Testes Fisicos De Controle De Qualidade Da Fibra E Fio De Algodao

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Artes, Ciências e Humanidades
Júlia Baruque Ramos (jbaruque@usp.br)
Adriana Yumi Sato Duarte
Regina Aparecida Sanches
Waldir Mantovani
Testes Físicos de Controle de Qualidade da Fibra e Fio de Algodão
São Paulo
2008

Algodão
O algodão é a principal fibra têxtil de origem vegetal no Brasil e no mundo. O algodão é uma fibra de semente vegetal (Gossypium herbaceum). Quando seca, a fibra de algodão é quase inteiramente composta por celulose (88 a 96%). Além de celulose, ela contém pequenas porções de proteína, pectina, cera, cinzas, ácidos orgânicos e pigmentos

Algodão
Trata-se de uma fibra fina, de comprimento variando entre 24 e 38 mm e, por não apresentar grandes exigências em relação ao clima ou ao solo, pode ser produzido em praticamente todos os continentes.
No entanto, é uma planta de cultura delicada e muito sujeita a pragas, sendo grande consumidora de desfolhantes, herbicidas e fungicidas.
Seu preço é regulado pela oferta, demanda e classificação de qualidade, especialmente em relação às características da fibra, como, por exemplo, o índice de uniformidade e o teor de impurezas presentes na matéria-prima (fardos).

Principais Testes Físicos
Natureza– Refere-se à sua classificação como matéria-prima.
Morfologia – A vista longitudinal e o corte transversal que caracterizam a forma da fibra.
Fibra de algodão
Fibra de algodão mercerizado

Comprimento – É a dimensão da fibra em seu estado natural.

Comprimento Médio da Fibra (UHM) é determinado eletronicamente, considerando-se o comprimento médio da metade mais longa do feixe de fibras em 32 subdivisões de polegada. Este procedimento reproduz com grande fidelidade o comprimento visual, executado pelo classificador.
Uniformidade de Comprimento (%) que é a relação entre o comprimento médio e o comprimento médio da metade mais longa do feixe de fibras. No caso do algodão “upland”, deve-se adotar como referência de qualidade um mínimo de 83% de uniformidade.
Índice ou Conteúdo de Fibras Curtas (%) que é a freqüência expressa em função do peso ou da quantidade de fibras com comprimento inferior a 12,7 mm. Tem-se como uma amostra de boa qualidade de algodão aquela que contiver no máximo 7% de fibras curtas.

Finura ou Fineza – É a medida do diâmetro da fibra. No caso do algodão, o Índice Micronaire, também conhecido como “finura de fibra”, é um índice adimensional, indicador da resistência de uma determinada massa de fibras a um fluxo de ar, à pressão constante, em câmara de volume definido. Este índice, que é fortemente influenciado pelo conteúdo de celulose presente na parede secundária da fibra, permite estimar a quantidade de fibras que irão compor a seção transversal do fio e, portanto, sua resistência e regularidade em função de comprimento. O índice micronaire exerce forte influência na eficiência de limpeza e de remoção de “neps”, na resistência à ruptura e na uniformidade de massa dos fios, bem como no tingimento de fibras, fios e tecidos. Usualmente comercializa-se algodão entre os limites 3,9 e 4,5 de micronaire, sendo ideais os compreendidos entre 3,8 a 4,2.

Elasticidade – É a capacidade que a fibra possui de recuperar, total ou parcialmente, o seu comprimento inicial, após a cessação da força que a deformava .
Resiliência– É a propriedade que têm as fibras de voltarem ao seu estado original tão logo seja retirada a carga ou a força que as comprimia.
Flexibilidade – É a propriedade que a fibra possui de suportar a flexão.
Fiabilidade – É a propriedade que a fibra possui de se transformar em fio.
Resistência – É a capacidade que a fibra tem de suportar uma carga até romper-se. A resistência a ruptura é expressa em g/tex (universal) e gf/tex (Brasil), sendo que este parâmetro de qualidade representa a força máxima necessária para romper um feixe de fibras. Atualmente, espera-se encontrar, para fibras de algodão entre 28 e 29 mm, uma resistência mínima de 26 g/tex.

