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- Estudo das características estruturais de fios convencionais para optimizar as propriedades mecânicas e de superfície de tecidos mistos de lã e poliésterPublication . Monteiro, Nuno Manuel dos Santos; Miguel, Rui Alberto LopesO principal objectivo desta dissertação é identificar as características estruturais de fios convencionais, incluindo as suas composições fibrosas, de forma a optimizar as propriedades mecânicas e de superfície de tecidos, para satisfazer os requisitos exigidos para o seu desempenho. Para a satisfação do objectivo enunciado seleccionaram-se as composições de 55% poliéster/45% lã e 60% lã/40% poliéster. Produziram-se, em cada uma das composições, oito amostras de fio convencional, Nm 2/46, constituídas por poliéster preto e lã branca. Os fios diferem entre si na finura das fibras, na torção e na retorção. Com estes fios produziram-se tecidos nos três ligamentos básicos mais utilizados na indústria laneira (sarja de 4 pesada, sarja de 3 pesada e tafetá). Todos os tecidos foram ultimados em simultâneo, seguindo a sequência de operações aconselhada para um acabamento rapado. Todas as características dos fios, bem como, as propriedades dos tecidos foram quantificadas através de ensaios laboratoriais aconselhados para cada parâmetro. Através de adequado tratamento estatístico procedeu-se à determinação das correlações entre as características estruturais dos fios e dos tecidos e as propriedades de desempenho dos tecidos. Os modelos matemáticos encontrados permitirão, na fase de projecto, simular a solução optimizada. Na maioria das propriedades de desempenho dos tecidos, os elevados coeficientes de determinação das equações de regressão mostram um nível muito aceitável em termos de explicação. Por outro lado, obtiveram-se também elevados coeficientes de correlação entre os valores experimentais e os valores teóricos, o que revela uma excelente aproximação. Para além do desenvolvimento destes modelos matemáticos, este trabalho permitiu, também, constatar que a mistura de fibras que origina desempenhos mais elevados na globalidade das propriedades mecânicas e de superfície estudadas, independentemente do ligamento e da composição dos tecidos, é formada por poliéster de 4,4 dtex e por lã de 21,4 μ. Foram ainda encontrados aspectos extremamente relevantes e inovadores, quer do ponto de vista científico, quer do ponto de vista prático, os quais parecem contribuir para o avanço do conhecimento na área da engenharia dos tecidos, uma vez que se acrescentaram as explicações tecnológicas da influência do encolhimento residual da fibra de poliéster, quer no alongamento à rotura dos tecidos, quer no cálculo das suas montagens. A análise conjunta das propriedades mecânicas e de superfície, numa família de tecidos penteados laneiros, bem como, a utilização da fibra de poliéster de 4,4 dtex, confere a este trabalho algo de inovador, face aos estudos já efectuados por outros investigadores.
- Optimização do desempenho de tecidos mistos de lã e poliéster, para vestuárioPublication . Monteiro, Nuno Manuel dos Santos; Miguel, Rui Alberto Lopes; Manich, Albert MariaEsta tese de doutoramento, realizada em ambiente industrial, tem por objectivo optimizar concomitantemente o desempenho de tecidos mistos de lã e poliéster no que se refere às propriedades mecânicas e de superfície, de forma que a correspondente definição, em projeto, das características estruturais dos tecidos possibilite que a primeira amostra de tecido produzido cumpra integralmente todos os requisitos exigidos nas especificações técnicas do caderno de encargos. Este trabalho de investigação aprofunda um trabalho anterior realizado por Monteiro (2011) no sentido da optimização simultânea das propriedades mecânicas e de superfície de desempenho dos tecidos, em função das características estruturais adequadas, bem como da consideração do efeito global nas propriedades de desempenho das operações de acabamento dos tecidos destinadas a incrementar determinadas propriedades, o que lhe confere um carácter inovador. Para este propósito, foram estudadas as propriedades mecânicas e de superfície de tecidos mistos de lã e poliéster, com dois diâmetros diferentes para cada uma das fibras e em duas composições distintas; construídos com três tipos de ligamento (sarja de 4 pesada, sarja de 3 pesada e tafetá); produzidos com fios Nm 2/46 com dois níveis de torção, quer a um cabo, quer a dois cabos, de acordo com a tipologia de tecidos de mercado. As