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https://hdl.handle.net/10316/40229
Título: | Estágio na Ansell Portugal - Aplicação de revestimentos hidrofóbicos e oleofóbicos obtidos por sol-gel em têxteis | Autor: | Allegro, Clara Maria Correia Sollari | Orientador: | Durães, Luísa Maria Rocha Oliveira, Geraldo Alexandre Pimentel de |
Palavras-chave: | sol-gel; hidrofóbico; oleofóbico; Dynasylan®; ângulo de contacto; luvas têxteis; sol-gel; hydrophobic; oleophobic; Dynasylan®; contact angle; textile gloves | Data: | 8-Set-2015 | Local de edição ou do evento: | Coimbra | 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. 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. This MSc Thesis was developed under the scope of continuous improvement project of R&D department of Ansell Portugal. Ansell is the global leader in protection solutions. Thus, this company always seeks to improve the properties of its products, making them more comfortable, with better performance and safe use. The purpose of this work was to develop textile gloves with hydrophobic (water repellent) and oleophobic (oil repellent) coating, using the sol-gel technology, ensuring self-cleaning and easy-to-clean properties on the glove. The development strategy used in this project required the use of a simple process, easy to apply in the production process of the company, at no significant extra cost and allowing quick implementation. Because of the simplified strategy that the company desires, there was no time to developed of a new polymer, thus one commercial sol-gel precursor was used, the Dynasylan® F 8815 (a fluroalkyl water-borne siloxane), which modifies the textile surface making it water and oil repellent due to a decrease in the surface energy. Experimental tests were performed by applying Dynasylan® on the textile glove (liner), and it was possible to confirm the efficacy of its repellency properties. The oleophobicity and hydrophobicity were evaluated by measuring the water contact angle (to verify hydrophobicity), and diiodomethane and n-hexadecane (to verify oleophobicity). The optimized conditions to apply Dynasylan® correspond to the use of an aqueous solution with 5% (v/v) Dynasylan, applied by dip-coating with an immersion time of 10 min and posteriorly cured at 140°C during 30 min. A pre-treatment plasma was also tested, but it did not lead to significant improvement to justify an investment in a plasma equipment. Ansell Portugal was a large volume of sales of textile gloves coated with polymeric compounds (acrylonitrile-butadiene and polyurethane), thus the effect of Dynasylan® on these coatings was also tested. A reference glove coated with two polymer "dips" (immersion into two polymer compounds) was used, which had initial contact angle values with water, diiodomethane and n-hexadecane less than 90º, and was therefore, hydrophilic and oleophilic. After treatment with Dynasylan®, the prototypes of these gloves had water contact angles of 159º in the textile part (back of the hand) and 140º in the region with polymer coating (palm of the hand) . For diiodomethane measurements, the contact angles were 129º in the back and 122º in the palm. The necessary modification of the production process of the gloves to introduce a new stage in the production line for a tank with the aqueous solution with Dynasylan® was also addressed. The best results were achieved when Dynasylan® was introduced after the leaching stage and before the vulcanization process of the gloves. In this way this vulcanization stage was availed for Dynasylan® curing. Durability tests were also made to test the surface coating resistance, namely by studying the washing resistance and performing abrasion tests (EN388:2005). It was confirmed the water and oil repellence after 5 required washes. In the abrasion test, the water repellence is maintained, up to level 2 (level of disruption of the original gloves), but the oil repellence is lost after 100 cycles (level 1) although the glove remains intact until level 4. The work accomplished during this dissertation led the developing of water and oil repellent coatings, by the sol-gel technology, for textile gloves and gloves with polymeric coatings (acrylonitrile-butadiene and polyurethane). The studied Dynasylan® coating can be easily reproduced in the current production lines of Ansell Portugal and used in multiple product references. |
Descrição: | Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra | URI: | https://hdl.handle.net/10316/40229 | Direitos: | openAccess |
Aparece nas coleções: | UC - Dissertações de Mestrado FCTUC Eng.Química - Teses de Mestrado |
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Aplicacao de revestimentos hidrofobicos e oleofobicos obtidos por sol gel em texteis.pdf | 5.52 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
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