Tratamento de Auto Limpeza de Materiais Têxteis...

UNIVERSIDADE DA BEIRA INTERIOR

Departamento de Cincia e Tecnologia Txteis

Tratamento de Auto Limpeza

de Materiais Txteis Sintticos

lvaro Jos Gonalves Monteiro Lino

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia Txtil

Orientador: Professor Doutor JOS MENDES LUCAS

Co-orientador: Professora Doutora AMLIA RUTE DOS SANTOS

Covilh, Outubro de 2010

Tratamento de auto-limpeza de materiais txteis sintticos


i

Agradecimentos

Chegando ao fim deste trabalho gostaria de fazer alguns agradecimentos, nomeadamente:

Ao Professor Doutor Jos Mendes Lucas, que, como orientador, demonstrou sempre

compreenso e apoio. Agradeo-lhe todos os ensinamentos ao longo do caminho acadmico e

concretamente ao longo deste trabalho.

Ao Co-orientador deste trabalho, Professora Doutora Amlia Rute dos Santos, pela

compreenso e imediata disposio em abraar este projecto.

Senhora Engenheira Ana Paula Gomes, e ao Senhor Joo Nuno Cruz do Centro ptico, da

Universidade da Beira Interior.

Ao Senhor Machado, pelo apoio dado no Laboratrio de Tinturaria, Estampagem e

Acabamento Departamento de Cincia e Tecnologia Txteis da Universidade da Beira

Interior.

Ao Departamento de Engenharia Txtil da Universidade do Minho, nas pessoas dos Professores

Doutores Nomia Carneiro Pacheco e Antnio Pedro Souto por terem possibilitado o

tratamento Corona sobre amostras de pvc



ii

Resumo

O presente trabalho tem como objectivo estudar a degradao de matrias orgnicas (e.g.

corante txtil) sobre substratos txteis sintticos, tecido de polister, tecido de

polister/policloreto de vinilo (PVC) e filmes de PVC. Para o efeito, os substratos txteis

foram tratados com nanopartculas de dixido titnio, usando tcnicas fsicas e qumicas.

Assim iniciou-se o estudo da actividade fotocataltica do dixido de titnio na presena de

radiao (UV), verificando-se que o corante Astrazon BN sofre uma decomposio efectiva. A

escolha de um corante txtil como exemplo de uma matria orgnica prende-se com o facto

de facilmente se poder fazer uma avaliao colorimtrica da sua degradao durante o

trabalho experimental.

Da literatura sabe-se que o dixido de titnio consegue degradar a generalidade de compostos

orgnicos, podendo inferir-se que este agente seja adequado para enfrentar os poluentes do

mundo exterior que se possam depositar sua superfcie dos objectos, exibindo assim um

comportamento auto-limpante desejado.

Ao longo deste trabalho apresentam-se, discutem-se e comentam-se os resultados da

degradao efectiva ao longo do tempo de um corante de aplicao txtil. Os resultados

obtidos so bastante promissores, de forma a se pensar que este mtodo vivel em

acabamentos de auto-limpeza de materiais e mesmo no tratamento de efluentes orgnicos.



iii

Abstract

The present work aims to study the degradation of organic materials (eg textile dye) on

synthetic textile substrates, polyester fabric, polyester/polyvinyl chloride (PVC) fabric and

PVC films. For this, the textile substrates were treated with nanoparticles of titanium

dioxide, using physical and chemical techniques.

Thus the study of the photocatalytic activity of titanium dioxide in the presence of UV

radiation was done, thus verifying that the Astrazon BN dye undergoes an effective

decomposition. The choice of a textile dye as an example of organic matter relates to the

fact that one can easily make a colorimetric evaluation of its degradation during the

experimental work.

From literature it is known that titanium dioxide can degrade the majority of organic

compounds, which can be inferred that this agent is adequate to address the pollutants of the

outside world that may be placed on the surface of objects, thus exhibiting a required self-

cleaning behaviour.

Throughout this paper we present, discuss and comment the results of the actual degradation

over time of a textile dye. The results are very promising, so we think that this method is

feasible in of self-cleaning finishing of materials and even in the treatment of organic

wastewater.



iv

Palavras-chave

Tratamentos txteis, Efeito auto-limpeza, Tecidos de polister, Tecido de polister/PVC,

Filmes de PVC, nanotecnologia, Dixido de titnio

Keywords

Textile treatments, Self-cleaning effect, Polyester fabrics, Polyester/PVC fabrics, PVC films

Nanotechnology, Titanium dioxide



v

ndice

Agradecimentos

Resumo

Abstract

Palavras-chave

Keywords

ndice

-ndice de figuras

-ndice de Tabelas

-ndice de Grficos

Capitulo 1: Introduo

1.1-Justificao do trabalho

1.2-Objectivos do trabalho

1.3-Metodologia seguida

1.3.1-Pesquisa de bibliografia

1.3.2-Ensaios experimentais

1.3.3-Analise de resultados e concluses

1.3.4-Elaborao da dissertao

1.4-Estrutura da dissertao

Capitulo 2: Reviso bibliogrfica

2.1-Consideraes sobre mtodos e materiais apresentados

2.1.1-Diferentes tipos de poliester

2.1.2-Sintese do poliester (PET)

2.1.3-Formao de fibras (PET)

2.1.4-Propriedades fsicas (PET)

2.1.5-Propriedades qumicas (PET)

2.1.6-Propriedades trmicas do polister (PET)

2.1.7-Resistncia luz solar

2.1.8-Filme de poliester

2.2-Consideraes gerais sobre o PVC

2.2.1-Historia do PVC

2.2.2-Fabricao do PVC

2.2.3-Caracteristicas

i

ii

iii

iv

iv

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vi

2.2.4-Propriedades do Policloreto de Vinilo (PVC)

2.2.5-Aplicaes

2.2.6-Compostos de pvc

2.2.6.1-O que um composto

2.2.7-Aditivos funcionais

2.2.7.1-Estabilizantes trmicos

2.2.7.2-Lubrificantes

2.2.7.3-Plastificantes

2.2.8-Aditivos opcionais

2.2.8.1-Compostos rgidos

2.2.8.2-Compostos flexveis

2.3-Fundamentos tericos sobre propriedades do dixido de titnio

2.3.1-Consideraes sobre material semi-condutor

2.3.2-Energia de Fermi

2.3.2.1-Conduo em termos de modelos de bandas e de

ligaes atmicas

2.3.2.2-Isolantres e semi-condutores

2.3.2.3-Conceito de lacuna catinica

2.3.3-Semi-condutorese e actividades fotocatalticas

2.4-Morfologia e sntese do dixido de titnio

2.5-consideraes gerais sobre auto-limpeza

2.5.1-Auto-limpeza dos vidros

2.6-efeito ltus

2.7-aplicao da tcnica dos nanocristais

Capitulo 3: Parte experimental

3.1-Degradao de material orgnica pela aco directa do TiO2

3.2-Medio da decomposio da matria orgnica

3.3-Caracterizao dos substratos utilizados

3.4-Caracterizaodo dixido de titnio

3.5-Mtodos de preparao dos substratos txteis

3.5.1-Descrio dos processos de preparao

3.5.1.1-Processo de polimento

3.5.1.2-Processo Plasmtico Corona

3.6-Mtodos de impregnao

3.6.1-Mtodo de disperso

3.6.2-Mtodo de ultra-sons

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37

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vii

3.6.3-Mtodo de inchamento (sweling)

3.7-Processo de degradao do material orgnico

3.7.1-Recta de calibrao

3.7.2-Procedimento de colheita de amostras

Capitulo 4: Resultados e discusso

Concluses

Perspectivas de estudos futuros

Bibliografia

Webgrafia

Anexos

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ndice de Figuras

Figura 1-Produo mundial de plsticos

Figura 2-Equao geral de um diol com um cido

Figura 3-Formao de fibras polimricas de (pet)

Figura 4-Resistncia ao (UV) de fibras de polister

Figura 5-Estrutura de pvc

Figura 6-Lminas de pvc rgido

Figura7-Esquema energtico das bandas electrnicas em materiais; condutores,

semicondutores, e isolantes.

Figura 8-Esquematizao da energia de Fermi para os diferentes materiais; condutores,

semicondutores, e isolantes.

Figura 9-Esquema de formao de lacuna electrnica

Figura 10-Esquema simplificado de aco fotocataltica do TiO2

Figura 11-Estrutura cristalina do TiO2

Figura 12-Esquema de fotocatalise superfcie de materiais auto-limpantes

Figura 13-Agua na superfcie da folha de Lotus

Figura 14-computao grfica da superfcie da folha Lotus

Figura 15-Diferena de transmitncia em superfcies de vidro auto-limpante e no auto-

limpante



ix

Figura 16-Molcula de corante

Figura 17-Imagem de polister depois de tratada com dixido de titnio.

Figura 18-Imagem de polister/PVC depois de tratada dixido de titnio.



x

ndice de Tabelas

Tabela 1-Estrutura qumica dos principais tipos de polister

Tabela 2-Propriedades de fibras de polister

Tabela 3-Propriedades qumicas do polister

Tabela 4-Nveis de energia de band-gap para vrios semi-condutores

Tabela 5-Tratamentos superficiais

Tabela 6-Valores de clculo da recta de calibrao

Tabela 7-Valores de absorvncia

Tabela 8-Valores de absorvncia de; poliester/corante

Tabela 9-Valores de absorvncia de; corante

Tabela 10-Valores de concentrao de; o corante

Tabela 11-Valores de concentrao de; poliester/corante

Tabela 12-Valores de concentrao de; poliester/pvc e corante



xi

ndice de Grficos

Grfico 1-Curvas de absorvncia

Grfico 2-Recta de calibrao a 610nm

Grfico 3-Concentraes a 610nm

Grfico 4-Recta de calibrao a 490nm

Grfico 5-Concentraes a 490nm

Grfico 6-Curva de absorvncia de; corante e dixido de titnio

Grfico 7-Curva de absorvncia de; poliester e corante

Grfico 8-Curva de absorvncia de; corante

Grfico 9-Curva de absorvncia de; poliester/pvc e corante


LVARO JOS GONALVES MONTEIRO LINO

1

Capitulo 1

Introduo

1.1 Justificao do Trabalho

Por circunstncias profissionais, estudou-se os fenmenos de auto-limpeza, sobre superfcies

lisas de substratos txteis, nomeadamente tecidos de polister e de PVC/polister e filmes de

PVC. Fenmenos estes potenciados por nanopartculas de dixido de titnio (TiO2), devido s

suas potencialidades naturais fotocatalticas induzidas com uma energia gratuita, localizada

na luz do Sol, e com esta induo evidenciar um grande potencial de degradao de matrias

orgnicas (e.g. sujidades) que posteriormente sero transportadas por gua da chuva,

deixando a superfcie em causa completamente limpa.

