Propriedades das Fibras- aula 01

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As Propríedades em Relaçãn à, Obterryão das Fibras Têxteis
IJm polímero nattral ou artificial deve possuir determinadas propriedades essenciais ou
características que o qualifiquem para formar fibras têxteis. As assim chamadas
propriedades primárias incluem uma elevad arelação comprimento-lar$ura, tenacidade
ou adequada resistência, flexibilidade ou maleabilidade, coesão ou " qualid ade para a
fíação ". fiabilidade e uniformidade.
As propriedades secundárias objetivam a elevação do conforto e a melho ria da
manutenção: forma física, densidade or Sravidade específica, lustro , " reg:ain ",
alon$amento, recuperação elástica ( elasticidade ), resiliência, comportamento térmico,
resistência a microor$anismos, resistência a produtos químicos, resistência ao meio
ambiente e àluz, etc. .
Com o objetivo de qualificaÍ uma fibra como prâtica e economicamente wâvel, o mate-
rial deve ter um preço competitivo e um suprimento consistente e quantitativo em termos
de demanda.
Propriedades Primárias
- Eleaada Relaç ã,o Com,prhnento- Largura
Os materiais fibrosos devem possuir comprimento consideravelmente maior do que o
diâmetro, a isto se dando o nome de " relação comprimento-larSura ".
E necessária :uma razão mínima, em torno de 100, embora a maioria das fibras tenha
umarelação muito maior. Isto si$nificâ que afibra deve ter um comprimento que seja,
no mínimo, 100 vezes superior àlartura ou diâmetro.(1)
Fibras menores do que 7,27 cmraramente são usadas rramanufa:';r:rradefios. As fibras de
algodâo têm um comprimento variâvel enfte I,27 e 5,08 cm. Uma fibra de algodão de
comprimento i$ual a 2,54 cm pode apresentar um diâmetro de 0,0018 cm, o que darât
uma relaçáo comprimento-largura ( ou diâmetro ) de 1.a0d.
(1) R.\\{ Moncrieff, "Man-trlade Fibers", 6a. edição, Nes'York, 1975, pp. 25 - 26
5 1
T
Relações típicas para diversas fibras naturais são:
- Algodão : 1.400
- Linho
- Rami
-LãL
- Seda
: 1.200
= 3.000
: 3.000
: 3 3 x 1 0 8
I
*
I
I
ü
(
I
:
I
s
As fibras têxteis são obtidas de muitas polimoléculas ( molécula compostapot mais de
uma unidade monomérica ou molécula simples ) unidas.
Na Ciência Têxtil em particular, os polímeros ou polimoléculas possuem lon$as cadeias
de moléculas ou macromoléculas para qrr" po..ã- formar fibras' Essas 
polimoléculas
são compostas por muitas unidades monoméricas, normalmente acima de 100' 
e' muitas
vezes) entre 2OO e 15.000.
A polimeri zag'ao é tmareaçáo química, na qual os monômeros ( pequenos compostos
q,rì*i"o, com baixo peso molecular_) se combinampafa formar um polímero' uma
molécula *ai, 
"omplL, "orn 
elevado peso molecular e muitas propriedades físicas e
químicas diferentes.
Os polímeros ou macromoléculas são construídos pela repetição de uma 
unidade
monoméric a ou pela repetição de unidades compostas por dois ou três 
monômeros
diferentes um númerõ " n * de vezes em uma distribuição sistemática'
t
rl
Exemplo:
ü Ê
52
Para se ter uma idéia de como os polímeros diferem das unidades básicas que os formam,
consideremos as fibras de polipropileno e as unidades das quais são obtidas: o propileno
que é um gás. Quando o propileno é polimerizado, atravês de procedimentos específicos
formam-se macromeléculas bastante $randes.
A título de esclarecimento, compâremos o açúcar com as fibras de algodão. Ambos são
compostos por unidades $lucósicas, mâs o disacarídeo, maltose, é constituído por, apenas,
duas unidades de glucose, enquanto a celulose do algodão é composta por milhares de
moléculas de glucose unidas por pôlimerizagão. Entre 12.000 e 15.000 unidades
glucósicas são comumente encontradas na celulose do algodáo.
