KR102418421B1 - 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물 - Google Patents

셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물 및 이를 처리하는 단계를 포함하는 표면 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착 및 고착제; 침투제; 습윤제 및 유연제; 계면활성제; 및 유기용제를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물로서, 상기 접착 및 고착제는 이중결합이 있는 모노머를 공중합한 공중합체를 포함하는 것인, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물에 관한 것이다.

Description

셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물 {Surface treatment composition for improving printability of cellulose materials}
본 발명은 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물에 관한 것이다.
셀룰로오스 섬유는 통상 식물성 천연섬유와 이를 원료로 만든 섬유로서, 이들의 대표적인 예로는 면섬유, 마섬유, 레이온 등이 있다. 셀룰로오스 섬유는 통상 사(絲), 직물 또는 편물의 형태를 이룬다. 또한 셀룰로오스 섬유는 다른 합성섬유와 함께 혼합되어 사용되기도 한다. 가장 대표적인 예로 폴리에스테르와 같은 합성섬유와 함께 사용된다. 그 셀룰로오스 섬유에 합성섬유를 혼합한 즉 셀룰로오스 섬유를 함유하는 섬유 제품으로는 이들의 혼방사, 혼방직물, 교직 또는 교편물의 형태로 존재한다.
일반적인 분산염료에 의하여 섬유 제품을 날염하는 방법은 아세테이트, 폴리에스테르 및 나일론 섬유에 한정되었다. 그 이유는 아세테이트, 폴리에스테르 및 나일론 섬유등의 합성섬유는 열을 가할 경우 섬유가 팽윤되어 분산염료가 상기 섬유에 침투되어서 손쉽게 염색 가능한 섬유이기 때문이다. 그러나 셀룰로오스 섬유나 셀룰로오스 섬유를 함유하는 섬유 제품은 분산염료에 의한 염색 방식을 적용하기가 어려웠다. 이는 셀룰로오스 섬유의 결정화도가 높고 분산염료가 소수성이므로 셀룰로오스 섬유와는 친화성이 낮기 때문에 양호한 염색물을 얻을 수 없기 때문이다.
합성섬유 소재의 염색에서는 소수성 분산염료의 활용도가 매우 높고 고성능의 염료가 많이 개발됨에 따라 셀룰로오스 섬유 제품에 적용하여 날염하고자 하는 많은 연구가 지속되어 왔다. 이제까지 알려진 기술로는 셀룰로오스 섬유에 염료의 염착성을 높이기 위한 방법으로는 수지 처리방법, 팽윤제처리방법, 팽윤제와 멜라민 수지 또는 글리옥살 수지 등의 가교제의 처리방법등이 있다. 그러나 이러한 방법들에 의한 셀룰로오스 섬유의 날염 염색물은 직물이 딱딱해지는 등 촉감이 양호하지 못하고 날염물의 세탁 견뢰도, 즉 내세탁성이 양호하지 못한 단점을 내포하고 있다.
KR 10-2009-0089562 A
이에 본 발명자들은 종래기술의 문제점을 극복하기 위하여 연구하던 중 접착 및 고착제; 침투제; 습윤제 및 유연제; 계면활성제; 및 유기용제를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물로, 상기 접착 및 고착제에 이중결합이 있는 모노머를 공중합한 공중합체를 사용할 경우, 염색을 수행할 때 염료의 견뢰도가 향상되고, 다양한 색상이 선명하게 표현될 수 있다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서 본 발명의 목적은 상기 조성물을 처리하는 단계를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성을 향상시키는 표면 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 접착 및 고착제; 침투제; 습윤제 및 유연제; 계면활성제; 및 유기용제를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물로서,
상기 접착 및 고착제는 이중결합이 있는 모노머를 공중합한 공중합체를 포함하는 것인, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 표면 처리 조제 조성물은, 접착 및 고착제 5 내지 20 중량%; 침투제 10 내지 20 중량%; 습윤제 및 유연제 15 내지 20 중량%; 계면활성제 5 내지 10 중량% 및 잔부의 유기용제를 포함하는 것이고, 상기 조성물의 점도는 50cps 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 접착 및 고착제는 이중결합을 포함하는 모노머가 공중합된 공중합체 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 이중결합을 포함하는 모노머는 비닐, 아크릴, 에틸렌, 및 프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 공중합체는 용매에 에멀젼형태로 분산되어 있는 것이며, 상기 공중합체는 수평균분자량(Mn)이 70 내지 90 kg/mol이고, 중량평균분자량(Mw)이 200 내지 500 kg/mol인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 공중합체는 150 내지 250nm의 입도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 접착 및 고착제는 염기성 물질을 더 포함하여 pH가 9 내지 10인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 