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As Fibras: Áreas de Aplicação

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As Fibras: Áreas de Aplicação

O Extraordinário Mundo das Fibras

Uma viagem pelo mundo das fibras, desde a sua produção até aplicações inovadoras, onde os materiais fibrosos contribuem decisivamente para a resolução de problemas específicos em diversos domínios.

Áreas de Aplicação das Fibras


Arquitetura

A utilização de materiais fibrosos na arquitetura deve-se, principalmente, às suas boas características tais como: fácil manuseamento, leveza e conformabilidade. As suas aplicações incluem telas ou membranas arquitetónicas e estruturas pneumáticas, utilizadas na construção de edifícios leves. Elementos funcionais e divisórias com materiais fibrosos são, por sua vez, aplicados em espaços interiores, conferindo propriedades como autolimpeza, controlo de odores, isolamento e luminosidade.

No âmbito dos materiais fibrosos aplicados na arquitetura destacam-se as fibras de poliamida, polietileno, poliéster, vidro e fibra ótica. No caso das membranas arquitetónicas, as estruturas fibrosas são revestidas com polímeros como o cloreto de polivinila, silicone e politetrafluoretileno, para adquirirem maior resistência mecânica, proteção contra raios UV, impermeabilidade e outras propriedades. Os materiais à base de fibras oferecem aos arquitetos graus de liberdade adicionais, quando comparados com materiais convencionais como o aço, a madeira ou o betão.

Membranas Arquitetónicas

O desenvolvimento de revestimentos poliméricos inovadores e a sua combinação com estruturas à base de fibras sintéticas de alta performance resultou num material compósito para utilização em edifícios, com propriedades interessantes, tais como: elevada resistência mecânica, hidrofobicidade e elevada resistência ao apodrecimento e à ação dos fungos. O resultado desta combinação são as denominadas “membranas arquitetónicas” que têm sido utilizadas com sucesso em variados projetos de arquitetura moderna.

Uma membrana arquitetónica resiste a condições extremas de luz solar, temperatura, ataque biológico, vento, chuva e neve. A principal vantagem da utilização deste tipo de membranas é o seu baixo peso, que chega a ser apenas de 1/30, quando comparada com as coberturas tradicionais de madeira e telha cerâmica ou coberturas metálicas. Este fator, para além da redução dos custos de logística associada à construção, permite reduzir as estruturas de suporte das coberturas, o que se reflete numa redução do custo final. Outras vantagens associadas à utilização destes materiais são a liberdade de design que possibilitam, o facto de serem materiais sustentáveis, dado que possuem conformabilidade e flexibilidade, proporcionando ainda economia de mão-de-obra, materiais e energia. Na figura seguinte apresentam-se aplicações de membranas arquitetónicas.

Membranas Arquitetónicas Membranas Arquitetónicas Membranas Arquitetónicas

Painéis divisórios

Nos últimos anos têm sido desenvolvidos novos sistemas para painéis com função de divisória com a utilização de reforços fibrosos inovadores. Estes reforços garantem a melhoria do ambiente, não só no sentido do conforto ou estética, mas também no aspeto funcional, conseguindo superfícies impermeáveis, estruturas leves com maior resistência mecânica, autolimpeza, resistência contra o fogo, integração de materiais com mudança de fase (PCM’s) – para regulação da temperatura, luminosidade, maior versatilidade no design, integração de componentes elétricos e capacidade de reestruturar o espaço constantemente. Alguns dos componentes usados nestes painéis incluem:

  • Estruturas fibrosas 3D;
  • Compósitos poliméricos do tipo sanduíche, reforçados com fibras;
  • Membranas arquitetónicas;
  • Estruturas orientadas direcionalmente (DOS);
  • Tecidos com fibra ótica;
  • Betão transparente com fibra ótica;

Estes painéis inovadores, para além de satisfazerem as funções descritas, podem ser estruturados em módulos que, por sua vez, podem integrar componentes operacionais como tomadas de energia, lavatórios, abastecimento de água, etc.

Painéis Divisórios Painéis Divisórios Painéis Divisórios

Tecidos funcionais

Controlo de odores

Numa estrutura fibrosa, o controlo de odores é, normalmente, conseguido através de uma tecnologia conhecida como microencapsulamento, que usa microcápsulas que servem como recipientes minúsculos de substâncias. As substâncias, líquidas ou sólidas, são libertadas para cumprir um propósito específico, neste caso, a retenção de maus odores e/ou a libertação de fragâncias.

