Nuevas perspectivas sobre la evaluación del cayente de los tejidos de calada
Authors:   , Carrera Gallissà Enric 
Published: September 2023

Drape indicators reported by textile researchers from 1950 to 2013 are examined. A total of 36 indicators were identified that are described in detail as regards geometric principle and calculation in order to unify existing designations for drape-related parameters. Also, two drape assessment techniques based on a digital version of the Cusick drape meter and a simplified version of the ring test were developed.
A digital Cusick drape meter was used to determine the 36 indicators in a sample of 37 commercial woven fabrics spanning a wide range of composition, weave type and aerial weight. Correlation analyses allowed seven of the indicators to be selected. Principal component analysis exposed three common factors accounting for drape intensity, drape severity, and drape symmetry and shape variability, respectively. The results were also examined in graphical form by using cluster analysis in parallel. Finally, a criterion for distinguishing drape shape in fabrics with an identical drop ratio (%DR) in terms of four sequentially determined selected indicators was developed and experimentally validated.
An additional set of 15 commercial drapery fabrics of variable composition, weave type and aerial weight was used to determine the seven selected drape indicators and 4 parameters of the UPC ring test. The results were subjected to canonical correlation analysis. A regression equation relating %DR to parameter h in the ring test was established. The test proved an effective tool for routine industrial control of drape in variously finished drapery fabrics.
Another set of 42 commercial woven fabrics of variable composition, weave type and aerial weight was studied with both FAST equipment and the proposed ring method. Based on the results, formability, bending rigidity, and maximum extraction force and the time needed to reach it, are the four parameters best correlating the two methods. Regression equations relating the main FAST and ring test parameters were established via canonical correlations. The proposed ring method allows the simple, economical determination of fabric formability, which was only possible with FAST equipment before.
A sample of 37 commercial woven fabrics also differing in composition, weave type and aerial weight was assessed by using the Kawabata (KES-F) system and the proposed (UPC ring) method. The KES-F parameters LT, WT, EMT B and 2HB were the most highly correlated with the parameters of the UPC ring method. Regression equations relating the major parameters of the two methods were established via canonical correlations.
Finally, a woven fabric consisting of 100% PES was subjected to a silk-like finishing treatment at a pilot plant. An experimental plan involving 2 factors (soda concentration and vaporization time) at 3 different levels was used to assess the influence of process variables on fabric drape and hand, as well as to relate weight loss to specific properties of the finished fabric. Fabric weight loss exhibited statistically significant relationships with finishing process variables. Although the vaporization time influenced none of the studied drape indicators, it interacted significantly with the soda concentration -which affected three of the five indicators studied- in some cases.
La present tesis s’emmarca en el interès per l’avaluació objectiva dels teixits i en particular d’aquelles propietats que la seva avaluació tenen una component subjectiva, como es el cas de la ma i el caient. La tesi avalua el fenomen del caient estàtic dels teixits de calada i per això en
primer lloc situa l’anàlisi d’aquesta propietat como un cas particular del comportament mecànic dels materials laminars que els investigadors han
abordat des d’enfocaments tan distints como els models continus, els discontinus o bé la simulació geomètrica basada en partícules. L’anisotropia
dels teixits dificulta, però, notablement l’aplicació dels principis generales de la resistència de materials basada en l’estudi del comportament de làmines isotròpiques.
Hom fa una revisió històrica de les diverses aproximacions a l’estudi del caient dels teixits a través de l’avaluació de la rigidesa a la flexió o dels diversos models de drapómetres desenvolupats. Hom fa, també, una revisió bibliogràfica dels diferents indicadores de caient proposats pels investigadors tèxtils des de 1950 fins al 2013, tot identificant un total de 36 diferents, dels quals hom explica detalladament tan el seu principi
geomètric como la forma càlcul, unificant el llenguatge dels diferents paràmetres del caient proposats fins ara. A aquesta tesi es posen a punt dos
tècniques d’avaluació del caient: la primera es la digitalizació del drapòmetre Cusick que permet tractar la informació obtinguda mitjançant un programa d’anàlisi d’imatges i estudiar d’una forma més potent i eficaç la forma i geometria del caient, y la segona es la simplificació de l’assaig de l’anell per tal d’adaptar-lo a assaigs industrials.
