KR20190105235A - 직물 상에의 폴리우레탄 수지의 회전 스크린 패턴 인쇄 - Google Patents

직물 상에의 폴리우레탄 수지의 회전 스크린 패턴 인쇄 Download PDF

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KR20190105235A
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rotary screen
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데이비드 마이클 브라운
더윈 지 도슨
줄리 아만다 제이콥스
카를로스 에드윈 그린
트레이시 지 힐
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세이지 오토모티브 인테리어스, 인크.
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Abstract

직물 구성요소 및 회전 스크린 장치 구성요소를 포함하는 PU 인쇄 방법 및 시스템. 보다 구체적으로는, 상기 시스템은 PU 재료의 공급원과, PU 재료 공급원에 연결된 스퀴지 블레이드 또는 자기 롤러를 수용하는 회전 스크린과, 직물을 회전 스크린 근처로 그리고 인쇄물을 수취하는 위치로 운반하는 수단과, PU를 회전 스크린을 통해 직물 상으로 강제하기 위한 유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원을 포함할 수 있다.

Description

직물 상에의 폴리우레탄 수지의 회전 스크린 패턴 인쇄
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 1월 17일자로 출원된 미국 가출원 제 62/447,019 호의 우선권의 이익을 주장하며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 회전 스크린 패턴 인쇄 장치(rotary screen pattern printing device) 및 방법에 관한 것이다.
폴리우레탄("PU") 함유 재료를 사용하여 인쇄하는 것은 전형적으로 직물 기재(textile substrate)가 아닌 종이 기재 상에 인쇄하는 것을 포함한다. 또한, PU 패턴은 열 용접 또는 열 전달, 아플리케(applique), 평판(flatbed) 및 3차원 인쇄와 같은 기술을 통해 성취되었다. 그러나, 회전 스크린 인쇄는 통상적으로 이러한 목적에 사용되지 않는다.
본원에서, "회전 스크린 인쇄(rotary screen printing)"는 페이스트(paste)를 투과성 스크린을 통해 가동 웨브(moving web) 상에 도포함으로써 달성되는 인쇄로서 정의된다. 페이스트는 기판 재료가 스크린 아래를 통과할 때 자기 바아(magnetic bar)에 의해 또는 블레이드 스퀴지(blade squeegee)에 의해 스크린을 통해 강제된다.
회전 스크린 인쇄는 자동차 및 의류를 포함한 많은 응용에서 바람직한 프로세스로 하는 광범위한 디자인 능력 및 착색 옵션을 갖는다. 일반적으로, 회전 스크린 인쇄는 대량 생산을 위한 보다 효율적인 프로세스이다. 예를 들어, 일부 전사 방법은 2개의 별개 단계를 필요로 한다: 첫째로, 패턴이 전사 시트에 부착되고, 둘째로, 전사 시트가 기재와 결합되어 패턴을 도포한다. 유사하게, 다른 방법은 단편적인 인쇄(piece meal printing)(한 번에 하나의 섹션) 또는 추가적인 준비 단계를 필요로 한다. 대조적으로, 회전 스크린 방법은 기판 재료 상에 직접적으로 연속적인 인쇄를 허용한다.
따라서, 이들 관심사 및 다른 관심사는, 특히 PU 함유 재료 및 직물의 사용과 함께, 회전 스크린 인쇄의 분야에서 효과적인 인쇄 프로세스 및 결과적인 제품에 대한 필요성이 존재한다는 것을 보여준다.
하기는 본 발명의 일부 양태에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해 본 발명의 단순화된 요약을 제시한다. 이러한 요약은 본 발명의 광범위한 개요는 아니다. 본 발명의 핵심 또는 중요한 요소를 식별하거나 본 발명의 범위를 기술하는 것으로 의도되지 않으며; 이것의 유일한 목적은 이후에 제시되는 보다 상세한 설명에 대한 서문으로서 단순화된 형태로 본 발명의 개념을 제시하는 것이다.