Potencial de Formação de Neps em Fibras de Algodão.
Umidade e “Regain”– Umidade é o percentual de água que o material possui em relação ao seu peso úmido (PU). “Regain” é o percentual de água que o material possui em relação ao seu peso seco (PS) até atingir o ponto de equilíbrio com a umidade relativa ambiente (medida com auxílio de um psicômetro). A porcentagem de “regain” é sempre maior do que o percentual de umidade.
Cor, Lustro e Reflectância– A cor é inerente à natureza da fibra. O lustro é o brilho natural da fibra. A forma da fibra também tem influência no brilho. Quanto mais lisa e circular, maior brilho a fibra apresenta. A reflectância (Rd %) representa uma escala que varia do branco ao cinza. Quanto maior a reflectância da fibra, menor será o seu acinzentamento, e, portanto, maior o interesse da indústria têxtil.

Determinação do Percentual de Matéria Não Fibrosa no Algodão.
Maturidade – É o grau de desenvolvimento da parede da fibra. Para duas fibras de mesmo diâmetro, a mais madura será aquela que tiver parede mais espessa na sua seção transversal.

“Universal Standards for American Cotton”
Todas as medidas instrumentais aceitas atualmente pelo USDA são executadas pelo “High Volume Instrument” (HVI), aparelho patenteado pela Uster Technologies, uma das principais companhias para controle da qualidade de matéria têxtil.
A qualidade da fibra do algodão é determinada por três fatores, a saber, pelacor do algodão descaroçado, da pureza (a ausência de corpos estranhos) e da qualidade do processo de descaroçamento, e do comprimento das fibras.

Na classificação HVI (High Volume Instrument), a cor do algodão é medida pelo grau da reflectância (Rd) e de amarelamento (+b). A reflectância indica quão brilhante ou fosca é uma amostra, e o amarelamento indica o grau de pigmento da cor. Um código de cor de três números é usado para indicar a classe da cor. Esta classe da cor é determinada encontrando o quadrante da carta de cor em que os valores do Rd e do +b se cruzam.
Por exemplo, uma amostra com um valor de Rd de 72 e um valor de +b de 9.0 teria um código de cor de 41-3. Na classificação do algodão, a classe da cor do algodão do “upland americano” é determinada usando a carta de cor de HVI (medida pelo instrumento), o qual é provido para fornecer os padrões de classe que estão na custódia do USDA (os padrões universais acima mencionados do algodão usados por classificadores humanos para determinar a classe oficial da cor).

A classe de resíduos descreve o conteúdo de folhas ou de resíduos no algodão. A pureza, com respeito à presença de corpos estranhos (desperdícios tais como folhas ou terra), é primordial. Há 7 classes oficiais para o algodão de “upland americano”. Todas são representadas por padrões físicos oficiais de custódia do USDA. Além, há um “Bellow Leaf Grade Cotton” descritivo para o “upland americano” de grau menor que 7.

O comprimento da fibra é definido como o comprimento médio da metade mais longa das fibras (comprimento médio da metade superior). Por afetar a resistência e a regularidade do fio, e pela eficiência do processo de fiação, o comprimento da fibra tem uma grande influência na qualidade e no preço. O comprimento da fibra, medida em polegadas e em frações de polegada, é classificado de acordo com os seguintes códigos:

A uniformidade do comprimento é a relação entre o comprimento médio e o comprimento médio da metade superior em uma amostra. É medida nas mesmas amostras do algodão que são usadas para medir o comprimento da fibra e relatada como uma porcentagem. Quanto mais elevada a porcentagem, maior a uniformidade. O algodão com um baixo índice da uniformidade provavelmente tem uma porcentagem elevada de fibras curtas e pode ser difícil de processar.

A medida da resistência (tenacidade) da fibra é feita prendendo e rompendo um pacote de fibras das mesmas amostras do algodão que são usadas para medir o comprimento da fibra. Os resultados são relatados nos termos de gramas por tex (uma unidade do tex é igual ao peso em gramas de 1.000 metros de fibra). Os termos descritivos listados abaixo podem ser úteis em explicar os resultados da medição.

