KR100781236B1 - 왁스 페이퍼의 전사를 이용하는 섬유의 날염 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 면, 린넨, 레이온 또는 나일론과 같은 섬유의 날염 방법에 관한 것이고, 구체적으로 종이에 염료로 정교하게 형성된 일정한 형태의 무늬를 섬유에 프린트를 하여 염색을 하는 섬유의 날염 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 날염 방법은 배지 및 친수성 부분을 포함하는 왁스 층을 가진 왁스 페이퍼에 패턴을 형성하는 단계; 왁스 페이퍼 및 날염이 되어야 할 섬유를 가압하여 왁스 페이퍼에 형성된 패턴을 섬유에 프린팅을 하는 단계; 및 왁스 페이퍼를 패턴이 형성된 섬유로부터 분리하는 단계를 포함한다.

직접염색, 그라비아, 에멀션 왁스, 왁스 페이퍼

Description

왁스 페이퍼의 전사를 이용하는 섬유의 날염 방법{Method for Dying Fibers Using Transfer of Wax paper}

도 1은 본 발명의 염색 방법에서 사용되는 왁스 페이퍼를 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 염색 방법의 제조 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 날염 방법을 실시하기 위한 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

본 발명은 면, 레이온, 린넨 또는 나일론과 같은 섬유의 날염 방법에 관한 것이고, 구체적으로 종이에 염료로 정교하게 형성된 일정한 형태의 무늬를 섬유에 전사를 하는 섬유의 날염 방법에 관한 것이다.

일반적으로 날염이란 직물을 부분적으로 착색하여 필요한 무늬가 나타나도록 하는 기술을 말하고 염료 날염 및 안료 날염으로 나누어진다. 그리고 직물의 날염을 위하여 직접 염료 및 반응성 염료가 사용된다. 직접 염료는 면, 견, 모 또는 레이온과 같은 섬유에 매염을 하지 않고 단지 조제의 첨가에 직접 염착되는 성질을 가지고 있어 공정 과정이 간단하다는 이점을 가진다. 그러나 직접 염료의 염료 분자가 활성의 수산기 또는 아미노기를 가지고 있어 직접 염료 염색물은 일광, 수세 및 세탁 견뢰도가 낮다는 단점을 가진다. 한편 반응성 염료는 염료 분자가 반응성 활성기를 가져 염색 과정에서 섬유와 반응하여 염료와 섬유 사이에 공유 결합을 만들어 날염 또는 염색이 이루어지도록 하는 염료를 말한다. 반응성 염료는 견뢰도가 높지만 염색 공정이 까다롭고, 용수 사용량이 커서 폐수 발생량이 많고, 그리고 에너지의 사용량이 높다는 문제점을 가진다.

섬유의 날염 공정에서 발생하는 다른 문제점은 요구되는 정확한 형태가 재현되고 그리고 날염이 된 섬유가 형태 안정성을 가져야 한다는 점이다. 섬유 날염의 방법으로 스크린 날염, 롤러 날염 또는 잉크젯 날염이 사용된다. 그리고 치수 안정성 및 형태 안정성을 위하여 특별히 날염용 원단지를 사용하여 날염을 하는 방법이 특허공개번호 제2002-0068696호에 개시되어 있다. 제시된 발명은 섬유 원단 및 배지를 열가소성 수지에 의하여 접착시킨 섬유 원단지를 제공하여 패턴의 인쇄 정밀도 또는 날염의 용이성을 향상시킨다.

공지된 섬유의 염색 방법은 여전히 정밀한 인쇄 또는 패턴의 안정성, 그리고 작업 공정의 관점에서 해결해야할 문제점을 가지고 그리고 선행 발명의 원단지는 배지의 접착 및 분리 제거 공정이 별도로 행해져야 한다는 문제점을 가진다.

