Desenvolvimento de fibras têxteis de baixo impacto ambiental por Wet Spinning

Abstract

O crescimento acelerado da população mundial tem resultado num aumento da pressão exercida sobre a quantidade de recursos ainda disponíveis para exploração no planeta. Atualmente a fibra de celulose regenerada com maior produção, é a fibra de Viscose. No entanto, o processo de produção Viscose é desafiador devido às questões ambientais e de saúde ocupacional. Como consequência, é necessária uma produção sustentável e “eco friendly” deste tipo de fibras. O objetivo da presente dissertação consistiu no desenvolvimento de fibras têxteis de base celulósica por processos de baixo impacto ambiental e posteriormente o seu processamento por recurso à tecnologia de fiação wet spinning. A obtenção de fibras funcionais, nomeadamente fibras com menor capacidade de absorção da água e fibras com a capacidade de encapsulamento e libertação controlada de agentes ativos, utilizando o mesmo método de processamento, foi também objetivo deste trabalho. Foram estudadas diferentes metodologias para o desenvolvimento deste tipo de fibras, tendo como base diferentes meios de dissolução, nomeadamente soluções aquosas de NaOH e Ureia, cloreto de zinco, e N-óxido de N-metilmorfolina (NMMO). Das três diferentes metodologias estudas, o método baseado no método Lyocell, tendo como meio de dissolução o solvente NMMO e como banho de coagulação o etanol, foi o que revelou maior potencial. Este método foi otimizado para a adaptação à produção de fibras por wet spinning, sendo as condições ótimas de 5% (m/m) de celulose, 70 %(m/m) de NMMO e uma temperatura de dissolução de 90 °C. Seguindo esta metodologia, foram produzidas também as fibras funcionalizadas. Os métodos utilizados para a obtenção destas fibras mostram-se bastante promissores para a sua aplicação na produção de fibras com base celulósica. O processamento em wet spinning das diferentes fibras de celulose foi possível, contudo devido a várias limitações do processo não foi possível a otimização das condições para a produção de fibras com características adequadas para a produção em grande escala.

The demand for textile fibers is increasing constantly due to the growing population and improving standard of living. Currently the most produced regenerated cellulose fiber is Viscose fiber. However, the Viscose production process is challenging due to occupational health and environmental issues relating to the use of carbon disulphide. As a result, sustainable and eco-friendly production of this type of fiber is required, which does not use non-renewable resources, does not influence the production of food (such as cotton) and does not use hazardous chemicals (viscose). The objective of the present dissertation was the development of cellulosic based textile fibers with low environmental impact processes and their processing using wet spinning technology. Functional fibers production, such as fibers with lower water absorption capacity and fibers with ability to include and controlled release of drugs was also the objective of this work. Different methodologies have been studied to produce these fibers, based on different dissolution media, namely aqueous solutions of NaOH and Urea, zinc chloride, and N methylmorpholine N-oxide (NMMO). The method based on the Lyocell method, using the NMMO as solvent and ethanol as the coagulation bath, showed the highest potential. This method has been optimized for adaptation to wet spinning fiber production, with optimum conditions of 5% (m / m) of cellulose, 70% (m / m) of NMMO and a dissolution temperature of 90 ° C. Following this methodology, functionalized fibers were also produced. The methods used to obtain these fibers are quite promising for their application on the production of cellulosic fibers Industry. wet spinning processing of different cellulose fibers was possible, however due to various process limitations it was not possible to optimize the conditions to produce fibers with suitable characteristics for large scale production.