KR20020045179A - 섬유용 잉크 조성물과 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잉크조성물 중의 염료를 반응성염료로 사용하여 셀룰로오스 섬유에 인쇄용 프린터를 이용하여 직접적으로 염색할 수 있는 잉크젯 잉크용 잉크조성물과 인쇄하기 전에 반응성 염료가 셀룰로오스 섬유에 반응할 수 있도록 하는 전처리용액에 관한 것이다.

본 발명에 따른 섬유용 잉크 조성물은 1내지 10중량%의 반응성염료와 15내지 30중량%의 유기용매 및 잔량의 증류수를 포함하여 이루어진다.

또한, 전처리용액의 조성물은 5내지 10중량%의 우레아(Urea)와 1내지 5중량%의 알카리, 0.1내지 2중량%의 호제 및 잔량의 증류수를 포함하여 이루어진다.

따라서, 반응성염료의 사용으로 인하여 반응성염료가 인쇄의 매체인 셀룰로오스 섬유와 반응하여 염료와 섬유사이의 결합 중에서 결합에너지가 가장 크고 안정한 공유결합을 형성하여 셀룰로오스계 섬유의 염색에 대한 흡착 및 고착율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

섬유용 잉크 조성물과 그 제조 방법{Textile ink components and manufacuring method of the same}

본 발명은 섬유용 잉크조성물, 섬유의 전처리용액과 잉크젯 프린터기를 이용하여 날염하기 위한 인쇄날염방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 잉크조성물 중 염료를 반응성염료로하고 인쇄 매체인 셀룰로오스 섬유를 미리 알칼리 조건으로 전처리한 다음 잉크젯 프린터로 인쇄 날염하여 촉감과 세탁 견뢰도가 우수한 셀룰로오소스계 섬유의 날염물을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

잉크젯 프린터는 인쇄용 잉크를 담은, 잉크 카트릿지를 캐리어에 장착하고, 캐리어를 수평으로 이동시키면서 잉크 카트릿지의 노즐을 통하여 잉크를 분사하여 인쇄용지의 소정 위치에 분사된 잉크의 점을 형성시킴으로써 이들 잉크의 점들의 연속에 의하여 문자나 도형, 이미지등을 형성하는 방식을 채용한 잉크분사식 프린터의 일종이다.

이러한 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크젯 잉크용 잉크조성물은 염료를 포함하며, 염료의 양은 인쇄에 필요한 농도에 의해 결정되며, 잉크젯 프린터에서 요구되는 점도와 표면장력을 가질 것이 요구된다.

전형적으로 잉크분사식 프린터에 사용될 수 있는 잉크분사식 인쇄용 잉크조성물은 발색성분으로서 수용성 염료를 포함하며, 이 수용성 염료를 적절한 점도와 표면장력 및 색도를 가지면서 안정한 액상을 유지할 수 있도록 하기 위하여 통상 물, 수불혼화성 유기용매 및 전체 용매에 대하여 약 6% 중량 정도의 양의 수용성 염료를 적절히 혼합하여 이루어졌다.

한편, 일반적인 날염법은 날염호를 섬유에 직접 부착시켜 무늬를 내는 방법으로 적당한 풀에 안료나 염료를 섞어 피염물을 부분적으로 인날하여 무늬나 모양을 표현하게 된다. 날염도 염색의 일종으로 보통 침염에 있어서는 피염물을 염료용액에 담구어 균일하게 착색하는데 대하여, 날염에서는 단수 또는 복수의 염료나 안료등의 착색제와 방염제, 발염제 등의 용액에 호료를 첨가하여 점조한 날염호를 만들고, 이것에 의하여 피염물을 부분적으로 착색 또는 탈색을 시키게 된다.

