스크랩 섬유의 기초 강좌(1)

[무한질주]

섬유의 기초 강좌(1)

일본섬유뉴스 ? 2007년 1월 9일 (화요일)

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실 제조의 역사

본지에서는 일본 섬유 기술사 센터(JTCC)의 협력을

얻고, 오늘부터 약 90회에 걸쳐서 「섬유의 기초 강좌」를 연재합니다. 애독해 주십시오.

　　　　

지금부터 1만년 이상전의 신석기시대에는, 수렵이나

채취하는 시대가 시작되었고, 풀이나 삼, 또 양의 털을

실로 하는 방법을 몸에 익히고 있었다고 추정된다.

7000년 전에는 실을 뽑는 紡錘가 사용되고 있었다. 그 후, 오랫동안 실 제조는

수작업에 의해서 행해져 왔으며, 양모가 주가 되었다. 일본에서는 3000년 정도 전의

죠몽(?文) 시대의 유적으로부터 실을 사용한 직물이 발견되고 있다.

실 제조가, 오늘의 섬유 산업과 같이 기계에 의한 대량생산에 의해서 행해지게 된 것

은, 18 세기 후반에 영국에서 일어난 산업혁명으로부터이다. 1733년에는 와이앗트가

롤러식 방적법을 발명하여, 기계만으로 방적을 하게 되었다. 1764년에는 하그리브스가

제니-방적기를 발명하고, 수작업을 기계화함과 동시에, 여러 가지의 실을 동시에 방적

할 수 있도록 되었다. 아크 라이트는 1768년에 수력(水力)으로 운전하는 방적기를 발

명해, 방적 공장을 만들었다. 기계에 의해서 방적함에 따라, 영국의 섬유산업은 면방적

을 중심으로 크게 번영하여, 이러한 기술은 온 세상으로 확대되었다.

일본에서는 1867년에 최초의 서양식 기계 방적 공장이 시마즈반에이(島津?營)의

카고시마 방적소가 개업했다. 그 후, 일본의 방적 산업은 많이 번영하게 되었다. 방적

산업은, 근대화의 제1보로서 각국의 산업의 첨단을 걸어 오고 있다. 일본의 방적은

지금 더욱 높은 기술과 품질을 유지하고 있지만, 코스트면 등의 점으로부터 중국 등의

개발도상국에 주체가 옮기고 있다.

참고：섬유 공학(I), 일본 섬유 기계 학회(2001)

섬유의 기초 강좌(2)

일본섬유뉴스 ? 2007년 1월 10일 (수요일)

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실을 만든다〈1〉/사의 특성과 표시법

　실에는, 단섬유(스테이플 화이버)를 뽑은 방적사(스펀 얀)와 비단이나 화학 섬유와 같이 연결된 필라멘트 얀이 있다. 방적사는, 강력, 굵기 등의 역학적인 특성을 가지는 것과 동시에, 꼬임이나 보풀 등의 표면적인 특성을 가진다. 또, 굵기의 변화나, 강력의 변화 등의 무라(班)가 있다. 보풀이나 무라는 직물 제품에 방적사의 독특한 감촉을 주게도 된다. 필라멘트 얀은 섬유의 역학 특성의 이용율이 높고, 균등하여, 많은 경우 독특한 광택을 가지지만, 고압성이나 유연성이 부족하다.

　실의 굵기를 나타내는 데는, 일정한 중량의 실이 가지는 길이로 나타내는 항중식과 일정한 길이의 실의 중량으로 나타내는 항장식이 있다. 방적사는 항중식에서 나타내는 경우가 많지만, ISO(국제 표준화 기구)는 모든 실에 대해 항장식을 이용하는 것을 추천 하고 있다.

