Costuras sem fios

A utilização da costura a laser em substituição do processo tradicional de costura de dos tecidos resultará um nível mais elevado de automatização, de produtividade e qualidade, que beneficiarão os fabricantes de uma grande variedade de produtos têxteis.

A forma mais comum de ligar o tecido é através de alinhavos, um processo que requer mão-de-obra intensiva e oneroso, que eleva os custos de produção para níveis proibitivos em muitas países do mundo. Também faz buracos no tecido, os quais podem deteriorar a resistência e a performance da costura resultante. Em estudos recentes foi possível constatar que as costuras a laser oferecem a oportunidade de aumentar a automatização do processo de costura, ao mesmo tempo que apresentam uma boa performance e um aspecto final atraente.

Na busca de processos automatizados para efectuar costuras em tecidos, as empresas recorreram à soldadura e a adesivos, em particular nos tecidos sintéticos. Costurar a laser permite a automatização e uma melhor performance do processo de costura. As principais vantagens deste método são, nomeadamente, taxas de costuras elevadas; restrição do aquecimento às superfícies unidas sem afectar a textura externa; utilização apenas de uma das faces do tecido, com costuras feitas por debaixo de outras camadas de tecido; retenção da flexibilidade da costura; costuras seladas com gás ou água onde necessário; e manipulação robótica do laser para união automática.

Dois projectos-piloto recentes centraram-se no desenvolvimento do processo de ligação para várias aplicações entre as quais construção de airbags, montagem de camas, mobília medico-hospitalar e vestuário de protecção. Os testes realizados mostraram que as costuras tinham a mesma qualidade das produzidas por alinhavos e cumpriam os requisitos de performance das aplicações. Contudo, permanecem desafios relativamente ao posicionamento mecanizado dos tecidos e do suporte de superfícies curvas durante o processo de ligação. 

O actual processo de estofar mobílias consiste na utilização de máquinas de costura manuais e máquinas próprias de enchimento, com uma mecanização limitada. Normalmente são usados dois tipos de pontos – o lockstich e o over-edge. A maior vantagem apresentada pelo processo convencional de lockstich é que produz prontamente uma costura forte na qual os pontos têm um nível de alargamento baixo sob pressão. O over-edge é utilizado para juntar capas amovíveis ou destacáveis sendo mais corrente na indústria médica, por exemplo, onde a lavagem fácil e um controlo elevado de infecção são requisitos primordiais.

O tecido revestido para aplicações impermeáveis é frequentemente ligado termicamente usando a selagem através do calor ou a fusão dieléctrica. Os agrafos são de forma geral utilizados para unir tecidos à madeira ou laminados de madeira. Quanto aos airbags, têm normalmente costuras cosidas ou tecidas numa única peça em teares específicos.

No seu estado natural, os termoplásticos, incluindo as fibras não-naturais, transmitem energia near-infra-red (NIR). Para unir os tecidos a radiação de um laser NIR tem de ser absorvida no ponto de soldadura. Isto é normalmente conseguido acrescentando um absorvente de infra-vermelhos que pode ser disperso ao longo da camada inferior ou aplicando uma camada fina na área unida.

Os absorventes tradicionais de largo espectro, tais como o carbono preto adicionam cor ao ponto de união, o que restringe grandemente a utilização da costura a laser de transmissão em aplicações onde a aparência é importante. O Clearweld é usado para unir plásticos coloridos e opacos onde as junções precisam de ser feitas sem a adição de cor indesejada.

 

Os absorventes Clearweld disponíveis no mercado provaram soldar eficientemente em cumprimentos de onda entre os 80 e 1100 nm, absorvendo a radiação laser de forma mais eficaz por volta dos 940 nm. Por esta razão, um laser díodo directo de 940 nm com uma potência de produção que varia entre 150-600 W e uma largura de raio entre 3-10mm foi seleccionado para o projecto.

 

O laser foi manipulado mediante uma unidade robótica. Num sistema robótico comum o laser é montado num braço do robot e pode ser manipulado em três dimensões sob uma forma complicada que apoia o tecido. Se for utilizado um laser díodo directo o robot tem incorporado toda a cabeça do laser. Com um laser de fibra o robot suporta apenas a óptica do laser.

As costuras resultantes são tão fortes como o material inicial nos materiais tecidos mais leves. Contudo, a resistência da costura da poliamida mais pesada usado nos airbags foi inferior à do material original ou de uma costura com alinhavos. Uma resistência das costuras entre 40 a 100 por cento relativamente ao material original foi conseguida na maioria dos tecidos termoplásticos e laminados. Isto resultou em fusões da resistência necessária e de resistência ao uso no caso aplicações de revestimento de mobílias. A fusão a laser tem uma performance elevada quando é necessário recorrer à selagem com ar ou água.

Os airbags são uma aplicação importante para a fibra nylon 66 produzida pela Invista. Desenvolvimentos recentes na segurança automóvel resultaram na introdução de airbags laterais (localizados no tecto na parte lateral) e no tecto (por cima das portas), que protegem dos impactos laterais e capotamento, mas para que a protecção seja eficaz os airbags laterais têm de permanecer abertos pelo menos 10 segundos. Esta exigência adiciona alguns passos ao processo de produção.

A costura a laser pode possibilitar um método rápido e automático de selar uma costura contra uma fuga de gás ou líquido. Os resultados dos testes efectuados são bastante promissores, com as costuras fundidas revelando fugas quando sob pressão ao mesmo nível das costuras convencionais. Para além disto, o procedimento de costura altamente automatizado permite reduzir os custos, diminuindo o tempo e número de passos necessários na produção de airbags.

A costura a laser dos tecidos pode levar a uma maior automatização, aumento da produtividade e qualidade, oferecendo aos produtores uma vantagem competitiva e reduzindo o incentivo de deslocalizar a produção para regiões de baixos custos. Produzir artigos finais mais perto do local onde são vendidos reduz de igual forma os custos de envio. Para além destas vantagens, este processo reduz os níveis de ruído e acidentes no local de trabalho.

Mais desenvolvimentos no tratamento de materiais, fixação e selecção de tecidos prometem ainda maiores benefícios em termos de velocidade do processo, automatização e melhoria da qualidade. A costura a laser já está a ser usada com sucesso em algumas aplicações e prevê-se que artigos mais complexos serão produzidos recorrendo a esta técnica.