본 발명은 패턴을 인쇄하기 위한 방법, 특히 폴리우레탄(PU) 함유 재료의 패턴을 회전 스크린을 통해 직물 재료 상에 도포하기 위한 방법을 포함한다.
본 발명의 방법의 일 실시예에서, 본 발명의 단계는, 섬유 재료를 준비하는 단계와, PU 수지를 준비하는 단계와, 회전 스크린 인쇄 장치를 제공하는 단계와, 직물 재료를 회전 스크린 인쇄 장치 내에 공급하는 단계와, 특정 장치 파라미터에 따라 회전 스크린 인쇄 장치에 의해 PU 수지의 패턴을 직물에 도포하는 단계를 포함할 수 있다.
회전 스크린 인쇄 장치는, 직물에 도포되는 패턴에 대응하는 개구를 갖는 메쉬(mesh)를 갖는 회전 스크린과, 회전 스크린에 의해 수용된 자기 바아 또는 블레이드 스퀴지와, 직물 웨브를 운반하기 위한 이동가능한 지지체와, 스퀴지에 연결된 PU 수지의 공급원(source)과, PU 수지를 스크린을 통해 강제하기 위해 자기 바아 또는 블레이드 스퀴지 아래에 각각 배치된 자기 압력(magnetic pressure) 또는 유체역학적 압력(hydrodynamic pressure)의 공급원을 포함할 수 있다. 또한, 장치 속도, 롤러 크기, 스크린 자성, 자기 압력 및 온도는 인쇄물(print)의 두께(높이), 인쇄물의 선명도(clarity) 및 인쇄물의 촉각 특성을 포함하여, 원하는 패턴 목표를 달성하도록 변경될 수 있는 파라미터이다.
본 발명의 시스템의 일 실시예에서, 본 발명의 구성요소는 PU 인쇄 재료 구성요소, 직물 구성요소 및 회전 스크린 장치 구성요소를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 시스템은, PU 수지 또는 페이스트의 공급원과, PU 수지 공급원에 연결된 스퀴지 블레이드 또는 자기 롤러를 수용하는 회전 스크린과, 직물을 회전 스크린 아래로 그리고 인쇄 패턴을 수취하는 위치로 이송하는 수단과, 회전 스크린 아래 및 그 근처에 배치된 유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 특징은 직물 패브릭(textile fabric)에 PU 패턴을 도포하기 위한 연속적인 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 다른 특징은 다양한 색상 및 디자인을 포함하여, 직물에 심미감 향상을 제공하는 회전 스크린 인쇄 방법 및 시스템을 제공하는 것이다. 다른 특징은 패터닝된 재료의 보다 효율적인 대량 생산을 달성하는 회전 스크린 인쇄 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
다른 특징 및 그 이점은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용"을 주의깊게 읽음으로써 본 발명과 관련된 분야, 기술 및 장비에 숙련된 자에게 용이하게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 인쇄 조립체의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 인쇄 조립체의 회전 스크린 구성요소의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 인쇄 조립체의 회전 스크린 구성요소의 단면의 상세도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 인쇄 조립체에 사용하기 위한 회전 스크린 구성요소의 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체의 스퀴지 압력 블레이드 구성요소의 사시도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체에 의해 형성된 직물 재료 상의 패턴 디자인의 사시도이고,
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체의 대안적인 스퀴지 구성요소의 사시도이고,
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 스크린 프린터 카운터 롤러 조립체의 사시도이며,
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 스크린 조립체 및 인쇄 방법의 개략도이다.
본 발명은 직물 패브릭의 회전 스크린 인쇄에 관한 방법, 장치 및 시스템을 포함한다. 본 발명의 대안적인 실시예 및 그 구성요소는 도 1 내지 도 24에 도시되어 있고, 하기에서 보다 충분하게 설명된다.