Esta fase do trabalho consistiu em utilizar lmpadas ultravioletas aplicadas degradao de

um corante txtil, como exemplo de uma matria orgnica.

1.2 Objectivos do trabalho

A aplicao de nanopartculas de dixido de titnio foi efectuada sobre tecidos de polister e

de polister/PVC e sobre filmes de PVC por vrios mtodos fsicos e qumicos, adiante

descritos. Ir averiguar-se que estes tratamentos ajudam a proporcionar aos substratos

txteis em causa potencialidades fotocatalticas que lhes permitam evidenciar eficcia em

termos de:

-Aco de auto-limpeza;

-Aco de decomposio de matrias orgnicas em efluentes (e. g. corantes txteis).



2

1.3 Metodologia seguida

1.3.1 Pesquisa Bibliogrfica

Foi feita, como desenvolvimento inicial, uma pesquisa bibliogrfica de informao existente

explorando os objectivos do trabalho.

1.3.2 Ensaios Experimentais

Tendo em conta um estudo preliminar, definiram-se os mtodos a utilizar, nomeadamente:

- Num primeiro passo, a preparao dos substratos:

Polimento superficial com material abrasivo dos filmes de pvc

Tratamento plasmtico Corona sobre os filmes de pvc.

-Como segundo passo, foram utilizados os mtodos propriamente ditos de impregnao do

substrato que se descrevem:

Disperso

Ultra-sons

Estes mtodos no foram considerados eficazes, pelo que se aplicou um mtodo de

inchamento dos substratos estudados, com resultados favorveis:

Inchamento (sweling).

1.3.3 Anlise dos Resultados e Concluses

Assim ao estudarmos com objectividade a degradao de um corante, ao longo do tempo, pois

esta seria facilmente mensurvel, pelo equipamento disponvel no Departamento Txtil,

conseguindo assim obter tabelas de absorvncia, que traduzidos em grficos, nos permitem

uma interpretao adequada dos resultados obtidos ao longo de todo o procedimento

experimental, acompanhados de perto, foram feitos os respectivos comentrios e concluses.



3

1.3.4 Elaborao da Dissertao

Posteriormente procedeu-se recolha de toda a informao obtida para a preparao e

elaborao da dissertao.

1.4 Estrutura da Dissertao

No Capitulo 1, e depois de apresentado o resumo do trabalho, feita uma exposio do

problema, isto , a justificao da dissertao, bem como os seus respectivos objectivos e

metodologias seguidas.

No Captulo 2 feita uma reviso bibliogrfica, ou seja, aps uma pesquisa de documentao

cientfica e tecnolgica efectuado um aprofundamento acerca das caractersticas gerais do

polister e do PVC. Apresentam-se consideraes sobre o dixido de titnio (TiO2) e a suas

particularidades tcnicas e especficas para a fotocatalise. Ainda neste captulo, faz-se uma

breve descrio do efeito auto-limpeza e consideraes sobre este efeito em vidros e ainda

sobre o efeito Lotus, como outros mecanismos de auto-limpeza que se podem aplicar aos

substratos txteis.

No Captulo 3 descrita a Parte Experimental, onde so apresentados todos os ensaios

realizados, para se conseguir um efectivo estudo ao longo do tempo da decomposio de

matrias orgnicas (e. g. corantes txteis).

No Captulo 4 so apresentados os resultados obtidos com os ensaios e testes de controlo

feitos. So ainda efectuadas as anlises e a discusso de todos os parmetros em estudo, que

iro permitir obter vrias concluses.

Em seguida so apresentadas as concluses inerentes ao desenvolvimento do trabalho e

tambm, como concluso directa do nosso trabalho, apontam-se vrios caminhos possveis de

estudos a efectuar.

Finalmente apresentada a bibliografia que foi consultada para realizar este trabalho e, por

ltimo, os Anexos, que mostram as tabelas de apoio aos grficos.



4

Capitulo 2

Reviso Bibliogrfica

2.Consideraes sobre mtodos e materiais O facto de o nosso trabalho usar nanopartculas de dixido de titnio, como agente activador

na degradao das materiais orgnicos, prende-se com a similaridade elctrica que estas

nanopartculas apresentam relativamente a um material denominado de semi-condutor que,

por sua vez, na presena de quantidade mnima de energia aponta para um alto desempenho

fotocataltico. Para se ultrapassar as dificuldades naturais destas nanopartculas em

estabelecer ligaes qumicas com o substrato, foram aplicadas tcnicas, para proporcionar

s superfcies lisas a possibilidade de alojamento das nanopartculas de forma puramente

inica e mecnica.

Os mtodos utilizados para alojar as nanoparticulas de TiO2, dividem-se em duas etapas:

Processo de preparao das superfcies:

i-processo fsico de preparao das superfcies (polimento)

ii-processo qumico de preparao das superfcies (corona)

Processo de impregnao das nanoparticulas:

i-disperso

ii-ultra-sons

iii-inchamento (sweling)

2.1 Consideraes sobre o Polister

A designao de PLSTICO tem origem no grego e exprime a caracterstica dos materiais

quanto maleabilidade (mudana de forma fsica) Adopta-se este termo para identificar

materiais que podem ser moldados por intermdio de condies de presso e calor ou por

reaces qumicas. (Aprem etal,2003)

O primeiro acontecimento que levou descoberta dos plsticos foi o desenvolvimento do

sistema de vulcanizao, por Charles Goodyear, em 1839, adicionando enxofre borracha

bruta, este tornando-a mais resistente ao calor, e tambm conferindo-lhe novas propriedades

mecnicas, tal como recuperar a forma inicial aps uma deformao mecnica (Aprem et al,

2003)



5

O segundo passo foi a criao do nitrocelulide, em 1846 por Charles Schonboein, com a

adio de cido sulfrico e acido ntrico ao algodo. O nitrocelulide era altamente explosivo

e passou a ser utilizado como alternativa plvora. Posteriormente, foi desenvolvida a

celulide com a adio de cnfora. Esse novo produto tornou-se matria-prima na fabricao

de filmes fotogrficos, bolas de pingue-pongue, prteses, etc.

Em 1909 Leo Baekeland criou a baquelite, o primeiro polmero realmente sinttico, podendo

ser considerado, portanto, o primeiro plstico. Era resultado da reaco entre o fenol e

formaldedo. Tornou-se til pela sua dureza, resistncia ao calor, e electricidade (Hegde,

2009)

Os plsticos tiveram uma difuso a partir da no nosso quotidiano pelo que no possvel

imaginar hoje os nossos dias sem o plstico. Wallace Hume Carothers, pesquisador Norte-

americano que desenvolveu em 1935 a poliamida 6.6, tambm efectuou estudos sobre

polmeros de polister, mas com resultados insatisfatrios, pois os produtos obtidos

apresentavam baixa resistncia hidrlise e baixo ponto de fuso, impossibilitando a

aplicao como fibra txtil (Gacen, J.Mailo.1995)

Em 1940, dois qumicos ingleses, James Dickon e John Whinfield, retomaram as pesquisas

iniciadas por Carothers e alcanaram xito com o tereftalato de polietileno, polmero de

polister que pelas suas excelentes propriedades, originou uma das mais importantes fibras

sintticas j desenvolvidas.

Em 1950 a empresa inglesa ICI lanou comercialmente a fibra com a marca Terylene, seguida

nos Estados Unidos pela DuPont com a fibra Dracon (Morton e Hearle, 1975)

.

Os Plsticos por assim dizer, podem ser divididos em termoplsticos e termofixos.

Termoplsticos: so polmeros com uma versatilidade e facilidade de

utilizao, mas tm a desvantagem de ser necessria uma tecnologia

financeiramente dispendiosa para os manusear (Brzezinski, 2009)

Termofixos: so polmeros de cadeia ramificada para os quais a

polimerizao consequncia de uma reaco qumica irreversvel

(Hongu, 2000)



6

O polister um tipo de plstico com diversas aplicaes industriais. Em especial na Indstria

Txtil, usado s ou em mistura com outras fibras, com vista a melhorar propriedades em

termos de disponibilidade de vesturio (Kroschwitz, 1982)

Figura 1. A produo mundial de polister para uso em txteis, resinas, garrafas, filmes e aplicaes especiais pode vir a ultrapassar 50 milhes de toneladas em 2010 (retirado de Lucas, 2008)

2.1.1 Diferentes Tipos de Polister

O Polister um tipo de polmero que contm um grupo funcional - ster - na cadeia

principal. Existem muitos polisteres, mas este termo refere-se normalmente a um tipo

especfico: o poli (tereftalato) (PET). Dentro destes incluem-se vrios polmeros sintticos,

sendo alguns biodegradveis (Brzezinski ,2009).

Tabela 1. Estrutura qumica dos principais tipos de polister. (Retirado de Lucas, 2008)



7

POLISTERES AROMATICOS so polmeros de cristais lquidos, obtidos por fuso. O

VECTRAN (Equao 1), um exemplo destes polmeros, obtido a partir da polimerizao por

acetilao dos cidos p-hidroxibenzoico e 6-hidroxi-2-naftico (Hegde, 2009). usado em

condies extremas que necessitem de resistncia mxima ao desgaste, com elevado

desempenho rotura e resistncia qumica. As suas principais aplicaes so fitas de

desgaste, limpa pra-brizas, foles, impermeabilizaes, insuflveis e luvas mdicas.