최근 생활수준이 점차 향상되면서 의식주의 기본 생활패턴에서의 의생활에 관련하여 견직물의 수요가 증가하고, 소비자들의 다양한 요구 및 품질에 대한 인식의 향상으로 염색에 의한 색상의 발현이나 디자인 등의 관점에서 보다 우수한 제품의 개발이 절실하게 요구되고 있는 형편이다. 현재의 날염산업은 생산량 증대를 위한 자동화, 저비용 지향의 생산방식으로 소비시장에 빠르게 적응하기 어려우며 생산설비에 많은 투자가 필요하고 환경친화적이지 못한 면이 있다. 또한 완제품 시장이 소비자 중심으로 변화하고 있는 시점에서 기존 생산량 위주의 생산 방식은 소비자 요구 중심의 시장으로 적용하기 위해 기술적, 비용적인 측면에서 압력을 받고 있고 생산량 증대 위주의 기계 개발에 따른 생산 시스템 발전은 소비에 비해 생산의 절대적 포화상태를 초래하게 되었다. 현재는 필요에 의한 양적 소비형태에서 생활 수준 향상에 다른 질적 만족 소비형태로 전환, 생산자 중심의 일방적 소비시장에서 소비자 중심의 선택적 소비시장 형태로 급속하게 변화하고 있다. 이에 따라 소비자의 질적 만족을 충족하기 위한 시각적 디자인 개발의 중요성이 부각되었고, 소비자 선택의 폭을 넓히기 위한 다양한 디자인 패턴 개발이 중요하게 되었다.

날염 제품의 경쟁력은 다양한 소비자의 요구에 얼마나 신속하게 대처하느냐에 달려있으며 생산량 증대 생산체제에서 이윤증대를 위한 경제성 지향의 날염제품 생산논리로의 의식전환이 필요하다. 또한 생산비용 절감을 위한 설비 간소화와 환경 오염문제 해결을 위한 설비 간소화 및 환경오염문제 해결을 위한 환경친화형 설비 시스템이 요구되고 있다. 따라서 소비자 선택의 폭을 넓히기 위한 샘플 공정의 전문화 및 소비자의 구매의욕 촉진을 위한 새로운 디자인 장르 창출이 필요하며 고부가가치 제품 창출을 위한 날염 패턴 디자인의 고급화가 필요하다.

본 발명의 목적은, 잉크분사용 인쇄기를 이용하여 다양한 소비자의 요구를 충족시키며 저비용 설비투자 및 환경친화적 날염 제품을 생산할 수 있는 잉크젯 잉크용 잉크 조성물과 인쇄하기 전에 반응성 염료가 셀룰로오스 섬유에 반응할 수 있도록 하는 전처리용액에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잉크분사식 인쇄용 잉크조성물은 1내지 10중량 %의 반응성염료와 15내지 30중량%의 보습제, 1내지 10중량%의 유기용제, 0내지 1%의 계면활성제, 0.1내지 0.3중량%의 방부제 및 잔량의 증류수를 포함하여 이루어진다.

상기에서 반응성염료라 함은 섬유중의 관능기와 화학 반응하여 공유결합에 의하여 염착되는 염료를 반응성염료라고 부른다. 섬유의 관능기로는 셀룰로오스섬유의 수산기, 양모 및 견섬유의 아미노기, 메르캅토기, 폴리아미드섬유의 아미노기, 산이미드기 등이 있다. 이러한 관능기가 염료의 전자밀도가 낮은 탄소원자를 공격하여 반응하는 것이며, 반응형식에 따라 분류하면 친핵치환형과 친핵부가형으로 분류가 된다. 친핵치환형에 속하는 대표적인 염료로는 클로로트리아진(chlorotriazine)계, 클로로피리미딘(chloropyrimidine)계, 클로로퀴녹살린(chloroquinoxaline)계, 클로로피리다존(chloropyridazone)계 등이 있으며, 친핵부가형에 속하는 대표적인 염료로는 비닐설폰(vinylsulfone)계, 아크릴아마이드(acrylamide)계 등이 있다.

반응성염료는 염착의 대상이 되는 기질과 반응하여 견뢰도가 우수한 염착을 이루는 염료의 일종으로서, 높은 견뢰도를 나타내며, 특히 습윤, 승화, 마찰, 세탁 등에 우수하고, 색상이 풍부한 장점을 가지고 있다.