이미지, 표식 또는 패턴을 인쇄 또는 전사하기 위한 폴리우레탄(PU) 함유 재료의 사용은 주로 직물이 아닌 종이 기재 상에 행해지고 있었다. 또한, 이러한 유형의 재료에 사용된 인쇄 방법은 전형적으로 3차원, 열 용접 또는 열 전달, 아플리케 및 평판 인쇄를 포함하였다. 본 발명은 직물 재료 상에 PU 함유 재료의 회전 스크린 인쇄를 이용하기 위한 인쇄 방법 및 시스템을 소개한다.
일반적으로, 본 발명은 PU 수지 또는 페이스트를 회전하는 투과성 스크린을 통해 직물의 가동 웨브 상에 도포함으로써 인쇄하기 위한 방법 및/또는 시스템을 포함할 수 있다. 투과성 스크린은 중공의 천공된 금속 원통체를 포함할 수 있으며, PU 재료는 원통체 내에 수용된, 예컨대 자기 바아 또는 블레이드 스퀴지에 의해 원통체를 통해 강제된다. 원통체 근처 또는 그 아래에는, 원통체가 회전될 때 직물 층이 원통체 아래를 통과함에 따라 천공부를 통해 PU 재료를 강제하도록 인가되는 유체역학적 압력 또는 자기 압력과 같은 압력의 공급원이 있을 수 있다. 블레이드 스퀴지에 의해서는, 유체역학적 압력이 블레이드에 가해져서 블레이드를 가동 웨브의 방향으로 가압할 수 있다. 자기 롤러에 의해서는, 자기력이 롤러에 가해져서 가동 웨브의 방향으로 당길 수 있다.
도 1에 도시된 하나의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 회전 인쇄 시스템 및 조립체(10)의 일 예가 도시되어 있으며, 회전 인쇄 시스템 및 조립체(10)는 하기의 구성요소를 포함할 수 있다: PU 수지 또는 페이스트 구성요소, 회전 스크린 구성요소, 이동가능한 웨브 구성요소, 및 압력 구성요소. 예를 들어, 도 1에서와 같이, 회전 인쇄 장치 및 시스템(10)은 PU 수지 또는 페이스트의 공급원(12)과, PU 수지 공급원(12)에 연결될 수 있는 스퀴지 블레이드(도 8에 도시됨) 또는 자기 롤러(16)를 수용하는 회전 스크린(14)과, 회전 스크린(14) 아래로 그리고 직물 패턴(22)을 수취하는 위치로 직물 시트 또는 웨브를 이송하는 수단과, 회전 스크린(14) 아래 및 그 근처에 배치된 유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원(24)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, PU 페이스트(26)는 PU 수지 공급원(12)으로부터 연결 튜브(28)를 통해 스퀴지 또는 자기 롤러(16) 내로 펌핑되며, 스퀴지의 일 예는 도 2에 도시되어 있다.
각각의 시스템 구성요소에 대해서는, 특정 인쇄물을 달성하기 위해 대안적인 실시예가 본 발명에 의해 고려된다. 예를 들어, 일 실시예에서, PU 페이스트는 회전 스크린(14)을 통해 직물 표면 상에 효과적으로 전달하도록 적합화된 점도 및 리올로지(rheology)를 갖는 수성 페이스트일 수 있다. 또 다른 실시예에서, PU 페이스트는 색상을 사전결정되거나 원하는 인쇄물에 부여하기 위한 안료 착색제를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, PU 페이스트는 인쇄물에 치수 어스팩트(dimensional aspect)를 부여하도록 기반된 퍼프(puff)일 수 있다. 하나의 특정 예에서, PU 페이스트는 약 8,000 cps(센티푸아즈) 내지 약 19,000 cps 범위의 점도를 가질 수 있다. 이러한 예에서, 점도는 20 rpm에서 #6 스핀들을 갖는 브룩필드 점도계(Brookfield viscometer)에 의해 측정되었다. 추가적으로, 사용되는 PU 페이스트의 레벨은 쟁점인 패턴 및/또는 디자인의 치수에 따라 변할 것이다.
