El algodón representa casi el 50% del consumo mundial de fibra textil. China, Estados Unidos, la Federación Rusa, India y Japón son los principales países consumidores de algodón. El consumo se mide por la cantidad de fibra de algodón en bruto comprada y utilizada para fabricar materiales textiles. La producción mundial de algodón es de alrededor de 80 a 90 millones de pacas anuales (17.4 a 19.6 mil millones de kg). China, Estados Unidos, India, Pakistán y Uzbekistán son los principales países productores de algodón y representan más del 70 % de la producción mundial de algodón. El resto es producido por otros 75 países. El algodón crudo se exporta desde alrededor de 57 países y los textiles de algodón desde alrededor de 65 países. Muchos países enfatizan la producción nacional para reducir su dependencia de las importaciones.
La fabricación de hilos es una secuencia de procesos que convierten las fibras de algodón en bruto en hilos aptos para su uso en diversos productos finales. Se requiere una serie de procesos para obtener los hilos limpios, fuertes y uniformes que se requieren en los mercados textiles modernos. Comenzando con un paquete denso de fibras enredadas (balas de algodón) que contienen cantidades variables de materiales que no generan pelusa y fibras inutilizables (materia extraña, restos de plantas, motas, etc.), operaciones continuas de apertura, mezcla, mezcla, limpieza, cardado, estirado , se realizan mechas e hilado para transformar las fibras de algodón en hilo.
A pesar de que los procesos de fabricación actuales están muy desarrollados, la presión competitiva sigue impulsando a los grupos industriales y a las personas a buscar métodos y máquinas nuevos y más eficientes para procesar el algodón que, algún día, pueden suplantar los sistemas actuales. Sin embargo, en el futuro previsible, se seguirán utilizando los actuales sistemas convencionales de mezclado, cardado, trefilado, mecha e hilado. Solo el proceso de recolección de algodón parece claramente destinado a la eliminación en un futuro próximo.
La fabricación de hilados produce hilos para diversos productos finales tejidos o de punto (p. ej., prendas de vestir o telas industriales) y para hilo de coser y cordelería. Los hilos se producen con diferentes diámetros y diferentes pesos por unidad de longitud. Si bien el proceso básico de fabricación de hilo se ha mantenido sin cambios durante varios años, las velocidades de procesamiento, la tecnología de control y los tamaños de los paquetes han aumentado. Las propiedades del hilo y la eficiencia del procesamiento están relacionadas con las propiedades de las fibras de algodón procesadas. Las propiedades de uso final del hilo también son una función de las condiciones de procesamiento.
Procesos de Fabricación de Hilos
Apertura, licuado, mezclado y limpieza
Por lo general, las fábricas seleccionan mezclas de balas con las propiedades necesarias para producir hilo para un uso final específico. El número de pacas utilizadas por los diferentes molinos en cada mezcla varía de 6 o 12 a más de 50. El procesamiento comienza cuando las pacas que se van a mezclar se llevan a la sala de apertura, donde se retiran las bolsas y las ataduras. Las capas de algodón se quitan de las balas a mano y se colocan en alimentadores equipados con transportadores con dientes puntiagudos, o se colocan balas enteras en plataformas que las mueven de un lado a otro debajo o sobre un mecanismo de desplumado. El objetivo es comenzar el proceso de producción secuencial convirtiendo las capas compactadas de balas de algodón en mechones pequeños, livianos y esponjosos que facilitarán la eliminación de materias extrañas. Este proceso inicial se denomina “apertura”. Dado que las pacas llegan al molino en varios grados de densidad, es común que las ataduras de las pacas se corten aproximadamente 24 horas antes de que se procesen las pacas, para permitir que "florezcan". Esto mejora la apertura y ayuda a regular la tasa de alimentación. Las máquinas de limpieza en molinos realizan las funciones de apertura y limpieza de primer nivel.
cardado y peinado
La carda es la máquina más importante en el proceso de fabricación del hilo. Realiza funciones de limpieza de segundo y último nivel en la gran mayoría de las fábricas textiles de algodón. La tarjeta se compone de un sistema de tres cilindros revestidos de alambre y una serie de barras planas recubiertas de alambre que trabajan sucesivamente pequeños grupos y mechones de fibras en un alto grado de separación o apertura, eliminan un porcentaje muy alto de basura y otros materia extraña, recolecte las fibras en forma de cuerda llamada "cinta" y entregue esta cinta en un recipiente para su uso en el proceso posterior (consulte la figura 1).
