인터레이스사의 제조는 주기적으로 공기가 공급되는 노즐안에서 1본 또는 2본 이상의 원사가 주기적 으로 교락되는 공정을 말하는데 이러한 인터레이스 공정은 단순 소재의 복합, 이수축 혼섬사 제조 등에 널리 쓰이고 있으며 최근의 신합섬 제품 제조에도 상당한 비중을 차지하고 있는 기술이다. 인터레이스 효과는 노즐의 형태에 큰 영향을 받게 되는데 여러 노즐 전문 메이커에서 다양한 Dimension, Shape, Air path, closed 또는 open 형태의 노즐을 생산하고 있다.
인터레이스 노즐의 형태는 초기에 원형 단면에서 지금은 장방형, 세모형 등 불규칙하고 다양한 단면이 개발되었으며 원형 단면 보다는 불규칙한 단면의 노즐이 교락효과 면에서 뛰어 나다고 평가 받고 있다.
한편, 복합사 제조기술은 방사단계에서 복합방사에 의한 방법에서 연신과정중의 이수축 혼섬소재 제조, 그리고 그 다음 공정인 사가공단계에서 공기유체를 이용한 공기교락(air 인터레이스, air jet texturing) 그리고 가연 공정에서의 복합가연사 제조, 마지막으로 방적 공정에서의 복합사 제조 공정(커버링 사 포함, 단섬유·장섬유 복합사)등으로 크게 분류 되지만 특히 필라멘트사의 복합사 제조공정은 사가공 혹은 복합가연 등의 용어로 쓰여지고 있다.
최근 신합섬의 등장으로 이들 제조기술들은 많은 발전을 해 왔으며 특히 신합섬 제조공정중 사가공 기술은 신합섬 물성에 많은 영향을 주는 중요한 기술이 되고 있다. 필라멘트의 사가공 기술은 가연(false twist texturing)기술, air 인터레이스 와 에어제트 texturing(ATY)기계에서의 공기교락 기술 그리고 복합 가연기술등이 주된 기술로써 특히 이러한 여러 가지 기계에 공통적으로 사용되고 있는 기구가 인터레이스 장치로써 본 장에서는 인터레이스기계 장치의 메케니즘을 분석해보며 최근 개발 동향을 정리해 봄으로써 기업에서의 고부가가치 복합사 개발에 도움을 주고자 한다.
2종 이상의 공급 필라멘트사에 공기를 통과시켜 혼섬, 교락 또는 루우프, 모우가 형성된 실을 만들려고 하면 에어노즐을 이용하여야 하며 이러한 가공 노즐에는 인터레이스 노즐과 에어제트 노즐(타스란 노즐 이라고 부르기도 함)이 있다. 최근 이러한 노즐을 이용하여 성질이 다른 종류의 필라멘트를 혼섬, 교락 혹은 루우프 및 모우를 생성시킨 사를 신합섬 제품제조기술에 많이 사용하고 있으나 실 상태의 새로운 소재를 개발하는 과정에서 이들 노즐을 사용한 신합섬사를 포함해서 여기에 필라멘트와 모, 면, 비스코스 아크릴사등 천연 스테이플사와 복합가연 시켜 물성이 다른 사 상태의 신소재가 개발되고 있으며 이들 소재를 생산하는 복합사 제조기계도 여러 가지 사장력제어기의 개발과 함께 제시되고 있다.
이들 복합사들은 앞에서 언급한 노즐을 이용한 공기 유체와 가연기구(False twist device) 그리고 천연 스테이플사와 합성 필라멘트사의 복합시 사용되는 사장력제어장치를 부착시킨 새로운 복합사 제조기계의 개발과 함께 그 발전속도가 빠르기 때문에 이들 기술들을 요약 정리하여 관련 기업 기술자에게 도움을 주고자 한다.
인터레이스 기술은 미국 Du Pont사에 의해 처음 개발이 되었으며 공기유체가 필라멘트에 수직으로 충돌하며 이때 필라멘트 축에 평행한 난류가 실 주위에 생기게 된다.
인터레이스 기술은 그 목적이 제직성 향상에도 있으며 필라멘트사의 가연(twisting)이나 사이징(sizing)에 비해 제조 원가가 적게 소요된다는 큰 장점이 있으나 최근 high multi yarn(micro filament)이 등장 하면서 제품의 용도에 맞는 복합사 개발에 최적의 조건들이 제시되어야 하며 또한 기술적으로 해결 해야 할 점이 남아 있다. 인터레이스 기술은 에어제트 텍스쳐링 기술과 동일한 기술로 생각하기 쉬우나 공정에서 큰 차이는 에어제트텍스쳐링에서는 공기흐름을 사의 진행방향에 경사진 방향(보통 45°방향)으로 불어 넣고 있지만 인터레이스에서는 필라멘트 진행 방향에 수직으로 공기를 부딪치게하여 필라멘트들이 entangle 혹은 인터레이스되어 꼬여지게 만드는 차이점이 있다. 이때 공기는 사의 장력, 공기의 속도와 량에 따라 필라멘트 다발을 개섬하고 동시에 완전히 랜덤(random)으로 혼합하여 교락시키게 된다.