직물 구성요소도 또한 변할 수 있다. 일 실시예에서, 직물 구성요소는 PU 패턴이 적용된 코팅을 가지는 평직(flat), 파일/편조(pile/knit) 또는 직조(woven) 직물을 포함할 수 있다. 일 예에서, 직물의 코팅은, PU 재료가, 직물의 기저면 또는 하부면 내로의 흡착을 포함하여, 직물에 의한 상당한 흡착 없이, 직물의 상단면 또는 상부면을 포함하는 직물의 표면에 안착 및 부착되도록 하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 직물 코팅은 소정량의 플루오로카본(fluorocarbon)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 플루오로카본은 코팅 혼합물의 약 1% 내지 약 12%를 구성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코팅 성분은 왁스 에멀젼(wax emulsion) 또는 비불화 발수제(non-fluorinated water repellant)를 포함할 수 있다.
회전 스크린 구성요소는 쟁점인 인쇄 패턴 및 직물에 따라 변할 수 있다. 일 실시예에서, 회전 스크린(14)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 천공부(15)를 갖는 메쉬를 가지는 금속 원통체일 수 있다. 원통체의 원주 및 폭은 사전결정된 디자인 또는 패턴(22)을 인쇄하도록 적합화될 수 있다. 또한, 스크린(14)의 표면은 사전결정된 디자인 또는 패턴(22)에 대응하는 개구(15)를 포함하도록, 예컨대 레이저에 의해 절단될 수 있다. 고려되는 다양한 디자인 및 패턴(22)의 예가 도 9 내지 도 21에 도시되어 있다. 이들은 매우 다양한 형상 및 패턴이 본 발명에 의해 달성될 수 있다는 것을 나타내며, 기재된 구성요소 및 파라미터의 변형에 따라 또 다른 것들이 고려되며, 도시되어 있지는 않다.
스크린은 니켈과 같은 금속으로 제조될 수 있다. 금속의 강도 또는 강성은 쟁점인 직물 및/또는 인쇄물의 유형에 따라 변할 수 있다. 또한, 스크린(14)은 달성될 인쇄물에 따라 두께가 변할 수 있는 래커 코팅(lacquer coating)과 같은 코팅을 포함할 수 있다.
일반적으로, 스크린의 메쉬 구멍의 크기는 패턴(22) 및 인쇄된 패턴(22)의 선예도(sharpness)를 달성하는데 필요한 PU 페이스트의 부착량(add-on amount)에 영향을 미칠 수 있다. 사용된 래커 코팅도 또한 일반적으로 인쇄물의 수명 및 선명도에 영향을 미칠 수 있다.
일 예에서, 회전 스크린(14) 메쉬는 약 150 미크론의 두께에서 약 40%의 개방(천공 또는 절단) 면적을 갖고, 약 201 미크론의 구멍 직경을 갖는 약 80 스크린 메쉬(M)(때로는 SP(제곱센티미터 당 구멍과 관련된 단위)로 지칭됨)일 수 있다. 다른 예는 약 100 내지 약 210 미크론의 스크린 두께에서 약 10% 내지 약 50%의 개방 면적을 갖고, 약 80 내지 약 260 미크론의 천공 구멍 직경을 갖는 약 60 내지 약 140 스크린 메쉬 범위의 회전 스크린(14) 메쉬를 포함한다.
다른 실시예에서, 인쇄는 인쇄 디자인 또는 패턴(22)을 완성하기 위해 협력할 수 있는 일련의 스크린(30)을 포함하는 하나 이상의 인접한 스크린(도 6 및 도 7에 도시됨)에 의해 실행된다. 예를 들어, 인쇄 패턴(22)이 다수의 색상을 포함하는 경우, 다수의 스크린(30)은 일련의 스크린에서의 각 스크린(30)이 특정하거나 상이한 색상을 다색 패턴에 부여하는 것을 담당할 수 있도록 사용될 수 있다. 대안적으로, 인쇄 패턴이 선 및 점과 같은 별개의 디자인 형상을 포함하는 경우, 이러한 상이한 형상을 부여하기 위해 하나 초과의 스크린을 사용하는 것도 가능하다. 보다 복잡한 패턴의 경우, 스크린의 회전 속도뿐만 아니라 스크린의 위치를 포함하는 회전 인쇄 파라미터는 동기화 정합(synchronized registration)되도록 적합화될 수 있다. 유사하게, 패턴 크기 및 반복은 스크린의 크기에 따라 조정될 수 있다.
