1.0.0- INTRODUCCIÓN
Podemos definir a un “textil” como un artículo hecho de fibras textiles, ya sean estas naturales, artificiales y/o sintéticas. De acuerdo a esta definición, los hilados, los hilos, las mechas, las cuerdas y las telas, así como todos los artículos hechos con ellos, serían entonces “textiles”. Pero, ¿qué es una fibra? Una fibra es un cuerpo sólido, de forma aproximadamente cilíndrica, relativamente flexible, macroscópicamente homogéneo, con una muy alta relación de sus dimensiones longitudinales a sus dimensiones transversales y con una pequeña sección transversal cuyo diámetro aparente es del orden de los micrones.
Pero, una fibra textil, ¿qué es? Es toda fibra que pueda ser hilable. ¿Y qué significa que pueda ser hilable? Significa que, con otras fibras de la misma naturaleza, sea capaz de formar un conjunto en el que todas se encuentren más o menos paralelizadas entre si. Este conjunto, que generalmente recibe el nombre de “mecha” o “cinta”, debe estar en condiciones de ser
estirado y recibir torsión, sin perder cohesión, para que de esa manera se convierta en un hilado. Pero para ser hilables las fibras textiles deben tener - además de las características generales comunes a toda fibra, mencionadas arriba - una alta resistencia a la tracción y,
especialmente en el caso de las fibras discontinuas, un alto índice de fricción fibra / fibra. En las fibras naturales, como p.ej. la lana y el algodón, la rugosidad superficial de sus cutículas externas asegura un alto índice de fricción fibra/fibra. En el caso de las fibras hechas por el hombre se logra rugosidad superficial dándole a sus secciones transversales formas diferentes a la de un círculo perfecto (ver Capítulo II, “Fibras Textiles”).
Por otra parte, la resistencia a la tracción de las fibras textiles es consecuencia de que todas ellas están constituidas por polímeros lineales de muy alto peso molecular (ver Capítulo II, “Fibras Textiles”, Sección 3.0.0, “Estructura Química”). Si la fibra no posee estas dos propiedades fundamentales, resistencia a la tracción y rugosidad superficial, no será apta para calificar como “fibra textil” y no podrá formar parte de un hilado textil.
Entonces, con fibras textiles paralelizadas entre sí podemos formar una “mecha” y luego - si se trata de fibras discontinuas - estirando esa mecha e insertándole torsión, obtendremos “hilados” (de diferentes tipos, finos y gruesos, con más o menos torsión, etc.) que, luego, debemos bobinar. El paralelizado, el estirado, la inserción de torsión y el bobinado son, entonces, las cuatro operaciones básicas de la hilatura de fibras discontinuas.
En cambio, para producir hilados con fibras continuas o “filamentos” (como p.ej. la seda), sólo
es necesario reunir los filamentos e insertarles la torsión necesaria para que se mantengan juntos. En algunos casos los filamentos sintéticos son “texturizados” y luego se les
reúne e inserta torsión (ver Capítulo II, “Fibras Textiles”). En algunos casos ese conjunto de
filamentos texturizados no reciben torsión sino que simplemente se les “enreda” unos con
otros para formar un hilado multifilamento (ingl.“tangled multifilament”). Las velocidades de producción son también muy diferentes: un hilado multifilamento puede producirse a 5000
metros/minuto mientras que un hilado de fibras discontinuas se produce a velocidades
muchísimo más bajas (ver más adelante hilatura R/S y O/E). En este Capítulo nos ocuparemos de la hilatura de fibras discontinuas y nos referiremos a la hilatura de fibras continuas o filamentos solo circunstancialmente.
