방적공장에서의 실험실적 오프라인 시험(2)

3. 온라인 모니터링 시스템의 오프라인 점검

이미 온라인 시스템을 구축하고 있는 공장의 실험실에서 해야할 가장 중요한 일 중에 하나는 모니터링 시스템이 정확한 결과를 제공, 확인 여부에 대한 샘플 검사 및 모니터링 시스템의 캘리브레이션이다.

<그림 1>는 7호대 연조기에 대해 온라인 모니터링 시스템 Uster SLIVERDATA로 컨트롤 및 캘리브레이션 목적으로 컨트롤 스펙트로그램을 얻었다. 그러한 컨트롤 스펙트로그램이 요구되면 기계를 정지시키고, 그 결과(위의 그림)를 출력한다. <그림 2>의 밑의 부분은 연조기를 정지시키기 바로 전에 Uster tester Ⅱ로 실험실에서 실험한 결과를 나타낸 것이다.

이들 두 스펙트로그램과 관련 데이터의 분석 결과는 다음과 같다.

- 번수 편차(DA%)는 연조기 정지전에 "0" 이었으므로 실험실에서 측정한 번수는 정확히 Nm 0.2(5.0 ktex)가 되어야 한다. 그렇지 않으면 캘리브레이션을 다시 실시해야만 한다.

- Uster 균제도 CV% 값은 Uster 슬라이버데이터에서는 3.6%이었고, Uster tester Ⅱ에서는 3.73%였다. 이 차이는 코일러에 의한 것과 캔에서 채취한 시료의 취급상의 문제 때문에 발생된 것이다.(참조, Uster 슬라이버데이터의 센서는 슬라이버 코일링 직전의 컨덴서 트럼펫 안에 있고, 균제도 시험은 캔으로부터 채취한 시료로 측정하였다. Uster 슬라이버데이터는 fiber wave 측정장치를 사용하고, Uster tester Ⅱ는 전기용량식 측정장치이다.)

- Uster 슬라이버데이터는 3cm에서 14m의 파장을 가지는 스펙트로그램(통계적으로 의미있는 값)을, UT Ⅱ(25m/min, 2.5min)는 1cm에서 3m까지의 파장을 갖는 스펙트로 그램을 제공하였다.

- UT Ⅱ 스펙트로그램에 나타난 피크 중 1m의 파장에서의 피크는 "캔 효과" 때문이다. 이 주기적인 변동이 Uster 슬라이버데이터 스펙트럼에서는 뚜렷하게 나타나지 않는 것을 볼 때 실제적으로 어떤 문제 때문에 발생된 것은 아니며, 대개 코일 오버랩시 "twist form effect" 에 기인된 것으로 추정된다. 균제도 시험기에 finger tensioner를 제대로 사용하면 이러한 주기성은 없어질 것이다.

4. 예외 상황에 대한 실험실적 분석

링 방적에서의 온라인 품질관리는 사절 빈도에 직접적인 영향을 받는다. 앞의 시험에서 나타낸 것처럼, 링 정방시 사절수는 사절 빈도가 평균보다 높은 "예외적인 스핀들"의 결정 및 수정을 통해 감소시킬 수 있다. 이러한 점에서 중요한 것은, 사절이 단지 정방공정에 장애가 될 뿐만 아니라 사절이 일어난 정방 위치의 콥의 실이 일반적으로 이후의 공정에서 분명히 문제 발생의 원인이 된다는 것이다. 이러한 문제들은 링 정방에서 사절에 의해 초래되는 것보다 실질적으로 더 많은 비용을 초래한다. 즉, 링 정방에서는 사절당 약 0.1 SFr.이 드는 것에 비해 제직에서는 사절당 약 0.50 SFr.이 든다.

링 정방시 사절 빈도와 사품질 특성 사이의 상관관계를 알아보기 위해 소모(100% 양모, Nm 40/1, 25 tex yarn) 링 정방사를 시료로 선정하였다. 첫 번째 시험은 Uster 링 데이터 설비를 이용하여 사절빈도가 평균이상인 스핀들을 찾아내었다. <그림 2>의 보고서에는 평균 이상의 사절수를 보이는 문제가 있는 스핀들을 나타내었다.

거의 40시간(대략 보빈 성형당 6시간) 동안 이같은 스핀들에서 생산된 콥을 배치로부터 분리하였다. 그 다음 이들 콥에 대해 실험실에서 균제도와 강력을 시험하여 그 결과를 <그림 3>에 나타내었다.

<그림 3>. <그림 2>에 언급한 결과에 의해 선택된 실(균제도/절단강력 및 신도)의 품질특성 및 배치의 나머지(표준)와의 비교

실 : Nm 40/1, 25tex, 100% 양모

시험조건

균제도 : 400m/min, 1min

강력 : 5000mm/min, 500mm, 0.5cN/tex

로우그 스핀들 7개 중에서 4개는 배치의 나머지와 비교할 때 표준값 이하의 품질 특성을 가지고 있는 것으로 나타났다. 특히, 흥미로운 것은 실의 절단 강력에 대한 -4σ한계값이 최소 강력으로 선택되었다는 것인데, 실의 길이를 50cm로 하여 시험하는 이 절단 강력이 한계값 이하이면 이후의 공정에서 사절이 일어날 가능성이 있다. 즉, 100,000번의 강력시험에서 3개의 시험 결과가 -4σ한계 이하의 절단강력을 나타내면, 이 실은 100km 당 6번의 사절이 발생됨을 의미한다.

이들 사절의 일부는 권취시 일어날 것이지만, 나머지는 정경이나 제직시 기계가 정지되는 결과를 초래할 수 있다. 즉, 제직시 1,000올의 경사에 대한 100,000올의 위사 위입 당 경사 및 위사 사절 총 6∼10회는 실 100km당 2회의 사절을 의미한다.

통상적으로 공장에서는, Uster 링데이터로 문제가 있는 스핀들을 결정하여 그 스핀들에 대해 실험을 하게 되는데, 대략 결점의 약 50%가 문제가 있는 정방요소에 대한 주관적인 검사에서 나타났다<그림 4>.

또한 약 10% 정도는 조사에 대한 실험실적 기기를 이용한 시험에 의해 결정되었다. 30%∼40%는 실의 실험실 컨트롤이 "표준이하" 성질을 나타내지만 이들이 결점 원인을 나타내지는 않는다.

이것으로 볼 때, 링정방에서의 사절빈도와 실의 품질특성 사이에는 직접적인 상관관계가 있는 듯하다. 따라서 평균 보다 높은 사절 빈도를 나타내는 스핀들의 결정과 오프라인 실험실적 시험의 분석을 통한 수정은 사품질을 높이게 된다.