KR200192598Y1 - 내수성 잉크젯 인쇄용 원단의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 수성안료잉크를 사용하여 출력할 경우, 별도의 방수코팅 등의 후처리 없이도 내수성을 갖는 잉크젯 인쇄용 원단의 구조에 관한 것이다. 본 고안의 잉크젯용 원단의 구조는: 친수성 폴리우레탄수지, 친수성 폴리비닐 알콜수지 및 친수성 아크릴수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 친수성 수지와; 탈크, 실리카 및 경탄으로 구성된 군으로부터 선택된 친수성, 수불용성 흡수충진제와; 소수성 계면활성제로 이루어진 코팅층이 도포된 것을 특징으로 한다. 본 고안에 따르면, 인쇄 출력 후 별도의 방수코팅 등의 후처리 없이 내수성을 가지므로 옥외광고용 현수막을 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

Description

내수성 잉크젯 인쇄용 원단의 구조 {Structure of water resistant inkjet printing fabric}

본 고안은 잉크젯 인쇄용 원단에 관한 것으로서, 특히 수성안료잉크를 사용하여 출력할 경우 별도의 방수코팅 등의 후처리 없이 내수성을 갖는 내수성 잉크젯 인쇄용 원단의 구조에 관한 것이다.

전세계적으로 보급된 대형 프린터 중의 대부분은 비교적 저가의 수성잉크젯 프린터로서, 종이 대신 원단에 광고내용을 프린팅하여 옥외광고용 현수막 등을 제조하는 데에도 널리 사용되고 있다. 그런데, 현수막 등은 주로 옥외에서 사용되기 때문에 우천시에 견딜 수 있도록 인쇄용 원단이 내수성을 가질 필요가 있다.

도 5는 종래기술의 일례에 따른 잉크젯 인쇄용 원단의 코팅층 일부(C)의 단면을 확대한 도면이다. 도 5를 참조하면, 폴리에스텔 등의 합성섬유원단(도시생략)에 흡수충진제인 실리카(400)와 친수성 수지 고형분(410)이 형성되어 있음을 알 수 있다.

도 6은 도 5의 구조에서 안료입자(330)가 흡착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6의 상태에서 방수 스프레이 코팅제(500)로 코팅한 결과를 나타낸 도면이다. 이와 같이, 요구되는 충분한 내수성을 위하여, 종래에는 인쇄 출력 후 안료입자(330)의 흡착상태를 보호하도록 별도의 방수 스프레이 코팅제(500)로 코팅하였는데, 이는 현수막 제작을 복잡하게 할 뿐 아니라 원가를 상승시키는 요인이 되었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 고안의 기술적 과제는 별도의 방수코팅 등의 후처리 없이 충분한 내수성을 갖는 잉크젯 인쇄용 원단의 구조를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄용 원단의 단면도;

도 2는 도 1의 A부 확대도;

도 3은 도 2의 B부 확대도;

도 4는 도 3의 구조에서 안료입자가 흡착된 상태를 나타낸 도면;

도 5는 종래기술의 일례에 따른 잉크젯 인쇄용 원단의 코팅층의 단면확대도;

도 6은 도 5의 구조에서 안료입자가 흡착된 상태를 나타낸 도면;

도 7은 도 6의 상태에서 방수 스프레이 코팅제로 코팅을 행한 결과를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 … 합성섬유 원사 100 … 원단층

110 … 코팅층 300 … 흡수충진제 실리카 하부층

310 … 친수성 수지 중간층 320 … 계면활성제 표면층

400 … 흡수충진제 실리카 410 … 친수성 수지 고형분

330… 안료입자 500 … 방수코팅제

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 잉크젯 인쇄용 원단의 구조는: 친수성 폴리우레탄수지, 친수성 폴리비닐 알콜수지 및 친수성 아크릴수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 친수성 수지와; 탈크, 실리카 및 경탄으로 구성된 군으로부터 선택된 친수성, 수불용성 흡수충진제와; 소수성 계면활성제로 이루어진 코팅층이 도포된 것을 특징으로 한다.

