Apostila Engenharia Textil e Fibras Artificiais

Apostila Engenharia Textil e Fibras Artificiais

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Fibras Químicas Artificiais

Introdução2
Fibras Químicas Artificiais3
Viscose7
Liocel1
Acetato15
Triacetato18
Modal19
Cupro21
Alginato23
Bambu25
SeaCell Active27
Lenpur28
Fibra Proteica de Soja (SPF)29
Ingeo32
Conclusão34

Índice Bibliografia ................................................................................................................................................ 36

Fibras Químicas Artificiais

INTRODUÇÃO O mercado das fibras têxteis encontra-se dividido pelas fibras naturais e químicas. As naturais apresentam-se subdivididas nas fibras animais, vegetais e minerais, enquanto que as químicas estão discriminadas em artificiais e sintéticas. Este trabalho foca-se nas fibras químicas artificiais e visa a exploração destas fibras no sentido de perceber a sua origem e evolução no mercado, o processo de fabricação, as características físicas e químicas, a integração no mercado actual e quais as perspectivas futuras. Neste sentido, as fibras a abordar serão a Viscose, o Liocel, a Modal, o Acetato, o Triacetato, o Cupro, o Bambu e o Alginato, estas de origem celulósicas, e a fibra proteica de soja e a Ingeo, ambas geradas a partir de proteínas. Para além destas, ainda serão referenciadas duas outras fibras celulósicas que surgem recentemente no mercado – a Seacell Active e a Lenpur. De modo a compreender a sua evolução no mercado, para além de uma abordagem em termos absolutos, também se encontrará, ao longo do trabalho, o desempenho do mercado das fibras artificiais comparativamente às outras fibras têxteis, principalmente as fibras químicas sintéticas, as grandes líderes do mercado de fibras têxteis. De um modo geral, pretende-se uma abordagem global do mercado e particular de cada fibra artificial, de modo a perceber os aspectos acima relegados.

Fibras Químicas Artificiais

FIBRAS QUÍMICAS ARTIFICIAIS As fibras químicas artificiais provêem da transformação de substâncias macromoleculares naturais ou da sua solubilidade através da acção de agentes químicos. Estas fibras podem ser derivadas, por um lado, da celulose de várias plantas (árvores, algodão, algas,…) ou, por outro, de proteínas de animais. O processo de produção de fibras artificiais celulósicas consiste, essencialmente, na regeneração desta numa solução da celulose com agentes químicos, que varia entre o pH ácido e o alcalino. Já as de origem proteica passam por um processo mais complexo, que implica a adição de uma enzima. Os primeiros registos sobre a fabricação de fibras têxteis artificiais foram efectuados pelo inglês Robert Hooke, em Londres, 1665, e foi Renee-Antoine de Réaumur que tentou por esta teoria em prática, em 1734, mas o resultado não foi o esperado. Portanto, a descoberta sobre a fabricação destas fibras deve-se ao químico Christian Friedrich Schönbein, quando, em 1846, conseguiu obter filamentos colocando o algodão num banho de ácido nítrico e clorídrico. No entanto, as fibras desta forma geradas, eram altamente inflamáveis. Mais tarde, em 1855, George Audemars concebe um processo de extracção da celulose das árvores, equivalente ao usado para retirar a seda produzida pelo bicho-da-seda. Em sequência deste processo, Joseph Swan produz fibras através da inserção da celulose em orifícios muito finos. O seu principal objectivo era criar filamentos para lâmpadas, mas descobriu que podia produzir fibras têxteis através deste processo, reduzindo o seu carácter inflamável. Apresenta um tecido fabricado com estas fibras em Londres, em 1885, mas não consegue atracção por parte do público. Utilizando o processo descoberto por Swan, o químico conde Hilaire de Chardonnet, em 1889, confecciona o primeiro tecido para fins comerciais, então designado por seda artificial ou Raiom.