이러한 인터레이스 기술은 혼섬의 주된 수단으로 이용되고 있으며 방사시 혼섬, 그리고 꼬임사와 꼬임이 안된 실과의 혼섬 등에 이용되며 가연(false twisting)시에도 가연기구와 함께 사용되기도 한다. 그리고 사의 집속성을 향상 시키므로써 편평성의 개선, 가연 작업성의 향상, 다후다 직물의 경사의 무호부화, 그리고 위사용으로 고속위입성의 향상등 원가절감에 큰 기여를 하고 있다.
그리고 최근에는 합섬사의 복합사 개발에는 필수 불가결한 기구가 되었다. 그런데 이때 사용하는 공기는 2∼5㎏/㎠의 압력으로 교락이 일어나며 처리속도는 100∼6,000m/min로서 강한 장력을 받으면 교락이 소실되기도 한다. 교락수는 보통 5∼150회/m 이며 특히 5∼20회/m의 비교적 적은 교락을 줄때는 공정에서 품질 향상시 이용되고 있는 교락수의 범위이다.
예를 들어 75d/72f 필라멘트를 300m의 속도로 피드시키면 80여개의 교락이 생기며 피드속도를 200m로 낮추면 120여개로 증가되며 100m정도에서는 150여개의 교락이 주어지나 보통 혼섬사에서 사용하고있는 20∼50회/m나 30∼50회/m의 교락이 부피감 있는 Hand(태 혹은 촉감)를 갖는 직물 제조용으로 사용되고 있다.
이수축 혼섬사제조에 가연장치와 함께 인터레이스 노즐을 사용한 경우의 사의 구조와 가연복합사 제조공정도를 그림 39 에 보인다. 그림 39 에서는 가연후 인터레이스 노즐에서 공기교락을 부여하는 공정을 보여주고 있으나 인터레이스 노즐을 히터 앞에 취부하여 인터레이스 처리후 가연처리를 할 수도 있다.
인터레이스 기술의 메커니즘은 인터레이스 장치 자체가 작기 때문에 미소 공간내에서 형성되는 기류와 필라멘트간의 미세 운동에 대한 정설이나 이론적인 뒷바침은 아직 확실하게 정립되지 않고 있으나 몇 편의 발표된 실험결과를 분석하여 정리하면 다음과 같다.
공기압의 변화는 사의 운동을 고려 할 때 공기압 4.5㎏/㎠에서 최대의 교락수의 변화를 보이며 사속의 증가는 사의 위치를 편중시키며 공기유체가 사를 통과하는 횟수를 작게하며 피드율 증가와 함께 사장력이 감소하고 공기유체가 사를 통과하는 횟수가 감소하면 교락수도 감소 한다.
우선 그림 40 에 air interlacing과 air-texturing의 노즐의 차이점을 도시한 그림에서 노즐에 들어오는 필라멘트에 수직으로 강한 공기류가 부딪쳐 필라멘트를 개섬을 한다.
이러한 개섬이 공기가 들어오는 입구부분에서 발생하면 각각의 필라멘트는 개섬이 되면서 실이 들어오는 채널의 중앙부에 위치한 필라멘트들은 대부분 부풀려진다. 그리고 이때 유체흐름에 있어서 에너지가 가장 약한 양끝단 부분에는 두 방향의 와류에 의해 필라멘트들이 꼬임이 일어나고 양 끝부분이 서로 반대의 꼬임이 전달되어 일종의 복합이 이루어진다..
이때 인터레이스 노즐은 closed single orifice 노즐 혹은 open twin orifice 노즐이 사용되며 일반적으로 closed yarn 채널을 가진 single orifice 노즐을 많이 사용하고 있다.
그리고 이때 노즐을 선택할 때 기준은 공기소모가 가능한 한 적으면서 생산이 많이 될 수 있는 효율성이 높은 노즐을 선택해야 하며 부식성이 적으면서 균일한 물성의 인터레이스 효과가 얻어지는 노즐이어야 한다.
그리고 내마모성이 좋은 재료(예 : 세라믹)의 선택과 취급하기에 편해야 하며 특히 노즐 내에 실의 삽입이 쉬워야 한다. 그리고 노즐의 크기는 실의 굵기와 실의 종류에 맞는 것을 선택하여야 한다.
인터레이스사의 물성에 영향하는 인자는 크게 인터레이스 설비 자체의 공정인자와 공급되는 원사의 특성에 관계되는 공급원사의 인자 그리고 공정에서의 작업관리인자 등으로 구분할 수 있다. 이들 3개 인자를 다시 세부적으로 구분하면 아래와 같다.
