(1)4. 불균제도 U%, CV%
모든 스테이플 방적의 경우 단면은 계속해서 변화한다. 개개 섬유의 중복에 의한 최소한의 변동이 존재하고 게다가 섬유의 불균일한 분포도 존재한다. 이는 다른 부분보다 어느 한 부분에 섬유가 더 많이 존재한다는 의미이며, 모든 섬유가 가능한 균일하게 분포되도록 기계를 배열, 조정하는 것이 방적업자의 기술이다. 이미 언급한 것처럼 섬유가 이상적으로 분포한다고 해도 약간의 불균제도는 피할 수 없다. 불균제도는 USTER Integrator로 측정되며 2가지 방법으로 평가된다. 첫번째는 선형평가인 U%이며, 두 번째는 변동계수 CV%이다. 2가지 방법이 사용되고 있으며, 비교가능한 결과를 나타내지만 CV%를 더 많이 평가하는 추세이다.
<그림 1>의 윗 부분 그래프가 U%를 나타낸다. 곡선과 평균선에 의해서 둘러싸인 면적을 소문자 "f"라 하며, f는 변동 면적과 같다. 균일한 실은 "f" 값이 작지만 변동이 큰 실은 f값이 크다. 대문자 "F"는 그래프의 평균선과 제로 라인(-100%)사이의 면적으로 "f"와 같은 길이가 사용된다. U%는 다음 식으로 계산된다.
(1)
변동 계수(CV%) 측정용 Integrator는 이러한 종류의 백분율을 계산하는 표준식을 사용한다. CV%가 U%보다 항상 큰 값을 보이는 이유는 면적이 같더라도 평균 라인으로부터 멀리 떨어진 면적이 라인에 가까운 동일 면적보다 결과에 크게 영향을 미치기 때문이다. 이것은 변동 형태가 U%와 CV%사이의 인자에 영향을 미친다는 사실을 나타낸다. 랜덤 변동인 경우 CV%=1.25×U% 가 된다.
섬유제품의 균일성 또는 불균일성을 관리하는데 U%와 CV%는 매우 편리한 수치이다. USTER에서는 여러 다양한 종류의 실에 대한 소위 USTER Statistics를 발간하는데 랜덤 변동인 실과 규칙적으로 변동하는 주기적인 실을 구별해야 한다. 주기적인 결점이 없는 한, U% 또는 CV%는 최종 제품의 외관에 대한 직접적인 척도이다. U% 또는 CV%가 낮은 경우에는 제품 외관이 우수하며, 불균제도가 높은 경우에는 외관이 다소 떨어지는 직물이라는 의미이다.
정소면과 소면의 2가지 샘플에 대한 다이아그램, 스펙트로그램, 편성물과 직물에서 차이를 나타내고 있다<그림 2> <그림 3>. 보통 직물의 경우, 75%라인 이하의 U% 또는 CV% 수치는 1등급 제품을 만들 것이다. 이 규칙은 모든 제품에 대해 유효하지 않지만 많은 종류의 직물에 적용된다.
<그림 4>처럼 규칙적인 변동이 발생되면 U% 또는 CV% 수치는 실제적인 판단 기준으로 사용할 수 없다. 예에서 보듯 대략 8cm 패턴은 직물에 크게 영향을 미치며 스펙트로그램에서는 피크로 나타난다. 그러나 U%값은 3가지 직물 모두에서 거의 비슷하다.
다음 3가지 예에서도 상황은 마찬가지여서<그림 5> No. 1에는 중주기 변동이 스펙트로그램에서도 확실히 볼 수 있듯이 존재한다. 편성포에서는 그 영향이 컸고, 직물의 경우에는 약간 줄무늬가 있는 듯한 외관을 보인다. 샘플 No. 2는 중주기 변동이나 확실한 주기성은 없는 랜덤 변동이나 변동이 너무 크기(19.8 U%) 때문에 그것은 편성물에 명확한 줄무늬를 형성하며, 또한 직물의 경우에도 품질에 손상을 주고 있다. No. 3은 한가지 확실한 주기적 결점이 있다. 비록, 전체적인 불균제도가 매우 균일할지라도 품질을 확실하게 저하시키는 줄무늬가 직물에 존재한다.
요약 :
U%와 CV%는 섬유제품의 균제도 또는 불균제도를 체크하는데 유효하다
CV%의 사용이 점점 증가하는 추세이다.
불균제도는 랜덤 분포인 경우에만, 품질 평가에 사용될 수 있다.
계통적(Systematic) 변동이 최종 제품의 외관을 좌우한다.