Controle de Qualidade na Fiação
HVI– Instrumento de medição para altos volumes, mede com precisão e rapidez as propriedades físicas do algodão, como comprimento, resistência, alongamento, cor e conteúdo de impurezas da fibra. Faz a separação que permite novos níveis de controle da armazenagem e seleção de mistura e a regulagem adequada das máquinas.

Medição neps/grama – Mede a quantidade de neps/grama do algodão em pluma, entrada/saída de cardas e fitas de penteadeiras. Este controle permite o acompanhamento da qualidade do algodão, eficiente de cardagem e índice da saída de neps durante o processo. A presença de neps nos fios de algodão afeta a qualidade e o valor do produto acabado.

Regularímetro – Neste teste é analisada a regularidade do fio, determinando o coeficiente de variação da massa, os pontos finos e grossos, neps e a pilosidade do fio, prevendo a qualidade do tecido final. Alguns resultados são fundamentais na regularidade do fio:

C.V.%: Percentual do coeficiente de variação da massa.
Pontos finos: Pontos com 30 mm de comprimento e massa 50% abaixo da média.
Pontos grossos: Pontos com 30 mm de comprimento e massa 50% acima da média.
Neps: Pontos com diâmetro 200% (fiação anel) e 280% (fiação open-end) acima da média, em comprimento médio de 3 mm.
Pilosidade: Índice de pilosidade do fio.
Sh(-): Desvio padrão da pilosidade
Diagrama: Indica as variações da seção, avalia anomalias raras ou de longo período não detectadas pelo espectograma. Ex: curva senoidal.
Espectograma: Indica se as variações são casuais ou periódicas e qual seu comprimento. É indicado para determinar a localização de defeitos e estiragem.

Regularímetro

Dinamômetro– Este teste tem por objetivo medir a resistência (tenacidade) e o alongamento do fio.

Aspa – Através dos aparelhos de análise Aspa e Balança, ocorre a medição do título do fio.

Seriplano – Avalia-se a aparência visual do fio.

Torcímetro – Mede a quantidade de torções por metro no fio.

Coeficiente de Atrito do Fio – Mede o coeficiente de atrito do fio, verificando se a parafinagem está sendo aplicada corretamente.

Considerações Finais
As propriedades físicas da fibra determinam a sua qualidade ou valor tecnológico. No entanto, o conceito de qualidade do algodão sofreu modificações em função das atualizações tecnológicas.
Muitos dos testes preconizados hoje em dia são realizados pelo “High Volume Instrument” (HVI), aparelho patenteado pela Uster Technologies, em adição ou como um substituto para a visão humana, notadamente para substituição das análises de comprimento da fibra, tenacidade, índice micronaire (uma medida da finura do algodão), grau de cor, cor Rd (reflectância), cor +b (amarelamento), e porcentagem de resíduos.
Apesar das novas tecnologias serem mais caras, é vital para os países produtores sua rápida adaptação aos padrões de qualidade como maneira de manterem sua competitividade no mercado mundial.

Bibliografia

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Controle de Qualidade Têxtil II - Protocolos dos Testes Físicos. Apostila do Curso de Química - Ramo de Controle de Qualidade dos Materiais Têxteis da Universidade do Minho (Portugal), 2001.
INCOFIOS - Empresa de Fiação em Santa Catarina (Brasil). Arquivo capturado em outubro/08. (www.incofios.com.br)
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Ribeiro, L.G.; Andrade Filho, J. Introdução à Engenharia Têxtil. Volumes I, II e III, SENAI, Rio de Janeiro, 1987.
UNCTAD - United Nations Conference on Trade and Delopment - Commodities Information: Cotton Quality. Arquivo capturado em outubro/08.

(http://www.unctad.org/infocomm/anglais/cotton/quality.htm)

Wikipedia: Algodão. Arquivo capturado em outubro/08.

(http://pt.wikipedia.org/wiki/Algod%C3%A3o).

Agradecimentos
Projeto 408AC0345
Mapeamento e estudo de fibras de espécies vegetais com empregabilidade têxtil, de biomas tropicais ou tradicionalmente manejadas por comunidades locais, visando a sustentabilidade de seu plantio e/ou manejo com conservação do ecossistema