Cardado
Reseña Histórica.
El historiador de ciencia Joseph Needham atribuye la invención de arco-instrumentos usados en la tecnología textil a India. Estos aparatos de carda, llamados kaman y dhunaki despegarían la textura de la fibra por medio de una cuerda vibratoria.
En 1748 Lewwis Paul de Birmingham, Inglaterra, invento la máquina de carda manual. Una vestidura de alambre o púas fue colocada alrededor de la carda, la cual estuvo además recubierta alrededor del cilindro. Daniel Bourn obtuvo una patente similar en el mismo año, y probablemente uso está en su fábrica de hilatura en Leominster, pero esta se quemo en 1974. El invento fue después desarrollado e improvisado por Richarda Arkwright y Samuel Crompton.
Desde 1780, las maquinas de cardado estuvieron establecidas en fabricas en el norte de Inglaterra y Gales. La primera en Gales estuvo en una fábrica en Dolobran cerca de Maifod en 1789. Esta fábrica de cardado produjo hilo particularmente para la industria de la franela gales.
Cerca de 1838, la Spen Valley, establecida cerca de Cleckheaton tuvo al menos 11 fábricas de vestidura de carda y cerca de 1893 fue generalmente aceptada como la capital mundial de cardas.
Proceso
El cardado es un proceso mecánico que rompe masa de fibra desorganizada y apretada y después alinea las fibras individuales de manera que sean más o menos paralelas a las otras. Estas fibras ordenadas forman una cinta y pueden utilizarse en otros procesos específicos al uso final deseado para las fibras: batiente, afelpado, etc.
Al efectuarse el cardado de las fibras, para convertirlas en cinta, deben cumplirse las siguientes funciones:
1. Disgregar la napa, lo más posible; lo ideal sería fibra a fibra.
2. Continuar y terminar la limpieza empezada en la apertura, al mismo tiempo que mezclar las fibras lo más posible.
3. Condensar las fibras en forma de velo.
4. Transformar el velo en cinta (aproximadamente de 1/100 del peso por metro de la tela o napa donde procede).
5. Plegar la cinta en un bote o bobina.
Guarniciones; sus clases, su trabajo y transferencia.
Las acciones que pueden presentarse, entre los órganos cubiertos con puntas, varían según el sentido de las mismas. Si el movimiento de la guarnición, es del mismo sentido que el de las puntas, se considera positivo, en el caso contrario negativo.
Se puede decir que para que haya cardado, las púas de los órganos en movimiento, deben ir dirigidas en sentido contrario y el movimiento relativo entre ambos debe ser positivo, y cuanto mayor sea la velocidad relativa entre ambos mayor será la intensidad.
Tipos de guarnición que se utilizan en el cardado:
a) Guarnición rígida o metálica.
b) Guarnición semirrígida.
c) Guarnición flexible.
Los tres tipos de guarnición, se utilizan actualmente. La guarnición rígida es cada día más utilizada, siendo imprescindible en las cardas de alta producción. La guarnición semirrígida se usa en los chapones. La guarnición flexible se usa en algunas cardas de lana.
Las guarniciones rígidas, están constituidas por una cinta de acero con dientes de sierra, su poder cardante es notable, debido a la mayor inclinación del diente y a su mayor rigidez.
Ventajas de la guarnición rígida:
1) Las fibras y los neps, no se incrustan en el fondo de la guarnición, de forma que el desborrado no es necesario.
2) No es necesario esmerilar tan a menudo. Basta generalmente con hacerlo una vez al año, cuando se hace un buen mantenimiento.
3) Al no tener que esmerilar ni desborrar las guarniciones, el rendimiento de la carda es mayor, la cantidad de desperdicio disminuye, y se mejora la regularidad del número de la cinta.
4) Necesita menos mano de obra, con la siguiente repercusión de los costos.
La guarnición semirrígida, está constituida como la guarnición flexible, por basamento de tejido, en el que están incrustados los dientes de acero.
La guarnición semirrígida, es empleada esencialmente en los chapones, por tener algunas ventajas sobre la rígida, en este órgano de las cardas; entre ellas especialmente el ser más fácil su esmerilado, mejorando con ello la limpieza del velo obtenido.
