Desenvolvimento de equipamento e processo otimizado para recobrimento de fios têxteis por eletrofiação

Abstract

RESUMO: A técnica conhecida como eletrofiação é um método versátil, de baixo custo e com tecnologia simples utilizada para fabricação de fibras poliméricas de diâmetros em escalas micro/nano métricas. Pode também ser utilizada para diversas soluções compostas de polímeros naturais e sintéticos. Outro ponto relevante da técnica está no fato de permitir a inserção de diferentes materiais, como fármacos, e nanopartículas, nas soluções a serem eletrofiadas para que apresentam características diversas, tornando o material multifacetado. A configuração mais simples do sistema de eletrofiação consiste em uma fonte de alta tensão, um coletor metálico aterrado e uma bomba de infusão. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e otimizar um equipamento para eletrofiação de polímeros sobre fios têxteis, bem como analisar a aderência e as propriedades das nanofibras de policaprolactona (PCL) e do poli álcool vinílico (PVA) depositadas sobre fios de algodão, nylon e poliéster. Estes fios constituem a grande maioria dos fios usados na indústria têxtil, e a modificação da superfície desses fios pode trazer novas alternativas dentro desse cenário. Para execução da proposta, foi elaborado um equipamento que em sua composição tem coletor para eletrofiação e bobinador para captar o fio têxtil e o polímero eletrofiado. Para verificar a efetividade do recobrimento, as amostras foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR-ATR), permitindo a análise morfológica e química das fibras eletrofiadas. Os resultados mostraram que o equipamento desenvolvido permitiu o recobrimento eficaz dos fios têxteis, com formação homogênea de nanofibras de PCL e PVA. Observou-se uma maior aderência das fibras eletrofiadas nos fios de algodão e poliéster, enquanto o nylon apresentou menor interação com os polímeros.

RESUMO: The technique known as electrospinning is a versatile, low-cost method with simple technology used to manufacture polymer fibers with diameters in the micro/nanometric range. It can also be used for various solutions composed of natural and synthetic polymers. Another relevant point of the technique is the fact that it allows the insertion of different materials, such as drugs and nanoparticles, in the solutions to be electrospun so that they present diverse characteristics, making the material multifaceted. The simplest configuration of the electrospinning system consists of a high voltage source, a grounded metal collector and an infusion pump. This work aimed to develop and optimize equipment for electrospinning polymers on textile yarns, as well as to analyze the adhesion and properties of polycaprolactone (PCL) and polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers deposited on cotton, nylon and polyester yarns. These yarns constitute the vast majority of yarns used in the textile industry, and modifying the surface of these yarns can bring new alternatives within this scenario. To implement the proposal, a device was developed that includes a collector for electrospinning and a winder to capture the textile yarn and the electrospun polymer . To verify the effectiveness of the coating, the samples were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), allowing the morphological and chemical analysis of the electrospun fibers . The results showed that the developed equipment allowed the effective coating of the textile yarns, with homogeneous formation of PCL and PVA nanofibers . Greater adhesion of the electrospun fibers to the cotton and polyester yarns was observed , while the nylon presented less interaction with the polymers.