가장 기초적인 설계 혹은 좁은 범위의 설계는 직기의 세팅조건을 결정하는 것으로 이를 룸 셋팅(Loom setting)이라고 한다. 과거에는 직물의 룸 셋팅설정이 거의 경험에 의해 이루어졌으며 현재에도 설계자는 설계서 대로 작업이 이뤄지는지 확인하고 수정하는데 사용하고 있다.
수학적인 모델링 등을 통해 보다 과학적인 접근이 시도된 것은 얼마 되지 않았으며 직물특성상 경험적인 지식과 복잡한 섬유제조공정의 인자를 완전 배제시킬 수는 없다. 직물의 룸 셋팅 계산방법 (공식)은 여러 가지가 소개, 활용되고 있으며 소재 및 용도에 따라 다소의 차이가 있다.
여기서 설명하고자 하는 방법은 이 가운데 한가지 방법으로서 모든 경우에 적용되는 규칙이 아닐
수도 있다. 중요한 것은 제품특성에 가장 적합한 설계이론을 채용하고 그 이론의 약점을 보완할 수
있는 경험과 수단을 사용하는 것이다.
룸 셋팅의 기본은 단위 길이당 경,위사 밀도를 계산하는 것이다. 실을 원통형의 강체라고 가정하고 경사나 위사 한 방향의 실만이 있다고 가정할 때 일정한 단위길이(1 meter)안에 배열할 수 있는 최대본수(최대밀도 또는 한계밀도)는 다음과 같이 계산된다.
실은 굵기 즉 직경을 번수로 표시하며 길이와 무게와의 관계를 사용한다. 항중식의 공통식을 기준으로 하면 실 번수(Nm)는
최대밀도는 소재, 번수 그리고 다음에 설명할 경,위사 교착상태에 의해 결정되지만 실제로 섬유는 강체가 아니기 때문에 밀도 D는 다른 인자에 의해 영향을 받는다. 따라서 다음 식과 같이 된다.
K : 소재종류, 사특성에 따른 상수
실의 굵기는 길이와 중량으로 정해지는 것인데 그 직경은 실의 상태로 다르다. 일반으로 널리 사용되는 실험식의 예를 든다. 일명 이것을 어센허스트씨의 직경공식(Ashenhurst's Diameter Rule)이라고 부른다.
즉 중량 1파운드(pound) 중에 포함하는 실의 길이를 재고 이 평방근에서 경험상수(Posselt씨 계수)를 감하여 얻은 값으로서 1인치 사이에 있어서의 밀접 배열할 수 있는 실 수로 하고 이 실 수의 역수를 실의 굵기로 하는 방법이다.
d=1/n = 1/ √c - a% = 1/(1 - a/100) √c (1)
c = 1 파운드중에 포함하는 실의 길이
a = 경험상수 (Posselt씨 계수)
d = 실의 굵기 (in)
n = 1인치 간에 있어서의 밀도배열사수라면
n = √c - a(%)
a의 값은 실의 종별은 물론 연수의 강약, 측정자의 개인적 오차에 의하여 차가 있으나
포젤트(Posselt)씨의 계산에 의하면 다음과 같다.
위 식에 N=번수, D=데니어로 하여 상수를 대입하면 다음과 같이 되고 실의 굵기(직경, 인치)가 구해진다.
실의 굵기를 계산하는 방법은 경험식에서 1인치에 배열하는 실의 수가 구해지므로 그 역수로서 굵기로 한다.
(2) 실 배열1인치 사이에 배열할 수 있는 실의 수 계산식은 다음과 같다.
따라서 실의 직경 즉 굵기는 1인치 사이에 배열할 수 있는 실의 수이다.(전기 (1)식 참조)
예1)20번수 면사의 직경은 다음과 같이 계산할 수 있다.
20'S 1 파운드의 길이는 840yd×20=16,800야드
1인치 사이에 배열하는 실수 = √16,800 × (1 - 0.07) = 129.6 × (1 -0.07)=120.6올
1
따라서 실의 직경은 ------ 인치이다.
