KR102402057B1 - 원사의 무수 염색용 전사시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염색을 위한 염료잉크가 복수회 인쇄되어 적층된 잉크층에 무기물 미분말을 도포하여 빠른 시간 내에 건조시킴으로써 염색 과정에서 염료잉크가 번져서 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 원사의 무수 염색용 전사시트에 관한 것으로, 본 발명에 따른 원사의 무수 염색용 전사시트는, 내부에 진공압이 형성되는 다공성 드럼의 외주면에 원사가 감겨진 상태에서 상기 원사를 덮도록 설치되는 무수 염색용 전사시트로서, 상기 원사의 외면에 감겨지는 시트본체; 상기 원사와 접하는 시트본체의 일면에 염료잉크가 인쇄되어 형성된 잉크층; 상기 잉크층에 도포되는 흡습성의 무기물 미분말;을 포함한다.

Description

원사의 무수 염색용 전사시트{Imprint Sheet for Waterless Dyeing Process}

본 발명은 진공 전이를 이용한 무수염색 공정에 사용되는 전사시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염색을 위한 염료잉크가 복수회 인쇄되어 적층된 잉크층에 무기물 미분말을 도포하여 빠른 시간 내에 건조시킴으로써 염색 과정에서 염료잉크가 번져서 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 원사의 무수 염색용 전사시트에 관한 것이다.

일반적으로 직물에 여러 무늬나 색상을 표현하기 위해서는 경사와 위사에 서로 다른 색실을 사용하여 제작하는 방법을 사용하였는데, 이러한 직물제작 방법은 옷감의 무늬나 색상이 정형화되어 다양한 변화를 줄 수 없었고, 무늬나 색상 또한 독특한 이미지를 얻기 위해서는 여러 단계의 준비공정을 거치게 되어 많은 생산비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

또한 원사를 부분염색하기 위해서는 다수의 염색조를 구비하고 여러 단계의 권취공정을 거쳐야 되기 때문에 많은 장치가 필요하고 이에 따른 설치비용은 생산원가를 상승시키는 요인이기도 하면서 여러 번의 권취공정은 그 작업이 매우 번거 로울 뿐만 아니라 부정형으로의 염색은 잘되지 않는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 대한민국 등록실용신안 제20-0334356호에 보빈에 권취된 원사의 외경부에 안료를 분사하고, 분사된 안료가 내경부까지 균일하게 흡수될 수 있도록 진공석션함으로서 다양한 색상을 가진 원사를 제공할 수 있는 다색 염색장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기 등록실용신안을 비롯한 종래의 염색장치는 염료가 혼합된 액체를 분사 또는 디핑하는 방식을 사용하고 있기 때문에 염색 과정에서 다량의 오염물질과 많은 폐수가 발생하게 되고, 따라서 오염물질의 정화에 많은 시간과 비용이 들어 경제성이 저하될 뿐만 아니라, 완전 정화가 어려워 환경에 좋지 않은 영향을 미치게 된다.

이에 원사를 다공성 드럼에 원사를 감고, 그 위에 염료잉크가 인쇄된 전사시트를 덮은 다음, 드럼의 내부를 통해서 진공압을 발생시켜 전사시트에 인쇄된 염료잉크를 원사로 전이하여 염색할 수 있도록 함으로써 물이나 액체를 사용하지 않고 원사를 염색할 수 있는 진공 전이 방식의 무수 염색 방법이 개발되고 있다.

이러한 진공 전이 방식의 무수 염색 방법을 수행할 때 전사시트에 충분한 양의 염료잉크가 도포되어야 다량의 원사를 원하는 1가지 이상의 색상으로 염색할 수 있기 때문에 전사시트에 염료잉크를 복수회에 걸쳐 적층하게 된다.

그런데, 염료잉크에는 보존 상태에서 경화를 방지하기 위한 보존제가 함유되어 있기 때문에 염료잉크를 복수회에 걸쳐 인쇄하여 적층하면 염료잉크 내의 보존제에 의해 잉크층이 끈적끈적한 겔(gel) 상태가 되고, 이 상태에서 전사시트를 원사 위에 덮게 되면 전사시트의 염료잉크가 옆으로 번지거나 원사에 묻어서 원사를 원하는 색상과 패턴으로 염색하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0334356호 대한민국 등록특허 제10-1054352호 대한민국 등록특허 제10-0604998호

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 염료잉크를 복수회 적층 인쇄하여 잉크층을 도포한 후에 빠른 시간 내에 건조시킴으로써 염색 과정에서 염료잉크가 번져서 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 원사의 무수 염색용 전사시트를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원사의 무수 염색용 전사시트는, 내부에 진공압이 형성되는 다공성 드럼의 외주면에 원사가 감겨진 상태에서 상기 원사를 덮도록 설치되는 무수 염색용 전사시트로서, 상기 원사의 외면에 감겨지는 시트본체; 상기 원사와 접하는 시트본체의 일면에 염료잉크가 인쇄되어 형성된 잉크층; 상기 잉크층에 도포되는 흡습성의 무기물 미분말;을 포함한다.

