Metodologias de caracterização para a deteção de defeitos em diversos substratos

Abstract

A presença de defeitos num material origina consequências em vários níveis, quer em termos económicos, como em termos de qualidade e durabilidade do mesmo. Derivado da problemática dos defeitos, esta dissertação teve como principal objetivo o desenvolvimento e adaptação de metodologias de deteção e caracterização de defeitos em dois substratos distintos – pele natural, pela validação de processos de enchimento, e filmes poliméricos de Poliuretano, com capacidade de autorregeneração (propriedade de self-healing). Para ambos os substratos, a caracterização foi realizada em dois níveis: superficial e em profundidade. No caso da pele, foi utilizada a termografia de infravermelho e o método colorimétrico para a avaliação de defeitos superficiais. Por sua vez, o método espetrofotométrico Acid Orange, a microscopia eletrónica de varrimento e a calorimetria diferencial de varrimento foram utilizados como possíveis metodologias de validação do enchimento dos poros das peles com uma fração proteica e, consequentemente, averiguar a eficácia do mesmo na minimização de defeitos. Relativamente aos filmes de Poliuretano, após a introdução de um defeito do tipo corte nos mesmos, foram utilizadas as técnicas de microscopia ótica e perfilometria, para avaliar a regeneração do defeito superficialmente e em termos de profundidade, respetivamente. Tendo em conta o principal objetivo deste trabalho foi possível concluir que, de forma geral, as técnicas exploradas e descritas ao longo do mesmo permitiram detetar, caracterizar e identificar a minimização dos defeitos presentes quer na pele como nos filmes de Poliuretano. No entanto, algumas metodologias apresentaram limitações para a obtenção de uma caracterização eficiente e precisa dos defeitos presentes nos substratos, uma vez que os mesmos revelaram ser complexos e em alguns casos, de difícil caracterização. Posto isso, ao longo deste trabalho foram apresentadas soluções e sugestões para trabalhos futuros como possíveis formas de colmatar as limitações existentes, que, caso sejam estudadas e posteriormente otimizadas, poderão ser implementadas a nível laboratorial e industrial, quer no setor dos curtumes como dos plásticos, como forma de otimizar a gestão dos seus materiais contribuindo para um menor impacto ecológico e económico.

The presence of defects in a material has consequences at various levels, both in economic terms and in terms of its quality and durability. Derived from the problem of defects, this dissertation had as its main objective the development and adaptation of methodologies for defect detection and characterization in two distinct substrates - natural leather, through the validation of filling processes, and polymeric polyurethane films, with self-healing properties. The characterization of both substrates was performed at two levels: superficial and deep. In the case of leather, infrared thermography and the colorimetric method were used to evaluate superficial defects. In turn, the Acid Orange spectrophotometric method, scanning electron microscopy, and differential scanning calorimetry were evaluated as possible methodologies for validation of the filling of leather pores with a protein fraction and, consequently, to ascertain the effectiveness of possible strategies for the minimization of defects. In the study of PU films, after introducing of a shear-type defect in them, optical microscopy and profilometry techniques were used to evaluate the self-recovery (or self healing) capacity of the PU formulation in terms of both superficial and bulk features. Taking into account the main objective of this work, it was possible to conclude that, in general, the techniques explored and described throughout the study allowed the detection, characterization and identification of defect minimization present in both leather and polyurethane films. However, these techniques presented some limitations for obtaining an efficient and accurate characterization of the defects present in the substrates, since they were shown to be complex and, in some cases, difficult to characterize, making this process more difficult. Therefore, throughout this work, solutions and suggestions for future work were presented as possible ways to overcome existing limitations. After further development and optimization these strategies may be implemented at laboratory and industrial levels, both in tanneries and for the polymer industry, as a way to optimize the management of materials contributing to a reduction in ecological and economic impact.