Materiais Têxteis

 

O termo têxtil engloba uma vasta gama de materiais susceptíveis de serem transformados em fios e estes posteriormente transformados em tecidos. Esses materiais são, essencialmente, todos os tipos de fibras, sejam de origem natural (fibras de origem vegetal, animal ou mineral), sejam de origem química (fibras artificiais e fibras sintéticas).

Os fios e os tecidos obtidos são utilizados no fabrico de diversos artigos industriais, nas indústrias da borracha, automóvel, construção civil, vestuário e calçado, entre outras.

As propriedades dos tecidos são determinadas por vários factores, tais como:

  • Tipo de fibra(s) (naturais e químicas (artificiais ou sintéticas);
  • Dimensões e formato das fibras;
  • Tipo de fio;
  • Titulo do fio (finura);
  • Método de construção do tecido;
  • Tipo de acabamento a que o tecido é sujeito.

Os materiais têxteis devem ser funcionais e satisfazer os requisitos da sua utilização final. Para isso deve existir um equilíbrio correcto das suas características técnicas e funcionais.

Fibras

As fibras têxteis são geralmente classificadas nos dois grandes grupos já referidos: fibras naturaise fibras químicas (fibras artificiais e fibras sintéticas).

As fibras naturais podem ser de:

  1. Origem vegetal, por exemplo, algodão, cânhamo, côco, juta, linho, ramio, sisal, etc.;
  2. Origem animal: por exemplo, lã, caxemira, angorá, pelos diversos (coelho, camelo, lontra, castor) e a seda;
  3. Origem mineral: por exemplo, o amianto.

As fibras de origem química, artificiais, são obtidas a partir de pasta de celulose.

Exemplos de fibras químicas artificiais, derivadas da celulose e suas designações comerciais:

  • Acetato de celulose (Celanese, Chromspun, etc.);
  • Rayon (Lenzing Modal, Acordis, Lyocell, etc.).

As fibras de origem química, sintéticas, podem ser de origem orgânica (derivadas do petróleo) e de origem inorgânica.

Exemplo de fibras químicas sintéticas, derivadas do petróleo e suas designações comerciais:

  • Acrílicas (Acrilan, Orlon, Duraspun, etc.);
  • Vinílicas (Vinyon, Vinal, etc.);
  • Poliamidas (Nylon, Caprolan, Cordura, Perlon, etc.);
  • Poliaramidas (Kevlar, Nomex, Twaron, etc.);
  • Poliésteres (Trevira, Terylene, Dracon, Diolen, etc.);
  • Polietilenos (Tyvek, Dyneema, Spectra, etc.);
  • Polipropilenos (Telar, Coolvisions, Sanren, etc.).

Exemplo de fibras sintéticas inorgânicas e suas designações comerciais:

  • Carbono (Torayca, Thornel, Tenax, Pyron, etc.);
  • Vidro (Araton, Dura Glass, Silenka, Vetrotex, etc.);
  • Cerâmica (Sumitomo Chemicals, Denka Nivity e 3M);
  • Metais (Akzu Nobel, Bekaert, Ultra Fibre, etc.).

O diâmetro das fibras, sejam elas de origem natural, artificial ou sintética, pode variar desde cerca de 0,1 nanómetros (1 nm = 1 nanómetro = 10-9 metros = 1 milimicron), para as fibras finas, a cerca de 1 milímetro, para fibras de maior diâmetro. As fibras com menos de 1 denier são designadas correntemente por micro fibras (o denier é a massa, em gramas, de 9000 metros de fibra ou de fio) .

O comprimento das fibras pode variar de alguns milímetros (fibras curtas), a milhares de metros (fibras contínuas).

No Anexo 4 apresenta-se um quadro comparativo dos diversos tipos de fibras e suas principais propriedades.

Fios

O fio pode definir-se com um conjunto de fibras, agrupadas ou torcidas, de comprimento relativamente longo, que pode ser utilizado no fabrico de tecidos e na confecção de vários produtos (linhas de coser, por exemplo).

Os fios, como unidades estruturais básicas, podem ser ainda reunidos em grupos constituídos por dois ou mais fios, torcidos de determinada maneira. A torção é caracterizada pelo número de voltas por metro e pelo seu sentido – esquerda ou direita, designadas correntemente por torção S ou torção Z (Figura 54), constituindo assim os chamados cabos ou cordas.

 

A medida da espessura (ou grossura) de uma fibra ou fio é correntemente designado por número ou título. Existem vários sistemas de unidades para exprimir essa medida.