(1)

Polister BIODEGRADVEIS--O cido poli-lctico (PLA) (Equao 2) um polister alifatico

termoplstico, biodegradvel, de cadeia linear, que se obtm de milho. No incio esteve

limitado a aplicaes biomdicas, mas recentemente tem-se desenvolvido a sua produo

para embalagens e fibras txteis. Estes polisteres so materiais que se degradam

completamente pelo ataque dos microorganismos no meio ambiente (Gunatillake, 2003).

(2)

2.1.2 Sntese do Poliester (PET)

As fibras de polister so formadas a partir de um polmero de macromolculas lineares cuja

cadeia contm, em massa, pelo menos 85% de um ster de um diol e de um dicido, o cido

tereftlico, sendo a sntese deste polmero geralmente efectuada atravs de uma reaco de

policondensao (ver Figura 2).



8

Figura 2. Reaco de um diol com um dicido. Como produtos secundrios que resultam do equilbrio qumico nesta reaco podem surgir oligmeros.

O polister comercial (PET) obtm-se apartir do cido tereftlico e do etilenoglicol. O cido

tereftlico obtido por oxidao do p-xileno com o ar. Os xilenos resultam da destilao

fraccionada do petrleo, resultando numa mistura dos ismeros orto, meta e para.

Imediatamente antes da produo do polister, os ismeros so cuidadosamente separados,

sendo o orto isolado por destilao e o meta e o para, por cristalizao.(Mcintryra, 2005)).

2.1.3 Formao de Fibras (PET)

A sequncia para a produo de fibras (PET) depende das diferentes formas de polimerizao

(em contnuo, descontnuo, ou em fase slida). O grau de polimerizao controlado de

acordo com o fim em vista.



9

O PET um polimero tipicamente fiado por fuso. No processo convencional, o polimero

extrudido e enrrolado.

Figura 3.Formao de fibras poliester de (PET)

Para fins industriais o PET tem um maior grau de polimerizao, conduzindo a uma massa

molecular e viscosidade mais elevadas. A massa molecular normal situa-se entre 15000 a

20000. Num processo normal com uma extruso a temperaturas de 280 a 290, obtm-se uma

viscosidade baixa de 1000 a 3000 poise. O PET de baixa massa molecular fiado a 265,

enquanto que o de elevada massa molecular fiado a 300 ou mais.

A polimerizao em fase slida do PET utilizada quando se necessita de uma massa

molecular mais elevada que a conseguida pela polimerizao por fuso.

Os grnulos do polmero so sujeitos a uma secagem intensa e tratados a uma temperatura

crescente at ao ponto de cristalizao maxima (160-170C).

Devido a uma cintica e energia de activao mais favorvel que na polimerizao por fuso,

na polimerizao no estado slido h um maior crescimento das cadeias macromuleculares do



10

PET. Este assim produzido, tem aplicao tpica em garrafas para bebidas. Ainda o PET

reciclado a partir deste muito utilizado em revestimentos de cho, pois apresenta bastante

resistncia ao desgaste.

2.1.4 Propriedades Fsicas

medida que o grau de estiragem aumenta, dando maior cristalinidade e orientao, a

resistncia traco e o mdulo inicial (mdulo e Young) aumentam e a elasticidade diminui.

Um aumento da massa molecular aumenta a resistncia mecnica, o mdulo, e o alongamento

(Morton e Hearle, 1975). Algumas propriedades das fibras de polister apresentam-se na

Tabela 2).

Tabela 2. Propriedades de fibras de polister (PET) do tipo normal

Densidade 1,38-1,50

Ponto de fuso 252-256 C

Ponto de amolecimento 230-250 C

Temp. de transio vtrea 68 C

Calor especfico (a 20C) 1,35 J/g/C



Resistncia rotura (filamento) 0,35 0,5 N/tex

Resistncia ao n 70% da resistncia rotura

Perda de resistncia em molhado 0%

Absoro de humidade (20C, 65%HR) 0,4%

Mxima temperatura de fixao 230C

Considerando as fibras txteis mais comuns, a resistncia abraso do polister (PET) muito

boa comparada com generalidade das fibras txteis, sendo ultrapassada apenas pela

poliamida 6.6 (Mcintryra, 2005).



11

2.1.5 Propriedades Qumicas(PET)

Tabela-3-Propriedades qumicas do poliester

O polister apresenta uma excelente resistncia aos cidos inorgnicos a concentraes

diludas, assim como aos cidos orgnicos em condies mais enrgicas (tabela 3) O efeito dos

cidos depende, no entanto da aco conjunta da concentrao do cido, da temperatura e

do tempo de tratamento.

Os cidos em geral, modificam pouca a resistncia do polister quando actuam a temperatura

ambiente e a sua concentrao no ultrapasse os 30%.

Em condies suficientemente enrgicas de concentrao e temperatura verifica-se uma

rpida destruio ou dissoluo da fibra por hidrlise cida.

A hidrlise tem lugar atravs da protonao do tomo de hidrognio do grupo ester-,

seguida da reaco com a gua, dando origem aos grupos hidroxilos e carboxilicos

2-1-6-Propriedades Trmicas do (PET)

Efeito do calor seco

As fibras de polister, quando submetidas a tratamentos trmicos, sobretudo termomecnicos

(termofixao e texturizao), podem sofrer alteraes qumicas e estruturais,

nomeadamente o encurtamento da cadeia polimrica e/ou alterao da unidade estrutural,

SENSIBILIDADE AOS PRODUTOS QUMICOS

Boa resistncia maioria dos cidos minerais e

orgnicos.

Decompe-se em solues concentradas de

cido sulfrico.

Boa resistncia aos lcalis diludos.

Decompe-se em lcalis fortes a quente.

Sensvel aos solventes orgnicos a quente.

Boa resistncia a agentes branqueadores e

oxidantes



12

que se manifestam, nas propriedades mecnicas das fibras, como a curva carga/alongamento,

e eventualmente na afinidade tintorial (Morton e Hearle, 1975).

Desta forma, o conhecimento do processo trmico aplicado ao polister torna-se

fundamental, j que dele depende o comportamento em tratamentos posteriores como a

tinturaria, ou durante o uso do artigo final.

A termofixao, provoca um aumento da fraco cristalina, assim como um maior tamanho

dos cristalitos. Por outro lado o aumento da temperatura de termofixao aumenta tambm a

fraco cristalina, diminuindo a fraco no cristalina anisotrpica, mantendo constante a

fraco no cristalina isotrpica (Brandrup, 1980)

Efeito simultneo da gua e temperatura

Os principais componentes da estrutura qumica do polister convencional correspondem a

grupos fenlicos, metilnicos e ster, que no tm uma forte interaco com gua, atravs de

ligaes de hidrognio. Esta a principal razo das pequenas alteraes que se manifestam

ao nvel das propriedades mecnicas do polister, depois de ser imerso em gua fria ou

morna.

Quando o polister tratado com gua fervura, sofre um ataque hidroltico, que se traduz

nas propriedades mecnicas em molhado.

O tratamento com vapor tem efeito degradativo, que se manifesta, nomeadamente, na

diminuio da tenacidade, e altera a cor do polister. Tanto com gua ebulio e com

vapor, h ataque atravs da hidrlise dos grupos ster, que se reflecte no encurtamento da

cadeia polimrica e, consequentemente, na diminuio da resistncia (Brandrup, 1980).

2.1.7 Resistncia luz solar

As fibras de polister apresentam boa resistncia a luz solar, embora, a longo prazo,

radiao ultravioleta cause degradao.

Se as fibras estiverem protegidas da luz solar ou, por exemplo, atravs de um vidro, elas

apresentam um excelente desempenho, quando tratadas com um estabilizador de UV, como

se verifica em aplicaes tais como cortinados e interiores de automveis (Brandrup, 1980).



13

Figura 4 -Resistncia aos raios ultravioletas das fibras de polister.

Os semicondutores que vamos estudar so o TiO2 (dixido de titnio), um ptimo agente

fotocataltico pois apresenta um baixo custo e no txico.

2.1.8 Filme de Polister (PET)

O filme de polister pode ser produzido num grande intervalo de espessuras e pode ser

transparente ou opaco, ou seja, podem se manipular as propriedades pticas de transmisso

de luz.

O filme de polister utilizado pela sua resistncia traco, estabilidade qumica e

dimensional, transparncia, propriedades para eliminar gases e odores e isolamento elctrico.

A resina de PET para produo de filmes produzida atravs de uma reaco de condensao

utilizando os monmeros glicol etileno e o cido tereftlico, tendo como resultado, alm do

polmero, compostos secundrios, como gua. O processo d-se por extruso, utilizando

fieiras, e de seguida estirado para a forma final.



14

Aplicaes de filme de polister compreendem a embalagem e proteco de documentos,

materiais isolantes, aplicaes nuticas, indstria espacial, aplicaes electrnicas e

acsticas (AMPEF, 2010). (AMPEF, Association of Manufacturers of Polyester Film, Setembro

2010).

2.2 Consideraes Gerais sobre o Policloreto de Vinilo (PVC)

2.2.1 Historia do PVC

O policloreto de vinilo, denominado de PVC, dos materiais mais tradicionais e

simultaneamente mais avanados dos nossos dias. O cloreto de vinilo, matria-prima do PVC

foi sintetizado pela primeira vez em 1835, pelo cientista JUSTUS VON LIEBIG.

O Cientista A.W. Hoffman, em 1860, publica as suas descobertas sobre o polibrometo de

vinilo. Somente em 1872, com E. Baumann, surge o primeiro registo da polimerizao do

cloreto de vinilo e a obteno do PVC.