본 고안에 있어서, 상기 코팅층이: 상기 친수성, 수불용성 흡수충진제로 이루어진 하부층과; 상기 친수성 수지로 이루어진 중간층과; 상기 소수성 계면활성제로 이루어진 표면층으로 구성되는 것이 바람직하다.

각 구성요소의 기능을 보면, 친수성 수지는 수성안료잉크의 용매인 물을 내부의 흡수충진제로 신속히 통과시켜야 하므로 친수성 단량체가 함유되어야 한다. 그러나, 수지 자체가 물에 용해되지 않아야 하고 소수성인 합성섬유와 흡수충진제의 고착역할도 해야하므로 과도한 친수성 단량체가 함유되어서는 안된다.

상기 코팅층에 포함된 친수성수지는 몰(Mole)비가 20∼60%인 친수성 단량체를 포함하는 것이 바람직하다.

흡수충진제는 친수성이면서 넓은 표면적을 가지므로 수성안료잉크 분사시 순간적으로 많은 수분을 흡수해서 잉크번짐현상을 방지한다. 따라서, 출력의 첨예성을 높이면서, 안료의 흡착면적을 극대화하여 더 많은 잉크출력이 가능하도록 하기 때문에 발색도를 높일 수 있다. 아울러, 수불용성이어야 물에 용해되지 않는다.

소수성 계면활성제는 친수기가 친수성 수지에 흡착되어 있고 바깥으로 노출된 친유기에 유기안료입자를 흡착하는 핵심기능을 하는 구성요소로서 수분을 통과시키기 위한 최소의 친수기를 가지면서 계면활성제 자체가 물에 용해되지 않아야 하므로 과도한 친수성기를 가지지 않아야 한다.

상기 코팅층에 포함되는 소수성 계면활성제의 친수친유기 평형값이 1∼10 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 고안의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 1은 본 고안의 실시예 1에 따른 잉크젯 인쇄용 원단의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 잉크젯 인쇄용 원단은 원단층(100)과 그 상부에 코팅된 코팅층(110)으로 이루어진다. 원단층(105)은 폴리에스텔 등의 합성섬유 원사(10)로 이루어져 있다. 실시예 1에서는, 코팅층(110)이 친수성 단량체가 몰(Mole)비로 45% 포함된 친수성 폴리 비닐 알콜수지와, 친수성, 수불용성 흡수충진제인 다공질 실리카와, HLB 값이 5인 소수성 계면활성제를 포함하여 이루어진다. 여기서, HLB 값이란, 계면활성제의 특징을 나타내는 값으로서, 계면활성제의 분자들에서 친수(hydrophilic)기와 친유(lipophilic)기의 평형(balance)에 따라 주어지는 값이다. 이 값은 0.1∼40의 임의 범위에서 분자들의 극성을 나타내는데, 통상적인 유화제(emulsifier)는 1 내지 20 사이의 값을 갖는다. 친수성이 커질수록 HLB 값은 더 커진다. 본 실시예에서는, 코팅층(110) 내의 수지의 재질로서 친수성 폴리 비닐 알콜수지가 사용되었지만, 그 외에도 폴리 우레탄 수지, 아크릴 수지 등을 사용할 수 있다. 이 때, 친수성 수지에 대해서는 친수성 단량체가 몰비로 20∼60% 범위로 함유된 것을 사용해야 하는데, 그 이유는 함유량이 20% 이하이면 흡수성이 저해되어 잉크젯 인쇄시 잉크가 번지고, 함유량이 60% 이상이면 수지의 내수성이 떨어져서 옥외 광고용 현수막을 제작할 경우 비에 씻겨서 손상될 염려가 있기 때문이다. 한편, 실시예 1의 코팅층(110)에는 흡수충진제로서 실리카를 사용하였지만, 그 외에도 탈크나 경탄을 사용할 수도 있다. 실시예 1의 코팅층(110)에 포함되는 소수성 계면활성제에 대해서는 HLB값이 3.5인 것을 사용하였는데, 그 이유는 HLB값이 1 이하이면 친수기가 적어서 수성 안료잉크의 용매인 물의 흡수를 저해하여 잉크가 번지며, HLB값이 10이상이면 과다한 친수기로 인해 계면활성제 자체가 내수성이 없어서 비에 씻겨나갈 염려가 있기 때문이다.

