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SpectralMD™

ITOS Trutzschler

사례 연구:
Trützschler 와 ITOS
- 깨끗한 목화 생산의 핵심요소인 편광

Trützschler 는 편광을 적용한 효율적인 공정을 통해서 깨끗한 목화를 생산하며, 보다 친환경적이고, 폐기물을 줄이기 위한 노력으로 불필요한 자재 소모를 줄였습니다.

모든 섬유를
최대한 활용

검은색 셔츠를 입고 갑자기 다른 색의 섬유를 발견했다고 상상해보세요. 이것은 이 셔츠를 만드는데 사용된 섬유의 품질이 낮고, 온전한 목화가 아닌 섬유가 적용되었음을 보여줍니다. 따라서 목화를 다루는 제품을 생산하는 경우, 다른 섬유가 제품에 유입되는 것을 차단할 수 있어야 합니다.

독일 회사인 "Trützschler" 는 해당 문제를 해결할 수 있는 전문 업체 입니다. 이 업체는 1888년부터 5 대째 이어져 온 가족회사로서, Monchengladbach 에 위치, 방적 제조를 위한 기계 납품 업체로 이 시장을 선도하는 기업입니다. 그들의 목표는 원재료, 천연 또는 합성 섬유 및 가공 방법에 상관없이 모든 섬유를 활용하는 것입니다. 외부 이물질의 식별 및 제거는 광학 시스템에 크게 의존하기에, Edmund Optics® 의 지사인 ITOS 는 Trützschler 에게 까다로운 조건에서 최대 가시성을 가지는 고성능 편광자를 제공하였습니다. 

 Trützschler developed the T-SCAN Camera (4-CCD), which makes observations from 4 different canals while utilizing ITOS polarization filters at key positions to make contaminants detectable
그림 1: Trützschler 가 개발한 T-SCAN Camera (4-CCD), ITOS 편광필터를 활용하여 4 개의 다른 관 주요 위치에서 이물질 감지 가능 합니다.

편광자를 이용한 목화 세척방법

1999년, Trützschler 는 목화의 이물질을 검출하고 제거하는 방법을 개발하기 시작했으며, 초기에는 상대적으로 검출하기 쉬운 색상을 중점으로 진행하였습니다. 최종 제품의 품질을 향상시키기 위해 Trützschler 는 그 기술을 더욱 확장하였으나, 목화와 같은 색을 띠는 반투명 입자의 검출 및 제거를 감지하는데에 어려움을 겪었습니다. (그림 2) Trützschler 는 고객의 편의를 위한 개발로 2007년 업계 최고의 박람회인 ITMA 에서 혁신적인 시스템을 선보였습니다. 이 제품은 자체 개발한 3-CCD Camera와 편광필터를 활용해야지만 구현이 가능합니다. 이 시스템의 개발로 ITOS 와의 첫번째 협업을 이뤄냈으며, 앞으로도 추가적인 협업이 진행될 것입니다.

SpectralMD’s wound imaging system in use
그림 2: 반투명 입자인 외부 이물질이 포함된 목화 뭉치는 구별하기 어렵습니다.

Trützschler 의 "Foreign part separators" 는 목화뭉치를 관찰함으로서, 원하지 않는 물질 검출 및 추출이 가능한 특수한 장비 입니다. 또한, 이 목화뭉치는 직사각형 경로 내에서 약 10-12 m/s의 공기 흐름을 통해 세척기에서 다음 후속 공정을 위해 준비에 도움이 되는 또 다른 특수 기계인 "카드"로 운반됩니다. 모든 이물질을 검출하기 위해 다양항 검출 기술과 조명설정이 함께 제공되며, 이 단계에서 색 검출을 위한 다양한 카메라가 사용됩니다. 자외선은 형광 이물질을 식별 할 수 있게 하며, 고성능 LED 장비는 픽셀단위 크기의 입자를 검출할 수 있게 합니다. 편광자는 필름과 반투명 폴리프로필렌 리본의 가시성을 가능케하고, 종종 목화 포장재의 나머지 부분에도 있기 때문에 컬러 카메라를 통해서 검출 가능하게 합니다.  

도전

Trützschler 는 매우 거친 환경에서 견딜 수 있는 편광필터를 선정함에 있어 어려움을 겪었습니다. 방적환경의 어려운 조건에서 광학부품들은 쉽게 오염되며, 쉽게 긁히거나 손상될 수 있습니다. 또한, 높은 온도와 습도로 인해 편광필터의 성능의 저하를 초래할 수 있습니다. 더 나아가 "Foreign part separators" 는 광학 부품 및 시스템을 다룬 경험이 없는 작업자에 의해서 운영 및 제공 될 수 있어야 했습니다.  

