Utilize este identificador para referenciar este registo: https://hdl.handle.net/1822/37831

TítuloAvaliação e seleção de materiais para ortóteses plantares
Outro(s) título(s)Evaluation and selection of materials for plantar orthoses
Autor(es)Oliveira, André Pereira
Orientador(es)Viana, J. C.
Data2013
Resumo(s)A Diabetes Mellitus (DM) é uma patologia do foro metabólico causada pelo défice ou resistência á insulina. Os portadores desta doença podem desenvolver várias complicações neuropáticas, contudo, o pé diabético tem maior destaque pejorativo por sujeitar o paciente à amputação dos membros inferiores. A prevenção deste problema pode ser realizada pela utilização de ortóteses plantares que se ajustem à anatomia do pé, tendo como principais objetivos a absorção de parte da energia aplicada no pé durante a marcha, homogeneizando as pressões plantares, oferecer proteção em situações de perfusão e diminuir humidade presente no calçado inibindo a colonização de bactérias e fungos. Desta forma, o presente estudo tem como finalidade a caracterização e comparação das propriedades físico-mecânicas de materiais poliméricos aplicado a ortóteses plantares. Para tal foram selecionadas três espumas poliméricas de co-polímero de etileno e acetato de vinilo (EVA), duas de polietileno (PE) e de poliuretano (PU) e ainda um elastómero. Através de uma lupa estereoscópica observou-se a estrutura celular dos materiais em estudo. Verificou-se que o PU apresentam células abertas, o elastómero uma porosidade interconectada e o EVA e o PE apresentam células fechadas. As restantes propriedades físico-mecânicas foram determinadas através de vários ensaios. Para a densidade verificou-se que o elastómero é o material mais denso com 768,7 kg/m3 e as espumas de PE o mais leve com 46,5kg/m3. No ensaio de tração o EVA atingiu 1,41x105 kPa de tensão de rotura, sendo que outro EVA apresentou a menor de tensão de rotura com 6,05 kPa. O maior Módulo de Young também foi o EVA com 1,46x106 kPa, em oposição ao elastómero com 2,94x10-6 Pa. O material com maior e menor dureza foram, respetivamente, o elastómero com 44,7 Shore A e o Poliuretano com 13,4 Shore A. Para estudarmos as propriedades à compressão foram realizados dois ensaios: a compressão convencional e o compression set. No primeiro verificou-se um comportamento geral melhor dos poliuretanos, já o elastómero foi o que apresentou piores resultados de compressão-deformação. Para o ensaio de compression set verificou-se novamente que os poliuretanos respondem melhor a deformações permanentes apresentando compression set de 5%, já o polietileno atinge os 85% de compression set. Quanto à resiliência, os EVA apresentaram os maiores valores de atingindo 21,83% de resiliência, já o poliuretano possui um valor mínimo de 3,6% e o elastómero 10,14%. Por fim na absorção de água o poliuretano é o material que mais água consegue absorver 127%, e o elastómero o que menos absorve com 10%, ao fim de 48h. Na resistência ao rasgo o EVA é o que necessita de forças mais elevadas para rasgar, 220,3N e o outro extremo é o PE com 20,1N. Nenhum dos sete materiais estudados apresenta todas características desejadas na aplicação final, sendo melhores numa propriedade e pior em outra. Porém, este estudo revela informações significativas no processo de seleção de materiais que pode ser aplicável na produção de ortóteses plantares. Na plataforma de pressões, o PU e o elastómero foram os materiais mais capazes de reduzir, aliviar e homogeneizar. As espumas de EVA apresentaram uma eficácia mais reduzida no alívio de pressões.
The Diabetes Mellitus (DM) is a metabolic disorder caused by deficiency of insulin or the insulin resistance. The patients with this disease may develop several neuropathic complications, however, the diabetic foot has pejorative prominently by to subject the patient to lower limb amputation. The prevention of this problem can be performed by using plantar orthoses to fit the anatomy of the foot, having as main objectives the absorption of the energy applied to the foot during gait, homogenizing plantar pressures, provide protection in situations of perfusion and decrease humidity in in the shoe inhibiting colonization of bacteria and fungi. The present study aims to characterize and compare the physical and mechanical properties of polymeric materials for plantar orthoses. The materials selected were three polymeric foams ethinyl vinyl acetate, two polyethylene foams and two polyurethane and still one elastomer. The cellular structure of the samples was observed through a stereoscopic microscope and it was found that polyurethane had open-cell and elastomer had a porosity interconnected and EVA and PE showed closed cells. The remaining physical-mechanical properties have been determined through various experiments. On density was found that the elastomer is the denser material with 768.7 kg/m3 and PE foams was the lightest with 46.5 kg/m3. In the tensile test the EVA reached 1.41 x105 kPa tensile strength, and other EVA presented lower tensile strength with 6.05 kPa. The higher Young's modulus was also the EVA 1.46 x 106 kPa elastomer as opposed to 2.94 × 10 6 Pa. The material more and less hard on the hardness test were, respectively, 44.7 elastomer with a Shore A and Shore Polyurethane 13.4 A. To study the compressive properties were carried two tests: a conventional compression and compression set. At first there was a better general behaviour of polyurethanesalready the elastomer showed the worst results of compression-deformation. For testing compression set was found that polyurethanes respond better to permanent deformation, having 5% of compression set, the polyethylene reaches 85% of compression set. the EVA foams showed the highest values of resiliency: 21.83%, the polyurethane has a minimum value of resilience, 3.6% and the elastomer presented 10.14%. Finally in the absorption of water, the polyurethane foam is able to absorb more water 127%, and the elastomer which absorbs least 10% after 48h. In tear resistance, EVA foam is what needs to rip higher forces, 220.3 N and the other end is the PE 20.1 N. None of the seven studied materials presents all characteristics desired in the final application, and best and worst in a property in another. However, this study reveals significant information in the selection of materials that may be used in the production of plantar orthoses. On the platform of pressures, the PU and elastomer were better able to reduce, alleviate and homogenize the pressures. The EVA foam exhibited reduced efficacy in relieving pressures.
TipoDissertação de mestrado
DescriçãoDissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais
URIhttps://hdl.handle.net/1822/37831
AcessoAcesso aberto
Aparece nas coleções:BUM - Dissertações de Mestrado
DEP - Dissertações de Mestrado

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Tese Andre Oliveira 2013l.pdf4,32 MBAdobe PDFVer/Abrir

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