인터레이스 사의 품질을 결정하는 물성은 일정길이 내에 인터레이스의 수, 두 nip point사이의 거리
그리고 인터레이스된 실의 두께 등이 될 수 있으나 이들은 모두 교락수에 영향하는 인터레이스사의 물성평가 항목이며 이들 물성에 영향하는 인터레이스 공정조건은 공기압, 공기유량, 사속 및 인터레이스 노즐내로 피드되는 피드율 등을 들 수 있고 더욱 중요한 것은 인터레이스 공정에서 실에 걸리는 장력 이 이들 교락수에는 많은 영향을 미치게 된다. 따라서 현재까지 보고된 실험적 연구결과에서 이들 공정조건과 사의 물성간의 관계를 정리하면 다음과 같다.
인터레이스 제트 형에는 크게 3가지 종류가 있다.
이들중 closed jet 형은 압축공기의 손실이 적은 장점이 있으나 사절이 되었을 때 기계를 정지시켜야 하는 단점이 있다. 반면에 open 형은 공기 손실은 많으나 기계 가동중 노즐내로 실의 피딩이 가능하므로서 생산성이 큰 장점이 있다.
여기서 jet 전·후의 필라멘트사의 사도가 실의 품질을 결정하는 중요한 인자가 되며 이때 실에 걸리는 장력을 최대한 줄여 주므로써 인터레이스사의 균제성이 좋아지며 사절(end break)도 줄어든다.
이러한 인터레이스사의 물성 평가는 일반적으로 다음의 3가지로 평가된다.
그러나 약 30% 까지 오버피드가 주어지는 에어제트텍스쳐링에 비해 인터레이스는 실의 기본적인 물성이 크게 변하지 않는 특징이 있다. 그리고 앞에 열거한 3가지의 jet 중 closed 채널 형이 가장 보편적인 노즐로 사용되고 있다.
그런데 사속V, 피드율 F를 파라메타로 한 경우의 공기압 P와 교락수 N과의 관계는 그림 41 과 같이
나타낼 수 있다. 그림 41 에서 여러가지 사속 조건 V에서 노즐 공기압력 P의 증가와 함께 교락수 N는
서서히 증가하는 현상을 보이나 노즐 공기압 P=4.5㎏/㎠부근에서 최대치를 보이는 것을 알수 있다.
지속적으로 P를 증가시킨 경우 N은 P=5.0부근에서 급격한 감소를 보여 P=6.0지점에서는 거의 교락이 생기지 않는 것을 알 수 있다.
또한 그림 41 에서 V가 증가하면 N은 거의 감소함을 알 수 있다. 이것은 V의 증가가 단위 시간 당 사가 공기 흐름을 끊어 버리는 회수가 감소하기 때문이다.
그림 42 는 150d/48f 멀티 폴리에스테르 필라멘트사의 피드율과 교락수 N과의 관계를 여러 가지 사속에 따라 도시한 것이다. 그림 42 에서 어떠한 사속변화 조건에서도 N은 최대치를 보이고 있음을 알 수 있다. 이같은 변화는 F가 낮은 경우 사의 장력이 커지기 때문에 교락부의 형성이 어렵게 되고, F가 증가함에 따라 사의 장력이 교락이 생기기에 적정한 장력을 갖게 되어 교락수 N도 증가하는 경향을 보이나, F가 더욱 증가를 할 경우 사가 느슨해지는 경향을 나타내므로 인터레이스 노즐의 사도 내에서는 사의 회전운동이 부족하게 되기 때문에 N은 감소하는 경향을 나타내게 된다. 최적치 F값의 산출은 조건별로 많이 다르기 때문에 최적치는 적정한 테스트를 거쳐 결정을 해야 할 필요가 있다.
다음은 인터레이스 공정에서 사장력변화와 실에 생기는 교락수의 관계를 정리한다.
사는 인터레이스 노즐을 통과할 때 사도관과의 접촉에 의해 마찰력이나 공기유동에 의한 유체저항을 받는다. 이때 실에 걸리는 장력차이는 사도에서의 사의 운동형태가 변화하므로써 발생하게 된다.
그림 43 은 공기압 P와 인터레이스 되기 전의 사에 걸리는 장력 T1의 관계를 도시 한 것이다.
그림 43 에서 볼 수 있듯이 공기압 P가 증가할 때 실이 받는 유체저항도 크게되어 사장력이 거의 직선적으로 증가한다. 그러나 P가 4.5㎏/㎠ 혹은 5㎏/㎠이상이 되면 감소하는 경향을 보인다.
그리고 비교적 적은 피드율(1%)에서 사속의 증가와 함께 장력 T1은 감소하게 된다. 이때 그 감소의 정도는 V=200m/min.부근에서 급격히 감소하며 실제 작업조건으로 적용하는 200m/min.이상의 사속에서는 그 감소의 폭이 작아짐을 알 수 있다. 그림 44 는 피드율과 사장력 T1과의 관계를 도시한 것이다.
