O algodão responde por quase 50% do consumo mundial de fibras têxteis. China, Estados Unidos, Federação Russa, Índia e Japão são os principais países consumidores de algodão. O consumo é medido pela quantidade de fibra de algodão em rama comprada e utilizada na fabricação de matérias têxteis. A produção mundial de algodão é anualmente de cerca de 80 a 90 milhões de fardos (17.4 a 19.6 bilhões de kg). China, Estados Unidos, Índia, Paquistão e Uzbequistão são os principais países produtores de algodão, respondendo por mais de 70% da produção mundial de algodão. O restante é produzido por cerca de 75 outros países. O algodão bruto é exportado de cerca de 57 países e os tecidos de algodão de cerca de 65 países. Muitos países enfatizam a produção doméstica para reduzir sua dependência de importações.

A fabricação de fios é uma sequência de processos que convertem fibras de algodão cru em fios adequados para uso em vários produtos finais. Vários processos são necessários para obter os fios limpos, fortes e uniformes exigidos nos mercados têxteis modernos. Começando com um pacote denso de fibras emaranhadas (fardos de algodão) contendo quantidades variáveis ​​de materiais sem fiapos e fibras inutilizáveis ​​(matéria estranha, lixo vegetal, motes e assim por diante), operações contínuas de abertura, mistura, mistura, limpeza, cardagem, estiramento , a mecha e a fiação são realizadas para transformar as fibras de algodão em fios.

Embora os processos de fabricação atuais sejam altamente desenvolvidos, a pressão competitiva continua a estimular grupos industriais e indivíduos a buscar novos métodos e máquinas mais eficientes para o processamento do algodão que, um dia, poderão suplantar os sistemas atuais. No entanto, no futuro previsível, os atuais sistemas convencionais de mistura, cardagem, trefilação, mecha e fiação continuarão a ser usados. Apenas o processo de colheita do algodão parece claramente destinado à eliminação em um futuro próximo.

A fabricação de fios produz fios para vários produtos finais tecidos ou tricotados (por exemplo, vestuário ou tecidos industriais) e para linhas de costura e cordéis. Os fios são produzidos com diferentes diâmetros e diferentes pesos por unidade de comprimento. Embora o processo básico de fabricação do fio tenha permanecido inalterado por vários anos, as velocidades de processamento, a tecnologia de controle e os tamanhos das bobinas aumentaram. As propriedades do fio e a eficiência do processamento estão relacionadas às propriedades das fibras de algodão processadas. As propriedades de uso final do fio também são uma função das condições de processamento.

Processos de Fabricação de Fios

Abertura, mistura, mistura e limpeza

Normalmente, as fábricas selecionam misturas de fardos com as propriedades necessárias para produzir fios para um uso final específico. O número de fardos usados ​​por diferentes moinhos em cada mistura varia de 6 ou 12 a mais de 50. O processamento começa quando os fardos a serem misturados são levados para a sala de abertura, onde são removidos os ensacamento e amarrações. Camadas de algodão são removidas dos fardos manualmente e colocadas em alimentadores equipados com transportadores cravejados de dentes pontiagudos, ou fardos inteiros são colocados em plataformas que os movem para frente e para trás sob ou sobre um mecanismo de depenagem. O objetivo é iniciar o processo de produção sequencial, convertendo as camadas compactadas de algodão enfardado em tufos pequenos, leves e fofos que facilitarão a remoção de corpos estranhos. Este processo inicial é referido como “abertura”. Como os fardos chegam à fábrica em vários graus de densidade, é comum que os tirantes sejam cortados aproximadamente 24 horas antes dos fardos serem processados, para permitir que eles “floresçam”. Isso aumenta a abertura e ajuda a regular a taxa de alimentação. As máquinas de limpeza em moinhos executam as funções de abertura e limpeza de primeiro nível.

Cardar e pentear

A carda é a máquina mais importante no processo de fabricação do fio. Desempenha funções de limpeza de segundo e último nível na esmagadora maioria das fábricas têxteis de algodão. A carda é composta por um sistema de três cilindros revestidos de arame e uma série de barras planas revestidas de arame que trabalham sucessivamente pequenos aglomerados e tufos de fibras em um alto grau de separação ou abertura, removem uma porcentagem muito alta de lixo e outros corpos estranhos, colete as fibras em uma forma semelhante a uma corda chamada “fita” e entregue essa lasca em um recipiente para uso no processo subsequente (consulte a figura 1).