상기 잉크층은 염료잉크가 복수회 반복 인쇄되어 적층될 수 있다.

상기 무기물 미분말은 염료잉크가 복수회 반복 인쇄되어 적층될 때마다 잉크층 위에 도포될 수 있다.

또한 상기 무기물 미분말은 이산화규소(SiO₂) 미분말, 전분 미분말, TiO2 미분말, 활석 미분말로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상을 적용할 수 있다.

상기 무기물 미분말은 잉크층에 도포된 후 가열되어 건조된다.

본 발명에 따르면, 전사시트에 인쇄된 염료잉크의 잉크층에 무기물 미분말이 도포되어 잉크층이 신속하게 건조되므로, 무수 염색을 준비하는 과정에서 전사시트의 염료잉크가 원사나 다른 구조물에 묻거나 번져서 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전사시트가 적용되는 무수 염색 장치의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 무수 염색 장치의 주요 구성에 대한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 무수 염색 장치의 전사시트를 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3의 A 부분에 대한 확대 단면도이다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 원사의 무수 염색용 전사시트에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 원사의 무수 염색용 전사시트가 적용되는 무수 원사 염색 장치는, 복수의 미세구멍이 관통되게 형성되어 있으며 외면에 염색할 원사(T)가 감겨지는 원통형의 드럼(10)과, 상기 드럼(10)에 감겨진 원사(T)의 외면을 덮으며 내측면에 염료잉크가 도포되어 있는 전사시트(20), 상기 드럼(10)에 감겨진 원사(T)를 가열하는 가열수단, 및 상기 드럼(10)의 내측 공간을 통해서 공기를 흡입하여 드럼(10)의 미세구멍을 통해 진공압을 형성하는 진공수단을 포함한다.

상기 드럼(10)은 중공의 원통체로 이루어지며, 드럼(10)의 측면에는 내부 공간과 연통되는 복수의 미세구멍이 관통되게 형성되어 있다. 상기 미세구멍은 드럼(10)의 외면과 원사(T) 및 전사시트(20) 사이의 공기가 드럼(10)의 내측 공간으로 흡입되면서 진공압을 형성할 수 있도록 하기 위한 것으로, 얇은 메쉬플레이트를 복수개 적층하여 드럼(10)을 제작함으로써 드럼(10)의 내외측으로 연통되는 무수히 많은 미세구멍을 형성할 수 있다. 물론 이와 다르게 단일 금속판에 무수히 많은 미세구멍을 타공한 후 금속판을 원통형으로 말아서 드럼(10)을 제작함으로써 드럼(10)에 무수히 많은 미세기공을 형성할 수도 있을 것이다.

한편 상기 드럼(10)의 양측 개구부는 2개의 드럼커버(12)에 의해 폐쇄되는데, 각각의 드럼커버(12)의 중심부에는 원사(T)를 감기 위한 권취기(미도시)의 회전축이 삽입되거나 상기 진공수단과 접속되는 중공축(15)이 형성되어 있다. 상기 중공축(15)의 측면에는 드럼(10) 내부 공간과 연통되는 복수의 통기공(16)이 관통되게 형성되어 있다.

상기 원사(T)는 염색되지 않은 상태에서 흰색인 것을 사용할 수 있으며, 드럼(10)의 외면에 감겨질 때 대체로 일자형으로 연속적으로 감겨질 수 있다. 하지만, 원사(T)의 권취량이 많아지거나 원사 자체의 두께가 두꺼워지게 되면 진공압 형성에 어려움이 따를 수 있기 때문에 지그재그형으로 서로 엇갈리면서 감겨져서 원사(T) 사이사이에 미세한 간극이 형성될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 원사(T)는 별도의 권취기에서 드럼(10)의 외면에 감겨질 수 있다.