PU 페이스트(26)를 전달하는 역할을 하는 스크린 구성요소(14) 내부의 스퀴지 또는 블레이드의 유형 및 길이와 관련하여 다른 대안이 고려된다. 자기 롤러 스퀴지가 사용되는 경우, 롤러 크기 및 자기 압력은 원하는 인쇄물 또는 디자인(22)에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, PU 페이스트 부착량 및 인쇄물의 선예도를 결정하기 위해 다수의 크기의 자기 롤러(16)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 보다 작은 롤러는 페이스트의 부착량이 적은 예리한 인쇄물을 제공하는 반면, 보다 큰 롤러는 반대 효과를 가질 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 자기 롤러 바아의 크기는 약 10 ㎜ 내지 약 40 ㎜일 수 있다. 다른 실시예에서, 자기 롤러 바아(16)는 10 ㎜, 15 ㎜, 20 ㎜ 또는 30 ㎜일 수 있다.
자기 롤러의 표면은 매끄러운 것으로부터 텍스처링(texturing) 또는 널링(knurling)된 것까지 상이할 수 있다. 선명한 인쇄를 위해서는 보다 매끄러운 표면이 보다 양호할 수 있는 한편, 특정 인쇄물에 요구될 때 보다 많은 양의 PU 페이스트를 사용하는 경우에는 크로스-그레인(cross-grained) 또는 텍스처링 표면이 보다 양호하다.
다른 실시예에서, 회전 스크린 구성요소(14)는 도 8에 도시된 예와 같은 블레이드 스퀴지인 스퀴지일 수 있다. 도시된 바와 같이, 블레이드 스퀴지는 PU 페이스트를 스크린 메쉬를 통해 강제하는 스퀴지(34)에 인접한 블레이드(32)를 포함한다. 일반적으로, 블레이드(32)의 길이는 PU 페이스트의 부착량 및 인쇄물의 선예도를 결정하는 것을 돕는다. 블레이드가 짧을수록 인쇄물이 예리해지고 부착량이 적어질 수 있으며, 블레이드가 길수록 인쇄물이 덜 예리해지고 부드러워지며 부착량이 많아질 수 있다.
또한, 스퀴지 압력은 PU 페이스트의 양 및 요구되는 인쇄 명료도(printing definition)에 따라 조정될 수 있다. 블레이드 스퀴지의 경우, 스퀴지(34)에 대한 블레이드(32)의 굴곡(flexing)이 압력을 증가시킨다. 대안적으로, 자기 롤러의 롤러 크기 및 자기 강도는 유사한 결과를 위해 조정될 수 있다. 일반적으로, 스퀴지 압력이 높을수록 PU 페이스트 부착량이 많아지고 인쇄 명료도가 낮아지며, 스퀴지 압력이 낮을수록 부착량이 적어지고 인쇄 명료도가 높아진다. 일 실시예에서, 롤러 스퀴지 압력은 약 30% 내지 약 80%의 범위일 수 있다.
스퀴지 구성요소에 대한 다른 대안이 본 발명에 의해 고려된다. 예를 들어, 논의된 스퀴지는 직물 층(40)을 운반하는 연속 벨트(36)와 관련하여 사용될 수 있거나(도 22, 좌측), 대신에, 도 22에서 우측에 도시된 바와 같이, 직물 층(40)이 인쇄 동안에 자기 스퀴지 롤러/블레이드(16)와 카운터 롤러(counter roller)(38) 사이를 통과하도록 카운터 롤러(38)와 관련하여 사용될 수 있다.
