Os Fios Têxteis e a Tecnologia da Fiação

Os Fios Têxteis e a Tecnologia da Fiação

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Matéria-Prima

Abertura e Separação das Fibras

Limpeza

Paralelização Parcial e

Limpeza

Limpeza e

Paralelização Final

Regularização

Afinamento

Torção

Embalagem

Produto Final

Os Fios Têxteis e a Tecnologia da Fiação

O fio têxtil é o produto final da etapa de fiação, sendo que sua característica principal é o diâmetro ou espessura (tecnicamente chamado de título do fio). O fio têxtil pode ser fabricado a partir de fibras naturais, artificiais e sintéticas, que são a matéria-prima utilizada. No que concerne ao tipo de matéria-prima utilizada no Brasil, constata-se que cerca de 70% desta fibra de algodão, 25% de fibras artificiais e sintéticas e 5% de linho, lã, seda, e outras.

O processo de produção de fios, também chamado de fiação, compreende diversas operações por meio das quais as fibras são abertas, limpas e orientadas em uma mesma direção, paralelizadas e torcidas de modo a se prenderem umas às outras por atrito. Entre estas operações temos: abertura e separação das fibras, limpeza, paralelização parcial e limpeza, limpeza e paralelização final, regularização, afinamento, torção e embalagem.

Fardos

Alimentador Misturador

Abridor

Batedor

Carda

Penteadeira

Passador Passador

Maçaroqueira Maçaroqueira

Filatórios Open End

Filatório de Anéis

Filatório de Anéis

Fios Cardados

Open End + grossos

+ fracos

Bobinadeira

Fios Cardados + grossos

+ fracos

Bobinadeira

Fios Penteados + finos

+ fortes

Desenho 3: Fluxograma do Processo de Fiação - Fonte: Mariano (2002, p. 20).

Perante o fluxograma ilustrado na figura acima, temos três tipos de fios determinados pelo seu fluxo produtivo, que inicia-se no depósito de fibras pelos fardos de algodão estocados e se estende até a área que prepara seu acondicionamento para ser enviado para o setor de malharia ou tecelagem, quando produzido em uma empresa com cadeia produtiva integrada ou enviado para um cliente externo, ou seja, quando produzido o fio para fornecimento a outras empresas têxteis. Conforme o fluxo produtivo pode-se ter: Fios Penteados, Fios Cardados e Fios Cardados Open End.

Fios Penteados

curtasNa fase de fiar (filatórios), passa pelo filatório de anéis. Apresenta seis fases de

Produzidos a partir do sistema de filatório anel (também chamado de método convencional). O fio é produzido passando pelo processo de penteagem que retira da matéria-prima as impurezas e fibras processamento e utiliza mais pessoas, maior número de máquinas e, também uma maior área construída. Uma das vantagens deste sistema é a flexibilidade de produção, pois permite produzir fios de qualquer espessura, além de produzir um fio de maior resistência e conseqüentemente, de maior valor agregado.

Fios Cardados

Fios também produzidos a partir do sistema anel (método convencional), porém apresenta uma fase a menos do que os fios penteados, justamente a fase de separação das fibras curtas das longas, que conforme a ilustração acima, é realizada com os fios penteados, gerando, desta forma, fios mais fracos e grossos do que os fios penteados.

Fios Cardados Open End

Os fios produzidos por esse processo são mais grossos e fracos. São produzidos pelo menor fluxo produtivo entre os tipos de fios, passando pela carda, passador e filatório a rotor (open end).

A capacidade produtiva de uma fiação é determinada pelo tipos de filatórios utilizados. Existem três tipos básicos que se distinguem pela velocidade de produção, pelos níveis de automação atingidos e pela qualidade e espessura do fio produzido. São eles: os filatórios de anéis, de rotores ou open end e os filatórios jet spinner.

