Design de estruturas fibrosas híbridas para aplicação técnica

Dissertação de mestrado em Engenharia Têxtil (área de especialização em Design e Marketing)Os materiais fibrosos à base de fibras, têm sido utilizados pelo homem há largos milhares de anos, na produção de vestuário e artigos decorativos, devido às suas propriedades únicas de conforto, flexibilidade e cair. Estas aplicações representaram, durante muitos anos, o principal mercado dos materiais fibrosos. No entanto, os desenvolvimentos registados, no século passado, no que diz respeito ao desenvolvimento de novas fibras com desempenho mecânico, térmico e químico extremamente interessantes, fez despoletar uma vasta gama de aplicações dos materiais fibrosos. Deste modo, os materiais fibrosos, designados, neste caso, por têxteis técnicos, passaram a ser utilizados em situações onde o desempenho assume uma importância primordial e a estética um papel mais limitado. A gama de aplicações dos materiais fibrosos tem-se alargado de forma crescente nos últimos anos. A sua aplicação em situações cada vez mais específicas, com requisitos técnicos cada vez mais exigentes, tem originado o desenvolvimento de novas fibras e novos acabamentos que respondam de forma eficiente às solicitações impostas por cada aplicação em particular. A forma como as fibras se dispõem no material, assume, nestes casos, papel fundamental no desempenho da estrutura. A este nível as estruturas mais usadas, na sua grande maioria, tecidos, malhas, não-tecidos e entrançados. O desenvolvimento de estruturas fibrosas híbridas, combinando duas ou mais estruturas têxteis a partir de uma tecnologia de produção têxtil, tem sido pouco explorado ao longo dos últimos anos. As estruturas híbridas representam uma nova forma de resposta às exigências de aplicações cada vez mais específicas, onde uma estrutura só, não apresenta as características/propriedades necessárias para satisfazer os requisitos de desempenho impostos. Este trabalho pretende precisamente explorar a hibridização de estruturas pelo método de agulhagem, tecnologia utilizada na ligação da manta de não-tecido. Esta tecnologia, apresenta um enorme potencial na produção de estruturas híbridas, uma vez que a ligação proporcionada pelas fibras na agulhagem permite ligar de forma consistente as diversas estruturas componentes. As estruturas seleccionadas para este trabalho foram não-tecido, tecido (0/90º) e malha de trama em fibra de vidro. As estruturas foram ligadas por agulhagem, fazendo variar os parâmetros de agulhagem, no que diz respeito a número de passagens, assim como também o número de camadas No sentido de avaliar a influência da combinação de estruturas no desempenho mecânico, foram realizados ensaios de tracção. Os resultados obtidos mostram que existe uma alteração do comportamento das estruturas à tracção quando estas são combinadasFibrous materials, based on fibres, have been used for thousands of years for the production of clothing and decorative items, due to their unique properties of comfort, flexibility and conformability. These applications were for many years, the main market for fibrous materials. However, the interesting developments occurred in the last century, regarding the appearance of new fibres with mechanical, thermal and chemical performances, led to a wide range of applications of fibrous materials. Thus, the fibrous materials, called, in this case, technical textiles, began to be used in situations where performance is of paramount importance and aesthetics have a limited importance. The range of applications of fibrous materials has been extended and increasing in recent years. Their application in more specific situations, with technical requirements more demanding, has led the development of new fibres and new finishes in order to respond efficiently to the demands imposed by each particular application. The way the fibres are available in the material, took in these cases, key to the performance of the structure. At this level the most used structures are woven, knitting, nonwovens and braids. The development of fibrous hybrid structures, combining two or more structures from a textile technology, has not been taken into consideration for research in recent years. Hybrid structures represent a new form of response to the specifications of very specific applications, where a single structure does not fulfil the characteristics / properties required to meet the performance requirements imposed. This research work aims to explore specifically the hybridization of structures using the needle-punching technique, technology used on the bonding of non-wovens. This technology presents a huge potential in the production of hybrid structures, since the link provided by the fibre, during the needle-punching, allows the connection of the several layers. The structures selected for this study were nonwoven, woven and knitted fabrics of glass fibre. The structures were bonded by needle-punching, by varying the parameters of needle-punching process as regards the number of passages, as well as the number of layers. To assess the influence of a combination of structures in the mechanical performance, tensile tests were performed. The results show that there is a change of behaviour of the tensile structures when they are combined