Hom ha calculat els 36 indicadors de caient descrits para una mostra de 37 teixits de calada comercials d’un amplio espectre de composicions, gramatges i lligaments que abasten els àmbits dels teixits de panyeria, llaneria, camiseria i folreria mitjançant un drapòmetre tipus Cusick digitalitzat. Hom han realitzat una anàlisi de les correlacions existents entre els indicadors calculats i s’ han identificat como a rellevants 7 indicadors. A continuació s’ha realitzat una anàlisi factorial de components principals tot observant l’existència de 3 factors comuns, el primer explica la intensitat del caient, el segon la severitat i el tercer explica la simetria i variabilitat de la seva forma. Paral·lelament s’ha realitzat una anàlisi clúster per visualitzar aquests resultats. Finalment hom descriu i valida experimentalment un criteri per diferenciar la forma del caient
de teixits amb un mateix índex de caient (DR%) mitjançant l’aplicació seqüencial de 4 indicadors.
Hom analitza la forma del perfil del caient mitjançant l’estudi de la seva dimensió fractal tot utilitzant el mètode “Box-Counting” concloent que l’estudi del comportament fractal de la corba del caient no contribueix a millorar la interpretació del fenomen.
S’han analitzat, també, 7 indicadors de caient i 4 paràmetres de l’assaig de l’anell-UPC (desenvolupat en aquesta tesi) de 15 teixits comercials de
panyeria de diferents composicions, gramatges i lligaments mitjançant correlacions canòniques.
Hom ha trobat l’equació de regressió que relaciona el DR% amb el paràmetre “h” de l’assaig de l’anell, concloent que el mètode d’assaig de l’anell pot ser utilitzat a nivell industrial como a eina per al control rutinari del caient en els processos d’acabat de teixits de panyeria sense la necessitat de disposar d’un equip addicional específic per a la determinació del caient.
Amb la finalitat de relacionar el caient amb l’avaluació objectiva, s’han analitzat, 42 teixits de calada comercials de diverses composicions, lligaments i gramatges, mitjançant l’equip FAST i una modificació de l’assaig de l’anell proposat per l’autor autor de la tesi. Hom conclou que la formabilitat, la rigidesa a la flexió, la força màxima d’ extracció i el temps necessari per assolir aquest punt són els paràmetres que més contribueixen a la correlació entre el sistema FAST i l’assaig de l’anell. S’han obtingut les equacions de regressió entre els principals paràmetres FAST i els principals paràmetres de l’assaig de l’anell, segons correlacions canòniques. Mitjançant la modificació de l’assaig de l’anell proposat pot determinar-se d’una forma ràpida, senzilla i econòmica, la formabilitat, propietat que fins ara només es podia obtenir mitjançant l’equipo FAST.
A continuació hom analitza, també, 37 teixits de calada comercials de diverses composicions, lligaments i gramatges, mitjançant el sistema
Kawabata (KES-F) i anell-UPC. Hom conclou que els paràmetres KES-F: LT, WT, EMT B, 2HB són els que més contribueixen a la correlació entre el sistema KES-F i l’assaig anell-UPC. Hom ha obtingut les equacions de regressió entre els principals paràmetres KES-F i els principals paràmetres de l’assaig anell-UPC, segons correlacions canòniques. Mitjançant l’assaig anell-UPC pot determinar-se d’una forma ràpida, senzilla i econòmica els paràmetres KES-F.
Para finalitzar i com a cas d’estudi , hom ha sotmès un teixit de calada de PES 100% a un procés d’acabat tipus “silk-like” en una planta pilot mitjançant un pla experimental de dos factors (concentració de sosa càustica i temps de vaporitzat) a tres nivells cadascun, amb la finalitat d’analitzar la influència de les variables del procés en el caient i la mà dels teixits, així como la relació entre la pèrdua de peso i les propietats del teixit acabat.
La presente tesis se enmarca en el interés por la evaluación objetiva de tejidos y en particular de aquellas propiedades cuya evaluación tiene un componente subjetivo, como es el caso de la mano y el cayente. La tesis evalúa el fenómeno del cayente estático de los tejidos de calada y
para ello en primer lugar sitúa el análisis de ésta propiedad como un caso particular del comportamiento mecánico de los materiales laminares que los investigadores han abordado desde enfoques tan distintos como los modelos continuos, los discontinuos o simulación geométrica basada en partículas. Sin embargo la anisotropía de los tejidos dificulta notablemente la aplicación de los principios generales de la resistencia de materiales basada en el estudio del comportamiento de láminas isotrópicas.
Se hace una revisión histórica de las diversas aproximaciones al estudio del cayente de los tejidos a través de la evaluación de la rigidez a la flexión o de los diversos modelos de drapómetros desarrollados. Se hace una revisión bibliográfica de los diferentes indicadores de cayente
propuestos por los investigadores textiles desde 1950 hasta 2013, identificando un total de 36 distintos, de los cuales se explica detalladamente
tanto su principio geométrico como la forma cálculo, unificando el lenguaje de los diferentes parámetros del cayente propuestos hasta la fecha. En esta tesis se ponen a punto dos técnicas de evaluación del cayente: la primera es la digitalización del drapómetro Cusick que permite tratar la información obtenida mediante un programa de análisis de imagen y estudiar de una forma más potente y eficaz la forma y geometría del cayente, y la segunda es la simplificación del ensayo del anillo para adaptarlo a ensayos con fines industriales.