5. OE-로우터사의 결점과 제반사항
가는 결점, 굵은 결점 및 넵이 결점으로 알려져 있다<그림 6>. 이 결점들은 모두 실에 항상 존재하지는 않지만, 갑자기 나타나며 어느 일정 길이동안 존재하지 않을 수 있다. 문제는 결점들이 나타나는 빈도이다. 한 개의 가는 결점 또는 한 개의 넵이 문제가 되는 결점은 아니지만 그 수가 많게되면 직물의 외관을 저하시킬 수 있다. 3가지 결점들 모두 USTER Imperfection Indicator로 측정할 수 있다. 이 기기는 USTER 균제도 시험기와 연결하여 3가지 결점을 동시에 계산할 수 있다.
Indicator는 <그림 7>처럼 4가지 종류의 감도를 선택할 수 있다. 높은 감도로 세팅하면 더 작은 결점들도 계산된다. 따라서 감도가 증가되면 결점 갯수도 급격히 증가한다.
감도는 두께 측정뿐만 아니라 길이 측정에 의해 선택된다. 예를들면 넵과 굵은 결점은 발생원인이 다르고, 후공정과 최종 제품에 미치는 영향이 다르기 때문에 중요하다. 넵은 매우 짧지만 굵다. 3㎜보다 더 짧은 것이 넵으로 간주되며 굵은 결점은 사용된 스테이플 평균 길이의 약 1.5배 정도의 길이를 갖는다.
결점수는 원료에 크게 좌우된다. 비교로서 다음의 Statistics 소면사, 정소면사 및 소모사의 넵에 대한 수치를 보여준다. <그림 8>는 전세계의 실 조사 결과를 그래프로 나타낸 것이다. 50%로 표기된 굵은 선은 실에서 발견되는 넵의 평균 수를 나타낸다. 예를들어 미터식 실 번수 40을 비교하면, 보통 수준의 소면사에서는 400개, 정소면사는 약 70개 정도 예상되고, 소모사는 약 22개 정도가 된다.
로우터-방적 오픈-엔드사
링 방적사보다 고속으로 다른 종류의 정방기에서 생산되는 로우터방적 OE사는 다른 특성을 가지고 있다. 일반적으로 OE사들은 꼬임이 더 많고, 섬유가 링 방적사처럼 길이방향으로 잘 배열되지 않는 차이점이 있다. OE사에는 실을 더 굵게 보이게 하는 느슨한 섬유나 섬유 루프들이 많이 존재한다. 이것은 편성의 경우 가늘게 보이는 링 방적사보다 더욱 벌키해 보이기 때문에 장점이 될 수 있다. 그러나 이러한 루프 섬유들은 실 본체 주위에서 고리로 엉키고, 그런 섬유들이 모여서 아주 작은 크기의 굵은 결점을 형성하려는 성질이 있기 때문에 단점이 될 수도 있다. 링 방적사와 로우터 방적사를 비교하면, 특히 소면사와 비교하면, 로우터사가 일반적으로 훨씬 더 균일하다. 또한 OE사는 변동 간격도 짧은 성질이 있다. 이것은 많은 섬유들이 섬유축 방향으로 신장되지 않고 어떤 형태로 엉켜있어 더 짧은 섬유처럼 작용하기 때문이다.<그림 9>
넵을 살펴보면, 로우터사는 다른 성질을 갖는다고 할 수 있다. 루프를 형성한 각각의 섬유, 실 본체 주위의 섬유고리들 및 더 벌키한 부분들의 존재위치로 인해 표면의 평활성이 다소 떨어지는 약간 거친 표면을 보이는 로우터사가 된다. <그림 10>은 소면사와 로우터 방적사의 넵을 비교한 것이다. 높은 감도에서 로우터사가 상대적으로 넵이 많지만 세팅 1처럼 낮은 감도에서 로우터사는 보통의 소면사보다 넵이 적다.
넵에 대한 비교 그림으로 링 방적사의 경우에는 결점 세팅 No. 3으로, 로우터 방적사의 경우에는 세팅 No. 2가 일반적으로 사용된다.
요약
결점은 그 수가 적을때는 문제가 되지 않지만 그 수가 많아지면 품질을 저하시킨다.
결점 평균 갯수는 원면에 좌우된다
로우터 방적 OE사는 링 방적사와는 성질이 다르고, 최종 제품의 외관도 다르다.
6. 정방의 종류에 따른 예
6장에서는 정방의 특정형태에 따른 전형적인 결점의 몇 가지 샘플에 대해서 논의하고자 한다.
