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섬유 넵 (nep)의 영향에 대해 알아보기

섬유 넵 (nep)은 방적공장과 제조업체에 늘 도전과제를 제기하는 이슈입니다. 이 분야 전문가인 예히아 앨모개지 (Yehia Elmoghazy) 박사는 이 글에서 넵(nep)이 제조 공정에 미치는 영향에 관해 자주 제기되는 질문에 답합니다. 넵의 원인은 무엇인가? 넵을 통제할 수 있는가? 넵이 우리 사업에 얼마의 비용을 발생시키나? 이 질문들에 대한 대답을 확인하세요.

책임 부인 고지:  이 글은 베트남 및 방글라데시의 많은 방적업체들이 코튼 섬유 넵 및 종피 넵 조각에 대해 제기한 질문들에 대한 답을 제공합니다. 이 글의 내용 및 권고안에 대한 책임은 오직 필자에게 있습니다. 필자는 이 주제에 대한 추가적인 질문을 환영하며 기꺼이 답할 것입니다. 질문이 있으신 경우 직접 필자에게 이메일로 연락하세요.  yelmogahzy@gmail.com

질문 1: 넵이란 무엇인가? 화이트 스펙은 무엇인가? 그 원인은 무엇인가? 

넵 (nep), 종피 넵 (seedcoat nep), 화이트 스펙 (white speck)은 모두 면화 수확 또는 조면 과정에서 발생한 섬유의 작은 뭉치를 말합니다. 현미경으로 관찰해 보면 넵 하나를 형성하는 섬유 가닥의 수는 대개 5개에서 20개임을 알 수 있습니다. 코튼 베일에서 발견되는 넵의 유형들은 아래와 같습니다:

·       순수 섬유 넵 (기계 발생 넵): 서로 엉킨 섬유 로만 구성된 넵입니다. 이 유형의 넵은 매우 흔하며 미국산 코튼에서 발견되는 대부분의 넵이 여기에 속합니다. 수확 과정 및 조면 후 보풀 제거 (lint-cleaning) 과정에서 기계 장치로 인해 발생합니다.

  • 생물학적 넵: 이 유형에 속하는 넵이 심각한 문제를 야기합니다. 미성숙 섬유 혹은 종피, 잎, 줄기 조각과 같은 비섬유성 물질이 섞인 섬유의 뭉치들로 형성되는 넵입니다. 또한, 조면 이전에 실시되는 종피 제거 단계에서 기계 장치에 의해, 혹은 조면 과정에서 씨앗 손상으로 인해 발생되기도 합니다.

순수 섬유 넵 (기계 발생 넵) 은 길고 가는 섬유들로 구성되는 특성이 있습니다. 일반적으로, 길고 가는 섬유는 더 잘 구부러지는 성질이 있어서 굵고 짧은 섬유에 비해 동그랗게 말리거나 엉키는 경향이 강합니다. 가볍고 밀도가 높은 섬유 넵은 소면 공정을 통해 편편하게 풀 수 있으며 이때 저속 소면이 특히 효과적입니다. 기계 발생 넵에 비해 생물학적 넵이 심각한 이유는 풀어내기가 더 어렵고, 방적 준비 단계에서 보다 작은 크기의 넵들로 점차 나뉘어지는 경향이 있기 때문입니다.

질문 2:  넵이 전혀 포함되지 않은 코튼 베일이 있습니까?

손으로 수확했든 기계로 수확했든, 톱니 조면기를 사용했든 롤러 조면기를 사용했든 간에 상관없이 모든 베일에는 넵이 포함될 수 있습니다. 이는 조면 공정에서 사용되는 기기로 인한 것이며 깨끗한 코튼은 불가피하게 섬유 뭉치가 일부 발생하기 마련입니다. 베일 당 넵의 양은 섬유 생산 방법에 따라 달라질 수 있습니다. 손으로 수확한 코튼의 경우 기계 수확한 코튼보다 일반적으로 넵의 양이 적습니다. 스트립 방식으로 수확한 코튼은 스핀들 방식으로 수확한 코튼에 비해 넵의 양이 조금 더 많을 수 있는데 그 이유는 스트립 방식일 경우 더 많은 클리닝 과정이 요구되기 때문입니다. 톱니형 조면기 사용시 롤러형 조면기에 비해 넵 비율이 높은 편입니다. 따라서, 모든 코튼 베일에 넵이 들어가는 것 자체는 불가피합니다. 최상의 시나리오는, 코튼 베일 하나에 그램 당 100에서 200 개의 순수 섬유 넵이 존재하는 것입니다. 이 정도 수준의 코튼은 세계 전체 코튼 중 8% 미만에 불과합니다. 베일 당 관리가능한 평균 넵 수준은 그램 당 200 에서 350 넵입니다. 그램 당 350 에서 500넵 은 넵 비율이 높은 편으로 간주됩니다.  종피 넵에 있어서는, 그램 당 10 넵 정도면 최상으로 평가됩니다. 그램 당 11-20은 넵 비율이 낮은 편, 21-30은 보통, 31-45은 높은 편, 46 이상은 매우 높은 편으로 간주됩니다.