Intensidad de cardado
Es la relación que existe entre el número de vueltas de la bota y los centímetros de napa alimentada en el mismo tiempo. La producción que pueda darnos una carda, variara según el tipo de fibra utilizada y las características que presente la maquina.
La relación que existe entre el índice micronaire de la fibra y su longitud en (mm), nos da su grado de rigidez. Esta rigidez nos determina la facilidad de formar neps, y por consiguiente la intensidad de cardado que podremos darle.
Análisis de los componentes de una carda de chapones
Alimentación
Está constituida por el cilindro desarrollador, la mesa de alimentación y el cilindro alimentador.
La mesa alimentadora tiene una superficie pulida y una plancha metálica, en cuyo extremo se encuentra el cilindro alimentador acanalado, sometido a presión, el cual tiene por misión, absorber gradualmente la tela, para introducirla a la carda.
Tomador y emparrillado
Está constituido por un cilindro, recubierto con guarnición rígida del tipo diente de sierra, de unos 25 cm. de diámetro. Cuando las fibras abandonan el cilindro alimentador, son arrastradas por los dientes del tomador y batidas contra una o dos cuchillas del perfil superior afilado, cuyo objeto es separar las impurezas más gruesas que aun acompañan a las fibras. La rejilla es concéntrica al tomador y debe estar lo más próxima posible, a los dientes del mismo.
Gran tambor
Está constituido por un tambor de fundición corrientemente de 1,30m. de diámetro, recubierto de guarnición rígida; el algodón transportado por los dientes del tomador, es tomado por los dientes de la bota, que lo presentan a los chapones para su disgregación y cardado.
Chapones
Son barrotes de sección T, recubiertos en su base de guarnición. El número de chapones que envuelven aproximadamente 2/5 del perímetro del gran tambor, es de 100 -110, de los cuales de 45 a 50 trabajan. Esta superficie envolvente, no es concéntrica con el tambor, sino que se va separando gradualmente hacia la entrada del algodón, con objeto de facilitar el cardado de los primeros copos, que son más gruesos y menos abiertos. El movimiento de los chapones puede ser en el mismo sentido de la bota o en sentido contrario. La velocidad siempre es lenta en comparación a la del tambor principal, de manera que la velocidad relativa es siempre grande, para facilitar el cardado.
Peinador y serreta
El peinador es un tambor de aproximadamente 65 cm. de diámetro, recubierto de guarnición rígida; su misión es recoger las fibras que lleva la bota, condensarlas y entregarlas al peine oscilante o serreta. Para ello la velocidad debe ser muy lenta con relación a la de la bota.
La serreta está constituida por un árbol paralelo al eje del peinador que lleva una lámina de acero finamente dentada.
El árbol recibe y comunica a la lámina, un rapidísimo movimiento alternativo, que hace desprender las fibras que se encuentran en la superficie del peinador.
Aparato condensador y aparato plegador
El velo pasa a través del embudo condensador, por efecto de los cilindros absorbedores, convirtiéndose en cinta. Pasa a continuación al aparato plegador, constituido por dos cilindros estiradores y por un tubo inclinado, que forma parte de la plataforma giratoria, introduciéndose la cinta en un bote rotatorio que gira en sentido contrario. La cinta va plegándose describiendo círculos, que van desviándose, en virtud del movimiento del plato inferior, donde se apoya el bote.
Desperdicios
Las cardas producen tres tipos de desperdicios:
• Sota – carda
• Chapones
• Cintas
El desperdicio sota – carda, es el que se obtiene especialmente debajo de la rejilla del tambor abridor y en general debajo de la carda. Este desperdicio es poco aprovechable, motivado por las muchas impurezas y tierras que contiene.
El desperdicio de los chapones, es de mejor calidad y algunas veces se puede aprovechar para mezclar con otros algodones, para la obtención de de hilos gruesos, o para la fabricación del algodón hidrófilo.
Las cintas son los restos que quedan al romperse el velo o las cintas antes de plegarse en el bote, son desperdicios aprovechables.
Limpieza de las cardas
Las cardas de alta producción, necesitan limpiarse de forma continua, para evitar la polución de las salas de cardado. Para ello las cardas van equipadas con sistemas aspirantes, que normalmente se colocan a la entrada y salida de los chapones, debajo de la carda, encima del peinador.