Em 1912, Fritz Klatte desenvolveu a produo em grande escala do PVC, mas a falta de

estabilidade trmica deste polmero, obrigou a novas investidas da cincia. Teve de se

esperar at ao final de 1920 para a sua produo em escala industrial. O primeiro produto em

PVC foi produzido nos Estados Unidos em 1929. Em Inglaterra s dez anos mais tarde e na

Amrica do Sul s em 1950 comea a produo e comercializao de produtos em PVC

(www.institutodoPVC.org,21-Agosto-2010).

2.2.2-Fabricao do PVC

O PVC um plstico que no depende totalmente do petrleo. Depende em 57% do seu

peso de cloro (derivado do cloreto de sdio, o sal de cozinha) e em 43% de eteno, um

derivado do petrleo. Hoje em dia a Indstria Brasileira consegue obter eteno do lcool da

cana do acar, o que significa que as matrias-primas do PVC so de origem natural e de

fontes 100% inesgotveis.

A partir do cloreto de sdio, pelo processo de electrlise, obtm-se o cloro, soda custica e

hidrognio. Este mtodo consiste na passagem de uma corrente elctrica por gua salgada

(sal moura). Na etapa seguinte, o gs eteno, vindo da cadeia petroqumica, reage com o cloro



15

em fase gasosa, formando um produto intermedirio o dicloroetano (DCE). Este submetido a

alta temperatura para se transformar no gs cloreto de vinilo (MCV). O polmero PVC obtido

da reaco de polimerizao do gs MCV. Na polimerizao as molculas de MCV ligam-se,

formando a resina de PVC, um p muito fino, de cor branca (Aluplast, 2000)

2.2.3-Caracteristicas tecnicas do PVC

O PVC um polmero, em que a sua molcula base se apresenta como na figura seguinte:

Figura -5-extrutura molecular do monmero de PVC

O PVC um polmero muito verstil e leve o que facilita o seu manuseio e aplicao. No

txico e resistente aco de fungos, bactrias, insectos, roedores e tambm a reagentes

qumicos.

Tem uma excelente resistncia s condies climatricas adversas como exposio ao sol,

chuva, vento e maresia, podendo ser lacado de vrias cores. Pode ser transparente, opaco,

translcido, brilhante, metalizado e cristalino, podendo ainda ser impresso e apresentar

forma rgida e flexvel.

Este polmero exibe um ptimo isolamento trmico, elctrico e acstico, apresentando boa

durabilidade em construes, pois a sua vida til ultrapassa os 50 anos. impermevel a

gases e a lquidos e no propaga chamas devido molcula de cloro que faz parte da sua

composio qumica. auto-extinguvel e resistente a choques, sendo muito utilizado na

proteco de fios, cabos, etc.

O PVC ambientalmente correcto. Podendo ser reciclado e fabricado com baixo custo

energtico.

2.2.4 Propriedades do policloreto de vinilo (PVC):

-Leveza-1,4g/cm333, o que facilita o manuseio e aplicao;

-Boa resistncia aco de fungos, bactrias e insectos;

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/PVC-polymerisatio



16

-Boa resistncia maioria dos agentes qumicos;

-Bom isolamento trmico, acstico e elctrico;

-Resistente ao choque;

-Boa impermeabilidade a gases e lquidos;

-Boa resistncia s intempries;

-Vida til em construes de 50 anos;

-No propagao de chamas e auto-extinguvel;

-Elevada versatilidade e ambientalmente correcto;

-Fabricao com baixo custo energtico (Aluplast, 2000).

2.2.5-Aplicaes do PVC

O PVC tem grande importncia no nosso quotidiano. Devido s suas propriedades,

caractersticas e ptima relao custo/beneficio, o PVC utilizado em diversos segmentos e

contribui para o bem-estar e melhoria da qualidade de vida das pessoas.

seguro e aprovado por rgos como:

- ANVISA (Agncia Nacional de Vigilncia Sanitria);

- FDA (Food and Drug Administration)

utilizado em reas sensveis como mdica e de produtos alimentares, com toda a segurana.

A versatilidade e o baixo custo so os responsveis do sucesso do PVC na arquitectura e

construo, sectores que necessitam de produtos acessveis e de boa durao. Os produtos

utilizados nas edificaes e obras necessitam de vida til muito longa, condio que os

produtos de PVC atendem perfeitamente, pois so resistentes ao tempo e ao clima, mesmo

quando expostos a ambientes corrosivos, como o litoral, reas rurais e urbanas. Ainda na rea

mdica, o PVC usado tambm nos pisos e forros das salas de cirurgia, uma vez que estes

locais necessitam de bastante higiene. Alm disto, o PVC utilizado para a fabricao de

mveis, brinquedos, e artigos inflamveis, tecidos espalmados decorativos e tcnicos, peas

para acabamentos de automveis, entre outros.



17

2.2.6-Compostos de PVC

Utilizados em milhares de produtos, na forma rgida ou flexvel, podem assumir tantas

caractersticas quantos forem os processos de industrializao.

2.2.6.1-O que um composto

Na Figura 6, fotografia (a), ilustra-se um exemplo de uma suferfcie em PVC, em que metade

sofreu o tratamento de deposio de TiO2, a da esquerda, e a outra metade, no sofreu

tratamento algum, fotografia tirada a 22 de Julho 2004. Para as mesmas superfcies de PVC,

observa-se que a 27 de Abril de 2007, na fotografia (b), o resultado do tratamento com e sem

de TiO2 mostra a evidncia do poder de fotocatlise do TiO2.

Figura 6-Superfcies de PVC com e sem tratamento com dixido de titnio, evidenciando o efeito de forocatlise deste agente.

O PVC um produto comercializado na forma de granulado, proveniente da mistura

homognea do PVC e de outros componentes conhecidos como aditivos, cuja composio visa

atender, em termos de transformao e propriedades fsicas/qumicas, um determinado

produto transformado. O tipo e a quantidade adicionada destes aditivos conferem

caractersticas especficas, tais como rigidez ou flexibilidade, transparncia ou opacidade,

superfcie brilhante ou mate, resistncia luz e s intempries, cor, propriedades elctricas,

etc.



18

2.2.7-Aditivos funcionais

Estes incluem os estabilizantes trmicos, os lubrificantes, e no caso do PVC flexvel; os

plastificantes.

2.2.7.1-Estabilizantes trmicos

Estes aditivos so necessrios em todas as formulaes de PVC para prevenir a sua

decomposio pelo calor ou pela tenso de corte durante o processamento. Normalmente

utilizado um co-estabilizante a fim de melhorar a estabilidade do composto.

2.2.7.2-Lubrificantes

- Os lubrificantes internos so produtos que facilitam os movimentos internos das cadeias do

polmero. So, por exemplo, lcoois gordos e steres de lcoois gordos;

-Os lubrificantes externos so os que reduzem o atrito entre o polmero e as superficiais

metlicas internas do equipamento. Entre estes encontram-se as ceras de polietileno oxidado

e as parafinas;

-Os lubrificantes externo/internos tm um compromisso entre os efeitos externos e internos

anteriores.

2.2.7.3-Plastificantes

Um plastificante uma substncia que torna o PVC flexvel, resiliente e mais fcil de

manipular. A seleco de plastificantes depende das propriedades finais requeridas pelo

produto final (resistncia a alta ou baixa temperatura). Os plastificantes actuais monomricos

so os esteres como adipatos e ftalatos.

Os plastificantes polimricos so menos eficientes que os monomricos. Estes so tipicamente

usados quando uma baixa migrao e uma baixa volatilidade so requeridas, podendo ser

utilizados sozinhos ou em combinao com plastificantes monomricos.



19

2.2.8-Aditivos opcionais

Incluem uma gama de substncias que actuam no PVC conferindo caractersticas

especficas como:

Agentes de expanso: formao de estrutura celular, com a consequente reduo de

densidade;

Antibloqueio: reduo de aderncia entre camadas de filmes de PVC;

Antiestticos: reduo de tendncia de formao de cargas estticas superficiais;

Antifogging: reduo da tendncia de embaraamento dos filmes de PVC decorrente

da condensao de humidade ou vapor;

Biocidas: reduo de tendncia de formao de colnias de fungos e bactrias em

aplicaes flexveis;

Cargas: reduo de custos e alterao de propriedades mecnicas, trmicas, e

dielctricas;

Deslizantes (slip): reduo do coeficiente de atrito entre camadas de filmes de PVC;

Modificadores de fluxo: alterao do comportamento do fluxo durante o

processamento;

Modificadores de impacto: aumento da resistncia ao impacto;

Pigmentos: modificao da cor e aparncia;

Retardantes de chama: modificao das caractersticas de inflamabilidade.

Os compostos de PVC apresentam duas formas bsicas:

Dry Blend: composto de PVC na forma de p, obtido aps mistura da resina com os

aditivos em misturadores rpidos. Devido porosidade das partculas de PVC, obtido

pelo processo de polimerizao em suspenso, os aditivos lquidos so absorvidos pela

resina e a mistura final apresenta-se na forma de p seco. Os processos de

transformao no caso de compostos rgidos, utilizam o Dry Blend directamente para

alimentao.

Composto Granulado: composto na forma de p (dry blend) pode sofrer processo de

plastificao e homogeneizao em uma extrusora, que apresenta o dry blend em

grnulos regulares

As vantagens de se utilizar o composto de PVC na forma de gro so as seguintes:

Melhor disperso dos pigmentos e aditivos incorporados na formulao



20

Menor poluio do p manipulado no ambiente de fbrica

No danifica o equipamento de transformao (infiltrao de p nos painis elctricos

e nas partes lubrificadas dos equipamentos)

Necessidade de utilizar uma extrusora para processar o p

Os compostos rgidos so utilizados na fabricao de diversos produtos, desde embalagens a

produtos da construo civil. Possuem como caracterstica bsica a dureza (penetrao ou

risco) e a tenacidade (traco e impacto).

Os compostos flexveis so compostos que tm a caracterstica de flexibilidade devido

presena de plastificantes na estrutura molecular.

O plastisol obtido a partir da disperso de resina de PVC em lquidos constitudos

exclusivamente por plastificantes.