Fieira Fonte:

Bomba de engrenagem usada para forçar a Viscose para os orifícios das feieiras

Fonte:

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Novos processos são descobertos e começam a aparecer novas fibras artificiais celulósicas. A Viscose e o Triacetato, ainda em finais do século XIX, e as fibras de Acetato, Liocel, Modal, Alginato e Cupro, já no século X, apesar de o processo de fabricação desta última datar de meados do século XIX, na mesma altura que a Viscose. Todas estas fibras têm, como base, o mesmo processo de fabricação que o Raiom, com diferença apenas nos solventes utilizados e nas fases de processo. De modo a evitar fraudes comerciais, em 8 de Julho de 1934 foi estipulado, por um decreto-lei sob o tema Seda e designado por Seda Artificial, que Raiom seria o termo para designar a Viscose produzida em filamento contínuo e que Viscose designaria a fibra produzida em filamento cortado. A produção mundial de seda artificial subiu de forma explosiva desde a segunda metade do século X, atingindo as 460.0 toneladas em 1936. Destas 460.0 toneladas, O Japão era responsável por cerca de 135.0 e os Estados Unidos por 125.0, sendo estes dois maiores produtores de seda artificial. Atrás do Japão e Estados Unidos, estava o Reino Unido com 58.0 toneladas, a Itália com 50.0 e a França com 30.0. Apesar de descoberta em finais do século XIX, a produção de Viscose para fins comerciais revela-se em 1906, investida pelas empresas Société de la Viscose e American Viscose Company e, em 1910, pela Samuel Courtaulds and Co., Lda. Contudo, ganha destaque apenas nos anos 30. Já o Acetato aparece em 1905, sendo produzido em escala comercial primeiramente na Alemanha e ascende no mercado durante a primeira guerra mundial, devido à sua superior qualidade relativamente à Viscose. Mais tarde, em 1924, também os Estados Unidos investem na produção desta fibra. Nos anos 50, a firma alemã Bemberg implementa o Cupro no mercado, sendo ainda a protagonista da produção desta fibra.

Evolução do Raiom no Mercado Mundial Fonte: Annales de Géographie – L’industrie française de la rayonne

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O Liocel também aparece nessa altura, tendo sido produzido primeiramente, também pela Samuel Courtaulds and Co., Lda. A fibra proteica aparece bem mais recentemente, em finais dos anos 90. O mercado de fibras químicas é caracterizado por um número reduzido de empresas que investem neste tipo de fibras, isto porque existem várias barreiras impeditivas a que um maior número de empresas entre no mercado de fibras químicas. O elevado investimento de capital e de nível de conhecimento técnico, as despesas relacionadas com a pesquisa e o desenvolvimento de produtos, a natureza altamente competitiva da indústria e a pequena margem de lucro nos produtos convencionais são algumas das razões para que as empresas não investam neste tipo de fibras. Situada em Heiligenkreus, Austria, a Lenzing Fibers é, actualmente, a líder mundial da produção de Viscose, Liocel e Modal, com uma produção anual de 245.0 toneladas/ano, sendo 50.0 toneladas destinadas ao TENCEL®, 40.0 ao MODAL® e os restantes dedicados à VISCOSE® e vertentes destas fibras e Cupro (em menor escala), com um investimento total de 160 milhões de euros. Prevê-se que, para este ano, sejam produzidas 220.0 toneladas de fibras. É também apresentada com melhores perspectivas futuras, por conseguir produzir fibras através de processos bastante sustentáveis e ecológicos, num período em que as preocupações ambientais têm sido cada vez mais relevantes. No entanto, com uma produção anual de 1.5 milhões de toneladas/ano, a China domina o mercado da Viscose. Á China, seguem-se a Índia e a Indonésia, com valores compreendidos entre os 300.0 e 350.0 toneladas/ano. As fibras artificiais, segundo dados fornecidos pelo ITMF – Internacional Textile Manufactures Federation – passam a dominar o mercado têxtil face às fibras sintéticas no período entre 1945 e meados dos anos 60. No entanto, devido à ascensão das fibras sintéticas no mercado e à estagnação da exploração de fibras artificias a partir dos anos 80, os dados invertem-se.

Produção Mundial de Fibras Celulósicas no séc. X Fonte:

Consumo Mundial de Fibras Celuylósicas na segunda metade do séc. X

Fonte:

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Actualmente, o mercado mundial de fibras têxteis é dividido quase de forma equitativa entre as fibras químicas e as fibras naturais, sendo que as fibras sintéticas obtêm uma participação de 45% no mercado têxtil, relegando as fibras artificiais para uma percentagem de 5%.