121
예2)방모사 28'S의 직경은 다음과 같이 계산할 수 있다.(Yorkshire system)
1인치 사이에 배열하는 실수 = √256 × 28 × (1 - 0.15) = 84.7 × 0.85 = 72올, 실의 직경은
1
---- 인치가 된다.
72
예3)16D의 생사의 직경은 다음과 같이 계산한다.
16D 1파운드 중에 있는 길이 = 278,671yd
1인치 사이에 배열하는 실 수 = √278,671 × (1 - 0.04) = 527.89×0.96 = 506.7≒507
1
실의 직경은 ------ 인치가 된다.
507
예4) 면사 1's의 직경은 얼마인가?
1"
1"
1"
D = ------------- = --------------- = ---------
√840×(1-0.07)
28.98×(1-0.07) 26.95
예5)소모사 1m/m의 직경은 얼마인가?
(1파운드중에 있는 표준번수의 마수는 소모사 및 방모사의 공통식번수는 496야드이다.)
1"
1"
D = ------------------ = ----
√496×(1-0.1)
20
예6)방모사 1m/m의 직경은 얼마인가?
1"
1"
D = -------------- = -------
√496×(1-0.15)
18.93
일반으로 사용되는 경험식, 직경 산정식을 다른 원사의 비중으로 환산하여 직경공식을 구하면 다음과 같다.
[표2-1 실의 비중과 직경]| 실 의 종 류 | 비 중 | 실의직경(in) | 실의직경(mm) |
|---|---|---|---|
| 비스코스인견 | 1.52 | √D/2,139 | 0.01189 √D |
| 아세테이트인견 | 1.32 | √D/1,993 | 0.01274 √D |
| 나이론 | 1.14 | √D/1,852 | 0.01371 √D |
| 비니론 | 1.30 | √D/1,977 | 0.01285 √D |
| 사란 | 1.70 | √D/2,529 | 0.01004 √D |
| 테트론(테리렌 ) | 1.38 | √D/2,038 | 0.01246 √D |
| 테비론 | 1.39 | √D/2,048 | 0.01242 √D |
| 생사 | 1.36 | √D/2,023 | 0.01256 √D |
| 면사 | 1.54 | √D/26.8√N | 1 --------- 1.055√N |
| 보통스프(1.5d) | 1.50 | √D/26.37√N | 1 --------- 1.038√N |
| 구하는 원사번수↗ ↙기지원사번수 |
원사 (영식) |
면사 (공통식) |
소모사 (공통식) |
방모사 (공통식) |
비스코오스 스프 | 가네가론 (공통식) |
카시미론 (공통식) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (영식) | (공통식) | |||||||
| 면사(영식) 1 ----- 26.8√N |
/ | 1.690 | 2.601 | 6.050 | 1.012 | 1.717 | 2.026 | 2.069 |
| 면사(공통식) 1 ----- 26.8√N |
0.590 | / | 1.539 | 3.580 | 0.599 | 1.016 | 1.199 | 1.224 |
| 소모사(공통식) 1 ----- 26.8√N |
0.384 | 0.650 | 2.327 | 0.389 | 0.660 | 0.779 | 0.795 | |
| 방모사(공통식) 1 ----- 26.8√N |
0.165 | 0.279 | 0.430 | / | 0.167 | 0.284 | 0.335 | 0.342 |
| 비스코오스, 스프(영식) 1 ----- 26.8√N |
0.982 | 1.663 | 2.559 | 5.954 | / | 1.690 | 1.994 | 2.035 |
| 비스코오스, 스프(공통식) 1 ----- 26.8√N0.489 |
0.984 | 1.514 | 3.523 | 0.590 | / | 1.180 | 0.204 | |
| 가 네 가 론(공통식) 1 ----- 26.8√N |
0.492 | 0.834 | 1.284 | 2.987 | 0.492 | 0.834 | / | 1.021 |
| 카 시 미 론(공통식) 1 ----- 26.8√N |
0.482 | 0.817 | 1.258 | 2.926 | 0.490 | 0.831 | 0.980 | / |
예7)면사 20'S와 동일직경의 소모사는 몇 번수(공통식)인가? 면사의 횡괘와 소모사의 종괘와의 교우점인 2.601인 계수를 써서 2.60×20=52.02번수가 된다.