침투제는 수평균분자량(Mn)이 200 내지 4000 kg/mol인 친수성 선형 고분자계와, 수평균분자량분자량(Mn)이 200 내지 400 kg/mol이고, 입도 크기가 100 내지 200nm인 소수성 분산형 폴리우레탄계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 계면활성제는 양이온계, 음이온계 또는 비이온계 계면활성제인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 접착 및 고착제는 에틸아크릴레이트-코-메틸메타크릴레이트-코-아크릴산-코-아크릴아마이드-코-그리시딜메타크릴레이트 및 프로필렌-코-비닐아세테이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로 상기 침투제는 폴리비닐피롤리돈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로 상기 습윤제 및 유연제는 우레아를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 표면 처리 조제 조성물을 섬유 표면에 처리하는 단계(S1) 및 상기 처리 후 건조하는 단계(S2)를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일구현예로, 상기 조성물은 접착 및 고착제; 침투제; 습윤제 및 유연제; 계면활성제; 및 유기용제를 교반기에 넣고 60 내지 80℃의 온도에서 500 내지 1000 rpm의 속도로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 S1 단계에서 조성물은 섬유 표면에 패딩 방식, 스프레이 방식 또는 실크스크린 방식으로 처리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 구현예로, 상기 S2 단계에서 건조는 150 내지 200℃의 온도에서 1 내지 2 분 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 표면 처리 조제 조성물을 이용하여 표면 처리를 수행한 후, 소수성 염료를 활용한 날염을 진행하는 경우, 염료의 고착성을 높이고, 발색 및 견뢰도가 향상되는 효과를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법으로 셀룰로오스 소재를 표면 처리하여 염색한 후 발색을 표면 처리하지 않은 경우와 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법으로 표면 처리하여 염색한 후 발색을 표면 처리하지 않은 경우와 비교한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명자들은 셀룰로오스 소재의 염색에 이용되는 표면 처리 조제 조성물에 대하여 연구하던 중, 본 발명에서 제공하는 구성의 표면 처리 조제 조성물을 처리한 후 인쇄를 수행할 때, 인쇄성 향상 효과가 있다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 접착 및 고착제; 침투제; 습윤제 및 유연제; 계면활성제; 및 유기용제를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물로서,
상기 접착 및 고착제는 이중결합이 있는 모노머를 공중합한 공중합체를 포함하는 것인, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물을 섬유 표면에 처리하는 단계(S1) 및 상기 처리 후 건조하는 단계(S2)를 포함하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은 셀룰로오스 소재의 염색시, 소수성의 염료가 원단으로 흡착 및 고정될 수 있도록 하는 표면 처리 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 상기 표면 처리 방법의 적용으로 인해서, 염료가 용이하게 고착되어 발색성이 우수하고, 염색견뢰도 역시 우수하다는 것을 확인하였다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물은, 접착 및 고착제 5 내지 20 중량%; 침투제 10 내지 20 중량%; 습윤제 및 유연제 15 내지 20 중량%; 계면활성제 5 내지 10 중량% 및 잔부의 유기용제를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명의 조성물의 점도는 50cps 이하로 저점도인 것을 특징으로 한다.
상기 접착 및 고착제는 이중결합을 포함하는 모노머가 공중합된 공중합체 및 용매를 포함하는 것으로서, 상기 이중결합을 포함하는 모노머는 비닐, 아크릴, 에틸렌, 및 프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 공중합체는 용매에 에멀젼형태로 분산되어 있는 것일 수 있으며, 상기 공중합체는 수평균분자량(Mn)이 70 내지 90 kg/mol이고, 중량평균분자량(Mw)이 200 내지 500 kg/mol인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 공중합체는 150 내지 250nm의 입도를 갖는 것을 특징으로 하며, 상기 구성의 공중합체를 포함하는 접착 및 고착제는 염료, 안료 도료의 고착면을 향상, 견뢰도를 향상시키기에 바람직하다. 상기 접착 및 고착제는 염기성 물질을 더 첨가하여 pH가 9 내지 10이 되도록 조절하여, 조성물 100 중량%에 대하여 5 내지 20 중량%를 포함할 때, 가장 우수한 고착 효과를 보일 수 있다. 상기 접착 및 고착제는 에틸아크릴레이트-코-메틸메타크릴레이트-코-아크릴산-코-아크릴아마이드-코-그리시딜메타크릴레이트 및 프로필렌-코-비닐아세테이트를 포함하는 것일 수 있다.
