8. 번수(Size)

길이 100m 또는 120 yd의 한 타래보다 더 긴 실의 굵기 변동(variations in yarn size)을 번수 변동(size variation)이라고 부른다. 이러한 번수 변동의 효과 혹은 예로서 아래 그림에서는 위사 보빈의 번수가 보다 가늘다는 것을 분명하게 볼 수 있다. 이와 같은 특별한 경우에 그 차이는 약 15% 정도이다. 번수 변동 혹은 실의 평균 번수는 릴에서 만들어지는 타래의 무게를 측정하면 알 수 있고, 시험속도(400m/분)를 고속으로, 기록지 속도(25㎜/분)를 저속으로 하여 Uster Tester로 시험하면 번수 변동을 가시적으로 볼 수 있다.

다음 <그림 1>은 Uster Tester Ⅱ상에서 기록되는 일련의 챠트(다이어그램)를 나타낸 것으로서, 맨 위 그림은 장기적 변동 측면에서 볼 때 균제도가 가장 균일한 것이고, 아래 그림으로 갈수록 균제도가 나빠져서 맨 아래 그림에서는 균제도가 가장 나쁘다. 동일한 보빈으로부터 타래기에 의해 타래를 만든 후 Uster Autosorter를 이용하여 타래 무게를 측정하였다. 그 결과 맨 위 그림에 사용되었던 보빈의 번수 CV가 1.46%로서 가장 우수하였고, 아래쪽 그림으로 내려갈수록 사용된 보빈의 번수 CV가 점점 나빠져서 결국 맨 아래 그림에 사용되었던 보빈의 번수 CV는 11.09%로서 가장 나쁘게 나타났다.

<그림 1> 여러가지 보빈에 대한 다이어그램 및 번수 시험 결과

다음 <그림 2>의 위쪽 그림은 Uster AutosorterⅡ를 나타낸 것으로서, 저울은 왼쪽에, 계산기는 오른쪽에 놓여져 있다. Autosorter는 타래기에 의해 만들어진 타래의 번수를 신속하게 측정할 수 있는데, 이 때 시료를 칭량한 후, CV, 평균값, 신뢰 한계, 최대값 및 최소값을 계산한다. <그림 2>의 아래쪽 그림에서와 같이 Autosorter는 소계와 합계를 계산할 수 있고, 도수분포를 출력할 수도 있다.

<그림 2> Uster AutosorterⅡ 외관 및 시험 결과

어떤 다른 종류의 변동과 마찬가지로 번수 변동에 있어서도 초기에 그와 같은 변동이 발생하는 어떤 공정위치에서는 변동 길이도 짧고, 적어도 그 이후공정에서의 변동 길이보다 더 짧다. 번수 변동은 다음과 같이 두가지 종류로 구분할 수 있다 : 한가지 형태는 소면공정 이전에 발생하는 것이고, 다른 한가지는 소면공정 이후, 즉 연조, 정소면, 혹은 정소면 이후-연조공정(post comber-drawing)에서 발생하는 것이다.

<그림 3>은 정소면 이후-연조공정의 브레이커 연조기에서 딜리버리된 슬라이버의 균제도 다이어그램이다. 정소면 사이클에 의해 규칙적으로 발생한 결함은 피니셔 연조기의 뒤에서 더블링될 때 더 부가되거나 보상될 수 있다. 보통의 경우에 각 슬라이버의 굵은 부분이 최대로 부가되는 것은 최적의 상쇄 효과에 따라 변화하고, 이것은 계속적으로 변화한다. 이와 같은 특별한 경우에 두 개의 최대 부가 영역 사이의 슬라이버 길이는 대략 1,000m에 이른다. 피니셔 연조공정 상에서 일부 더 많은 더블링이 뒤따른다고 하더라도 여전히 실에서는 이러한 변동에 의한 주기적인 결함 위치가 나타날 것이다. 한가지 유사한 예를 아래의 <그림 4>에 나타내었다.

<그림 3> 정소면 이후-연조공정의 브레이커 연조기에서 딜리버리된 슬라이버의 균제도 다이어그램

<그림 4> 정소면, 연조, 조방에서의 균제도 스펙트로그램

<그림 4>에서와 같이 정소면기의 기계 세팅이 좋지 않아 드로오 복스내에서 섬유 제어가 불량한 상태로부터 방출된 정소면 슬라이버의 스펙트로그램에서는 높은 언덕의 드래프트 파를 갖는다. 비록 그와 같은 높은 언덕의 드래프트 파가 엄밀한 의미에서 체계적이지는 않다고 할지라도 단지 연조만 해서는 이와 같은 높은 언덕의 드래프트 파를 상쇄할 가능성이 없으며, 연조, 조방 및 정방 등과 같은 모든 공정에서도 이와 같은 높은 언덕의 드래프트 파가 나타난다. 실에서 결점의 길이가 너무 길어 스펙트로그램에서 나타나지 않으나, Uster Autosorter Ⅱ상에서 실의 번수 점검 결과로부터 출력된 것에 의하면 번수 변동이 -8% 또는 +8.5%와 같이 큰 범위에 걸쳐 나타난 것을 알 수 있다. 미터식 번수(Nm)가 166에서 195까지 넓게 퍼져 있다. 번수 CV는 3.57%로서 넓은 값으로 간주된다. 보빈간 CV가 2.5∼3% 이상인 모든 실들은 직물에서 위방향 막대 무늬 혹은 편성물에서 줄무늬를 형성할 우려가 있다.

