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As Fibras: O que são e que tipos existem

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As Fibras: O que são e que tipos existem


O que são as Fibras?

As fibras são elementos filiformes que apresentam um elevado comprimento em relação à dimensão transversal máxima, sendo caracterizadas pela sua flexibilidade e finura. As fibras são constituídas por macromoléculas, os polímeros, que, por sua vez, são compostos por uma sequência de monómeros (unidade que se repete num polímero). Os polímeros são quimicamente estáveis, enquanto os monómeros são quimicamente instáveis, o que explica a reação de união de monómeros na formação do polímero de base que constitui as fibras.

As fibras, naturais e não-naturais, possuem cadeias moleculares bastante longas, podendo apresentar maior ou menor grau de orientação molecular. Quando apresentam uma elevada orientação formam zonas cristalinas, ou seja, os polímeros encontram-se alinhados longitudinalmente e numa ordem mais ou menos paralela. Quando as moléculas apresentam baixa orientação, formam-se zonas amorfas, de orientação indefinida. Estes fatores influenciam diretamente as propriedades das fibras. Assim, uma elevada orientação dos polímeros confere elevada resistência à tração, baixo alongamento, resistência ao calor e aos químicos, sendo que fibras com elevadas zonas amorfas tendem a apresentar caraterísticas contrárias, assim como maior flexibilidade, suavidade e confortabilidade.

As fibras podem ser contínuas ou descontínuas. As contínuas apresentam comprimento ilimitado e são normalmente produzidas pelo processo de extrusão de fibras não-naturais, excetuando o caso da fibra de seda e similares, que é natural e continuamente “extrudida” pelo bicho-da-seda. As descontínuas apresentam comprimento limitado, podendo resultar do corte de fibras contínuas extrudidas, das limitações naturalmente inerentes às dimensões fibras naturais ou de processos não-convencionais, como a eletrofiação.


Que tipos de Fibras existem?


Fibras Naturais

As fibras naturais são todas as fibras extraídas de elementos origem natural, como por exemplo animal, vegetal ou mineral.

As fibras naturais de origem animal podem provir da secreção glandular de alguns insetos, como é o caso da seda, em que dois filamentos de fibroína são ligados por sericina, ou, então, de bolbos pilosos de alguns animais e apresentar uma estrutura molecular composta de queratina, como é o caso da lã.

As fibras vegetais são estruturas alongadas, de secção transversal arredondada, que podem ser classificadas, de acordo com a sua origem, em: fibras da semente, fibras do caule, fibras das folhas e fibras dos fruto.

Comparativamente com as fibras naturais tradicionais, as fibras vegetais apresentam como principais vantagens: a abundância, o baixo custo, a baixa massa volúmica, a capacidade de absorção de dióxido de carbono do meio-ambiente, a biodegradabilidade e a renovabilidade.
Em contrapartida, as suas principais desvantagens são: a elevada absorção de humidade, a baixa resistência a micro-organismos, a baixa estabilidade térmica e propriedades mecânicas inferiores às das fibras não-naturais.

As fibras de origem mineral têm a sua origem em rochas com estrutura fibrosa e são constituídas, essencialmente, por silicatos. Um exemplo de uma fibra de origem mineral é o amianto.

Fibras Naturais Fibras Naturais

Fibras Não Naturais

As fibras não-naturais foram desenvolvidas com o intuito de melhorar várias propriedades relativamente às fibras naturais como: o rendimento mecânico, a estabilidade térmica e a condutividade elétrica.

São conhecidas como fibras feitas pelo Homem e podem dividir-se em artificiais ou sintéticas.

As fibras artificiais são obtidas a partir da transformação de polímeros naturais, através da ação de agentes químicos, em processos de extrusão. Na sua grande maioria, o polímero percursor de muitas das fibras artificiais é a celulose, extraída de linters de algodão, folhas de árvores, como o eucalipto, bamboo, soja, milho, entre outras. Outros percursores, como a caseína do leite ou o alginato extraído das algas, podem igualmente ser utilizados.

As fibras sintéticas são normalmente produzidas quimicamente através de percursores provenientes do petróleo, originando uma vasta gama de materiais com propriedades diversas. O aparecimento das fibras sintéticas contribui fortemente para o alargamento da gama de aplicações dos materiais à base de fibras, considerando as suas propriedades físicas, químicas e mecânicas. Desta forma, fibras de poliéster, poliamida ou polipropileno encontraram rapidamente aplicações generalizadas e em grande escala em áreas ditas não-convencionais – vestuário e têxteis-lar, incluindo medicina, transportes, aeronáutica, construção civil, de entre muitas outras.

Fibras Não Naturais Fibras Não Naturais Fibras Não Naturais
Fibras Não Naturais

Fibras Inorgânicas

As fibras inorgânicas são constituídas, essencialmente, por compostos químicos inorgânicos com base em elementos naturais como o carbono, o silício e o boro, que, em geral, após receberem tratamento a elevadas temperaturas se transformam em fibras.

