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(3) Continuous dyeing Range
연속 염색기의 경우 전처리 공정과 염색 및 염색 후의 세정공정에 이르는 일괄 range 보다는 호발, 정련, 표백 후의 세정공정, 염색 후의 세정공정 등의 공정별 해당 설비를 중심으로 성능발현 수단과 이로 인한 절수 및 성 에너지 실현방법에 대한 차별화 내용을 중심으로 소개되었다. 예년과 유사하게 knit 대응의 관련설비가 다수 소개되었고, 이 분야에서의 ecological 대응은 수세공정에서의 수세효율 향상에 의한 용수절감과 에너지 절감 및 공정단축에 있었던 것으로 나타났으나, 대부분 지난 대회에 소개했던 내용의 설비만 소개해, 중국 시장을 겨냥한 연속염색기에서의 기술적 발전에 대한 소개에는 다소 신중한 자세를 보이는 것이 아닌 가 생각된다.
본고에서는 연속염색공정을 토대로 전처리-수세, 건조, dye-padding, steaming, soaping-수세(세정), 건조공정을 기준으로, 전처리의 경우 그 사례가 많지 않아 생략하였고, 건조기의 경우역시 단순 건조 기능만을 갖고 있는 경우 생략하였다. 다만, 건조기는 방축이나 촉감변화 등 제품의 심미성 향상을 위한 가공목적의 설비의 경우 본 항에서는 생략하고 이를 가공(finishing) 설비로 분류해 정리하였다. 그밖에 washing(수세) range의 경우 세정효과 향상을 위한 기술적 수단이 전처리와 염색 모두 유사한 것으로 나타나 이를 별도로 구분하지 않았다.
1) Continuous washing range
Washing 공정에서는 수세효율 향상과 용수 및 에너지 절감효율 향상이 최대 이슈로 자리하고 있다. 그 실현방법으로서는, 세정 시의 수류를 어떻게 형성 시키느냐 하는 것과 세정 단계별 구획 설치 및 각 구획 간을 통과할 때마다의 squeezing 여부에 초점을 두고 있는 것으로 나타났다. 또 세정드럼의 지름을 크게 해 드럼 간 거리를 좁힘으로써 피염물에의 장력을 최소화하려는 시도와 세정드럼 표면에 작은 홈을 무수히 만드는 등의 형상을 변화시켜 수류의 in-out효과에 의한 세정효율 향상도 중요한 요소로 작용하고 있다. 한편 전처리공정에서는 호료 등의 고분자 세정 효율향상을, 또 염색 후의 soaping 공정에서는 미고착 염료의 세정효율 향상을 위한 수단은 각기 달리하고 있다.
각 설비별 기술적 내용은 다음과 같다.
○ BENNINGER : BEN-WASH(solubilizing, diffusion, dilution) EXTRACTA. 저용수 고효율의 연속 전처리(Desizing, scouring, bleaching) range인 BEN-Bleach range를 적용한 연속 수세기. 각기 구분된 chamber를 이용해 완벽한 세정공정을 수행한다. Chamber에서 피염물 내 각종 화학적 오염물질은 EXTRACTA squeezer에 의해 쉽게 제거될 수 있도록 해 주어 수세효율이 향상된다. 오염물질의 약 50~80% 정도가 이 때 제거되며 이 후 다음 번 chamber로 순차적으로 이송되어 나머지 오염물질이 완벽히 제거된다. 이 때 chamber 사이사이에 squeezing roller를 장착해 수세효율을 극대화하였기 때문에 세정수 사용량을 크게 절감시킬 수 있으며, 각각의 chamber로 투입된 fresh water 량으로 용수 사용량을 정확히 계산할 수 있다. 카탈로그 상에 나타난 이 연속 수세기의 주요 특징은 다음과 같다.