질문 3: 우리는 어떻게 방적 단계에서 넵의 영향을 통제할 있을까요?

방적공장에서 넵 함유물 통제가 가능한 네 개의 공정 단계가 있습니다:

(a) 코튼 믹싱, (b) 개면 및 불순물 제거, (c) 소면, (d) 정소면 공정.

코튼 믹스 내의

코튼 믹스 내의 넵을 통제하는 주요 방법은 그램 당 400 넵 또는 그램 당 35 종피 넵을 초과하지 않는 코튼 베일을 구매하는 것입니다. 이러한 코튼 베일이 확보되었을 경우, 처리 속도를 낮추어 별도로 처리하거나 여러 코튼 믹스들을 적은 양으로 분산하여 처리할 수 있습니다. 이와 더불어 성숙도 비율이 높은 코튼을 구매하는 것도 중요합니다. 미성숙 코튼 섬유는 처리 과정 중에 제거하기 어려운 생물학적 넵을 발생시킬 수 있기 때문입니다.  일반적으로 마이크로네어 값이 3.8 이상인 섬유는 성숙도가 높은 섬유입니다. 미국산 코튼의 80% 이상이 이 범위에 해당합니다.

각기 다른 방적 시스템과 준비 방법을 사용하는 방적공장들에서, 넵 비율이 높은 베일은 중간 등급의 소면 링사 또는 오픈엔드사 생산을 위해 사용되어야 합니다. 높은 등급의 코마사를 생산하는 경우에는 코튼 베일의 낮은 넵 비율 덕분에 폐기물 및 코머 노일 (comber noil) 발생 비율이 낮아집니다. 공기분사식 방적의 경우에 넵은 보다 심각한 이슈가 되므로 세심한 코튼 베일 구매가 더욱 중요합니다.

개면 및 클리닝 단계의 넵

개면 및 클리닝 (불순문 제거) 공정 시 코튼 섬유의 넵은 언제나 발생합니다. 적게는 40%, 많게는 90%까지 올라갑니다. 그러나 방적업체들이 알아야 하는 것은 코튼 믹스의 넵 비율이 높을수록 개면 및 클리닝 공정에서 증가하는 넵 비율은 낮아진다는 것입니다. 이것은 개별 방적공장들과 함께 제가 기꺼이 논의하고 싶은 주제이기도 합니다. 여기서 핵심은 개면 및 클리닝 공정은 일반적으로 넵 비율이 낮은 코튼 믹스보다 넵 비율이 높은 코튼 믹스에 좀 더 호의적인 경향이 있다는 것입니다. 개면 및 클리닝 과정에서 넵이 추가되는 정도를 가늠하기 위해 방적공장들은 슈트에 넣는 주입물 (chute feed material) 내의 넵의 비율을 정기적으로 측정할 것이 좋습니다. 

