Formación de Tejidos Planos: Sistemas de Calada

Históricamente, los tejidos planos elaborados con dobby y jacquard han ofrecido incontables colores e intricados diseños texturizados, y como tales, se han establecido en aplicaciones comerciales tales como vestidos de alta moda, tejidos decorativos, cortinajes, sábanas, tapicería, colchones, manteles, decoraciones de pared, tejidos de rizo, y alfombras tejidas.

La tejeduría jacquard se ha extendido también a aplicaciones textiles técnicas no tradicionales, tales como toldos y bolsas de seguridad sin costura para automóviles. Otras aplicaciones potenciales que están todavía en la etapa de investigación y desarrollo incluyen textiles electrónicos, prendas hormadas sin costura, y preformas hormadas tridimensionales (3-D) para compuestos reforzados con fibras. Las nuevas innovaciones en sistemas de calada podrían ayudar a convertir en realidad estas aplicaciones potenciales.

Estructuras tejidas 3-D
Una aplicación potencial de hilo de urdimbre individual/control de marco es en tejidos 3-D ortogonales y otros tejidos 3-D para numerosos mercados incluyendo compuestos reforzados con fibras para usos en industrias tales como aeroespacial, automotriz, botes, puentes, armaduras, y energía de vientos.

En el tejido ortogonal 3-D, se forman caladas múltiples por medio de inserciones de trama múltiples. En la Figura 5 se muestra una máquina de tejer tipo 3-D localizada en la Instalación de Núcleo de Compuestos del Colegio de Textiles de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU por sus siglas en inglés), en Raleigh, N.C., y el cual fue donado por la firma 3TEX Inc., de Rutherfordton, N.C.

La figura muestra la máquina tejiendo una preforma compuesta de cuatro capas de urdimbre y cinco capas de trama. En el tejido ortogonal 3-D, los hilos de trama son insertados simultáneamente usando cinco pinzas. Las capas superior e inferior son los hilos de unión y las cuatro capas en el medio son los hilos de urdimbre. Los movimientos de los hilos de unión son controlados por marcos mientras que los hilos de urdimbre son estacionarios y por lo tanto no requieren marcos sino solo enhebrado a través de guías situadas como se ve en la figura.

En la Figura 6 se muestra un ejemplo en una estructura ortogonal 3-D con siete capas de urdimbre, ocho capas de trama, e hilos de unión o atado en una estructura de tejido sencillo. La máquina que se muestra en la Figura 5 está dedicada a la tejeduría de estructuras tejidas ortogonales 3-D. El hilo de urdimbre individual/control de marco controla los sistemas de calada con todos los hilos controlados por actuadores/marcos, que se pueden emplear para formar estructuras ortogonales 3-D y para tejer tejidos 3-D tales como interlock, puntada angular, y estructuras celulares tejidas individualmente o en combinación de estas en el mismo tejido, lo cual provee flexibilidad en el diseño para diferentes aplicaciones.
 

Figura 5. Máquina de tejer 3D durante la formación de una preforma de 4 capas de urdimbre (5 capas de trama).

Tejeduría multifase
El principal objetivo de la tejeduría multifase es el de superar los límites de la velocidad de tejeduría de la tejeduría tradicional de una sola fase. En la tejeduría de una sola fase, una pasada es insertada cada vez, mientras que en el caso de la tejeduría multifase se pueden efectuar múltiples inserciones de tramas. La primera máquina de tejeduría multifase de tipo comercial fue introducida en la ITMA 1995 por la entonces firma Sulzer Textil, de Suiza. El telar M8300 fue bien recibido por la industria de la tejeduría, y fue una de las principales atracciones en las ferias ITMAs de 1995, 1999 y 2003 debido a su elevada velocidad de inserción de trama: cerca detrás veces tan rápida como la velocidad de una máquina de una sola fase.

Sin embargo, las limitaciones de la máquina debido a la forma en que los hilos e urdimbre son manipulados para formar las caladas y el batido de los hilos de trama — incluyendo una densidad de urdimbre fija; una densidad de urdimbre de gama baja y mediana; el limitado diseño del ligamento; y el rango  de densidad baja de la trama, hicieron que el modelo M8300 fuera descontinuado eventualmente debido a su baja demanda.