피드율, F의 증가와 함께 장력 T1은 감소하게 된다.
이들 내용은 앞의 그림 41 과 그림 43 에서 도시되었듯이 사속 50m/min, 피드율 1%의 경우 공기압 P가 증가함에 따라 교락수 N과 인터레이스 노즐 입구에서의 장력 T1은 각각 증가하며 사속 V가 100m/min., 200m/min. 그리고 400m/min.로 증가 할 때는 교락수 N과 장력 T1이 감소하게 된다.
즉 교락수와 장력 T1은 공기압과 사속에 따라 같이 변화함을 알 수 있다. 그리고 그림 42 와 44 에서 볼 수 있듯이 피드율 변화에 따른 사교락수 N은 피드율 1%에서 최대치를 갖는데 비해 장력 T1은 피드율 증가에 따라 감소하는 결과를 보인다.
이는 사장력은 공기압이나 사속에 비해 피드율에 크게 영향을 받는다는 것을 보여준다.
Interlacing intensity 평가 방법은 여러 가지 방법으로 분석될 수 있다. 그중 needle method가 상업적으로 이용되었으나 이 방법은 mechanical scanning process 방법으로 바뀌고 있으며 그 외 광학 측정 방법은 측정결과의 정확도나 재현성에 있어서 기대에 미치지 못하고 있다.
mechanical scanning법은 어떤 특정 압력 하에서 인터레이스 된 사가 압축되어진 상태에서 실의 두께가 측정되어진다. 최근 이 방법은 연속적으로 측정이 가능 하면서 측정치의 정확도나 재현성이 우수하게 되었다. 이 실험 방법은 실험하는 실의 길이와 intermediate open length가 연속적으로 scanning이 되고 interlacing count와 interlacing length와 open length 그리고 이들의 변동(variation)과 분포(distribution)가 정확히 측정이 된다.
그리고 생산 관리에 중요하면서 공정에서 문제를 야기시키는 over-long unentangled yarn places의 값이 측정되는 장점이 있다. 그리고 인터레이스사의 물 성분석은 yarn thickness, unentangled yarn thickness, mean interlacing point thickness, yarn compression factor, interlacing point compression factor(interlacing stability의 척도), bind-in factor등이 계산되어진다. 표 26 에 이들 측정기기에서 측정된 측정항목과 data를 보인다.
| RIC 인터레이스 COUNTER | ||
|---|---|---|
|
Date : 04. 05. 1995 Yarn/Product : xyz abcd Test No. : 1234567 |
||
| Test Length(m) : 5 "Range" : 250 Speed(m/min) : 10 |
||
| Yarn Thickness(μm) : 86.7 Yarn Thickness Unentangled(μm) : 45.20 Mean Interlacing Point Density(μm) : 150.68 Yarn Compression Factor(%) : 90.44 Interlacing Point Compression Factor(%) : 240.07 Bind-In Factor(%) : 30.45 |
||
| 인터레이스s | Open Places | |
| Number/m Mean Length(㎜) CV(%) Maximum Length(㎜) Smallest Width(㎜) Threshold |
75.40 4.04 24.70 7.50 1 (V) 2.00 |
0.40 8.83 24.95 35.17 5 (㎜) 30 |
인터레이싱 기술은 여러 가지 분야에서 응용되고 있다. 예를 들면 세섬도 폴리아마이드 hosiery yarn, coarse carpet yarn에 사용되기도 하고 textured yarns, 혹은 technical yarns제조에 응용되는 기술이다. 한편 인터레이싱 장치는 방사기계, 연신기계, 텍스쳐링 기계(가연기구, bulked continuous filament texturing), 와인딩 공정, draw warping공정기계 등에 장치하여 사용할 수 있으며 설비의 공정을 줄여주고 생산 라인을 짧게 해 주는 역할을 하고 있다. 예를 들어 텍스쳐된 경사용 실은 다음의 3단계의 공정을 거쳐 직기에 올려질 경사빔이 준비 될 수 있다.
그리고 어떤 조건하에서는 flat yarn은 다음의 두 공정으로까지 줄여 질 수 있다.
표 27 에 인터레이싱 기술의 응용분야를 보인다.
표27 Interlacing applications| Items | Applications |
|---|---|
| Yarns |
* flat yarns * textured yarns * BCF carpet yarns * technical yarns |
| Interlacing process |
* interlacing a yarn in itself(intermingling) * intermingling of two or more yarns(복합) * circumvoluting a core yarn |
| Use in processing operations |
* spinning * draw spinning * spinning - drawing - texturing * drawing * texturing * draw warping * warping * circumvolution(와인딩) |
필라멘트사의 인터레이싱은 최근 그 중요성이 증가되고 있다. 특히 새로운 소재 개발의 요구가
인터레이싱 기구의 사용에 의한 사개발을 촉진시키고 있다. 더욱 인터레이싱은 사이즈나 가공조제
그리고 spooling oil과 같은 화학조제의 사용없이 사를 가공하는 방법이기 때문에 향후 더욱 그 기술이 발전 할 것으로 생각된다.
