PROCESOS DE CONTROL DE CALIDAD Y PRESTACIONES DE PRODUCTOS Y MATERIAS TEXTILES. (Parte 1 de 3)

Por procesos de control de calidad o prestaciones, entendemos todas aquellas operaciones con una determinada metodología (que vienen dictadas por normas), en las cuales analizamos materias primas y/o productos ya elaborados textiles, para comprobar de una manera física, las características, cualidades y calidades que estos productos nos aportan. El instrumental requerido es muy amplio dependiendo del concepto que se quiera analizar. En este apartado de este articulo triple, repasaremos todos los métodos de control así como el instrumental necesario, que se debería dar en cualquier laboratorio de una empresa que desee estar a la vanguardia en calidad y prestaciones del producto que fabrica. Los ensayos físicos que se suelen realizar a las fibras son los siguientes: Longitud de las fibras, finura de las fibras químicas, finura de las fibras naturales (algodón y lana), tracción de las fibras; por su parte a los hilos se les suelen realizar los ensayos de numeración de los hilos, titulo de los mismos, tracción de los mismos, torsión y retorsión y análisis de hilos texturados. La longitud de las fibras se mide generalmente por un procedimiento en el que después de haberle quitado de forma manual el rizado a la fibra discontinua, la situamos sobre una escala en la que tenemos aceite de parafina para conservar su linealidad, y la medimos, realizaremos un mínimo de 500 mediciones de la muestra. Existen otros dos métodos para la medición: Uno en el que se proyecta sobre una pantalla una imagen aumentada de la fibra y se utiliza un curvímetro para seguir la imagen de la fibra y medir su longitud y el otro se utiliza un dispositivo semimecánico para preparar la fibra y medir su longitud. La finura de las fibras químicas se mide sometiendo a las mismas (con una longitud determinada y una tensión especifica), a la acción de un vibroscopio, todos estos parámetros en conjunto nos darán una fuerza de resonancia, pudiendo determinar el valor de la densidad lineal. La finura de las fibras naturales (algodón) se basa en el índice micronaire. Se mide la permeabilidad al aire de cuatro masas de algodón limpias de impurezas, que se colocan en un recipiente donde se le inyecta aire a presión para que pase a través de la masa de fibras (midiendo el caudal de aire que pasa) y se promedian las cuatro muestras dando un resultado. La escala micronaire viene regulada sobre una serie de algodones cuyos índices micronaire han sido atribuidos por acuerdo internacional.

Por su parte en el caso de fibras naturales de origen proteico (lana), la medición de la finura es similar, aunque en este caso la teoría del método supone que las fibras tienen un peso específico constante. De ello resulta que, a un peso determinado de fibras de igual diámetro medio, corresponderá siempre un mismo valor de la superficie de las fibras. Se utiliza un instrumento llamado “Air-Flow”; Cuando una corriente de aire pasa a través de la masa de fibras, repartida

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uniformemente en una cámara de fondo perforado, la relación entre el gasto de aire y la diferencia de presión, queda determinada únicamente por la superficie total de las fibras. La superficie de la masa dada de fibras es inversamente proporcional al diámetro medio de las mimas. El resultado final es la media aritmética de estas cuatro mediciones. Otro de los ensayos más importantes que podemos realizar a las fibras textiles son los de la determinación de la fuerza de rotura y del alargamiento en la rotura de fibras individuales. Este tipo de ensayos se realiza mediante un aparato de ensayo de tracción de velocidad de alargamiento constante. La fibra individual se estira a una velocidad constante en un dinamómetro, hasta que se produce la rotura, se mide el alargamiento de la fibra y la fuerza necesaria. Para calcular la tenacidad o resistencia a la rotura es necesario conocer la densidad lineal media de la muestra de laboratorio (esto suele determinarse antes de realizar el ensayo de tracción). Respecto a los ensayos destinados al análisis de hilos, conocer la numeración es uno de los principales, la numeración es la relación entre el grosor de ese hilo y la longitud y peso del mismo, se expresa en términos de longitud por unidad de peso y existen dos sistemas para la determinación del mismo: Directo e Inverso. Ejemplo:

