Quais polímeros compõe as máscaras de proteção facial?

O uso de máscaras para prevenir a propagação de vírus está se tornando cada vez mais necessário frente a pandemia gerada pelo novo coronavírus. Estes produtos são de extrema importância, bem como os materiais que o compõe.

Neste contexto de pandemia, um tipo de máscara comercializada é o protetor facial. Este produto é uma máscara tipo Face Shield, que têm a função de proteger o rosto do usuário de um possível impacto causado partículas sólidas e de respingos de gotículas.

máscara face shield

Máscara de proteção facial tipo Face Shield.

A RDC nº 356/2020, em seu artigo 6º determina que os protetores faciais Face Shield devem seguir os parâmetros da norma ABNT NBR ISO 13688:2017 e que devem ser produtos livres de saliência, de extremidades pontiagudas ou qualquer característica que possa provocar acidentes ou causar desconforto ao usuário. Em adição, exige-se principalmente que o produto seja fabricado em material transparente e apresente dimensões mínimas de espessura 0,5mm, largura 240 mm e altura 240mm.

Os protetores faciais apresentam vantagens em relação às máscaras convencionais uma vez que, além de proteger todo o rosto do usuário, incluindo os olhos, eles inviabilizam o contato das mãos com regiões do rosto consideradas grandes vias de contaminação, como a boca, o nariz e os olhos. Seu suporte de encaixe é confortável e se localiza na região da testa, assim a viseira não entra em contato direto com o rosto, facilitando a respiração. Além disso, por conta da transparência da viseira, a comunicação entre usuários e pessoas com deficiência auditiva é facilitado pela visibilidade da boca.

É um produto de fácil manufatura, permitindo que seja feito por pessoas comuns a baixo custo, com materiais facilmente encontrados no mercado. São fáceis de desinfectar, lavar e reutilizar.

Quais materiais são utilizados na fabricação das máscaras?

Os principais materiais utilizados para a fabricação dos protetores faciais são filmes de acetato, PETG (copolímero formado a partir do PET (Polietileno Tereftalato) e glicol), policarbonato, acrílico (polimetacrilato de metila ou PMMA) entre outros.

Acetato de celulose

Os filmes de acetato de celulose são formados por um polímero natural de grande biodegradabilidade e termoplasticidade, sendo fabricado através da substituição dos grupos hidroxila presentes na estrutura da glicose por grupos acetila. A temperatura de transição vítrea (Tg) do acetato de celulose varia em torno de 170ºC e sua densidade está em torno de 1,27 a 1.34 g/cm3.

Estrutura do acetato de celulose.

O acetato de celulose é um polímero capaz de formar filmes transparentes com baixo custo, sendo um dos principais materiais usados no mercado. Assim estes filmes são muito utilizados em processos de separação de membrana, como hemodiálise, membranas para a fabricação de objetos de plástico, papel e papelão, filmes finos para cinema e fotografia, desenvolvimento de dispositivos eletrônicos, entre outros. São materiais que apresentam grande flexibilidade, dureza e resistência atração, além da impermeabilidade com a água.

PETG

O PETG é a resultado da copolimerização do PET tornando-o glicolizado. Agrega-se ciclohexano dimetanol no etilenoglicol para que o processo de cristalização seja freado e se consiga um produto mais translúcido e além de diminuir o ponto de fusão. A Tg deste material se encontra no entorno de 80ºC e sua densidade está no entrono de 1,38 g/cm3. Por conta de sua estabilidade térmica, este material é favorável nos processos de termoformagem e extrusão, sendo um ótimo material na indústria de impressão 3D.

 

Estrutura química do PET.

O PETG é um material que apresenta alta transparência, é livre de odores e é atóxico, características fundamentais visto que o material fica a uma proximidade muito grande às vias respiratórias e aos olhos do usuário. Além disso, se adaptam à pele, de modo a diminuir os riscos de alergias e contaminações.

Mecanicamente, é resistente, apresentando absorção de impacto e flexibilidade, o que aumenta sua vida útil. Em comparação com policarbonato utilizado para a mesma aplicação, o PETG tem menor custo, apresentando resistência ao impacto equivalente ao policarbonato, o que o torna mais vantajoso. Ele reage com o álcool, não ocorrendo degradação da máscara e facilitando o processo de higienização para futura reutilização.

