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ITMA 2011(일본 染協뉴스 2012 3,4 vol.275 ~ 5,6 vol. 276)
2. 전시회장 상황
이번 전시회는 세계 동시 불황이라고 하는 상황 중에 전 회의 100개사를 넘는 출전기업 참가와 래방객 군을 볼 때 섬유산업은 불황의 대명사와는 거리가 먼 것 같이 느껴졌다. 또한 나 많은 전시기업 대부분이 다양한 국가로부터 온 참관자들을 향한 열의와 노력도 느낄 수 있었다. - 이하 중략 -
이번에 필자가 맡은 분야는 “염색가공에 있어서의 성 에너지와 환경대응” 기기이다. 염색가공분야는 방, 직, 편, 가공, 봉제의 흐름 중에서 에너지와 물, 염료약품 소비량이 전체를 100으로 볼 때 80% 이상을 소비하고 있어, 이들 자원을 어떻게 최소화 할 수 있는가가 21세기 섬유염색산업에 주어진 과제요 명제이다.
정련표백 등의 준비가공장치, 염색가공(날염 포함)장치, 마무리 가공장치에서 성에너지자원화에의 참여가 가능한 것은 다음 4가지 점이 견학 시 키포인트가 된다.
①새로운 공정
②성 자원에 철저한 장치설계와 제작기술
③자원 리사이클 기술
④성 에너지, 성 자원에 이르는 모니터링 장치
이번의 ITMA에서의 구체적인 제품은 ①에 대응하는 것은 Ink-jet Printer(이하 IJP)의 대폭적인 진보, ②의 경우에는 각 공정에서 사용하는 연속, 확포 세정장치, ③에의 도전에는 텐터에서 대표되는 열에너지 회수장치, ④의 개발에는 fabric의 함수량(pickup 량) 측정장치의 개발이었다.
 
 
3. 지금까지의 개발, 개량 경위
과거 수회의 ITMA에 있어서 염색가공분야에서의 성에너지, 성자원은 중요한 테마였으나, 무엇보다도 앞서 언급한 4가지 관점으로 보아야 하고, 물론 그 기반이 되고 있는 높은 생산성 등의 경제효과가 기본이 된다는 것은 말할 나위가 없다.
특히 산업계 전체의 큰 흐름인 마이크로프로세서의 진보에 의한 디지털화, 이에 수반되는 인버터 개발과 코스트 저감, 서보모터의 정도향상에 의한 기계 정밀도 향상, 새로운 센서기술에 의한 모니터링의 진보 등이 섬유가공 분야에서도 많이 활용되어 큰 효과를 내고 있다.
그 대표적인 것은, ①조색기술을 숙련자로부터 범용 설비가 되는 CCM(computer color matching), ②액류염색기의 유속제어, ③텐터설계의 대폭적인 성능개선과 조작의 용이성, 특히 연속된 피염물 온도와 수분율 관리장치, ④자동평량과 약제반송기구, ⑤Microwave 사용의 건조장치, ⑥power laser에 의한 섬유소재의 표면가공, ⑦유압기기의 진보에 따른 고정도 압착기와 카렌다장치에 의한 생산성 향상 등 끝이 없다. 이런 많은 기술은 오늘도 정밀도와 설비코스트를 저감시키면서 보급이 확산되고 있다.
전 회의 전시에서 주목을 받았던 자동약제 공급장치, 연속가공설비가 이번 전시회에서는 보다 대형화, 고속화, 성자원화가 추진되고 있다는 2가지 예를 아래에 소개한다.
 
4. 향후 전시에서의 새로운 포인트
4.1 Ink-jet Printer (IJP) 동향
이 장치에 대해서는 전시회에 나오기 전부터 다양한 정보가 입수되어, 이번 전시회의 염색가공 부문의 최대 명소로 많은 인파가 몰린 것으로 나타났다. 실제 전시회장에는 다양한 크고작은 IJP가 전시되어, 그 다양성에 놀랐다. 그 다수의 형태가 다른 IJP를 어떻게 평가하면 좋을까 많이 생각하였다.
IJP 기술의 역사는-이하 중략-
IJP가 ITMA에 처음 출품된 것은 1995년 밀라노 대회로 알려져 있다. 그 후 2회의 ITMA에서는 조금씩 참고출품이었으나, 점차 샘플제작 장치로 인식되어 당시 전성을 누렸던 고속타입의 flat printer와 rotary printer에는 매우 많은 관람객이 모였었다.