상기 전사시트(20)는 드럼(10)에 감겨진 원사의 외면을 덮으며, 원사(T)와 접촉하게 되는 내측면에 원사(T)에 전이될 수용성 잉크로 된 소정 색상의 염료잉크가 도포되어 있다. 상기 염료잉크는 1가지 색상으로만 이루어질 수 있지만, 도 3에 도시한 것과 같이 적어도 2개 이상의 색상으로 된 띠 형태의 염료잉크가 길이방향으로(드럼에 감겨지게 되면 원주방향이 됨) 연속적으로 배열될 수 있다. 물론, 이와 다르게 띠 형태가 아닌 임의의 다른 형태로 염료잉크가 전사시트(20)의 표면에 도포될 수도 있다. 예를 들어 드럼(10)에 감겨진 원사(T) 전체에 걸쳐 원형이나 타원형 문양으로 색상을 염색하고자 할 경우 전사시트(20)에 원형이나 타원형 문양으로 염료잉크를 도포할 수 있다. 즉, 원사(T)에 전이하고자 하는 형태대로 전사시트(20)의 표면에 염료잉크를 구성할 수 있다.

상기 전사시트(20)가 드럼(10)에 감겨진 원사(T)의 외측에 대체로 일치하여 덮을 수 있도록 전사시트(20)의 길이는 드럼(10)의 둘레보다 약간 긴 길이를 가지며, 폭은 드럼(10)의 폭보다 약간 작은 길이를 가질 수 있다. 따라서, 전사시트(20)가 원사(T)의 외측을 덮고 난 후에 드럼(10)의 양측 단부에 배치되어 있는 미세구멍이 개방된 상태로 있을 수 있으며, 이 경우 진공수단에 의해 공기를 흡입할 때 상기 외부로 개방된 미세구멍을 통해서 공기가 흡입되어 원사(T)가 덮고 있는 미세구멍을 통해서 진공압이 제대로 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 전사시트(20)의 양측 단부 또는 전사시트(20) 전체를 실리콘과 같은 수지 재질의 실링시트(30)로 덮어서 드럼(10)에 대해 밀봉하게 된다.

상기 가열수단은 드럼(10)에 감겨진 원사(T)의 분자 구조 간의 공간을 확장시켜 전사시트(20)의 염료잉크가 원사(T)에 용이하게 침투할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이 실시예에서 가열수단은, 상기 원사(T) 및 전사시트(20)가 장착된 드럼(10)이 투입되는 가열챔버(40)와, 상기 가열챔버(40) 내부로 열풍을 공급하는 열풍공급유닛(41)을 포함한다.

상기 열풍공급유닛(41)은 히터에서 가열된 공기를 가열챔버(40) 내부로 균일하게 송풍하도록 된 것으로, 챔버 내부로 열풍을 공급하도록 구성되는 공지의 열풍장치를 적용하여 구성할 수 있다. 또한 드럼(10) 내측에서도 원사(T)에 열을 가할 수 있도록 하기 위하여 드럼(10)의 내주면에 전열히터(미도시)를 설치하여 드럼(10)을 통해 원사(T)에 직접적으로 열을 전달할 수도 있다.

상기 진공수단은 가열수단에 의해 원사(T) 및 염료의 활성화에 따른 원사(T) 분자 구조 간의 공간이 확장된 상태에서 전사시트(20)의 염료잉크 입자가 원사(T)의 분자 공간 사이로 원활하게 침투하여 염색될 수 있도록 외력을 가하는 작용을 한다.

이러한 진공수단은 가열챔버(40)와 함께 구성될 수 있는데, 예를 들어 상기 진공수단은 가열챔버(40)의 외부에 설치되어 공기를 흡입하는 진공펌프(51)와, 상기 가열챔버(40)의 일면(이 실시예에서 하부면)을 관통하여 상기 진공펌프(51)와 드럼(10)의 중공축(15)의 일단부를 통해 연결되는 흡기유로(52)를 포함한다. 상기 드럼(10)의 중공축(15)과 연결되는 흡기유로(52)의 끝단부에는 공기의 누설을 막기 위한 고무 또는 실리콘 재질의 가스켓부재(미도시)가 설치될 수 있다.

따라서, 진공펌프(51)가 작동하여 흡기유로(52)를 통해 흡입력이 발생하면, 중공축(15) 및 중공축(15)의 통기공(16)을 통해 드럼(10) 내부 공간의 공기가 진공펌프(51)로 흡입됨과 동시에 드럼(10)의 미세구멍을 통해서도 공기가 흡입되면서 진공압이 형성되어 전사시트(20)의 염료잉크가 원사(T)로 전이되어 염색이 진행된다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이 상기 전사시트(20)는 원사(T)에 전이될 수용성 잉크로 된 소정 색상의 염료잉크가 도포된 것으로, 드럼(10)에 감겨진 원사(T)의 외면에 감겨지는 사각형의 시트본체(21), 원사(T)와 접하는 시트본체(21)의 일면에 염료잉크가 인쇄되어 형성된 잉크층(22), 상기 잉크층(22)에 도포되는 흡습성의 무기물 미분말(23)을 포함한다.