최근 극세사의 많은 사용은 더욱 이 인터레이스 기술의 응용범위를 넓히고 있으며 인터레이스에서의 낮은 공기압의 사용은 실을 더욱 부드럽게 하며 또한 필라멘트의 사절을 막을 수 있기 때문에 낮은 공기압의 사용으로 실의 물성을 향상 시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.
그리고 인터레이스 노즐도 공기의 소모를 적게하면서 낮은 압력하에서 효율이 높은 노즐 개발이 요구되고 있다. 한편 인터레이스사의 구조면에서의 약점을 보완하기 위한 제직 및 설계기술, 사용하는 실의 적정 선밀도의 선택, 다양한 극세사의 사용 등에 의한 제품 개발이 요구되며 특히 인터레이스처리는 가연처리에 비해 실의 강성이 높아 지므로써 직물의 촉감이 다소 딱딱해지는 점을 보완할 수 있는 점을 해결하면 더욱 고부가가치의 제품 개발에 그 이용가치가 높다고 하겠다.
최근 신합섬의 등장과 함께 극세사(1d∼0.3d)의 사용이 증가하면서 일반 원사(1.5d∼3d)에 비해 표면적이 큰 극세사의 인터레이스 제조 공정조건 설정이 재정립 되어야 하는 시점에 있다.
폴리에스테르 섬유의 단면을 원형으로 그리고 비중을 1.38로 가정할 때 극세섬유와 일반섬유로 구성된 동일한 굵기의 2가지 사의 일정길이내에 동일한 인터레이싱을 얻기위한 공기압의 관계는 아래의 관계식으로 주어진다.
여기서, n1 : 극세사의 denier(denier 번수)
n2 : 일반사의 denier(denier 번수)
P1 : 극세사의 공기압(㎏f/㎠)
P2 : 일반사의 공기압(㎏f/㎠)
앞에서 보인 그림 41, 42, 43 그리고 44 의 data는 일반 원사의 인터레이스 가공사의 데이터의 예이나 극세사인 경우는 이들 그래프에서 데이터보다 훨씬 많은 N의 값을 가질 것이라는 것을 예측 할수 있다.
따라서 극세사인 경우의 인터레이스 기계의 공정 조건과 사의 특성을 관련시킨 인터레이스된 사의 물성과의 관계에 대한 더욱 정량화된 연구의 필요성이 요구된다.
인터레이스사 제조기술은 사가공 분야에서 다양하게 이용되는 기술이며 특히 신합섬 제품에 많이 사용되는 극세사에는 후공정에서 생기는 여러가지 문제를 제거하기 위해 사의 집속성을 부여하는데 필수적인 장치이기도 하다.
그리고 사의 용도에 따라서는 가연공정전에 인터레이스 노즐을 기계에 부착시켜 복합가연사를 제조하기도 하며 인터레이스 노즐의 형상을 여러 가지로 바꾸어 실에 가연의 효과를 부여 할 수도 있다.
이러한 다양한 새로운 소재의 사가 개발되기 위해서는 이에 따른 다양한 기계의 개발이나 장치의 설계가 되어야 한다.
예전에 복합사 제조용으로 많이 사용되어 왔던 인터레이스 노즐은 인터레이스 전용기계나 타스란 전용기계에 붙혀 인터레이스 복합사를 제조하여 왔으며 요즈음은 여러가지 종류의 방사기에 취부하거나 DTY기계나 일반 와인더 등의 제직준비기를 이용하여 복합사 생산용으로 사용되어지고 있다.
1) 사 특성과 인터레이스 노즐 종류노즐 종류는 공정에 의존하며 사용되는 사의 종류는 폴리에스테르, 폴리아마이드, 폴리프로필렌, 아세테이트, 비스코스(레이온), 일반 스테이플 섬유, 에라스톤(elastone), cotton, wool, silk, aramide, carbon fibre, PTFE 등 거의 모든 종류의 섬유가 인터레이스 장치를 사용하여 복합화가 가능하다. 그림 45 에 각종기계에 붙여 필라멘트 복합사를 생산할 수 있는 인터레이스 노즐의 종류를 나타내었다.
그림45 인테레이스 노즐의 종류
현재 시판되고 있는 이들 인터레이스 노즐의 특성을 설명하면 다음과 같다.