상기 침투제는 수평균분자량(Mn)이 200 내지 4000 kg/mol인 친수성 선형 고분자계와, 수평균분자량분자량(Mn)이 200 내지 400 kg/mol이고, 입도 크기가 100 내지 200nm인 소수성 분산형 폴리우레탄계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 침투제는 상기와 같은 구성을 갖는 고분자계 및 폴리우레탄계를 포함하는 침투제를 조성물 100 중량%에 대하여 10 내지 20 중량%로 사용할 때 잉크의 침투를 효과적으로 높여, 발색을 보다 향상시킬 수 있다. 바람직하게는 폴리비닐피롤리돈을 포함할 수 있다.
상기 습윤제 역시 잉크의 침투를 높여 발색을 향상시키는 것으로, 통상적으로 섬유의 염색 전 표면 처리에 사용되는 습윤제를 제한없이 사용이 가능하다. 습윤제는 15 내지 30 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 특히 우레아를 사용하는 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 계면활성제는 분산제로서, 양이온, 음이온, 비이온계 계면활성제를 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 5 내지 10 중량%를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 범위에서 조성물의 분산 안정성이 장시간 유지할 수 있도록 한다.
상기 유기용제는 물과 유기용매를 혼합한 것을 사용하는 것으로, 물에 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 또는 폴리에틸렌글리콜 등의 유기용매를 혼합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 물 및 유기용매를 3:1의 비율로 혼합하거나, 물, 제1유기용매, 제2유기용매를 5:1:2의 비율로 혼합할 경우, 셀룰로오스 소재에 고른 도포면을 확보할 수 있고 건조성의 효율을 증가시키는 효과가 우수하다.
상기 조성물은, 접착 및 고착제; 침투제; 습윤제 및 유연제; 계면활성제; 및 유기용제를 교반기에 넣고 60 내지 80℃의 온도에서 500 내지 1000 rpm의 속도로 혼합하여 제조되는 것이 바람직하다.
상기 조성물이 S1 단계에서 표면에 처리될 때, 패딩 방식, 스프레이 방식 또는 실크스크린 방식 등 다양한 방식으로 도포될 수 있다. 상기 도포량은 10 내지 30 g/m2으로 섬유에 도포될 수 있다. 본 발명의 조성물은 50 cps 이하의 저점도를 가져 염색의 불량 확률이 낮아질 수 있다. 상기 표면 처리 조제를 도포한 후 건조는 150 내지 200℃의 온도에서 1 내지 2 분 동안 수행되는 것일 수 있다. 본 발명의 표면 처리는 표면 처리 조제 도포 후 상기와 같이 빠르게 건조될 수 있으므로, 셀룰로오스 인쇄 전체 공정 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이와 같이 본 발명의 표면 처리 방법은 셀룰로오스 소재의 염색 전에 인쇄성 향상을 위한 표면처리 공정으로 활용될 수 있는 것으로, 상기 염색은, 스크린판인쇄(Screen plate printing), 직접디지털날염(direct digital textile printing), 승화전사디지털날염(sublimation digital textile printing), 의류직접프린팅(direct to garment), 및 UV 잉크젯 프린팅(UV ink jet printing)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1. 셀룰로오스 염색 과정
본 실시예에서는 셀룰로오스 소재의 염색을 위해, 전사용지에 이미지를 출력하는 프린팅 공정 과정, 그리고 나일론 소재에 표면 처리 조제를 이용한 표면 처리 공정, 마지막으로 프린팅 한 전사용지와 표면 처리 셀룰로오스 직물을 함께 열 전사를 하는 염색공정, 총 3단계로 구분하여 셀룰로오스 염색을 수행하였다. 상기 표면 처리 조제의 조성은 하기 표 1과 같다. 상기 성분들은 교반기에 넣고 60 내지 80℃의 온도에서 500 내지 1000 rpm의 속도로 혼합하여 제조되었다.
Component 성분 비중(%)
접착 및 고착제 Ethylacrylate-co-methylmethacrylate-co-acrylic acid -co-acrylamide-co-Glycidyl methacrylate
+
propylene-co-vinylacetate
공중합		 15%
침투제 polyvinylpyrrolidone 10%
습윤제
및
유연제		 urea 7%
계면활성제 tween 60 2%
유기용제 D.I.Water + ethanaol (2:1) 66%
표면 처리 과정은 패딩 큐어링 방식으로 pick-up을 70-80%로 조정하여 padding mangle(2-roll padder, Vertical Type)로 2bar, 1.0m/min squeezing 조건으로 셀룰로오스 소재에 코팅 처리한 후, Tenter 장비로 150~200℃에서 1~2분 동안 건조를 진행하였다.
