecnologia sol-gel, em luvas têxteis, tal como era esperado, mas, também, em
luvas revestidas por polímero (acrilonitrilo butadieno ou poliuretano). Este revestimento pode
ser facilmente reproduzido nas atuais linhas de produção da Ansell Portugal e ser usado em
diversas referências de produtos.

Palavras-Chave: sol-gel; hidrofóbico; oleofóbico; Dynasylan®; ângulo de contacto;
luvas têxteis.

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