Development of antimicrobial textile materials for shoes

Dissertação de mestrado em Design e MarketingAtualmente, o sector do calçado tem um papel importante na economia Portuguesa e está entre os sectores com melhor desempenho relativamente às exportações. Este sector exporta cerca de 95% do total da produção nacional, tem o segundo preço médio de venda mais alto a nível mundial, perto de convergir com o líder Itália, utiliza tecnologia inovadora na produção, o que determina a capacidade e a importância deste sector em compreender e reagir às necessidades dos clientes. Neste contexto, pode-se afirmar que a indústria do calçado é sustentável e com uma responsabilidade acrescida devido às proporções globais que reconquistou nos últimos anos. No fim dos anos 90 e início da década de 2000 a deslocalização para oriente das empresas e agentes, mais concretamente China, provocaram uma forte quebra da procura de calçado nacional. Esta deslocalização deveu-se à grande oferta industrial com baixos preços de produção. Desta forma o sector do calçado foi obrigado a proceder a uma reestruturação e reorientação da indústria nacional e consequentemente do produto, com o objetivo de tornar a indústria mais ágil e competitiva face à indústria oriental. A partir de 2004, o segmento do calçado apresenta-se mais competitivo ao nível da qualidade e com uma comunicação mais agressiva dos seus produtos, com novas marcas, fabricantes e retalhistas a disputarem as preferências dos mercados. O consumidor mais informado, mais diversificado e com uma consciência apurada no que respeita ao bem-estar, conforto, funcionalidade e segurança, foram requisitos que serviram de para direcionar o setor e funcionam como elementos que influenciam a seleção do produto final. O calçado desempenha um papel importante no bem-estar físico e psicológico do seu utilizador, devido ao contacto direto ou próximo com a pele. Durante a utilização, de determinado calçado, o utilizador avalia o seu desempenho através de um processo, que na generalidade é inconsciente e, no futuro, contribui para selecionar e adquirir calçado que melhor se adapte à morfologia do pé e ao seu estilo de vida. A boa adaptação do calçado à morfologia do pé é variável e depende de fatores fisiológicos, no entanto, esta relação influencia o índice de conforto que cada pessoa perceciona durante a utilização. O bem-estar ou conforto, físico e psicológico, são provocados por estímulos durante a utilização e dependem de diferentes características da composição do calçado, como o volume da forma, materiais, componentes aplicados e o tipo de construção. Para além destas características, existem requisitos importantes de ordem fisiológica, o calçado é uma espécie de recipiente que envolve o pé do utilizador que cria uma interação muito próxima do calçado com o pé. Esta interação do pé com o calçado é estabelecida em ambiente fechado, escuro, quente e húmido, o qual é propício para o desenvolvimento de colónias de fungos e bactérias. O desenvolvimento destas colónias é potenciado pelos nutrientes que resultam da transpiração proveniente do pé do utilizador. A falta de manutenção, excesso de uso ou as baixas defesas do sistema imunitário são fatores que também influenciam o desenvolvimento de doenças podológicas, sendo as micoses as mais comuns. Estas doenças podem ser controladas, total ou parcialmente, pela utilização de fibras ou acabamentos têxteis com desempenho adequado ao tipo de ação pretendida. Este estudo tem em atenção o desempenho das fibras e acabamentos na sua interação com a pele e o meio bacteriológico e o impacto ambiental que estas soluções produzem no ecossistema. No panorama social contemporâneo, o bem-estar, conforto e o baixo impacto ambiental, são fatores que agregam valor e que motivam a aquisição do produto. Dentro destes objetivos, a prioridade centra-se na pesquisa, conceção e desenvolvimento de têxteis antimicrobianos, recorrendo a fibras e/ou acabamentos que permitam resultados adequados a este nível. Com a utilização deste tipo de fibras e/ou acabamentos pretende-se obter materiais têxteis capazes de controlar a atividade microbiana no interior do calçado. Inicialmente, este estudo passou pela pesquisa de fibras e acabamentos com propriedades antimicrobianas, tendo-se posteriormente desenvolvido diferentes estruturas têxteis, no sentido de avaliar o seu comportamento no que concerne à maior ou menor adequação à termorregulação e controlo de humidade, avaliando-se estas propriedades do ponto de vista da sua aplicação no interior do calçado. As fibras selecionadas para este estudo foram o poliéster, o poliéster bioativo, o algodão e o bambu. O poliéster e o algodão são fibras de uso comum em vários tipos de produtos têxteis, não possuindo no seu estado natural atividade antimicrobiana. Por sua vez, o bambu é uma fibra “verde”, amiga do ambiente e com propriedades antimicrobianas intrínsecas, características que foram consideradas especialmente interessantes no desenvolvimento deste estudo. As amostras produzidas a partir destas fibras e suas misturas em diferentes percentagens relativas, foram submetidas a diversos ensaios laboratoriais destinados a avaliar o seu desempenho no que diz respeito à sua permeabilidade ao ar e ao vapor de água, condutividade térmica e coeficiente de atrito. Estas amostras foram produzidas utilizando estruturas tricotadas do tipo “sandwich” que se diferenciam entre si na percentagem relativa de cada fibra nas duas faces do material e no fio de ligação das camadas. Com base nos testes de avaliação do desempenho das várias amostras produzidas, determinou-se aquelas que manifestaram melhor desempenho relativamente aos requisitos do presente estudo