상기 구성요소에 부가하여, 본 발명은 직물 상으로의 PU 페이스트의 전달 이후에 이용되는 건조 구성요소(50)(도 24)를 고려하며, 그것의 파라미터는 변할 수 있다. 팬 속도 및 온도와 같은 파라미터는 사전결정된 인쇄물(22)의 효과 및 영속성을 결정할 수 있다. 사용되는 온도는 또한 사전결정된 인쇄물에 도달하도록 적합화될 수 있다. 일 실시예에서, 건조 구성요소(50)의 온도는 약 130℃ 내지 약 180℃일 수 있다. 다른 실시예에서, 건조 온도는 약 145℃일 수 있다.
특정의 원하는 인쇄물(22)에 기여하는 각각의 구성요소 중에서의 대안에 부가하여, 프로세스 파라미터, 및/또는 구성요소들이 인쇄물을 달성하도록 조합되는 방법이 또한 변할 수 있다. 이들 특징은 사전결정된 인쇄물에 도달하도록 협력한다.
일 실시예에서, 웨브 속도는 직물 층(40)이 회전 스크린(14) 아래를 통과하고 유효량의 PU 페이스트(26)를 수용하여 실질적인 편차 없이 사전결정된 인쇄물(22)을 형성할 수 있게 하도록 적합화될 수 있다. 본원에서, "편차"는 불일치한 두께, 라인 브레이크(line break), 얼룩(smudge), 및 사전결정된 디자인 또는 패턴(22)으로부터의 다른 표면상 이탈을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 인쇄물에 대한 임의의 바람직하지 않은 속성을 지칭한다. 일 실시예에서, 직물 층(40)의 웨브 속도는 약 15 미터/분 내지 약 35 미터/분일 수 있다. 다른 실시예에서, 웨브 속도는 약 25 야드/분일 수 있다.
변할 수 있는 다른 프로세스 파라미터는 이동가능한 벨트 상에 안착되는, 인쇄 블랭킷(print blanket)으로도 알려진 직물 층(40)과 인쇄 스크린(14) 사이의 갭(52) 또는 거리이다. 일반적으로, 도 3에 도시된 갭(52)을 증가시킴으로써, 직물 표면으로 전달되는 PU 페이스트 체적을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에서, 갭 설정치(스크린과 벨트 사이의 거리)는 약 0 내지 약 4 ㎜일 수 있다.
또한, 회전 스크린(14) 아래를 통과할 때 직물 층(40)의 표면 장력은 원하는 인쇄물(22)을 달성하는 데 중요할 수 있다. 예를 들어, 롤러(도 24)는 직물 인쇄 블랭킷을 특정 장력으로 유지하기 위해 이동가능한 벨트와 협동하여 사용될 수 있다. 또한, 직물을 운반하는데 사용되는 벨트는 인쇄 동안에 인쇄 블랭킷을 제 위치에 유지하는 접착제 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이동가능한 벨트와 같은 이송 수단은 열에 의해 활성화되는 열가소성 층을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 직물 층(40)은 가동 벨트의 열가소성 층을 활성화시키기 위해 가동 벨트와 접촉하기 전에 먼저 가열 요소 또는 플레이트 위로 통과된다.
