KR100794908B1 - 잉크젯 출력용 원단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크젯 출력용 원단에 관한 것으로서, 더욱 자세히는 소수성 섬유인 폴리에스테르섬유에 친수성을 부여하는 양이온성물질, 양이온성 고분자물질 또는 무기염이 함유된 전처리제로 전처리를 하고 잉크흡수성 코팅액을 도포함으로써 수성안료잉크나 오일잉크가 원단에 완벽하게 안착되어 무엇보다 내구성이 뛰어나고, 외부충격, 어떠한 외부환경변화의 영향에도 잉크의 박리현상이 거의 발생하지 않고, 발색도가 좋아 처음의 출력상태로의 오랜 기간 사용이 가능하고, 물얼룩현상이 거의 없으며, 잉크 번짐 현상 없이 선명하고 색상표현의 정확도가 높으며, 뛰어난 내수성, 내산성, 내알칼리성을 지니는 잉크젯 출력용 원단에 관한 것이다.

나이프코팅, 콤마코팅, 전처리. 도포, 발색, 딥핑

Description

잉크젯 출력용 원단{A TEXTILE }

도면 1은 본 발명의 제조공정도.

도면 2는 본 발명의 코팅층의 구성을 보여주는 단면확대도.

도면 3은 본 발명의 양 이온성 물질의 기본 구조.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1. 전처리 층 2. 코팅층

3. 원단 4. 인쇄층

본 발명은 잉크젯 출력용 원단에 관한 것으로, 더욱 자세히는 소수성 섬유인 폴리에스테르섬유에 친수성을 부여하는 양 이온성 물질, 양 이온성 고분자물질 또는 무기 염이 함유된 전처리 제로 전처리를 하고 잉크흡수성 코팅액을 도포함으로써 수성안료잉크나 오일잉크가 원단에 완벽하게 안착 되도록 하기 위한 것이다.

종래에는 유기용제형 수지와 유기용제, 실리카, 오일, 지방산 또는 계면활성제를 사용하여 제조하여 왔으나 근본적인 잉크 번짐을 방지하지 못하였다. 원단에 코팅을 했을 경우 잉크 양이 많으면 분사된 잉크는 잉크 흡수층에서 원단까지 침투가 되어 소수성 섬유인 폴리에스테르는 잉크를 흡수하지 못하고 잉크를 배척하게 된다. 따라서 소수성 섬유인 폴리에스테르에서 잉크는 섬유의 결을 따라 번지게 된다. 그러므로 현재 소비자들의 우수한 발색과 품질요구에 만족시키지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출한 것으로, 소수성 섬유인 폴리에스테르 섬유에 양이온성물질, 양이온성고분자물질 또는 무기염이 함유된 전처리제로 친수성을 부여하여 잉크 번짐을 2차적으로 개선하고 코팅액으로 1차적으로 잉크 번짐 현상을 개선하고자 함을 목적으로 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 갖는 본 발명의 코팅액에 대한 구성은 유기용제, 아크릴수지, 폴리우레탄수지, 흡수충진제, 첨가제로 구성된 조성물로 혼합, 제조한 코팅액으로 전처리된 폴리에스테르섬유의 표면에 나이프코팅법이나 콤마 코팅법으로 2중 도포하여 잉크젯 출력용 원단을 완성한다.

따라서 잉크 번짐 현상이 없고, 내구성, 내수성이 우수한 잉크젯 출력용 원단을 제공하는 것에 그 기술적 과제를 두고 창안한 것이다.

도 1은 본 발명의 전처리 및 코팅공정도이고. 도 2는 본 발명의 코팅층의 구성을 보여주는 단면 확대도로서, 본 발명 잉크젯플로터 출력용 원단의 구성과 작용효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

1. 전처리액의 구성

본 발명의 대형 잉크젯플로터 출력용 원단에 대한 전처리층(1)을 이루는 전처리액의 구성에 대하여 살펴보면, 상기 전처리제는 양이온성 물질, 양이온성 고분자물질 또는 무기염으로 구성한다. 양이온성물질, 양이온성 고분자물질에는 구체적으로 디시안디아미드, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 또는 2급 아릴아민 유도체와 알릴아민, 디알릴아민, 디메틸디알릴암모늄클로라이드와의 공중합체 또는 폴리디알릴디메틸암모늄 화합물과 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아마이드, 폴리비닐피롤디돈과의 공중합체를 포함한다. 이것에 제한되지 않으며 도 3에 나타내는 바와 같이, 4급 암모늄염의 양이온성 고분자물질을 모두 포함한다. 사용량은 0.05~10.0 중량%의 수용액 농도가 적당하다. 수용액 농도가 0.05중량% 이하면 친수성 부여 능력이 떨어지고 10.0중량%이상에서는 발색성이 떨어지고 원가 상승의 원인이 되기 때문이다.