Uma microcápsula apresenta um revestimento denominado parede, couraça ou membrana que rodeia o material encerrado no seu interior. O conteúdo das microcápsulas pode ser libertado de várias formas, dependendo das características da parede da cápsula, incluindo: pressão física, atrito, difusão, dissolução e biodegradação.

Termorregulação

Material de mudança de fase (phase change material – PCM) é um termo de largo espetro, utilizado para referenciar materiais que são capazes de mudar o seu estado dentro de uma determinada faixa de temperatura, de sólido para líquido, ou vice-versa, libertando ou armazenando calor. No sentido de criar uma melhor regulação das flutuações de temperatura proporcionada pelas fibras, estes materiais são encerrados em microcápsulas mecânica e termicamente estáveis. Outra forma de incorporar estas microcápsulas em sistemas fibrosos é através de revestimentos.

Autolimpeza

Os materiais fibrosos com capacidade de autolimpeza são biomimetizados a partir do princípio encontrado na planta de Lótus, cujas folhas são bem conhecidas pela capacidade de repelir a água e a sujidade. Basicamente, a folha de Lótus tem dois níveis de estrutura que afetam este comportamento: na microescala, protuberâncias, e na nanoescala, estruturas parecidas ao cabelo, juntamente com a composição química da cera nas folhas.

O princípio de autolimpeza de superfícies envolve a nanotecnologia com a inclusão de micro ou nanopartículas para tornar a superfície áspera e extremamente repelente à água. Desta maneira, as partículas de sujidade dificilmente podem ser retidas sobre estas superfícies, sendo removidas pela chuva ou por um simples enxaguamento em água.

A proteção antibacteriana e antialérgica é outro tema na área da limpeza dos materiais fibrosos funcionais, conseguida através da funcionalização das fibras com diversos agentes, incluindo iões de prata que funcionam como uma barreira impedindo, por exemplo, os ácaros de penetrar nas fibras e evitar o crescimento de mofo, bolor e fungos.

Iluminação

A produção de materiais fibrosos eletrónicos, dentro dos quais estão integrados os que emitem luz, envolve o uso de fibras condutoras para o transporte de energia, comunicação e networking, bem como novos materiais para a realização de ecrãs/monitores que usam tinta condutores de eletricidade, nitinol e pigmentos termocromáticos. Estes tipos de materiais fibrosos são criados utilizando técnicas de produção tradicionais, que incluem: extrusão de fibras condutoras, tecelagem, tricotagem, bordados e costura, assim como a estamparia com tintas próprias para esta função. Os tecidos emissores de luz podem reduzir a utilização de lâmpadas no futuro.

Tecidos Funcionais Tecidos Funcionais Tecidos Funcionais

Construção

Os materiais fibrosos oferecem soluções muito interessantes para o setor da construção civil. As suas aplicações podem ir desde o reforço do betão à estabilização de solos, assim como em isolamento térmico e acústico. Entre as fibras mais utilizadas na construção civil destacam-se as de vidro, carbono, aramida, basalto e as naturais. As principais vantagens da aplicação destas fibras são:

  • Excelente relação entre peso e a resistência, apresentando, por vezes, propriedades mecânicas superiores ao aço para um peso específico bastante inferior;
  • Elevada relação entre a resistência térmica e a espessura (bom isolamento térmico);
  • Bom comportamento enquanto isolante acústico;
  • Resistência a agentes químicos/biológicos (corrosão, microrganismos, etc);
  • Boa interação com o solo (geotêxteis);
  • Elevada possibilidade de estruturação das fibras (tecidos, não-tecidos e compósitos), permitindo desenhar materiais que se adequem às necessidades da aplicação;
  • Capacidade de serem inteligentes (monitorização).

Uma das maiores vantagens da sua aplicação em edifícios é a enorme redução do peso em comparação com os materiais convencionais.

Construção

Monitorização Estrutural

A utilização de sistemas de monitorização para a manutenção e segurança das estruturas construídas é, hoje em dia, considerada uma prioridade. Além de ser necessário garantir a segurança dos utilizadores de estruturas como pontes, vias de comunicação, túneis, prédios e barragens, entre outros, é também de importância vital assegurar o correto funcionamento e a durabilidade destas infraestruturas. Além disso, nos últimos anos, o número de falhas em estruturas por condições ambientais ou fenómenos naturais aumentou. Por estes motivos, a área da monitorização estrutural tem vindo a justificar vários trabalhos de investigação orientados para desenvolver sistemas de monitorização mais económicos e eficientes para evitar as consequências catastróficas desses eventos, dando um alerta em tempo oportuno.