가. 방사공정용 인터레이스 노즐그림 45 에서 볼 수 있듯이 방사공정에서 POY는 방사직후 인터레이스 장치를 붙혀 사가공을 할 수 있으며 이때 인터레이스 노즐은 nip density를 높혀주는 역할을 한다. 때로는 다음 공정에서 texturing을 더 효과적으로 하기위해 인터레이스된 POY를 제조할 때 사용하기도 한다. (그림 45 에서 PolyJet-SP ECO, PolyJet-SP) 또한 이 장치를 사용하여 특수용으로 사용되어지는 사를 제조할 때 FOY, SDY, FDY 제조공정에서 사용할 수도 있다.(그림 45 에서 PolyJet-SP) 한편 POY 제조공정에서 사의 tenacity를 줄여 주면서 공기 소비량도 낮게하여 특수 사를 제조할 때 사용하기도 한다.
(그림 45 에서 PolyJet-TG)
연신-권취 공정기계나 연신-꼬임이 주어지는 기계에 붙여 인터레이스 복합 사를 만들 수 있으며 이러한 인터레이스 노즐의 특징은 고속으로 사가 생산되는 공정에서 일정한 open length를 가지면서 부드러운 촉감을 주는 사 생산에 이용된다.(그림 45 에서 SlideJet-DT)
다. 가연 텍스쳐링 공정용 인터레이스 노즐국내 중소기업에서 가장 많이 보유하고 있는 소위 사가공기계에 붙혀 사용하는 인터레이스 장치이다. Two 히터 텍스쳐링 기계에서 1st 히터를 지나 가연 텍스쳐링이 된후 인터레이스 장치를 거쳐 2nd 히터에서 세팅이 되는 공정에 사용되는 인터레이스 노즐중 세트 텍스쳐사를 제조하며 값이 비교적 싼 인터레이스 노즐(그림 45 에서 CompactJet-FT)과 마이크로 필라멘트사도 작업이 가능한 보다 일반적인 노즐(그림 45 에서 SlideJet-FT)로 분류된다. 또한 non-sizing 경사용 사를 최대 텍스쳐링 속도로 높은 안정성을 가진 인터레이스사를 제조하기 위한 노즐도 사용된다.(그림 45 에서 PolyJet-FT) 한편 Two 히터 텍스쳐링 기계에서 1st 히터와 2nd 히터를 지난후 다시 꼬임을 풀어주는 메커니즘으로 DetorqueJet 인터레이스 노즐을 통과 시키므로써 다음 공정에서 더 빠른 속도로 피딩이 가능케 하는 detorque된 textured yarn을 만드는 공정(그림 45 에서 DetorqueJet)에서도 사용가능한 인터레이스가 있다.
라. 벌키사 제조용 인터레이스 노즐여기서는 spin-draw texturing 기계에 인터레이스 노즐을 취부하여 고속방사기에서 일정한 길이의 높은 nip 강도의 jet를 부여하는 노즐(그림. 2에서 PolyJet-BCF)과 2단계 와인더에 노즐을 붙여서 여러가지 색상의 BCF 사(Bulked Continuous Filament)를 blending하고 인터레이스 하기위한 jet(그림. 2에서 BCF-Jet)의 2종류가 있다. BCF-Jet는 비교적 사의 피복성이 개선된 부드러운 nip을 형성케 한다
마. 복합 커버링사 제조용 인터레이스 노즐이 노즐은 필라멘트사와 elastone 혹은 천연섬유 스테이플 사를 낮은 원가로 복합시킬 수 있는 노즐
(그림. 2에서 SlideJet-HFP)이며 air 커버링성이 뛰어나므로 새로운 물성을 지닌 복합사 개발이 가능하다.
그런데 이들 모든 인터레이스 노즐중 SlideJet-FT/DT 노즐이 가장 범용성이 있으며 와인딩 기계, air texturing 혹은 false twist texturing 기계 등에 취부하여 최근 상품화가 되고 있는 피치 스킨 형태의 직물 생산용 사를 제조할 수 있는 노즐이 된다. 따라서 다음절에 SlideJet 노즐의 종류와 특성에 대해 서술한다.
lideJet-FT series는 texturing과 와인딩 기계에 취부하여 textured yarn의 interlacing에 응용가능하며 FT15 노즐은 knitting시나 위입 혹은 경사 통입시 실의 해사성을 개선하기 위한 노즐이며 FT36 노즐은 제직효율을 높히기 위한 무결점 경사용 사의 인터레이싱에 사용되는 노즐이다. SlideJet-DT25라는 draw-twist와 draw-wind에서 flat yarn의 인터레이싱에 이용되며 경사나 Raschel과 경편기에서 사용되는 사의 인터레이스에 사용된다.
SlideJet-HFP Series는 HFP air 커버링 혹은 와인딩 기계에서 필라멘트사를 elastone과 천연
스테이플사와 복합할 때 사용된다. 이들 중 HFP 15/25 노즐은 평활성이 좋은 신축성사를 제조하는데 사용되며 HFP 36은 레저용에 사용되는 신축사에 staple fibre로 lock된 사 구조를 가지는 사 제조에 이용되는 노즐이다.