Os filatórios de anéis realizam o estiramento do pavio de algodão conjugado com uma torção do fio. São bastante versáteis, pois possibilitam a produção de fios de todo tipo de espessura. Os filatórios de rotores ou open end, possuem uma maior produtividade que os filatórios de anéis, porque podem atingir maior velocidade de produção. Este tipo de fiação elimina algumas etapas de produção que existem na fiação de anéis, porém, sua produção é limitada à produção de fios mais grossos com resistência inferior ao fio de mesma espessura produzido pelo filatório de anéis. Estes fios são destinados em grande parte à produção de tecidos tipo índigo (jeans). Os filatórios jet spinner possibilitam maior produtividade do que os anteriores, também podem ser destinados à produção de fios mais finos. Este equipamento é recente em nível mundial e, no Brasil, sua utilização é bastante restrita.

I. Titulação dos Fios i. Histórico

Os mais antigos documentos situam os primórdios da titulação de fios ao século XVI, na França, quando o título de um fio de seda era dado pelo peso de 8 meadas com comprimento de 120 varas cada, totalizando 9.600 varas. O comprimento de uma vara era baseado na medida do braço humano e variava de país para país, correspondendo a 1,125 m na França, de maneira que 9.600 varas correspondiam a 10.800 m (na Inglaterra uma vara correspondia a 1,143 m ou 45 polegadas inglesas).

Um dos primeiros atos de Francisco I quando assumiu o reinado da França (entre 1.515 e 1.547 d.C.), foi introduzir a manufatura da seda em Lyon, Paris, St. Etienne e outras cidades, o que lhe valeu o título de “Pai da Indústria da Seda”. Ele estabeleceu que o fio dessa fibra seria, a partir de então, dimensionado pela quantidade de deniers necessários para equilibrar uma balança que tinha em outro prato meada de fio com 400 varas (450 m) de comprimento.

O denier é a palavra francesa do original latino denarius (que deu origem, em português, à palavra

dinheiro), e era o nome de uma pequena moeda (figura ao lado), de baixo valor, utilizada antes e durante o império de Júlio César. Foi utilizada pela primeira vez fora de Roma durante a Guerra Gálica (58 a 52 a.C.), onde hoje é a França. Quando da morte de Júlio César (4 a.C.), a moeda deixou de ser utilizada e foi esquecida, até que Francisco I resolveu utilizá-la na titulação de fios de seda. Ilustração 1: Denarius de Hadrian.

Desta maneira, se a balança com 400 varas (450 m) de fio em um dos pratos era, por exemplo, era equilibrada por 15 moedas, então o fio é de 15 deniers. Fios de 20 deniers e de 30 deniers necessitam respectivamente, 20 e 30 moedas para equilibrar a balança com 400 varas (450 m) de fio de seda. Um denarius pesava 0,053 gramas.

A partir de 1873, estabeleceu-se que o denier passaria a corresponder à massa em gramas, de 9.0 m de fio. Esse sistema é ainda utilizado na titulação de fios de seda tendo já sido utilizado na titulação de fios em forma de filamentos contínuos, como a viscose, a poliamida e o poliéster, sendo hoje substituído pelo sistema decitex (ou, abreviadamente, dtex), que corresponde à massa do fio em gramas para 10.0 m de fio.

i. Sistema Direto de Titulação

Como pode-se observar estes sistema possui a massa (em gramas) por comprimento (em metro) de fio, diretamente proporcional à sua “espessura”, (ou seja, pode-se afirmar que quanto maior é a massa por comprimento de um fio, mais “espesso” ele é), e que por isto são conhecidos por sistemas diretos de titulação, o que não significa que o título seja diretamente proporcional ao seu diâmetro.

Apesar dos sistemas denier e dtex serem os mais conhecidos, não são os únicos diretos. O dtex é um submúltiplo do sistema tex que, evidentemente, também é um sistema direto de titulação. Este sistema foi desenvolvido pelo The Textile Institute (em Manchester, Inglaterra), sendo divulgado em 1945, com a finalidade de ser utilizado como um sistema universal de titulação. Lamentavelmente ainda é pouco utilizado mundialmente, apesar da maior parte dos países terem criados normas nacionais considerando o sistema tex como oficial. Isto ocorre também no Brasil (norma Inmetro NBR 8427), porém apenas as empresas produtoras de fibras químicas adotaram plenamente o sistema (utilizando o dtex para a titulação de fibras contínuas e descontínuas).