TABLA 4.1
PROCESO DE HILATURA CON FIBRAS CONTINUAS (FILAMENTOS) 1 FUSIÓN O DISOLUCIÓN DEL POLÍMERO EN SOLVENTES ADECUADOS 2
FORMACIÓN DEL FILAMENTO
(extrusión a través de una filera)
3
SOLIDIFICACIÓN DEL FILAMENTO
(por enfriado, evaporación de solvente o cambio de solvente)
4
ESTIRADO DE LOS FILAMENTOS (generalmente en frío o “cold drawing”) 5
REUNIÓN DE LOS FILAMENTOS (en el caso de producir un hilado multifilamento) 6
TEXTURIZADO
(opcional)
7
INSERCIÓN DE TORSIÓN
(en el caso de filamentos “tangled” o “enredados” no se aplica torsión)
8 BOBINADO
TABLA 4.2
ALGUNAS CARACTERISTICAS DE LOS HILADOS DE FIBRAS CONTINUAS (FILAMENTOS)
Pueden producirse con diámetros aparentes menores que los obtenidos con fibras discontinuas. (ver enunciado siguiente)
No hay “límite de hilabilidad” (mínimo de fibras por sección) y por tanto pueden hacerse hilados de uno o varios filamentos.
Para un mismo título y material, los hilados de filamentos son más resistentes a la tracción que los de fibras discontinuas.
Son más regulares, no producen “pilling” y son en general más caros que los hechos de fibras discontinuas.
TABLA 4.3
PROCESO DE HILATURA CON FIBRAS DISCONTINUAS (cortas o cortadas) 1
PREPARACIÓN
(apertura, limpieza y mezclado de la materia prima)
2
FORMACIÓN DE LA CINTA o MECHA
(paralelizado y estirado)
3
ATENUACIÓN DE LA CINTA o MECHA
(estirado de las cintas o mechas)
4
REGULACIÓN DEL TÍTULO DE LA CINTA o MECHA
(reunido y estirado de cintas o mechas)
5
INSERCIÓN DE TORSIÓN
(inserción de torsión verdadera o falsa, según el caso, en cintas, mechas y/o hilados)
6
TERMINACIÓN
(purgado, bobinado, reunión y retorsión, vaporizado, etc. de los hilados)
El proceso es discontinuo: se debe transportar material entre una operación y otra. Según los casos se transportará como manta (en rollo), como mecha (en tachos y bobinas) o como hilado (en bobinas o conos).
TABLA 4.4
ALGUNAS CARACTERISTICAS DE LOS HILADOS DE FIBRAS DISCONTINUAS
Se les debe insertar cierta cantidad de torsión para que tengan resistencia a la tracción.
Se debe respetar un “límite de hilabilidad” o cantidad mínima de fibras por sección. Por debajo de ese mínimo el hilado carece de resistencia a la tracción para sus aplicaciones prácticas.
Se puede producir hilados de “mezclas íntimas” de distintos tipos de fibras y obtenerse hilados con propiedades intermedias.
1.1.0- SISTEMAS DE HILATURA CON FIBRAS DISCONTINUAS
Las fibras discontinuas, es decir las fibras naturales (con excepción de la seda) y las fibras hechas por el hombre y luego cortadas a diversos largos, pueden hilarse en distintos sistemas
de hilatura. Una primera división de los sistemas de hilatura viene determinado por:
1) El tipo o naturaleza de materia prima a emplear, y especialmente por el largo relativo de las
fibras. El algodón, con una longitud promedio de 30 mm es una fibra corta si se compara con, p.ej. la lana, que tiene longitudes de 70 mm o más. En consecuencia la hilatura de estas fibras requiere maquinaria y sistemas diferentes. En consecuencia existe un “sistema de hilatura
algodonero o de fibras cortas” y un “sistema de hilatura lanero o de fibras largas”. Las
fibras hechas por el hombre se cortan a “largo algodonero” o “largo lanero” según se mezclen con una u otra de estas fibras naturales.