En el directo se determina la masa de una longitud constante de hilo, mientras que en el inverso lo que se determina la longitud de hilo necesario para obtener una masa establecida. Los sistemas directos más utilizados actualmente son el Tex, Denier, Cuartos de onza y Lana Cardada. Los inversos utilizan el Métrico inverso, el Algodón Catalán y el Algodón Ingles, en el caso de reprocesado los Puntos de Alcoy. Se pueden establecer equivalencias entre ambos sistemas de numeración utilizando unos factores de conversión. Para la determinación de los sistemas de numeración nos serviremos de una serie de instrumentos y ensayos: El aspe y cuadrante (también llamado romana), las balanzas micrométricas y de precisión.

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Cuadrante o “romana”

Aspe

A la izquierda una balanza micrométrica y aquí abajo una de precisión moderna.

Torsiómetro.

La torsión y la retorsión, son otras de las variables que se analizan en este tipo de laboratorios, el método tiene como misión determinar la torsión y el sentido de esta, de los hilos simples y de los compuestos (formados por dos o más cabos). El instrumento utilizado es el torsiómetro. 3

Su funcionamiento se basa en la destorsión de los hilos para conocer la torsión que este poseía, el torsiómetro consta de dos pinzas, una móvil situada en el lado derecho y otra fija, desplazable sobre una regla graduada con una longitud máxima de 50 cm, siendo esta la longitud ideal del ensayo, no obstante, pueden realizarse ensayos sobre longitudes menores. La pinza móvil gira destorciendo el hilo, registrándose en un contador las vueltas que realiza. Se realizan dos tipos de ensayos: por destorsión simple y por destorsión-torsión.

A los hilos también se les somete a una serie de análisis de tracción a una velocidad de elongación predeterminada por norma, donde se determina la carga de rotura y de alargamiento en la rotura de hilos individuales, en este caso la tenacidad a la rotura será la relación de la fuerza de rotura del hilo respecto a su masa lineal, se expresa en centinewton por tex (cN/tex).

Dinamómetro para el ensayo de resistencia de todo tipo de hilos, e instrumento de ensayo de resistencia de una sola fibra.

Por su parte a los tejidos, se les aplicaran una serie en parte diferente de ensayos donde se podrá llegar a medir desde la masa laminar, pasando por características de permeabilidad a elementos líquidos y gaseosos), o las resistencias de estos tejidos al estallido, rasgado, abrasión, etc.. Veamos los principales ensayos y métodos para analizar tejidos en un laboratorio físico, estos son: cálculo de la masa laminar, de la densidad filar, título de los hilos en tejido, mojado superficial, penetración de agua, permeabilidad al aire, ducha Bundesmann, rasgado Elemendorf, resistencia al estallido, pilling Box, pilling Martindale, abrasión de tejidos de decoración y abrasión de tejidos de tapicería. El cálculo de la masa laminar se obtiene de muestras de tejido cortadas con una determinada medida de superficie mínima, que después se pesan con una precisión de 0,001 gr, y con un sencillo calculo determinamos el peso por unidad de superficie en gr/m². La densidad de hilos por unidad de longitud la realizaremos con ayuda de un cuentahílos, y el resultado lo damos en hilos/cm. Para el número o titulo de los hilos de un tejido, se extraerán diez hilos de una superficie rectangular del tejido a analizar, se determinan sus longitudes exentas de ondulación, se 4