한편, 실시예 1의 코팅층(110)에는 친수성 수지 고형분이 중량비 55%로, 흡수충진제가 중량비 20%로, 소수성 계면활성제가 중량비 25%로 각각 포함되어 있다, 친수성 수지 고형분은 중량비 20∼60%의 함량으로 포함되는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 함량이 20% 이하이면 내마모성이 낮아져서 코팅층(110)이 원단층(100)으로부터 탈락될 염려가 있고, 그 함량이 60% 이상이면 흡수성이 낮아져서 잉크가 번질 염려가 있기 때문이다. 흡수충진제는 중량비 20∼50%의 함량으로 포함되는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 함량이 20% 이하이면 흡수성이 낮아져서 잉크가 번질 염려가 있고, 그 함량이 50% 이상이면 내마모성이 낮아져서 코팅층(110)이 원단층(100)으로부터 탈락될 염려가 있기 때문이다. 또한, 소수성 계면활성제는 중량비 5∼30%의 함량으로 포함되는 것이 바람직한데, 그 이유는 그 함량이 5% 이하이면 결합기가 적어서 안료입자가 비에 많이 씻겨날 염려가 있고, 그 함량이 30% 이상이면 안료잉크의 용매인 물의 흡수를 저해하여 잉크가 번질 염려가 있기 때문이다. 코팅층(110)은 원단층(100)의 상부에 25g/㎡의 양으로 코팅되었다.

상술한 실시예 1과 더불어 본 고안의 실시예 2, 3 및 종래기술의 예에서의 각 구성요소 및 그 함량을 표 1에 나타내었다.

구분	실시예 1	실시예 2	실시예 3	종래 예
수지	종류	폴리비닐알콜수지(친수성단량체 몰비 45%)	폴리아크릴수지(친수성단량체 몰비 60%)	폴리우레탄수지(친수성단량체 몰비 20%)	폴리우레탄 수지(친수성단량체 몰비 15%)
	함량	55%	20%	60%	19%
흡수충진제	종류	실리카	탈크	경탄	탈크
	함량	20%	50%	35%	81%
기타첨가제	종류	계면활성제(HLB 3.5)	계면활성제(HLB 10)	계면활성제(HLB 1)	-
	함량	25%	30%	5%	-

이와 같은 구조로 이루어진 잉크젯용 원단과 종래기술에 의한 잉크젯용 원단에 수성안료잉크를 적용하여 출력한 후, 23℃ 물에 24시간 침지하고 건조시켜 침지 전·후의 색차(ΔE)를 측정하는 JIS Z8730법으로 테스트할 경우, 후코팅 없이도 색차 ΔE가 5.0 이하의 값을 나타내었다.

아래 표 2는 실시예 1 내지 3의 원단 및 종래기술의 원단에 대해 상기 색차 테스트를 한 결과를 각 색상별로 나타낸 것이다.

색상	색차 (ΔE)
	종래 예	실시예 1	실시예 2	실시예 3
흑색(Black)	3.7	1.2	1.4	1.5
청록색(Cyan)	5.9	2.2	2.4	2.4
자홍색(Magenta)	3.8	1.4	1.5	1.7
황색(Yellow)	4.1	1.6	1.8	1.9
청색(Blue)	10.8	4.2	4.3	4.5
녹색(Green)	7.2	3.0	3.5	3.5
적색(Red)	7.1	3.0	3.6	3.6

상기한 바와 같은 본 고안의 잉크젯 인쇄용 원단구조를 사용하여 옥외광고용 현수막을 제작하면, 도 7에 도시한 바와 같은 별도의 방수 스프레이 코팅(500) 없이도 잉크번짐, 코팅층의 탈락, 안료입자 수세(水洗)에 의한 인쇄품질 저하 등의 문제를 방지할 수 있다.

