본 발명은 용제형의 잉크젯 프린트에 사용되는 원단의 전처리 코팅 방법 및 그에 사용되는 코팅조성물에 관한 발명이다.
보다 상세하게는 물 50 ~ 95 중량%, 수용성 폴리비닐알콜수지 1 ~ 5 중량%, 수용성 폴리우레탄수지 1 ~ 20 중량%, 아크릴계 바인더수지 0.5 ~ 25 중량%, 계면활성제 0.5 ~ 20 중량%, 피막형성제 0.1 ~ 80 중량%, 폴리에틸렌 비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%, 소듐카르복시메틸 셀룰로오스 0.1 ~ 15 중량%, 흡수충진제 0.1 ~ 28 중량%로 이루어지는 솔벤트 잉크젯 프린팅 배너원단용 수용성 코팅조성물에 관한 것으로서, 상기 조성물을 이용하여 원단에 코팅함으로써 솔벤트 잉크를 사용하는 경우 종래에 발생하는 문제점인 잉크 번짐 또는 명시성 등을 해결할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
또한 본 발명의 또 다른 양태로는 상기 조성물 100 중량부에 대하여 난연제 5 ~ 50 중량부를 더 추가하여 사용할 수 있으며, 또한, 상기 조성물 100 중량부에 대하여 유기용제를 0.01 ~ 50 중량부 더 추가하여 혼합하여 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 조성물을 원단에 코팅하는 방법은 디핑 코팅방법, 나이프 코팅방법, 롤코팅방법, 그라비아 코팅방법 등 이 분야에서 통상적으로 사용하는 원단의 코팅방법이라면 모두 사용 가능하나, 보다 바람직하게는 디핑 코팅 또는 나이프 코팅을 이용하여 코팅시키는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 1차로 디핑코팅을 한 후에 건조시키고 2차로 나이프 코팅을 하여 건조시키는 코팅방법을 이용하는 것이 우수한 효과를 나타낸다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다.
이하는 상기 본 발명의 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 조성물은 수용성 조성물에 관한 것으로서, 물 50 ~ 95 중량%를 사용한다. 물의 함량이 50 중량% 미만으로 사용되는 경우 제조되는 조성물의 점도가 증가하게 되므로 바람직하지 못하며, 물의 함량이 95 중량%를 초과하는 경우 다른 조성물들의 혼합이 적은 양으로 사용되므로 코팅성능이 우수하지 못하게 된다.
본 발명의 조성물 중 상기 수용성 폴리비닐알콜, 수용성 폴리우레탄, 아크릴계 바인더수지는 호제 역할과 더불어, 원단의 섬유 내에 솔벤트 잉크가 침투될 때 색소의 확산속도를 균일하게 제어하는 역할을 하는 것이다.
본 발명에서 폴리비닐알콜수지는 중합도가 30 내지 30,000 사이이고 검화도(폴리비닐아세테이트(PVAc)가 알카리 조건에서 비누화반응 되어 아세테이트기가 수산기로 친환된 정도)가 50% 내지 100% 사이인 것 또는 하기 화학식 1의 반복 단위를 갖는 변성 폴리비닐알콜수지를 사용한다.
[화학식 1]
(상기 식에서 R은 탄소수 10 이하의 알킬에스터이다.)
본 발명에서 상기 폴리비닐알콜수지는 1 ~ 5 중량%의 범위로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 수용성 폴리우레탄수지는 친수성의 이액형 폴리우레탄 수지 또는 일액형의 폴리우레탄 수지를 사용할 수 있으며, 이때 사용되는 일액형 폴리우레 탄 수지는 점도가 70~150포아즈인 것이 바람직하다. 그 함량으로는 1 ~ 20 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 아크릴계 바인더 수지의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 또는 아크릴산이나 메타크릴산에 에스테르를 중합해서 얻은 열가소성 수지에서 선택되는 어느 하나 이상의 수지를 사용하며, 무색투명하고, 내구성이 우수한 특징이 있다. 그 함량으로는 0.5 ~ 25 중량%를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 수용성 수지들의 함량은 상기 범위 내에서 조합을 하는 경우 가장 우수한 효과를 나타내게 되어 이를 바탕으로 그 함량 범위를 한정한 것이며, 상기 범위를 벗어나는 경우 본 발명에서 목적으로 하는 효과를 달성하기 어렵다.
