KR20130057689A - 광변성 잉크 프린팅 방법 - Google Patents

Abstract

광변성 잉크 직물 프린팅 방법이 개시된다. (a) 광변색 레드 잉크수지 조성물, 광변색 블루 잉크수지 조성물, 광변색 그린 잉크수지 조성물을 제조하는 단계; (b) 디지탈 프린터에 상기 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물을 주입하는 단계; (c) 제어부에 입력된 데이터에 따라 상기 디지탈 프린터가 직물에 프린팅하는 단계를 포함하는 광변성 잉크 직물 프린팅 방법이 제공된다.

Description

광변성 잉크 프린팅 방법{PRINTING METHOD USING PHOTOCHROMIC INK}

본 발명은 광변성 잉크 프린팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광변성 잉크를 직물에 프린팅하여 소량 생산이 가능하면서도 다양한 색으로 인쇄할 수 있는 디지탈 텍스타일 프린팅 방법을 제공하고자 한다.

광변성(photochromic)이란 광(자외선)의 작용으로 변색하였다가 실내(자외선이 차단된 곳)에서는 본래의 색으로 돌아가는 성질을 의미하는 것으로, 광변성 화합물이란 자외선에 의해 화학구조가 가역적으로 변화함으로써, 그 색이 무색에서 유색으로 또는 유색에서 다른 유색으로 변화하는 화합물을 지칭하는 것이다. 용액 또는 고체 상태인 광변성 화합물에 자외선을 조사하게 되면, 화학구조의 변화에 따른 흡수 파장의 변화로 인하여 색상이 변화하게 되지만, 자외선을 차단하면 다시 처음의 색상으로 되돌아가는 광변색 현상을 보인다.

자외선 변색안료는 외부 자극에 의해 염료의 공명 구조가 변하면서 색상이 발현되는 상태와 색상을 발현하지 않는 상태가 가역적으로 변하는 안료이다. 자외선에 의해 변색되는 안료는 10여 년 전부터 개발되었으며 최근 국내에서도 개발이 활발히 이루어져 가격 부담이 줄어들게 되었다. 이러한 변색성 안료를 의류에 적용한다면 기존의 한가지 색상을 가지는 의류의 개념을 벗어나 환경에 따라 변하는 색상을 가진 다색성 의복으로 전개가 가능해 새로운 시작을 개척할 수 있을 것이다. 또한, 인테리어용 벽지, 커튼, 침구류 등에 적용될 있으며 더 나아가 건강상태와 심리상태를 점검할 수 있는 의료용 스마트 의류 등으로 전개도 가능하다. 현재 자외선 변색 안료의 활용은 주로 플라스틱이나 종이류에 적용되고 있으며 의류분야의 적용은 원사에 첨가하는 방식 등 극히 제한적으로 이용되고 있다. 그러나 원사에 첨가될 경우 단색이나 스트라이프 무늬만 가능할 뿐 다양한 무늬로의 전개가 어렵다.

한편, 직물에 날염방식으로 광변색 잉크를 인쇄하는 방법이 발명되었으나, 날염방식은 색수의 제한이 있고, 그라데이션의 표현이 불가능할 뿐만 아니라, 소량생산에는 부적합하다.

본 발명은 광변색 잉크를 색수의 제한 없이 다양한 무늬 및 색을 구현할 수 있도록 직물에 인쇄할 수 있는 광변성 잉크 프린팅 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 생산비가 저렴하며 소량으로 광변색 잉크를 직물에 인쇄할 수 있는 광변성 잉크 프린팅 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 제판과정 없이 직물에 광변색 잉크를 프린트할 수 있는 광변성 잉크 프린팅 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 직물이 친수성일 경우 유성(소수성) 광변색 잉크를 이용하여 프린팅하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

(a) 광변색 레드 잉크수지 조성물, 광변색 블루 잉크수지 조성물, 광변색 그린 잉크수지 조성물을 제조하고는 단계;

(b) 디지탈 프린터 상기 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물을 주입하는 단계;

(c) 제어부에 입력된 데이터에 따라 상기 디지탈 프린터가 직물에 프린팅하는 단계를 포함하는 광변성 잉크 프린팅 방법이 제공된다.

또한, 상기 광변색 레드 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 레드 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매로 구성되며,

상기 광변색 블루 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 블루 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매로 구성되며,

상기 광변색 그린 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 그린 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매로 구성된 것을 특징으로 하는 광변성 잉크 프린팅 방법이 제공된다.

또한, 상기 직물은 친수성이며,

상기 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물 및 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물은 소수성(유성)인 것을 특징으로 하는 광변성 잉키를 직물에 프린팅하는 방법을 제공한다.