2007년의 ITMA 뮌헨에 일본의 東伸(도신)공업(주)가 듀퐁사와 함께 전시한 ImageProofer2030은 80㎡/hr로, 업계 목표인 100㎡/hr(165cm 폭 생지에서 1m/min의 생산)에 가까워, IJP가 종전의 장치를 능가할 수 있다는 가능성을 참관자들에게 보여주었다. 동시에 새로운 장치는 기존의 날염장치를 제조하고 있는 기업과는 다른 업종(종이 인쇄기와 사진제판 장치제조)으로부터의 참여가 가능하다는 점을 시준하였다. 예를 들면 일본의 MIMAKI와 MUTOH와 같이 대형 형지묘화장치 제조메이커의 참여이다.
2007년 시점에서 고속화의 진보는 헤드의 대형화와 토출량 제어로, 노즐 막힘의 해소방법에 있었다. 또한 잉크 수의 집약화 등이 과제였다. 특히 헤드의 대형화와 노즐 막힘 방지장치는 IJP 제조자는 해결할 수 없고 헤드 메이커가 어떠한 제품을 내는가에 달려있다.
삐에조 방식의 대형 Ink-jet head가 2009년~2010년에 걸쳐서 京(쿄)세라, 도시바, EPSON, Roland, Konica Minolta, Fuji Film 등으로부터 판매가 개시되었다. 특히 쿄세라의 헤드는 단체로 600×600dpi의 해상도(영어로는 resolution)로, 108mm 폭×75m/min의 잉크토출을 가능하게 하고, 노즐 막힘의 zero 보증(단 잉크는 쿄세라의 사전 체크에 합격한 것을 사용하는 조건)의 이 제품은, 순식간에 전 세계 유명한 IJP 메이커로 인식되어져, ITMA 2011의 printer에 장착되게 되었다.
그 중에서도 이탈리아의 MS 사의 Lario(하천이 흐른다는 이탈리아 어)는 8000㎡hr이라고 하는 경이적인 생산성을 달성, 본기 출품은 없었으나 video 영상으로 그 경이성이 피로되었다. 실제 이 영상은 현재 Web 상에서 불 수 있다. Youtube 환경에서 “MS Lario textile print"를 입력하면 볼 수 있다.
4.1.1 IJP 메이커 개요
이번 ITMA에서 주최자가 제시한 출전자 명단에서는 26개 사로 되어 있으나, 그 중에서 염색가공 이외의 부스 기업이 리스트업 되어 있는 2개 사가 있다(예, 鳥精氣(주). 따라서 염색가공 부스에서는 24개 사가 되나, 예를 들면 EPSON(UK)의 부스와 Robustelli(伊)는 동일 부스에서, 최고 출력의 “Monna Liza"는 Robusttli의 명판과 EPSON이 병기되어 있다. 이것은 카탈로그 표시에서도 inkjet nozzle를 EPSON T10을 사용하고 있기 때문으로 보인다. 디자인만은 이탈리아에서, 기기 그 자체를 EPSON이 제작하는 것은 알 수 없다. 따라서 카탈로그 상에서는 EPSON과 Robustelli는 각각의 리스트업 되어 있으나, 실체는 양 쪽 모두 함께 전시되어 있었다.
필자가 전시장에서 본 장치는 다음의 15개 사이다.
이 15개 사 중 로터리 프린터 설비로 전 세계를 석권한 내덜란드의 Stork는 전시회에서의 부스명은 SPGPrint((Stork Printing Group)의 명칭으로 생각된다)로, 그의 IJP의 호칭을 “Sphere"로 출품하였다. 그러나 MS사의 관계자로부터 들은 정보로, 이들은 MS-JPK의 OEM이었던 것으로 밝혀졌다. 외간상 조금 차이가 있으나, 카탈로그 상의 스펙으로 보아 틀림없는 것으로 보인다. ITMA2007에서도 Stork는 3종의 JIP를 출품하였으나, 일본의 Mimaki를 시작으로 모두 OEM 제품을 출품하였다.
이번의 전시회장에서 Mimaki는 섬유 전용에서도 최저 4개 기종, 그 외 필름용 등의 디스플레이용 장치도 다수 전시하였다. Roland도 마찬가지이나, 이 회사의 제품개발에서의 특징은, 지금까지의 IJP에서 金銀분을 프린트는 할 수 없다고 알려져 있으나, Roland는 최대 8색으로, 금 및 은 잉크를 사용, 또한 이 종의 용도는 wappen장식과 emblem이기 때문에 이들의 무늬 부분을 자동 cut 하는 장치가지 제안하였다는 느낌이 들었다.