본 발명은 공지된 섬유의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 친수성 왁스를 가진 왁스 페이퍼에 형성된 패턴을 섬유에 전사 또는 프린팅을 하여 염색하는 섬유의 날염 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 섬유의 염색 방법은 배지 및 친수성 부분을 포함하는 왁스 층을 가진 왁스 페이퍼에 패턴을 형성하는 단계; 왁스 페이퍼와 섬유를 가압하여 왁스 페이퍼에 형성된 패턴을 섬유에 프린팅을 하는 단계; 및 왁스 페이퍼를 섬유로부터 분리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 왁스 층은 PE 및 아크릴 공중합체를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 왁스 층은 에멀션 왁스를 포함한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 에멀션 왁스는 세테아릴 알코올(cetearyl alcohol), 폴리소르베이트(polysorbate), PEG(Poly Ethylene Glycol) 또는 스테아레이트(stearate)를 포함하거나 또는 세토스테아릴 알코올(cetostearly alcohol) 또는 에속시레이트 소르비탄 에스테르로부터 유도된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 왁스 층의 두께는 20 내지 100 ㎛가 된다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 예시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

본 명세서에서 날염은 반응성 염료를 사용하여 섬유에 일정한 형태의 무늬를 전사하는 것을 말한다. 본 발명에 따른 날염이 적용될 수 있는 섬유는 반응성 염료로 날염이 가능한 섬유 및 인조 섬유를 모두 포함할 수 있고 특히 면, 린넨, 레이온 및 나일론을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 왁스 페이퍼(1)를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 왁스 페이퍼(1)는 배지(11) 및 왁스 층(12)을 포함한다. 배지(11)는 목재 펄프로 만들어진 종이로 한지 또는 양지와 같이 이 분야에서 공지된 임의의 종이를 포함한다. 배지(11)는 임의의 두께를 가질 수 있지만 섬유 원단에 패턴이 프린팅 또는 전사가 된 후 제거가 되어야 한다는 점을 감안하면 얇을수록 유리하고 바람직하게는 0.05 내지 2 mm가 될 수 있다. 배지(11)의 위쪽에 왁스가 도포되어 왁스 층(12)이 형성된다. 일반적으로 왁스는 상온에서는 고체 상태를 유지하고 그리고 온도를 높이면 유체 상태로 되는 분자량 수백 정도가 되는 물질을 말한다. 일반적으로 왁스는 석유계 왁스, 동물성 왁스, 광물성 왁스, 식물성 왁스 및 합성 왁스로 분류되지만 본 발명에 따른 왁스 층(12)은 바람직하게는 합성 왁스로 폴리에틸렌 왁스(PE 왁스) 또는 폴리프로필렌 왁스(PP 왁스)를 포함할 수 있다. PE 왁스는 천연가스나 나프타를 분해하여 생성된 에틸렌을 중합하여 생성된다. 그리고 PP 왁스는 프로필렌 또는 폴리프로필렌을 열분해하여 생성된다. 왁스 층(12)은 또한 친수성 부분을 가져야 한다. 친수성 부분은 예를 들어 아크릴 섬유의 단위체를 중합시킨 후 고분자 부분을 가수분해하여 친수성을 강하게 만든 물질을 포함할 수 있다. 이러한 친수성 부분을 예를 들어 카르복기 또는 다른 친수성기를 포함 할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 왁스 층(12)은 친수성 부분을 포함하여 염료를 흡수하여 패턴을 형성할 수 있다는 특징을 가진다. 왁스 층(12)의 다른 실시 예는 PE 및 아크릴 섬유 단위체의 공중합체가 될 수 있다. 이러한 PE 및 아크릴 공중합체는 친수성을 가져 염료가 흡착되는 것을 가능하도록 한다. 왁스 층(12)의 또 다른 실시 예는 에멀션 왁스(emulsifying wax)가 될 수 있다. 이러한 에멀션 왁스는 예를 들어 세테아릴 알코올(cetearyl alcohol), 폴리소르베이트(polysorbate), PEG(Poly Ethylene Glycol) 또는 스테아레이트(stearate)를 포함할 수 있다. 또한 에멀션 왁스는 세토스테아릴 알코올(cetostearly alcohol) 또는 에속시레이트 소르비탄 에스테르로부터 제조될 수 있다. 이와 같은 에멀션 왁스는 친수성 및 친유성 부분을 포함한다. 그리고 친수성 부분은 염료의 흡착하여 패턴을 형성하도록 하고 그리고 친유성 부분을 친수성 부분에 형성된 염료의 형태를 고정할 수 있도록 한다.