본 발명은 광변색 잉크를 색수의 제한없이 다양한 무늬 및 색을 구현할 수 있도록 직물에 인쇄할 수 있는 광변성 잉크 프린팅 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 생산비가 저렴하며 소량으로 광변색 잉크를 직물에 인쇄할 수 있는 광변성 잉크 프린팅 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 제판과정 없이 직물에 광변색 잉크를 프린트할 수 있는 광변성 잉크 프린팅 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 직물이 친수성일 경우 유성(소수성) 광변색 잉크를 이용하여 프린팅하는 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변성 잉크 프린팅 방법의 순서도

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변성 잉크 프린팅 방법의 순서도이다.

본 발명에서 사용하는 용어 "안료(pigment)"란 물 및 대부분의 유기용제에 녹지 않는 분말상(粉末狀)의 착색제를 의미한다. 아마인유·니스·합성수지액·아라비아고무 등 전색제(展色劑)에 섞어서 도료·인쇄잉크·그림물감 등을 만들어 물체 표면에 착색하거나, 고무·합성수지 등에 직접 섞어서 착색한다. 안료와 비슷한 것에 염료(染料)가 있으며, 이것은 일반적으로 물 및 유기용제에 녹는 유색분말로서, 주로 섬유의 착색에 사용된다. 안료는 염료에 비해서 불투명하고, 은폐력(隱蔽力)이 크다. 본 발명에서 사용하는 안료는 유색 안료이다.

본 발명에서 사용하는 용어 “디지탈 텍스타일 프린팅(Digital Textile Printing)”이란 피륙에 무늬를 염색하는 방법으로 실이나 직물, 특히 직물을 디지탈 프린터로 프린팅하여 필요한 무늬가 나타나도록 하는 기술이다.

본 발명에서 용어 "섬유"는 섬유원료, 섬유원사 및 섬유원단을 모두 포함하는 의미로서, 섬유원료는 섬유원사의 재료이고, 섬유원사(filament, thread, yarn 등)는 섬유원단의 구성 소재이며, 섬유원단은 섬유원사를 만든 제품, 예를 들어 제직물(woven), 편성물, 펠트, 프레이트(plaited), 브레이드(braid), 레이스(lace), 부직포, 접층직물(laminated), 몰드직물 등을 포함한다. 본 발명에서 상기 용어 "섬유"는 "섬유 제품"과 혼용된다. 이러한 섬유로 제조된 섬유 제품, 예를 들어 의류(예: 내의, 스포츠 웨어, 잠옷, 평상복, 등산복 등); 식물; 침구류; 신발창; 카펫; 타올; 커튼; 스카프 등도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

본 실시예의 광변성 잉크 직물 프린팅 방법은, (a) 광변색 레드 잉크수지 조성물, 광변색 블루 잉크수지 조성물, 광변색 그린 잉크수지 조성물을 제조하고는 단계; (b) 디지탈 프린터 상기 광변색 잉크수지 조성물을 주입하는 단계; (c) 제어부에 입력된 데이터에 따라 상기 디지탈 프린터가 직물에 상기 광변색 잉크수지 조성물을 프린팅하는 단계를 포함한다.

S11 단계는 광변색 레드 잉크수지 조성물, 광변색 블루 잉크수지 조성물, 광변색 그린 잉크수지 조성물을 제조하고는 단계이다.

광변색 레드 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 레드 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매를 혼합하여 제조된다. 광변색 블루 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 블루 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매를 혼합하여 제조된다. 광변색 그린 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 그린 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매를 혼합하여 제조된다.

본 실시예의 광변색 안료(광변색 레드 안료, 광변색 블루 안료, 광변색 그린 안료) 및 잉크수지 등을 혼합하여 원단에 적용되었을 때 확실한 변색효과를 가지면서 터치의 손상이 적으며 잔색을 거의 남기지 않는 잉크 조성물을 제조한다.

광변색 안료(광변색 레드 안료, 광변색 블루 안료, 광변색 그린 안료)는 일반 안료를 바인더로 부착하는 방식대로 적용할 경우 도막이 두꺼워지고 터치가 손상되는 동시에 자극에 의한 민감성이 떨어져 만족할 만한 변색 효과를 얻을 수 없게 된다. 또한, 많은 양의 안료가 프린팅 될수록 원래 색상은 선명해 지나 변색 전후 색상이 사라지는 단계에서도 잔색을 남겨 유색에서 무색으로 혹은 무색에서 유색으로의 효과를 완전히 낼 수 없으므로 어느 정도 선명한 색상을 가지면서도 잔색을 거의 남기지 않을 수 있는 농도의 선정이 필요하다.