Sin embargo, existe una demanda por máquinas de tejeduría de fase múltiple que no tengan las limitaciones de la M8300, Los sistemas de calada de dobby y jacquard con controles individuales de los marcos/hilos de urdimbre, combinados con los elementos de la M8300 podrían, potencialmente, llevar al desarrollo de máquinas de fase múltiple con la habilidad de crear diseños tejidos con dobby y jacquard, para su utilización en muebles para el hogar, prendas de moda, y mercados industriales.
 

Figura 6. Estructura tejida ortogonal 3D con 7 capas de urdimbre (amarillo), 8 capas de trama (rojo), e hilos de unión o atado sencillos.

Estructuras tejidas electrónicas
Los textiles electrónico, conocidos también como electro-textiles o e-textiles por abreviación, son estructuras textiles que contienen hilos conductivos de la electricidad, sensores electrónicos, sensores de fibra óptica, actuadores o una fuente de poder o energía, Estos electrónicos están interconectados por medio de un circuito que provee funcionabilidad al e-textil y por lo tanto forma un sistema inteligente con capacidad sensitiva, que responde y se ajusta a los estímulos.

Los productos e-textiles están disponibles en muchas aplicaciones comerciales tales como prendas térmicas que protegen contra el clima frío; chaquetas musicales; tablas de dibujo interactivo; y teclados de computador que son flexibles y se pueden doblar.

También se han identificado numerosas aplicaciones potenciales, tanto civiles como para la defensa, de los e-textiles, incluyendo sensores del medio ambiente; sistemas de posicionamiento global; imágenes usando cámaras pequeñas; antenas; dispositivos acústicos que identifican una fuente de sonido tales como el disparo de una bala y vehículos enemigos; formación de transistores en substratos flexibles tales como hilos de cintas delgadas; y baterías o pilas de hilos, así como células solares flexibles para recolectar y proveer energía eléctrica a los e-textiles.

En la actualidad, los e-textiles son producidos por tejidos planos o de punto usando hilos conductivos de la electricidad. Una serie de procesos manuales forman circuitos electrónicos, con interconexiones e incrustaciones que se conectan a sensores y a fuentes de energía dentro del e-textil. El potencial de crecimiento para esta tecnología está limitado por estos procesos manuales que limitan la productividad e incrementan los costos, lo que es un serio impedimento para la comercialización.

Las máquinas de tejeduría jacquard con control individual del hilo de urdimbre ofrecen el mayor potencial para producir sistemas completos de e-textiles de manera automática y a alta velocidad en la máquina de tejer con un mínimo o muy poco de procesos manuales. En la tejeduría jacquard, cada hilo de urdimbre y de trama y sus puntos de cruce son dirigidos, lo que podría permitir que dispositivos robóticas resistivos o aparatos de soldadura ultrasónica pueden identificar los puntos de soldadura y formar interconexiones usando soldaduras para crear un circuito tejido.

La integración de los sensores — como por ejemplo, un micrófono — al circuito tejido requiere hilos conductivos con flotación de ligamento, lo cual se puede incorporar en el diseño tejido usando un sistema CAD. La distribución de botones y la conexión de los mismos a las prendas se ha hecho de manera automática durante mucho tiempo en la industria de la confección. Sensores, en forma de botones, se podrían desarrollar y adherir al circuito tejido usando hilos conductivos para conectar a los sensores.

El futuro tiene una gran promesa para los elementos electrónicos en la formación de los hilos, incluyendo hilos para baterías, hilos para células solares, e hilos de cintas con aparatos electrónicos incorporados. Se necesita crecer con aparatos de soporte que están en desarrollo, tales como alimentados de hilo de trama que pueden manejar fibras ópticas, baterías de hilos y cintas que no hacen torsión en los hilos, y filetas detrás de la máquina para alimentar los hilos de manera electrónica.  
 


El Dr. Abdel-Fattah M. Seyam es profesor en  el Colegio de Textiles de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, Departamento de Manejo de Textiles y Confecciones. Este artículo está basado en una disertación del Dr. Seyam durante el Foro Textile World 2014 a la Innovación Textil. Para lecturas adicionales y más información técnica detallada sobre los sistemas de calada, por favor lea el artículo online en TextileWorld.com para una lista de recursos.



Mayo-Junio de 2015
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