O tex é um sistema bastante simples de se trabalhar, admitindo submúltiplos como o decitex (ou dtex), cuja base é 1 grama por 10.0 metros, utilizado principalmente em filamentos, ou militex (ou mtex), correspondendo a 1 grama por 100.0 metros, utilizado na titulação de fibras individuais, admitindo também múltiplos, como o quilotex (ou ktex) que é utilizado na titulação de cabos que apresentam maior massa por metro. O ktex é o equivalente a 1 grama por metro.

i. Sistema Indireto de Titulação

Os sistemas indiretos de titulação tomam como base a massa fixa e o comprimento variável, ao contrário do que acontece com os sistemas diretos de titulação onde a base é comprimento fixo e massa variável. Neste caso o título do fio é indiretamente proporciona à sua “espessura”.

Os sistemas de titulação mais conhecidos são: o título inglês (para fios fiados em processos de fibra curta), estabelecido pela quantidade de meadas de 840 jardas (768,1 m) para se obter 1 libra (453,6 g) de fio e o título métrico (para fios fiados em processo de fibra longa) estabelecido pela quantidade de meadas de 1.0 metros cada para se obter 1.0 gramas de fio. O título inglês é usualmente abreviado por Ne, enquanto que o título métrico é usualmente abreviado por Nm.

Fórmulas para Obtenção do Título do Fio

O título é uma relação entre massa e comprimento onde, dependendo do sistema, um deles é fixo e o outro é variável. Pode-se então estabelecer fórmulas para se conhecer a variável desconhecida sabendo-se duas das outras entre título, peso e comprimento.

Para o sistema direto de titulação a fórmula adotada é:

onde: m = peso (massa) do fio, em gramas; m× k =c×T k = valor constante resultante da divisão do comprimento fixo pela base massa que são: 9.0 para denier = 450 metros ÷ 0,05 grama 1.0 para tex = 1.0 metros ÷ 1 grama 10.0 para dtex = 10.0 metros ÷ 1 grama

1 para ktex = 1 metro ÷ 1 grama

logo, T =

logo, c= c = comprimento do fio, metros; T = título do fio.

Ou seja: a massa do fio multiplicado pela constante é igual ao comprimento multiplicado pelo título. Exemplos de aplicação da fórmula:

a) Um fio com 5.0 metros de comprimento e 5,6 gramas de peso tem denier igual a: 5,6 gramas× 9.0=5.0 metros×T b) Um fio com título 150 dtex e 20.0 metros de comprimento tem massa em gramas igual a: m×10.0 =20.0 metros×150 denier c) Um fio com título 20 tex e 500 gramas de peso tem comprimento em metros igual a: 500 gramas×1.0=c× 20 tex

Para o sistema indireto de titulação a fórmula adotada é: c× k =m×T onde: c = comprimento do fio, em metros; k = valor constante resultante da divisão da massa fixa pela base de comprimento que são: 0,59 para Ne = 453,6 gramas ÷ 768,1 metros 1 para Nm = 1.0 gramas ÷ 1.0 metros m = peso (massa) do fio, em gramas; T = título do fio.

Ou seja, o comprimento do fio multiplicado pela constante é igual ao seu peso multiplicado pelo título.

Exemplos de aplicação da fórmula:

a) Um fio com 25.0 metros de comprimento e 368,8 gramas de peso tem o título inglês (Ne) igual a:

logo, c= b) Um fio com título Ne 20 e 1.500 gramas de peso tem comprimento em metros igual a: c×0,59 =1.500 gramas× Ne 20 iv. Resumo dos Principais Sistemas de Titulação

Em resumo, os principais sistemas de titulação, seus símbolos e constante, estão indicados na tabela abaixo:

Sistema Fórmula Titulação Símbolo Constante (k) Utilização direto

indireto m× k =c×T c× k =m×T denier militex decitex tex quilotex inglesa métrica denier mtex dtex tex ktex Ne Nm

Filamentos contínuos

Fibras

Filamentos contínuos

Fios em geral

Filamentos contínuos

Fios de fibra curta Fios de fibra longa

Tabela 1: Principais Sistemas de Titulação de Fios.