　실에는 꼬임이 주어지는 것이 많아, Z꼬임과 S꼬임이 있다. 실 표면의 꼬임의 선이 왼쪽 밑으로 되어 있는 경우가 Z꼬임으로, 오른쪽 밑의 경우가 S꼬임이다. 방적사의 단사에는 Z꼬임이, 단사를 합한 합사에서는 S꼬임을 이용하는 것이 많다.

　방적사에서는 실의 굵기 변화는 지극히 중요한 인자이다. 실 굵기 무라가 많은 실은 직물 외관이 균일하게 되지 않을 뿐만 아니라, 염색 무라로도 된다. 실의 굵기 무라의 정도는, 평균적인 굵기와 각 부분의 굵기와의 차이의 총화를 평균 굵기로 나눈 값을 퍼센트 표시한 U%(U퍼센트)로서 나타내는 것이 많다.

섬유의 기초 강좌(3)

일본섬유뉴스 ? 2007년 1월 11일 (목요일)

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실을 만든다〈2〉/방적의 기본 조작

　섬유, 특히 천연 섬유는, 품종, 생산지나 기후, 개체, 수확 시기, 부위, 선별의 정도 등에 따라, 섬유의 품질이나 가격이 크게 다르다. 화학 섬유도 품종에 의해서, 기능, 품질이 다르다. 방적에서는, 생산성 및 기능 등의 소비 성향의 수요에 따라, 코스트 및 품질의 허용 범위 내에서 섬유의 선별과 브랜드(혼면)를 한다.

　방적 공정의 기본에 대하여, 가장 일반적인 면사의 방적을 예로 설명한다. 우선 컴팩트하게 포장된 섬유덩어리를 풀어 흐트러뜨리고, 먼지나 협잡물을 제거하면서 각종 섬유를 혼합하는 혼타면 공정, 섬유를 틀어서, 평행하게 하는 것과 동시에 다발 상태로 하는 빗는 소면공정(Carding), 섬유다발을 여러 개를 모아 혼합해 다발의 균형화, 섬유의 평행화를 해주는 정소면공정(Combing)이나 연조공정(Drawing), 섬유의 평행화를 재주면서 섬유다발을 가늘게 하는 조방공정(Roving), 섬유다발을 한층 가늘게 하며, 꼬임을 만들어 줌에 따라, 다발을 모은 후에 실로서 감아 내는 정방정방(Spinning)으로 된다. 정방실은, 다시 감거나, 합사, 연사, 행크 감기, 보풀 태우기 등의 마무리로, 제품에 따라 하는 것이 있다.

　각 공정에 대하여, 먼지 제거, 개섬, 혼합, 평행화, 균형화, 섬세화, 다발 모으기(集束), 권취(卷取)가 포인트이며, 면, 양모, 화,합섬 등의 원료의 특성이나 방적하는 제품 품종 등에 맞추어 공정을 모아 설치할 수 있고, 각 공정의 기계가 사용된다

섬유의 기초 강좌(4)

일본섬유뉴스 ? 2007년 1월 12일 (금요일)

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실을 만든다〈3〉/면방적1 혼타면공정에서 연조공정

면사의 방적 공정 가운데, 최초의 혼타면으로부터 연조공정에 대해 설명한다.

　(1) 혼타면 : 면방적에서는, 포장에 의해 덩어리진 상태로 되어 있는 원면을, 우선 비터(Beater), 스파이크(Spike), 면을 트는 등, 개섬과 혼합을 반복하는 혼타면 공정을 거친다. 이에 따라 원면 중의 잎 부스러기, 종자 조각, 줄기 조각, 모래 먼지 등의 잡물을 제거함과 동시에 개면과 혼면을 하여, 깨긋한 개섬 상태의 조합면으로 만든다. 혼타면공정의 기계는, 원면의 품종, 잡물의 정도, 방출하는 실의 번수나 품질, 사용 기계의 성능 등에 따라서 작용이 다른 설비가 여러 가지 조합하게 된다.