그리고 이들 SlideJet용 Jet Inserts는 제조하고자 하는 사의 특성에 맞는 것을 선택해야 한다.
그리고 이들을 선택할 때는 낮은 공기소비로써 에너지 최소화를 고려해야 하며 공정에 적정한 Jet Inserts를 선택해야 한다.
표 28 에 Jet Inserts의 종류와 적정한 사의 제조조건 및 공기 소모량 등을 보인다.
| Jet Insert |
Count Range dtex** Weft+Knitting/ Warp |
Filament Range dtex** |
Formula for air consumption qvn=m3/h |
Slide Jet 형 |
|---|---|---|---|---|
| SlideJet-FT15/FT36 for textured yarns | ||||
| P101 P102 P202 P201 P261 P262 P361 P471 |
...78/50 ...167/78 ...330/167 ...500/400 ...500/400 ...660/500 ...850/660 ...1600/900 |
1.0...3.0 ...5.5 ...5.5 ...5.0 ...5.0 ...5.0 ...5.0 |
qvn=0.376(Pe+1) qvn=0.562(Pe+1) qvn=0.918(Pe+1) qvn=0.918(Pe+1) qvn=0.918(Pe+1) qvn=1.836(Pe+1) qvn=1.970(Pe+1) qvn=2.910(Pe+1) |
FT15 FT15 FT15 FT15 FT36 FT36 FT36 FT36 |
| SlideJet-DT25 for flat yarns | ||||
| P131* P132* P231* P232* P331* P431* |
...78/50 ...167/110 ...330/230 ...670/400 1200/900 ...2400/1600 |
...3.5 ...3.5 ...5.0 ...6.0 ...7.0 ...12.0 |
qvn=0.376(Pe+1) qvn=0.562(Pe+1) qvn=0.918(Pe+1) qvn=1.343(Pe+1) qvn=2.250(Pe+1) qvn=3.644(Pe+1) |
DT25 DT25 DT25 DT25 DT25 DT25 |
| SlideJet-HEP15/25/HEP36 for HFP composite yarns | ||||
| P101S* P102S* P202S* P132 P251S* P261S* P262S* P361S* P471S* |
...78 ...167 ...330 ...167 50-330 ...500 ...660 ...850 ...1600 |
1.0...1.5 ...5.5 ...3.5 ...3.0 ...5.0 ...5.0 ...5.0 ...5.0 |
qvn=0.376(Pe+1) qvn=0.562(Pe+1) qvn=0.918(Pe+1) qvn=0.562(Pe+1) qvn=0.460(Pe+1) qvn=0.918(Pe+1) qvn=1.836(Pe+1) qvn=1.970(Pe+1) qvn=2.910(Pe+1) |
HFP15 HFP15 HFP15 HFP25 HFP36 HFP36 HFP36 HFP36 HFP36 |
* Jet Inserts P XXX(S) with integral sapphires for use with HFP air-커버링 and flat yarns
** Indicate values, highly dependent on various properties of the feeder yarns and the required 인터레이스d yarn properties
한편 국내 사가공업체에서 가장 범용적으로 사용할 수 있는 SlideJet FT로써 제조가능한 사의 굵기 범위와 인터레이스된 필라멘트사의 여러가지 물성 데이타를 표 29 에 보인다.
| et Insert |
Count range dtex* Weft+ knitting yarns |
Count range dtex* Warp yarns |
Filament range dtex (dpf)* |
Formula for air consumption qvn=m3/h |
Intensity of interlacing fix points /meter* |
Fix | Point |
Characteri- stics stability up to 0.3 cN/dtex 사장력 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Density | Lengt | |||||||
| SlideJet FT15** P101 P102 P202 P203 |
78 167 330 500 |
50 78 167 2×167 |
up to 1.2 up to 3.0 up to 5.6 up to 5.6 |
0.376(Pe+1) 0.562(Pe+1) 0.918(Pe+1) 0.918(Pe+1) |
140-180 (160-220 Micro) 100-140 (140-180 Micro) 90-110 80-100 |
high high high high |
short short short short |
soft soft medium medium |
| SlideJet FT36**
P261 P262 P361 P471 |
500 650 850 1600 |
400 500 660 850 |
up to 5.6 up to 5.6 up to 5.6 up to 5.6 |
0.918(Pe+1) 1.836(Pe+1) 1.970(Pe+1) 2.910(Pe+1) |
90-110 80-90 60-80 50-70 |
medium medium medium low |
long long long long |
up to 0.5 cN.dtex yarn tension high high high medium |
* Indicate values, highly dependent on various properties of the feeder yarns and the required 인터레이스d yarn
** Especially suitable for microfilament yarns also
한편, 인터레이스사의 품질이 양호할려면 interlacer 전·후에서의 사 장력이 낮게 걸리면서 일정하게 걸려야 한다. yarn 세트 장치가 붙어있는 texturing기계에서는 낮은 공기 소비조건에서 최적의 사가 만들어 질려면 SlideJet가 2번 shaft와 setting 효과를 주는 히터 입구 사이에 놓여질 때 가능하다.
