서언
이 보고서는 주로 방적 공장 및
니트웨어와 직물생산에서 사용되는 실의 품질
특성에 대한 참고자료가 포함된 표의 수집에
관한 것이다.
1. 서론
"말하고자 하는 것을 측정하여 숫자로 표현할 수 있을 때, 그것에 대해서 알고 있다고 보통 말한다. 그러나, 그것을 측정할 수 없고, 수치로 표현할 수 없을 때, 당신의 지식은 매우 빈약하고 불충분하다고 할 수 있다; 그것은 지식의 시작일 수도 있다. 그러나, 그것이 무엇이던간에 당신의 생각은 과학의 단계로 발전하지 못할 것이다."(Lord Kelvin, 1883)
면 방적사의 품질 특성은 수치로 설명되고, 이 수치들은 단위와 관련되어 적합한 의미를 나타낸다. 면 방적산업에서 지난 10∼20년동안 일어난 변화 때문에 이러한 실의 품질 특성은 국제적으로 인정되고 용인되었다.
표 1은 지난 10∼20년동안 면
방적에서 일어난 변화를 검토하기 위하여 작성된
것으로 특징을 간략하게 설명하였다. 예를 들면,
특히 방적공장에서 인력과 관련하여, 현재 면
등급분류에 대한 기술 또는 개섬전 베일 혼면을
위한 면섬유에 대한 주관적인 평가를 교육시키는
과목이 개설된 섬유 대학이나 대학교가 없다.
이에 대한 대안으로, 공장 작업자에게 면섬유
품질 특성에 대한 객관적인 측정 기술, 방적성
또는 정방 공정에서 섬유의 거동에 대한
실제적인 평가 및 그렇게 얻어진 결과에 대한
적절한 해석 방법을 교육시키고 있다.
<표 1> 면 방적 - 과거와 현재
| 1. 인력 | 경험이 있는 인력이 적다(예, 원면 베일의 혼면에 대해서 경험있는 사람) |
| 2. 기계 | 높은 생산성(예, 섬유에 과도한 응력이 작용한다) |
| 3. 공정 |
더블링 횟수가 적어지면서 공정이 단축된다(예, 섬유의 랜덤 분포 가능성이 제한) |
| 4. 면 |
단섬유, 넵과
트래시의 함유량이 높다 먼지와 미세분진이 더 많은 문제를 일으킴 (예, 로우터 정방) |
| 5. 경쟁력 | 이윤이 적다(예, 실 가격의 50∼70%가 원료가격임) |
| 6. 품질 | "이상 경우"를 고려하지 않은 고품질 실에 대한 규격 |
면섬유에 관한 한, 비록 오늘날 면이 과거보다 잡물이 더 많이 제거되었다고 해도, 과거에 사용된 섬유보다 단섬유, 넵 및 작은 트래시 입자(peppertrash)를 더 많이 함유하고 있으며, 가격은 생산된 실의 품질과 직접적인 관계가 항상 있지는 않다.
섬유 및 실과 관련된 품질은 몇 년전과는 매우 다르게 평가되어 오늘날 공장에서는 사, 조사 또는 슬라이버의 여러가지 품질 특성에 대해 실험실에서 랜덤하게 오프라인(off line) 체크한다. 정방 공정의 각각의 단계에서의 온라인 점검은 주로 "예외" 또는 이상 경우를 감지하기 위해 연속적으로 행해진다.
방적사의 품질은 예를 들면, 적절하고 상업적으로 이용가능한 기기로 측정할 수 있는 실의 품질 특성을 토대로 평가될 수 있다. 이러한 특성과 관련하여 얻어진 시험 결과들은 세계적인 품질통계와 비교될 수 있다. 품질 특성은 규격 또는 실의 생산자와 사용자(편성업자와 제직업자)간의 협의에 의해 정해질 수 있다.
결국, 제직업자나 편성업자는 공정성능과 최종 직물의 외관에 의해서 실의 품질을 평가할 것이다. 따라서, 방적업자와 제직업자 또는 편성업자간의 협의를 통해 서로 인정할 수 있는 섬유와 실의 품질 규격 설정작업이 이루어졌다.
본고에서는 면섬유, 방적사와 방적이후 공정에 영향을 미치는 품질 특성에 대한 기준을 정할 것이다.
2. 면섬유 품질 규격
섬유의 어떤 품질 특성과 실의 품질 특성 사이에는 직접적인 상관 관계가 있다. 예를 들면, 일반적으로 더 강한 실은 더 강한 섬유로부터 생산될 수 있다(실의 모든 다른 성질(예, 꼬임 등)이 동일하다고 할 때). 따라서, 실의 품질 특성을 서술하기 이전에 섬유의 품질에 관한 몇 가지 기본적인 언급이 필요하다.