본 발명의 조성물 중 상기 계면활성제는 코팅 조성물 내의 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시키는 역할을 하는 것으로서, 특히 흡수충진제로 사용되는 실리카 등의 무기입자와 수지의 계면접착을 떨어뜨려 분산이 잘 되게 하며, 또한 수용성 조성물에 용해되는 첨가제의 용해도를 증가시키는 역할을 한다. 예를 들면 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에스테르유도체, 솔비탄 지방산 에스테르 유도체, 스테아르산나트륨, 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 유도체, 스테아르산 나르륨에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 그 함량은 0.5 ~ 20 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 0.5 중량% 미만으로 사용되는 경우 수용액 조성물이 현탁되는 현상이 일어나고 또한 무기입자가 충분히 분산되지 않고, 20 중량%를 초과하는 경우 수용액 조성물이 원단에 충분히 접착되지만 건조속도가 느리고 또한 건조된 후에도 비 등의 물과 접촉 시 쉽게 잉크 성분 등이 탈색되어 좋지 않으므로 상기 범위에서 사용하는 것이 가장 좋다.
본 발명의 조성물 중 상기 피막형성제는 원단의 표면에 광택을 부여하게 되는 것으로서, 실리콘 오일, 미네랄 오일, 지방산 오일에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하나 여기에 제한되는 것은 아니다. 그 함량은 0.1 ~ 80 중량%를 사용하며, 0.1 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하므로 바람직하지 못하며, 80 중량%를 초과하여 사용하는 경우 경제적으로 바람직하지 못하다.
본 발명의 조성물 중 상기 수용성 폴리에틸렌 비닐알콜(E.V.A)와 소듐카르복시메틸 셀룰로오스(C.M.C)는 솔벤트 잉크가 원단에서 흐르거나 번지는 것을 방지하기 위하여 사용되는 것으로서, 강력하게 잉크를 흡착하여 분산된 솔벤트 잉크를 수초내에 건조시키는 역할을 하는 것으로 잉크젯 프린트 후 인쇄부위의 긁힘 방지 효과를 나타낸다. 그 함량으로는 폴리에틸렌 비닐알콜의 경우 0.5 ~ 5 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 소듐카르복시메틸 셀룰로오스의 경우 0.1 ~ 15 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 상기보다 적게 사용하는 경우에는 건조시간이 늘어나게 되며, 특별히 한정되지는 않지만 상기 범위를 초과하는 경우 경제적으로 나쁘게 된다.
본 발명의 조성물 중 상기 흡수충진제는 솔벤트 잉크의 번짐을 막고 발색도를 증가시키는 역할을 하는 것으로서, 안료의 흡착면적을 증가시켜 섬유에서 잉크가 번지는 것을 방지하는 역할을 한다. 예를들면, 탈크, 경탄, 실리카 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 함량은 0.1 ~ 28 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 0.1 중량% 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 28 중량%를 초과하는 경우 보관 중 가라앉을 수 있으므로 장기간 보관 시 보관 안정성이 떨어지게 된다.
본 발명에서는 이상에서 설명한 상기 조성물들의 합이 100 중량부가 되도록 적절히 혼합하여 사용하며, 상기 조성물 100 중량부에 대하여 난연제 5 ~ 50 중량부를 더 추가하여 사용할 수 있다. 상기 난연제는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 할로겐화 난연제, 인계난연제 등을 사용할 수 있으며 그 사용에는 제한되지 않는다. 이러한 예들은 이 기술분야에서 많은 상품화 된 제품들이 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않는다. 상기 난연제를 사용하는 경우 화재 발생시 화재 확산을 방지할 수 있으며, 옥내 및 공공 장소에서도 안전하게 사용할 수 있는 장점이 있다. 그 함량은 필요에 따라 선택적으로 조절하여 사용할 수 있으며, 본 발명은 경제적인 면을 고려하여 5 ~ 50 중량부를 사용하였다. 5 중량부 미만으로 사용되는 경우 충분한 난연효과를 나타낼 수 없으며, 50 중량부를 초과하는 경우 다른 성분과의 혼화성에서 문제가 있다.
