불균제도

본보에서는 2올 이상의 단사에 꼬임을 주어 2합연사 또는 3합연사를 만들었을 때 사용된 단사의 어떤 품질 특성이 어느 정도 변하는지를 결정하기 위한 경험적인 방법이 고려될 것이다. 본 실험에서는 이론값과 실험값사이에 매우 양호한 상관 관계가 있음을 보여줄 것이다.

불균제도 U%, 변동계수 CV% 및 결점의 측정 절차

여러 가지 원면과 다양한 정방공정에 의해 만들어진 실 28배치로부터 샘플을 채취하여 시험하였다. 각 샘플은 콥 10개로 구성되며 단사의 품질 특성을 측정하기 위해 각 콥에서 실 400m를 채취하여 시험하였다(배치당 시험된 전체 길이는 4,000m).

2합연사를 시험할 때 각각의 단사들의 균제도를 동시에 측정하였다. 400m씩 5회 시험하여 시험한 총 길이는 2,000m이다. 이같은 방법으로, 3합연사의 단위길이당 무게변화를 3개의 콥에 대해서 시험하였다. 3합연사인 경우 시험 길이는 400m였고 콥 3개를 3회 시험한 전체 실 길이는 1,200m였다.

결점수를 측정하기 위한 감도수준은 다음같이 선택하였다 : 가는 결점 -30%, 굵은 결점 +50%, 넵 +200%. 합연사의 가는 결점수는 일반적으로 선택하는 감도 수준인 -50%에서 너무 적게 나타났다. 따라서 본 시험에서는 감도를 더 높게 세팅하였다.

불균제도 U%와 변동 계수 CV%

단사, 2합연사 및 3합연사에 대한 이같은 시험으로 결정된 측정값을 <그림 1>과 <그림 2>에 나타내었다. 컬럼의 정상은 중간값에 해당한다. 불균제도 U%와 변동계수 CV%에 대한 합사의 영향은 이전의 연구결과로부터 이론적으로 유도될 수 있다. 더블링의 법칙에 따르면

U₁= 단사의 불균제도

U_n = n합 연사의 불균제도

n = 합연된 실의 수

zCV_n = n합 연사의 변동 계수

N = 합연된 실의 수

<그림 1>과 <그림 2>를 보면 이러한 더블링 법칙을 확인할 수 있다. <그림 1>에서 중간값은 단사인 경우 12%, 2합연사인 경우 8.5% 그리고 3합연사인 경우 7%이다. <그림 2>에서 중간값은 단사인 경우 14.7%, 2합연사인 경우 11% 그리고 3합연사인 경우 9%이다.

결점

가는 결점, 굵은 결점 및 넵

결점에 대한 측정결과를 대수용지에 나타내었다. 중간값은 2중대수용지에 나타내었을때 직선을 따라 존재하고 있다<그림 3> <그림 4> <그림 5>. 따라서 단사, 2합연사 및 3합연사의 결점수 사이에는 적어도 대수관계가 존재한다고 말할 수 있다. 이 관계를 보다 명확하게 이해하기 위해 다음과 같은 사항이 고려될 수 있다. 만약 단면증가가 +60%인 굵은 결점이 2합연사에서 보통 실 단면의 실 길이에 평행하게 놓이면, 그때 2합연사에서 단면 증가는 단지 +30%, 3합 연사에서는 +20%가 될 것이다.

확률론적으로 볼 때, 합연사에서는 결점 수가 상당히 감소할 것으로 예상된다. 측정결과로부터 다음과 같은 수학적인 관계를 발견하였다.

log Zn = log Z - k log n (1)

Z = 단사에서 결점의 수

Zn = 합연사에서 결점수

n = 합연된 단사의 수

k = 상수

굵은 결점과 넵의 경우 상수 k는 인자 3으로 결정되었다. 공식 (1)로부터 합연사의 굵은 결점 및 넵 수와 관련 단사의 굵은 결점 및 넵의 수를 평가할 수 있기때문에 전환율을 결정할 수 있다.

(2)

(3)

2합연사와 3합연사에서 굵은 결점과 넵의 수

따라서 2합연사에서 굵은 결점과 넵의 수는 단사에서 굵은 결점과 넵의 수를 7로 나누는 방법으로 대략적으로 계산할 수 있다. 3합연사인 경우 27로 나누어야 한다.