왁스 층(12)은 배지(11) 위에 롤러 코팅, 나이트 코팅, 바 코팅과 같은 이 분야에서 공지된 방법으로 도포 또는 코팅이 될 수 있다. 또는 왁스 층(12)은 스프레이 방식 또는 그라비아 코팅을 이용하여 배지(11) 위에 도포 또는 코팅이 될 수 있다. 도포 또는 코팅이 된 왁스 층(12)은 배지(11) 위에 20 내지 100 ㎛의 두께로 균일하게 분포하여 염료의 고착이 가능하도록 한다.

왁스 페이퍼(1)가 제조되면 왁스 페이퍼 위에는 염료를 이용하여 패턴 또는 무늬가 형성될 수 있다. 패턴 또는 무늬는 임의의 형상 또는 문자와 같은 것이 될 수 있고 그리고 다양한 색상을 가질 수 있다. 그리고 패턴이 형성된 왁스 페이퍼(1)의 패턴 은 섬유에 프린팅이 된다. 이러한 프린팅 과정이 아래에서 설명이 된다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명에 따른 왁스 페이퍼를 사용한 섬유의 염색방법은 이와 같은 실시 예에 제한되지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 섬유의 염색 과정에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 섬유의 염색을 위하여 위에서 도 1과 관련하여 설명한 것과 같은 방법으로 왁스 페이퍼가 제조된다(S10). 왁스 페이퍼의 제조(S10)와 함께 염액 및 조제가 제조되어야 한다(S11). 염액은 염료 및 반응성 약품을 혼합한 수용액을 말한다. 본 발명에 따른 염료는 반응성 염료가 되고, 바람직하게는 2개의 반응기를 가진 반응성 염료가 된다. 일반적으로 반응성 염료의 염색법으로 고반응성(DCT) 염색법, 중반응성(VS) 및 저반응성(MCT) 염색법이 있다. 본 발명에 따른 반응성 염료는 임의의 방법에 적용될 수 있는 염료가 될 수 있지만, 바람직하게는 중반응성 또는 저반응성 염색법이 적용될 수 있는 염료가 된다. 또한 반응성 염료는 임의의 반응기를 가질 수 있지만 바람직하게는 적어도 2개의 반응기를 가질 수 있다. 이와 같은 조건을 가진 상업적으로 이용 가능한 염료는 독일의 호에스트 사(Hoechest Aktiemgesellschaft)에 의하여 생산되는 레마졸 계통(Remazol type) 염료 또는 스위스의 사바 화학 회사(Ciba Speciality Chemicals)에 의하여 생산되는 Cibacron 계통의 염료를 포함한다. 염액은 예를 들어 1 내지 10 wt%의 반응기가 2개인 레마졸 염료, 0.1 내지 1.0 wt%의 환원방지제 및 0.1 내지 0.2 wt%의 금속이온 붕해제를 포함할 수 있다. 이와 같은 성분들은 물에 용해되어 수용액 형태의 염액을 조성한다.