또한 본 발명은 필요에 의해 상기 조성물 100 중량부에 대하여 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜, 초산에틸에서 선택되는 어느 하나 이상의 유기용제 0.01 ~ 50 중량부를 더 혼합하여 사용하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다. 이와 같이 유기 용제를 혼합하는 경우 코팅 조성물 제조시 수지의 용해가 빠르고, 분산성이 우수해지며, 상기 범위에서 혼합하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 배너원단은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론에서 선택되는 어느 하나의 100% 합성섬유를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 상기 배너원단은 제한되지 않으나 통상적으로 잉크젯 소재로 사용되기 위해서는 70 ~ 600 데니아(denier, 450m 실이 0.05g 무게일 때 1denier) 정도를 사용한다.
이하는 상기 조성물을 이용하여 배너원단에 코팅시키는 방법에 대하여 설명한다. 그 과정에 대하여는 도 1 내지 3에 간단히 나타내었다.
도 1은 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 배너 원단을 디핑 코팅하는 방법을 도시하였으며, 도 2는 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 나이프 코팅하는 방법을 도시하고 있고, 도 3은 본 발명에 따른 조성물을 이용하여 디핑 코팅 후 나이프 코팅하는 방법을 도시한 것이다. 이하는 상기 도면을 참고하여 설명한다.
1) 전처리와 염색을 하지 않은 생지 상태의 배너원단을 준비하는 단계;
2) 물 50 ~ 95 중량%, 수용성 폴리비닐알콜수지 1 ~ 5 중량%, 수용성 폴리우레탄수지 1 ~ 20 중량%, 아크릴계 바인더수지 0.5 ~ 25 중량%, 계면활성제 0.5 ~ 20 중량%, 피막형성제 0.1 ~ 80 중량%, 폴리에틸렌 비닐알콜 0.5 ~ 5 중량%, 소듐카르복시메틸 셀룰로오스 0.1 ~ 15 중량%, 흡수충진제 0.1 ~ 28 중량%로 이루어지는 솔벤트 잉크젯 프린팅 배너원단용 수용성 코팅조성물을 제조하는 단계;
3) 상기 코팅조성물을 딥코팅, 나이프 코팅에서 선택되는 어느 하나의 코팅방법으로 배너원단에 코팅하는 단계;
4) 건조시키는 단계;
를 갖는다.
본 발명에서 상기 1)단계는 배너원단에 전처리, 염색을 하는 단계를 더 추가하는 것도 가능하다. 즉, 본 발명에 사용되는 상기 배너원단은 전처리 하지 않은 생지 상태의 원단에 바로 코팅을 하는 것도 가능하며, 미리 호발, 정련 등의 전처리 및 염색을 한 원단을 이용하여 코팅을 하는 것도 가능하다.
또한 본 발명에서 상기 코팅은 딥코팅 또는 나이프코팅을 할 수 있으며, 1차로 딥코팅을 하고 건조시킨 후 2차로 나이프 코팅하는 것도 가능하다. 도면을 참고하여 설명하면, 도 1은 배너원단을 본 발명의 코팅 조성물이 담긴 디핑 코팅조(10)에 침지시켰다 건조기(20)를 이용하여 건조한 후 다시 권취하는 것을 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명의 코팅 조성물을 나이프 코팅기(30)를 이용하여 배너원단에 코팅시킨 후 건조기(20)를 이용하여 건조 후 권취시키는 것을 나타낸 것이다. 디핑코팅을 하는 경우 배너원단의 양면이 코팅 되며, 나이프 코팅을 하는 경우 일면에만 코팅이 되므로 사용자가 필요에 따라 적절히 선택하여 사용하면 되는 것이다.
보다 바람직하게는 도 3에 도시된 바와 같이 배너원단을 디핑코팅조(10)에 침지시킨 후 건조기(20)를 통과하도록 하여 건조시키고 다시 나이프코팅기(30)를 이용하여 프린트 될 면에 한번 더 코팅시키는 것이 좋다. 이 후 다시 건조기(20)를 통과시켜 건조된 원단을 권취시키는 것으로 본 발명에서 목적으로 하는 원단을 코팅시킬 수 있다.