2.3-Fundamentos tericos sobre as propriedades do dixido de

titnio (TiO2)

2.3.1 Consideraes sobre materiais semi-condutores.

As propriedades elctricas dos materiais dependem da aco de um campo elctrico aplicado,

tendo em linha de conta os mecanismos de conduo por electres e a estrutura de bandas de

energia de um material, determinando-se assim a sua capacidade condutora.

Deste modo dizemos que os materiais slidos apresentam uma banda vazia de electres,

onde estes se podem mover livremente, chamada banda de conduo, e uma outra banda

preenchida onde os electres no se movem, chamada a banda de valncia. No espao entre

estas duas bandas esta denominada da zona de band gap, estando esta grandeza na razo

inversa da condutividade. Se esta diferena for grande, h muita dificuldade de excitar

electres para que passem para a zona de conduo, assim haver muita dificuldade de

conduo, o que caracterstico de um material isolante; se, de outra forma, este espao

muito pequeno, ser muito fcil e rpido excitar os electres, de modo a fazer evoluir estes

da banda de valncia para a banda de conduo, o que o caso de um semi-condutor. Ainda,

no caso de um metal, em que as bandas de valncia podem estar sobrepostas banda de

conduo, aqui quase automtico a excitao com a conduo.



21

Na Figura 7 apresenta-se um esquema grfico para ilustrar as bandas de valncia de conduo

e a banda de gap, para os materiais condutores, semicondutores e isolantes.

Figura 7-Esquema energtico das bandas electrnicas em materiais, condutores, semi-condutores e isolantes

2.3.2-Energia de Fermi (Ef)

As propriedades elctricas de um material slido dependem da sua estrutura electrnica de

bandas mais exteriores e do modo como so ocupados pelos electres.

As 0K (Kelvin) existem quatro tipos divergentes de disposies de bandas de energia, como se

v na Figura 8.



22

Figura 8-Esquema da energia de Fermi

-No primeiro caso (a), a banda de valncia est desequilibradamente cheia de electres. A

energia relativa ao estado de mais alta energia a 0 K (Kelvin) designa-se por energia de

Fermi (Ef).

-No segundo tipo de estrutura de bandas de energia (b), tambm presente nos metais, tem a

banda de valncia cheia, mas sobrepe-se com a banda de conduo, a qual, se no houvesse

sobreposio, estaria vazia. Por exemplo, o magnsio (Mg) tem este tipo de disposio de

bandas.

-Os outros dois tipos de bandas so anlogos. Em ambos os casos todos os estados da banda de

valncia esto integralmente carregados com electres. Porm, no existe justaposio entre

estas e a banda de conduo vazia, suscitando assim, um intervalo proibido de energia entre

ambos. A diferena entre os dois a magnitude do intervalo proibido de energia (band gap)

que, para os materiais que so isolantes, este intervalo enorme Figura 8 (c), enquanto para

os semi-condutores relativamente pequeno Figura 8 (d).

2.3.2.1-Conduo em termos de modelos de bandas e de ligaes atmicas

Aqui vamos entender que apenas os electres com energias superiores energia de Fermi

podem ser acelerados na presena de um campo elctrico. Os que intervm no processo de

conduo, so chamados de electres livres. Nos semi-condutores e nos isolantes existe outra

performance electrnica carregada e apelidada de lacuna catinica. Estes tm energias

menores que a energia de Fermi e tambm cooperam na conduo elctrica (Dowding, 1988).

A condutividade elctrica uma funo directa do nmero de electres livres e lacunas

catinicas. Alm disto, a diferena entre condutores e no condutores (ou isolantes e

semicondutores) reside no nmero de electres livres e buracos transportadores de carga

(Callister, 2003).



23

2.3.2.2-Isolantes e semicondutores

De forma a tornarem-se livres, os electres devem ultrapassar um intervalo proibido de

energia para alcanar os primeiros estados de energia de banda de conduo. Isto s

possvel se for dado ao electro uma quantidade de energia equivalente energia do band-

gap. Em certos materiais, se este intervalo proibido tem uma amplitude de poucos

electrovolts, estamos na presena de um semicondutor, se, pelo contrrio, o intervalo mais

de dez electrovolts, estamos na presena de um isolante.

Por outras palavras, quanto maior for o intervalo proibido de energia, menor ser a

condutividade elctrica para uma determinada temperatura. Apresenta-se na Tabela 4 uma

comparao das energias de gap entre vrios materiais semi-condutores.

Tabela 4-Valores da energia de gappara vrios semi-condutores

Material EGap /eV a 300K

Silica (Si) 1.11

Germnio (Ge) 0.67

Diamante (C) 5.5

xido de cobre(II) (CuO) 1.2

xido de zinco (ZnO) 3.37

Nitreto de alumnio (AlN) 6.3

Nitreto de glio (GaN) 3.4

Dixido de titnio, fase rutilo (TiO2)

fase anatase

3.0

3.2

A diferena entre semicondutores e isolantes a quantidade de energia do intervalo proibido;

nos semicondutores pequena e nos isolantes bastante grande.

A condutividade de materiais isolantes e semicondutores pode tambm ser compreendida

numa conjuntura de modelos de ligao qumica.

Nos isolantes a ligao inter-atmica inica ou fortemente covalente, pois os electres de

valncia esto fortemente ligados a tomos individuais ou so partilhados por eles.

As ligaes dos semicondutores so predominantemente covalentes e relativamente frgeis,

de modo que as ligaes aos tomos so tambm frgeis. Consequentemente estes electres

so mais facilmente desligveis que no caso anterior, por fora da energia trmica (Callister,

2003).



24

Vamos observar uma figura demonstrativa do processo de excitao por via de energia

calorfica (Figura 9), em que (a) demonstra a fase antes e (b) depois da excitao, desde a

banda de valncia banda de conduo, em cujo processo se forma um buraco.

Figura 9-esquema da formao da lacuna electrnica/electro livre num material semi-condutor

Nos materiais semi-condutores, a banda de valncia est completamente saturada e separada

da banda de conduo, que est completamente vazia e separada desta por um intervalo de

energia reduzido

2.3.2.3-Conceito de lacuna catinica

Nos semicondutores, cada electro excitado para a banda de conduo, deixa atrs um

electro ausente numa das ligaes covalentes. Na terminologia de bandas, corresponde a um

estado electrnico vago na banda de valncia, tal com se v na Figura 9

2.3.3 Semicondutores e actividade fotocataltica

A fotocatalise heterognea um mtodo muito eficaz na decomposio de materiais

orgnicos (Hoffman et al., 1995; Evgenidou et al., 2005). Os semicondutores que actuam

como fotocatalisadores so caracterizados por bandas de valncia (BV) e bandas de conduo

(BC). Ambas esto separadas por uma zona de energia denominada de band gap. Assim que

uma quantidade suficiente de energia capaz de excitar um electro (e-) da banda de

valncia, considera-se que essa quantidade de energia superior energia de band gap, e



25

o electro (e-) transferido da banda de valncia ate banda de conduo e, em simultneo,

d origem a uma lacuna (h+) na banda de valncia (Hoffman et al., 1995).

Figura-10-esquema simplificado da aco fotocataltica do TiO2 em soluo, quando lhe Aplicada uma determinada quantidade de energia.

O agente com caractersticas de semicondutores que vamos estudar o dixido de titnio

(TiO2). Trata-se de um ptimo agente fotocataltico e apresenta um baixo custo e no

txico.

2.4 Morfologia e sntese do dixido de titnio (TiO2)

O titnio o nono elemento mais abundante no nosso planeta. Encontra-se sob trs formas

cristalinas: rutilo, anatase, e broquite. Neste trabalho vamos utilizar na fase cristalina

anatase.

Das trs formas cristalinas, a fase anatase a termodinamicamente mais instvel, tornando-a

assim mais susceptvel a excitao fotoelctrica. Na sua estrutura, cada tomo de titnio

esterodeado por seis tomos de oxignio, numa configurao octadrica mais ou menos

distorcida, e cada octaedro encontra-se em contacto com oito octaedros vizinhos

(Diebold,2003)



26

Figura 11-Representao esquemtica da estrutura cristalina de TiO2 anatase

Esta estrutura cristalina de TiO2 apresenta uma grande actividade fotocataltica, devido a

elevada rea superficial e alta densidade em stios activos para adsoro e catlise. A energia

de band gappara a anatase est definida em 3,2 eV. A actividade fotocataltica

despoletada apenas por radiaes na zona do ultra-violeta.

Para sintetizar o TiO2 existem vrios mtodos:

Mtodo da coprecipitao que uma precipitao cido/base, onde o precursor de

TiO2 adicionado a um meio alcalino recolhendo-se o TiO2 no precipitado;

Mtodo solvotermal que a sntese de TiO2 partindo de um precursor orgnico

seguindo-se um tratamento trmico;

Mtodo sol-gel onde um precursor orgnico suspenso em fase coloidal e

posteriormente forado a polimerizar por aco de temperatura, obrigando-o a

calcinar para separar os compostos orgnicos dos inorgnicos (TiO2). (TiO2

Photocatalysis and related surface phenomena, surface Reports 63 (2008) 515-582

Embora existam mais mtodos de sntese estes so os principais, dos quais o primeiro usado

escala industrial e os outros dois em sntese laboratorial.

importante salientar que o dixido de titnio usado neste trabalho de granulometria

nanomrica, pois esta escala maximiza a rea superficial por massa de catalisador

2-5 Consideraes gerais de auto-limpeza

As flores de Lotus so belssimas e as suas folhas esto sempre limpas. Isto acontece graas

sua superfcie naturalmente repelente gua, em que as gotas escorrem pelas folhas,

levando consigo todo e qualquer gro de poeira que esteja no caminho.



27

H anos que os cientistas se inspiram nestas estruturas, tentando desenvolver materiais que

possam significar o fim da limpeza em janelas das casas e at de carros (Goetzendorf, 2004).

Do ponto de vista industrial, h dois interesses bsicos em materiais que possam repelir

fortemente a gua:

Vesturio e tecidos que no se molham.

Vrios materiais auto-limpantes.