Espera-se, para 2010, uma produção mundial de fibras químicas correspondente a 2,9 milhões de toneladas, sendo 1% destinados à Viscose. Mesmo assim, factores relevam a futura queda do mercado das fibras sintéticas relativamente às fibras artificiais. Isto porque, aquando da fabricação de fibras sintéticas, são utilizados recursos não renováveis, como o petróleo e alguns óleos, ao contrário das fibras artificiais, principalmente de origem celulósica, uma vez que a celulose é o composto orgânico mais comum no mundo e que se encontra em constante renovação. Já para não falar do impacto ecológico que, no caso das fibras artificiais, é quase nulo e ainda se esperam melhoramentos nessa matéria. As fibras naturais também se encontram em desvantagem competitiva face às fibras artificiais.

No caso do algodão, os custos ambientais são enormes, devido à poluição da água, contaminação do solo e à emissão de gases de efeito estufa decorrentes do uso de químicos. O que não acontece no caso das fibras artificiais.

Algodão Lã Artificiais Sintéticas

Evolução do Mercado das Fibras Têxteis no século X Fonte: ABIT 1992

Consumo Mundial de Fibras Têxtil na Segunda Metade do Séc. X com Estimativas para a 1ª Década do Séc. XXI

Fonte:

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VISCOSE A Viscose terá sido descoberta em 1891, por Cross e Bevan – apesar de documentos revelarem que terá sido por Charles Frederick e Edward John Bevard, em 1892 – ao desenvolverem um novo processo de produção de fibras têxteis artificiais que consistia no mesmo processo de execução da seda artificial, mas em solução alcalina. Começou a ser produzida para fins comerciais em 1910 pela American Viscose Company – empresa norte-americana associada à Samuel Courtaulds and Co., Lda, primeira produtora do Liocel – e os níveis de produção mundial atingiram o auge já nos anos 40. Contudo a sua exploração estagnou a partir dos anos 60. O processo de execução assenta em várias etapas. A primeira, maceramento, consiste no tratamento da pasta de papel numa solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 17.5%. O envelhecimento, fase posterior, traduz-se no armazenamento da solução durante vários dias com o objectivo de reduzir o grau de polimerização de 800 para 350, aproveitando, para tal, a oxidação do ar. De seguida passa por um processo de xantogenação, que não é mais do que a preparação do xantato de celulose, utilizando um tratamento com sulfureto de carbono e, de modo a extrair a matéria não dissolvida, o xantato é submetido a filtração. A maturação resume-se a uma hidrólise parcial do parcial, na qual dá-se uma diminuição da viscosidade (dissolução) e posterior aumento da mesma (hidrólise). À posteriori, ocorrem as fases de desageramento, na qual eliminam-se as bolhas de ar geradas e envia-se a solução para as fieiras, e extrusão, em que se procede à extracção da solução das fieiras em via húmida, num banho coagulante de ácido sulfúrico (14%) e sulfato de sódio. As duas últimas operações são a lavagem, que corresponde à lavagem do filamento obtido, de modo a diminuir a quantidade de ácido sulfúrico e sulfato de sódio, passando também por um processo de desulfurização (lavagem numa solução de sulfureto de sódio e amónia com o objectivo de extrair o enxofre gerado na fase de extrusão), e secagem. As fibras desta forma produzidas podem assumir comprimentos bastante variáveis, podendo ser cortadas ou compostas em filamento contínuo, consoante o título, bastante mutável, não sendo,

Processo de Fabricação da Viscose Fonte: IVC, Frankfurt

Fibras Químicas Artificiais no entanto, possível atingir valores abaixo dos 1.3 dtex, e o fim a que se destinam. Os valores de densidade situam-se entre os 1.50 g/cm3 e 1.54 g/cm3 O alongamento varia dependendo se se trata de uma Viscose regular ou de alta tenacidade. No caso da primeira, a tenacidade compreende valores entre 18 e 23 cN/Tex, em seco, e entre 9 e 13 cN/Tex, em ambiente húmido. Quando se trata de uma Viscose de alta tenacidade, apresenta valores entre 9.5 e 1.5 cN/Tex, em seco, e 20 e 2 cN/Tex, em ambiente húmido. Independentemente do tipo de Viscose, quando seca trata-se de uma fibra má condutora eléctrica.