pesará cada hilo. Y finalmente se calcula la densidad lineal por conversión de la longitud y de la masa de los hilos de urdimbre y trama en unidades de sistema tex. Para la prueba del mojado superficial, se deberá colocar la probeta de tejido sobre un portaprobetas y se sitúa éste sobre el soporte de forma que el haz del tejido quede hacia arriba. Se vierten en el embudo 250 ml de agua destilada, rápida y regularmente de forma que el rociado sea continuo una vez comience. Después y tras sacar el porta-probetas del bastidor de soporte del tejido, aplicaremos unos golpes vigorosos, eliminando el exceso de gotas y por comparación con unas muestras tipo, se determina el grado de mojado superficial. Para las pruebas de resistencia a la penetración del agua, nos basaremos en la presión hidrostática que es capaz de soportar un tejido antes de permitir pasar gotas de agua en tres puntos de la superficie del la probeta ensayada. La velocidad de aumento de la presión del agua viene determinada como en cualquier ensayo que estamos viendo, por norma. Estos tejidos sufrirán unos pretratamientos (de abrasión, lavados, flexiones, etc..) anteriores a la realización del ensayo.

Ensayo de permeabilidad al aire, entendemos la permeabilidad al aire como la velocidad del flujo de aire que pasa perpendicularmente a través de una probeta, en condiciones especificadas de superficie de ensayo, caída de presión y tiempo. Por lo tanto en este tipo de análisis situaremos una probeta en un porta-probetas circular (sin arrugas), al igual que en caso anterior y se realizan las mediciones. En el caso de que la permeabilidad al aire pueda ser diferente entre las dos caras del tejido, se detalla en el informe de ensayo que cara ha sido sometida al ensayo. La ducha Bundesmann determina la impermeabilidad de los tejidos, midiendo la cantidad de agua que pueden absorber por efecto de “una ducha” que simula lluvia, durante un tiempo especifico; permitiendo valorar la efectividad de los procesos de acabado dados a estos tejidos para proporcionarles grados de impermeabilidad. Resultados comparativos de la ducha Bundesmann

Test rasgado Elmendorf.

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Rasgado Elmendorf también llamado método del péndulo balístico, es un método donde se prescribe la medición de la fuerza de desgarro necesaria para propagar un desgarro de una longitud definida, iniciado por una entalladura, en un tejido mediante la aplicación de una fuerza brusca. Se consigue soltando el péndulo y la probeta se rasga completamente a medida que la mordaza móvil se aleja de la mordaza fija. Se mide la fuerza de desgarro. Se realiza el análisis en las dos direcciones de sentido, trama y urdimbre; este procedimiento también se puede aplicar en no tejidos. No es aplicable a tejidos elásticos o de punto. La resistencia al estallido, es un método basado en la presión creciente de un fluido que es aplicada sobre la cara inferior de una membrana a la que les es fijada en su parte superior un tejido. El volumen del fluido es aumentado a velocidad constante por unidad de tiempo hasta que se produce una deformación y el posterior estallido del tejido. Este ensayo también es realizado en húmedo, acondicionando durante un tiempo la muestra sumergida en una solución acuosa. El método de la caja de formación de bolitas, que sirve para determinar la tendencia a la formación de pelusilla bolitas y la modificación superficial de los tejidos; Las probetas se montan en tubos de poliuretano y se hacen girar de forma aleatoria dentro de una caja forrada de corcho que gira a la velocidad constante de rotación. La formación de pelusilla y de bolitas se evalúa visualmente después de un periodo definido de rotaciones. Por norma 18000 ciclos para género de punto 36000 ciclos para tejidos de calada.

Esta tendencia a la formación de pelusilla o bolitas (también llamada pilling), se puede analizar mediante otro método de ensayo llamado Martindale modificado; en este caso las probetas de forma circular, fijadas a varios porta-probetas y sometidas a una carga definida, se someten a la acción de frotamiento de un tejido abrasivo de lana, describiendo una curva de Lissajous con la probeta, capaz de girar fácilmente alrededor de un eje que pasa por su centro, perpendicular al plano de la probeta. Tras un programa de determinados ciclos se evalúa. El método Martindale también evalúa la resistencia a la abrasión de los tejidos, las probetas con forma circular, fijadas a un porta-probetas y sometidas a una carga definida, se les somete a la acción de frotamiento de un abrasivo. La evaluación de la resistencia a la abrasión del tejido se determina a partir del intervalo de inspección antes de la rotura de las probetas. Se utiliza también en el análisis de no tejidos. Se aplicarán diferentes cargas según la utilización final del tejido, se pretende que los ensayos alcancen los 50.000 ciclos de frotamiento.