소면 단계의 넵

소면 (carding) 공정에서는 넵이 줄어듭니다. 소면 과정에서 넵이 제거되거나 편편하게 펴지기 때문입니다. 소면 공정 시 넵 제거 효율성은 다음의 공식을 사용하여 결정됩니다. [100 × (슈트 주입물 내의 넵 – 소면 슬라이버 내의 넵)/슈트 주입물 내의 넵]. 넵 제거 효율성이 높을수록 소면 슬라이버 (carded sliver) 내의 넵 비율이 낮아집니다. 방적업자들이 알아야 하는 또다른 중요한 사실은, 슈트 주입물 내의 넵 비율이 높을수록 넵 제거 효율성은 낮아진다는 것입니다. 방적공장들은 넵 제거 효율성을 확인하기 위해 슈트 주입물 내의 넵 그리고 소면 슬라이버 내의 넵을 주기적으로 측정하는 것이 바람직합니다. 모든 카드에 대해 이러한 측정을 실시하는 것 또한 중요합니다. 왜냐하면 같은 라인에 속해 있다 하더라도 각 카드 기기의 wiring 상태가 다르기 때문에 넵 제거 효율성의 편차가 존재할 수 있기 때문입니다. 카드 간의 넵 비율 편차가 클 경우 카드 및 와이어링 유지 보수를 보다 강화해야 합니다. 카딩 속도가 빠를수록 넵 제거 효율성은 낮아진다는 점을 잊지 말아야 합니다. 다시 말해서, 소면기 속도는 넵 제거 측면을 고려하여 설정하는 것이 좋습니다. 

정소면 단계의 넵

정소면 (combing)은 원래 넵이 제거되는 공정입니다. 정소면 단계에서 넵 제거 효율성은 다음과 같은 공식을 이용해서 결정됩니다. [100 × (소면 슬라이버 내의 넵 – 정소면 슬라이버 내의 넵)/소면 슬라이버 내의 넵]. 정소면 단계에서는 사용된 코머 노일 <에 따라서 넵 제거 효율성이 80%를 상회하는 것도 가능합니다. 소면 슬라이버 (card sliver) 내의 낮은 넵 비율은 코머 노일의 낮은 비율로 이어질 수 있으므로 방적공장 입장에서는 상당한 비용 절감을 누릴 수 있습니다.

질문 4: 저희 공장에서 생산한 원사로 만든 직물에서 화이트 스펙과 염착 되지 않는 스팟이 생긴다는 클레임을 자주 받습니다. 이러한 불량이 발생하는 원인이 무엇일까요?  

이러한 불량의 약 80%는 생물학적 넵 또는 염색 및 마무리 공정에서 염착 되지 않은 화이트 스펙이 원인입니다. 그러나, 이러한 불량은 제편 공정 시 플라이 (fly) 생성으로 인한 섬유 오염물질이 존재함으로써 발생할 수도 있습니다. 방적업체들이 원인에 대한 결론을 내리기 전에 직물 결함에 대해 신중하게 진단하는 것이 중요합니다.  저희 회사에서는 이러한 진단 검사를 정기적으로 실시하고 있는데 이러한 종류의 결함은 방적 또는 제편 공정 시 발생할 수 있습니다.

질문 5: 넵과 종피넵이 일으키는 비용은 어떻습니까?

넵이 원사 비용에 끼치는 영향은 크게 두 가지 측면에서 고려할 수 있습니다: (1) 넵은 반드시 원사 생산 이전에 대부분 제거되어야 합니다 (2) 잔여 넵은 원사의 외형과 가치를 저해할 수 있습니다. 넵 제거는 원사 생산의 부가 비용 중 상당 부분을 차지합니다. 왜냐하면 넵 제거를 위해 소면기의 배선을 보다 자주 정비해야 하거나 정소면 공정 시 보다 많은 코머 노일로 이어질 수 있기 때문입니다. 링 코마사 생산을 위해 1년에100,000 베일을 사용하는 방적공장에서 코머 노일 (comber noil)을 1%에서 2% 가량 감소시킬 경우 매년 약 백만 달러의 비용을 절감할 수 있습니다. 잔여 넵은 카드사의 경우 그램 당 30넵, 코마사의 경우 그램 당 8에서 10넵까지 낮출 수 있습니다. 이는 카드사의 경우 1,000 미터 당 최대 3,000 넵, 코마사의 경우 1,000 미터 당 최대 400 넵 수준입니다. (보다 가는 원사는 1,000 미터 당 넵 수가 더 늘어납니다). 큰 사이즈의 넵 (> 2,000 µm) 이 완성된 원사에까지 남아있게 되면 원사의 외형이 저해되며, 완성된 직물에서는 염착 되지 않는 화이트 스펙으로 남게 됩니다. 이러한 넵이 사면 또는 미성숙면 섬유로 이루어져 있을 때 이러한 현상은 보다 두드러집니다.