Um polímero é descrito, em parte, pelo seu D.P ( grau de polimeri zaçáo ), o qual identifica
o número de unidades moleculares ou monoméricas necessárias para formar uma poli
ou mâcromolécula. Outra características de um polímero são:
- grande estabilidade;
- elevado grau de forças intramoleculares ( que previnem a destruição do
polímero ); 
ìs
- peso molecular ( PM. ) extremamente elevado;
- propriedades físicas que diferem radicalmente dos monômeros formadores.
Tânto as moléculas das fibras quanto as fibras em si são usualmente lon$as e extremamente
estreitas ou finas. Os monômeros que formam as moléculas das fibras ( ou o polímero da
fibra ) produzemcadeias lineares e se caracte nzampor terem diâmetros muito pequenos
em relação ao comprimento molecular ou ao comprimento do polímero.
As fibras curtas, medidas em centímetros, sáo chamadas de fibras cortadas ( " staple
fibers " oll " staple fibres "- na Comunidade Britânica ). As fibras longas, medidas em
quilômetros, são chamadas de filamentos contínuos.
- Tënacidade
d
A se$unda propriedade necessária para que um produto se transforme em uma Ìibra
têxtil satisf atíriaé ter uma resistência adeqrada, referenciada como tenacidade quando
nos referirmos às fibras.
53
Embora a resistênc iavarieconsideravelmente de fibra paraf.Ibra,é importante que uma
fibra possua suficiente resistência para ser processada pelos equipamentos, como também
ofereça uma durabilidade adequadaao produto finalparacl\af.abricaçáo foi desenvolvida.
Tênacidade é um termo usado para a resistência de fibras indiüduais.
A tenacidade, tal como definida pela A.S.T.M ., é " resistência à' tensã'o express& colno Q,
força por unidade de densidude li'near de umu canostrü ".
A tenacidade é determinada através de dispositivos mecânicos e é interpret ada por
intermédio de padrões de conversão de fórmulas matemâticas.
TABELA 5
TENACIDADD DAS FIBRAS (20"C, 65%o UMIDADE RELAIIVA)
FIBRA TENACIDADE ( Éfldenier)
Asbestos
Algodao
Linho
Cânhamo
Juta
Rami
Seda
Lã
Acrílico
Acetato
Tfiacetato
Vidro
Modacrílico 
.
Nylon 6,6 ( regular )
Nylon 6,6 ( HT )
Nylon 6 (regular )
N y l o n 6 ( H T )
Polipropileno
Poliéster ( regular )
Poliéster ( HT )
tt Spandex "
Viscose ( regular )
Viscose ( HT )
Polinósico ( m\M )
2 ,5 - 3 ,7
3 ,0 - 5 ,0
2 ,7 - 7 ,7
5,8 - 6 ,8
3 ,0 - 5 ,8
5 ,3 - 7 ,4
2 , 4 - 5 , 1
1 ,0 - 1 ,7
2 ,0 - 3 ,6
1, ,2 - L ,4
t ,1 - 1 , ,4
6,3 - 6,9
2 ,0 - 3 ,1
4,3 - 9 ,0
5 ,7 - 9 ,5
3 ,5 - 9 ,0
7 ,7 - 9 ,5
3,5 - 8 ,0
2,5 - 6 ,3
6,0 - 9 ,5
0,5 - "1,5
2 ,4 - 3 ,0
3 ,8 - 4 ,4
4 ,0 - 5 ,0
54
- Flexibikdade ou Male(rbikdade
Propriedade de flexão sem quebra. As fibras devem ser maleáveis e fleíveis, de forma que
possam ser fabricados fios e tecidos passíveis de serem dobrados e que apresentem a
qualidade de se moverem com o corpo, permitindo liberdade de movimentos.
- Fiabil;idade ou Coesão
Quarta qualidade requerida pelos artigos têxteis, referindo-se à habilidade apresentada
pelas fibras de se manterem unidas durante o processo de manufatura do fio. A coesão
indica que as fibras tendem a se manter unidas durante afabricaçâo do fio como resultado
do " perfil " longitudinal da fibra ou daforma da seção transversal, que a habilitaa
manter-se unida e a aderk adequadamente umas às outras. Isto também pode estar
referenciado à superfície estrutural da fibra.
