링정방기, 혁신정방기 양립. 독자 영역통해 장점 최대 활용
정방기 자체기술 함께 전ㆍ후공정 개선 눈부신 발전
링정방기 : 콤팩트 장치 필수. 자동 운송시스템 첨부
혁신정방기 : “ 공정단축, 생산성 향상 크지만 링사 완전대체 분해
ITMA ASIA +CITME2012를 통해서 본 최근 Ring紡績技術과 革新
精紡機 의 발전방향과 토픽
김해곤 한국섬유기술사회 회장
1.개요
섬유는 고대로부터 생산과 소비에 있어서 국가의 문화와 경제력을 반영해 왔으며 19세기 초 산업혁명으로 영국이 단연 섬유왕자가 되었다. 이때 영국의 방적기술은 Mule방적에서 Ring방적기술을 탄생시킴으로서 산업혁명의 원동력이 되었다. 이 Ring방적기술은 오늘날까지 끊임없는 발전을 지속해오면서 실(yarn)의 품질향상과 고속생산을 도모해 오고 있다.
섬유방적법에서 Ring방적법은 원리면 에서 180여 년 전에 발명되어 오늘에 이르 기까지 꾸준히 발전되어왔으며 그 설비규모가 2억만추를 넘을 것으로 이야기 되고 있다. 또한 아직도 이 기술은 실 생산의 주축을 이루고 있다.
나는 ‘97년10월 제6회OTEMAS(OSAKA국제 섬유 기계 전시회)에 참가해서 관람 했을때와 2012년 6월 SHANGHAI국제섬유기계전시회(ITMA ASIA+CITME2012)를 관람하고 5년 그동안의 Ring방적기술과 혁신정방기의 발전현황을 보고 분석하고 자 한다.
2. Ring방적기술
1828년 J. Thorpe. 가 Ring정방기를 발명한 이래 200년 가까이 지속 발전하고 있는 Ring방적기술의 기본원리는 Ring과 Traveller, Spindle 의 상오작용에 의하 여 실이 형성되는 것으로서 이 Ring과 Traveller, Spindle 이 없는 혁신정방기와 차별화된다.
Ring정방기에서 생산되는 실의 품질을 향상시키고 생산성을 높여 생산원가를 낮추 고 경쟁력향상을 위하여 정방기자채의 개선뿐만 아니라 앞 공정(즉, 혼타면, 소면, 연조, 코마, 조방공정 등)과 후 공정(와인다 공정)의 개선에 각국의 모든 제조회사 가 많은 노력을 경주하고 있다.
1997년 OTEMAS에서 발표 전시된 몇 가지 사례를 보면 다음과 같다
,Rieter Co.,에서는 정방기의 Draft System 의 개선으로 실의 품질이 완전히 한 단계 Upgrade 된 잔털이 거의 없는 면사를 생산하는 Compact Yarn생산기구 를 개발하여 부착함으로서 모든 사람의 시선을 집중시켰으며 Italy 의F.lli Marzoli Co., 의 NSFA Type 은 Spindle Gauge ;가 70~75mm, Ring Dia 36~54mm 까지 사용 가능한 것으로 Spindle 회전수 25,000rpm 까지 가동시킬 수 있다고 했으며 일본의 Toyoda co., 에서는 단섬유용 고속정방기 RX240 Type을 출품하였는데 Auto Doffing Time을 1분45초에 완료하고 Bobbine Length 210mm 임에도 불구하고 Spindle 회전수를 24,0000rpm에서 Ne30's를 방출케 하는 놀라운 성능과 Package를 자유롭게 형성할 수 있는 Lifting 기구를 개발하여 현재까지의 취약점 을 보완하고 있다.
2012년 6월 ITMA ASIA+CITME2012 Shanghi에서 전시된 몇 가지를 살펴본다.
최근 방적기계를 둘러싼 환경은 극심한 원면가격 변동, 에너지가격 상승, 노무비 증가 등 극심한 변화가 있었다. 기계제작사들은 생산성향상, 에너지절약, 노동인력 감축 등 코스트다운(running cost)을 향한 연구를 진행하는 한편, 실의 부가가치를 높이는 여러 가지 장치개발에 노력하고 있다.
링 정방(Ring spinning)공정에서는
– 근래 설비와 조업의 코스트 다운을 주요한 목적으로 대당 1,200 추가 넘는 기계를 생산하는 회사가 늘어 최근 Toyota사와 Mazoli사가 세계 최장인 1,824 추/대를 발표함으로써 일단락되었다.