해결책

ITOS 는 맞춤형 편광자를 전문 취급하는 업체이며, 보호 유리 사이에 편광필터를 결합하는 방법을 개발하였습니다. 이 방법은 간단한 방법으로 들릴 수 있습니다만, 실제 목화 검사에 필요한 상대적으로 큰 사이즈와 높은 온도 구배를 고려하면 상당한 성과입니다. 편광자는 정의된 편광상태의 분석 및 생성을 위해 사용되며, 이 기능을 통해서 입자 및 특정 상태 (예 : 시각적으로 감지 가능한 줄무늬) 를 감지합니다. ITOS CP42N Polarizers 는 눈에 보이지 않는 부품을 감지 할 수있는 고성능, 비용 효율적인 솔루션을 제공하므로 Trützschler 가 직면한 많은 문제를 해결 할 수 있었습니다 (그림 3). CP42N Polarizer 는 자동차 산업에서 자주 사용되며 오늘날 ITOS 에서 제공하는 표준 제품 중 하나입니다. 

By using ITOS polarizers, the hard-to-detect foreign transparent and semi-transparent parts in cotton (left) become visible and detectable by using polarized light (right)
그림 3: ITOS 편광자를 사용함으로써, 투명한 외부로 인해 검출하기 목화(왼쪽)와 다르게 편광자(오른쪽)를 통해 눈으로 볼수 있고 검출이 가능하게 합니다.

협업

Trützschler 에서 ITOS 와 함께 10 년이상 협업을 한 제품 개발자 Guido Engels 에 의하면, "우리 Trützschler 는 ITOS 및 해당 직원들과의 협업에 대단히 감사드리며, 수 년간 긍정적인 관계를 가지게 되었습니다. ITOS 는 항상 시장의 수요를 고려하고, 자사의 시스템을 개선하기 위한 제품 최적화 아이디어를 적극적으로 기여하였습니다." (그림 4)

Illumination module containing ITOS polarizers, part of the separator, being operated by Guido Engels, Product developer at Trützschler
그림 4: ITOS 편광자를 포함한 조명 모듈, Trützschler의 제품 개발자 인 Guido Engels 가 시연하는 Foreign part separator 의 일부

Trützschler 는 훌륭한 파트너를 선정함에 있어, 지속적인 제품 개발과 우수한 생산성은 물론 최대 20 년 까지 제품 보증의 신뢰성을 검토합니다. ITOS 는 항상 훌륭한 고객 서비스와 솔루션을 제공하기 위한 강한 의지로 Trützschler 의 품질 요구사항을 충족하는 제품을 제공했기에 성공적인 협업을 이루었습니다. ITOS의 전무이사인 Horst grode 는 "Trützschler 가 매우 혹독한 환경에서 견딜 수 있는 필터를 문의요청 했을 때에, 우린 기존의 제품들로 충족시킬 수 없는 새로운 도전에 직면했음을 인지하였습니다. 그러나 장기적으로 전문지식과 경험을 바탕으로 추가적인 연구를 진행함으로써, 요구조건에 만족하는 새로운 제품을 개발할 수 있었습니다. 우리는 Trützschler 와 같은 세계적인 기업과 협력하게 되어 매우 자랑스럽고, 그들의 성공에 기여하게 되어 영광입니다. 또한, 그들과의 열린자세로 신제품 개발에 추가적인 협력을 하게된 것에 감사드립니다."  

회사소개

ITOS 는 2006년부터 광학필터 유리 및 편광제품에 두각을 보인업체이며, 고객의 정확한 요구사항을 충족하기 위한 기술 지원 및 솔루션을 제공하고 있습니다. 2018년, Edmund optics의 자회사로 인수되었으며, 광학필터 유리 및 편광제품 분야에서 독일 및 이외의 모든 고객들에게 Edmund optics 맞춤형 서비스, 제품을 제공합니다. Edmund optics 는 전 세계 광학, 이미징, 생명과학을 위한 광자기술, 의생명, 반도체, 연구개발 그리고 안전 및 보안 시장을 선도하는 업체 입니다. EO는 다양한 다중렌즈, 렌즈 코팅, 이미징시스템과 광학기계장비를 설계 및 제조함과 동시에 재고 및 맞춤형 제품의 대량생산으로 OEM 어플리케이션 제품을 지원합니다. 글로벌 네트워크와 결합된 EO의 최첨단 제조 기능을 통해 세계 최대의 상용 광학 부품 공급 업체가되었습니다.

Trützschler 에서 취급하는 모든 제품은 크게 4가지 제품 군, 방적, 부직포, 합성섬유 그리고 card clothing 로, 최대한 모든 섬유를 활용하고 있으며 3,000 명이상의 직원과 5개의 해외 제조시설을 갖추고 있습니다. 먼저, Trützschler 의 기계는 실제 방적 공정을 위해 섬유를 준비합니다. 편광자가 적용되는 면과 같은 천연 섬유 제조의 경우, 세정 공정을 통해서 잔여물과 이물질을 제거하며, 섬유 준비라인에서 섬유 균일성과 먼지 제거 공정도 함께 진행됩니다. 섬유는 작은 다발인 "카드"로 공급되며, 이 카드는 섬유를 단조롭게 하고 병렬 섬유구조로 엄지손가락 모양의 조각으로 형성합니다. 그리고 나서 이 카드들은 실까지 추가 공정을 위한 기초를 형성합니다. 현재, 아시아에 90% 이상의 방적공장이 위치해있으며, 목화 재배 국가인 주로 중국, 인도, 파키스탄 및 우즈베키스탄에 있습니다. 

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