Quando aforma daÍibra e a superfície não contribuem para acoesão, o mesmo resultado
final pode ser obtido pelo uso de fibras de filamentos, que são facilmente torcidas parâ
formar o fio. Esta última característica é equivalente à coesão e pode ser denominada
" qualidade da fiação ".
IJma altern ativa paraa coesão natural,comument" urudu ,rl preparaçáode filamentos
paraafabricaçã,o de fios é atexturização. Este processo inclui anelamento, "crimpasJem ",
forma em zisue-zague ou outras configurações e modificações da superfície das fibras
para dotâ-las de poder de coesão ou qualidade para serem fiadas.
As fibras artificiais podem ser cortadas de forma a se adaptarem a diversos processos de
liação.
A coesão das fibras dota o fio de determinadas caractetísticas( finura, por exemplo ),
assim como o tecido ( finura, aparência, textura, volume, durabilidade, facilidade de
manutenção, etc. ).
- Undfunnidade
Parafabricar fios é necessário que as fibras sejam similares no comprimento e nalarsura,
na qualidade da fiagã.o ou coesáo e na flexibilidade. Nas fìbras artificiais esses fatores
podem ser controlados durante afabricaçâo, demaneiraqüe um Sratrelativamente alto
de uniformidade seja mantido e as irregularidades sejam minimizadas.
Para asse$urâr um $rau adequado de uniformidade ao fio e na construção do tecido, é
necessário que fibras naturais sejam mescladas a partir de diferentes fardos.
55
u
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I
I r
ltrr
r.I
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fu*
Ë x
Propriedades Secundárias
Estas propriedades variam de fibra para fibra e nem todas as possuem' Al$umas
propriedades secundárias contribuem pata a construção de um arti$o final com
características superiores, enquanto outras po dem afetar o produto têxtil na statíilizaçâo
final. como 
"o*p1"-"rrto, 
vários acabamentos ou operaçóes de processamento a úmido
podem afetar as propriedades secundârias, melhorando-as ou não'
Quando as propriedades ou características desejadas estão ausentes ou apenas presentes
em nível muito baixo, acabamerftos selecionados podem ser aplicados para introduzír
estas características ou elevar aquelas só presentes em baixos níveis' Lo$o' vários
acabamentos podem redtzir ou modific af as catacterísticas indesejáveis da fibra em
virtude de suas propriedades secundárias'
- Fonna.Físíca
Como complemento à relação comprimento-diâmetro, uma fibraé descrita não somente
em relaçáo uo 
"o-p.i-enà 
médio, formada seção transversal, contorho da superfície e
irregularidades nela contidas.
Essas formas sáo as bases para a descrição tanto da aparència macroscípica 
quanto
microscópica de uma fibra. A forma da fibraé responsável por certas diferenças no 
fio e
nas propriedades dos tecidos.
- Densidade
É amassa/unidade clevolume de umafibr aem$tamas/cm3. Emúrtude de ser comumente
determinad a embalanQas, com frequência, porém incorretamente, recebe o nome de
peso. A expressáo 
"or."tu 
é massa/unidade de volume, ao passo que a massâ relativa/
unidade de l'olume define a {ravidade específica'
As fibras de vidro sáo compactas e têm uma densidade de 2,54 g/cm3 ' o que vem 
a sef
consideravelmente maior do que amaioriadas fibras usadas emvestimentas e em arti$os
de dêcoraçáo. o nylon, pol- 
"*"-plo, 
tem uma densidade de 1,!4g/cm3 e o poliéster de
1,38 g/cm3. Se tãdos ás outros fatores, tais como construçáo do fio, construçáo 
do
tecido e operaçóes de acabamento, permanecerem constantes' ostecidos confeccionados
com fibras de baixa densidade serão mais leves'
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I r ,
l t : 56
TABEI"A 6
DENSIDADE DAS FIBRAS
FIBRAS DENSIDADD (g/cm3)
a) Nattrais
Asbestos
Algodao
Linho
Cânhamo
Juta
Rami
Seda
LãL
b) Artificiais
Acetato
Triacetato
Acrílico
Aramida
Vidro
Modacrílica
Nylon
Polipropileno
Poliéster
\,tscose
" Spandex "
2,10 - 2 ,BO
1,54 - 1 ,56
1 ,50
1,48
1,50
1 ,51
7,25 - r ,34
t ,3o - r ,32
1,32
1,30
1,16 - 1 ,18
1,38 - L,44
2,54 *
1,30 - 1,37
l , l 4
0,90 - 0,91
1,23 - 1,38
1,50 - 1,53
L,zO - 7,25
Fibras com diferentes densidades, mas com diâmetros iguais, teráo diferentes poderes
de cober'tura (capacidade que uma fibra possui de cobrir uma superfície ). Quando os
tecidos são feitos com 1ìos de mesmo título ( mesmo húmero de fios detramae urdume )
e a mesma massa por ârea, haverá diferença na aparëncia, flexibilidade, permeabilidade
(oupassagem) doarecobertura, dependendoda (s) f ibra (s) usadas. Porexemplo,
um tecido de acrílico ( densidade de 1,16 Ê/cmt ) terâ uma significativa diÍerença na
aparëncia, flexibilidade, permeabilidade do ar e cobertura quando comparado a um tecido
de algodão com fios idênticos ( título e massâ ), já que a densidade do algodão é de eerca
de 1,54 Ê/cmt. O tecido de acrílico terâuma aparènciamais encorpadae mais macia do
que o tecido de algodão.