이러한 점에서, "white American, 1 3/32 SM(strict middling)등급, 넵 함유율 최소, 미성숙 면 적음"과 같은 규격은 방적업자가 실의 품질 특성을 예측하기 위한 섬유 섬도, 섬유 강력과 신도 등에 대한 정보가 너무 부족하다.
단지, 기본적인 특성만을 포함하는
섬유 규격이 다음과 같이 설정될 수 있다(표 2).
<표 2> 면 품질 규격
| 스테이플 길이(HVI) |
2.5% 스팬길이(대략, UHML과 비슷함)는 최소 1.08" 또는 27.4mm가 되어야 한다(핸드-스테이플 길이로 대략 1 3/32"와 비슷함). |
| 마이크로네어(HVI) |
마이크로네어값(섬도/성숙도)이 최소 3.8이고, 4.6을 넘지 않아야 한다. 그리고 동일 원면간의 변동은 ±0.2 이내가 되어야 한다. |
| 색 (HVI) |
반사율(Rd)은 적어도 75이상 되어야 하며, 황색도(+b)는 10이하가 되어야 한다.(white American Cotton과 유사함) |
| 넵 함유량(AFIS-N) |
특히 넵이 문제가 될 수 있는 세번수 사(fine yarn)인 경우 그램당 넵의 갯수는 300보다 적어야 한다. |
| 강력(HVI) | 강력(강도)은 20g/tex이상 되어야 한다. |
| 신도(HVI) | 신도는 6%이상 되어야 한다 |
이 규격에는 길이 변동[균제도지수 (UI)/균제도율 (UR)], 섬도, 성숙도, 당 함량(sugar content), 트래시, 미세 분진(microdust) 등과 같은 중요한 품질 특성이 포함되어 있지 않다. 이러한 특성들은 측정할 수 있지만, 시험값에 대해서 실험실간에 서로 인증할 수 있는 수준까지는 아직까지 진행되지 않았는데 미래에 그러한 품질 특성은 방적성을 평가 확립하는데 기초 자료가 될 것이다. 이러한 점에서, 표 3은 1991년도에 Zellweger Uster가 수행한 유럽지역의 실험실간의 측정결과에 대한 상호 비교시험에서 얻은 몇 가지 수치를 보여주고 있다.
<표 3>
품질 특성 |
실험실간 변동(CVb%) |
| 섬유 섬도 (마이크로네어 HVI) | 〈2.5 |
| 섬유 길이 (50% 스팬길이 HVI) | 〈2.5 |
| 섬유 길이 (2.5% 스팬길이 HVI) | 〈1.2 |
| 균제도 (HVI) | 〈2.0 |
| 섬유 강력 (HVI) | 〈4.5 |
| 섬유 신도 (HVI) | 〈9.5 |
| 원면내의 넵 (AFIS-N) | 〈10.0 |
자료 : 비교시험 1991-1
이러한 특성치중에서 어떤 것만
제한적으로 이용될 수 있고, 표 3에 제시된
것보다 더 엄격한 값이 이용 가능할 것으로
기대된다. 이점에 있어서 시험하기 이전에
시험기에 대한 정확한 보정작업은 매우 중요하다.
이러한 품질 특성에 대한 표준 정의가 확립되고
국제적으로 적용할 수 있게 되는 것이 미래에
있어 특히 중요하다.
3. 실의 품질 특성에 대한 오프 라인과 온 라인 경험치
오프 라인(실험실) 품질 특성에 대한 USTER 통계가 잘 알려져 있어 본고에서는 자세히 설명할 필요가 없지만 표 4에 이러한 경험값에 대한 항목을 도출 나열하였다.
표 4에서 주목할만한 것은 링 방적사 콥 또는 로우터사 패키지에서 결점이 제거되지 않은 실에 대한 CLASSIMAT 값이다. USTER POLYMATIC Q-Pack(링 방적사)과 USTER POLYGUARD Q-Pack(로우터 방적사), 실의 결점이 제거되지 않은 실과 제거된 실에 대해서 온라인 CLASSIMAT값을 얻을 수 있으나 이러한 값은 USTER 통계에서는 아직 이용할 수 없다.
표 4에서 넵 함유율은 임시 USTER 통계를 참고하였으며, 실을 제외한 모든 면섬유에 대해서 AFIS-N 단섬유 넵 시험기로 시험하였다(실의 경우, USTER TESTER 3 결과 참고).
온라인 품질 특성에 대한 USTER 통계는 임시 USTER 통계를 우선 이용할 수 있다. 표 5는 이러한 온라인 경험값에 대한 항목과 참고를 제시한다.
