Tecnologias de plasma aplicadas à funcionalização de têxteis : uma abordagem avançada no desenvolvimento de filtros para máscaras faciais
Author
Isabella Grinberg Francelino
Advisor
- Advisor Gilberto Petraconi Filho
Concentration Area
Materiais, Manufatura e Automação
Defense Date
07/12/2023
Thesis Number
79516
Abstract
No presente trabalho, foram desenvolvidos sistemas e processos de tratamento de têxteis visando à produção de máscaras faciais e filtros com a indicação exata de sua aplicabilidade quanto à eficácia de prevenção de inalação de partículas e bactérias associadas a infecções do trato respiratório. A arquitetura do filtro desenvolvida neste trabalho apresenta cinco camadas: duas camadas de tecido de fibra de carbono ativada, uma camada de nãotecido de polipropileno e duas camadas de envelope compostas por tecidos de poliamida 6.6 antiviral, todos adquiridos comercialmente. Somente o tecido de poliamida foi recoberto com filme nanoestruturado de sílica (SiO2), pela técnica de deposição a plasma de descarga híbrida corona-barreira dielétrica, visando principalmente atribuir um aspecto não descartável à máscara e proteger os filtros dos processos de envelhecimento e saturação. Para este processo, foi desenvolvida uma planta piloto de pequeno porte visando à confecção de máscaras faciais para doação em escala ao sistema de saúde pública de São José dos Campos. A planta realiza de maneira contínua e sequencial o processo de ativação de têxteis em plasma de ar e de deposição de SiO2 com potência total de 577 W a 54 kHz. Para os estudos de prova de conceito dos processos de ativação e deposição investigados, incluindo recobrimentos à base de SiO2 e nanopartículas de prata (AgNPs), foi utilizado um reator a plasma de escala laboratorial operando entre 10 e 12 W a uma frequência de 23 kHz. Em termos das investigações teóricas, foi realizada uma simulação da descarga operando em gás argônio, a fim de avaliar os perfis de potencial, campo elétrico e da distribuição das espécies geradas na fase gasosa, bem como dos parâmetros de plasma como densidade e temperatura de elétrons. Após os tratamentos dos tecidos, foram realizados ensaios de determinação do ângulo de contato para verificação da alteração de molhabilidade. A morfologia das superfícies tratadas por plasma foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). As modificações químicas geradas pelo tratamento de plasma foram identificadas por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia dispersiva de energia (EDS). Os resultados mostram que o tratamento por plasma se mostrou uma técnica eficaz tanto no processo de ativação do tecido de poliamida 6.6, imprimindo ângulos de contato inferiores a 40o imediatamente após o tratamento, como também no processo de deposição de SiO2 e AgNPs, com a formação de um recobrimento uniforme sobre o tecido. A análise microbiológica, baseada no método AATCC 100-2019 e realizada com os tecidos recobertos com AgNPs, indicou uma relevante atividade antimicrobiana contra as bactérias Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae, com reduções na contagem de células viáveis de até 74,63%. Ensaios de citotoxicidade demonstraram que os tecidos não são citotóxicos, com uma viabilidade superior a 70%. Ensaios de pressão diferencial e eficiência de filtragem de partículas mostraram que os filtros que constituem a arquitetura da máscara estão em conformidade com a norma ABNT NBR 15052:2004 aplicada a máscaras cirúrgicas, apresentando uma pressão diferencial abaixo de 4 mmH2Ocm-2 e eficiência de filtragem de partículas acima de 98%. Os filtros também atendem à norma ABNT NBR 13698:2011 no requisito da porcentagem de penetração de aerossóis de NaCl, fornecendo um valor em torno de 2,1%, bem abaixo do limite de 6% estipulado pela norma para máscaras do tipo PPF2S, também de uso hospitalar.