조제는 날염 조건을 향상시키기 위하여 사용되는 화합물로 예를 들어 1 내지 5 wt% 가성 소다, 3 내지 10 wt%의 규산 소다 및 0.2 wt%의 침투제를 포함하는 수용액을 말한다. 염액 및 조제의 설명에서 나머지 중량은 물의 중량에 해당하고 그리고 각각의 성분은 공지된 성분이 될 수 있고 그리고 공지된 방법에 따라 혼합될 수 있다. 염액 및 조제는 각각 제조되어(S11) 분리 보관이 된다. 이와 같은 분리 보관은 염액과 조제가 혼합되는 경우, 특히 반응성 염료와 조제의 알칼리 성분이 혼합되는 경우 염료의 가수분해가 발생하여 염료 기능의 손상을 방지하기 위한 것이다. 분리 보관된 염료는 왁스 페이퍼에 프린팅이 되기 직전에 혼합 라인을 통하여 혼합되면서 공급이 된다. 염료 및 조제가 제조되면(S11), 왁스 페이퍼 위에 형성이 되어야할 패턴이 결정되어야 한다. 패턴은 실지로 섬유에 프린팅이 되어 발현되는 색상을 기준으로 결정이 된다. 그리고 패턴은 컴퓨터와 같은 장치를 사용하여 디지털 방식으로 결정이 될 수 있다. 패턴은 왁스 페이퍼에 부여되는 색상의 조합을 결정하는 것이므로 색상 인쇄 작업 공정의 수를 고려하여 결정이 된다. 본 발명에 따른 날염 방법의 경우 직접 염료가 섬유에 프린팅이 되는 것이 아니므로 섬세한 패턴 형성이 가능하게 된다. 일반적으로 염료가 섬유에 직접 프린팅이 되는 경우 염료의 번짐을 고려하여야 한다. 그러나 본 발명에 따른 왁스 페이퍼는 왁스 층의 친수성 부분에만 염료가 흡착이 되므로 별도로 염료의 번짐을 고려할 필요가 없다. 그러므로 섬세한 패턴 형성이 가능하다. 패턴이 결정되면 염액 공급 장치에 의하여 염액이 공급되면서 조제와 혼합이 된다. 염액 및 조제는 각각 염액 탱크 및 조제 탱크로부터 필요로 하는 양이 공급이 되어 혼합이 된다. 다수 개의 염액 탱크 는 각각의 색상에 따른 염액을 저장하고 그리고 공급이 되어야할 염액의 양은 패턴 결정 과정에서 패턴에서 사용되어야 할 각각 색상을 위하여 필요한 양을 고려하여 결정이 된다. 그리고 염액과 조제는 왁스 페이퍼에 공급되기 직전에 혼합이 될 수 있다. 염액 및 조제의 혼합액은 왁스 페이퍼에 스프레이 또는 샤워(shower) 방식에 의하여 뿌려지면서 패턴이 형성될 수 있지만 바람직하게 패턴은 그라비아 인쇄, 실크 스크린 인쇄, 또는 오프 셋 인쇄 방법으로 형성될 수 있다. 그리고 가장 바람직하게는 그라비아 인쇄로 왁스 페이퍼에 결정된 패턴이 인쇄된다(S12). 이와 같이 인쇄 방법으로 패턴이 형성된 왁스 페이퍼는 이송롤러를 통하여 가압 장치로 공급이 된다. 한편으로 날염이 되어야 할 섬유는 염액의 흡수 또는 번짐 방지와 같은 날염 조건을 형성을 위하여 디핑이 된다. 그리고 다른 이송롤러를 통하여 가압장치로 공급이 된다. 가압 장치에 의하여 왁스 페이퍼는 섬유에 일정한 압력을 받으면서 접착이 된다. 이로 인하여 왁스 페이퍼에 형성된 패턴이 디핑이 된 섬유에 프린팅 또는 전사가 된다(S14). 가압 장치는 두 개의 롤러 및 건조 장치를 포함할 수 있다. 두 개의 롤러는 하부 버팀 롤러 및 상부 가압 롤러가 되고 그리고 건조 장치는 열풍을 공급할 수 있다. 일반적으로 섬유는 친수성을 가지고 있으므로 염료를 흡수할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 왁스 층도 친수성을 가지고 있어 염료를 일정한 패턴에 따라 유지할 수 있다. 그러나 왁스 층은 천염섬유에 비하여 약한 친수성을 가지고 있어 가압이 되는 경우 왁스 층에 유지된 염료가 천염 섬유로 이동할 수 있게 된다. 실질적으로 왁스 층은 단지 염료를 일정 시간 동안 유지하고 있을 뿐이므로 왁스 페이퍼 자체가 염색이 되는 것은 아니다. 이와 같이 왁스 페이퍼 에 형성된 왁스 층은 염료가 배지로 스며드는 것을 방지하는 기능을 한다.