<표 4>
오프 라인 〔링 정방과 로우터 정방〕실험값 면, 소면, 블렌드 |
경험값〔USTER STATISTICS〕 |
| 번수 변동 CV 100m % 〔실〕 | USTER NEWS BULLETIN No. 36 |
| 균제도 (CV 0.01m) % 〔실, 로우빙, 슬라이버〕 | // |
| 보빈간 변동 (CVb%) 〔실〕 | // |
| 불균제도 지수 〔실〕 | // |
| 가는 결점 (-50%) 링사와 로우터 사 | // |
| 굵은 결점 (+50%) 링사와 로우터 사 | // |
| 넵(+200%와 +280%) 링사와 로우터 사 | // |
| 헤어리니스 (H) 〔실〕 | // |
| 헤어리니스 변동 (sh) 〔실〕 | // |
| 보빈간 변동 (CVb%) 〔실〕 | // |
| 절단강도 (cN/tex) 〔실〕 | // |
| 절단강력 변동 (CV%)〔실〕 | // |
| 신도 (%) 〔실〕 | // |
| 절단될 때까지의 일(cNㅑcm) 〔실〕 | // |
| CLASSIMAT 결점 〔실〕 | // |
| 넵 함유량(neps/g)〔원면, 소면, 슬라이버, 로우빙〕 | USTER NEWS BULLETIN No. 38 |
표 5와 관련 중요한 점들은 다음과 같다.
(1) 링 정방시, 시간당 1,000추의 사절수는 표 5에서 언급된 품질특성과 직접적인 관계가 있다(즉, 예외적으로 사절이 높은 스핀들에서는 일반적으로 평균 품질보다 낮은 실이 생산된다).
(2) 로우터 정방시, 경향은 (1)과 같다. 그러나, 이 경우에 USTER POLYGUARD는 4가지 채널(S, L, T 및 Mo)에서 구해지는 결점을 계산할 수 있고 이러한 품질 특성의 경우 임시 USTER 통계를 이용할 수 있다.
(3) 권사시, 품질특성은 콥 체인지, 끊어진 실 연결 및 클리어링에 따른 스플라이스 수의 누적값으로 나타낸다.
<표 5>
온라인 생산 값 |
실험값〔USTER STATISTICS〕 |
| 링 정방기 〔정소면, 소면〕 | |
| 실제 효율(%) 〔수동 도핑, 자동 도핑〕 | USTER NEWS BULLETIN No. 32 |
| 스핀들 1추의 시간당 생산량 (g) | // |
| 스핀들 1,000추의 시간당 사절 | // |
| 사절로 인한 생산량 감소(g, %) | // |
| 평균 사절 시간(min) | // |
| 로우터 정방기〔소면〕 | |
| 로우터 1추의 시간당 생산량 (g) | USTER NEWS BULLETIN No. 34 |
| 로우터 1,000추의 시간당 사절 | // |
| 평균 사절 시간 (min) | // |
| 결점 갯수(S, L, T ＆ Mo) | // |
| 권사기〔정소면, 소면〕 | |
| 클리어링후 매듭(스플라이스)의 갯수 | USTER NEWS BULLETIN No. 29 |
오프 라인 품질 특성사이의
실험실간 변동을 조사하기 위해, 여러 시험기관,
공장 실험실 및 연구소 등간의 실험 결과 변동을
파악하기 위한 조사가 유럽에서 실시되었다. 표 6은
Ne 56(10.6 tex), 꼬임 1,051tpm인 100% 정소면 링
방적사에 대해 1991년에 수행된 42개 실험실에
대한 분석결과이다.
<표 6>
품질 특성 |
실험실간 변동 CVb% |
| 번수(Ne 56, 10.6tex) | 0.74 |
| 꼬임(1051 tpm) | 2.03 |
| 균제도 (CVm%) | 0.93(UT 1/2/3) |
| 헤어리니스 (H) | 3.19(UT 3) |
| 헤어리니스 변동 (sh) | 2.71(UT 3) |
| 강도(Fmax./tex, cN/tex) | 3.35 (5m/min, CRE) |
| 신도 (E Fmax., %) | 7.34 (5m/min, CRE) |
| 가는 결점(-50%) | 1에서 4까지 |
| 굵은 결점(+50%) | 9에서 19까지 |
| 넵(+200%) | 24에서 44까지 |
자료 : TESTEX AG, Zurich
실의 신도 E Fmax(%)를 제외하고, 42개
실험실간 품질 특성 결과는 매우 양호한 상관
관계가 있었다. 인장 시험기가 ±1%의 정확도로
작동했지만, 패키지내와 패키지간의 신도 변동이
매우 크게 변화되었다.