A taxa de recuperação de humidade, a uma humidade relativa de 65% a 20ºC, é de 14%. Consegue, no entanto, filtrar até 150% de água relativamente ao seu peso. A sua resistência aos ácidos é inferior ao algodão e, no que respeita às bases, é bastante resistente face a alcalis diluídas, mas bastante sensível a soluções alcalinas concentradas. Este material altamente inflamável, começa a amarelecer quando exposto a temperaturas na ordem dos 190ºC, fazendo diminuir a sua resistência mecânica. A Viscose ostenta grande fragilidade quando em contacto com bactérias e fungos e, quando misturada com a lã, é destruída por insectos, o que não acontece num caso 100% Viscose. A Lenzing aposta na inovação criando a Lenzing ProViscose, uma fibra produzida a partir da mistura entre a Viscose e o Liocel. Esta nova fibra é mais resistente em húmido do que a Viscose convencional e pode ser lavada várias vezes sem perder a sua forma e aparência. A proViscose tem uma qualidade excepcional na estabilidade dimensional e garante a redução do efeito de encolhimento durante o processo de fabrico até 3%. Os tecidos de proViscose têm uma óptima performace, são confortáveis, suaves e respiráveis. A fibra Viloft, criada pela Kelheim Fibres, é uma outra inovação da fibra de Viscose, realizada a partir da polpa da madeira do eucalipto. Estas fibras oferecem, para além das qualidades da Viscose, excelentes propriedades térmicas para aquecimento e manutenção da temperatura do corpo (especialmente quando misturadas com poliéster ou algodão), uma vez que criam bolsas

Vista Longitudinal da Fibra de Viscose Fonte:

Vista Transversal da Fibra de Viscose Fonte:

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de ar, diminuindo a humidade e a perda de calor. Oferecem ainda propriedades anti-estáticas, de respirabilidade (transferem a humidade da pele para o exterior) e são de fácil manutenção (easy care). Apresentam uma elevada leveza, suavidade e conforto. A Viloft apresenta 2.4 dtex e um comprimento de 38mm. As fibras de Viscose Viloft são criadas de acordo com o toque e aparência a que se destinam, sendo que foram criadas várias vertentes destas fibras de acordo com a sua aplicação. A Viloft thermal destina-se a roupa interior, meias, pijamas, roupa de cama e para crianças; a Viloft Active é utilizada em roupa desportiva, t-shirts, roupa urbana e roupa para crianças e adolescentes; a Viloft spirit em roupa interior, lingerie, roupa desportiva, t-shirts, calças, roupa urbana (street wear) e a Viloft Micro é aplicada em jerseys, lingere, roupa interior, pijamas, malhas suaves, blusas, camisolas, fatos macios e vestidos fluidos. Outro exemplo é a fibra Viscose Outlast, uma fibra isotérmica originalmente desenvolvida pela NASA, para que os astronautas conseguissem suportar as altas temperaturas, e recentemente aplicada à fibra de Viscose através da colaboração entre a Outlast e a Kelheim. Esta é a primeira fibra artificial com a introdução de microcápsulas de PCMs (Phase Change Materials), anteriormente aplicados apenas em fibras sintéticas. A Viscose Outlast oferece todos os benefícios da Viscose tais como suavidade, bom toque, absorção da humidade e excelentes propriedades higiénica, aliando a capacidade de regulação da temperatura, proveniente da tecnologia Outlast, adaptando-se às necessidades térmicas de cada um. Para além das suas excepcionais qualidades térmicas, esta fibra é suave, bastante absorvente, anti-estática, e fácil de tingir, obtendo-se cores brilhantes. Pode ser encontrada em protectores de colchões, lençóis, cobertores, almofadas, roupa interior, malhas, roupa feminina como vestidos, camisolas, blusas e calças. Actualmente, a principal indústria à qual se direcciona a fibra da Viscose é a indústria do vestuário, sob a forma de qualquer estrutura têxtil e abrangendo quase todos os segmentos de mercado – alfaiataria, camisolas de malha, vestidos, calças, etc. Encontra-se implementada no

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