Se a gua da chuva, conseguir levar consigo todo o lixo acumulado, as despesas com limpeza

de janelas e edifcios envidraados podem ser praticamente eliminados. O segredo do efeito

de Lotus, como conhecido, est na microestrutura de minsculos ndulos existentes sobre

as folhas da famosa planta.

Os microndulos no oferecem uma superfcie suficiente para que a gua possa aderir a esta,

contraindo-se em gotas e rolando sobre a superfcie. Em superfcies normais, a gua cobre

esta e assume uma estrutura hemisfrica, deixando o material molhado (CeliK e Kadoglu,

2004).

Os cientistas japoneses foram mais alm e sintetizaram um material que pode apresentar este

comportamento. O material sinttico inicialmente liso. Quando o filme de diarileteno

irradiado com luz ultravioleta, a superfcie, antes incolor, torna-se azul e repelente,

formando minsculas fibras de cerca de um micrmetro cada uma delas (Qian e Hinestroza,

2004).

O efeito tem origem na estrutura molecular do material sinttico, no qual cada molcula

formada de cinco anis. A luz ultra violeta causa a isomerizao da molcula, resultando na

formao de quarto anel. O ismero com o quarto anel, cristaliza na forma de agulhas, que

crescem para fora do cristal do ismero com o anel aberto assim que se atinge uma

determinada concentrao. A luz na faixa visvel do espectro faz o efeito contrrio, causando

a abertura do anel e o desaparecimento das agulhas. No actual estgio da pesquisa no

possvel saber se o material ser economicamente vivel. Mas, se depender das aplicaes

possveis, os cientistas faro com que seja possvel de o fabricar de forma vivel (Lendlein,

2008).



28

2-5-1 Auto-limpeza nos vidros

O vidro com actividade de auto-limpeza funciona graas aco combinado de dois

elementos naturais: A luminosidade do sol (energia) e a chuva (transportador de sujidade):

A luminosidade do sol, mesmo em tempo nublado, decompe as sujidades

existentes sobre o vidro e torna a superfcie hidrfoba;

A chuva espalha-se, sem formar gotas, sobre a face exterior do vidro e limpa

definitivamente os resduos decompostos pela radiao ultravioleta do sol.

Podemos sintetizar este fenmeno em duas aces:

- A fotocatalise, por exposio aos raios ultravioleta da luz do sol, provoca a decomposio

das sujidades orgnicas e torna a superfcie auto-limpante (Figura 12);

Figura 12. Esquema da fotocatalise superfcie de materiais auto-limpantes

- Devido ao seu carcter hidrfilo, a gua da chuva que se espalha sobre o vidro elimina os

resduos decompostos e as poeiras minerais.

Como vantagens podemos citar a reduo de frequncia de limpeza, pois esta executada

pela luz solar. Reduzem-se os custos de manuteno/limpeza, com vantagens para a

proteco do ambiente, pois reduz-se a utilizao de detergentes. Ainda, torna-se mais

cmoda a viso continuada atravs das superfcies limpas dos respectivos vidros.

A auto-limpeza de vidros baseou-se numa fina pelcula de dixido de titnio de revestimento.

O vidro limpa-se em duas fases: A fase fotocataltica do processo de degradao de materiais

orgnicos, utilizando radiao ultravioleta e luz visvel, faz com que haja quebras de ligaes

na estrutura molecular das substncias que compem a sujidade No passo seguinte a chuva



29

lava a poeira e as sujidades, deixando quase sem manchas o vidro que de natureza

hidrfoba, espalhando-se a gua uniformemente sobre sua superfcie.

O dixido de titnio um material de eleio, pois caracterizado por elevadas propriedades

fotocatalticas, estabilidade qumica e baixo preo. A sua fase anatase a mais

fotocataltica. Quando sob a aco da irradiao UV, ento a aquela aco manifesta-se em

grande escala, devido s suas propriedades semicondutoras. Das diferentes fases cristalinas

do TiO2, a anatase que, devido a exibir uma estrutura totalmente cristalina, a que melhor

desempenho prope para os processos de degradao.

H uma relao directa entre a absoro da radiao ultravioleta e a actividade

fotocataltica, ou seja, a maior absoro UV implica que os nanocristalitos apresentam uma

grande proximidade ou at sobreposio das bandas de valncia e de conduo, onde os

electres passam com relativa facilidade e, por sua vez, criam as lacunas inicas, este

incessante movimento que vai produzir a actividade fotocataltica.

2-6-Efeito Lotus

O efeito de Ltus refere-se a uma repelncia gua muito elevada (superhydrophobicity)

exibido pelas folhas da planta (Nelumbo). As partculas de sujidade so apanhadas por

gotculas de gua devido a uma complexa arquitectura escala nano da superfcie, que

minimiza a aderncia.

Figura 13:gua na superfcie de uma folha de ltus.

O fenmeno foi inicialmente estudado por Dettre e Johnson, em 1964, com superfcies

hidrofbicas em bruto. Estes trabalhos desenvolveram um modelo terico baseado em

experincias com contas de vidro revestido com parafina ou telmero base de PTFE. A

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en|pt&u=http://en.wikipedia.org/wiki/File:LotusEffekt1.jpg&rurl=translate.google.pt&usg=ALkJrhgvlrLxqWudqMHl0lAjwH



30

propriedade de auto-limpeza de superfcies superhidrofbicas, micro-nanoestruturadas foi

descoberta na dcada de 1970 e tem sido aplicada desde a dcada de 1990 em produtos

tcnicos biomimticos. Materiais perfloralqulicos superhidrofbicos foram desenvolvidos em

meados dos anos 1990 para uso com produtos qumicos e fluidos biolgicos.

Devido sua alta tenso superficial, as gotas de gua depositadas nas folhas de ltus tendem

a minimizar a sua superfcie aproximando-se da forma esfrica.

O hidrofobicidade de uma superfcie determinado pela medida do ngulo de contacto.

Quanto maior o ngulo de contacto maior ser a hidrofobicidade de uma superfcie.

Superfcies com um ngulo de contacto menor que 90 so referidas como hidrfilas e, com

um ngulo superior a 90, so consideradas hidrofbicas (figura 14).

Figura 14:Hidrofobicidade da superfcie da folha de ltus.

Algumas plantas mostram ngulos de contacto de at 160 e so chamadas de super-

hidrofbicas, o que significa que apenas 2 a 3% de uma gota de gua estar em contacto com

uma superfcie. Plantas com uma superfcie de casal estruturado como o ltus pode alcanar

um ngulo de contacto de 170 , onde a rea de contacto real de uma gota de apenas 0,6%,

conduzindo a um efeito de auto-limpeza.

Este efeito de grande importncia para as plantas como uma defesa contra patgenos, como

fungos ou o crescimento de algas e tambm para os animais como borboletas, liblulas e

outros insectos. Outro efeito positivo da auto-limpeza a preveno de contaminao da rea

de superfcie da planta exposta luz, resultando numa fotossntese.

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=pt-PT&langpair=en|pt&u=http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lotus3.jpg&rurl=translate.google.pt&usg=ALkJrhgEA_C9Jh212JS0sPGRPP



31

2-7-Aplicao da tcnica de nanocristais de TiO2

O porqu da utilizao de nanocristalitos de TiO2 prende-se com a sua capacidade de

oxidao e de estabilidade, tendo sido desenvolvidas aplicaes em diferentes reas:

-purificao do ambiente;

-desodorizao;

-esterilizao;

-anti-incrustamento;

-auto-limpeza de vidro.

Figura 15. Diferena de transmitncia em superfcies de vidro com e sem funcionalidades de auto-limpeza.

Alguns cientistas nas reas da nanotecnologia desenvolveram tratamentos, revestimentos,

tintas, telhas, tecidos e outras superfcies que podem ficar secas e que se podem limpar da

mesma forma como a folha de ltus. Esta propriedade pode ser conseguida usando

tratamentos de silicone em superfcies estruturadas ou com revestimentos contendo

micropartculas. Materiais super-hidrofbicos compreendendo micropartculas de Teflon

foram usados em diagnsticos mdicos. possvel obter estes efeitos utilizando combinaes

de polietilenoglicol com glicose e sacarose (ou partculas insolveis) em conjugao com uma

substncia hidrofbica.



32

O fenmeno de auto-limpeza de superfcies super-hidrofbicas escala microscpica

baseado num efeito fsico-qumico puro que pode ser transferido para superfcies tcnicas

numa base biomimtico. O primeiro e mais bem sucedido produto com propriedades super-

hidrofbicas de auto-limpeza foi lanado em 1999 e tem sido aplicado em mais de 500 mil

edifcios em todo o mundo at agora.

Outras aplicaes tm sido comercializadas, tais como, culos de auto-limpeza dos sensores

instalados em unidades de controlo de trfego nas auto-estradas alems. A empresa Evonik

AG desenvolveu um spray para a gerao de filmes de auto-limpeza em vrios substratos.

Revestimentos super-hidrofbicos com efeito de Lotus aplicado a antenas de microondas

podem reduzir significativamente a aderncia de chuva, bem como de gelo e neve.

Capitulo 3: Parte Experimental

3-1-Degradao de material orgnico pela aco directa de TiO2

A estabilidade do TiO2 e a sua potencialidade de degradao de materiais orgnicos com um

mnimo de energia um requisito para os nossos ensaios. Assim, um dos objectivos industriais

preparar a forma anatase a baixa temperatura e a presso atmosfrica, de modo a

potenciar o TIO2 para processos de interesse econmico e social, como o de auto-limpeza,

actividade bactericida, e decomposio de matrias orgnicas, atravs da incidncia de raios

ultravioleta.

Assim e em resumo, podemos dizer que, o estudo das propriedades fotocatalticas do TiO2 vo

apontar o nosso estudo para a degradao de um material orgnico, que neste caso ser um

corante de modo a sustentar a capacidade de degradao de materiais orgnicos num

processo de auto-limpeza.