Estudio de la formación de neps en las cardas
Los principales factores que influyen en la formación de neps son:
Prehilatura
• El tipo de fibra
• La suavidad con que ha sido tratado en el desmotado
Apertura
• En la apertura puede influir el tipo de abridora utilizada, así como la suavidad con que han sido tratadas las fibras.
Cardado
• El cardado es la operación clave para reducir los “neps” porque la carda es una máquina de precisión con partes móviles que pueden ajustarse entre límites de unas pocas centésimas de milímetro.
• Se admite que una carda trabaja en optimas condiciones, cuando tiene un grado de limpieza superior al 75% o sea es capaz de eliminar ¾ partes de neps que presenta la tela proveniente de la apertura.
• Para que la carda trabaje en estas condiciones es preciso que este muy limpia y bien esmerilada y con los ecartamientos entre sus órganos lo más reducidos posible.
• En el tambor abridor es donde se limpian mas los neps y en la acción de los chapones.
• El factor importante en la reducción de neps, es evitar las grandes diferencias de velocidades, entre los órganos móviles de las cardas. Los neps se quedan en los chapones, si tenemos, si tenemos un buen ecartamiento entre bota y chapones. La velocidad de los chapones también tiene influencia en la eliminación de los neps.
• Otro factor importante es el esmerilado. Cuando las guarniciones no están en el punto de esmerilado adecuado, se produce mayor cantidad de neps.
• Los ecartamientos que en la carda de chapones tiene mayor influencia en la formación de neps y las medidas más adecuadas para reducirlo son:
a) Ecartamientos de la placa de alimentación a tomador 0,18mm
b) Ecartamientos entra chapones y bota 0,13mm
c) Ecartamientos entre gran tambor y llevador 0,18mm
Influencia aerodinámica en el cardado
La carda es una maquina en la que se producen corrientes de aire. Es bien sabido que el aire alrededor de la carda sufre cambios de presión, temperatura y humedad. Sin embargo la presión es un factor que no influye de manera directa sobre el cardado, por el contrario la temperatura y la humedad del aire tiene un gran valor en el cardado. Este cardado resulta muy deficiente en salas con temperaturas inferiores a los 10 C y con humedades relativas muy distintas del 55%, lo ideal es trabajar con temperaturas = 24 C y humedades relativas del orden del 55 %.
Auto regulador
Si la variación en la alimentación es menor, mejor será la calidad del cardado. Incluso si la carda cuenta con un auto regulador, las variaciones de la alimentación deberán ser lo más bajo posible, con los nuevos sistemas de alimentación es fácil controlar la variación en la alimentación hasta un 5% mas, baja la variación en la alimentación, baja la desviación del borrado, resultara en un hilo consistente con calidad.
Si la carda contiene un auto regulador, el valor nominal del borrado será elegido apropiadamente, una selección incorrecta, afectara el Coeficiente de variación de la cinta y la calidad del hilo.
Parámetros de Proceso en el Cardado
El cardado es el proceso más importante en hilatura. Contribuye mucho a la calidad del hilado. Los siguientes parámetros de proceso y especificaciones deben ser seleccionados correctamente para producir un hilado de buena calidad con un costo de fabricación más bajo.
La vestidura de púas del cilindro (ángulo de las púas, altura, grosor y densidad), la especificación de las tapas planas, especificación del lubricador de las puntas, especificación del cilindro doffer, cálculo del peso entre el rodillo de alimentación y el afilado o pulido del cilindro doffer, afilado de las tapas plana, vida útil de las puntas del doffer, duración del lubricador de las puntas, velocidad del cilindro, configuración de la velocidad del lubricador entre el cilindro y las tapas planas, ajuste entre el lubricador y plato de alimentación, ajuste entre el lubricador y los elementos de la cubierta inferior como cuchillo de partículas, segmentos de combinación, etc., ajuste entre el cilindro y el doffer, ajuste entre el cilindro y los apartamento estacionarios traseros y delanteros, ajuste entre el cilindro y el cilindro de la cubierta inferior.