[표2-3 동일직경의 각종원사번수환산표(필라멘트사용)]| 구하는데니어↗ ↙기지 데니어 |
생사 | 인견 | 아세테이트 | 나일론 | 비닐론 | 사란 | 테트론 | 테비론 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 생사 | √D ----- 2.023 |
/ | 1.118 | 0.976 | 0.838 | 0.955 | 1.250 | 1.015 | 1.022 |
| 인견 | √D ----- 2.139 |
0.895 | / | 0.868 | 0.750 | 0.854 | 1.119 | 0.908 | 0.914 |
| 아세테이트 | √D ----- 1.993 |
1,030 | 1.152 | / | 0.864 | 0.985 | 1.288 | 1.046 | 1.053 |
| 나일 론 | √D ----- 1.852 |
1.193 | .1333 | 1.158 | / | 1.140 | 1.491 | 1.211 | 1.219 |
| 비니론 | √D ----- 1.977 |
1.045 | 1.069 | 1.015 | 0.877 | / | 1.308 | 1.062 | 1.070 |
| 사란 | √D ----- 2.529 |
0.800 | 0.895 | 0.777 | 0.671 | 0.765 | / | 0.812 | 0.818 |
| 테토론 | √D ----- 2.038 |
0.986 | 1.102 | 0.957 | 0.826 | 0.941 | 1.232 | / | 1.007 |
| 테비론 | √D ----- 2.048 |
0.978 | 1.093 | 0.950 | 0.820 | 0.935 | 1.223 | 0.993 | / |
예8)나이론 70D와 동일직경의 테트론은 몇 데니어인가?
1.211 × 70 = 84.77D
여기서 나온 밀도계수는 소개한 설계공식 중에서 가장 중요한 인자인 반면에 취약점이기도 하다. 이 값은 사용원료 종류, 제품의 용도, 가공방법 등에 의해 영향을 받으며 표준화가 요구되는 인자이다. 즉 제품용도에 따른 핸들 또는 품질을 파악하고 있어야 하는데, 이를 위해서는 품종별 표준견본을 선정해 두거나 기존 생산제품의 설계서를 통해 이 값을 산출하여 비교할 필요가 있다.
1) 이상적인 밀도의 의의이상적인 밀도라 하여도 그 뜻은 막연한 것이며, 그 특별한 사용목적에 따라서는 보통 이상적인 밀도라고 생각되는 것도 부적당하게 되는 경우도 생각되나, 여기서는 일반적으로 균형이 잡힌 즉 경,위사에 무리한 압박을 가해지지 않는 직물의 밀도라는 의미이다.
2) 이상적인 밀도 산출방법이것은 실의 직경수를 응용하여 다음의 공식이 부여된다.
(1) 경,위사 동일번수인 경우
(1" 간의 직경수) × (조직 1순환실의
사수)
= -----------------------------------
(조식1순환중의 실수) + (경(위)교착도수)
경(위)교착도수라는 것은 단위조직중 1올의 경(위)사가 위(경)사의 위에서 아래로 내려간 도수이다.
예컨대 평직, 2/2의 능직, 4/4의 능직은 전부 교착도수는
13
123
2,---의 능직은 교착도수는 4, ----- 의 능직은 교착도수는
6이다.
31
342
2
--능직의 일완전조직중 실수 = 4
2
〃 경,위 문착도수 = 2
소모사 60'S/2의 1 인치간의 직경수=109.5
109.5 × 4
따라서 1인치간의 경,위사수는 = --------- = 73 올이다
4 + 2
(경사의~직경수)×(위사의~직경수)×(1순환~중의~실수)
경사수=
----------------------------------------------------------------------
(위사의~직경수)×(1~rm repeat중의~실수)+(경사의~직경수)×(위사~교착도수)
(위사의~직경수)×(경사의~직경수)×(1순환~중의~실수)
위사수 = ------------------------------------------------------
(경사의~직경수)×(1~rm repeat중의~실수)+(위사의~직경수)×(경사~교착도수)
예10)경사는 소모사 46'S/2를, 위사 28'S를 사용하여 조직 2/2의 능직을 제직할 경우의 경,위사 밀도는?