그러나 interlacer는 세팅 히터 뒷편에 만약 공간이 허락한다면 3번 shaft 앞에 놓여질 수 있으나 이때는 통상적으로 0.7 ∼ 1.0 bar 더 높은 공기압이 요구된다. 낮은 사장력을 얻기 위해서는 3번 shaft의 속도감소를 2번 shaft의 속도로 조정하는 것이 필요하다. 이때 속도감소는 texturing 기계의 제조회사와 형태에 따라 다르며 보통 0 ∼ 3% 정도가 된다. 그러나 표준 SET하에서 인터레이스를 할 경우는 이 속도감소가 더 줄어든다. 예를 들어 인터레이스를 할 경우 크림프 수축이 정상적으로 된다는 가정하에서 공기압 4.5 bar에서 PET 세트사 167 dtex/30f×2의 속도감소는 DTY 기계에 따라 다음 표 30 과 같다.
| Machine | Reduction of speed(%) |
|---|---|
| Barmag and FK6M-80 Rieter Scragg SDC 800 |
8 ∼ 10% |
|
Barmag FK5 and Rieter Scragg SDS2 |
9 ∼ 12% |
| ICBT(ARCT)FT800 | 6 ∼ 7% |
| Heberlein FZ42 | 3 ∼ 4% |
| Murata 33H | 3 ∼ 7% |
그런데 실제 생산공정에서 인터레이스 노즐 부위의 장력은 제조된 사의 물성에 많은 영향을 미친다.
예를 들어 각 사의 사장력은 일반적으로 0.3 과 1.5cN을 각각 부과하므로써 인터레이스사 생산이 가능하다. 그러나 인터레이스 공기압과 기계종류에 따라서 더 높은 장력값이 jet 인터레이스 노즐 앞뒤에 걸릴 수도 있다.
그리고 2가닥의 사를 인터레이스 할 때는 2개의 실은 스핀들 뒤쪽에 놓여져야 한다. 그리고 중간 feed shaft(2번 shaft)의 같은 전달 장치를 통하며 함께 피드가 되어야 부분적으로 인터레이스가 되지 않는 부분이 없이 양호한 인터레이스사를 만들 수 있다. 이때 권취 장력의 조정은 대단히 중요하며 너무 높은 장력은 인터레이스사의 품질에 나쁜 영향을 미치며 중간 정도의 장력은 인터레이스된 사의 안정성을 약하게 한다. 그리고 SlideJet의 사 경로는 입구부와 출구부의 각도가 20°가 될 때 최적의 인터레이스사 품질을 얻을 수 있다. 이때 필요한 각도 20°는 아래의 열거된 텍스쳐링 기계에서는 2번 shaft와 세팅 히터 입구 사이에 기존의 사도에 바로 인터레이스 제트를 적절히 붙혀 조정하므로서 가능하다.
이때 압축공기압은 생산조건에 의존한다. 즉 실과 필라멘트의 번수, 생산속도, 사도, 그리고 사장력에 따라 약간씩 차이가 있으나 거의 1 ∼ 4.5 bar 범위내에서 사용된다. 그리고 인터레이스사 품질과 경제성(원가)을 고려한 최적 공기압의 결정은 여러가지 공정시험을 거쳐야 한다.
그리고 공기의 품질은 압력변동이 최대 0.1 bar를 넘지 말아야 하며 온도는 25℃±5℃, 상대습도는 40%이하로 유지되어야 하며 잔류 오일량은 0.2ppm 이상으로 마찰이 없는 공기입자의 크기는 0.2㎛ 보다 작은 상태이어야 한다.
그리고 만들어진 인터레이스사가 품질이 불량할 때는 표 31 에 보이는 불량원인과 제거방법에 의해 정상사 품질을 유지할 수 있다.
| 불량 | 원인 | 개선 |
|---|---|---|
| 낮은 안정성 |
장력과다 사도 불량 낮은 공기압 부적절한 노즐의 사용 |
장력 조절 사도 조절(Slide Jet 20°) 공기압 증가 노즐 교체 |
| 불균일한 교락 |
노즐의 설치 방향 오류 사도 설정 오류 장력 불균일 |
노즐을 반대로 재설치 |
| 교락수 과다 |
장력 과다 노즐 설치 방향 오류 사도 부적절 낮은 공기압 노즐 선정 오류 |
|
| 열거된 흠 중 2가지 이상이 중복하여 나타날 때 | 필라멘트 수 과다 | 원사 교체 |