본 발명에서 사용되는 섬유는 셀룰로오스계 섬유로서 가장 대표적인 셀룰로오스계 섬유는 면으로 면은 고시퍼움(Gossy Pium)이라는 식물의 종자 모로 가는 털이며, 일반적으로 면의 섬유 장은 15∼150mm 폭은 16∼20μ, 신장력은 4% 내외이다. 면은 주로 약 86%의 섬유소(C₆H₁₀O₅)로 구성되어 있고, 5∼10%의 수분, 3∼5%의 불순물 및 5%이하의 회분을 함유하고 있다. 면 섬유는 단위 글루코스 당 3개의 알코올성의 수산기(-OH)를 가지고 있다. 셀룰로오스 섬유내부에는 모상의 고분자가 기다란 다발로 엉키어 있으며 결정영역과 비결정영역에서 미셀을 형성하고 있다. 셀룰로오스는 섬유중의 글루코스기가 가지고 있는 친수성 수산기에 의해 조직 내에 물을 끌어당겨 팽윤한다. 섬유 중 염료가 반응하는 상대는 섬유표면의 모상고분자로부터 뚫고 나온 알코올성의 OH기로 인접하는 거대분자에 의해 입체적으로 방해되지 않는 OH기에 한하여 반응을 하게 된다. 또한 물이 침투하여 염료가 섬유와 반응할 수 있는 영역은 비결정영역으로 섬유 내부의 대부분을 점유하는 결정영역에는 용해작용이 약한 물은 침투하기가 어려워 염색이 될 수 있는 영역이 한정되어 있다. 반응성염료가 셀룰로오스 섬유에 염색이 진행되는 과정은 비결정성영역이 물을 흡수하여 이 부분이 풍선처럼 부풀어져, 염색이 진행된다고 보고되고 있다.

상기에서 본 발명의 잉크분사식 인쇄용 잉크조성물 중 반응성 염료의 예로는 씨.아이. 리액티브 블랙 1(C. I. Reactive Black 1), 2, 5, 8, 13, 14, 31, 34, 39, 207등으로 이루어진 그룹 중에서 단독으로나 혼용하여 사용 될 수 있다.

또한 상기 유기 용매라 함은 잔량으로서 가해지는 물과 함께 혼합되어 반응성염료를 매개하는 비히클(Vehicle)을 구성하는 기능을 하는 것으로 이해될 수 있다. 바람직한 유기용매로는 에탄올, 이소프로필 알코올, n-프로필 알코올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있으나, 본 발명은 단지 이들 유기용매들을 예시적으로 기술한 것으로서, 본 발명이 이러한 유기용매들에 제한되는 것이 아님을 분명히 말하는 바이다.

상기에서 보습제, 계면활성제, 방부제들은 모두 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 잉크조성물을 제조하는데 일반적으로 사용되는 것들로 이해될 수 있는 것 들로서, 보습제는 잉크조성물의 수분함량을 일정하게 유지하는 기능을 하고, 방부제는 잉크조성물 중에서 미생물이 증식하는 것을 방지하여 미생물의 증식에 따른 조성물의 물성변화 내지는 이들 미생물의 증식에 따라 형성되는 생물막 등에 의하여 생성되는 침전물의 발생을 억제하며, 계면활성제는 잉크조성물의 표면장력을 조절하여 인쇄의 대상이 되는 종이나 섬유 등에서의 젖음성 및 노즐에 대한 젖음성 등을 조절하여 원활하게 노즐을 통과하여 종이나 섬유에 닿는 즉시 적절하게 흡수되도록 하는 기능을 하는 것으로 알려지고 있으며, 또 사용되고 있는 것들이다.

바람직하게는 상기 보습제로는 글리세린, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 부탄디올, 폴리에틸렌글리콜등 다가알코올류등이 선택되어 사용될 수 있다.

상기 계면활성제로는 폴리옥시에틸렌에테르등과 같은 비이온성 계면활성제들이 사용될 수 있다.

상기 방부제로서는 '프록셀(Proxel)', '뉴오셉트(Nuosept)', '본사이드(Voncide)'와 같은 상용적으로 구입하여 사용할 수 있는 통상의 방부제들이 사용될 수 있다.

특히, 바람직하게는 상기 반응성염료, 유기용매, 보습제, 계면활성제, 방부제 및 증류수 등 잉크조성물에 포함되는 모든 것은 금속이온을 제거한 것이 사용되어야 하며, 금속이온은 노즐을 폐색 시키는 그러스터의 발생의 가장 큰 원인으로 작용할 수 있기 때문에 이를 완전히 제거하는 것이 바람직하며, 통상 이온교환수지에 의하여 금속이온들이 제거 될 수 있다.

본 발명에 따른 전처리 용액의 조성물은 바람직하게는 5내지 10중량%의 우레아(Urea), 1내지 5중량%의 알카리, 0내지 2중량%의 호제 및 잔량의 증류수를포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 우레아는 일반적으로 사용되는 공업용을 사용한다.

상기 알카리는 반응성 염료의 염색에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 소다회이고 소다회와 가성소다를 병행하여 사용하기도 한다. 가성소다를 병행하는 경우 염색도가 올라오고 색상이 밝아지는 장점이 있으나 불균염이 발생하기 쉽다. 알카리는 염료의 고착을 유도해 내는 염색 첨가물로써 염색의 농도와 균염성에 커다란 영향을 준다.