Vestidura del cilindro y velocidad del cilindro
La selección de la vestidura del cilindro es muy importante, esta depende sobre la velocidad del cilindro, de la materia prima que se procesará y del costo de producción. Las características siguientes de la vestidura de púas del cilindro deben ser consideradas.
• Ángulo del alambre
• Profundidad del diente
• Densidad del alambre
• Grueso de la costilla
• Perfil del diente
• Grado de inclinación del diente
• Punta o filo del diente
• Altura total del alambre
El ángulo delantero del alambre depende principalmente de la velocidad del cilindro y del coeficiente de fricción de la materia prima. Mientras más alta sea la velocidad del cilindro, el ángulo para una fibra dada será más bajo. La velocidad del cilindro alternadamente depende del costo de producción.
Una producción más alta significa que más espacio de trabajo es requerido para la fibra. Es el alambre el que mantiene la fibra bajo su influencia durante la operación de cardado. Por lo tanto el espacio dentro del alambre o vestidura debe también ser mayor para una producción más alta. Una velocidad más alta del cilindro también aumenta el espacio para la fibra.
Por lo tanto se requiere una velocidad más alta del cilindro para una producción más alta
En el caso de máquinas de cardado de alta producción, la superficie del cilindro es mucho más alta, por lo tanto incluso con un número más elevado de las fibras alimentadas al cilindro, el cilindro está renovando la superficie de cardado a una tarifa más rápida.
Mientras más alta sea la velocidad del cilindro, más alta será la fuerza centrífuga creada por el cilindro, éste intenta expulsar la fibra del cilindro, junto con la basura. Es el ángulo delantero de las puntas o púas del cilindro que superan el efecto de esta fuerza.
Un Ángulo delantero bajo con una velocidad del cilindro muy baja y con fuerza de fricción alta, dará lugar a mala calidad, porque la transferencia de la fibra del cilindro al doffer será menor. De aquí, el reciclado de las fibras dará lugar a más neps y enredos.
El nuevo perfil con la lámina menos libre evita la carga del cilindro con la fibra y/o basura. Esto ayuda a mantener las fibras en la extremidad del diente. El movimiento del las fibras hacia la extremidad del diente, juntada con la acción centrífuga exigen un ángulo delantero agudo para sostener la fibra en el lugar durante el cardado.
La carencia de la tiesura asociada a las fibras finas y/o largas hace necesario más control durante el proceso de cardado. Este control es obtenido seleccionando el grado de inclinación del diente, que da el cociente correcto del número de dientes a la longitud de la fibra. La reducción del grado de inclinación del diente se requiere para las fibras excepcionalmente cortas y estas carecen de tiesura.
El número de puntos a través de la máquina de cardado está determinado por la anchura de la costilla. Se selecciona basándose en la tarifa de producción y las dimensiones de la fibra. Más fina la fibra, más fina la anchura de la costilla. La tendencia está a una anchura más fina de la costilla para una producción más alta.
La densidad de un alambre o púas es el producto del grueso de la costilla y del grado de inclinación del diente. La regla general es densidades más altas para tarifas de producción más altas, pero depende del uso.
Las puntas del diente agudo penetran la fibra más fácilmente y ayudan a intensificar la acción de cardado, los alambres de Cut-to-point son agudos y no tienen ninguna partícula de polvo.
La profundidad efectiva de trabajo de un diente del alambre del cilindro para el algodón es aproximadamente 0.2mm y para los materiales sintéticos approx.0.4mm. Las fibras artificiales requieren más espacio en su alambre del cilindro que el algodón. Una mayor profundidad del diente permite a la fibra reciclarse, dando por resultado fibras dañadas y neps. Si la profundidad del diente es escasa, habrá pérdida del control de la fibra. Esto dará lugar incluso a una mayor generación de nep.
Doffer, Lubricador y Tapas planas
La función básica del doffer es pelar las fibras del cilindro. Recuerde por favor que la acción entre el cilindro y el doffer es una acción de cardado (o acción de peinado, o acción punto a punto)
El ángulo frontal del alambre del doffer desempeña un papel muy importante en la liberación de la fibra del cilindro. Para la mayoría de los usos de cardado el ángulo óptimo es 60 grados.