프린팅 또는 전사 공정이 완료되면(S14) 왁스 페이퍼의 패턴에 따라 염색이 된 섬유는 왁스 페이퍼와 함께 결합이 되어 이송되고 그리고 왁스 페이퍼가 제거가 된다. 그리고 보호 필름 또는 보호 랩과 함께 롤링이 된다(S15). 보호 필름 또는 보호 랩은 날염이 된 섬유의 날염 면을 덮으면서 섬유와 함께 롤링이 된다. 보호 필름은 폴리비닐 필름이 될 수 있고 그리고 롤링이 되는 섬유의 염색 면에 고착된 염료가 다른 면으로 이동되는 것을 방지하고 그리고 염료 자체가 증발되는 것을 방지한다. 이후 날염이 된 섬유 및 보호 필름은 저온 숙성이 된다(S16). 저온 속성은 염료를 섬유에 영구적으로 고착시키는 공정 과정을 말하며 20 내지 30 ℃에서 6 시간 내지 30 시간 동안 진행이 된다. 저온 숙성 과정이 완료되면 보호 필름 및 섬유는 각각 다른 롤러에 감기면서 보호 필름이 분리된다(S17). 이후 섬유는 수세 및 세척(Soaping) 과정(S18) 및 후 가공 공정(S19)을 거쳐 통하여 날염이 된 섬유 제품이 된다. 수세 및 세척(S19), 그리고 후 가공 공정(S19)은 이 분야에서 공지된 방법에 따라 이루어지고 예를 들어 이와 같은 공정은 본 출원인에 의하여 출원이 된 특허출원번호 10 - 2005 - 0110257에 개시되어 있다. 또한 제시된 발명은 CPB(Cold Pad Batch) 방법을 개시하고 있고 그리고 본 발명에 적용될 수 있다. 이와 같이 제시된 발명에서 개시된 내용은 본 발명에 참조로 결합이 된다. 그러나 개시된 발명은 왁스 페이퍼를 사용하지 아니하므로 본 발명에 따른 날염 방법을 위하여 수정된 장치가 사용되어야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 날염 방법을 실시하기 위한 장치의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 섬유 공급 롤러(30)에 의하여 공급된 섬유(F)는 먼저 디핑(Dipping) 장치(31)에서 디핑이 된다. 디핑이 된 섬유(F)는 물을 함유하고 압착 롤러(32)에 의하여 물이 섬유(F) 내부로 스며들게 된다. 압착 롤러(32)에 의하여 물의 픽업(Pick up) 율이 50 내지 70 %, 바람직하게는 60 %가 되도록 한다. 이와 같은 픽업 율을 가지기 위하여 압착 롤러(32)에 의하여 섬유에 가해지는 압력은 5 내지 10 bar가 될 수 있다. 압착이 된 섬유(F)는 이송 장치(도시되지 않음)에 의하여 전사 롤러(34)로 이송된다. 한편으로 패턴이 형성된 왁스 페이퍼는 페이퍼 공급 롤러(33)에 의하여 전사 롤러(34)로 공급이 되어 섬유에 패턴을 인쇄한다. 패턴의 인쇄를 위하여 전사 롤러(34)는 왁스 페이퍼 및 섬유(F)를 압착하게 된다. 이 경우 압착되는 정도는 염료의 픽업 율이 50 내지 70 %가 되도록 한다. 그리고 이와 같은 픽업 율을 가지도록 하는 전사 롤러(34)의 압력은 5 내지 10 bar가 된다. 이와 같이 압착 롤러(32) 및 전사 롤러(34)에 의한 픽업 율 및 압력은 유사한 값을 가진다. 그러나 염료가 왁스 페이퍼로부터 섬유(F)로 전사되도록 하기 위하여 전사 롤러(34)의 픽업 율이 압착 롤러(32)의 픽업 율에 비하여 0.5 내지 5 %정도가 높도록 설정이 된다. 그리고 전사 롤러(34)의 압력이 압착 롤러(32)의 압력에 비하여 3 내지 10 %가 높도록 설정이 된다. 이와 같은 픽업 율 및 압력의 조절은 왁스 페이퍼의 염색 패턴이 섬유로 전사되는 것이 가능하도록 한다. 전사 롤러(34)에서 패턴이 섬유(F)로 전사가 되면, 왁스 페이퍼는 분리 롤러(35)에 의하여 섬유(F)로부터 분리가 된다. 그리고 날염이 된 섬유(F)는 부착 롤러(37)로 이송이 되고 그리고 필름 공급 롤러(36)에 의하여 공급되는 보호 필름이 부착 롤러(37)에 의하여 날염된 섬유에 부착이 된다. 이후 보호 필름과 함께 롤링이 된 섬유는 숙성이 되고 그리고 후처리가 되어 섬유 제품이 된다.