상기 호제라함은 일반적으로 호료와 혼용하여 쓰여지는 말로 호제란 염료나 안료를 직물에 염착시키는 중간 매체로 날염을 호제는 천에 날염된 염료의 번짐, 윤곽의 흐름, 무늬가 선명치 못하게 되는 것을 막는다. 또한 호제의 종류나 끈끈한 점도의 차이에 따라 날염천에 대한 침투정도, 날염한 면의 색의 균일성, 호료의 부착량들을 조정할 수 있다. 바람직한 호제로는 알긴산소다와 같은 천연호제를 사용하는 것이 좋다.

특히, 일반 염색시 알카리와 호제는 염색과정에서 염료에 알카리를 첨가하여 염색을 하나 본 발명에서는 염색전 섬유에 미리 전처리용액조성물에 의해 전처리를 한다는 것이다.

이하에 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하겠다.

하기 표 1에 기재된 바와 같은 성분비를 갖는 조성으로 각 성분들을 균질하게 혼합하여 잉크젯 잉크용 잉크조성물을 제조하였으며, 이들 잉크조성물을 상용적으로 구입하여 사용할 수 있는 잉크젯 프린터로서 일본 소재 엡슨사의 스타일러스 컬러860을 사용하여 컴패터블(compatible) 카트리지에 충전하여 실제 인쇄를 수행하여 인쇄를 테스트하였다.

	반응성 염료	글리세린	계면활성제	에탄올	방부제	증류수
실시예1	2	12	0.05	0.5	0.05
실시예2	3	14	0.1	1	0.1
실시예3	5	16	0.3	1.5	0.15
실시예4	7	18	0.5	2	0.2
실시예5	9	20	1	3	0.25
단위 : 중량 %반응성 염료로 씨.아이.리엑티브 블랙 5를 사용했슴.에탄올 : 유기용제글리세린 : 보습제

상기 표 1. 에 나타난 바와 같은 조성비는 단지 중량%가 증가하는 순서로 썼으며, 위의 잉크분사식 인쇄용 잉크조성물들은 모두 장기간 프린터에 카트리지로 장착되어 있을 경우 노즐을 폐색하는 크러스트를 형성하지 않았다.

전처리 용액의 제조는 하기 표 2에 기재된 바와 같은 성분비를 갖는 조성으로 각 성분들을 완전히 용해 시켜 제조하였다.

	우레아	알카리	호제	물
실시예1	5	1	0
실시예2	6	2	0.1
실시예3	7	3	0.3
실시예4	8	4	1
실시얘5	10	5	2
단위 : 중량 %알카리 : NaHCO3를 사용하였음호제 : 알긴산 나트륨을 사용하였음.

상기 표 2에서도 표에 나타난 바와 같이 조성비는 단지 중량 %가 증가하는 순으로썼다.

특히 호제의 농도가 높아질수록 용액의 점도는 증가하며 건조된 셀룰로오스 섬유는 유연성이 떨어짐을 알 수 있다.

상기 표 2에 의해 전처리용액에 의해 전처리된 셀룰로오스 섬유는 잉크젯 프린터로 인쇄하였다. 이렇게 인쇄된 셀룰로오스 섬유는 건조 한 다음 102℃로 스팀(steam)처리 하여 반응성염료를 셀룰로오스 섬유에 완전히 고착시킨 후 소핑처리에 의해 수세하여 세탁 및 일광, 땀, 마찰 견뢰도가 우수한 섬유를 얻을 수 있었다.

따라서, 본 발명에 의하면 셀룰로오스 섬유용 반응성잉크는 양적 소비형태에서 질적 만족 소비형태로 전환하는 염색업계에 잉크젯 프린터의 사용으로 다양한 디자인을 제공할 수 있으며 생산 비용 절감 및 설비 간소화, 환경오염의 예방 등의 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (1)

1. 반응성잉크의 잉크조성물 중에 있어서, 1내지 10중량%의 반응성 염료와 15내지 30중량%의 유기용매 및 잔량으로 증류수를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 섬유용 잉크조성물.

   청구항 2

   전처리 용액의 조성물 중에 있어서, 5내지 10중량%의 우레아와 1내지 5중량%의 알카리, 0내지 2중량%의 호제 및 잔량으로 증류수를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 셀룰로오스 섬유용 전처리 용액.