propriedades de desempenho dos tecidos estudadas foram a resistência e o alongamento à rotura por tracção, quer à teia, quer à trama, a resistência ao rasgo, quer à teia, quer à trama, a propensão à formação de borboto e a resistência à abrasão, por se tratarem das especificações técnicas mais relevantes dos cadernos de encargos. Para o desenvolvimento da investigação consideram-se 48 amostras de tecido com acabamento normal (Monteiro, 2011), as quais foram submetidas a três tratamentos especiais de acabamento dando origem a 4 grupos de 48 amostras cada, perfazendo um total de 192 amostras. Os acabamentos especiais considerados foram: tratamento de foulardagem para incrementar a resistência ao rasgo; tratamento de foulardagem para Incrementar a resistência à abrasão e tratamento de limpeza a seco. As propriedades de desempenho e as características estruturais das 192 amostras de tecido foram determinadas laboratorialmente de acordo com as normas de ensaio em vigor. A modelização das propriedades mediante o cálculo das superfícies de resposta, o cálculo das funções de conveniência, assim como os cálculos da análise de variância e a estimativa dos intervalos de confiança das médias das propriedades em função das características estruturais, efetuou-se utilizando um software estatístico convencional (Statgraphics, 2002). O tratamento estatístico dos dados foi realizado por aplicação da técnica de análise de regressão para desenvolver modelos de previsão dos valores de cada uma das propriedades para cada ligamento e cada tratamento de acabamento dos tecidos, de forma a ter disponíveis os modelos matemáticos que permitam prever o valor de cada propriedade para cada ligamento e cada tipo de acabamento, em função das características das fibras e do fio. Aplicando a técnica da análise de variância determinaram-se os efeitos e interacções mais significativas que influenciam cada propriedade em cada ligamento em estudo. Efectuou-se a optimização de resposta múltipla mediante a aplicação da função de conveniência e determinaram-se as condições experimentais que conduziram a um tecido com propriedades o mais próximas possível dos valores optimos para cada uma delas. Quanto aos coeficientes de determinação R², encontrados para cada propriedade em estudo, que expressam a percentagem da soma dos quadrados, explicada pelos efeitos e interacções significativas, de um modo geral são bastante altos. Em todos os casos, com exceção da propensão à formação de borboto, as variáveis relacionadas com a fibra, com o fio, com o ligamento e com o tipo de acabamento explicam de maneira bastante satisfatória a evolução dos parâmetros de resistência e alongamento à rotura por tracção, de resistência ao rasgo e de resistência à abrasão. Na maioria das propriedades de desempenho dos tecidos, os elevados coeficientes de determinação das equações de regressão mostram um nível muito aceitável em termos de explicação, com excepção da propensão à formação de borboto em tecidos com ligamento sarja de 4 e com acabamento para incrementar a resistência à abrasão, bem como em tecidos com ligamento tafetá e com os quatro acabamentos diferentes. A melhor combinação de valores das variáveis que originou a conveniência óptima, com valores da função de conveniência superiores a 0,9, para os tecidos considerando todos os ligamentos e todos os tipos de acabamento, é: - Torção do fio a um cabo: 720 v/m - Diâmetro da fibra de lã: 21,4 μm - Diâmetro da fibra de poliéster: 4,4 dtex - Percentagem de lã: 45% Por último, este trabalho permitiu encontrar três fenómenos que permitem contribuir para o conhecimento aplicado em projectos de engenharia de tecidos na prática industrial, carecendo, contudo, das justificações científicas e tecnológicas que devem ser estudadas em investigações futuras. O primeiro fenómeno está associado ao efeito do tratamento de limpeza a seco, que produz reduções muito significativas da resistência ao rasgo dos tecidos, sem modificar duma forma relevante o desempenho das outras propriedades. O segundo fenómeno está relacionado com o tratamento para incrementar a resistência à abrasão, afectando também negativamente a resistência ao rasgo, com reduções de resistência muito significativas. O terceiro fenómeno está relacionado com a cor final dos tecidos, após os tratamentos especiais. Este trabalho revelou que o tratamento por foulardagem para incrementar a resistência à abrasão altera significativamente a intensidade da cor, mantendo-se a sua tonalidade praticamente inalterada.