As fibras inorgânicas, também muitas vezes apelidadas de fibras de alto desempenho ou de super-fibras, apresentam caraterísticas e propriedades que as diferem das restantes fibras não-naturais, e, por isso, raramente encontram aplicações na área dos têxteis convencionais. Efetivamente, estas fibras apresentam como caraterísticas gerais elevada resistência térmica e mecânica, o que faz com que sejam sobretudo aplicadas em soluções de engenharia, em muitos casos em combinação com outro tipo de materiais – compósitos. Estas aplicações concorrem, normalmente, com materiais convencionais, substituindo-os muitas vezes devido à sua facilidade de processamento, resistência térmica, resistência a agentes químicos e, sobretudo, devido à excelente relação peso/propriedades mecânicas.

De uma maneira geral, as fibras inorgânicas são de difícil processamento pelas técnicas têxteis convencionais, como tecelagem ou tricotagem, devido ao facto de quebrarem facilmente em flexão (frágeis), de apresentarem baixo alongamento na rotura e de possuírem elevados coeficientes de atrito com os metais obrigando, muitas vezes, à sua lubrificação superficial.

Fibras Inorgânicas Fibras Inorgânicas Fibras Inorgânicas

Fibras Funcionais

Os avanços registados na indústria de produção de fibras permitiram ir ao encontro das várias exigências que surgiram e continuam a surgir de forma a satisfazer o Homem. A crescente procura por novos materiais, para satisfazer novas necessidades levou os materiais fibrosos a evoluir no sentido de novas funcionalidades impostas aos materiais.

A funcionalização das propriedades define-se como todos os aspetos que vão para além da estética e decoração, incluindo as chamadas “propriedades inteligentes” que são propriedades impostas ao material, para que este reaja a um estímulo exterior, como, por exemplo, a temperatura.

Desta forma, as fibras funcionais são fibras que desempenham uma função específica, podendo definir-se como sendo únicas, na medida em que cada uma está apta para responder a uma dada situação, isto é, qualquer fibra que apresente uma característica inovadora, não habitual ou convencional. Esta funcionalização pode ser obtida através das características intrínsecas do próprio polímero de base, da adição de compostos específicos durante o processo de extrusão ou do acabamento químico das fibras após extrusão ou colheita.

Fibras antimicrobianas, termoreguladoras, resistentes a altas temperaturas, gestoras de humidade, como memória de forma, condutoras de eletricidade, entre outras, são exemplos de fibras funcionais.

Fibras Funcionais Fibras Funcionais
Fibras Funcionais Fibras Funcionais

Nanofibras

As nanociências e a nanotecnologia deram origem às nanofibras, sendo atualmente dos principais focos de atividades de investigação, desenvolvimento e inovação, onde os investimentos têm sido significativos.

As nanofibras são normalmente produzidas por fiação eletrostática.

Os polímeros-base normalmente utilizados para a formação de nanofibras são polietileno (PE), polipropileno (PP), polibenzimidazole (PBI), poliacrilonitrilo (PAN), poliamida (PA), polietilenotereftalato (PET) e poliéster (PS), entre outros.

Considerando a escala nanométrica em que estas fibras são concebidas, apresentam propriedades especiais que as tornam muito atraentes para numerosas aplicações, tais como:
– Elevada área superficial específica (área / unidade de massa);
– Alta relação de aspeto (comprimento / diâmetro);
– Baixo número de defeitos;
– Potencial biomimético;

Estas propriedades levam à potencial aplicação das nanofibras em campos tão diversos como filtros de alta performance, materiais fibrosos absorventes, compósitos reforçados por fibras, materiais fibrosos para curativos, enxertos criados em vivo para implantes, materiais para libertação controlada de fármacos, dispositivos nano e microeletrónicos, blindagem eletromagnética, dispositivos fotovoltaicos, elétrodos de alta performance, bem como uma gama de sensores baseados em nanofibras.

Nanofibras Rede de Nanofibras Manto de Nanofibras

Fibras Multicomponentes

As fibras multicomponentes são fibras que combinam pelo menos dois polímeros com propriedades e/ou composições químicas diferentes. Os polímeros são extrudidos conjuntamente, sendo que a sua posição relativa ao longo do comprimento da fibra depende de fatores como a geometria dos orifícios da fieira e das propriedades intrínsecas do próprio polímero, incluindo a viscosidade e o peso molecular.

Podem obter-se fibras multicomponentes com as propriedades desejadas, fazendo uma correta combinação entre os polímeros, as condições de fabrico e os aditivos adicionados. As tecnologias de produção de fibras multicomponentes podem ser utilizadas para a produção de fibras com mistura de filamentos, variando a cor, a massa linear, a natureza do polímero, entre outras.

Uma das fibras multicomponentes mais utilizada é constituída por polietileno e polipropileno (polímeros com pontos de fusão distintos), sendo utilizadas na produção de nãotecidos, utilizando a fibra de polietileno como ligante por apresentar menor ponto de fusão. O material resultante é leve, resistente, suave e confortável, seca rapidamente e possui elevada resistência à abrasão e à sujidade.

Espera-se que no futuro, pela possibilidade de combinação das propriedades dos polímeros de base, as fibras multicomponentes se assumam como materiais de engenharia em áreas tão diversas como a medicina, a arquitetura, a agricultura e mesmo a moda.

Fibras Multicomponentes

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