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Dispositivo de test electro-mecánico, Martindale.

En tejidos de tapicería con destino a mobiliario interior el procedimiento es el mismo que acabamos de hacer referencia anteriormente, pero en este caso la valoración la damos según el número de hilos rotos, cambio de color, o agujeros que aparezcan, dependiendo del tejido analizado. La carga aplicada en este tipo de ensayos será siempre la misma.

Los procedimientos de análisis más comunes en el sector de los no tejidos por parte de laboratorios de control de calidades y características son los siguientes: Masa laminar; longitud de doblado; espesor; resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura (ensayo en seco y en mojado) y la absorción, donde estudiaremos tres variables (tiempo de absorción, capacidad de absorción y la velocidad de absorción). Veamos un breve resumen de estas pruebas. El cálculo de la masa laminar de no tejidos se efectúa mediante un simple procedimiento, en el cual con un troquel predeterminado, con el que se cortan tres probetas a unas dimensiones dadas por norma, y se determina la masa de las mismas utilizando una balanza y se determina el valor medio, el resultado se expresa en gr/m². La longitud de doblado: Lo que se pretende en este ensayo es la determinación de doblado del no tejido, se necesita de una ecuación para calcular la rigidez a la flexión del tejido a partir de la longitud de doblado. Se coloca una banda rectangular del no tejido sobre una placa horizontal de manera que el eje longitudinal de la banda sea paralelo al de la placa. Se hace avanzar la banda en la dirección de la longitud, de modo que la parte que sobresale de la placa sea cada vez mayor y se doble bajo la acción de su propio peso (por la otra parte el no tejido está sujeto). Cuando la parte delantera de la probeta ha alcanzado el plano que pasa por el borde de la placa y ha formado un ángulo de 41,5º por debajo de la horizontal, la longitud de avance es igual a dos veces la longitud de doblado de la probeta, pudiéndose así calcularse la misma. Calculo del espesor: Se basa en la medición del mismo de no tejidos normales o voluminosos sobre los que se ejerce una presión. Realizamos una serie de mediciones con diferentes presiones durante un tiempo determinado, calculamos la diferencia entre los resultados obtenidos y determinamos el espesor medio del no tejido. Resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura (ensayo en seco y en mojado): El método de ensayo determina la fuerza máxima necesaria así como el alargamiento máximo a la rotura de un nonwoven hasta el punto de rotura.

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Esquema relación entre la fuerza aplicada y la elongación hasta la rotura.

Absorciones de los no tejidos: Realizaremos como ya hemos comentado antes, tres tipos de ensayos diferentes. Tiempo de absorción: Tiempo requerido por una muestra de material absorbente dispuesta sobre una cesta de alambre cilíndrica y dejada caer desde una distancia determinada, para llegar a mojarse completamente por el líquido de ensayo, es decir, para impregnarse de un líquido en su estructura interior bajo las condiciones especificadas. Anotaremos el tiempo que la cesta tarda en sumergirse completamente debajo de la superficie del líquido. La capacidad de absorción: La determinamos mediante una medida de cantidad de líquido retenido en la probeta después de tiempos de inmersión y drenaje (en forma vertical) especificados. Para ello pesaremos antes y después del ensayo el peso de las probetas y con un simple cálculo determinaremos el porcentaje de absorción. La velocidad de absorción por su parte está basada en un método en el que por capilaridad mide la velocidad de elevación vertical del mojado de una tira de muestra suspendida en un líquido de ensayo. Para ello utilizamos un cronógrafo certificado y una regla de medir. Se toma nota de la altura del ascenso capilar del líquido después de 10 s, 30 s, 60 s. Dinamometría: La dinamometría por su parte también nos permite diferentes ensayos físicos a los vistos en los apartados de fibras e hilos, estos ensayos incluyen pruebas como: Resistencia la tracción y alargamiento a la rotura de tejidos; resistencia al rasgado (para pantalones, para probetas en forma de ala, métodos de desgarro doble); resistencia de los tejidos al desgarro por enganchón de elementos punzantes (clavos, etc..); la determinación de la resistencia al deslizamiento de los hilos de las costuras en tejidos de calada para decoración ; misma prueba que la anterior pero destinada a costura de tejidos de calada de tapicerías; resistencia la tracción de costuras de artículos confeccionados; resistencia de tejidos a la perforación por el método de bola y finalmente resistencia de los tejidos a la perforación mediante punzón.