현재 생산되고 있는 광변색 안료의 색상은 많지 않으며 본 발명에서는 국내업체 폴리크롬에서 생산되는 레드(Red), 블루(Blue), 그린(Green), 바이올렛(Violet) 4가지 색상 중 레드, 블루, 옐로우만을 사용하였다.

본 발명의 잉크는 상기 광변색 안료를 슬러리 상태로 구매하여 사용하였다(폴리크롬). 구체적으로 색 강도가 비교적 강한 광변색 레드(Red) 안료와 광변색 블루(Blue) 안료는 많은 량의 안료를 사용하면 변색 후 더 진한 색상을 표현할 수 있으나, 변색 전 잔색 또한 진하게 표현되므로 변색 전 잔색을 최소한으로 줄이면서 변색 후 비교적 선명한 색상을 나타낼 수 있는 농도로 바람직한 안료의 사용량은 전체 잉크 조성물 무게 대비 15~25%, 더욱 바람직하게는 18~24%이다. 일 구체예로서 바람직하게는 광변색 그린 안료의 경우 20~25%, 광변색 레드 안료와 광변색 블루 안료의 경우 15~20%를, 더욱 바람직하게는 광변색 그린 안료 23~25%, 광변색 레드 안료와 광변색 블루 안료의 경우 17~19%를 사용한다.

광변색 그린 안료는 색 강도가 약해 변색 전 잔색을 많이 남기지 않는 대신 변색 후 에도 확연한 색상을 나타내지 못하므로 잔색과 변색 후 색상을 고려하였을 때 특히 24%가 가장 적당하다. 광변색 레드 안료와 광변색 블루 안료는 18%가 가장 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 잉크수지로서 폴리올레핀계 수지, 실리콘수지, PVC수지, 폴리우레탄수지, 알키드수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 수지를 제조된 잉크 조성물 대비 65~80% 사용한다. 일 구체예로서 바람직하게는 레드 또는 블루 안료를 사용하는 경우 잉크 수지는 70~75중량%, 가장 바람직하게는 73~74중량%이다. 옐로우안료를 사용하는 경우 잉크 수지는 65~70%, 가장 바람직하게는 67~68중량%를 사용한다.

본 발명의 잉크 조성물에서의 유기용매는 안료 슬러리를 잘 녹이고, 다른 용제와 혼합이 잘될 수 있게 도와주는 것으로 디메틸포름아미드(DMF), 희석제 및 건조지연제의 혼합물을 사용한다. 상기 희석제 및 건조지연제는 아세토니트릴, 벤젠, 클로로포름, 아세톤, 사이클로헥사논, 이소프로필알콜, 메틸렌클로라이드, 부틸아세테이트, 메틸살리실레이트, 및 그들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 것으로 각각 다른 물질을 사용한다. 상기 유기용매 전체 중량은 제조된 잉크 조성물 총 중량대비 5~10%가 되도록 한다. 유기용매의 구성성분간 비율은 DMF : 희석제 : 건조지연제를 10:5:5 내지 10:7:3의 비율로 혼합하며, 바람직하게는 10:5.5 4.5, 10:6:4, 10:6.5:3.5 및 10:7:3으로 구성된 군에서 선택되는 비율로 혼합하여 사용하고, 더욱 바람직하게는 10:6.5:3.5의 비율로 혼합하여 사용한다.

여기서 희석제는 잉크의 농도를 낮추는 역할을 하면서 동시에 휘발성이 좋아 잉크를 금방 마르게 한다. 잉크의 건조 속도가 빠르면 섬유 사이로 스며드는 잉크의 량이 줄어들어 직물의 촉감이 더 좋아지나 인쇄 중에 디지탈 프린터의 노즐을 막아 작업성을 떨어뜨릴 우려가 있으므로 건조 지연제를 일정 비율로 혼합하여 사용하게 된다.

그 밖에 광 안정제 0.001~0.01 중량%, 산화방지제 0.001~0.008 중량% 첨가하여 사용할 수 있다. 광안정제로서 사용할 수 있는 화합물은 벤조트리아졸계, HALS계, 시아누레이트계, 우레아계 등이고, 산화방지제로서 사용가능한 화합물은 디아릴아민계, 페놀계, 인산계 등이다.

S12단계는 디지탈 프런터에 상기 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물을 주입하는 단계이다. 본 실시예의 디지탈 프린터는 산업용으로 사용되는 프린터로서, 잉크젯 프린터이다. 디지탈 프린터에 인쇄할 대상이 되는 데이터가 입력되면, 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물이 조합되어 직물에 인쇄된다. 직물에 프린팅된 광변색 잉크수지 조성물은 상온에서 건조시킬 수도 있으나 타 원단에 대한 오염이나 번짐 등을 일으킬 수 있기 때문에 120~150℃에서 약 30초간 건조시키는 것이 좋다.