　(2) 소면(카딩) : 혼타면공정을 거쳐 만들어 진 시트(sheet) 상태의 프리스(Fleece)를, 속도차이가 있는, 좁은 틈으로 주행하는 바늘을 심은 판 모양의 플랫(flat)와 바늘을 심은 것 같이 와이어를 감은 실린더 사이를 통과 시킴에 따라, 혼타면공정에서 제거할 수 없었던 잡물, 극히 짧은 섬유, 섬유 덩어리 등을 제거해, 동시에 섬유를 평행으로 한다. 만들어진 얇은 시트 상태의 웹은, 꺼꾸로 도는 트럼펫(Trumpet)으로서 모아지며 슬라이버(Sliver)로서 통 모양의 캔즈(Cans)에 모은다.

　(3) 정소면(코밍) : 그 다음에, 섬유를 간헐적으로 공급하면서 회전하는 빗으로 빗는   것에 따라, 소면공정에서 제거할 수 없었던 잡물, 극히 짧은 섬유, 넵프(Nap, 극소 섬유덩어리) 등을 제거하며, 섬유를 평행하게 만든다.다만, 이 공정을 생략하는 경우도 있다.

(4) 연조(드로잉) : 만들어진 슬라이버의 굵기의 차이나, 기계간의 차이를 시정해, 섬유의 평행도나 혼합도를 향상시키기 위해, 여러 라인의 슬라이버를 모아서, 여러 개의 롤러 사이에서 당겨 늘려서 굵기를 조정한다.

섬유의 기초 강좌(5)

일본섬유뉴스 ? 2007년 1월 15일 (월요일)

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실을 만든다〈4〉/면방적2 조방공정에서 정방공정

　연조공정에서 만들어진 스라이버는 조방공정, 정방공정을 거쳐 실로 된다.

　(1) 조방(로빙) : 연조에서 나온 슬라이버는, 한층 더 연신하여 섬유의 평행도를 올리 고, 극히 적은 꼬임을 줌에 따라, 그 다음의 정방공정에서의 다루기 좋게하고, 조업성 을 향상시킨다. 혁신 방적에 대해서는, 조방공정을 생략한다.

　(2) 정방(스피닝) : 조방공정으로 만들어진 조방사, 또는 연조에서 만들어진 슬라이버 는, 정방기계의 드래프트 존에서 연신되어 만들려는 굵기로 된 후, 꼬임을 더 주면서 보빈에 감긴다. 정방공정의 드래프트(draft)장치의 본래 형태는, 3개의 보텀 롤러 (bottom roller)에 톱 롤러(top roller) 3개가 맞닿아 누른 상태로, 중간의 미들 롤러 (middle roller)에는 크레들(cradle)과 에이프런(apron)을 붙일 수 있어, 미들 롤러에서 나온 섬유의 끝을 콘트롤하기 용이하게 하여, 부정확한 드래프트를 일어나는 것을 막는데 도움이 되고 있다. 링을 이용하는 정방에 있어서의 실의 장력은, 링의 지름, 트러블러의 무게, 벌룬링(Balloning)의 높이 등에 의해서 크게 좌우되어 정방공정의 조업성에 영향을 준다.

　최근에는, 스핀들(Spindle)의 회전에 의하지 않는 꼬임을 주는 오픈엔드(Open-end) 정방이나, 공기의 기류에 의해 실을 만드는 결속방적 등도 있다. 링 정방기라도, 정방 기의 드래프트 부분 뒷쪽에, 흡인 에어 등을 이용해, 프리스의 확산을 막고, 꼬임각도 를 작게 해, 프리스 겉의 보풀이 되는 섬유를 꼬임로 말려 들게 함으로서 보풀이 적은 실을 만드는 콘팩트 스피닝(Compact spinning) 기술이 개발되었다. 실의 강도, 신도가 향상되어, 광택이나 외관이 뛰어나 단사인 상태에서도 합사 같은 수준의 성능을 가진 실로서 주목 받고 있다.