Os principais sistemas são os seguintes:

  • Sistema Tex: a unidade internacionalmente utilizada, para fibras e para fios, é o Tex, que corresponde ao peso em gramas de 1000 metros de fibra ou de fio. O seu múltiplo Decitex (dtex) é mais utilizado e corresponde à massa, em gramas, de 10.000 metros de fibra ou fio.
  • Sistema métrico: neste sistema, a unidade Nm corresponde ao peso em quilogramas de 1000 metros de comprimento.
  • Sistema para algodão: neste sistema, a unidade Ne corresponde ao número de meadas com 840 jardas de comprimento que correspondem a 1 libra de massa (1 libra = 453,6 gramas);
  • Sistema Worsted: é o número de meadas com 560 jardas de comprimento que correspondem a 1 libra de massa (1 libra = 453,6 gramas);
  • Sistema Woolen (run): é o número de meadas com 1600 jardas de comprimento que correspondem a 1 libra de massa (1 libra = 453,6 gramas);
  • Denier (international): neste sistema, a unidade Den corresponde à massa em gramas de um comprimento de 450 metros, a dividir por 0,05.

A correspondência entre os vários sistemas é apresentada no Quadro 30.

 

Denier den. Worsted Algodão Ne Woolen (run) dTex Métrico Nm
1 7972,35 5314,9 2800 1,11 9000
50 160 106 56 56 180
75 106 71 37 83 120
100 80 53 28 111 90
150 53 35 19 166 60
200 40 27 14 222 45
300 27 18 9.3 334 30
400 20 13 7 444 22.5
500 16 11 5.6 555 18
700 11.4 7.6 4 777 12.9
1000 8 5.3 2.8 111 9
1500 5.3 3.5 1.9 166 6
2000 4 2.7 1.4 222 4.5
Quadro 30: Correspondência entre sistemas de numeração

 

Características das fibras, fios e cabos ou cordas

No Quadro 31 indicam-se as principais características técnicas que são correntemente utilizadas para caracterização das fibras, dos fios e dos cabos ou cordas.

 

Característica Fibras Fios Cabos ou cordas
Tipo de material (natural ou química), misto x x x
Número ou título dos filamentos base

(Tex ou Decitex, Nm, Ne, etc.)

 x x x
Número de filamentos por fio(1) \ x x
Torções S e/ou Z \ x x
Constituição(2) \ x x
Densidade do material(3) x x x
Ponto de fusão, Temperatura de decomposição, C(3) x x x
Tenacidade (cN/tex.) x x x
Tensão de rotura, GPa x x x
Carga para determinado alongamento (LASE)

(N e x % alongamento)

 x x x
Alongamento na rotura x x x
Alongamento a uma carga específica, (EASL)

(% e carga N)

 x x x
Módulo de Young, GPa x x x
Encolhimento em ar a x C x x x
Encolhimento em água a y C x x x
Estabilidade térmica(3) x x x
Força de encolhimento (gramas/dtex), para determinada temperatura x x x
Absorção de humidade, %(3) x x x
Tratamentos especiais(3) x x x
Resistência química(1) x x x
Resistência à abrasão x x x
Impregnação: quantidade de material de impregnação fixado (dip pick up), % x x x
Temperatura de termofixação, °C; \ x x
Força de adesão Kg força ou N, por centímetro ou por polegada. x x x
Quadro 31: Fibras, fios e cabos ou cordas: características

 

Na Indústria de calçado apresentam particular interesse as linhas de coser. São utilizadas na confecção dos diversos tipos de cortes, sejam estes confeccionados em peles (naturais ou artificiais), sejam em diversos tipos de tecido. Fios de maior grossura e resistência são muitas vezes utilizados na fixação da sola ao corte. Cordões ou atacadores são utilizados para aperto do sapato no pé.

Na Figura 55 são apresentadas algumas imagens de linhas de coser e cordões.

 

Fibras mais utilizadas no fabrico de linhas de coser calçado e cordões:

  • Poliamida (Nylon 6.6);
  • Poliéster;
  • Algodão.

Tecidos

Um tecido é um produto obtido pelo cruzamento e entrelaçamento de duas séries de fios, uma longitudinal, designada por teia e a outra transversal, designada por  trama, do que resulta uma estrutura com a forma lamelar, mais ou menos resistente, elástica e flexível.

A forma de cruzamento e entrelaçamento dos fios da teia e da trama é a chamada contexturaou armadura do tecido. Existem diversos tipos de contexturas, sendo as principais as que se apresentam no Quadro 32. Os tecidos dos tipos tafetá, basket, sarja e cetim são obtidos em teares convencionais. As redes (mesh) e as malhas (knitted fabrics) são obtidos em teares especiais. No mesmo quadro mostram-se ainda alguns materiais têxteis utilizados no fabrico de calçado, como sejam nastros, galões, vivos, fechos de correr, elásticos e velcro.

Características dos tecidos

Os tecidos são caracterizados por uma grande variedade de aspectos, que a seguir se indicam. Saliente-se que determinadas características podem ser determinantes para determinado tipo de aplicação.