도 2는 도 1의 A부를 확대한 도면이다. 도 2를 참조하면, 코팅층의 표면이 미시적으로 심한 굴곡을 가짐을 알 수 있다.

도 3은 도 2의 B부를 확대한 도면이다. 도 3을 참조하면, 흡수충진제인 실리카, 친수성 수지 및 계면활성제가 하부층(300), 중간층(310) 및 표면층(320)으로 순차 적층되어 코팅층을 형성함을 알 수 있다.

도 4는 도 3의 구조에서 안료입자가 흡착된 상태를 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 수성안료잉크를 사용하여 본 고안의 실시예에 따른 잉크젯 인쇄용 원단에 인쇄를 할 경우, 용매인 물은 친수성 수지 중간층(310)을 통과하여 흡수충진제인 실리카 하부층(300)에 흡수된 후, 방치시 자연건조되고 안료입자(330)는 계면활성제의 표면층(320)에 부착됨을 알 수 있다. 즉, 실리카 하부층(300)의 표면에 도포된 친수성 수지 중간층(310)의 친수기에 계면활성제 표면층(320)의 친수기가 붙어 있으며, 그 반대편으로 노출된 계면활성제 표면층(320)의 소수성기에 분산성 등을 고려해 소수화된 유기안료입자(330)가 결합, 부착되어 안정적인 인쇄결과물을 출력할 수 있다. 이 때, 계면활성제 표면층(320)의 분자는 길고 유연하여 둥근 안료입자(330)의 아래부분 전체와 결합하게 되므로 결합면적이 넓어서 강한 부착특성을 가진다.

도 6에서 볼 수 있듯이, 종래기술의 원단층에 적용된 코팅층에는 계면활성제가 없으므로 실리카(400)의 표면에 도포된 친수성 수지(410)의 소수성기에 안료가 부착되나, 친수성 수지(410)는 유연성이 없으므로 둥근 안료입자(330)의 끝부분만 접촉되고 결합부분이 적어서 비교적 약한 부착특성을 가진다. 그러나, 수성안료잉크의 안료입자는 출력과 동시에 계면활성제의 소수성기와 결합하여 잉크번짐이 방지되기 때문에, 코팅층의 부족한 흡수성을 보완하기 위한 면, 레이욘 등의 흡수성 원사를 사용하지 않아도 된다. 따라서, 비교적 저가이며 고강도의 폴리에스텔, 폴리프로필렌, 나이론 등의 100% 합성섬유를 사용할 수 있다. 또한, 본 고안의 잉크젯 인쇄용 원단을 사용하면, 상기한 바와 같은 강한 부착특성 때문에, 인쇄 출력 후 별도의 방수코팅 등의 후처리 없이 충분한 내수성을 가지므로 옥외광고용 현수막을 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

Claims (2)

1. 친수성 폴리우레탄수지, 친수성 폴리비닐 알콜수지 및 친수성 아크릴수지로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 친수성 수지와;

   탈크, 실리카 및 경탄으로 구성된 군으로부터 선택된 친수성, 수불용성 흡수충진제와;

   소수성 계면활성제;

   로 이루어진 코팅층이 도포된 내수성 잉크젯 인쇄용 원단의 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 코팅층이:

   상기 친수성, 수불용성 흡수충진제로 이루어진 하부층과;

   상기 친수성 수지로 이루어진 중간층과;

   상기 소수성 계면활성제로 이루어진 표면층으로 구성된 것을 특징으로 하는 내수성 잉크젯 인쇄용 원단의 구조.