Incrementar la densidad a más de ppsi 400 no da ninguna ventaja en la producción de hilo de calidad. Para doffers más pequeños, 5 milímetros de altura del alambre o vestidura del doffer ayudan en la transferencia de las fibras del cilindro al doffer.
Si el diámetro de apriete de la fibra de la vestidura del doffer es menor debido a la fricción de la fibra o debido a la velocidad muy alta del doffer, es mejor utilizar un doffer con vestidura de estrías. Para alta producción de cardado siempre es mejor utilizar el doffer con vestidura de estrías.
El lubricador juega un papel principal en la apertura del mechón de la fibra. En general 85 grados se utilizan para el sintético y los algodones medios y largos. Para los algodones gruesos y sucios los 80 grados pueden ser utilizados.
Fuerza, dureza y la agudeza son muy importantes para el alambre lubricador, los alambres nunca deberían estar esmerilados, hojas más delgadas penetran más eficientemente e incrementa la vida del alambre o púas.
Si el grado de inclinación de las púas no es suficiente, este puede ser compensado incrementado la velocidad del lubricador interno. Altas velocidades del lubricador para algodones finos y largos provocaran la rotura de las fibras. La velocidad del lubricante depende del tipo de fibra y la tasa de producción.
Es mejor utilizar una tapa plana con más de una densidad. La combinación general es 280/450. Esto es apropiada para algodón y sintéticos, recuerde que la rigidez de las bandas es diferente para algodón y para sintéticos. Si las tapas planas de algodón son usadas para procesar sintéticos, la carga en el cilindro aumentará produciendo más calor y de aquí la probabilidad que la carga del cilindro debido a carga electroestática sea alta.3
En lugar de usar tapas planas de tipo rígido es mejor utilizar de tipo semirrígido mientras se procesan fibras sintéticas.
Ajustes
El ajuste entre el cilindro y el doffer es el ajuste más cercano a la configuración en la tarjeta. Este ajuste depende principalmente de la velocidad del cilindro, de la madeja de la astilla entregada y del tipo de alambre o vestidura. Para la velocidad del cilindro hasta 360, el ajuste debe ser 0.1mm. Para velocidades del cilindro mayores a 450, los rangos de ajuste deben ir de 0.125 a 0.15.
Si el ajuste entre el cilindro y el doffer está muy cercano, los alambres serán pulidos y esto afectará a la transferencia de la fibra. Si el ajuste es demasiado ancho, las fibras no serán transferidas al doffer del cilindro, por lo tanto el cilindro estará cargado. Mientras se procesan fibras sintéticas la carga del cilindro afectará gravemente a la calidad del hilado. Por otra parte, es difícil mejorar la condición del alambre si el cargamento es severo. La única solución sería cambiar el alambre. Por lo tanto se debe ser muy cuidadoso mientras se procesan fibras sintéticas.
El ajuste más crítico de una máquina de cardado está entre el cilindro y las tapas planas. Mientras que se procesa algodón, puede estar tan cerca como a 0.175 milímetros proporcionando la exactitud mecánica de tapas planas. Puesto que la mayor parte de las tarjetas están con los planos inmóviles en el lado del lubricador, el ajuste de atrás hacia adelante para las tapas planas puede ser 0.25, 0.2.0.2, 0.2, 0.2mm.
Mientras más cerrado sea el ajuste entre el cilindro y los chapones, mejor será la calidad del hilado. Los Neps son afectados directamente por este ajuste. Para el proceso de algodón el ajuste puede ser 0.25, 0.2, 0.2, 0.2, 0.2mm. Para las fibras sintéticas puede ser 0.3, 0.25, 0.25, 0.25, 0.25mm
La mayor parte de las tarjetas están con 6 a 11 planos inmóviles en el lado del lubricador. Este ajuste puede comenzar con 0.4 milímetros y terminar con 0.25m m.
Las puntas del alambre pueden comenzar con ppsi 140 y terminar con ppsi 320. El trabajo hecho por los primeros chapones inmóviles es muy alto, por lo tanto el desgaste de estos chapones es también alto.
Bibliografía:
Hilatura del algodón, Dr,. Ing. Antonio Pey Cuñat, Terrasa 1987, UPC
http://primavera2010manufactura.googlegroups.com/web/PROCESS+PARAMETERS+IN+CARDING.pdf?hl