상기와 같은 방법에 의하여, 자외선 변색 안료를 원단에 프린팅할 때, 전, 후 원단의 촉감 변화를 최소화하고 자외선에 의한 변색 전의 잔색을 최소화하여 광변에 의한 효과를 극대화하는 광변색 섬유를 수득할 수 있다. 상기 수득 된 광변색 섬유는 터치의 손상이 적으며(촉감이 우수) 잔색을 거의 남기지 않는다.

S13는 제어부에 입력된 데이터에 따라 상기 디지탈 프린터가 직물에 프린팅하는 단계이다.

제어부는 디지탈 프린터에 데이터를 입력하여, 디지탈 프린터가 작동하도록 제어하는 역할을 한다. 제어부의 입력된 데이터는 직물에 프린트할 그림이나 문자, 도형일 수 있다.

제어부의 명령에 따라 디지탈 프린터는 광변색 레드 잉크수지 조성물, 광변색 그린 잉크수지 조성물, 광변색 블루 잉크수지 조성물을 조합하여 다양한 무늬 및 색상을 직물에 프린트할 수 있다.

직물이 친수성일 경우에는, 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물을 유성(소수성)을 사용하는 것이 좋다. 이렇게 되면, 친수성 직물에 색이 번지지 않고 선명한 형태로 프린팅이 가능하다.

이상의 디지탈 프린터를 이용한 직물 프린팅 방법은, 아날로그 방식의 날염과는 다음 표1과 같은 차이점이 있다.

구분	디지탈 프린팅	날염
디자인단계	컴퓨터 자료를 직접 인쇄.	제도,제판의 별도 작업이 필요. 조색등의 사전작업으로 샘플 확인과정까지의 과정이 길고 비용이 많이듬.
장비	컴퓨터와 디지탈 프린터기.	작업대.세탁실.조색에 필요한 다양한 염료.
장소	사무실 형태의 적은 공간.	공장의 형태를 갖춘 넓은 장소. 악취가 심해서 도심의 사업으로 부적합.
제조원가 비교	소량생산에 적합(1장과 100가격동일 색상도수에 따른 가격차이 없음.	도수에 따른 가격부담이 높아짐. 소량생산은 가능은 하나 원가가 높아짐 대량생산시는 원가가 낮아짐.
제품의 완성도	색감이나 섬세함은 떨어짐. 그라데이션, 도수많은 사진 그림에 사용함에 적합	섬세한 표현에 유리 . 색수가 많으면 원가부담되고 일부는 불가능.
인원	1명이 모든 작업이 쉽게 가능	전문 배색사 고마사등의 인력이 필수. 3D산업에 속해 인력수급이 점차어려워 짐.
기타	원단 이외에 널리 사용가능(비닐,유리, 다양한 완제품) 다양한 기계가 개발중임.	평면의 원단에만 작업가능. 공해산업 변두리 산업으로 벌써 기반이 무너진 상태임.

이상과 같이, 디지탈 프린팅 방식으로 광변식 잉크수지 조성물을 직물에 프린팅하면, 날염방식 보다 제조 원가 측면, 생산 측면에서 유리한 점이 많다.

이상은 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예를 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

부호 없음

Claims (3)

1. (a) 광변색 레드 잉크수지 조성물, 광변색 블루 잉크수지 조성물, 광변색 그린 잉크수지 조성물을 제조하는 단계;
   (b) 디지탈 프린터에 상기 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물을 주입하는 단계;
   (c) 제어부에 입력된 데이터에 따라 상기 디지탈 프린터가 직물에 프린팅하는 단계를 포함하는 광변성 잉크 프린팅 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광변색 레드 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 레드 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매로 구성되며,
   상기 광변색 블루 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 블루 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매로 구성되며,
   상기 광변색 그린 잉크수지 조성물은, 나노 사이즈의 광변색 그린 안료, 잉크수지, 디메틸포름아미드(DMF),희석제 및 건조제로 이루어진 유기용매로 구성된 것을 특징으로 하는 광변성 잉크 프린팅 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 직물은 친수성이며,
   상기 광변색 레드 잉크수지 조성물, 상기 광변색 블루 잉크수지 조성물 및 상기 광변색 그린 잉크수지 조성물은 소수성(유성)인 것을 특징으로 하는 광변성 잉키를 직물에 프린팅하는 방법.

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