KR101793947B1

KR101793947B1 - 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(ptt) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법

Info

Publication number: KR101793947B1
Application number: KR1020160131192A
Authority: KR
Inventors: 이동수; 장두훈; 유대근; 권상준; 서영삼; 조진원; 김종현; 최종덕
Original assignee: 주식회사 신흥
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2017-11-06

Abstract

본 발명은 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법에 관한 것으로서 본 발명에 의해 잉크의 고착을 도와 발색성 및 견뢰도를 높이고 잉크의 번짐 현상이나 흐름 현상을 방지하여 이미지의 첨예성을 향상시킬 수 있다.

Description

바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법{Method Of Digital Textile Printing For Polytrimethylene Textiles Having More Than 30% Of Biomass Contents}

본 발명은 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법에 관한 것으로서 잉크의 고착을 도와 발색성 및 견뢰도를 높이고 잉크의 번짐 현상을 방지하여 이미지의 첨예성을 향상시키는 가공방법이다.

폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)는 PET의 원료 중의 하나인 ethylene glycol(EG) 대신에 1,3-프로판디올(1,3-propanediol, PDO)을 사용하여 dimethyl terephtalate(DMT)와 에스테르 교환반응 또는 terephthalic acid(TPA)와 에스테르화 반응을 통해 중합되는 폴리머로서 화학섬유의 원료로 널리 사용되는 합성수지이다.

PTT는 PET와 그 화학적 구조가 유사하지만 열적, 기계적, 내약품성 등에 의한 영향을 받은 신축성, 알칼리 감량성, 촉감 및 염색성이 PET와는 다른 성질을 나타낸다. 신도는 45-55%, 강도는3~4g/L 정도로 높은 편이다. 이러한 PTT섬유는 PET가 갖지 못한 뛰어난 신축성, 상압염색성, 부드러운 촉감을 가지고 있으며 나일론의 단점인 내오염성과 드레이프성을 갖춘 소재로 최근 상업화되어 상당히 각광을 받고 있는 섬유이다.

본 발명에서 사용된 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 원사는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 원료 중 하나인 DMT를 석유계가 아닌 천연 재료로 부터 합성하여 바이오매스 함량을 33%까지 높인 소재이다.

한편, 섬유제품의 염색방법 중 다양한 색상과 무늬를 발현할 수 있는 염색기법으로 프린팅방법이 오래전부터 사용되어 왔다. 그러나 최근 컴퓨터의 하드웨어 기술과 CAD 기술을 섬유의 프린팅에 적용한 디지털 프린팅(디지털 텍스타일 프린팅)기술이 개발되어 화려한 색상과 정교한 디자인을 섬유제품에 다채롭게 표현하고 있다.

섬유제품의 디지털 프린팅기술의 완성을 위해서는 프린터의 하드웨어와 이를 운용하기 위한 소프트웨어, 각종 섬유에 적합한 잉크의 개발, 그리고 염료잉크가 번짐 없이 섬유에 흡착되고 고착되기 위한 섬유별 전처리제와 전처리기술 등의 여러 기술이 복합적으로 개발되어야 한다.

특히 전처리제와 전처리방법에 있어서 각종 섬유에 대한 적절한 처방이 이루어지지 않아 첨예성과 발색성이 저하되는 경우가 있다. 직물에 디지털 프린팅 작업을 하게 되면, 노즐에서 분사되는 잉크의 낮은 점성과 직물의 삼차원적인 표면구조에 기인하여 잉크의 번짐현상이 발생하여 선명한 색상과 무늬를 발현할 수 없게 되는 경우가 있다. 통상의 스크린 프린팅이나 롤러 프린팅의 경우에는 잉크에 호제를 첨가하여 점도를 높이기 때문에, 이러한 번짐 현상을 방지할 수 있으나, 디지털 프린팅의 경우에는 잉크액에 호제를 첨가하면 프린터의 노즐이 막혀 버리는 문제가 발생하여 이러한 방법을 적용할 수 없는 것이다.

따라서, 디지털 프린팅시에는 프린팅할 원단에 미리 전처리를 하여 발색과 동시에 잉크의 번짐을 예방하는 방법이 개발되고 있는데, 섬유 소재별로 차이가 커서 일부 단일 섬유소재의 원단에 대해서만 적용이 가능한 실정이다.

한편, 대한민국특허등록제10-0943093호에서는 폴리에스테르와 면 복합소재의 디지털 프린팅용 전처리제 조성물을 제공하여 기존에 디지털 프린팅에 의해 고농도와 고첨예도로 염색이 불가능하였던 폴리에스테르와 면복합소재에 대한 고품질의 디지털 프린팅을 가능하게 하고 있으나, 작업온도가 상기 폴리에스테르와 면복합소재 보다 낮은 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 경우에는 발색성과 첨예성이 떨어지고 견뢰도 또한 낮게 나타나는 문제점이 발생할 수 있어 이에 대한 전처리공정과 후처리공정에 대한 해결책을 제시하지는 못하고 있는 실정이다.