4. 니트용 실의 품질 특성
표 7은 Ne 30(20tex) 면 100%, 정소면사를 싱글 저지(145g/㎡) 편성물로 편성한 후 T-셔츠를 만들어 염색(navy-blue)한 후 전문가의 외관평가에 의해 가장 우수한 것 "good" (5개)과 가장 나쁜 것 "poor" (5개)으로 분류한 결과이다.
<표 7>
| "good"과
"poor" 외관을 가지는 니트 웨어의 실
시험 결과 실의 품질 특성 |
Ne 30(20 tex) 정소면사 시료 5개에 대한 평균값 |
|
| 싱글저지 T-셔츠의 외관이 "good"인 경우 | 싱글저지 T-셔츠의 외관이 "poor"인 경우 | |
| 균제도 (CV 0.01m) | 12.7% |
13.5% |
| 가는 결점 (-50%)/1,000m | 1.4 |
3.5 |
| 굵은 결점 (+50%)/1,000m | 23.2 |
54.5 |
| 넵 (+200%)/1,000m | 42.8 |
82.3 |
| 번수 변동 (CV 100m) | 1.9%* |
1.4%* |
| CLASSIMAT-결점/100,000m
실 (A3+ B3 + C2 + D2 ) |
1.28 |
3.45 |
| 긴 굵은 결점 (E) | 0.60 |
1.30 |
| 긴 가는 결점 (H2 + I2) | 1.92** |
0.75 |
* 통계적으로 큰 차이가 없음
**샘플 5개중 1개의 샘플에서 긴
굵은 결점
그 결과에 의하면 번수 변동과 긴 굵은 결점을 제외하고 모든 경우에 'good' 가먼트에 사용된 실의 품질 특성이 'poor' 가먼트에 사용된 실의 품질 특성보다 우수하였다. 따라서, 편성(싱글 저지)된 가먼트의 외관과 편성된 실의 품질 특성사이에는 직접적인 상관 관계가 있다고 추론할 수 있다.
표 7의 자료를 토대로, 원형 위편성물에 사용한 실에 대한 품질 기준을 설정하였다(표 8). 이러한 값들은 면 100%, 정소면 링 방적사와 4가지 공칭 번수에 대한 단순 적용으로 한정된다.
<표 8>
원형 위편물용 정소면 링방적사(면 100%) |
||||
품질 특성 |
실의 번수 |
|||
| Ne 24 (25 tex) | Ne 30 (20 tex) | Ne 34 (17.4 tex) | Ne 40 (15 tex) | |
| CVt(100m) % | <2.0 |
<2.0 |
<2.0 |
<2.0 |
| CVm (0.01m) % | <11.0 |
<12.0 |
<13.0 |
<14.0 |
| 가는 결점(-50%)/1,000m | <3 |
<4 |
<7 |
<9 |
| 굵은 결점(+50%)/1,000m | <20 |
<30 |
<60 |
<100 |
| 넵 (+200%)/1,000m | <60 |
<70 |
<100 |
<120 |
| Fmax/tex (cN) | >10 |
>10 |
>10 |
>10 |
| CVFmax (%) | <6.0 |
<7.0 |
<7.5 |
<8.0 |
| EFmax (%) | >5.5 |
>5.3 |
>5.2 |
>5.0 |
| 헤어리니스 변동 (sh) | <1.5 |
<1.4 |
<1.3 |
<1.2 |
| A3+B3+C2+D2/I+E+G+F(굵은
결점)/100,000m (결점이 제거되지 않음) |
<30 |
<30 |
<30 |
<30 |
| H2+I2(가는결점)/100,000m (결점이 제거되지 않음) | <3 |
<3 |
<3 |
<3 |
이 표에 제시된 수치는 최소치를 의미하는 것으로 예를들면, 최대 강력(E Fmax)에서 Ne 24 경우 실의 신도가 5.5%이상, Ne 30 경우 5.3%이상, Ne 34 경우 5.2%이상, Ne 40경우 5.0% 이상 되어야 한다는 의미이다. 번수 변동과 CLASSIMAT값의 경우, 실의 번수는 결과에 영향을 미치지 않는다.
니트 웨어용 실의 평가시 고려해야 할 다른 중요한 품질 특성은 10m당 CVmass(10m)의 변동 계수이다. 이 값의 중요성은 실의 variance-length curves에 대한 연구로 평가될 수 있다(Uster News Bulletin 36호 참조). 실의 CVmass(10m) 값이 높은 경우, 편성물의 외관이 조화스럽지 못한 결과를 나타낼 것이다.