Os sistemas atuais de monitorização são baseados em sensores. Basicamente, existem dois métodos para inclusão destes sensores numa estrutura: integrados dentro da estrutura ou colocados sobre a sua superfície. Os desenvolvimentos nesta área são diversos, compreendendo: medidores de tensão, redes de sensores sem fio, sensores de rede de Bragg, sensores de fibra ótica, sensores de vibração, para avaliações da saúde do ambiente, sensores GPS baseados no deslocamento, sensores de tensão piezofilmes e sistemas integrados em estruturas de betão, com sensores piezoelétricos, adotados para servir, também, de reforço.

Monitorização Estrutural Monitorização Estrutural Monitorização Estrutural

Isolamento

O consumo de energia é um dos fatores mais importantes quando se trata de sustentabilidade na construção. Os esforços para reduzir a energia consumida para aquecimento, ventilação e ar condicionado têm sido redirecionados para a aplicação de sistemas eficazes de isolamento térmico que são, principalmente, produzidos com fibras. Por outro lado, o isolamento térmico e acústico é cada vez mais uma necessidade de mercado no âmbito da melhoria de conforto e bem-estar. As fibras são utilizadas como isolante devido às suas características porosas.

Entre os materiais fibrosos que são utilizados como isolantes distinguem-se, principalmente, as mantas de fibras inorgânicas de origem mineral (lã de vidro, lã de rocha), as espumas orgânicas de origem sintética (poliestireno expandido e extrudido e poliuretano) e materiais orgânicos de origem natural (linho, coco, juta, entre outras).

A vantagem de utilizar materiais fibrosos como isolante é a versatilidade de formas que estes podem adotar (mantas, painéis rígidos, flocos, espumas e outros) para satisfazer diversas necessidades, assim como uma fácil colocação e manuseamento. Ao mesmo tempo, os materiais fibrosos são leves, apresentam uma razoável resistência mecânica e conseguem incorporar elevado volume de ar, tornando-se bons isolantes.

Isolamento Isolamento

Geotêxteis

Um geotêxtil é uma estrutura constituída por fibras sintéticas (poliéster, polipropileno, etc.) e/ou naturais (sisal, cânhamo, juta, etc.). Pode ser aplicado na proteção de lâminas de impermeabilização, no reforço e na filtração, em obras hidráulicas e como barreira química.

Na figura apresentam-se algumas aplicações de geotêxteis.

Os materiais geotêxteis são o maior grupo dentro dos materiais geosintéticos que incluem, igualmente, as geomembranas, as georedes e as geogrelhas. Outro grupo resultante é constituído pelos geocompósitos, que são compostos por dois geosintéticos como geotêxtil/geogrelhas, geotêxtil/geomembranas e geomembranas/georede.

Geotêxteis Geotêxteis

Reforço de Betão

O betão, enquanto material utilizado na construção de estruturas, caracteriza-se pela sua elevada resistência à compressão mas baixa resistência à tração. Devido a este comportamento distinto, quando sujeito a esforços de tração, o betão é reforçado com varões de aço no seu interior com o intuito destes resistirem aos esforços de tração. A principal desvantagem da utilização de varões de aço deve-se aos problemas de corrosão que surgem a médio/longo prazo. Estes problemas são acelerados quando o betão apresenta recobrimento insuficiente, fissuras que deixam a armadura exposta ou quando se encontra exposto a ambientes corrosivos, como no caso das construções à beira-mar.

Atualmente, uma das formas de reforço do betão é através da adição de fibras curtas, distribuídas de forma aleatória para reforçar a mistura. Desta forma, é possível aumentar a resistência à tração do betão, diminuindo a sua fendilhação e os mecanismos responsáveis pela propagação das fendas. As características mecânicas, bem como outras propriedades físicas do betão reforçado com fibras, dependem das propriedades da fibra, da matriz, da interação fibra-matriz e da dispersão de fibras dentro da matriz cimentícia.

Reforço de Betão Reforço de Betão Reforço de Betão

Ancoragem de Plataformas Oceânicas

Um dos aspetos mais importantes a considerar pelos engenheiros, no caso das plataformas oceânicas, são as condições ambientais, tais como: o vento, as ondas, as correntes, a água do mar, a pressão hidrostática e os terramotos. Todos os fenómenos climáticos afetam, de forma diferenciada, as construções. No entanto, no caso das plataformas oceânicas a sua influência é mais severa por estarem expostas a quase todos os fatores mencionados, além das suas fundações serem subaquáticas.