Figura 1. Cardado
Wilawan Juengprasert, Ministerio de Salud Pública, Tailandia
Históricamente, el algodón ha sido alimentado a la carda en forma de “recogedor de vueltas”, que se forma en un “recogedor”, una combinación de rodillos de alimentación y batidores con un mecanismo compuesto por pantallas cilíndricas en las que se colocan mechones abiertos de algodón. recogido y enrollado en un bloque (ver figura 2). El bloque se retira de las pantallas en una hoja plana y uniforme y luego se enrolla en una vuelta. Sin embargo, los requisitos de mano de obra y la disponibilidad de sistemas de manipulación automatizados con el potencial de mejorar la calidad están contribuyendo a la obsolescencia del recolector.
Figura 2. Un recogedor moderno
Wilawan Juengprasert, Ministerio de Salud Pública, Tailandia
La eliminación del proceso de selección ha sido posible gracias a la instalación de equipos de apertura y limpieza más eficientes y sistemas de alimentación de rampas en las tarjetas. Estos últimos distribuyen mechones de fibras abiertos y limpios a cardas neumáticamente a través de conductos. Esta acción contribuye a la consistencia del procesamiento y la mejora de la calidad y reduce la cantidad de trabajadores necesarios.
Un pequeño número de hilanderías produce hilo peinado, el hilo de algodón más limpio y uniforme. El peinado proporciona una limpieza más extensa que la proporcionada por la tarjeta. El propósito del peinado es eliminar las fibras cortas, los nudos y la basura para que la astilla resultante quede muy limpia y brillante. La peinadora es una máquina complicada compuesta de rodillos de alimentación acanalados y un cilindro que está parcialmente cubierto con agujas para peinar fibras cortas (ver figura 3).
Figura 3. Peinado
Wilawan Juengprasert, Ministerio de Salud Pública, Tailandia
Dibujo y itinerancia
El estirado es el primer proceso en la fabricación de hilados que emplea estirado con rodillos. En el dibujo, prácticamente todo tiro resulta de la acción de los rodillos. Los contenedores de cinta del proceso de cardado se estacan en la fileta del marco de dibujo. El estiraje se produce cuando se introduce una cinta en un sistema de pares de rodillos que se mueven a diferentes velocidades. El estiramiento endereza las fibras en la astilla estirando para hacer más fibras paralelas al eje de la astilla. La paralelización es necesaria para obtener las propiedades deseadas cuando las fibras se retuercen posteriormente en hilo. El estirado también produce una astilla que es más uniforme en peso por unidad de longitud y ayuda a lograr mayores capacidades de mezclado. Las fibras que se producen mediante el proceso de trefilado final, llamado trefilado final, son casi rectas y paralelas al eje de la cinta. El peso por unidad de longitud de una cinta de estirado final es demasiado alto para permitir estirar hilo en sistemas de hilado de anillos convencionales.
El proceso de mecha reduce el peso de la cinta a un tamaño adecuado para hilar e insertar la torsión, lo que mantiene la integridad de las hebras estiradas. Se colocan en la fileta latas de cintas del trefilado o peinado del terminador, y las cintas individuales se alimentan a través de dos juegos de rodillos, el segundo de los cuales gira más rápido, reduciendo así el tamaño de la cinta de unos 2.5 cm de diámetro al del diámetro. de un lápiz estándar. La torsión se imparte a las fibras pasando el haz de fibras a través de un "volante" itinerante. El producto ahora se llama "roving", que se envasa en una bobina de unos 37.5 cm de largo con un diámetro de unos 14 cm.
Hilado
El hilado es el paso más costoso en la conversión de fibras de algodón en hilo. Actualmente, más del 85% del hilo del mundo se produce en máquinas de hilar a anillos, que están diseñadas para estirar la mecha en el tamaño de hilo deseado, o número, y para impartir la cantidad deseada de torsión. La cantidad de torsión es proporcional a la fuerza del hilo. La relación entre la longitud y la longitud alimentada puede variar del orden de 10 a 50. Las bobinas de mecha se colocan en soportes que permiten que la mecha se alimente libremente al rodillo estirador de la continua. Siguiendo la zona de estiraje, el hilo pasa a través de un "viajero" a una bobina giratoria. El eje que sostiene esta bobina gira a alta velocidad, lo que hace que el hilo se hinche a medida que se imparte la torsión. Las longitudes de hilo en las bobinas son demasiado cortas para su uso en procesos posteriores y se mudan a "cajas de hilatura" y se envían al siguiente proceso, que puede ser bobinado o bobinado.