따라서 상기의 전처리 방법은 함침, 코팅 혹은 딥핑 방법을 사용하고, 위의 농도로 희석된 전처리액에 폴리에스테르 원단을 침지 후 약 1~2 kg.f/cm² 망글의 압력으로 통과시킨 후 150 ~ 200 ℃ 로 건조하여 전처리공정을 마친다.

2. 잉크흡수성 코팅액의 구성

< 본 발명 출력용 원단의 코팅액 구성비율>

구성성분	구성비 (%)	종 류
유기용제	40 ~ 60	메탄올, 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK) 등
아크릴수지	20 ~ 40	고형분 20~40%,
폴리우레탄수지	5 ~ 15	고형분 20~50%
흡수충진제	5 ~ 20	실리카, 산화티탄(TiO2), 탈크, 중탄 등
발색향상제	2 ~ 10	유동파라핀, 염화파라핀, 미네랄오일 등
잉크흡수제	1 ~ 5	에틸렌카보네이트계 화합물(EG, DEG, TEG...)

상기 코팅층(2)을 이루고 있는 코팅액의 각각 구성요소들의 기능 및 작용을 알아보면, 유기용제(Organic Solvent)로는 메탄올, 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK), 이소프로필알콜(IPA) 등이 가장 많이 사용되고, 본 발명에서는 상기 유기용제들을 점도, 및 용도에 따라 단독 또는 혼합하여 전체 중량비의 40~60% 내외로 구성하도록 한다.

또, 아크릴수지는 아크릴레이트 중합체로서 일반적으로는 열가소성 수지에 해당된다. 상기 아크릴수지는 흡수충진제와 원단을 잡아주는 바인더(Binder)역할을 하며 코팅액의 상당부분에 해당되는 아크릴수지는 코팅된 원단(3)의 터치를 결정하는 주요 인자이다. 이것은 아크릴수지의 원료인 모노머(monomer)로 조정가능하다. 모노머의 종류에는 경질모노머(hard monomer), 연질모노머(soft monomer), 기능성 모노머(function monomer)로 나눌 수 있다. 이러한 모노머의 배합에 따라 수지의 Tg(유리전이온도 - Glass Transition Temperature)값이 정해진다. 우리나라는 하절기, 동절기의 온도차가 20~40℃정도 차이가 난다. 하절기에는 아크릴수지의 Tg(유리전이온도)값을 -5~+20℃로 조정하여 아크릴수지 자체의 hardness를 올려줘 원단의 hardness가 올라가게 된다. 그러므로 작업성(원단 피딩)이 개선되고 내구성 또한 향상된다. 동절기에는 아크릴수지의 Tg(유리전이온도)값을 -20~-5℃로 조정하여 아크릴수지 자체의 hardness를 낮춰줘 코팅된 원단(3)을 부드럽게 해줘 내마모성을 개선시킨다.

또, 폴리우레탄수지는 발색을 향상시키고 아크릴수지의 부족한 바인더의 역할을 보조해준다. 상기 폴리우레탄수지는 아크릴수지와 상용성이 양호해야하며 코팅액의 점도를 조정해준다.

또한, 위의 폴리우레탄수지와 아크릴수지는 인쇄층(4)을 이루는 안료잉크와 실리카를 원단(3)으로부터 탈락을 방지해주는 가장 큰 요소이다. 폴리우레탄수지와 아크릴수지는 코팅액의 구성요소를 봤을 때 용제를 제외한 요소 중 가장 큰 비중을 차지한다고 할 수 있다.

그리고 이산화규소(SiO2), 이산화티탄(TiO2), 탄산칼슘(CaCO3) 등의 충진제는 흡착력이 강하여 잉크 중에 포함된 용액(Water)을 흡수하여 출력 시 잉크의 번짐을 방지하고 발색하는 기능을 하며, 코팅 후 출력용 소재의 물리적 강도를 향상시키고 내산성을 증진시키며 소재의 투명도를 낮추는 역할을 한다. 이 중에서도 실리카를 사용하는 것이 가장 물성이 우수하다. 실리카는 침강성 실리카이며 입자크기가 2~10㎛ 정도이고, 흡유량(Oil Absorption)은 250~350ml/100g이 가장 적당하다. 실리카의 전체 중량비의 20%를 초과하면 잉크 번짐 현상은 향상되나 발색이 저하되고 내마모성, 내구성이 저하된다. 그리고 실리카의 전체 중량비 5%이하가 되면 내마모성, 내구성은 향상되나 잉크 번짐 현상이 발생하고 원단(3)의 투명도가 높아진다. 5~15wt%가 가장 적당하다.

또, 에틸렌 카보네이트계 화합물은 분자 구조내에 친수기인 수산기(-OH)가 존재하여 잉크가 원단에 뿌려졌을 때 수성잉크를 잡아줘서 잉크 번짐을 방지해준다. 최근에는 고해상도의 프린터가 개발되고, 최종 소비자의 요구 또한 고해상도와 우수한 발색성을 요구하기 때문에 잉크 사용량이 많게 되어 잉크 번짐을 방지하기가 어려웠다. 이에 본 발명은 에틸렌 카보네이트계의 화합물을 사용 하여 잉크 번짐을 방지하였다. 이것은 종래의 제품에 대한 획기적인 개선효과가 아닐 수 없다. 유동파라핀은 출력하였을 때 잉크의 발색을 향상시켜주는 역할을 한다.