<그림 11>는 면 스포츠 셔츠용 직물중 한 부분이다. 약간 더 어둡게 보이는 줄무늬 부분이 있다. 이 결점은 조방공정에서 편심 프런트 로울러에 의해 발생된 것이다.
스펙트로그램 <그림 12> : 정방에서 드래프트비 24로 드래프팅함에 따라 짧은 주기 결점들이 중주기 결점으로 변하였다. 패턴을 보면 스펙트로그램의 윗 부분까지 chimney가 형성되었음을 알 수 있다. 아래의 균제도 차트에서 상수의 상하운동이 규칙적인 간격으로 발생됨을 분명히 볼 수 있다. 최종 제품의 외관을 확실히 저하시키는 Systematic 변동이 있음을 알 수 있다.
<그림 13>의 위의 예는 소모방 공장의 예로서 40m 주기 변동을 갖는 실에 대한 차트이다. 이 변동의 원인은 결점 발생시 단지 20cm인 아주 짧은 결점으로 편심 드래프팅 로울러로 인하여 길 복스(gill box)에서 발생되었다. 후공정인 조방기에서는 2m까지 신장되어, 정방기에서는 최종적으로 20배 드래프트하여 최종 길이는 40m가 되었다.
다음 예는 약 5∼8m 길이의 넓은 언덕모양을 갖는 소모사의 예이다<그림 14>. 비주기적이며 변동이 심한 원인은 길 복스에서 마모된 콤 때문이다. 핀 드래프터는 아주 정교하며 콤내의 니들의 산화, 구부러진 니들 또는 오염된 콤은 성능에 결정적인 영향을 미칠 수 있다. 변동은 주기성이 없지만 매우 과도해 더블링을 균일하게 해도 완전히 그것들을 제거할 수 없을 정도이다. 아래 편성물에서는 실의 굵은 부분과 가는 부분을 선명하게 볼 수 있다.
<그림 15>은 4단의 콘덴서 테이프(condenser tape)를 갖는 방모카드에서의 조사 균제도 결과이다. 각 조사의 균제도가 아주 다르게 나타남을 알 수 있다. 일반적으로 최상단과 최하 단의 조사는 중간의 2가지 조사에 비해 불균제도가 더 심하다. 이것은 섬세한 웹에 대한 가이드가 불완전하기 때문이다. 여기서도 또한 콘덴서 테이프를 장치를 잘 조정함으로써 로트의 품질을 향상시킬 수 있다.
<그림 16>은 2합 견방사의 균제도 예로서 최근에 실시된 몇 가지 시험에 대한 균제도 평균값을 제공하고 있다.
아래의 스펙트로그램<그림 17>은 견방사에 대한 두가지의 전형적인 결점을 보여준다.
위의 스펙트럼은 조방기의 메인 드래프팅 영역에서 섬유의 완벽한 제어가 이루어지지 못한 결과 정방기의 드래프트에 의해 1.5∼2m 정도의 주기를 갖는 결점이 나타남을 보여준다. 아래 스펙트로그램은 핀 드래프터(pin drafter), 조방 및 정방을 거쳐 나온 실의 결과로서 실제로 위의 스펙트로그램과 유사한 결과를 보여주지만 조방, 정방에 의해 결점 발생주기가 더욱 늘어 난 것을 알 수 있다.
다음 <그림 18∼20>은 생사의 측정에서 몇 가지 시험결과를 나타낸다.
<그림 18>는 대단히 균제도가 좋은 견사와 균제도가 나쁜 견사의 사조판 및 다이어그램을 나타내고 있다. 위의 우측 다이어그램에 의하면 굵기변동이 심하게 변하는 것을 분명하게 알 수 있다. 사조판에서는 시험자가 쉽게 결점을 감지할 수 있지만, 모든 시험자가 동일한 상태로 감지할 수는 없다. 따라서 시험자와 무관한 객관적인 결과를 얻기위해서는 시험기를 이용하여 시험하는 것이 필수적이다.
<그림 19>은 특이하게 설계된 Integrator를 이용한 균제도 계산이다. USTER 시험기의 결과로서 U%값은 세계적으로 알려진 등급 퍼센테이지 규격으로 변환될 수 있다. 이와 관련하여 세로축의 U%값으로부터 음영진 부분의 교차점까지 수평선을 그리면 가로축에 나타나 있는 세계 수준의 등급퍼센트를 스케일로 읽을 수 있다.
<그림 20>은 생사에 있어서 니이트니스(neatness)와 청결도(cleanness)로 알려진 결점은 길이와 단면적 크기에 따라 구별될 수 있다. 그들은 특별히 설계된 USTER Imperfection Indicator로 각각 측정, 평가된다.