상기 표 4.1로부터 이번의 대표적인 메이커에는 기존 프린트 장치를 주로 제조하기 위해서는 ①⑤⑥⑧의 4개사에서, ⑦의 Robustelli는 squeezing을 자동으로 행하는 semi auto라고 하는 기종은 제작하였으나 flat, rotary 모두 본격적인 프린트 장치는 제작하지 않았다. MS 사도 본격적인 프린트 장치의 실적은 없다. ③의 La-Meccanica사는 주로 검단기와 batch up 장치, 자동포장기 메이커이다. ④의 Durst 사는 오래전부터 유명한 사진의 확대기 메이커이다. ⑮의 Konit사는 Israel의 가먼트 프린트 업자이다. Konika Minolata, Roland, EPSON은 설명할 필요가 없다. 이어서 프린트 설비의 대부이다. Buser(스위스), 오랜 전통기업인 Gali 등은 OEM으로 IJP를 취급하고 있으나 눈에 띄는 움직임은 없다. ①의 Zimmer는 카펫 등의 파일텍스타일용 IJP에 경주되었으나, ITMA 2011에서는 EPSON의 헤드를 채용, 파일직물과 모포로부터 박지직물까지를 아우르는 고속기종을 전시하였다.
이어 일본에서는 수년전에 화제가 되었던 쿠라보/미야코시가 전시되지 않아 유감이었다. 그래도 TOSHIN KOGYO와 KONIKAMINOLTA는 출품 리스트에서는 Japan이었으나, 다른 4개 사 소재지가 유럽에서 등장하였다(표 4.1)
4.1.2 각사 IJP 카타로그 규격
15개 사의 22기종에 대해서는 그 카탈로그 상의 규격으로부터 발췌해 표 4.2와 4.3에 표기하였다.
이어 가공폭에 대해서는 메이커 제조의 최대 폭으로, 특히 1500mm 이상에서는 복수의 가공폭 장치도 제조하고 있다.
표 4.2로부터 가공폭이 1600mm 근방의 장치 ⑳,㉑,㉒에서는 생산량도 적어 비교적 저가의 장치(200만엔 이하)로 디스플레이이 제작에 제공되는 장치이다.
가공폭이 1800mm에서 생산량이 100~500㎡ 수준은 소로트 생산에서 소위 Roll to Roll의 롱 로트를 본격적인 염료잉크로 인쇄하는 장치로, 소로트 생산에서는 기존 기종을 대신하는 장치로 부각되고 있다고 생각된다. 또한 그 이상의 생산성이 높은 장치는 약간 미래지향적으로, 500㎡ 수준의 장치에서는 생산성에 불만을 갖는 기업이 양산화로 가공단가를 낮출 목적으로 도입하는 것으로 추정된다. 따라서 ⑧의 MS사는 “Lario"가 당분간은 Flag ship model이 되고, 그 보급상황을 보면서 타사의 추종이 있을 것으로 생각된다.
잉크타입의 표기 : R=반응성염료, A=산성염료, D=분산염료, P=안료 타입, D-tr=전사프린트용 분산염료, D-sub=승화고착형 분산염료.
Ink : fixed=장치 메이커의 잉크사용이 필수, flexible=Head 메이커의 체크에 합격한 것이면 사용자 측의 option임.
표 4.3으로부터 장치 메이커와 어떠한 프린트 품위의 제품을 타깃으로 할 것인가에 따라 달라진다. 기본적인 4색 잉크(CMYK)를 기반으로 M의 담색(담적), C의 담색(light blue)까지 포함시키면 6색 잉크가 되고, K(흑색)의 담색인 grey와 특별 색으로 C보다 선명한 Royal blue로 8색, 또한 M보다 선명한 자주색(Scarlet)을 가하면 9개 색이 된다. 여기에 선명한 그린, 바이올렛, 심미가 있는 차색, 형광색 황, 형광색 블루 등을 특별 색으로 추가하면 12개 색이 필요하게 된다.
선명도에 대해서는 화질에 구애되는 ⑤Duest는 극단적으로 높으나, 그 외는 통털어 300~700dpi에서의 전개로, 600×600dpi가 화질이다. 물론 소재에 따라 잉크의 흡수성과 잉크 토출량의 관계도 중요한 팩터가 된다.
4.1.3 IJP의 목적별 분류
표 4.2에 표기된 1개 사의 대표적 제품을 필자의 독단으로 목적별로 분류해 표 4.4dp 표기하였다. 물론 15개사 이외의 11개사에 대해서도 내용을 음미할 필요가 있기 때문에 각종 조사를 행하였으나, 현 시점에서는 상세는 밝혀지지 않았으나, 15개사에서도 정리를 행하였다.