위에서 본 발명에 따른 제조 방법이 실시 예를 이용하여 상세하게 설명이 되었다. 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 제시된 실시 예에 대한 다양한 수정 및 변형 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이러한 수정 및 변형 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의해서만 제한이 된다.

본 발명에 따른 날염 방법은 섬유에 정교하고 다양한 패턴이 형성될 수 있도록 한다. 그리고 직접 섬유에 염색을 하지 않고 별도로 왁스 페이퍼를 사용하여 패턴을 형성하여 섬유에 직접 무늬를 날염하는 공정을 필요로 하지 않으므로 염색을 위한 전체적인 공정이 간단해진다는 이점을 가진다. 또한 본 발명은 반응성 염료의 복잡한 공정 과정에서 발생하는 폐수의 양을 감소시킬 수 있다는 이점을 가진다. 예를 들어 본 발명에 따른 날염 방법을 적용시키면 염료의 95 % 이상이 염착된다.

이와 같이 본 발명에 따른 방법은 공정 과정이 단순하기 때문에 에너지 사용량 및 폐수 발생량을 감소시키는 친환경성을 가진다. 아울러 본 발명에 따른 날염 방법은 반응성 염료로 날염 가능한 천연 또는 인조 섬유에 모두 적용 가능하다는 이점을 가진다.

Claims (5)

1. 섬유의 날염 방법에 있어서,

   배지 및 친수성 부분을 포함하는 왁스 층을 가진 왁스 페이퍼에 염료로 패턴을 형성하는 단계;

   왁스 페이퍼와 섬유를 가압하여 왁스 페이퍼에 형성된 패턴을 섬유에 전사하는 단계; 및

   왁스 페이퍼를 섬유로부터 분리하는 단계를 포함하는 섬유의 날염 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 왁스 층은 PE 및 아크릴 공중합체를 포함하는 섬유의 날염 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 패턴은 그라비아 인쇄 방법에 의하여 형성되는 것을 특징으로 섬유의 날염 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 왁스층은 에멀션 왁스가 되고, 그리고 에멀션 왁스는 세테아릴 알코올(cetearyl alcohol), 폴리소르베이트(polysorbate), PEG(Poly Ethylene Glycol) 또는 스테아레이트(stearate)를 포함하거나 또는 세토스테아릴 알코올(cetostearly alcohol) 또는 에속시레이트 소르비탄 에스테르로부터 유도된 것을 특징으로 하는 섬유의 날염 방법.
5. 청구항 1에 있어서, 염료는 2개의 반응기를 가지는 것을 특징으로 하는 섬유의 날염 방법.

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