En la producción moderna de hilos más pesados o bastos, la hilatura abierta está reemplazando a la hilatura de anillo. Una astilla de fibras se alimenta a un rotor de alta velocidad. Aquí la fuerza centrífuga convierte las fibras en hilos. No hay necesidad de la bobina, y el hilo se recoge en el paquete requerido por el siguiente paso del proceso.
Se están dedicando considerables esfuerzos de investigación y desarrollo a nuevos métodos radicales de producción de hilo. Varios nuevos sistemas de hilatura actualmente en desarrollo pueden revolucionar la fabricación de hilados y podrían causar cambios en la importancia relativa de las propiedades de la fibra tal como se perciben ahora. En general, cuatro de los diferentes enfoques utilizados en los nuevos sistemas parecen prácticos para su uso en el algodón. Los sistemas de hilado con núcleo se utilizan actualmente para producir una variedad de hilos especiales e hilos de coser. Los hilos sin torsión se han producido comercialmente de forma limitada mediante un sistema que une las fibras con un alcohol polivinílico o algún otro agente de unión. El sistema de hilo sin torsión ofrece tasas de producción potencialmente altas e hilos muy uniformes. Los tejidos de punto y otras telas para prendas de vestir de hilo sin torsión tienen una apariencia excelente. En la hilatura con vórtice de aire, actualmente en estudio por parte de varios fabricantes de maquinaria, la cinta estirada se presenta a un rodillo de apertura, similar a la hilatura de rotor. El hilado con vórtice de aire es capaz de alcanzar velocidades de producción muy altas, pero los modelos prototipo son particularmente sensibles a las variaciones de longitud de fibra y al contenido de materias extrañas, como partículas de basura.
Bobinado y bobinado
Una vez que se hila el hilo, los fabricantes deben preparar un paquete correcto. El tipo de paquete depende de si el hilo se utilizará para tejer o tejer. El enrollado, el enrollado, la torsión y el quilling se consideran pasos preparatorios para tejer y tejer hilo. En general, el producto del enrollado se utilizará como hilos de urdimbre (los hilos que corren a lo largo de la tela tejida) y el producto del bobinado se utilizarán como hilos de rellenoo hilos de trama (los hilos que corren a través de la tela). Los productos de la hilatura abierta pasan por alto estos pasos y se empaquetan para el relleno o la urdimbre. La torsión produce hilos de capas, en los que dos o más hilos se tuercen juntos antes de su posterior procesamiento. En el proceso de quilling, el hilo se enrolla en bobinas pequeñas, lo suficientemente pequeñas como para caber dentro de la lanzadera de un telar de caja. A veces, el proceso de quilling se lleva a cabo en el telar. (Vea también el artículo “Tejer y tejer” en este capítulo.)
Manejo de residuos
En las fábricas textiles modernas donde el control del polvo es importante, se da mayor énfasis al manejo de los desechos. En las operaciones textiles clásicas, los desechos se recogían manualmente y se entregaban a un "depósito de residuos" si no se podían reciclar en el sistema. Aquí se acumulaba hasta que había suficiente de un tipo para hacer una paca. En el estado actual de la técnica, los sistemas de vacío central devuelven automáticamente los residuos de la apertura, recogida, cardado, estirado y mecha. El sistema de aspiración central se utiliza para la limpieza de maquinaria, la recolección automática de desechos debajo de la maquinaria, como moscas y motas del cardado, y para devolver barridos de piso inutilizables y desechos de condensadores de filtro. La empacadora clásica es una prensa vertical de carrera ascendente que todavía forma una paca típica de 227 kg. En la tecnología moderna de vertederos, los residuos se acumulan desde el sistema de vacío central en un tanque receptor que alimenta una prensa de balas horizontal. Los diversos productos de desecho de la industria de fabricación de hilados pueden ser reciclados o reutilizados por otras industrias. Por ejemplo, la hilatura se puede utilizar en la industria de la hilatura de residuos para fabricar hilos para fregonas, el granate se puede utilizar en la industria de la guata de algodón para hacer guata para colchones o muebles tapizados.
Preocupaciones de seguridad y salud
Maquinaria
Pueden ocurrir accidentes en todo tipo de maquinaria textil de algodón, aunque la tasa de frecuencia no es alta. La protección eficaz de la multiplicidad de piezas móviles presenta muchos problemas y necesita atención constante. La capacitación de los operadores en prácticas seguras también es esencial, en particular para evitar intentar reparaciones mientras la maquinaria está en movimiento, la causa de muchos de los accidentes.