No passado, os cabos que sustentavam as plataformas nas fundações subaquáticas eram construídos em aço, dado que este era um dos materiais disponíveis com melhores características mecânicas. Posteriormente, devido à corrosão acelerada das instalações suboceânicas, induzida pelos cloretos presentes na água, tiveram de se considerar outros materiais para a sua substituição. Os avanços ocorridos nos domínios da tecnologia de produção de cordas e de produção das fibras influenciaram fortemente a engenharia civil dos oceanos, abrindo as portas à utilização de cordas e cabos à base de fibras, em plataformas oceânicas.

Ancoragem de Plataformas Oceânicas Ancoragem de Plataformas Oceânicas Ancoragem de Plataformas Oceânicas

Desporto

Os materiais fibrosos são utilizados em quase todos os tipos de desportos, tanto nos equipamentos como no vestuário. Estes oferecem características diversificadas, tais como redução de peso, melhor desempenho mecânico, maior durabilidade e elasticidade, redução de atrito, conforto, entre outras, de forma a aumentar a performance do atleta.

As fibras mais utilizadas em aplicações desportivas são: poliéster, poliamida, polipropileno, elastano, carbono, aramida e fibras funcionais com capacidades diversas. Os materiais funcionais proporcionam uma elevada sensação de conforto aos utilizadores devido a: ótimas propriedades tácteis, baixa absorção de humidade, capacidade de transportar a transpiração da pele para o exterior do corpo, isolamento térmico e ao seu design e variedade de cores.

As principais aplicações destes materiais encontram-se na gestão de humidade, termoregulação, repelência à água, respirabilidade e monitorização dos sinais vitais no vestuário desportivo. Além disso, os materiais fibrosos são utilizados nos equipamentos desportivos, principalmente sob a forma de compósitos para fornecerem maior resistência, durabilidade, facilidade de transporte, redução de peso e manutenção.

Vestuário Desportivo

O termo “vestuário desportivo” refere-se a todo o vestuário especialmente concebido para utilização em atividades desportivas.

O conforto proporcionado pelo vestuário é um dos principais critérios de seleção por parte dos desportistas, profissionais ou não, dado que o vestuário afeta não só o bem-estar mas, também, o desempenho do atleta.

De modo a maximizar a performance do atleta, o vestuário desportivo deve, principalmente, ser eficiente na termoregulação corporal e na transferência de humidade.

É de realçar que todos estes fatores são dependentes da estrutura fibrosa utilizada.

Nos últimos anos, os desenvolvimentos nesta área passam por encontrar materiais e estruturas fibrosas que sejam: leves, mas duráveis; à prova de água, mas respiráveis e macios; e mais resistentes. Deste modo, têm surgido os “tecidos inteligentes”. Estas estruturas fibrosas foram pensadas e desenvolvidas para potenciar os benefícios das atividades físicas e minimizar os seus possíveis inconvenientes.

As estruturas fibrosas utilizadas na produção de vestuário desportivo apresentam sempre alguma elasticidade, de modo a garantir uma liberdade ilimitada de movimentos e a transportar a humidade do corpo para as camadas fibrosas próximas do meio exterior, assumindo um papel fundamental na otimização da performance do atleta. Com a combinação adequada de fibras, fios e tecnologia de processamento é possível produzir estruturas ideais para o vestuário desportivo funcional.

As fibras mais utilizadas no desporto são fibras sintéticas e de alta performance.

As fibras sintéticas podem ser modificadas no processo de fabrico. Por exemplo, a produção de fibras ocas ou de fibras com secções diferenciadas, ou serem misturadas com fibras naturais de modo a melhorar as propriedades termofisiológicas. As propriedades de resistência aos raios U.V. ou as antimicrobianas fazem com que a utilização destas fibras no desporto seja ainda mais apelativa.

As fibras de alta performance oferecem propriedades especiais, dependendo da modalidade desportiva e apenas através destas é possível responder às exigências das várias modalidades.

Vestuário Desportivo Vestuário Desportivo

Equipamento Desportivo

A utilização de compósitos fibrosos em equipamentos desportivos é relativamente recente. A sua utilização neste tipo de dispositivos ocorre devido a várias vantagens: facilidade de transporte, desempenho, redução de peso, durabilidade e reduzida manutenção.

Inicialmente, como reforço de materiais compósitos, eram utilizados materiais naturais, como a madeira, devido à sua boa absorção ao impacto. Contudo, estes materiais apresentavam alguns inconvenientes. A sua natureza anisotrópica resultava numa resistência pouco uniforme e uma grande absorção de humidade que proporcionava várias deformações.