v. Conversão de Sistemas de Titulação de Fios

A tabela abaixo possibilita a conversão entre os principais sistemas de titulação:

ktex tex dtex denier Nm Ne

ktex tex dtex denier

Nm Ne ktex x 9000 tex x 9 dtex x 0,9

Tabela 2: Formulário de Conversão entre Sistemas de Titulação. I. Torção de Fios: Aspectos Teóricos

No conceito geral, torção pode ser definida como: “disposição espiral do(s) componente(s) de um fio que é usualmente o resultado da torção relativa de suas extremidades”. Em conceito mais específico, pode-se definir torção de fio como: “número de voltas que possui, por unidade de comprimento”, ou seja, torções/m, torções/cm, torções/polegadas, etc. Quando da introdução do Sistema Internacional de Unidades (SI), nos diversos países, a unidade de torção ficou determinada em torções/m ou em casos específicos, em torções/cm. Observa-se, entretanto, que grande parte das nossas indústrias utiliza ainda a unidade de torções/polegada, contrariamente às normas técnicas.

i. Finalidade da Torção

A torção tem a finalidade de “evitar que as fibras deslizem umas sobre as outras”. A torção é essencial para fornecer uma certa coesão mínima entre as fibras, sem a qual um fio que precisa ter significante resistência à tração não pode ser manufaturado. Esta coesão é dependente das forças de fricção fornecidas pela pressão lateral entre as fibras, surgidas pela aplicação de uma carga de tensão ao longo do eixo do fio. Com a introdução dos fios de filamentos contínuos, entretanto, a finalidade da torção deve ser reconsiderada. Em fios de filamentos contínuos, a torção não é necessária para dar-lhes resistência à tração, mas é necessária para possibilitar uma resistência satisfatória à abrasão, à fadiga ou aos outros tipo de avarias associadas a forças outras que não força de tensão e tipificado pelo rompimento de filamentos individuais, resultando no total rompimento da estrutura. Alta torção produz fio duro que é altamente resistente a avarias desse tipo. A finalidade da torção em fios de filamentos contínuos é, portanto, produzir uma estrutura coesa, que não pode ser desintegrada por forças laterais.

i. Direção da Torção

O fio pode ter duas direções de torção: S e Z. A verificação da direção da torção de um fio pode ser feita pela inclinação dada das fibras. A direção de torção S é obtida pela torção das fibras no sentido horário e a inclinação delas é no sentido da esquerda quando observada de baixo para cima, confundindo-se assim com a porção central da letra S, conforme mostra a figura abaixo:

Ilustração 2: Torções Z e S, respectivamente.

A direção de torção Z é obtida pela torção das fibras no sentido anti-horário, e a inclinação delas é no sentido da direita quando observada de baixo para cima, confundindo-se assim com a porção central da letra Z, conforme a mesma figura acima.

i. Cálculo da Torção

Diversas fórmulas são utilizadas para o cálculo de torção. Provavelmente as mais conhecidas são:

torção / pol = e × Ne

Onde:

αe = fator ou coeficiente de torção (inglês);

Ne = título inglês do fio.

torção / m= m× Nm

Onde:

αe = fator ou coeficiente de torção (inglês);

Nm = título métrico do fio.

A quantidade de torções pode ser expressa também em torções/cm, estando ainda dentro das especificações do SI. Para se converter torções/pol em torções/m, basta multiplicar a quantidade de torções/pol por 39,37. Desejando-se a quantidade de torções/cm, deve-se multiplicar por 0,3937, ou, dividir por 2,54.

I. Tecnologia da Fiação i. Introdução

Esta etapa da cadeia têxtil tem como objetivo transformar as fibras em fio. Na pré-história o processo de fiação era realizado manualmente, onde um chumaço de fibras (lã, algodão ou linho, por exemplo) era estirado e depois torcido. Nas antigas Grécia e Roma o processo de fiação era realizado por um aparelho chamado ROCA. Uma evolução da roca primitiva foi a invenção da roca com tambor onde a fiadora podia ficar sentada. Com a revolução industrial da Inglaterra, automatizou-se o processo de fiação, transformando as rocas em máquinas que chamamos nos dias de hoje de Filatórios.

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