Se han calculado los 36 indicadores de cayente descritos para una muestra de 37 tejidos de calada comerciales de un amplio espectro de composiciones, gramajes y ligamentos que cubren los ámbitos de los tejidos de pañería, lanería, camisería y forrería mediante un drapómetro tipo Cusick digitalizado. Se han realizado un análisis de las correlaciones existentes entre los indicadores calculados y se han identificado como relevantes 7 indicadores. A continuación se ha realizado un análisis factorial de componentes principales observándose la existencia de 3 factores comunes, el primero explica la intensidad del cayente, el segundo la severidad y el tercero explica la simetría y la variabilidad de su forma. Paralelamente se ha realizado un análisis clúster para visualizar estos resultados. Finalmente se describe y valida experimentalmente un criterio para diferenciar la forma del cayente de tejidos con el mismo índice de cayente (DR%) mediante la aplicación secuencial de 4 indicadores.
Se analiza la forma del perfil del cayente mediante el estudio de su dimensión fractal mediante el método “Box-Counting” concluyendo que el estudio del comportamiento fractal de la curva del cayente no contribuye a mejorar la interpretación del fenómeno físico-mecánico dado por el método clásico de Cusick.
Se han analizado asimismo 7 indicadores de cayente y 4 parámetros del ensayo del anillo-UPC (desarrollado en ésta tesis) de 15 tejidos comerciales de pañería de diferentes composiciones, gramajes y ligamentos mediante correlaciones canónicas. Se encuentra la ecuación de regresión que relaciona el DR% con el parámetro “h” del ensayo del anillo, concluyendo que el método de ensayo del anillo puede ser utilizado a nivel industrial como herramienta para el control rutinario del cayente en los procesos de acabado de tejidos de pañería sin la necesidad de un equipo adicional específico para la determinación del cayente.
Con el fin de relacionar el cayente con la medición objetiva, se han analizado 42 tejidos de calada comerciales de diversas composiciones, ligamentos y gramajes, mediante el equipo FAST y una modificación del ensayo del anillo propuesto por el autor de la tesis. Se concluye que la formabilidad, la rigidez a la flexión, la fuerza máxima de extracción y el tiempo necesario para alcanzar este punto son los parámetros que más contribuyen a la correlación entre el sistema FAST y el ensayo del anillo. Se han obtenido las ecuaciones de regresión entre los principales parámetros FAST y los principales parámetros del ensayo del anillo, según correlaciones canónicas. Mediante la modificación del ensayo del anillo propuesto en esta tesis puede determinarse de una forma rápida sencilla y económica, la formabilidad, propiedad que hasta ahora sólo podía obtenerse mediante el equipo FAST. A continuación se analizan, también, 37 tejidos de calada comerciales de diversas composiciones, ligamentos y gramajes, mediante el sistema Kawabata (KES-F) y anillo-UPC. Se concluye que los parámetros KES-F: LT, WT, EMT B, 2HB son los que más contribuyen a la correlación entre el sistema KES-F y el ensayo anillo-UPC. Se han obtenido las ecuaciones de regresión entre los principales parámetros KES-F y los principales parámetros del ensayo anillo-UPC, según correlaciones canónicas. Mediante el ensayo anillo-UPC puede determinarse de una forma rápida sencilla y económica los parámetros KES-F.
Para finalizar y como caso de estudio, se ha sometido un tejido de calada de PES 100% a un proceso de acabado “silk-like” en una planta piloto mediante un plan experimental de dos factores (concentración de sosa cáustica y tiempo de vaporizado) a tres niveles cada uno, con el fin de analizar la influencia de las variables del proceso en el cayente y mano de los tejidos, así como la relación entre la pérdida de peso y las propiedades del tejido acabado.
Se constata la existencia de una relación estadísticamente significativa entre la pérdida de peso del tejido y las variables de proceso estudiadas.
El tiempo de vaporizado no afecta a ninguno de los indicadores de cayente seleccionados, si bien, en algunos, interactúa significativamente con la
concentración de sosa cáustica, la cual afecta a tres de los cinco indicadores estudiados.
El tiempo de vaporizado no afecta a ninguna de las propiedades FAST, si bien en algunos, interactúa con la concentración de sosa cáustica, la cual afecta significativamente a todos los parámetros FAST relacionados con la mano. Se han obtenido las ecuaciones de los modelos de regresión que permiten predecir los indicadores de cayente y mano del tejido a partir de la pérdida de peso del tejido.