5 7
I
I
I
I
I
l
t
I
5
ll
I
fi
r l
, i
r (
' f r
-Lustro ( BúlhD )
É o resultado do total de luz refletida por uma fibra, fator que determina 
se a fibra é
" brilhante " ou fosca.
O brilho das fibras artificiais podetâ ser controlado de 
acordo com o processo de
fabricagâo.O principal método a" 
"ontrot" 
do brilho das fibras artificiais é a adiçáo de
pigmentos, tal comã o TiO2 no processo de polim etizaç:ao' A 
disponibilidade de fibras
com diferentes níveis de brilho àf"."". ao 
"'etcudo 
têxtil a possibilidade de atender à
demanda do consumo, através de uma vasta gaÍnade variações baseada na 
aparència ou
em fatores estéticos.
- Cor
A cor naturaldas fibras varia do branco pufo ao cinzaprofundo, 
btonzeado ou preto' As
fibras artificiais sáo usualmente brancasãr, podem apresentar 
diferentes coloraçóes pela
adigâode pi$mentos coloridos durante os processos de produção'
- " ReSain " e Absorçã'o de lJmidade
As fibras têxteis apresentam, em $eral' uma certa qltaÍrtidade de âlta 
como paÍte
inte$rante de sua estrutura'
AA.S.T.M. define " Re$ain " como "atnnid'q'depresanteelnInnd'etenninudomcíterícílsob
conelições y)ré-estabetecictas e expresso colno'MncL porcentcíÊe?n' etn peso' 
em relação à'
amostru sem dgua ( percenhnl d'e dgttrt absoraiàu sob cond'tções padronizadas 
- 65
+2%o U.R. e 27=7" ò'- 
"rn 
relação &o peso (mussa ) seco )"'
- Alon|amento e Recryeração Dlá'stica ( Elasticidade )
o alongamento é uma deformaçáo longitudinal, ou seja, é a extensáo 
que a fibra sofre
sob o efeito de uma força de tensão. f elasticidade é areeúpeÍaçáo 
do alon$amento'
õã"aã ela ê total,dizemos que o maíetíal 
é 10070 elástico'
o termo ,, alon$amento à queb ra " refere-se ao total de alon$amento 
que ocorre até o
ponto de ruPtura da fibta'
A recuperação elástica de uma fibra pode ser medida após 
a aplicaçâo da força por um
curto tempo, tal coão 30 segundor. 
"u 
d","r-inaçâodá elasticidadç de forma imediata'
ocorré l minuto aPós'
l -
A elasticidade posterior é deter mïnad.a pela medição.do 
comprimento da fibra após a
remoçáo da força. O tempo de recuperaçao pode sei de minutos 
ou horas'
5B
4. +.
Quanto maior o tempo de aplicaçáo daforça, maior serâ a tendência para qlJehajatma
deformaçáo permanente.