표 4.4의 ▲은 카탈로그에서의 표기 뿐, ▼은 통상의 섬유와 다른형태, 따라서 조사는 5개사로 하였다.
이어 EPSON은 카탈로그에는 기재되어 있지 않은(Robustelli)에 포함되어 있다. 5개 사에 대해서는 HP상에서의 조사는 가능하나 EFI 사의 내용은 입수하지 못했다.
4.1.4 IJP의 print head에 대하여
이미 4.1.1에서 기술한 것으로, 최근 수년간에 걸친 IJP의 장족의 진보는, 그 head의 고성능화에 크게 의존하고 있다. 그래도 이들 head 대부분은 모두 일본산인 것은 말 할 것도 없다. 이 고성능 head의 개발은 쉼 없이 이루어지고 있어 IJP의 향후 발전도 이 분야에 의존하는 경향이 크다.
 
4.2 초절수형연속 수세기의 출현
염색가공장치 중에서 물과 증기를 대량으로 소비하는 장치 중 하나가 수세장치이다. 배치방식에 비해 연속방식에서 한층 counter flow 방식으로 행함으로써 그 성자원화는 이미 1980년대에 거의 완성수준에 도달해 있다. 따라서 이 분야의 신규개발으 minor 한 개량영역을 넘지는 않았다. 그러나 탄성사를 사용하는 직편물의 출현은, 대량의 실리콘유제의 제거와 처리 중의 장력에 의한 curling의 문제로, 연속방식의 적용은 곤란해져 자원을 대량으로 소비하는 배치식에 머물고 있다.
과거 2회의 ITMA에 있어서도 Goller사(독), Arioli(伊), Erbatech(독) 등으로부터 다공 실린더를 세정조에 사용하는 제안을 행해, 오늘날에도 판매하고 있다. 그러나 이들 방식에서는 직경이 큰 다공 실린더를 세정조에 넣으면 조 전체의 체적에 대해 다공 실린더 체적이 커지기 때문에 1조 내에서의 피염물 체류시간이 늘어져, 결과적으로 보면 성자원으로는 이어지지 않았다.
MCS사(伊)에서 개발한 이번의 장치는 이 문제를 극복하는 아이디어가 다수 투입되어, 탄성사 직편물 처리 뿐 아니라 기존 소재의 세정장치로서도 그 성자원은 충분히 발휘할 수 있다.
카탈로그 상의 데이터에서 투입수량은 10L/1kg 소재라 하고 있기 때문에, 그 성능의 크기는 평가할 수 있다.
투입된 요소기술은 다음과 같다.
①다공 실린더 사용
②물의 자주오동을 하는 영역을 극소화하였다(death space 제거로 350L/4 unit)
③피염물과 그 통과 간격와의 사이에서 beat 효과 발현
④고성능 자동필터로 섬유설을 제거, counter flow에 의한 절수효과 완벽화(조 내의 물은 3회/분 머무름)
⑤세정조에 공기를 흡입, 초음파 효과와 수량 감소를 꾀하였음
⑥연속회전 guide roll에 load cell을 장착, 조 내에서의 장력 최적화
⑦장치 전체의 전자제어를 최적화(Termoelettronica사의 PCX-TEX 시스템)와 수동적인 모니터링이 아닌 능동적 자동화 추진
 
  
4.3 텐터장치의 폐열회수
염색가공장치에서 전력(100kWh 전후)와 연소에너지(50~10만kcal/hr)을 가장 대량으로 소비하는 장치이다. 전력소비량에 대해서는 순환팬의 인버터화에 따라 극히 섬세한 관리로 2/1 정도로 저감시키는 것이 가능하게 되었으나, 열에너지에 대해서는 hand control만으로는 곤란하였다. 비교적 저온배기(150~200℃를 효과적으로 치환시키는 유닛의 개발은 오랜 기간에 걸쳐서 이루어졌다. 텐터 배기 중에 함유되어 있는 각종 유제가 교환기 벽에 부착되어 교환효율을 저하시키기 때문에 교환기 내부에 부착한 유제를 어떻게 효과적으로, 사람 손을 거치지 않고 세정할 것인가가 과제였다.
과거에도 몇 종류의 장치가 고안되었으나 충분한 효과를 발휘하지 못했다. 특히 이 문제는 Monfort 사(독)가 오랫동안 다양한 노력을 행해, 이번 ITMA 2011에서는 기존의 Option 위치로부터 표준 품으로 제안되었다.