이러한 예의 번수(정량) 변동이 소면공정에서 발견되었다면, 우리는 소면공정 이전에 발생한 대단히 장기적인 정량 변동의 원인을 찾아야 한다. 여기서 맨 먼저 섬유 개섬에 대해서부터 고찰해야 한다. 혼타면공정에서 양호한 혼섬, 베일 브레이커, 오프너 및 피커로의 균일한 공급은 필수적이다. 만약 피커(스커쳐) 랩이 만들어진다면 모든 랩은 칭량되기 때문에 어느 정도 정량 제어가 이루어진다. 그러나 만약 슈트 공급 시스템이 사용된다면 피커 랩을 칭량할 기회가 없기 때문에 따라서 소면기 공급량의 변동을 실제로 제어할 수 없고, 따라서 많은 소면슬라이버의 번수 변동이 있을 수 있다.

<그림 5>는 6가지 서로 다른 소면기로부터 나온 슬라이버를 공급하여 제조한 딜리버리수가 2개인 연조 슬라이버의 다이어그램 결과이다. 정오 부근에 이 연조기의 양쪽 모든 딜리버리는 번수가 가는 상태로 운전되었으며, 반면에 저녁시간으로 갈수록 양쪽 딜리버리에서의 번수는 점점 더 굵어졌다. 오전 4시가 되어서야 비로소 번수가 가늘어지기 시작하였으며, 오전 6시나 8시 쯤에 이르러 다시 공칭 번수보다 더 가늘어졌다. 대략 1일을 망라하는 이러한 연조 슬라이버 번수 변동 사이클은 잘 알려져 있는 사실이다.

<그림 5> 1일내 연조 슬라이버 번수 변동 사이클

이 점에 관한 원인은 또한 24시간 내내 변화하는 기후 조건에서 찾을 수 있다. 오전, 정오, 오후, 저녁 및 밤에 기후 조건, 온도, 습도 등 많은 것들이 변화하고, 이와 같은 것들은 소면기에 공급되는 원료의 중량에 영향을 미칠 수 있다. 섬유들은 상호 다소 달라붙어 있는 상태이므로 섬유들을 개섬한다는 것이 그리 쉽지 않을 뿐만 아니라, 대부분의 슬라이버 번수(정량) 제어시스템이 섬유집합체의 질량이 아닌 부피를 점검하기 때문에 이러한 슬라이버 번수 제어시스템은 실제로 그와 같은 문제들을 제어할 수 없다.

그러한 변동은 한 캔에 있는 슬라이버 길이보다 훨씬 더 길기 때문에 더블링에 의해 상쇄될 수 없다는 것은 명확하고, 따라서 연조기 후면에서 연조기로 공급되는 모든 캔의 무게가 가볍든지, 아니면 모든 캔의 무게가 무거운 상태가 될 것이고, 이에 따라 딜리버리된 연조 슬라이버 또한 그 번수가 굵거나 또는 가늘게 될 것이다. 이론적으로는 모든 캔을 측정하여 가볍거나 무거운 캔을 항상 병용할 수 있으나, 실제적으로는 가능하지 않다.

슬라이버 번수(정량)의 자동 측정 및 제어와 관련하여 다음과 같은 방법이 있다 : 이는 캘린더 로울러 뒤에서 측정 트럼펫을 이용한 Uster Card Control 장치(면섬유 혹은 면섬유 유형의 인조섬유용)에 의한 제어 방법으로서, 폐회로제어 방식에 의해 소면기의 후면에 있는 공급 로울러의 속도를 제어한다. 예를 들어 트럼펫에서 슬라이버의 중량이 가볍다는 것을 감지하는 즉시 공급 로울러의 속도를 빠르게 하고, 이에 따라 트렘펫에서 다시 올바른 중량을 측정할 수 있도록 한다<그림 6 >.

<그림 6> 소면 슬라이버 번수 제어용 Uster Card Control 장치

이와 같은 Card Control System에서의 슬라이버 번수 측정 원리는 이른바 적극적 공기식 측정 트럼펫을 이용한 것이다. 이는 웹이 섬유와 많은 양의 공기 사이에서 운반된다는 사실에 기초하고 있으며, 웹이 트럼펫 내부로 압착될 때 단지 웹의 일부분만 가장자리 쪽으로 흩어질 수 있고, 나머지 웹 섬유들은 트럼펫 내에서 고압 상태로 집속된다. 이 때 트럼펫에 작용하는 압력이 측정되어 섬유 올수와 등가인 신호를 형성하는데, 본 경우에서는 슬라이버 번수와 등가인 신호를 형성한다<그림 7 >.

<그림 7> 측정 트럼펫 구조

이러한 측정 시스템은 중간 정도 속도 및 매우 고속의 속도를 갖는 소면기에 대해서 사용될 수 있다는 점에서 큰 이점이 있다.

<그림 8>은 Rieter사의 소면기에 부착되어 있는 Uster Card Control 시스템을 나타낸 것이다.

<그림 8> Rieter사 소면기와 Uster Card Control 시스템