경사 소모사 23'S 1″간의 직경사=95.9
위사는 소모사 28'S 1″간의 직경사=105.8
일순환중의 실 수=4, 경,위의 교착도수=2
위 공식에 의하여
95.9×105.8×4
40,~584.88
1 인치간의 경사수 = --------------- = -------------- = 65.9 ≒ 66
(105.8×)+(95.9×2)
615
105.8×95.9×4
40,~584.88
1 인치간의 위사수= ----------------- = -------------- = 68.14 ≒ 68.2
(95.9×4)+(105.8×2)
595.2
즉 1 인치간의 경사수 66올, 1 인치간의 위사수 68.2올
다음식은 어센허스트의 공식을 인용하여 이상적 밀도를 구하는 용이한 산출식이다. 이하 그 산출방식과 공식을 제시하여 직물밀도 산정상의 참고로 제공하기로 한다. 어센허스트의 실의 직경수 산출공식(실의 직경은 인치로 표시한다)은 다음과 같다.
위에서는 실이 한 방향만 존재한다고 가정했을 때 단위길이(ℓm)안에 배열할 수 있는 최대 본 수에
대해 설명하였다. 그러나 직물은 경사와 위사의 교착에 의해 형성되므로 단위길이 당 배열가능 한 실
본수는 다른 방향의 실에 의해 제한을 받게 된다. 즉 경사본수는 위사본수(또는 交錯度數)에 의해
제한 받으며 위사본수 역시 경사본수(또는 交錯度數)에 의해 제한 받게 된다. 따라서 다른 방향의
교착도수가 최대밀도 인자로 교착도수가 클수록 저밀도의 튼튼한 조직이 얻어지고 교착도수가
작을수록 고밀도의 유연한 조직이 얻어진다.
다음은 2/2 능직을 예를 들어 교착관계를 설명한 것이다. 주의할 것은 일완전조직은 구하고자 하는
밀도방향(경사 혹은 위사)의 조직 개수이며, 교착도수 n은 반대방향 실의 교착회수를 말한다.
즉 경사밀도를 구할 때는 위사(수평)방향의 부침(Up, Down) 회수를 계산하며, 교착도수가 다른
경우에는 각 조직의 평균교착도수를 취한다.
[(그림2-1) 2/2 능직 조직도]
1 √πℓρ
N
D = --- = k × ----- × √Nm × ------
d
2
N + m
N : 조직 1 repeat , n : 교착도수
조직1 repeat 본수
4
최대밀도 제한 인자 = ---------------------------- = ------- = 0.667
조직 1 repeat 본수 + 교착도수
4 + 2
즉 2/2 능직조직에서는 한 방향 실만 있을 때 최대밀도의 67.7%가 됨을 알 수 있다
(단, 경위사의 직경이 같은 경우)
[(그림2-2) 2/2 TWILL의 단면]
직물의 기본조직은 평직, 능직 그리고 주자직이다. 능직은 방향이 있으며 경사와 위사의 조직이 동일하더라도 표리의 방향은 달라진다. 평직은 방향도 없고 표리도 없다. 주자직은 일정한 방향은 갖고 있지 않지만 기울기는 다르게 할 수 있으며, 조직점이 서로 연속되거나 인접하거나 반복이 없다. 이들 3가지 조직은 직물을 구성하는 경,위사간에 서로 다른 근접상태를 갖게 되며 다음 값은 룸 셋팅 계산 편의상 2배수를 취한 값이다.
실은 강체가 아니기 때문에 경위사의 교착회수가 적게 되면 직물에서 실이 평면상으로 존재하지 않고 서로 겹치려는 경향이 발생하게 되어 연속된 2곳의 부출(또는 침강) 지점을 기점으로 사의 움직임이 용이해지며, 연속되어 부출 된 실이나 가라앉은 실의 길이가 크게된다. 따라서 이런 조직은 밀도를 높여 주어야 하는데 부출 조직점의 수에 따른 굴곡계수는 (표2-1)과 같다.