Figura 1. Cardação

Wilawan Juengprasert, Ministério da Saúde Pública, Tailândia

Historicamente, o algodão era alimentado na carda na forma de um “palhador”, que é formado sobre um “pegador”, uma combinação de rolos alimentadores e batedores com mecanismo composto por telas cilíndricas nas quais são depositados tufos de algodão abertos. recolhidos e enrolados em uma manta (ver figura 2). A manta é removida das telas em uma folha lisa e plana e, em seguida, é enrolada em um colo. No entanto, os requisitos de mão de obra e a disponibilidade de sistemas de manuseio automatizados com potencial para melhorar a qualidade estão contribuindo para a obsolescência do selecionador.

Figura 2. Um selecionador moderno

Wilawan Juengprasert, Ministério da Saúde Pública, Tailândia

A eliminação do processo de picking foi possibilitada pela instalação de equipamentos de abertura e limpeza mais eficientes e sistemas de alimentação por chute nas cardas. Estes últimos distribuem os tufos de fibras abertos e limpos às cardas pneumaticamente através de dutos. Esta ação contribui para a consistência do processamento e melhoria da qualidade e reduz o número de trabalhadores necessários.

Um pequeno número de fábricas produz fio penteado, o fio de algodão mais limpo e uniforme. A penteação proporciona uma limpeza mais extensa do que a fornecida pela carda. O objetivo da penteação é remover fibras curtas, neps e impurezas para que a mecha resultante fique muito limpa e lustrosa. A penteadeira é uma máquina complicada composta por rolos de alimentação ranhurados e um cilindro parcialmente coberto com agulhas para pentear fibras curtas (consulte a figura 3).

Figura 3. Pentear

Wilawan Juengprasert, Ministério da Saúde Pública, Tailândia

Desenho e roving

A trefilação é o primeiro processo na fabricação de fios que emprega trefilação por rolos. No desenho, praticamente toda a tiragem resulta da ação dos rolos. Recipientes de fita do processo de cardagem são estacados no cesto do estirador. A estiragem ocorre quando uma fita é alimentada em um sistema de rolos emparelhados que se movem em velocidades diferentes. A trefilação endireita as fibras na mecha, fazendo com que mais fibras fiquem paralelas ao eixo da mecha. A paralelização é necessária para obter as propriedades desejadas quando as fibras são subsequentemente torcidas em fio. A trefilação também produz uma fita com peso mais uniforme por unidade de comprimento e ajuda a obter maiores capacidades de mistura. As fibras que são produzidas pelo processo de estiramento final, chamado estiramento de acabamento, são quase retas e paralelas ao eixo da fita. O peso por unidade de comprimento de uma fita de trefilação de acabamento é muito alto para permitir a estiragem em fios em sistemas de fiação de anel convencionais.

O processo de mecha reduz o peso da mecha para um tamanho adequado para fiação em fios e inserção de torção, o que mantém a integridade dos fios de tração. As latas de fitas do finalizador ou penteadas são colocadas no cesto e as fitas individuais são alimentadas por dois conjuntos de rolos, o segundo dos quais gira mais rápido, reduzindo assim o tamanho da fita de cerca de 2.5 cm de diâmetro para o diâmetro de um lápis padrão. A torção é transmitida às fibras passando o feixe de fibras através de um “flyer” mecha. O produto agora é chamado de “roving”, que é embalado em uma bobina com cerca de 37.5 cm de comprimento e cerca de 14 cm de diâmetro.

Fiação

A fiação é a etapa mais cara na conversão de fibras de algodão em fios. Atualmente, mais de 85% do fio do mundo é produzido em fiações de anéis, que são projetadas para esticar a mecha no tamanho de fio desejado, ou contagem, e para fornecer a quantidade desejada de torção. A quantidade de torção é proporcional à força do fio. A proporção entre o comprimento e o comprimento alimentado pode variar da ordem de 10 a 50. As bobinas da mecha são colocadas em suportes que permitem que a mecha seja alimentada livremente no rolo de estiragem do quadro de fiação de anéis. Seguindo a zona de estiragem, o fio passa por um “viajante” para uma bobina giratória. O eixo que segura esta bobina gira em alta velocidade, fazendo com que o fio se inche à medida que a torção é aplicada. Os comprimentos de fio nas bobinas são muito curtos para uso em processos subsequentes e são trocados em “caixas de fiar” e entregues ao próximo processo, que pode ser bobinagem ou bobinagem.