Nos anos 70, metais leves, como o alumínio e o titânio, tornaram-se muito populares em aplicações desportivas devido à sua rigidez e leveza. No entanto, mesmo pequenas tensões neste material causavam grandes deformações.

Posteriormente, os compósitos em fibras de vidro e carbono com matriz polimérica do tipo epóxida, entre outros polímeros, substituíram os materiais metálicos. A anisotropia destes materiais permitiu a obtenção de maior resistência em aplicações onde esta é fundamental. Por outro lado, estes compósitos oferecem uma maior rigidez, resistência à fadiga e amortecimento quando comparados com os metais.

A utilidade dos compósitos nos equipamentos desportivos depende da sua finalidade. Por exemplo, em algumas modalidades, é necessária uma boa absorção ao choque, enquanto que noutras é necessária uma perda mínima de energia, de forma a proporcionar maiores velocidades.

As propriedades dos equipamentos dependem dos materiais utilizados, do design e da tecnologia de produção utilizada.

Equipamento Desportivo Equipamento Desportivo Equipamento Desportivo

Medicina

Os materiais fibrosos de aplicação médica são produtos concebidos para atender necessidades específicas, e adequados a aplicações médicas e cirúrgicas, apresentando uma influência direta no tratamento médico, cirúrgico e pós-cirúrgico do paciente. Os materiais aplicados nesta área apresentam propriedades específicas, tais como: flexibilidade, resistência, biocompatibilidade, porosidade, entre outras.

As fibras mais utilizadas em aplicações médicas são: algodão, poliuretano, polipropileno, polimetilmetacrilato, poliéster, fibras de alginato e ainda fibras biodegradáveis e bioabsorvíveis, como são os casos das fibras de quitina e de colagénio.

Dentro das aplicações médicas, os materiais fibrosos podem dividir-se em: materiais cirúrgicos implantáveis (tendões artificias, stents, válvulas cardíacas artificiais, próteses, etc.), materiais cirúrgicos não implantáveis (gazes, algodão, pensos, etc.), dispositivos extracorporais (rim, fígado e pulmão artificiais) e produtos de saúde e higiene (batas, gorros, campos cirúrgicos, etc.).

Medicina

Materiais Implantáveis

Nem sempre é possível substituir uma parte defeituosa do corpo com o transplante e, por essa razão, a utilização de substitutos artificiais está em crescente desenvolvimento. Os biomateriais são a base dos materiais fibrosos implantáveis, cujas estruturas fibrosas são, essencialmente, malhas, tecidos, não-tecidos e entrançados.

As principais características dos materiais fibrosos implantáveis são: a biocompatibilidade, a porosidade, o diâmetro das fibras, a biodegradibilidade ou bioestabilidade (em função da aplicação pretendida) e a não-toxicidade.
As características mecânicas são, igualmente, um fator de elevada importância nestes materiais e, por isso, são utilizadas fibras que proporcionam resistência e fortes interações entre o implante e o tecido.

A fibra mais reativa com o corpo humano é a poliamida. Pelo contrário, o  politetrafluoretileno (PTFE) é o material menos reativo.

As principais aplicações de materiais fibrosos implantáveis são: suturas, implantes de tecidos moles, implantes ortopédicos e implantes cardiovasculares.

Materiais Implantáveis Materiais Implantáveis

Materiais Não Implantáveis

Os materiais de uso não implantável são aqueles que se utilizam em aplicações externas, que podem ou não estar em contacto com a pele.

Estes materiais, dependendo dos casos, devem ser: antialérgicos, anticancerígenos, antibacterianos, biocompatíveis, permeáveis ao ar, não tóxicos, bem como devem apresentar uma boa capacidade de absorção de líquidos, elevadas capilaridade e molhabilidade, possibilitar o transporte de humidade, possuir propriedades cicatrizantes e, ainda, possuir a capacidade de serem esterilizados.

As principais aplicações destes materiais referem-se a ligaduras, tratamentos de feridas, gazes, emplastros e gessos.

Dispositivos Extra Corporais

Os dispositivos extracorporais são órgãos mecânicos (rim, fígado e pulmão artificiais) utilizados na purificação sanguínea.

Estes dispositivos devem obedecer a determinados requisitos, entre os quais: antialérgicos, anticancerígenos, boa resistência a microrganismos, antibacterianos, permeabilidade ao ar, não tóxicos e capacidade de ser esterilizados. A função e desempenho destes dispositivos dependem das fibras e estruturas utilizadas.