[표2-1 조직점의 부출에 따른 굴곡계수]| No. of floating | diagonal | hopsack | satin |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 1 | 1 | 1 |
| 3 | 1 | 1 | 1 |
| 4 | 1.025 | 1.015 | 1 |
| 5 | 1.050 | 1.030 | 1.010 |
| 6 | 1.075 | 1.045 | 1.020 |
| 7 | 1.100 | 1.060 | 1.030 |
| 8 | 1.125 | 1.075 | 1.040 |
| 9 | 1.150 | 1.090 | 1.050 |
| 10 | 1.175 | 1.105 | 1.060 |
평직과 주자직의 비수는 일정하지만 능직의 경우에는 비수가 달라질 수 있다. 이 보정계수는 비수가 1이 아닌 능직중에서 조직점수가 다르고 불규칙할 경우에 적용한다. 평직의 2배 조직인 2/2 바스켓 조직의 조직계수는 1.33으로 2배조직은 원조직의 조직계수에 1.33을 곱한다. 2/2 능직의 조직계수는 1.266, 여기에 1.33을 곱하면 1.683이며, 이 조직의 2배조직인 4/4 능직의 조직계수는 1.596인데 1.683과 1.596과의 비 1.05가 2차 보정계수이다.
9. 성폭최종 가공지의 폭은 결정되어 있으며 앞에서 언급하였다시피 축율을 감안한 직기 성통폭을 결정하는 것이 폭결정의 관건이다. 소개한 룸 셋팅방법은 특정규격의 표준성폭과 설계자가 지시하려는 성폭의 비율을 감안하여 밀도를 계산하는 방법이다. 가공방법에 따라 설계폭이 달라지므로 이론적인 축율 계산식만으로는 적절한 성폭의 설정이 거의 불가능하므로 경험과 아울러 데이터의 축적이 필요한 부분이다. 이는 여타 이론적 설계방식이 갖는 한계점이기도 하다.
10. 바디바디번호와 인입수의 결정, 경사밀도, 위사밀도, 섬축 등이 판명되었으면 성통폭, 인입수, 바디밀도 등을 구하여 경사밀도를 정하게 된다.
1) 바디폭보통밀도의 직물은 바디 한 눈에 2본씩 뀌는 인입 경우가 많으나 직물에 따라서는 1본입, 3본입, 4본입 등이 있고 부분적으로 다르게 뀌는 경우도 있다. 견본을 투시하여 판정키도 하나 통상경험으로 경사밀도와 섬도에 의하여 판정한다. 조직도가 되었으면 종광매수와 인입순을 조사한다. 종광매수는 일완전조직의 다른 운동수를 말하므로 조직도의 제1번째의 경사로부터 순차로 맞추게 된다. 같은 것이 있으면 동일번호로 하여 일완전조직의 운동수가 되면 필요한 종광수를 확인하여 번호의 순서를 만들고 인입하게 된다. 1매의 종광에 통하는 본수가 많으면 인입작업의 난이, 제직효과 등을 고려하여 많은 순서로부터 직전을 1번으로 하고 다음에 2번, 3번으로 함이 바람직하다. 또 1매의 종광을 둘로 나누어 뀌는 수도 있다. 방안지에 그어진 조직도 밑부분에 종광통입을 도시하고 옆에는 문전도(도비의 경우)를 넣어서 일련의 제직하는 방도를 표시함이 보통이다.
3) 바디밀도
바디밀도는 단위장 간의 바디살수로서 나타내고 직물의 밀도, 성통폭, 인입수를 알 수 있다
경사밀도 × 직물의 폭
경사총본수
바디밀도 =
--------------------
= -------------
성통폭×인입수
총인입수
총 바디살 수=(단위사이의 바디살수)×바디폭(성통폭)
11. 정경총경사본수, 정경장, 정경크릴수(보빈수), 정경폭 등을 산출한다.
1) 총경사본수
총경사본수=경사밀도 × 직상폭
총경사본수 =바디밀도 × 바디폭 × 인입수
정경장은 직기에 올리는 경사의 길이로서 소요의 수축율과 직축, 직물의 로스량을 가하여 산출한다.
정경장
정경장 = --------------- × 제직량 + 로스
1-(경사~직축율)