e que em última análise melhor se adequam ao desenvolvimento de materiais para revestimento das paredes interiores e das palmilhas do calçado.Currently, the footwear industry has an important role in the Portuguese economy and is among the best performing sectors for exports. This sector exports about 95% of the total national production, has the second average sales price highest globally converge near the leader Italy, utilizes innovative technology in the production, which determines the ability and the importance of this sector in understanding and responding to customer needs. In this context, one can say that the footwear industry is sustainable and increased due to global proportions in recent years it has regained responsibility. In the late 90s and early 2000s relocating to the east of companies and agents, namely China, caused a sharp drop in demand for domestic footwear. This relocation was due to the large industrial supply with low production costs. Thus the footwear industry was forced to restructure and refocus the national industry and consequently the product, with the goal of becoming more agile and competitive industry in the face of eastern industry. Since 2004, the footwear segment presents itself more competitive in terms of quality and a more aggressive communication of their products, with new brands, manufacturers and retailers to compete preferences markets. The more informed, more diverse and of awareness exists regarding the welfare, comfort, functionality and safety, consumer requirements that were served to drive the industry and function as elements that influence the selection of the final product. Footwear plays an important role in the physical and psychological well-being of its user, due to direct or close contact with the skin. During use of certain footwear, the user evaluates it’s through a process that is generally unconscious and, in the future, helps to select and acquire footwear that best suits the morphology of the foot and your lifestyle. A good adaptation of the shoe to the foot morphology is variable and depends on physiological factors, however, this ratio affects the rate of each individual comfort perception during use. The welfare or comfort, physical and psychological, are caused by stimuli during use and depend on different characteristics of the composition of the shoes, as the volume of the shape, materials, components applied and the type of construction. Apart from these features, there are important physiological order requirements, footwear is a kind of container that surrounds the foot of the user who creates a very close interaction of the shoe with the foot. This interaction of the foot with the shoe is set in a closed, dark, warm, moist environment, which is conducive to the development of colonies of fungi and bacteria. The development of these colonies is enhanced by the nutrients resulting from perspiration from the foot of the wearer. The lack of maintenance, overuse or low immune system defenses are factors which also influence the development of foot diseases, mycoses being the most common. These diseases can be controlled in whole or in part, by the use of fibers or textile finishes for the kind of performance desired action. This study takes into account the performance of the fibers and finishes with the interaction of skin and bacteriological medium and the environmental impact these solutions have on the ecosystem. In the contemporary social landscape, welfare, comfort and low environmental impact, are factors that add value and that motivate purchase. Within these objectives, the priority is focused on researching, designing and development of antimicrobial textiles, using fibers and / or finishes that allow adequate results in this respect. With the use of such fibers and / or finishes being sought textile materials able to control the microbial activity inside the footwear. Initially, this study has started a search for fibers and finishes with antimicrobial properties, having subsequently developed different textile structures, in order to evaluate its behavior in relation to the greater or lesser capacity for thermoregulation and moisture control, by evaluating these properties from the point of view of its application within the footwear. Selected for this study were polyester fibers, bioactive polyester, cotton and bamboo. Polyester and cotton are commonly used in various types of textiles fibers, possessing in its natural state antimicrobial property. In turn, the Bamboo is a "green" fiber, environmentally friendly and with intrinsic antimicrobial properties, characteristics that were considered especially interesting in the development of this study. Samples produced from these fibers and their mixtures in different relative percentages were subjected to various laboratory tests to evaluate their performance with respect to its permeability to air and water vapor, thermal conductivity and coefficient of friction. These samples were produced using different types of three-dimensional knitted structures, differing from each other in the relative percentage of each fiber on both sides of the material and the wire bonding of the layers. In addition to the different structures and fibers, were still applied antimicrobial finishes on samples produced with cotton, polyester blends and polyester / cotton, aiming to compare the antimicrobial activity obtained by two different approaches. Based on tests assessing the performance of various samples, it was determined that those expressed best performance against the requirements of this study and that in the final analysis is best suited to the development of materials for lining of footwear