O rim artificial possui a função de filtração e excreção, fazendo com que o sangue circule através de uma membrana que pode, por exemplo, ser constituída por fibras ocas de celulose na forma de celofane que retém os produtos removidos. Filtros multicamada compostos por várias camadas obtidas por perfuração com agulhas, com densidades variáveis, podem ser usados no rim artificial de modo a remover os produtos indesejados de forma mais rápida e eficiente.

O fígado artificial utiliza fibras ocas ou membranas similares às utilizadas no rim artificial para desempenhar a secreção biliar e glicogénica.

A membrana oca que forma o pulmão artificial possui alta permeabilidade aos gases, mas baixa permeabilidade aos líquidos e imita o funcionamento do pulmão natural, permitindo que o oxigénio entre em contacto com o sangue do paciente.

Dispositivos Extra Corporais Dispositivos Extra Corporais

Produtos de Saúde e higiene

Os produtos de saúde e higiene englobam uma vasta gama de materiais fibrosos, para diferentes aplicações e surgem da necessidade de proteger, quer o paciente, quer a equipa médica, de qualquer contacto com fluidos potencialmente contaminados.

Com o crescente aumento de infeções transmitidas pelo vírus, como a SIDA ou o SARS-COV2, e outros altamente resistentes, estes produtos assumem, cada vez mais, um papel fundamental.

Tal como os restantes materiais fibrosos de aplicação médica, os produtos de higiene e saúde devem ser: antialérgicos, resistentes a microrganismos, permeáveis ao ar, não tóxicos, capazes de serem esterilizados e impermeáveis a líquidos. Para além disso, estes produtos devem proporcionar conforto e não limitar os movimentos de quem os utiliza.

Os produtos de saúde e higiene mais comuns são as batas, os gorros, as máscaras e os campos cirúrgicos.

Produtos de Saúde e Higiene Produtos de Saúde e Higiene

Proteção

Proteção pessoal

Os materiais fibrosos são utilizados na área da proteção pessoal para proteger o utilizador de efeitos ambientais perigosos, que possam resultar em danos ou mesmo levar à morte.

Estes materiais têm aplicações em diversas atividades profissionais, tais como em militares, polícias, bombeiros, soldadores, biólogos, jardineiros, eletricistas e trabalhadores de plataformas petrolíferas, representando verdadeiras vantagens como maior conforto, bem-estar e segurança.

As fibras mais utilizadas na proteção incluem poliéster, poliamida, aramida, acrílico, polietileno, elastano e as fibras funcionais comerciais, que apresentam funcionalidades diversas tais como termoregulação, resistência à chama e proteção antimicrobiana.

Os materiais fibrosos proporcionam proteção em diversas áreas, incluindo proteção térmica (fatos de bombeiro e de proteção contra o frio extremo), proteção química (equipamento de proteção contra agentes nocivos), proteção mecânica (proteção contra o corte, perfuração, abrasão e balística) e proteção biológica (equipamento de proteção contra microrganismos).

Proteção Pessoal

Proteção térmica

A proteção térmica inclui:

  • Proteção contra o calor e a chama;
  • Proteção contra o frio;

Os requisitos dos materiais para ambas as categorias são semelhantes:

  • Integridade do material a utilizar no sistema de proteção;
  • Repelência a líquidos;
  • Isolamento térmico;

A maior diferença entre estes materiais reside na:

  • Resistência à chama para os materiais protetores de calor e chama;
  • Resistência a condições ambientais como vento, frio e neve nos materiais fibrosos protetores do frio;

As soluções em multicamada são utilizadas tanto para proteger contra o frio como contra o calor, sendo que, nestes casos, cada camada desempenha um papel específico na proteção global do conjunto.
Neste tipo de proteção, o ar é um fator muito importante, pois é um mau condutor de calor, ou seja, um bom isolante.

Proteção contra o calor e a chama

O seguinte quadro mostra alguns exemplos de fibras retardadoras de chama e as suas características.

Nome Genérico Marca Comercial Características
Aramida (Meta) Nomex Excelente durabilidade e resistência química
Aramida (Para) Kermel; Kevlar; Twaron Excelente resistência à rotura e à abrasão
Modacrílica SEF; Kanecaron Excelente resistência química e à abrasão Retração térmica elevada
Poliamida P84 Retração térmica elevadaPropriedades térmicas inferiores à fibra meta-aramida
Vinal Vinex FR9B Muito sensível ao encolhimento


As fibras de algodão, viscose, polietileno e polipropileno não devem ser utlizadas neste tipo de aplicação devido à sua inflamabilidade e dissolubilidade.

