Desenvolvimento de métodos expeditos para a caraterização das propriedades finais de diferentes substratos

Abstract

As propriedades finais e o desempenho dos materiais são caraterísticas apreciadas por uma sociedade cada vez mais preocupada com o conforto e com fatores de segurança dos materiais com os quais contactam no seu dia-a-dia. Assim, este estudo teve como objetivo o desenvolvimento de métodos expeditos que permitissem avaliar o desempenho de diferentes materiais em termos de sensação térmico ao toque e de retardância à chama. No que respeita à perceção térmica ao toque, à temperatura ambiente, foram efetuados estudos qualitativos com recurso a voluntários. Com o objetivo de desenvolver uma escala de avaliação da perceção térmica, tomou-se como ponto de partida a validação de uma ferramenta de análise sensorial. Foram identificados pontos de melhoria e o quadro desenvolvido assumiu novos valores de intensidade de perceção térmica para um conjunto mais alargado de materiais de referência. A efusividade térmica é a propriedade que mais contribui para a diferenciação dos materiais ao nível da perceção térmica. Neste estudo, estabeleceu-se uma relação logarítmica entre os valores de intensidade térmica da escala de perceção e os valores de efusividade térmica dos materiais. Através desta relação, foram calculados os valores teóricos de intensidade térmica para amostras de ABS e PP, a partir dos seus valores de efusividade térmica. Os valores calculados foram semelhantes aos obtidos na avaliação com base no quadro desenvolvido, evidenciando a relação logarítmica entre a efusividade térmica e a perceção da temperatura ao toque dos materiais. Os estudos de desempenho térmico de amostras poliméricas e cerâmicas com propriedades de reflexão no IV revelaram que estas transmitem uma sensação menos quente ao toque e sofrem um aumento menor de temperatura do que os respetivos controlos, em situação de exposição IV e solar. Estes resultados estão relacionados com os valores elevados de refletância no IV e de baixa emissividade observados para estas amostras. Por fim, na avaliação do desempenho da cortiça em termos de retardância à chama, não se conseguiu distinguir o comportamento ao fogo entre as amostras aditivadas e os seus controlos, uma vez que o método implementado permite apenas atribuir classe E. Para classificações superiores, teria que se efetuar ensaios que requerem equipamento específico, tendo sido a principal limitação para a implementação de outros métodos de ensaio.

The final properties and performance of the materials are characteristics appreciated by a society increasingly concerned with comfort and adequate safety factors of the materials with which they contact in their daily life. The aim of this study was the development of expeditious methods to evaluate the performance of materials in terms of thermal comfort and flame retardancy. Regarding the temperature perception, at room temperature, qualitative studies were carried out with the use of volunteers. With the objective of developing a scale of evaluation of the thermal perception to the touch, the validation of a sensorial analysis tool was taken as starting point. Improvement points were identified and the developed framework assumed new values of thermal perception intensities for a broader set of reference materials. The thermal effusivity is the property that contributes most to the differentiation of the materials with respect to thermal perception. In this study, a logarithmic relation was established between the thermal intensity values of the perception scale and the thermal effusivity values of the materials. Through this logarithmic relation, the theoretical values of thermal perception intensity for the ABS and PP samples were calculated from their thermal effusivity values. The calculated values were similar to those obtained when the evaluation was performed with the developed framework, evidencing the logarithmic relation between the thermal effusivity and the temperature perception to the touch of the materials. The thermal performance studies of polymeric and ceramic samples with IR reflective properties revealed that the samples transmit a milder sensation to the touch and suffer a lower temperature increase than the respective controls, in situation of IR and solar exposure. These results are related to the high values of reflectance in the IR and low emissivity observed for these samples. Finally, in the evaluation of the cork performance in terms of flame retardancy, it was not possible to distinguish the fire behavior between the additivated samples and their controls, since the implemented method only allows to assign the class E. For higher classifications, another tests, which require specific equipment, would have to be carried out, and this has been the main limitation for the implementation of other testing methods.