Cada pieza de maquinaria puede tener fuentes de energía (eléctrica, mecánica, neumática, hidráulica, inercial, etc.) que deben controlarse antes de intentar cualquier trabajo de reparación o mantenimiento. La instalación debe identificar las fuentes de energía, proporcionar el equipo necesario y capacitar al personal para garantizar que todas las fuentes de energía peligrosas estén apagadas mientras se trabaja en el equipo. Se debe realizar una inspección con regularidad para garantizar que todos los procedimientos de bloqueo/etiquetado se sigan y se apliquen correctamente.
Inhalación de polvo de algodón (bissinosis)
Se ha demostrado que la inhalación del polvo generado cuando la fibra de algodón se convierte en hilo y tela causa una enfermedad pulmonar ocupacional, bisinosis, en un pequeño número de trabajadores textiles. Por lo general, lleva de 15 a 20 años de exposición a niveles más altos de polvo (por encima de 0.5 a 1.0 mg/m3) para que los trabajadores se conviertan en reactores. Los estándares de OSHA y la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales (ACGIH) establecen 0.2 mg/m3 polvo de algodón respirable medido por el elutriador vertical como el límite de exposición ocupacional al polvo de algodón en la fabricación de hilados textiles. El polvo, una partícula transportada por el aire que se libera a la atmósfera cuando se manipula o procesa el algodón, es una mezcla heterogénea y compleja de basura botánica, suelo y material microbiológico (es decir, bacterias y hongos), que varía en composición y actividad biológica. Se desconoce el agente etiológico y la patogenia de la bisinosis. Se cree que la basura de la planta de algodón asociada con la fibra y la endotoxina de las bacterias gramnegativas en la fibra y la basura de la planta son la causa o contienen el agente causal. La fibra de algodón en sí, que es principalmente celulosa, no es la causa, ya que la celulosa es un polvo inerte que no provoca enfermedades respiratorias. Los controles de ingeniería apropiados en las áreas de procesamiento de textiles de algodón (ver figura 4), junto con las prácticas laborales, la vigilancia médica y el EPP pueden, en su mayor parte, eliminar la bisinosis. Un lavado suave con agua del algodón mediante sistemas de lavado kier por lotes y sistemas de guata continua reduce el nivel residual de endotoxinas tanto en la pelusa como en el polvo transportado por el aire a niveles inferiores a los asociados con la reducción aguda de la función pulmonar medida por el volumen espiratorio forzado de 1 segundo.
Figura 4. Sistema de extracción de polvo para una cardadora
ruido
El ruido puede ser un problema en algunos procesos de fabricación de hilados, pero en algunas fábricas textiles modernas los niveles están por debajo de 90 dBA, que es el estándar de EE. UU. pero que supera los estándares de exposición al ruido en muchos países. Gracias a los esfuerzos de reducción de los fabricantes de maquinaria y los ingenieros de ruido industrial, los niveles de ruido continúan disminuyendo a medida que aumenta la velocidad de la maquinaria. La solución para los altos niveles de ruido es la introducción de equipos más modernos y silenciosos. En los Estados Unidos, se requiere un programa de conservación de la audición cuando los niveles de ruido superan los 85 dBA; esto incluiría el control del nivel de ruido, las pruebas audiométricas y la disponibilidad de protección auditiva para todos los empleados cuando los niveles de ruido no pueden diseñarse por debajo de 90 dBA.
Estrés por calor
Dado que el hilado a veces requiere altas temperaturas y humidificación artificial del aire, siempre es necesaria una cuidadosa atención de monitoreo para garantizar que no se excedan los límites permisibles. Las plantas de aire acondicionado bien diseñadas y mantenidas se utilizan cada vez más en lugar de métodos más primitivos de regulación de la temperatura y la humedad.
Sistemas de gestión de seguridad y salud en el trabajo
A muchas de las fábricas de hilos textiles más modernas les resulta útil contar con algún tipo de sistema de gestión de seguridad y salud en el trabajo para controlar los peligros en el lugar de trabajo que pueden encontrar los trabajadores. Este puede ser un programa voluntario como la "Búsqueda de lo mejor en salud y seguridad" desarrollado por el Instituto Americano de Fabricantes Textiles, o uno exigido por regulaciones como el Programa de Prevención de Enfermedades y Lesiones Ocupacionales del Estado de California de EE. UU. (Título 8, Código de Regulaciones de California, Sección 3203). Cuando se utiliza un sistema de gestión de seguridad y salud, debe ser lo suficientemente flexible y adaptable para permitir que la fábrica lo adapte a sus propias necesidades.