O total de alongamento é um fator importante na avaliação da elasticidade. Algumas
fibras com baixo alon$amento apresentaÍnvmaexcelente elasticidade, embora tal enfoque
'* seja insi$nificante em virtude do baixo alon$amento. Portanto, torna-se óbvio que o
alon$amento e a elasticidade devem ser considerados conjuntamente na avaliação d,a
fibra.Umafibra com alon$amento extremamente alto, mas com potencial de recuperação
elástica de médio parabaixo, pode ser indesejável, pois o produto poderânão retornar à
dimensão original após a extensão.
TABEI,A 7
ALONGAMENTO À QUpeRA E RECUPERAçÁO núSUCe
FIBRA %o ALONGAMENTO (SECO) RECUPDRAÇAO p/xo/o
D D e ( " )
Algodão
Linho
Juta
Rami
Seda
LãL
Acrílico
. Acrilan
. Creslan
. Verlon
. Zefran
Acetato
T[iacetato
Vidro
Modacrílica
Ny'lon ( regular )
Nylon ( HT )
Olefina
Poliéster ( regular )
Poliéster ( HT )
" Spandex "
Viscose ( regular )
V i s c o s e ( m \ M ) ,
75 P/ 2o/o +
65 p/ 2Yo
74 p/ Lo/o
52 p/ 2o/o
92 p/ 2YoÊ 99 p/ 2o/o
B0 - 99 p/ 2Yo
99 p/ 2o/o
BO - 99 p/IoÁ
97 p/2Yo
99 p/ 2%o
94 p/2o/o
90 - 92 p/ 2Yo
lOO p/ 2o/o
79 - 99 p/ 2o/o
700 p/ Bo/o
100 p/ 4o/o
I00 p/ 2o/o
85 - 97 p/ 2Vo
90 - 100 p/ 2To
700 p/ 2o/o
82 p/ 2Vo
, 
95 p/ 2%o
3,0
2 ,7
r 1 7
3,0
10,0
20,0
20,0
34,0
34,0
20,0
35,0
25,0
25,0
3 ,0
35,0
19,0
16,0
15,0
18,0
9,5
500,0
19,0
15,0
10,0
3,3
1 ,9
7,0
25,0
40,0
50,050,0
46,O
28,O
40,0
35 ,0
35 ,0
4,0
48,0
40,0
) 4 0
50,0
75,0
24,0
700,0
24,0
23,0
( " ) Dados citados para recuperaçáo elástica( + ) Resultados obtidos em equipamentos, usando umacarea. dc 10 gf7 denier durante 30 segundos e 1 minuto para
recuperação.
59
- Resikência 
.i
É a habilidade que uma fibra tem de retornar à forma original após a retkada da cat$a
que a dobrava, comprimia ou amarrotavã.
A propriedade é avaliada, em bases comparativas, de excelente apobre. A recuperação
elástica é tm fator si$nificativo na resiliência de uma fibra e, normalmente, uma boa
elasticidacle indica uma boa resiliência.
Tâbela 8
RESILIDNCIA DD ALGUMAS FIBRAS
FIBRA (RA,1AO DE) RESI LI Dì-CIA
Poliéster
L?L
N1Ìon
\,lodacrílica
Àcrílica
Olefinas
Triacetato
Seda
Àcetâto
Algodão
Viscose
Linho
Alta
Baixa
- Flunabikdude e Outrus ReaÇões Quhnícas
pASSAcEM À n'pRno elorruc#ïfï,inu*uRAs DE AMACIAMET{Io
i*
Ë,
1 4
q
+rt
tl
,il
n
Itf
lír
h
60
t
ilr
m
}}
ffi
m
th*
FIBRA AÀÍACIA.\IENTO('F)
TE}ÍPDRATLTRA DE
PASSAGD\T
SLTGDRIDA ("F)
FIBRA A\ÍACtfu\IENTO("F)
TE\ÍPERATURA DE
PASSAGDTÍ
SLÌGDRIDA (OF)
i\lgodiro
Linho
Seda
t , ^
ÀÒetâto
TÌiacetâto
380
460
425
(desdc que possua
acabamento especial)
4 l J
300
300
325
400
Acrílico
\Íodacrílica
N1ìon 6
N1'lon 6,6
Olclìna
Poliéster
Viscose
"Sptndex''
400
300
330
425
250 d
450
300
215
300
3s0
150
325
375
300
TABEI"A 10
!