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Benninger의 EXTRACTA
● Crease free : 굵은 guider roller 장착과 설치간격 조정으로 피염물의 사행이나 crease mark 발생이 억제됨. 장력은 컴퓨터에 의해, press roll이 있는 경우 100~500N, press roll이 없는 경우 200~600N 정도로 조정됨. Screw expander는 독립적으로 구동되며, self-aligning bearing(자동 정열베어링)은 모두 수명이 긴 seal 시스템으로, bath roll의 carbon sliding ring seal을, 상단 roll과 press roll의 경우 PTFE labyrinth(미로) seal을 사용하였음
● 고무 코팅된 press roller와 double loop washing으로 고효율 세정이 가능. 특히 고 중량 소재에 최고의 효율을 얻을 수 있음. 각각의 washing chamber에서는 피염물이 수세 수에 두 번 침지되어 press roll의 nip로 올려 진 후 동일 chamber 내에서 강력한 liquor exchange(수세 욕 교환)가 이루어짐. 이 때 상단에 있는 press roll(EXTRACTA squeezer)은 single drive system으로 완전 독립적으로 가동하기 때문에 chamber 사이의 squeezer에서의 완/속 조정 등의 추가적인 조작이 필요 없음
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Beninnger의 고효율 세정시스템 개요
● TRIKOFLEX : 저장력 open knit 및 각종 pile 직물 등에 적합한 drum 세정장치. Single motor drive 방식으로 변속장치나 마찰클러치를 사용하지 않았음. Squeezer를 사이에 두고 EXTRACTA에 연결되어 있음. 지름이 큰 guide roller는 crease-free를 보장함. 고객의 요구에 따라 다음의 다양한 버전의 장치를 제공할 수 있음. 한편 이 장치에서의 세정 시스템은 표면에 홈이 파인 Grooved drum과의 조합으로 세정효과를 극대화시킬 수 있음(다음 항 open knit 용 고휴율 저장력 수세기 참조)
● FORTRACTA 는 표면 오염제거를 위한 고효율 prewasher로 개발된 것으로, Benninger 자체적으로 입증한 gap technology가 적용된 것임. 피염물은 두 개의 닥트를 통해 위로 끌어 올려지고, 이 때 수세수는 중력에 의해 아래로 흘러 폭포를 형성하면서 강한 수세효과를 발현하게 됨. 강력한 수세효과는 이처럼 닥트 안에서의 counterflow에 의해 얻어지고, 피염물로부터의 액체 분리는 피염물이 이 장치에서 배출될 때 stripper roll과 flat jet nozzle에 의해 이루어지게 됨. 또 지름이 큰 roller를 사용해 roller 사이의 거리를 좁힘으로써 roller 간 형성될 수 있는 crease 발생이 최소화되도록 하였음
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FORTRACTA diagram / FORTRACTA Duct
● INJECTA : 섬유 내 고분자 물질 제거장치로, desizing 공정에 적합한 고효율 수세장치임. 피염물에 부착된 각종 고분자 호료를 팽윤시킬 수 있는 기능이 있기 때문에 이들 호료 제거에 3~5L/kg의 용수면 충분함. 날염공정에서 고분자계통의 날염호 제거와 합성섬유에서의 spinning oil 또는 spooling oil 제거에도 매우 효과적임
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INJECTA diagram
● REACTA : Mechanical diffusion washing system. 세정효율을 배가시키기 위해서는 기계적 작용과 시간, 온도 그리고 세정수의 4가지 요소에 의해 세정효율이 달라짐. 별도로 구획된 roller bed 상을 주행하는 피염물 상에 세정수를 분무하면 roller bed의 기계적인 작용에 의해 세정공정이 이루어짐. 이 과정에서 세정수가 확산되어 섬유조직으로 배어들어가게 됨으로써 세정이 되는 seeping washing(누수 세정)의 원리를 적용한 것으로, 세정수가 섬유 소재로 부여되면 천천히 섬유조직을 통해 세정수가 배어들면서 섬유 한 가닥 한 가닥이 갖고 있는 모세관 공간까지 스며들면서 세정이 이루어지게 됨. 한편 세정 시스템에 따른 약품 별 세정효과는 아래 그림과 같음
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REACTA diagram / 약품 별 조건에 따른 세정효과
● HYDROVAC : 경제적인 hydrovac 진공 탈수장치. 세정수의 오염원이 되는 lint와 유화/분산된 오염물질, 가수분해 된 염료, 호부제 등이 동시에 제거됨. 이에 따라 fresh water 소모량이 크게 감소되고, 이 때 고도의 오염수 만을 별도로 처리하기 때문에 최종 폐수의 오염도(COD)는 크게 감소하게 됨
- Separator : Pre-separator가 장착된 cyclone과 새로 개발한 air flow system으로 최적의 탈수효과를 얻을 수 있음
- Suction tube : 피염물이 열린 slot 위를 아무런 마찰 없이 부드럽게 통과할 때 conical 구조의 suction 장치가 잔류 오염물질을 모두 모아줌
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HYDROVAC Separator
○ BENNINGER : Open Knit용 고효율 저장력 수세기, TRIKOFLEX. Single motor drive 방식으로 변속장치나 마찰클러치를 사용하지 않았다. Squeezer를 사이에 두고 EXTRACTA에 연결되어 있다. 지름이 큰 guide roller는 crease-free를 보장한다. 고객의 요구에 따라 다음의 다양한 버전의 장치를 제공할 수 있다. 한편 이 장치에서의 세정 시스템은 표면에 홈이 파인 Grooved drum과의 조합으로 세정효과가 극대화시킬 수 있다.