일반적으로 폴리에스테르와 같은 합성섬유 전처리 호료의 경우에는 구아검, 알긴산나트륨, 카르복시케틸세룰로오스계 등을 혼합해 복합재료로 사용하여 디지털 프린팅 전처리제로 쓰이고 있다. 친환경소재인 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 사용하여 디지털 텍스타일 프린팅을 하기 위해서는 전처리를 통해 잉크의 고착을 도와 발색성 및 견뢰도를 높이고 잉크의 번짐 현상(Bleeding)이나 흐름 현상을 방지하여 이미지의 첨예성을 향상시켜야 하는데, 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 경우 기존의 전처리 조건을 그대로 적용하기에는 낮은 온도의 작업환경 때문에 발색성과 첨예성이 떨어지고 견뢰도 또한 낮게 나타나는 문제점이 있는 것이다.

대한민국특허등록제10-0943093호(2010년02월18일공고)

따라서 본 발명에서는 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 열적 성질에 적합한 작업 온도에서 작업이 가능하면서도, 발색성과 첨예성을 높이기 위하여 특별히 제조한 복합호료를 사용하여 전처리공정을 확립하여 디지털 프린팅의 효과를 향상시키고, 또한 후공정 시 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)소재에 적합한 가공방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물(경·위사 75D~150D)을 요소계 하이드로트롭제 0.2 ~ 15.0 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스계 호제, 폴리아크릴산 및 소듐알지네이트로 이루어지는 복합호료 2.0 ~ 15.0 중량% 및 잔부인 물로 이루어진 전 처리액에 픽업률 50~65% 로 패딩 처리 후 텐터를 이용하여 105℃~115℃에서 30~45 m/min 속도로 완전 건조하는 전처리공정;

상기 전처리공정이 끝난 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 디지털잉크젯프린터를 이용하여 프린팅하는 디지털프린팅공정;

건식증열방식으로 110℃~130℃, 30~45 m/min 으로 증열 처리하여 냉수세 후 환원세정 후 온수세하여 자연 건조하는 후처리공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법은 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 디지털 프린팅 프린터를 이용하여 디지털 텍스타일 프린팅을 하기 위한 가공방법이다.

본 발명의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법은 크게 전처리공정; 디지털프린팅공정; 및 후처리공정으로 이루어진다.

전처리공정은 디지털 프린팅을 하기 전 섬유 소재에 미리 화학 약품을 처리하는 공정이다. 일반 프린팅 공정에서는 염료와 호제, 여러 가지 프린팅용 조제를 포함하는 색호를 사용하는 반면, 디지털프린팅에서는 프린팅 시 염료를 포함하고 있는 잉크만 사용하기 때문에 호제 및 기타 프린팅용 조제를 섬유에 미리 처리해주는 공정이 별도로 요구 된다. 이와 같은 전처리 과정의 목적은 크게 두 가지로 나누어지는데 그 중 하나는 잉크의 고착을 도와 발색성 및 견뢰도를 높이는 것이고, 다른 하나는 잉크의 번짐 현상(Bleeding)이나 흐름 현상을 방지하여 이미지의 첨예성을 향상시킨다.

본 발명에서 바이오 메스 함량이 33%인 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 사용하여 디지털 텍스타일 프린팅을 하기 위해서는 전처리를 통해 잉크의 고착성을 높여 발색성 및 견뢰도를 높이고 잉크의 번짐 현상(Bleeding)이나 흐름 현상을 방지하여 이미지의 첨예성을 향상시켜야 하는데, 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 경우 기존의 전처리 조건을 그대로 적용하기에는 소재의 열적 특성상 기존 보다 낮은 온도의 공정 조건 때문에 발색성과 첨예성이 떨어지고 견뢰도 또한 낮게 나타나는 문제점이 있는데, 본 발명에서는 낮은 온도의 공정조건에 맞게 발색성과 첨예성을 높이기 위하여 특별히 제조한 복합호료를 사용하여 전 처리 후 디지털 프린팅 공적을 적용하여 프린팅 품질을 높이는 것이다.

본 발명에서 전처리공정은 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물(경·위사 75D~150D)을 요소계 하이드로트롭제 0.2 ~ 15.0 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스계 호제, 폴리아크릴산 및 소듐알지네이트로 이루어지는 복합호료 2.0 ~ 15.0 중량% 및 잔부인 물로 이루어진 전 처리액에 픽업률 50~65% 로 패딩 처리 후 텐터를 이용하여 105 ℃ ~ 115 ℃ 에서 30 ~ 45 m/min 속도로 완전 건조하여 행하게 된다.