33

3-2-Avaliao da decomposio da matria orgnica

As matrias orgnicas que vamos sujeitar a uma degradao fotocataltica so o corante

Astrazon BN, de cor preta que, como se v na Figura 16, tem a seguinte estrutura molecular:

-

Figura 16- Estrutura qumica do corante Astrazon BN

Esta avaliao realizada analisando a diminuio da concentrao pela leitura da

absorvncia da soluo sujeita degradao no tempo, durante a exposio radiao a

ultravioleta. A degradao de corante sob irradiao UV deve-se directamente potencial

propenso para a fotocatalise intrnseca do dixido de titnio. A forma anatase, com maior

grau de cristalinidade, a mais benfica para a actividade fotocataltica.

3.3 Caracterizao dos substratos utilizados.

Foram utilizados no presente trabalho, tecidos de polister, tecido de polister/PVC (70-30) e

filmes de PVC (100%).

De seguida apresenta-se as propriedades bsicas de cada de cada tecido utilizado no estudo.

3.3.1 Tecido de polister

Propriedades:

Massa:g/m2-228,7

Cor-branco

Ligamento-Tfeta

Densidade dos fios:- teia-24 fios/cm

- trama-14 passagens/cm



34

3.3.2 Polister /PVC (70/30)%

Massa:g/m2-298,7

Cor-creme

Ligamento-Tafeta

Densidade de Fios:-teia-20 fios/cm

Ttrama-18 passagens/cm

Ttulo do fio-50-tex

Acabamento tecido revestido

3.3.3 PVC

Os provetes de PVC provm de amostras cedidas pela Aluplast GmbH, de cor branca e

com uma densidade de 0,8g/cm3

3.4-Caracterizao do Dixido de Titnio

A forma utilizada foi a Anatase que uma das trs formas minerais do dixido de titnio

(enciclopdia Britnica 11 edio).

Nome Dixido de titnio (anatase), 99,8%, Sigma Aldrich

Frmula qumica TiO2

Cor e aparncia P slido branco

Densidade 4,23 g.cm -3

Massa Molar 79,87g.mol -1

Granulometria



35

Lixa n 320

Velocidade de execuo: 150 rpm

Tempos de execuo: 5 e 15 minutos

Considerando os provetes de PVC devidamente preparados, passamos ento aos ensaios

segundo os mtodos abaixo descritos.

3.5.1.2-Processo plasmtico Corona

Nos dias de hoje para Indstria Txtil tem uma preocupao fundamental a economia dos

processos e a qualidade de vida ambiental, pois usam-se grandes quantidades de gua e

associada a produtos qumicos, o que torna fundamental o controlo da poluio e

racionalizao de energia. Aqui a radiao plasmtica tem um contributo valioso na medida

em que:

-Substitui alguns pr-tratamentos;

-Aumenta a as propriedades de absoro de gua;

-Aumenta a adeso de agentes de acabamento;

-Aumenta a afinidade do corante.

um tratamento com o objectivo de efectuar a modificao das caractersticas superficiais

dos substratos txteis a pretender de forma fsica e aproveitando o potencial inico do

Tio2,para que este se aloje assim na superfcie das nossas amostras, digamos que esta

preparao superficial efectuada de forma a no afectar a integridade e propriedades

intrnsecas.

Este tratamento tem o objectivo de aumentar a energia superficial, como forma de aumentar

a adeso de diversos produtos, que no nosso caso para a adeso dos nanomateriais de TiO2.

O tratamento Corona consiste na aplicao de uma descarga entre elctrodos presso

atmosfrica, com alta voltagem e baixa frequncia, criando-se assim uma mistura de ies,

ozono, radicais que reagem superfcie dos substratos. Este bombardeamento de electres,

ozono e diversas partculas provocam uma oxidao da superfcie dos substratos, que tm de

ser removida por um sistema de suco. Em relao a outros processos designados por

plasma, o tratamento designado por Corona, tem como principal vantagem a aplicao em

processos industriais e em contnuo, alm da reduo de custos inerentes aos tratamentos

que funcionam sob presso.



36

Ensaio de tratamento CORONA

Um equipamento tpico de descarga Corona utilizado compreende essencialmente um

gerador de frequncias, um transformador de alta voltagem e os elctrodos, de tratamento e

contra-elctrodo.

Diversas amostras de PVC foram submetidas ao tratamento Corona no Departamento de

Engenharia Txtil da Universidade do Minho. Dado que a distncias entre os elctrodos da

mquina Corona so bastante reduzidas, as amostras tratadas foram previamente preparadas

para uma espessura de 1mm, valor mximo permitido. Foram submetidas amostras

respectivamente a 3 e a 5 passagens na mquina.

Assim, de acordo com a equao (1), a dosagem plasmtica Corona aplicada s amostras de

PVC foi a seguinte:

Assim de acordo com a equao (1), a dosagem plasmtica Corona aplicada s amostras de

PVC foi a seguinte:

Para as amostras com 3 passagens:

minm/W2000m5,0min/m3

3W1000CoronaPlasmticaDosagem 2

Para as amostras com 5 passagens:

minm/W33,3333m5,0min/m3

5W1000CoronaPlasmticaDosagem 2

Vamos ento agora passar a descrever os processos de impregnao de TiO2 sobre as

superfcies dos vrios provetes, segundo os mtodos de Disperso, Ultra-Sons e inchamento

(Swelling).

Aps o processo de preparao das respectivas superfcies, nomeadamente Polimento e

Corona efectuaram-se os processos de impregnao superficial.



37

3.6.-Mtodos de impregnao: Disperso, Ultra-sons e

Inchamento

3.6.1-Mtodo de Disperso

um processo de agitao orbital com o objectivo de se fixar Tio2 na superfcie do substrato

de PVC. Foi preparada uma suspenso 2g/l de TiO2 (99,8%-ANATASE)

Provetes: polidos, no polidos e Corona

Equipamento utilizado: Agitador marca P-SELECTA, Tipo ROTATERM

Provetes de PVC rgido com dimenso (20mm*30mm).

Os provetes de PVC com e sem tratamento prvio foram depositadas em recipientes de vidro

com 100ml da disperso de dixido de titnio e no equipamento atrs descrito.

Deu-se incio ao processo com uma velocidade 113 V/mim a uma temperatura estabilizada de

75C.

Foi-se registando as temperaturas da soluo ao longo do tempo, verificando-se uma

estabilizao aos 50C, isto porque a 0,5 horas de ensaio, a temperatura registada foi de 40C

e a temperatura medida ao fim de 1hora foi de 48C e a 1,15h de 50C, mantendo-se a esta

temperatura por tempo indeterminado, como se verifica no quadro de valores (1).

Ao fim de 3h de tratamento retiraram-se as amostras e executou-se uma lavagem sobre as

mesmas, para se observar macroscopicamente, conforme figura adiante.

Vamos aqui caracterizar os trabalhos desenvolvidos, e observar a respectiva observao

microscpica.

3.6.2-Mtodo de impregnao por ULTRA-SONS

A prpria vibrao prope uma libertao de bolhas de oxignio dissolvido que, ao

explodirem, promove fixao de TiO2 no substrato, impregnando superficialmente as amostras

de PVC com dixido de titnio.

Provetes: polidos, no polidos e Corona

Foi preparada uma soluo 2g/l de TiO2 (99,8%-ANATASE)

Provetes de dimenses (20mm*30mm) de PVC.



38

Equipamento usado: ROTOQUIMICA, Tipo:-Ultra Sonic Clear, Fabricante-Fungilab

Os provetes de PVC com e sem tratamento prvio, foram depositadas em recipientes de vidro

com 100ml da soluo e no equipamento atrs descrito.

Deu-se inicio ao processo com uma vibrao de nvel 1, com dois tempos de impregnao

respectivamente 5 minutos e 15 minutos, a uma temperatura estabilizada de 30C. Registando

as leituras efectuadas no espetrofotmetro conforme quadro, de valores (1).

3.6.3-Tratamento por inchamento (sweling)

Este tratamento foi efectuado com provetes de tecido de polister e provetes de tecido de

polister/PVC (70%/30%). Foi preparada uma soluo de1g/l de agente de inchamento e 0,5

g/l de TiO2

Equipamento Multi-dye;

Tempo de ensaio 5horas;

Velocidade de agitao mnima;

Dimenso do provete (22cm*7cm) num conjunto de 14 provetes;

Massa de cada provete: 1,55g;

Tratamento a temperatura constante de 100C.

O carrier utilizado neste trabalho foi o Tanavol PEW, fabricado pela Bayer, que um

acelerador de tingimento indicado para fibras de poliester.

Propriedades:

Bom efeito de acelerao no tingimento

Praticamente inodoro

Pouco voltil

Bom efeito de uniformidade

Liquido auto-emulsionante

Tabela 5-Tratamentos superficiais efectuados sobre os substratos estudados.

S/TIO2 DISP. ULTRA.

5 MIN

ULTRA

15MIN-

CARRIER



39

PVC Sem polimento 0 1 2

Com polimento

5 min

4 5 6

Com polimento

15 min

8 9 10

Verde 3 12

Tratamento Croma

3 Passagens

14/20 16 17

Tratamento Croma

5 Passagens

21 15/18 19

Polister 22 5 24 BRANCO

Polister/PVC 25 26 27 BEGE

Tenso superficial de gotas sobre o PVC com e sem tratamento Corona.

Verificou-se visualmente que a tenso superficial da gua sobre as superfcies tratadas com 3

e 5 passagens, respectivamente, so praticamente iguais, embora se perceba que superior

com o provete que esteve sujeito a 5 passagens de tratamento. Estes valores so muito

superiores aos verificados na amostra de PVC no tratada, levando concluso de que a

alterao da tenso superficial directamente proporcional ao tratamento Corona.

3.7 Processo da degradao do material orgnico



40

Considerando que o Departamento Txtil da Universidade da Beira Interior tem um

determinado equipamento, foi baseado neste que orientamos o nosso trabalho de modo a

poder avanar com a componente experimental do estudo. Assim utilizou-se um corante

(preto Astrazon BN Lquido) para poder, atravs da sua evoluo de cor, efectuando leituras

num espetrofotmetro de visvel, de modo e de forma contnua conhecermos a evoluo da

respectiva degradao de cor.