Proteção contra o frio

Algumas das fibras utilizadas na proteção contra o frio, devido às suas excelentes propriedades de isolamento térmico, incluem:

  • Lã;
  • Poliéster;
  • Poliamida;
  • Polipropileno;

As fibras não-naturais são, preferencialmente, utilizadas com configuração oca, para aprisionamento do ar, obtendo-se um melhor isolamento das condições ambientais extremas como frio, chuva e vento.

Proteção contra o frio

Proteção Química

Os acidentes com produtos químicos podem acontecer de diversas formas:

  • Através do contacto com vapores, gases, líquidos ou material contaminado;
  • Através de derramamento de produtos;
  • Através do contacto com solo contaminado;
  • Através da manipulação de instrumentos ou equipamentos contaminados;

Militares, polícias e investigadores químicos são exemplos de profissões que têm de manusear com produtos químicos.

O vestuário de proteção química inclui vestuário com encapsulamento completo, formado por uma única peça que protege de gases, vapores e partículas tóxicas; e vestuário não encapsulado, sem proteção facial integrada e contra derramamentos químicos.

Os materiais fibrosos utilizados nesta área devem ser:

  • Resistentes a produtos químicos;
  • Duráveis;
  • Flexíveis;
  • Resistentes termicamente;
  • Facilmente limpos;

As fibras mais utilizadas são polipropileno, polietileno e poliéster.

O poliéster apresenta:

  • Boa resistência à luz e ao uso;
  • Boa elasticidade;
  • Resistência à maior parte dos produtos químicos;
  • Fácil secagem;
  • Resistência à rutura e desgaste;

O polipropileno apresenta:

  • Ótima resistência aos agentes químicos sintéticos e naturais;
  • Ótima resistência aos solventes em temperatura ambiente;
  • Boa resistência a óleos e graxas;

O polietileno tem características:

  • Não-tóxicas;
  • Flexibilidade;
  • Impermeabilidade;
  • Resistência a uma gama de produtos químicos;
Proteção Química Proteção Química

Proteção mecânica

A proteção mecânica pode assumir diversas tipologias incluindo:

  • Abrasão, corte e perfuração;
  • Impacto (Balística);

Quanto à abrasão, corte e perfuração, verifica-se que o uso de ferramentas pontiagudas, lâminas ou serras podem ser objetos extremamente perigosos em profissões como talhantes, jardineiros, lenhadores, entre outras.

Quanto ao impacto, os coletes à prova de bala, capacetes e veículos blindados são exemplos de proteção utilizados.

Os coletes à prova de bala são artefactos militares ou policiais que protegem os utilizadores contra projéteis.
São formados por várias camadas de tecidos (16 a 20), sobrepostos com uma certa folga, oferecendo uma certa resistência ao avanço do projétil, absorvendo o choque/energia por ele provocado.

As fibras de aramida e polietileno de ultraalto peso molecular são utilizadas na proteção mecânica, devido a características como:

  • Resistência à abrasão;
  • Isolamento térmico;
  • Elevada resistência mecânica;
  • Baixo peso;
Proteção Mecânica Proteção Mecânica

Proteção biológica

A proteção biológica é uma combinação da:

  • Proteção antimicrobiana;
  • Proteção antifúgica;
  • Proteção antiácaros;

Profissões sujeitas a bactérias, fungos e ácaros tais como investigadores, biólogos, entre outros, devem utilizar vestuário adequado. Os iões de prata incorporados nas fibras são largamente utilizados na proteção biológica. Neste caso, quando a bactéria entra em contacto com a fibra, os iões de prata interrompem as funções vitais desses microrganismos e degradam proteínas ligadas a processos de metabolismo e reprodução das bactérias, levando assim à sua morte.

Proteção Biológica


Mobilidade

Os materiais fibrosos são aplicados nos diversos sistemas de transporte de modo a promoverem maior conforto (isolamento e revestimento de interior de automóveis, aviões, comboios), maior segurança (airbags, cintos, pneus, reforço de pneus, etc.), redução de peso e consequente redução de dióxido de carbono (CO2 ) (aplicação de materiais compósitos em suporte para painéis de instrumentos, estruturas de aviões, cascos de navios, hélices de barcos, etc.). Estes materiais aplicam-se em sistemas de transporte aéreos (aviões e helicópteros), terrestres (automóveis, autocarros, veículos pesados e comboios) e marítimos (barcos e navios).

As fibras de poliéster e poliamida são bastante utilizadas, com o intuito de promover uma maior segurança, sendo aplicadas em cintos de segurança e airbags, respetivamente.

Quanto à redução de peso e consequente redução de CO2, são utilizadas fibras de carbono, fibras de vidro e fibras naturais como linho, cânhamo e coco, entre outras.