– Toyota사는 RX240모델을 근간으로 최신형 RX300모델을 발표하였다. 최대 1,824추/대로 Pnewmafill 장치의 효율을 높여서 소비전력을 7% 절약할 수 있도록 했다. 20mm 이하의 Short-pitch Slub yarn을 290개/min까지 생산할 수 있는 장치와 서보모터를 채용한 High-draft 제어기술을 가지고 있다.
– Rieter사에서는 콤팩트 얀 전용모델 K45를 연출하고 6종류의 다른 실을멀티번수로 방출하는 범용성을 나타냈다. ITMA ASIA+CITME2012 Shanghi에서는 Ring정방기는 Compact Yarn 생산모델이 완전히 실용화단계에 있으며 새로 출하되는 시설에는 필수사양처럼 되어있었다.
– Zinser사(독일)에서는 면방용 Z351모델과 모방용 Z451모델에 면방용 콤팩트장치 ImpactFX타입과 모방용 콤팩트장치 CompACT 타입을 탑재하고 자동운송시스템을 추가하여 전시하였다.
ITMA2011 세계섬유기계전시회나 ITMA ASIA + CITME 2012에 전시된 기계들을 볼 때에 Air-Jet정방이라든가, Roter식 Open-end정방기 등 혁신방적 분야의 신기술 등에 모든 시선이 집중된 반면 링 정방에 있어서는 각사가 실의 품질개선이라든가, 에너지절약기술 컴퓨터제어를 구사한 다축동기구동, 조작성능 향상(지능화) 등에 적극 노력하고 있다.
혁신방적에 대한 Ring방적의 실의 품질이라든가 범용성, 또는 사용편이성 등의 우위성이 향후에도 영구히 지속되리라고 생각하지는 않지만 전 세계에 2억만 추를 넘는 Ring정방의 지위가 간단히 무너지지는 않을 것으로 생각한다.
3. 혁신정방기
혁신정방기란 전통적 Ring정방기와는 전혀 다른 방적System으로서 실의 형태가 다르며 방적Speed가 10~20배되고 Automatic Yarn Knotting과 Doffing을 하며 Sliver에서 직접 실을 생산하여 Winder의 Package 에 권취한다. 이른바, 초고속화. 자동화, 공정단축을 동시에 이루고 Ring정방기의 Ring, Traveller, Spindle,을 사용하지 않는 다른 방적원리에 기초를 둔 방적설비이다.
한편 1960년대부터 시작된 혁신적 방적법의 연구로는 Rotor식 Open End Spinning System, Friction spinning system, Air jet Spinning system등이 출현하였으나 현재 실용화에 성공하고 보급되고 있는 것은 ,Open End Rotor 식 정방기와 Vortex(Air-Jet)정방기 의 2종류 뿐이다. 양자 공히 Sliver에서 직접 실을 생산하여 Yarn clearer를 통과하면서 Package에 권취한다.
Open End Rotor식 정방기의 원리는 공급된 Sliver가 Opening Roller(개섬)에 의하여 분리되어 Rotor내에 보내진다. 원심력에 의하여 Rotor벽면에 정열 된 섬유다발이 된다. 이때에 그 위쪽에 있는 가이드구멍에서 유도된 실 끝에 감겨 붙으면서 밖으로 인출되어 Package에 감기게 된다. 이때 Rotor의 벽면에서 끌려나온 섬유속(다발)은 Open End 가 되어 가이드 주위에서 회전하고 가연되어 실로서 형성된다.
Vortex(Air-Jet)정방기는 공급된 Sliver가 Roller Draft된 섬유속(다발)을 방적Nozzle의 축류성분에 의하여 Fiber Guide내에 집속되면서 흡인된다. 방적Nozzle의 실내에서 섬유다발이 나선형회류의 영향을 받으면서 섬유의 선단(先端)이 스핀들의 선단에 유도되어 중공스핀들의 구멍에 끌려 들어간다. 또 섬유의 후단(後端)이Front Roller의 Nip Point에서 벗어나면 Spiral Air에 의하여 반전하면서 스핀들위에 나선형으로 감겨붙는데 스핀들에서 떨어져 나오면서 실이 형성된다.
이상의 혁신정방기는 방적공정의 단축, 생산성향상 등으로 고객으로부터 기대가 대단히 크다. 그러나 Ring사와는 그 성능이 차이가 있기 때문에 아직은 완전히 Ring사를 대체하지 못하고 있는 실정이다.
한편 세계적 노동력부족이 명확하기 때문에 혁신정방기가 모든 섬유원료에 대하여 범용성이 주어지고 Ring사를 대체하는 기술의 발전을 우리 모두는 기대하고 있다.
조수현
itnk@itnk.co.kr