2) El producto final que se quiere obtener también determinará el sistema de hilatura a emplear. La regularidad es una característica de calidad fundamental para todo tipo de hilados, pero es tanto más difícil de obtener cuanto más delgado sea el hilado. Las fibras naturales en general poseen un alto coeficiente de variación (CV%) del largo lo que, como se verá más adelante, genera dificultades para obtener hilados delgados y regulares. Es necesario, por tanto, disminuir el CV del largo de las fibras, separando o “peinando” las más cortas. Cuando el sistema de hilatura incluye una operación de “peinado” se llama “sistema de hilatura peinado”. Cuando, en cambio, solo se desea producir hilados gruesos, para los que la regularidad es relativamente más fácil de obtener, no es necesario, en general, disminuir el CV del largo de las fibras. Por tanto no se incluye en el sistema de hilatura una operación de “peinado” y, luego del
cardado, se inserta directamente torsión a mechas para obtener el hilado final. Este sistema
recibe el nombre de “sistema de hilatura cardado” pues la operación de cardado pasa a ser la más importante y la que determina la calidad final del hilado. Es importante señalar que con el “sistema peinado” se pueden producir hilados de buena regularidad de todos los títulos y en cambio, con el “sistema cardado” solo hilados de títulos gruesos con una aceptable regularidad. El “sistema de hilatura semipeinado” es un sistema que se emplea para hilar fibras artificiales y sintéticas (y a veces también lana) y es en todo similar al “sistema de hilatura peinado” salvo que no se incluye justamente la operación de peinado, pues al tener las fibras químicas muy bajo CV% del largo, la separación de fibras cortas no es necesaria (ver más adelante la Sección “Peinado”).
3) El tipo de inserción de torsión también determinará sistemas de hilatura diferentes. Así
tendremos, p.ej. el sistema artesanal, el de “continua de anillo (R/S)”, el “open end (O/E)” y otros sistemas no convencionales. Estos sistemas serán tratados más adelante con más detalle. Actualmente, los progresos de la electrónica, la neumática y la informática han transformado a la hilatura moderna, permitiendo controlar “on line” la producción y la calidad del producto. Es común ya el uso de sistemas informáticos como PDC (“Production Date Control”), PLC (“Programmable Logic Controller) y CIM (“Computer Integrated Manufacturing”) con interfaces de comunicación con los operarios cada vez más sencillas. En las ferias textiles que se realizan periódicamente – y de las cuales la ITMA, organizada cada cuatro años por los fabricantes de máquinas textiles europeos, es una de las más importantes – se nota un permanente interés en reducir el consumo de energía, el ruido y la contaminación ambiental con aumento de la productividad y la calidad.
Actualmente, la industria textil es una industria de “capital intensivo”, que incorpora tecnología permanentemente, que busca productividades cada vez más elevadas, flexibilidad en los procesos, altos niveles de calidad y diseño y rápida capacidad de respuesta al mercado.
TABLA 4.5
HILATURA DE FIBRAS DISCONTINUAS POR “SISTEMA PEINADO” OPERACIONES BÁSICAS OPERACIONES ESPECÍFICAS FINALIDAD PRINCIPAL
LAVADO (lana y otras fibras animales) limpieza
PREPARACIÓN DE LA SECADO (lana y otras fibras animales) ajuste del contenido de humedad MATERIA PRIMA APERTURA (fibras vegetales y químicas) separación de flocas
LIMPIEZA (fibras vegetales y químicas) eliminación de polvo y partículas MEZCLADO (fibras vegetales y químicas) mejorar la regularidad
CARDADO separación y paralelizado de fibras REUNIDO (o “doblado”) mejorar la regularidad de las cintas