Na produção moderna de fios mais pesados ​​ou grossos, a fiação aberta está substituindo a fiação a anel. Uma lasca de fibras é alimentada em um rotor de alta velocidade. Aqui a força centrífuga converte as fibras em fios. Não há necessidade da bobina e o fio é recolhido na embalagem necessária para a próxima etapa do processo.

Esforços consideráveis ​​de pesquisa e desenvolvimento estão sendo dedicados a novos métodos radicais de produção de fios. Uma série de novos sistemas de fiação atualmente em desenvolvimento pode revolucionar a fabricação de fios e pode causar mudanças na importância relativa das propriedades da fibra como são percebidas agora. Em geral, quatro das diferentes abordagens usadas nos novos sistemas parecem práticas para uso em algodão. Os sistemas core-spun estão atualmente em uso para produzir uma variedade de fios especiais e linhas de costura. Os fios sem torção foram produzidos comercialmente de forma limitada por um sistema que une as fibras com um álcool polivinílico ou algum outro agente de ligação. O sistema de fios sem torção oferece taxas de produção potencialmente altas e fios muito uniformes. Tecidos de malha e outros tecidos de fios sem torção têm excelente aparência. Na fiação a ar, atualmente em estudo por diversos fabricantes de máquinas, a fita trefilada é apresentada a um rolo abridor, semelhante à fiação a rotor. A fiação de vórtice de ar é capaz de velocidades de produção muito altas, mas os modelos de protótipo são particularmente sensíveis a variações de comprimento de fibra e conteúdo de matéria estranha, como partículas de lixo.

Enrolamento e enrolamento

Uma vez que o fio é fiado, os fabricantes devem preparar uma embalagem correta. O tipo de embalagem depende se o fio será usado para tecelagem ou malharia. Enrolar, enrolar, torcer e quilling são considerados etapas preparatórias para tecer e tricotar fios. Em geral, o produto do spool será usado como fios de urdidura (os fios que correm longitudinalmente em tecido) e o produto do enrolamento será usado como fios de enchimentoou fios de trama (os fios que passam pelo tecido). Os produtos da fiação open-end contornam essas etapas e são embalados para enchimento ou urdidura. A torção produz fios dobrados, onde dois ou mais fios são torcidos juntos antes do processamento posterior. No processo de quilling, o fio é enrolado em pequenas bobinas, pequenas o suficiente para caber dentro da lançadeira de um tear de caixa. Às vezes, o processo de quilling ocorre no tear. (Veja também o artigo “Tecelagem e tricô” neste capítulo.)

Tratamento de resíduos

Nas fábricas têxteis modernas, onde o controle de poeira é importante, o manuseio de resíduos recebe maior ênfase. Nas operações têxteis clássicas, os resíduos eram recolhidos manualmente e entregues a um “depósito de resíduos” se não pudessem ser reciclados no sistema. Aqui foi acumulado até que houvesse o suficiente de um tipo para fazer um fardo. No estado atual da arte, os sistemas de aspiração central devolvem automaticamente os resíduos da abertura, coleta, cardagem, estiramento e mecha. O sistema de aspiração central é usado para a limpeza do maquinário, coletando automaticamente os resíduos sob o maquinário, como moscas e ciscos da cardagem, e para devolver vassouras inutilizáveis ​​e resíduos dos condensadores do filtro. A enfardadeira clássica é uma prensa vertical ascendente que ainda forma um fardo típico de 227 kg. Na moderna tecnologia de eliminação de resíduos, os resíduos são acumulados do sistema de aspiração central em um tanque receptor que alimenta uma prensa de enfardamento horizontal. Os vários resíduos da indústria de fabricação de fios podem ser reciclados ou reutilizados por outras indústrias. Por exemplo, a fiação pode ser usada na indústria de fiação de resíduos para fazer fios de esfregão, a granada pode ser usada na indústria de mantas de algodão para fazer mantas para colchões ou móveis estofados.

Preocupações de segurança e saúde

Maquinaria

Acidentes podem ocorrer em todos os tipos de máquinas têxteis de algodão, embora a taxa de frequência não seja alta. A proteção eficaz da multiplicidade de partes móveis apresenta muitos problemas e requer atenção constante. A formação dos operadores em práticas de segurança é também essencial, nomeadamente para evitar tentativas de reparação com a máquina em movimento, causa de muitos dos acidentes.