이하 2매의 사진 3.14, 4.14로부터 그 차이를 알 수 있다.
 
그 차이는 ①모니터의 LCD 크기가 커졌고, ②장치 앞 부분에 안전 그릴이 설치되었으며, ③배기교환장치가 장착되어 있는 것이다. Monfort 사는 1999년의 ITMA 파리에서 그림 4.16이 단체로 전시되어, 담당자에 대한 질문으로 폐열회수 유닛으로 판명. ITMA2007에서는 이것을 조합한 제품을 전시하였다. 그러나 그 세정에는 직접 손으로 행해야 하는 것으로, 새로 설계한 것이 이번에 전시되었다.
 
Monfort사 카탈로그 설명에서는 폐열회수장치로부터 연료가 3/1 절감 가능한 것으로 명기되어 있다.
이번 전시된 Monfort사의 텐터에서는 또 하나 새로운 기구가 장착되어 있다. 텐터 내부의 모우는 금속 메쉬 필터가 상식적으로 구비되어 있다. 그러나 그 필터는 보다 매워지기 쉬워 매일 청소가 필요하였으나, 가끔 청소를 잊거나 수 시간으로 대량으로 쌓일 경우가 있다. 이 때문에 이 장치는 기존의 금속 메쉬를 대신해 원판 상의 메쉬 필터를 천천히 회전시키면서 흡인슬릿으로 자동적으로 청소하는 방법을 취하고 있다.
이러한 모우의 눈막힘으로 텐터 능력의 저하과 순환팬의 부하증가를 배제할 수 있다.
이번 전시회에서는 복수 텐터메이커가 폐열회수 장치의 실기를 전시하였다.
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4.4 모니터링 장치
피염물이 건조장치에 들어가기 직전의 수분량이 측정되면 많은 성자원화를 꾀할 수 있다는 것은 염색가공에 임하는 사람은 누구나 상식으로 알고 있다. 일본의 발전기관도 이 장치를 다양하게 연구하고 있으나 지금까지 눈에 띄는 것은 없었다.
그러나 독일의 Mahro사가 구축한 이 장치의 제품화가 발표된 것은 전 항의 그림 2.4와 같다. 통상 피염물이라면 ±1%의 오차범위에서 측정할 수 있다고 카탈로그 상에 수록되어 있다. 건조기와 텐터의 건조능력의 체크와 최적 운전조건 설정, 마무리 가공약제 부여량의 확립과 작업로스의 배제, 예비건조 장치와 텐터 조합의 적정화, 연속염색기인 Padder에도 부착되어 있는 등 그 활용 방법은 다양하게 걸쳐있다. 장치 자체도 고주파 발신기와 수신기가 비접촉이기 때문에 가공 중 피염물에 영향을 주지 않는다. 장착된 설비는 많으나 우선은 가격이 흥미가 있을 것으로 보인다.
5. 끝으로
2050년이 되면 지구상 인구가 100억 명에 이를 것이라는 보도가 있었다. 이렇게 되면 식량문제와 물 및 에너지 등의 자원문제에 중요성이 향후 더욱 증대될 것으로 예상된다.
향후 ITMA에서는 많은 서구 제국과 특히 독일 기업은 성 자원, 에콜로지, 크린 이노베이션을 강하게 요구하는 전시를 행하고 있다. 이번 전시회에서 JIP가 생산성이라고 하는 장애를 넘어 기존 방법을 포용한 각종 문제점, 자원보전 면에서도 기여하는 것은 틀림이 없을 것이다.
ITMA 2011에서는 연속수게장치의 발전과 텐터의 폐열회수, pickup 수분량의 파악 등, 탁월한 제품이 소개된 전시회였다. 그러나 그 이외에도 이하와 같이 주목된 기술이 소개되었다.
●모소장치의 모니터링기기
●흡진염색 샘플작성 시의 염색거동 해석 장치
●혼합염색욕의 사전 체크 장치
●피염물 표면의 미세 먼지 흡착장치
●배수처리 MBR 적응
●JIGGER에의 Load cell 적용
●드럼형 액류염색기의 저욕비화
마지막으로, ITMA2007에서부터 도입된 섬유기관 교육, 개발기관 전시회 참가이나, ITMA2007에서의 참가는 27개 기관이었으나 이번에는 그 배가 되는 51개 기관이 참가하였다. 그 중에는 信州(신슈)대학 섬유학부도 참여하였다.
출처 : 森本기술사 사무소 대표 森本國宏
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