상기 복합호료는 섬유 내 색소의 확산 속도를 균일하게 제어하는 역할을 하는 것으로서 전처리액 전체 조성에 대해 카르복시메틸셀룰로오스계 호제 0.5 ~ 6.0 중량%, 폴리아크릴산 0.2 ~ 3.0 중량% 및 소듐알지네이트 0.2 ~ 3.0 중량% 로 이루어지는 것이 바람직하다. 카르복시메틸셀룰로오스계 호제는 0.5 ~ 6.0 중량% 함유되는 것이 카르복시기가 물과의 수소결합을 부여하여 물과 강한 친화력을 갖도록 하고 고 흡수성 고분자인 폴리아크릴산(PAA) 내부로 물 분자를 끌어들일 수 있어 바람직한데, 소듐알지네이트는 0.2 ~ 3.0 중량% 함유되는 것이 발색성과 첨예성이 높은 색상과 무늬의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 디지털 프린팅 소재를 얻을 수 있어 바람직하다. 호료의 농도는 상기 0.5 중량% 보다 적게 사용하면 발색성이 떨어지며, 상기 6.0 중량% 보다 많이 사용하더라도 발색성이나 첨예성 향상효과는 거의 없으며, 오히려 발색성이 저하되고 작업성의 저하 및 탈호성의 저하로 직물의 촉감을 해치는 결과를 가져온다.

특히, 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 낮은 온도의 작업환경에 맞게 발색성과 첨예성을 높이기 위하여 고 흡수성 고분자인 폴리아크릴산(PAA)를 복합호료에 첨가하여 고흡수성 작용을 부여하여 디지털 프린팅의 효과를 높일 수 있어 바람직하다. 폴리아크릴산 0.2 ~ 3.0 중량%를 함유하는 것이 디지털 프린팅시 직물상의 염료가 확산 균염되도록 하는 역할을 하기에 바람직하다.

상기 전처리액에 첨가되는 요소계 하이드로트롭제는 섬유의 함수율을 증가시켜는 작용 또는 염료의 용해성을 증가시키는 작용을 한다. 상기 요소계 하이드로트롭제는 티오유레아(Thiourea), 유레아(Urea), N-부틸유레아(N-butylurea), N-페닐티오유레아(N-phenylthiourea), 1,3-디포로필유레아(1,3-dipropylurea), 1-시아노이소유레아(1-cyanoisourea), 하이드록시유레아(Hydroxyurea) 중 어느 하나인 것을 사용할 수 있다.

이렇게 전처리공정이 끝난 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 디지털잉크젯프린터를 이용하여 프린팅하는 디지털 프린팅 공정을 하게 되는데, 일반적인 디지털 잉크젯 프린터를 사용하여 상기 전처리공정이 완료된 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)직물을 프린팅 한다.

상기 디지털 프린팅 공정 후 후처리공정을 하게 되는데, 건식증열방식으로 110 ℃ ~ 130℃, 30 ~ 45 m/min 속도로 증열 처리하여 냉수세 후 환원세정 후 온수세하여 자연건조하여 후처리공정을 함으로써 본 발명의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법을 완료하게 된다.

바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT)의 열적 특성상 고온증열(170℃~180℃)의 경우에는 경화현상이 생기며, 다소 낮은 온도에서 습식 증열할 경우에는 습기로 인한 색번짐현상이 나타나 발색성이나 첨예성이 떨어지는데, 이러한 문제점은 상기 전처리액에서 요소계 하이드로트롭제의 농도조절을 하여 발색성이나 첨예성을 향상시키고 습식증열 방식이 아닌 건식 증열방식으로 상기와 같이 증열 처리하여 냉수세 후 환원세정 후 온수세하여 자연건조하여 색번짐현상을 방지하고 발색성이나 첨예성을 향상시키게 되는 것이다.

따라서 본 발명에서는 친환경소재인 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 사용하여 디지털 텍스타일 프린팅을 함에 있어서 낮은 온도의 작업환경 때문에 발색성과 첨예성이 떨어지고 견뢰도 또한 낮게 나타나는 문제점을 해결하여 전처리를 통해 잉크의 고착을 도와 발색성 및 견뢰도를 높이고 잉크의 번짐 현상이나 흐름 현상을 방지하여 이미지의 첨예성을 향상시키는 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공을 완료한 실시 예 1의 직물과 비교예 1의 첨예 정도를 타나낸 사진이며
도 2는 실시예 1의 직물과 비교예 1의 직물의 첨예 정도를 나타낸 사진이며
도 3은 첨예 정도의 기준표이며,
도 4는 직물의 Total K/S 값을 산출하여 평가한 도면이다.