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다양한 TRIKOFLEX 조합 모델의 예
● Grooved drum : 표면에 수많은 작은 홈을 갖고 있는 대 지름 drum 상에 mesh belt를, 그리고 그 위에 피염물을 걸고 주행시키면 drum의 대 면적 영향으로 부드러우면서도 저 장력의 피염물 주행성을 얻을 수 있음. 4개의 spray pipe가 grooved drum 주변에 순차적으로 배열되어 있어서 고도의 세정수 순환으로 우수한 세정력을 발휘하도록 해 줌. Drum 표면은 mesh belt로 덮어 있어서 spray 된 세정수가 피염물을 통과해 drum 표면에 파인 홈에서의 유체역학적 수압을 형성시켜 주어 피염물의 앞뒤가 충분히 젖도록 해줌. 이로 인해 세정효과가 대폭 향상되어 피염물 양면에 묻어 있는 오염이 빠르게 제거됨. 이와 동시에 mesh belt도 세정되는 효과가 얻을 수 있음
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TRIKOFLEX diagram
● 한편 spray는 세정효율을 높이기 위해 분무 각도를 조정하도록 되어 있으며, 이 때 분무되는 세정수 양은 일정하게 유지되고 세정수 순환과 counterflow에 의해 세정효율이 40%까지 향상함
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TRIKOFLEX의 Grooved drum
● 기타 앞서 설명한 Mechanical diffusion washing system인 REACTA 등을 적용하면 시스템을 보다 효율화 할 수 있음
◌ JAUME ANGLADA(Espana) : Open width fabric, towel, knit 용 저용수형 연속 호발 수세기, “TURBANG system”. 자동 cleaning jet & filter system이 장착되어 있다. 저욕비에서도 높은 수세효율 발현하며, 최소의 설치공간을 갖는 modular로 주문에 따라 그 대 수를 달리할 수 있다.
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JAUME ANGLADA의 TURBANG system(2개의 module 구성 : TW)
○ ICOMATEX(Spain) : 피염물 입출 시스템에서부터 연속 정련표백 세정 및 염색에 이르는 full range로 각 공정 중 특징 있는 system 몇 개만을 골라 소개하면 다음과 같다.
● Impregnation unit : impregnation system, ICOWASH : 생지가 하단의 vacuum slot 위치에 도달하기 전에 물을 spray해 주면 pre-washing 효과가 나타나고, 이후 vacuum slot을 통과시키면 생지는 극히 낮은 수분율을 갖게 되는데, 이로서 피염물이 chemical bath로 유입되면 bath 내에 있는 두 개의 침지 roll과 suction 장치에 의해 생지 앞뒷면까지 chemical의 고른 침투가 이루어지게 됨. Bath를 나온 생지를 또다시 squeezing하고, 이후 또 물을 spray 하면 예비 세정효과가 나타나게 되고 이후 vacuum slot을 통과시키면 생지가 함유하고 있는 수분은 최소화 되어 건조효율이 높아지게 됨
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Impregnation unit
● Vacuum slot, ICOVAC : 여분의 수분과 과다한 chemical을 제거하기 위한 장치로, suction body, separation filter, vacuum pump 그리고 separation exhaust(분리배출장치)로 구성되어 있음. 장치가 compact 해서 텐터나 각종 건조기 및 jigger의 배출 측 winding 쪽, 그리고 pad-batch winding 쪽에 설치할 수 있음
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Counter flow는 기하학적 구획 공간에서 이루어짐
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Motorized cylinder(좌), double pass(중), idle cylinder
● Washing unit : 민감한 소재에 crease 형성을 방지하기 위해 moterized cylinder와 load cell 및 breaking roller 시스템을 채용하였고, 세정효과를 높이기 squeezing cylinder를 장착하였음. 또 세정효과 배가를 위해 패염물을 double pass 방식으로 걸 수 있고, 단순한 idle cylinder(호료 팽윤 등을 위한 단순 침지기능의) 방식도 채택할 수 있음. 또 세정수의 counter flow 는 세정효과 증진을 위해 기하학적 형태의 구획을 순환하도록 설계되어 있음
출처 : SCTL(손성군 통섭섬유 연구소) 2014. 10. 01
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