C, M, Y, BK 전사잉크를 58g/m2 전사용지에 출력한 후, 200℃, 1.0m/min, 0.3Mpa로 전사날염 하였다(도 1). 표면 처리 조제를 사용하지 않은 경우도 도 1에 나타내었으며, 본 발명과 같이 표면 처리 조제를 사용한 경우 보다 선명한 인쇄가 가능하다는 것이 확인되었다.
또한 잉크젯 프린팅 염색에서도 유사하게 적용될 수 있는지 확인하기 위해, 셀룰로스 섬유 표면에 표면 처리한 후 인쇄를 수행하였다. 그 결과를 도 2에 나타내었으며, 본 발명과 같이 표면 처리 조제를 사용한 경우 보다 선명한 인쇄가 가능하다는 것이 확인되었다.
실시예 2. 표면 처리 조제의 도포량에 따른 염색의 발색 및 견뢰도 평가
본 발명의 표면 처리 조제를 이용하여 세탁, 마찰, 일광 견뢰도를 테스트하였다. 출력 컬러는 C, M, Y, K 각각 25% 혼합색으로 하였다.
견뢰도

조제		 세탁(급) 마찰(급) 일광(급)
변퇴색 오염포
acetate cotton nylon Polyester acrylic wool
비교예
조제 미사용		 2 2-3 4 2-3 3-4 4 3-4 3 1-2
실시예조제 사용 4 3-4 4-5 3-4 4 4-5 4-5 4 4
본 발명의 표면 처리 조제를 사용한 후 견뢰도 결과, 미처리 소재보다 세탁, 마찰, 일광견뢰도가 증진되는 것이 확인되었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 접착 및 고착제;
    침투제;
    습윤제 및 유연제;
    계면활성제; 및
    유기용제;
    를 포함하고,
    상기 접착 및 고착제는 이중결합을 포함하는 모노머가 공중합된 공중합체를 포함하고,
    상기 접착 및 고착제는 에틸아크릴레이트-코-메틸메타크릴레이트-코-아크릴산-코-아크릴아마이드-코-그리시딜메타크릴레이트 및 프로필렌-코-비닐아세테이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물은, 상기 접착 및 고착제 5 내지 20 중량%; 상기 침투제 10 내지 20 중량%; 상기 습윤제 및 유연제 15 내지 20 중량%; 상기 계면활성제 5 내지 10 중량% 및 잔부의 상기 유기용제를 포함하는 것이고, 상기 조성물의 점도는 50cps 이하인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착 및 고착제는 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중결합을 포함하는 모노머는 비닐, 아크릴, 에틸렌, 및 프로필렌으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이고, 상기 공중합체는 상기 용매에 에멀젼형태로 분산되어 있는 것이며, 상기 공중합체는 수평균분자량(Mn)이 70 내지 90 kg/mol이고, 중량평균분자량(Mw)이 200 내지 500 kg/mol인 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공중합체는 150 내지 250nm의 입도를 갖는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착 및 고착제는 염기성 물질을 더 포함하여 pH가 9 내지 10인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 침투제는 수평균분자량(Mn)이 200 내지 4000 kg/mol인 친수성 선형 고분자계와, 수평균분자량분자량(Mn)이 200 내지 400 kg/mol이고, 입도 크기가 100 내지 200nm인 소수성 분산형 폴리우레탄계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 계면활성제는 양이온계, 음이온계 또는 비이온계 계면활성제인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 침투제는 폴리비닐피롤리돈를 포함하는 것인, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 습윤제 및 유연제는 우레아를 포함하는 것인, 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 어느 한 항에 따른 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 조제 조성물을 섬유 표면에 처리하는 단계(S1); 및
    상기 처리 후 건조하는 단계(S2);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 조성물은 상기 접착 및 고착제; 상기 침투제; 상기 습윤제 및 상기 유연제; 상기 계면활성제; 및 상기 유기용제를 교반기에 넣고 60 내지 80℃의 온도에서 500 내지 1000 rpm의 속도로 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서 조성물은 섬유 표면에 패딩 방식, 스프레이 방식 또는 실크스크린 방식으로 처리되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서 건조는 150 내지 200℃의 온도에서 1 내지 2 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 셀룰로오스 소재의 인쇄성 향상 위한 표면 처리 방법.
  15. 삭제
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