  • Tipo de tecido (contextura): (tafetá, basket, sarja, cetim, rede, etc.) O tecido tipo tafetá é o mais utilizado em tecidos técnicos; a sua construção simples mantém, ao mais alto nível, as características dos fios componentes. Dentro deste estilo, a chamada construção quadrada” é muito utilizada, pois possui a resistência à rotura no sentido da teia sensivelmente igual à resistência à rotura no sentido da trama;
  • Material da teia:
    • N.º de fios de teia por cm;
    • Constituição dos fios da teia;
    • Título dos fios o cabos (dtex);
    • Torções S y Z (voltas por metro);
  • Material da trama:
    • N.º de passagens/cm;
    • Constituição dos fios de trama;
    • Título dos fios ou cabos (tex);
    • Torções S y Z (voltas por metro);
  • Estado do tecido: diz-se correntemente “à saída do tear“, ou “ao cair do tear“, ao tecido acabado de tecer, sem qualquer transformação posterior. Diz-se “impregnado” quando sofre um tratamento para promover a adesão a um qualquer substrato (borracha, plástico, etc.);
  • Largura do tecido, antes e depois de impregnar (expressa-se em qualquer unidade de comprimento, por exemplo, em metros);
  • Espessura do tecido, em milímetros;
  • Peso do tecido (em gramas por metro quadrado), antes (P1) e depois de impregnar (P2);
  • Peso do tecido, em gramas por metro linear, antes (P3) e depois de impregnar (P4):
    • P3 = P1 x Largura (em metros)  e:
    • P4 = P2 x Largura (em metros);
  • Resistência e alongamento: estas características são obtidas mediante um dos seguintes métodos de ensaio: o método “strip” e o método “grab”.
  • No primeiro, é ensaiada uma secção de teia ou de trama, isoladamente; este ensaio permite também a determinação do alongamento. No segundo, determina-se a resistência da teia ou da trama inserida no tecido; neste método não se efectua a determinação do alongamento;
  • Humidade, expressa em percentagem;
  • Crimp da teia e da trama, %: chama-se crimp ao comprimento real de cada fio de teia ou de trama, relativamente ao comprimento aparente no tecido, determinado em cada uma das duas direcções;
  • Flecha ou “bow”: existe flecha ou  bow sempre que a trama não é rectilínea; isto é consequência de uma má afinação do tear. Define-se como a relação, em percentagem, entre a maior distância da trama à recta ideal e a largura do tecido;
  • Encolhimento, % (definir em que condições);
  • Temperatura de termofixação,°C;
  • Tipo(s) de acabamento: tratamentos efectuados para proporcionar a melhoria de determinadas propriedades, como por exemplo:
    • Tratamento anti-bactérias (staphylococcus aureus);
    • Tratamento anti-fungos;
    • Tratamento anti-odor;
    • Tratamento hidrófugo;
    • Tratamento anti-ruga;
    • Tratamento anti-encolhimento;
    • Tratamento de impermeabilização;
    • Etc.

Não-tecidos (Non-woven)

Um não-tecido é um produto com textura fibrosa, obtido pelo entrelaçamento e fixação das fibras por um processo mecânico, térmico ou químico, do que resulta uma estrutura com a forma lamelar, elástica e flexível, de maior ou menor resistência.

É atribuído ao cidadão inglês Garnett, em 1850, em West Yorkshire (Reino Unido), a produção do primeiro tipo de material não-tecido. Com efeito, Garnett concebeu um tipo especial de carda, destinado a recuperar desperdícios têxteis, conferindo-lhes de novo a forma fibrosa e que se apresentava sob a forma de manta. Este material foi sobretudo utilizado como material de enchimento de estofos e almofadas. A carda tipo Garnett viria a ter um papel muito importante no desenvolvimento dos actuais não-tecidos, obtidos pelo processo de via seca.

O grande desenvolvimento na produção de não-tecidos, surge em Weinheim, na Alemanha, em 1936, na empresa Freudenberg. Os trabalhos realizados pelo Dr. Carl Nottebohmconduziram à produção de não-tecidos, obtidos pelo processo Drylaid, e comercializados a partir de 1948 com as designações Vliesline (forros interiores de vestuário) e Vileda (para limpeza de janelas).

Actualmente, no fabrico de não-tecidos são utilizados os seguintes tipos de fibras:

  • Fibras naturais celulósicas (fibras de madeira);
  • Fibras animais (lã e seda);
  • Fibras químicas, derivadas da celulose (viscose e rayon);
  • Fibras químicas, derivadas do petróleo (poliéster, polietileno, polipropileno, etc.)
  • Fibras minerais (fibras de vidro).

Até aos dias de hoje foram desenvolvidos vários processos para ao fabrico de não-tecidos, os quais podem ser agrupados quanto ao processo de formação da manta, quanto ao processo de consolidação da manta e quanto ao tipo de acabamento.