가는 결점의 경우 상수 k는 인자 4로 결정되었다. 공식 (1)로부터 우리는 단사의 가는 결점수로부터 합연사의 가는 결점수를 결정할 수 있기때문에 전환율을 다시 계산할 수 있다.

2합연사와 3합연사의 가는 결점수

예:

감도 수준을 +50%로 고려하였을 때, 3합연사를 형성하는 단사의 굵은 결점수가 실 1,000m당 380이다. 3합연사의 굵은 결점수는 몇 개인가?

3합연사에서 굵은 결점수는

감도수준 -30%에서 단사의 경우 가는 결점수는 실 1000m당 3079개 였다. 3합연사일 경우 가는 결점수는 얼마가 될 것인가?

3합연사에서 가는 결점수는

인장강력과 신도

먼저, 꼬임을 다양하게 하여 2합연사와 3합연사의 형태로 Ne 39 정소면사를 만들었다. 인장강력을 측정해 <그림 6>에 나타내었다. 합연꼬임인자 αe=0(2가닥의 평행사)인 경우 강도는 단사값보다 낮은 값임을 이 그래프에서 알 수 있다. 그 이유는 약한 부분의 존재가능성이 2개의 실인 경우 증가되기 때문으로 설명될 수 있다. 대부분의 경우 모든 단사에 동일한 예비장력이 가해지지 못하기 때문에 실에 가해진 힘이 다른 효과를 보이게 된다. 합연꼬임인자가 적어도 αe=1과 2사이일 때만 단사의 인장강력보다 크게된다. αe=7.5일때 인장강력은 최대이다. 그러나 αe=7.5이상일때는 과꼬임으로 인해 절단강력이 감소된다.

다른 원면과 다른 정방시스템을 이용해 행한 두 번째 시험에서는 최대 인장강력에 대한 더블링의 영향이 고려되었다. 그에 따라 꼬임인자 αe는 짧은 스테이플 실의 경우 2.0, 긴 스테이플 실의 경우 2.5가 선택되었다.

통계적으로 측정 길이내에서 약점 발생은 실 단면내의 섬유수가 적을수록 더 많아진다. 왜냐하면 실이 가는 경우 단위 길이당 무게변화가 더 크기 때문이다. 그러므로 가는 실을 합연할 경우 더 굵은 실로 합연할 경우보다 절단강력면에서 향상여지가 크다. 시험은 이러한 가정을 확인하기 위해 실시되었다<그림 7>. 그 밖에도 이론적인 측면을 고려하면 동일 번수를 합연할 경우보다 절단강력은 증가할 것으로 예상되는데 단위길이당 무게변화가 더 클수록 강력 증가가 더 클 것으로 추측된다. 단위길이당 무게변화가 매우 크게 나타날 수 있는 울인 경우, 절단강력은 합연사에서 매우 효과적으로 증가할 수 있음을 <그림 7>로부터 알 수 있다.

<그림 7>에서 절단신도에 대한 더블링 효과는 매우 다양함을 알 수 있다. 정소면의 경우, 어떤 경우에는 신도가 약간 감소하는 경우도 있으나 3합연사인 경우에는 항상 증가하였다., 울인 경우에는 절단 신도는 2합연사와 3합연사 모두 크게 증가한다.

이론적으로 절단강력 변동계수에 대한 합연사의 영향은 잘 알려져 있다. 이 경우에도 더블링법칙이 유효하다.

CV₁ = 단사의 CV_Fmax

CVn = n 합연사의 CV_Fmax

n = 합연 실의 수

<그림 8>은 단사, 2합연사 및 3합연사의 절단강력 변동계수에 대한 결과를 나타내고 있다. 각 경우에 컬럼의 정상이 중간값에 해당한다.

<그림 8>을 보면 시험적으로 결정된 값과 더블링법칙으로 예상한 값이 잘 일치한다.

결론

합연사를 하게되면 단사에서 다양한 품질특성이 향상될 수 있다. 품질향상 정도는 단사 시험결과를 토대로 대략적으로 예측할 수 있다. 본보에서는 단사의 결점수, 불균제도(단위길이변화당 무게) 및 절단강력에 대한 값을 토대로 합연사의 성질을 계산할 수 있는 방법에 대해서 서술하였다. 일련의 시험으로부터 얻어진 결과를 보면 합사가 절단강력과 절단신도값에 어느정도 영향을 미치는가를 알 수 있다.