El método Kawabata: Debido a la importancia que se le da al tacto o la “mano” de los tejidos en el lejano oriente, muy utilizada tanto por los expertos como por los consumidores de aquellas zonas, el Sr. Kawabata y un colaborador en cooperación con la sociedad de maquinaria textil de Japón, desarrollaron una máquina capaz de valorar de manera empírica (cuantitativa y cualitativamente), ese sentido subjetivo de sensaciones que el ser humano posee. Para ello diseñaron y patentaron el KES. Esta máquina es capaz de medir propiedades mecánicas de un tejido, por medios físicos, y evaluarlas respecto de unos patrones de tejidos ya preestablecidos. Las variables físicas que este sistema mide son tensión; flexión o doblado; 8

compresión; cizallamiento; finura de la superficie. Normalmente por la complejidad técnica de este sistema y su alto coste, solo determinadas empresas o institutos tecnológicos textiles pueden disponer de él.

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Los guantes de protección: Los guantes de protección requieren una serie de requisitos especiales, así como normativas para su diseño y fabricación (por ser considerados como Equipos de protección individual), a la vez que para su análisis mediante ensayos de efectividad y protección. Debido a esto último y por la similitud de muchos de esos análisis con los que ya hemos visto los colocaré en esta primera parte del artículo. Un guante de protección contra riesgos mecánicos debe tener un nivel de prestación 1 o superior (dentro de un rango de 5 niveles) para que al menos una de las propiedades (abrasión, corte por cuchilla, rasgado y perforación) se presente en él; se clasifican de acuerdo con los requisitos mínimos para cada nivel indicado.

Los guantes de protección para bomberos para los ensayos físicos deben cumplir una serie elevada de requisitos. Estos son: resistencia a la abrasión con al menos un nivel 3, resistencia al corte, nivel 2, resistencia al rasgado con un nivel 3, también se necesita un nivel 3 en la resistencia a la perforación, el guante tiene que tener por lo menos un comportamiento de nivel uno en relación a la desteridad, la fuerza de rotura de las costuras del mismo debe situarse en un rango no menor de 350 Newton. En el caso de los guantes destinados a soldadores, viene clasificados según dos tipos (A y B) según su desteridad (a mayor desteridad menores prestaciones y viceversa). Los ensayos requeridos son de abrasión, corte por cuchilla, resistencia al rasgado, a la perforación, y cuyos valores mínimos vienen marcados según el tipo de desteridad que presenten, en niveles entre el 1 y el 2.

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Los guantes de protección para motociclistas profesionales también se apoyan en una serie de normas en cuanto a construcción y prestaciones. Los principales ensayos que se efectúan son de sujeción (valores mínimos de 35 Newton); resistencia al desgarro 40 N; y resistencia al corte cuyo índice mínimo debe ser 2,2. En determinado casos de guantes según las necesidades y construcción de los mismos, se realizan otra serie de ensayos con probetas sacadas de partes de los guantes a analizar, como el cálculo del índice de absorción de vapor de agua y la determinación de la transmisión del vapor de agua (permeabilidad).

Autor: Robert Borrás Beneito Técnico Superior Textil http://eltextilactual.wordpress.com [email protected]

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