Aps uma anlise visual das imagens SEM dos provetes, seleccionamos dois substratos txteis

tecido em polister 100% e tecido em polister/PVC nas propores 70%/30% - porque estes

apresentam uma uniformidade de molculas de TiO2 na superfcie, o que por si s dariam

garantias de alojamento de TiO2. O mtodo que apresentou melhores resultados de

impregnao superficial de TiO2 foi o do inchamento (sweling).

Considerandos que, aps a seleco das amostras, daremos ento incio ao estudo da

degradao do material orgnico (corante), nas seguintes condies:

-Corante na presena de TiO2;

-Corante na presena de tecido de polister;

-Corante na presena de tecido de polister/PVC;

-Corante.

O processo contempla as seguintes tarefas:

1. Preparao das solues padro a partir da soluo me (1g/l);

2. Leitura da transmitncia no visvel das solues no espetrofotmetro;

3. Determinao da recta de calibrao do corante.

3.7.1 Determinao da recta de calibrao do corante

Com a preparao dos padres, as respectivas leituras de transmitncia foram efectuadas

com um varrimento num intervalo de comprimento de onda de 400nm a 700nm (Grfico 1).

Nota: o espetrofotmetro s l na zona do espectro visvel, pois para estudar a degradao de

cor



41

Grfico 1-Curvas de absorvncia no visvel do corante Astrazon BN em funo da concentrao.

Deste grfico dos espectros das absorvncia das solues padro observamos dois picos,

respectivamente aos:

490 nm

610 nm

No entanto, para o estudo considerou-se em primeiro lugar o pico de absorvncia mais

elevado, o de 610nm. Para este comprimento de onda determinou-se a recta de calibrao do

corante, que se apresenta no Grfico 2.

0,0000

0,2000

0,4000

0,6000

0,8000

1,0000

1,2000

Ab

so

rva

n

cia

s

Comprimento de onda

Curvas do espectro das absorvncias

5m g/l

10m g/l

20m g/l

30m g/l

40m g/l

50m g/l



42

x y

0,5 0,1031

1 0,1873

2 0,3988

3 0,595

4 0,7902

5 0,9867

Grfico 2- Recta de calibrao a 610nm do corante Astrazon BN.

3.7.2. Colheita das amostras para leitura do

espectrofotmetro

Corante Astrazon BN LIQUIDO

Provetes: 41 cm2 * 5 amostras, com superfcie de exposio dos dois lados - cortados em peas

de 1 cm2, o que perfaz no total de superfcie de exposio de 412,5 cm2.

Soluo de dixido de titnio a 1 g/l;

Lmpada com emisso de radiao UV de 365nm, marca-VL-6 LC, 12W/2;

Lmpada visvel de 200W de potncia, 230 V, 50Hz.

Foi feita uma montagem de forma a poder criar uma incidncia de radiao UV e luz visvel a

uma distncia de 25 centmetros do bordo superior do recipiente, sobre quatro solues com

a seguinte constituio:

Volume 1: soluo de 1000ml de corante Astrazon BN, a 20ppm mais TiO2, com

agitao permanente;

Volume 2: soluo de 1000ml de corante Astrazon BN, a 20 ppm com uma amostra de

tecido polister, de 192 peas cortadas com 1cm de lado, em agitao permanente;

Volume 3: soluo de 1000ml de corante Astrazon BN, a 20 ppm com uma amostra de

tecido polister-70%+PVC-30%, de 192 peas cortadas com 1cm de lado, em agitao

permanente;

y = 0,0198xR = 0,9998

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50 60

Ab

sorv

nci

ap

ara

61

0n

m

mg/L

Recta de Calibrao dos Padres

y



43

Volume 4: soluo de 1000ml de corante Astrazon BN, a 20ppm, em agitao

permanente.

Procedimento de tiragens para a respectiva medio:

Vamos tirar amostras de 25ml, no sem antes fazer a devida correco (em balo volumtrico

de 1000 ml c/funil) imposta pela evaporao com a seguinte periocidade; 3h; 9h 30m; 30h e

fazer as respectivas leituras, no espetrofotmetro, de modo a que a recta de calibrao

previamente calculada nos fornea as concentraes, para assim avaliarmos a degradao do

corante, ao longo do tempo. Todas as amostras dos ensaios do TiO2, foram sujeitas a uma

centrifugao durante 12 minutos a uma velocidade 3200 rpm, com o objectivo de separar as

partculas (TiO2) em suspenso.

Iniciou-se o processo da degradao do corante partindo-se de uma concentrao de

12,5mg/l, e verificou-se que os padres mais diludos apresentavam linhas de absorvncia

quase concordantes. Por este motivo alterou-se a concentrao para 20mg/l, pois a soluo

inicial no deveria ser muito concentrada, para no inibir a degradao, que poderia

acontecer pela no penetrao da luz, que causada pelo catalisador slido. A razo pela

qual utilizamos esta concentrao (20mg/l), prende-se com o facto de o espetrofotmetro

no permitir efectuar leituras de solues muito concentradas e ainda porque para estas

solues, o processo de catlise iria ser dificultado, por causa do impedimento de penetrao

da luz visvel e ultravioleta nas solues durante o processo de degradao.

O Grfico 3 apresenta os resultados da degradao do corante aps a exposio luz visvel e

ultravioleta nas diferentes situaes estudadas: corante em soluo, soluo de corante na

presena do tecido de polister/PVC tratado com dixido de titnio (processo de

inchamento), soluo de corante na presena de tecido de polister tambm tratado com

dixido de titnio (processo de inchamento) e soluo de corante na presena de dixido de

titnio.



44

Grfico 3-Evoluo da degradao em funo do tempo do corante Astrazon BN com e sem a presena de dixido de titnio (comprimento de onda a 610nm).

y = 19,193e-0,003x

R = 0,6129

y = 17,142e-0,03x

R = 0,9765

y = 21,8e-0,075x

R = 0,996

y = -0,4401x + 17,377R = 0,9538

-5,0000

0,0000

5,0000

10,0000

15,0000

20,0000

25,0000

0 10 20 30 40 50

Concentraes 610nm

Dye

Tio2+Dye

Pes+Dye

Pes/PVC+Dye



45

Estudo da Recta de Calibrao a 490nm

x y

5 0,08281

10 0,151318

20 0,321937

30 0,479255

40 0,638461

50 0,800794

Grfico 4-Recta de calibrao a 490nm do corante Astrazon BN.

Dado que o comportamento do corante em termo de absorvncia no espectro visvel

evidenciava dois picos, para alm do pico mximo a 610nm, um outro a 490nm, foi tambm

feito um estudo anlogo para este segundo comprimento de onda. A recta de calibrao para

este comprimento de onda de 490nm est apresentada no Grfico 4. A respectiva evoluo da

degradao mostra-se no Grfico 5.

y = 0,016xR = 0,9998

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 10 20 30 40 50 60

Ab

sorv

nci

ap

ara

49

0n

m

mg/L

Recta de Calibrao dos Padres

y



46

Grfico 5- Evoluo da degradao em funo do tempo do corante Astrazon BN com e sem a presena de dixido de titnio (comprimento de onda a 490nm).

Os grficos 6, 7, 8 e 9 apresentam as curvas de absorvncia ao longo do tempo para as quatro

solues estudadas e que foram objecto de estudo da degradao do corante preto Astrazon

BN pela aco cataltica do dixido de titnio.

y = 18,638e0,0015x

R = 0,2285

y = 15,332e-0,024x

R = 0,9739

y = 21,086e-0,064x

R = 0,9961

y = 20,935e-0,029x

R = 0,97970,0000

5,0000

10,0000

15,0000

20,0000

25,0000

-8 2 12 22 32 42

Concentraes a 490nmDye

Tio2+Dye

Pes+Dye

Pes/PVC+Dye



47

Grfico 6-Curvas de absorvncia do corante preto Astrazon BN na presena de TiO2 na soluo em funo do tempo.

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

400 500 600 700

Ab

s.

l / nm

Curvas de Absorvncia Corante/TiO2ao longo do tempo

0 hour Dye

3,0 hour Dye+Tio2

9,5 hour Dye+Tio2

30 hour Dye+Tio2



48

Grfico 7- Curvas de absorvncia do corante preto Astrazon BN na presena de tecido de polister

tratado dom dixido de titnio em funo do tempo.

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

400 500 600 700

Ab

s.

l / nm

Curvas de Absorvancia Pes/Corante ao longo do tempo

0 hour Dye

3 hour Pes+Dye

9,5 hour Pes+Dye

30 hour Pes+Dye



49

Grfico 8- Curvas de absorvncia do corante preto Astrazon BN em funo do tempo.

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

400 500 600 700

Ab

s.

l / nm

Curvas de absorvncia Coranteao longo do tempo 0 hour Dye

3,0 hour Dye

9,5 hour Dye

30 hour Dye



50

Grfico 9- Curvas de absorvncia do corante preto Astrazon BN na presena de tecido de polister/PVC tratado com TiO2 em funo do tempo.

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

400 500 600 700

Ab

s.

l / nm

Curvas de absorvancia Pes/PVC +Coranteao longo do tempo 0 hour Dye

3,0 hour Dye

9,5 hour Dye

30 hour Dye



51

Capitulo 4: Resultados e Discusso

A tcnica de deposio do dixido de titnio que provou ser eficaz foi a que consistiu no

tratamento do substrato com um agente de inchamento (carrier). Este procedimento

possibilitou uma boa reteno de dixido de titnio, como se provou pela lavagem

subsequente dos substratos tratados. Dada a espessura e rigidez elevadas dos filmes de PVC,

por este processo s foram tratados os tecidos de PES/PVC e de PES.

A tcnica baseada em procedimentos mecnicos do filme de PVC (polimento) no deu

resultados satisfatrios, depreendendo-se que os poros

Tratamento de Auto Limpeza de Materiais Têxteis...

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