Policarbonato

O policarbonato é polímero resultante da reação de bisfenol A com gás fosgênio. É um poliéster muito utilizado na construção civil em substituição do vidro por apresentar transparência e alta resistência ao impacto. É um polímero rígido e amorfo devido ao grupo benzênico presente em estrutura química. Os grupos laterais polares presentes numa cadeia regular e linear permitem que este material tenha uma Tg de 145ºC. A densidade do policarbonato está entre 1.20 e 1.52 g/cm3. Por conta disso, é um material com boas propriedades térmicas e estabilidade dimensional.

Estrutura química do policarbonato.

As principais características do policarbonato são sua excelente resistência ao impacto, baixa absorção de umidade, boa resistência a chamas e a diversos agente químicos, resistência a raios ultravioleta, é um material de fácil usinagem, injeção e moldagem. Também é um material atóxico e de alta durabilidade. Assim, o policarbonato é muito utilizado em projetos residenciais, comerciais, industriais principalmente como coberturas de galpões, estufas, estabelecimentos em geral.

Em relação aos demais materiais usados na confecção de máscaras, o policarbonato é mais caro, o que o torna menos acessível para os usuários comuns, de modo que se procura optar pelos filmes de acetato e PET, facilmente encontrados no comércio, para a fabricação caseira destes produtos.

Acrílico

Por fim, o acrílico também é um material bastante usado para a produção de máscaras. Este polímero é conhecido como polimetilmetacrilato e é considerado um polímero de adição. Sua temperatura de transição vítrea é de 105 ºC e sua densidade é de 1,19 g/cm3.

Estrutura química do acrílico.

O acrílico é processado por extrusão e injeção e é comercializado principalmente como chapas, em aplicações da construção como substituto do vidro em painéis estruturais, na indústria automotiva em faróis de carro, no comercio residencial como pisos translúcidos e globos para lâmpadas.

É um material de grande qualidade no mercado sendo mais barato que o PETG e apresentando algumas vantagens em relação a ele como maior rigidez, transparência e brilho superficial. Assim como os demais materiais, o acrílico possui boa resistência ao impacto, resistência aos raios ultravioleta, boa durabilidade, flexibilidade, atóxico e não reage com alimentos. No entanto, apesar de semelhante, os demais materiais apresentam respostas mais eficientes na atuação como máscaras do que o acrílico.

Um aspecto importante sobre estes materiais é a sua facilidade para reciclagem, pois são termoplásticos. Isso porque a reciclagem dos termofixos é feita por meios químicos a custos muito altos. Assim, estes ser reutilizados e reciclados, o que torna esta opção de produto mais amigável ao meio ambiente.

 

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ANSI/ISEA Z87.1-2015 “American National Standard for Occupational and Educational Eye and Face Protection Devices”.

DIÁRIO OFICIAL DA UNIÃO Página: 5 Órgão: Ministério da Saúde/Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Publicado em: 23/03/2020 | Edição: 56-C | Seção: 1 – Extra.

Brueck, H. Face shields may be better than homemade masks. Here’s why we should all try one on. Maio de 2020, Nova Iorque.

Carvalho, D. M. et al. Filme ativo de acetato de celulose incorporado com nanosuspensão de curcumina. Polímeros, 27(número especial), 70-76, 2017.

Bonzanini, R. et al. PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COMPÓSITOS ACETATO DE CELULOSE/ARGILA. Instituto de Química da UNICAMP.

Cerqueira, D.A. et al. Caracterização de Acetato de Celulose Obtido a partir do Bagaço de Cana-de-Açúcar por 1 H-RMN. Polímeros, vol. 20, nº 2, p. 85-91, 2010.

Acetato de celulose: estrutura química, propriedades e usos. Disponível em: https://maestrovirtuale.com/acetato-de-celulose-estrutura-quimica-propriedades-e-usos/

O que é PETG? Filament2print. Disponível em: https://filament2print.com/pt/blog/49_petg.html.

Portela, S. Filamento PETG e a impressão de máscaras para combater o corona vírus. 3DLAB, Soluções em impressão 3D,2020.

Filmes e Bobinas Plásticas. Plastfoam. Disponível em http://www.plastfoam.com.br/filmesplasticos.html.

Roda, D.T. Policarbonato Disponível em: https://www.tudosobreplasticos.com/materiais/policarbonato.asp.

Policarbonato. Portal São Francisco. Disponível em: https://www.portalsaofrancisco.com.br/meio-ambiente/policarbonato

Reis. M. C. Curso de Acrílico. Disponível em : https://pt.slideshare.net/CenneBrasil/curso-de-acrlicos.

Características do acrílico. Belmetal. Disponível em: https://www.aecweb.com.br/cls/catalogos/belmetal/chapas-acrilico.pdf