PROPRIEDADES ADICIONAIS
Resistência à Abrasão
TABELA 11
Resistência àluz do Sol ( Raios U.V )
FIBRA npsrgrpNcre
N1'lon
Oletìna
Poliéster
"Spandex"
Linho
Acrílico
Algodão
Seda
))a
Viscose
Âcetato
Mdro
Dlevada
Baixa
FIBRA RESISTENCI.A
Vidro
Acrílico
r\{odacrílico
Poliéster
Linho
Algodão
Viscose
Triacetato
Àcetato
Olefina
N1'lon
LA
Seda
Dlerada
Baixa
61
- MorfoloSia das Fibras 
,
Refere-se à forma e a estrutura de uma substância. Em relação às fibras naturais, aplicam-
."."r*"*ruturas biológicas, aforcmae a seção transversal ou aparència'
- Distríbuiçdo ( ou Arranio ) Molecular ',-
As fibras de polímeros têxteis possuem uma elevad atelaçâo comprimento-diârnetro' 
Em
termos comparativor, ," ,r-u fibra típïca de polímero tiver um diâmetro de 0'32 
cm'
poderâter um comPrimento de 72,2 m'
O padr-ao do arraniomolecular numa fibtavarlamuito' As moléculas podem ser 
muito
orientadas, o que si$nifica que elas são paralelas entre si e ao eixo lon$itudinal' ou
podem apresentar urÃubui*uãrientagâoe tlr vários ân$ulos em relação ao eixo dos " x "'
que podem estat crtzados um no outro'
i
- ? ê
Fi$ura 13 - Fibras com moléculas muito orientadas' 
*
Figura14.Fibrascommoléculaspoucoor ientadasedistr ibuídasaleator iamente.
A elevada oient açãose acha associada aÍmaboa resistência e a um baixo alon$amento'
u. pu.r. que a Auitu orientação tende a ptodtzir propriedades contrárias' 
Outras
característi"u, qrr" fãdo11,".'uf"tadas peló grau de orientaçáo são o " 
re$ain " ( ou
absorção ) e a flexibilidadç da fibra'
A orientaçáo molecular e acristalinidade sáo propriedades que ajud'am a definir ou
descrever ãs vários padróes da distribuição molecular dentro da Ííbta'
A cristalinidade indica que as moléculas das fibras sâoparalelas entre si, mas não 
precisam
ser paralela, uo 
"Xo 
l,oniitudinal da f-ìbra. A orientação das moléculas descreve um padráo'
segundo o qual a. moiéc1rlas são distribuídas paialelamente umas às outras' 
Dlas se
enZontram na forma cristalina e as moléculas ãstão paralelas ao eixo longitudinal 
da
fibra.
FiÉ.ura 15 - Moléculas em arranjo cristalino, mas não oÍientadâs
62
4: 
..
Quando as moléculas das fibras estão distribuídas aleatoriamente ou em grupamentos
amorfos ( Figura 14 ), elas podem configurar cruzamentos ou falhas dentro de outros
arranjos irre$ulares. A extensão dentro da qual as áreas amorfas ocorrem varia de ligeira
atéli;ma extreina desordem, dependendo dafibra e das áreas dentro dela.
TABELA 12
A tabela anterior relaciona as diversas propriedades das fibras envolvidas na determinagâo
da aparëncia, manutenção, conforto e durabilidade dos teeidos.
Embora as fibras sejam somente urn dos aspectos do desempenho dos tecidos, as
propriedades listadas fornecem uma informaçâobâsicapara adecisão quanto àfabricação,
uso e cuidados com os artiÉos têxteis.
63
PROPRIEDADES DAS FIBRAS QUAI{TO AO TECIDO
APARENCIA
Cor
Lustro
Resistência à Abrasão ("pilling")
Resiliência
Afinidade por corantes e acabamentos
MAÌ{UTENÇÃO
Resistência ou tenacidade (seco e úmido)
Resiliência
Absorçáo de umidade
Resistência à abrasão
Resistência químiea
CONFORTO
Densidade
Alongamento/Elasticidade
"Re$ain" e absorção
Carla estâtica
Flexibilidade ou maleabilidade
Resiliência
DURABILIDADD
Tenacidade
Flexibilidade e maleabilidade
Coesão
"Re$ain" e absorçáo de umidade
Alongamento e elasticidade
Reações térmicas
Reações químicas
Reações biológicas