Cada peça de maquinário pode ter fontes de energia (elétrica, mecânica, pneumática, hidráulica, inercial e assim por diante) que precisam ser controladas antes de qualquer reparo ou trabalho de manutenção. A instalação deve identificar as fontes de energia, fornecer o equipamento necessário e treinar o pessoal para garantir que todas as fontes de energia perigosas sejam desligadas durante o trabalho no equipamento. Uma inspeção deve ser realizada regularmente para garantir que todos os procedimentos de bloqueio/sinalização estejam sendo seguidos e aplicados corretamente.

Inalação de pó de algodão (bissinose)

Foi demonstrado que a inalação da poeira gerada quando a fibra de algodão é convertida em fios e tecidos causa uma doença pulmonar ocupacional, a bissinose, em um pequeno número de trabalhadores têxteis. Geralmente leva de 15 a 20 anos de exposição a níveis mais altos de poeira (acima de 0.5 a 1.0 mg/m³) para que os trabalhadores se tornem reatores. Os padrões da OSHA e da Conferência Americana de Higienistas Industriais Governamentais (ACGIH) definem 0.2 mg/m³ pó de algodão respirável medido pelo elutriador vertical como o limite para exposição ocupacional ao pó de algodão na fabricação de fios têxteis. A poeira, um particulado transportado pelo ar liberado na atmosfera quando o algodão é manuseado ou processado, é uma mistura heterogênea e complexa de lixo botânico, solo e material microbiológico (ou seja, bactérias e fungos), que varia em composição e atividade biológica. O agente etiológico e a patogênese da bissinose não são conhecidos. Acredita-se que o lixo da planta de algodão associado à fibra e a endotoxina de bactérias gram-negativas na fibra e no lixo da planta sejam a causa ou contenham o agente causador. A própria fibra de algodão, que é principalmente celulose, não é a causa, já que a celulose é um pó inerte que não causa doenças respiratórias. Controles de engenharia apropriados em áreas de processamento têxtil de algodão (ver figura 4), juntamente com práticas de trabalho, vigilância médica e EPI podem, em grande parte, eliminar a bissinose. Uma lavagem suave de algodão com água por sistemas de lavagem em lote Kier e sistemas de mantas contínuas reduz o nível residual de endotoxina em fiapos e poeira no ar para níveis abaixo daqueles associados à redução aguda na função pulmonar medida pelo volume expiratório forçado de 1 segundo.

Figura 4. Sistema de extração de poeira para uma máquina de cardar

Ruído

O ruído pode ser um problema em alguns processos na fabricação de fios, mas em algumas fábricas têxteis modernas os níveis estão abaixo de 90 dBA, que é o padrão dos EUA, mas que excede os padrões de exposição ao ruído em muitos países. Graças aos esforços de redução dos fabricantes de máquinas e engenheiros de ruído industrial, os níveis de ruído continuam a diminuir à medida que a velocidade das máquinas aumenta. A solução para altos níveis de ruído é a introdução de equipamentos mais modernos e silenciosos. Nos Estados Unidos, um programa de conservação auditiva é exigido quando os níveis de ruído excedem 85 dBA; isso incluiria monitoramento do nível de ruído, testes audiométricos e disponibilização de proteção auditiva para todos os funcionários quando os níveis de ruído não puderem ser projetados abaixo de 90 dBA.

Estresse por calor

Como a fiação às vezes requer altas temperaturas e umidificação artificial do ar, é sempre necessária uma atenção cuidadosa para garantir que os limites permitidos não sejam excedidos. Plantas de ar condicionado bem projetadas e mantidas são cada vez mais usadas no lugar de métodos mais primitivos de regulação de temperatura e umidade.

Sistemas de gestão de segurança e saúde ocupacional

Muitas das fábricas de produção de fios têxteis mais modernas acham útil ter algum tipo de sistema de gerenciamento de segurança e saúde ocupacional para controlar os riscos no local de trabalho que os trabalhadores podem encontrar. Este pode ser um programa voluntário como o “Quest for the Best in Health and Safety” desenvolvido pelo American Textile Manufacturers Institute, ou um que é determinado por regulamentos como o Programa de Prevenção de Doenças e Lesões Ocupacionais do Estado da Califórnia (Título 8, Código de Regulamentações da Califórnia, Seção 3203). Quando um sistema de gestão de segurança e saúde é usado, ele deve ser flexível e adaptável o suficiente para permitir que a fábrica o adapte às suas próprias necessidades.

Voltar