상기 시트본체(21)는 종이, 또는 PET, A-PET, PP, PE, PVC, PVA, PVF 등의 수지 필름으로 이루어질 수 있다.

그리고 잉크층(22)은 수용성의 염료잉크를 분사하는 전사 프린터에 의해 시트본체(21)에 소정의 패턴으로 도포된다. 이 때 염료잉크는 15~25℃의 온도 범위와, 40~60%의 습도 범위에서 분사되는 것이 바람직하다. 염료잉크를 1회만 분사하여 잉크층(22)을 형성할 경우에는 무수 염색 과정에서 진공 전이되는 염료잉크의 양이 충분하지 못하여 원사(T)가 원하는 색상으로 염색되지 않을 수 있다. 따라서 전사 프린터에서 염료잉크를 복수회 반복하여 분사하여 잉크층(22)을 두껍게 형성하게 되는데, 이 때 염료잉크에는 보관 시에 경화되는 것을 방지하기 위하여 휘발성의 보존제가 함유되어 있으며, 잉크층(22)이 수회 반복되어 도포되면 보존제가 미처 휘발되지 못하고 잔류하여 잉크층(22)이 점성이 있는 겔 상태가 된다.

이에 잉크층(22)을 복수회 반복 인쇄하여 도포한 후에 그 위에 흡습성의 무기물 미분말(23)을 도포하고, 가열 및 건조시킴으로써 잉크층(22)이 신속하게 건조될 수 있다. 예를 들어 잉크층(22)을 10회 반복하여 도포할 경우, 잉크층(22)을 처음 4회 도포 후에 무기물 미분말(23)을 도포하고, 다시 그 위에 잉크층(22)을 3회 또는 4회 도포한 후에 다시 무기물 미분말(23)을 도포한 다음, 또 다시 그 위에 잉크층(22)을 2~3회 도포하고 무기물 미분말(23)을 도포한다. 물론, 잉크층(22)의 도포가 완료된 후 그 위에 한 번만 무기물 미분말(23)을 도포할 수도 있다.

각각의 무기물 미분말(23)을 도포한 다음에는 시트본체(21)에 압축공기를 분사하여 잉크층(22) 이외의 부분에 묻어 있는 무기물 미분말(23)을 털어내고, 적외선(IR) 램프 등을 이용하여 잉크층(22)과 무기물 미분말(23)을 가열하여 건조시킨다.

상기 무기물 미분말(23)은 흡습성을 갖는 매우 미세한 분말로서, 다양한 무기물 미분말을 적용할 수 있지만, 흡습성이 우수하고 저렴한 이산화규소(SiO₂) 미분말, 전분 미분말, TiO2 미분말, 활석 미분말로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상을 적용하는 것이 바람직하다.

전술한 것과 같이 전사시트(20)의 시트본체(21)에 인쇄된 염료잉크의 잉크층(22)에 무기물 미분말(23)이 도포되어 잉크층(22)이 신속하게 건조되므로, 무수 염색을 준비하는 과정에서 전사시트(20)의 염료잉크가 원사에 묻거나 번지는 현상을 방지할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

T : 원사 10 : 드럼
12 : 드럼커버 20 : 전사시트
21 : 시트본체 22 : 잉크층
23 : 무기물 미분말 30 : 실링시트
40 : 가열챔버 41 : 열풍공급유닛
51 : 진공펌프 52 : 흡기유로

Claims (5)

1. 내부에 진공압이 형성되는 다공성 드럼의 외주면에 원사가 감겨진 상태에서 상기 원사를 덮도록 설치되는 무수 염색용 전사시트로서,
   상기 원사의 외면에 감겨지는 시트본체;
   상기 원사와 접하는 시트본체의 일면에 염료잉크가 복수회 반복 인쇄되어 형성된 잉크층;
   상기 잉크층에 도포되어 잉크층을 건조시키는 흡습성의 무기물 미분말;
   을 포함하고,
   상기 무기물 미분말은 이산화규소(SiO₂) 미분말, 전분 미분말, TiO2 미분말, 활석 미분말로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 이상이며,
   상기 무기물 미분말은 잉크층에 도포된 후 가열되어 건조된 것을 특징으로 하는 원사의 무수 염색용 전사시트.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 무기물 미분말은 염료잉크가 복수회 반복 인쇄되어 적층될 때마다 잉크층 위에 도포되는 원사의 무수 염색용 전사시트.
4. 삭제
5. 삭제

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