Fibras de polipropileno, lã, poliéster e viscose são bastante comuns em elementos que promovem conforto em veículos de transporte.

Mobilidade

Mobilidade Terrestre

Os transportes públicos, como os autocarros e comboios, impõem requisitos adicionais ao nível dos materiais utilizados comparativamente aos veículos automóveis. Por um lado, pelo facto de transportarem uma quantidade elevada de passageiros várias vezes ao dia e, por outro lado, por serem veículos com maiores dimensões.

Os materiais fibrosos utilizados em transportes públicos deverão apresentar:

  • Elevada resistência à abrasão;
  • Resistência ao rasgo e perfuração;
  • Resistência à luz;
  • Resistência à absorção de água;
  • Resistência à sujidade;
  • Resistência à chama;
  • Facilidade de limpeza.

Nos veículos pesados, um dos acessórios mais usados, para além de todos os componentes apresentados anteriormente, são as coberturas de camiões, conhecidas como lonas. As lonas são produzidas por processos de revestimento, em que se utiliza um substrato (estrutura têxtil) em combinação com um polímero. Têm o intuito de reduzir a resistência ao movimento provocada pelo ar e, consequentemente, melhorar a aerodinâmica do camião.

Os tecidos de poliamida e poliéster (substratos) revestidos por policloreto de polivinila (PVC) (polímero) são os materiais mais utilizados devido a características como:

  • Elevada resistência;
  • Elasticidade;
  • Resistência à abrasão;
  • Excelente resistência ao desgaste.
Mobilidade Terrestre Mobilidade Terrestre

Mobilidade Aérea

Os principais desafios nos sistemas de transportes aéreos, como os aviões, são:

  • A segurança (principalmente relativamente à flamabilidade);
  • A redução de peso para a economia de combustível e redução das emissões de CO2;

A reduzida flamabilidade é vital, sendo que as estatísticas mostram que 25% das mortes em acidentes de avião devem-se ao fogo.

Os materiais fibrosos utilizados incluem fibras retardantes à chama, como a fibra Trevira CS, utilizadas em assentos, cortinas, tapetes, entre outros.

Os materiais compósitos reforçados com fibras são largamente utilizados na estrutura de aviões e helicópteros, possibilitando reduções de peso de cerca de 20 a 30%, permitindo o aumento da capacidade de carga nos aviões comerciais e maior capacidade de transporte no caso dos militares.

Os requisitos destes materiais incluem:

  • Elevada resistência à fadiga, permitindo uma maior vida útil do avião;
  • Elevada resistência à oxidação, devido às condições atmosféricas em que os aviões são utilizados;
  • Elevada resistência mecânica, para suportar os esforços durante o voo;

As fibras mais utilizadas são as fibras de carbono e as de vidro, devido às suas características:

  • Elevada rigidez;
  • Baixo peso;
  • Absorção de energia;
  • Excelentes propriedades mecânicas;
Mobilidade Aérea Mobilidade Aérea

Mobilidade Marítima

Nos transportes marítimos, os materiais fibrosos são, principalmente, utilizados em velas e cabos náuticos, sistemas de isolamento térmico e acústico e em materiais compósitos, utilizados, por exemplo, em cascos de barcos.

As fibras utilizadas em cada caso incluem:

  • Poliamida;
  • Poliéster;
  • Carbono;
  • Vidro;

As fibras de poliamida e de poliéster são aplicadas em velas e cabos náuticos, devido a características como:

  • Resistência ao rasgo;
  • Baixa absorção de água;
  • Resistência à luz solar (UV);

As fibras de vidro são aplicadas em isolamentos térmico e acústico devido a características como:

  • Baixos coeficientes de condutividade térmica;
  • Grande versatilidade, possibilitando a sua aplicação de diversas formas;
  • Redução da reverberação;

As fibras de carbono, vidro e aramida são aplicadas em materiais compósitos em cascos de barcos e navios devido a características como:

  • Elevada rigidez;
  • Baixo peso;
  • Absorção de energia;
  • Excelentes propriedades mecânicas.

O objetivo na construção dos cascos dos navios é obter uma maior resistência ao impacto com o menor peso possível.

Em embarcações de pequeno porte, os compósitos de fibra de vidro passaram a ser materiais de eleição, garantindo performance e segurança com baixo peso e custo controlado.

Nas embarcações de competição, os compósitos de fibra de carbono são também utilizados como forma de garantir a produção de componentes extremamente finos e resistentes, garantindo a possibilidade de elevadas velocidades.

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