바람직한 실시예와 비교예는 표1과 같다. 중량%로 나타내었다.

구성성분	실시예 1	비교예 1	비교예 2
메탄올	53.0	53.0	53.0
폴리우레탄	6.3	6.3	6.3
아크릴수지	26.0	26.0	26.0
실리카	9.5	9.5	9.5
유동파라핀	4.2	*	*
에틸렌카보네이트계 화합물	1.0	*	*
계면활성제	*	*	5.2
미네랄오일	*	5.2	*

표 1. 실시예와 비교예

상기 제조한 코팅조성물을 실시예 1은 본 발명의 고안된 전처리제로 전처리한 원단(3)에 나이프코팅으로 2회 코팅하여 제조하였고, 비교예1, 2는 전처리하지 아니한 원단에 나이프코팅으로 2회 코팅하여 잉크젯 출력용 원단을 완성하였다. 출력은 Encad사의 Nova-jet 500에서 출력하였으며 출력 후 1시간 동안 출력물을 상온에서 건조한 다음 물성 테스트를 실시하였다. 물성 테스트 결과는 아래의 표2와 같다.

	실시예1	비교예1	비교예2
잉크번짐	없음	약간 있음	있음
내수성	양호	양호	미흡
내구성	양호	미흡	미흡

표 2. 물성 테스트 결과

잉크 번짐 테스트 방법은 같은 이미지를 동시에 출력하여 현미경으로 평가하였다. 내수성 테스트는 출력 후 원단이 건조가 완전히 이루어졌을 때 물에 1시 간 동안 침지 후 탈색 여부를 육안으로 평가하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명 잉크젯 출력용 원단을 통하여, Water Based Pigment Ink(수성안료잉크)를 본 발명에 사용할 경우 가장 좋은 출력결과물을 얻을 수 있으나, 오일안료잉크에도 사용이 가능할 뿐 아니라 출력 후 상태도 매우 양호하여 사용자의 욕구를 충족시킬 수 있으며, 용도에 따라 잉크의 선택적 사용이 가능하고, 기존에 비하여 코팅액을 원단에 도포하기 전에 소수성 섬유인 폴리에스테르섬유에 친수성을 부여하고 양이온을 띠게 되므로 음이온인 잉크를 정전기적인 인력에 의해 강하게 흡착하게 됨으로써 잉크 번짐을 방지하게 된다.

또한, 전처리된 원단과 전처리하지 않은 원단의 잉크흡수층의 코팅량을 비교했을 때 전처리 된 원단의 코팅량이 10%정도 감소하였다. 이것은 전처리에 의한 원단의 양이온성 물질 또는 무기염에 의한 코팅량의 감소에 기인한다고 볼 수 있다. 이에 코팅액의 코팅량이 10%정도 감소하여도 잉크 번짐이 없을 뿐만 아니라 인쇄적성을 향상시키고 피딩에도 전혀 문제가 없다. 더욱 중요한 것은 생산원가를 현저히 감소시켰다는 것이다.

또한, 출력 후 색상이 우수하며, 재접착이 일어나지 않고 박리현상이 발생하지 않으며, 내구성이 뛰어나 오랜 기간 사용이 가능하다. 우수한 내수성과 내산성, 내알카리성은 실외에서 주로 사용되는 현수막의 어떠한 외부 환경상태와 그 변화에도 처음 출력 상태의 지속이 가능하고, 종래의 기술보다 고가인 흡수충진제를 줄일 수 있어 생산원가를 줄일 수 있어 여러 방면으로 볼 때 이익이 다대한 발명이 라 할 수 있다.

Claims (4)

1. 폴리에스테르 원단에 전처리제로 함침, 코팅 혹은 딥핑 방법으로 전처리 후, 잉크흡수성 코팅액을 전처리된 원단의 일면 또는 양면에 나이프코팅이나 콤마코팅중에서 선택된 방법으로 2회 도포하여 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 출력용 원단.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전처리제는 무기염 또는 양이온성 고분자물질, 양이온성물질의 단독 또는 혼합되어 구성되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 출력용 원단.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전처리제의 사용 농도는 0.05~10wt% 수용액인 것을 특징으로 하는 잉크젯 출력용 원단.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 코팅액의 구성요소는 유기용제 40~60 wt%, 아크릴수지 20-40wt%, 폴리우레탄수지 5~15wt%, 실리카 5~20wt%, 유동파라핀류 2~10wt%, 에틸렌 카보네이트계 화합물류 1~5wt% 로 구성된 것을 특징으로 하는 잉크젯 출력용 원단.

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