Processos de formação da manta:

  • Processo por via seca(Drylaid process, processo mecânico (cardagem) e processo aerodinâmico);
  • Processo por fusão(Spunlaid process, processo limitado a alguns tipos de fibras, tais com PP, PE, PET e PA);
  • Processo por via húmida(Wetlaid process, processo muito versátil quanto ao tipo de fibras);
  • Processos especiais.

Processos de consolidação da manta:

  • Processo de consolidação química (Latex bonding);
  • Processo de consolidação térmica (Thermal bonding);
  • Processo de consolidação mecânica (Needle punching);
  • Processo de consolidação hidráulica (Spunlace ou hydroentanglement);

Tipos de acabamento:

  • Tingimento;
  • enducção;
  • Estampagem;
  • Flocagem;
  • Microcrepagem.

Características dos não-tecidos

Os não-tecidos são caracterizados por uma grande variedade de aspectos, que a seguir se indicam. Devemos salientar que determinadas características podem ser determinantes para determinado tipo de aplicação.

  • Tipo de fibra(s);
  • Título das fibra(s);
  • Ponto de fusão, º C (quando aplicável);
  • Tipo de processo de formação da manta;
  • Tipo de processo de consolidação da manta;
  • Tipo de processo acabamento);
  • Densidade;
  • Espessura, mm;
  • Largura, metros;
  • Peso em gramas/m2;
  • Tensão de rotura, MPa;
  • Alongamento na rotura, %;
  • Resistência ao rasgo, N/m;
  • Resistência ao esmagamento;
  • Retenção de forma;
  • Flexibilidade;
  • Permeabilidade;
  • Dimensão dos poros;
  • Isolamento térmico;
  • Isolamento acústico;
  • Dissipação electro-estática (ESD);
  • Resistência a fungos;
  • Resistência à água;
  • Resistência em meios químicos.

 

Existe actualmente uma grande variedade de não-tecidos, variedade que decorre dos processos de fabrico utilizados e também do fim a que se destinam.

Na Figura 56 apresenta-se uma observação ao microscópio electrónico de um não-tecido obtido pelo processo de fusão (spunlaid) e algumas formas de apresentação de não-tecidos disponíveis no mercado.

Os materiais têxteis na Indústria do calçado

Na construção do calçado são utilizados materiais têxteis em maior ou menor quantidade, tudo dependendo do seu tipo. Os materiais têxteis podem constituir uma importante parte do calçado, senão mesmo a sua quase totalidade (sapatos de quarto de dormir – Figura 57) ou quando são os constituintes da gáspea.

 

Os materiais têxteis (na forma de tecidos e de não tecidos) podem ser também aplicados como forros de gáspeas, de tacões, de palmilhas, de contrafortes e de  testeiras.

As linhas de coser constituem, como vimos, um importante componente têxtil, utilizado na confecção dos cortes (gáspeas) sejam estes em pele, sejam em tecido (Figura 58 e Figura 59) e também na fixação das solas aos cortes (Figura 60).

 

Como já referimos atrás, também podemos encontrar materiais têxteis em cordões de aperto e em diversos tipos de adornos (nastros, galões ou fitas de galoar e vivos), fechos de correr, elásticos e no velcro (ver Quadro 32).

Os materiais têxteis mais utilizados no fabrico de calçado são o algodão, poliéster, poliamida (nylon) e acrílico. Em menor grau, são utilizados a seda, rayon, linho e juta. São também utilizados materiais fibrosos, de origem vegetal, como a palha, no fabrico de alguns tipos de calçado para utilização em climas secos e quentes. Trataremos, separadamente, este tipo de material.

Notas relativas ao Quadro 31:

1. No caso de fios, cabos ou cordas mistas existe mais do que um tipo de material, o que influencia o valor da propriedade.

2. Aplica-se aos fios, como por exemplo: fio 940/140, quer dizer que num fio multifilamentos, de 940 dtex, existem 140 filamentos, tendo cada um deles 6,7 dtex (940/140 =6,7), que é o título dos filamentos base).

Aplica-se também a cabos ou cordas derivadas de fios multifilamento, contínuos. Exemplo: cabo 1400 x 1 x 3. Isto significa que a um fio simples multifilamento, de 1400 dtex, se aplicou uma torção Z ou S, de n1 voltas/metro. De seguida, reuniram-se 3 fios desse tipo e aplicou-se uma torção S o Z de n2 voltas/por metro. O título final deste cabo é 1400 x 3 = 4200 dtex, afectado por uma percentagem de cerca +5%, decorrente da contracção do material  durante as operações de torcedura.

3. No caso de fios e de cabos ou cordas mistos, o valor da propriedade ou característica é afectado pela natureza dos materiais presentes.