이하는 본 발명의 바람직한 구현을 위하여 실시예를 통하여 구체적으로 설명하며, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
물 85 중량%, 수용성 폴리비닐알콜수지 2 중량%, 수용성 폴리우레탄수지 3 중량%, 아크릴계 바인더수지 2 중량%, 계면활성제로는 스테아르산 나트륨 0.5 중량%, 실리콘오일 2 중량%, 폴리에틸렌 비닐알콜 2 중량%, 소듐카르복시메틸 셀룰로오스 2 중량%, 탈크 1.5 중량%를 혼합한 후 교반기를 이용하여 고루 혼합하여 수용성 코팅 조성물을 제조하였다.
이렇게 제조된 조성물을 이용하여 75 × 150 데니아의 100% 폴리에스테르 원단에 디핑코팅을 하였다. 상기 코팅 조성물은 원단에 깊숙이 흡수되어 두꺼운 코팅층을 형성하였고, 그 표면에는 얇은 피막이 형성되었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1의 조성물 100 중량부에 대하여 브롬계 난연제를 20 중량부를 더 추가하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 하였다. 이렇게 제조된 조성물을 이용하여 디핑코팅을 하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1의 조성물에서 100 중량부에 대하여 이소프로필알콜을 10 중량부 더 추가하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 하였다. 이렇게 제조된 조성물을 이용하여 디핑코팅을 하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1의 조성물에서 폴리에틸렌 비닐알콜과 소듐카르복시메틸 셀룰로오스를 전혀 사용하지 않고 그 함량만큼 물을 더 추가하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 하였다. 이렇게 제조된 조성물을 이용하여 디핑코팅을 하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1의 조성물에서 폴리에틸렌 비닐알콜, 소듐카르복시메틸 셀룰로오스와 탈크를 전혀 사용하지 않고 그들의 함량만큼 물을 더 추가하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 하였다. 이렇게 제조된 조성물을 이용하여 디핑코팅을 하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서 친수성 수지로 수용성 폴리비닐알콜수지 7 중량%를 사용하였으며, 대신 수용성 폴리우레탄수지와 아크릴계 바인더수지는 전혀 사용하지 않았으며 나머지 성분은 실시예 1과 동일량으로 하여 제조하였다. 이렇게 제조된 조성물을 이용하여 디핑코팅을 하였다.
[실험예]
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 코팅 조성물과 이를 코팅한 폴리에스테르 원단을 이용하여 하기와 같은 평가를 하였으며 그 결과를 표 1에 나타내었다. (◎: 우수, ○:양호, △:부족, × : 불량)
〈평가방법〉
1. 잉크초기 흡착성
잉크젯 프린터(Mimaki사 JK3-250)로 출력한 직후의 잉크의 흡착상태를 관찰하였다.
2. 잉크건조속도
잉크젯 프린터로 출력한 후 잉크가 완전히 건조되는데 소요되는 시간을 측정하였다.
3. 잉크 밀착력
잉크젯 프린터로 출력한 부분을 스카치 테이프를 부착하여 박리하였다.
4. 투과도
잉크젯 프린트로 출력한 후 반대측면에서 인쇄문양의 선명도를 눈으로 관찰하여 평가하였다.
[표 1]
상기 표에서 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 조성물을 사용하는 경우 초기흡착성이나, 잉크 건조속도, 밀착력 등이 우수한 물성을 나타내는 것을 알 수 있었으며, 뿐만 아니라 잉크가 선명하게 인쇄되었으며, 한번의 프린팅에도 불구하고 인쇄된 앞면과 뒷면에 동일한 색상이 나타났으며, 잉크 번짐이 전혀 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 또한 나이프 코팅을 한 결과도 마찬가지로 우수한 효과를 나타내었다. 또한 실시예 2와 같이 난연제를 추가한 경우 화재 발생 시 불이 다른 곳으로 번지는 것을 예방할 수 있으며 방염효과가 있다.