다음의 실시예에서는 본 발명의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법의 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1]

전체 전처리제 조성물 중량에 대해 0.5 중량% 의 카르복시메틸셀룰로오스계 호제, 0.5 중량% 의 폴리아크릴산(Poly acrylic acid), 0.3 중량% 의 소듐알지네이트(Sodium Alginate)으로 이루어지는 2.0 중량% 의 복합호료와 요소계 하이드로트롭제 12.0 중량% 및 잔부인 물로 이루어진 전처리액을 사용하여 실험용 패딩맹글 (Mathis, 2-roll, padder, HVF 타입)이용하여 2bar, 2m/min, Pick-up률 65 % 로 전처리제를 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물에 패딩처리후 텐터를 이용하여 110 ℃ 에서 45 m/min 속도로 완전 건조하여 전처리 한 후, 상기 전처리공정이 끝난 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 디지털 잉크젯 프린터(Epson Stylus 7500)를 사용하여 하기 표 1의 잉크를 사용하여 720×720 dpi 이미지로 프린팅한 후, 건식증열방식으로 130 ℃, 45 m/min 속도로 증열 처리하여 냉수세 후 Na₂s₂O₄ 2g/ℓ, NaOH 1g/ℓ 사용하여 80℃, 10분간 환원세정 후 온수세하여 자연 건조하여 후처리공정을 완료하였다.

제조사/잉크종류	사용색상	제품명
Dystar Jettex D	청(Cyan)	Cyan E-0
	적(Magenta)	Magenta E-0
	황(Yellow)	Yellow E-0
	흑(Black)	Black E-0

[비교예 1]

상기 실시예 1과 동일하되, 폴리아크릴산(Poly acrylic acid)을 첨가하지 않고 전처리공정을 하고, 프린팅한 후, 증열처리하여 냉수세 후 환원세정 후 온수세하여 자연 건조하여 후처리공정을 완료하였다. 상기 실시예 및 비교예의 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법이 완료된 후 발색성은 datacolor 600™(datacolor사)를 사용하여 적, 청, 황색 또는 혼합색에 대한 색상강도를 3회씩 측정하고 측정된 값을 평균하여 Total K/S 값을 산출하여 평가하여 도 4에 나타내었고, 첨예성은 조건별로 전처리된 직물상에 0.3, 0.9,1.5mm 두께의 선 이미지(각 40%의 c,m,y,k 혼합색)를 프린팅하고 공구 현미경(Mitsutoyo, TM510)과 자동영상분석장치(EZ Capture)를 사용하여, 실제 직물상에 프린팅 되는 선의 두께를 5회 측정, 평균하여 첨예 정도를 도 2에 나타내고, 도 3의 기준표와 대조하여 도 1에 나타내었다.

Claims

바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 요소계 하이드로트롭제 0.2 ~ 15.0 중량%, 카르복시메틸셀룰로오스계 호제, 폴리아크릴산 및 소듐알지네이트로 이루어지는 복합호료 2.0 ~ 15.0 중량% 및 잔부인 물로 이루어진 전처리액에 픽업률 50~65%로 패딩 처리 후 텐터를 이용하여 105℃ ~ 115℃ 에서 30 ~ 45 m/min 속도로 완전 건조하는 전처리공정;
상기 전처리공정이 끝난 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물을 디지털잉크젯프린터를 이용하여 프린팅하는 디지털프린팅공정;
건식증열방식으로 110℃ ~ 130℃, 30 ~ 45 m/min 으로 증열 처리하여 냉수세 후 환원세정 후 온수세하여 자연 건조하는 후처리공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오매스 함량 33%인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법.
제 1항에 있어서,
상기 복합호료는 전처리액 전체 조성에 대해 카르복시메틸셀룰로오스계 호제 0.5 ~ 6.0 중량%, 폴리아크릴산 0.2 ~ 3.0 중량%, 소듐알지네이트 0.2 ~ 3.0 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 후처리시 건열증열방식으로 110℃ ~ 130℃, 30 ~ 45 m/min 가공처리하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법.
제 1항에 있어서,
상기 요소계 하이드로트롭제는 티오유레아(Thiourea), 유레아(Urea), N-부틸유레아(N-butylurea), N-페닐티오유레아(N-phenylthiourea), 1,3-디포로필유레아(1,3-dipropylurea), 1-시아노이소유레아(1-cyanoisourea), 하이드록시유레아(Hydroxyurea) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바이오매스 함량이 33% 이상인 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(PTT) 직물의 디지털 텍스타일 프린팅 가공방법.