FORMACIÓN DE CINTAS ESTIRADO disminuir la sección de la cinta
Y MECHAS PEINADO disminuir el CV% del largo de fibras
REUNIDO y ESTIRADO mejorar la regularidad de las cintas INSERCIÓN DE TORSIÓN (poca) (*) aumentar la adherencia entre fibras ESTIRADO disminuir la sección de la mecha INSERCIÓN DE TORSIÓN (**) aumentar la adherencia entre fibras FORMACIÓN DE HILADO PURGADO eliminar las irregularidades del hilado
E HILOS BOBINADO disponer el hilado en bobinas
VAPORIZADO eliminar tensiones del hilado REUNIDO Y RETORCIDO aumentar regularidad y resistencia (*) En el caso del algodón se inserta algo de “torsión verdadera” con “mecheras” (ver sección 6.2.0). En el caso de la lana se inserta “falsa torsión” con maquinas conocidas como “finisseurs”, provistas de “rotofrotadores”. (**) La torsión final, que transforma la mecha en un hilado, puede insertarse en “continuas de anillo” (R/S) o en máquinas “open end”(O/E)
TABLA 4.6
HILATURA DE FIBRAS DISCONTINUAS POR “SISTEMA CARDADO” OPERACIONES BÁSICAS OPERACIONES ESPECÍFICAS FINALIDAD PRINCIPAL
LAVADO (lana y otras fibras animales) limpieza
PREPARACIÓN DE LA SECADO (lana y otras fibras animales) ajuste del contenido de humedad MATERIA PRIMA APERTURA (fibras vegetales y químicas) separación de flocas
LIMPIEZA (fibras vegetales y químicas) eliminación de polvo y partículas MEZCLADO (fibras vegetales y químicas) mejorar la regularidad
FORMACIÓN DE CINTAS CARDADO separación y paralelizado de fibras
Y MECHAS INSERCIÓN DE TORSIÓN (poca) (*) aumentar la adherencia entre fibras ESTIRADO disminuir la sección de la mecha INSERCIÓN DE TORSIÓN (**) aumentar la adherencia entre fibras FORMACIÓN DEL HILADO PURGADO eliminar las irregularidades del hilado
BOBINADO disponer el hilado en bobinas VAPORIZADO eliminar tensiones del hilado REUNIDO Y RETORCIDO aumentar regularidad y resistencia (*) En el caso del algodón se inserta algo de “torsión verdadera” con “mecheras”(ver sección 6.2.0) . En el caso de la lana, a la salida de la carda un “divisor de velo” divide el velo en cintas. Las cintas son luego transformadas en mechas cilíndricas por medio de “rotofrotadores” que aplican “falsa torsión” (ver sección 3.0.0).
(**) La torsión final, que transforma la mecha en un hilado, se inserta generalmente en “continuas de anillo” o, en casos muy especiales, en “selfactinas”
TABLA 4.7
EJEMPLO DE UNA MODERNA HILANDERÍA DE ALGODÓN Algunos datos representativos
Producción de hilado R/S, tons/mes (cardado y peinado) 600
Producción de hilado O/E, tons/mes 400
Títulos del hilado R/S Ne 16 - 40
Títulos del hilado O/E Ne 4 - 30
Cantidad de husos R/S 33.500
Cantidad de posiciones O/E 2.000
Cantidad de máquinas R/S 32
Cantidad de máquinas O/E 8
Cantidad de cardas 48
Cantidad de mecheras 8
Régimen de trabajo, hs/día 24
Régimen de trabajo, turnos de 6 hs./día 4
Personal ocupado, operarios 450
Área ocupada por la hilandería, m2 15.000
BIBLIOGRAFÌA
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sales@woodhead-publishing.com
2- “Short Staple Yarn Manufacturing”,D.J.McCreight,R.W.Feil, J.H.Booterbaugh, E.E.Backe, Woodhead
Publishing Ltd.
3- “Short Staple Yarn Spinner’sHandbook”, D.J.McCreight, J.B.Bradshaw, E.E.Backe,M.S.Hill,
Woodhead Publishing Ltd., sales@woodhead-publishing.com
4- “Fancy Yarns”, R.H.Gong, R.M.Wright, Woodhead Publishing Ltd., sales@woodhead-publishing.com
5- “Air-Jet Texturing”, A. Fellingham, Woodhead Publishing Ltd., sales@woodhead-publishing.com
6- “False Twist texturing”, A. Fellingham, Woodhead Publishing Ltd., sales@woodhead-publishing.com
7- “Yarn Texturing Technology”, J.E.S. Hearle,L.Hollick, D.K.Wilson, Woodhead Publishing Ltd.,
8- “Advances in Yarn Spinning Technology”. Edited by C A Lawrence, University of Leeds,