PU 함유 재료를 직물 재료 상에 인쇄하기 위한 시스템을 제공하는 것에 부가하여, 본 발명은 또한 인쇄 방법을 고려한다. 일 실시예에서, 본 발명의 방법은, 직물 층을 제공하는 단계와, PU 재료를 제공하는 단계와, 회전 스크린 인쇄 조립체를 제공하는 단계와, 회전 스크린 인쇄 조립체를 사용하여 사전결정된 패턴에 따라 PU 재료를 직물 층 상으로 전달하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 방법의 단계는, PU 수지를 제공하는 단계와, 인쇄에 적합화된 PU 페이스트를 준비하는 단계와, 직물 재료를 제공하는 단계와, PU 페이스트로 인쇄하기 위해 직물 재료를 준비하는 단계와, 회전 스크린 인쇄 장치를 제공하는 단계와, 준비된 직물 재료를 회전 스크린 인쇄 장치 내로 공급하는 단계와, 특정 장치 파라미터에 따라 회전 스크린 인쇄 장치에 의해 PU 페이스트의 패턴을 직물에 도포하는 단계와, 특정 장치 파라미터에 따라 인쇄된 직물 재료를 건조시키는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일 실시예의 회전 스크린 인쇄 장치는, 인쇄 블랭킷 공급기(60)와, 직물에 도포되는 패턴에 대응하는 개구를 갖는 메쉬를 구비하는 하나 이상의 회전 스크린(30)과, 하나 이상의 회전 스크린 각각에 의해 수용된 자기 바아 또는 블레이드 스퀴지와, 직물 웨브를 운반하기 위한 이동가능한 지지체와, 스퀴지에 연결된 PU 페이스트의 공급원과, PU 페이스트를 스크린을 통해 강제하기 위해 자기 바아 또는 블레이드 스퀴지 아래에 각각 배치된 자기 압력 또는 유체역학적 압력의 공급원과, 건조기(50)를 포함할 수 있다. 또한, 장치 속도, 롤러 크기, 스크린 자성, 자기 압력 및 온도는 인쇄물의 두께(높이), 인쇄물의 선명도 및 인쇄의 촉각 특성을 포함하여, 원하는 패턴 목표를 달성하도록 변경될 수 있는 파라미터이다.
도 24에 도시된 예시적인 실시예에서, 전술한 바와 같은 회전 스크린 인쇄 장치는 하기의 특징을 더 포함할 수 있다. 특히, 인쇄 블랭킷 공급기(60)는 블랭킷이 이동가능한 지지체에 공급될 때 직물 인쇄 블랭킷을 적절한 정렬 및 장력으로 유지하도록 협동하는 일련의 가동 롤러를 포함할 수 있다. 회전 스크린 인쇄 장치는 공급기(60)와 이동가능한 지지체 사이에 있는 것과 같은 가열 플레이트(62)를 더 포함할 수 있다. 이동가능한 지지체는 열에 의해 활성화되는 열가소성 재료 층을 포함할 수 있다. 이동가능한 지지체 위에는, 일련의 스크린(30)과 같은 하나 이상의 회전 스크린이 위치될 수 있다. 하나 초과의 스크린이 포함되는 경우, 스크린은 서로 평행하게 이격되어 있을 수 있다. 회전 스크린 각각은 라인(28)에 의해 PU 페이스트의 공급원에 연결될 수 있는 스퀴지 구성요소를 수용할 수 있다. PU 페이스트는 용기 내에 수용되고, 인쇄를 위해 라인(28)을 통해 스퀴지로 펌핑될 수 있다. 각각의 스퀴지 아래 및 그 근처에는, 유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원이 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 장치는 이동가능한 지지체 아래에 자석 비임(magnet beam)(64)(도 3)을 포함할 수 있다. 마지막으로, 건조 구성요소(50)는 하나 이상의 가열 요소를 내장하는 건조 챔버를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명의 방법은 하기의 단계 및 특징을 포함할 수 있다. 소정량의 PU 수지가 수성인 PU 인쇄 페이스트를 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 인쇄 블랭킷은 평직 또는 파일/편조 또는 직조 직물 층을 직물의 표면에 방수성을 제공하는 코팅 또는 물질로 처리함으로써 형성될 수 있다. 특히, 직물의 코팅 또는 처리는 PU 재료가 직물에 의한 상당한 흡착 없이 직물의 표면에 안착 및 부착되도록 하는 것일 수 있다. 일 실시예에서, 코팅은 플루오로카본 화합물을 포함한다. 대안적으로, 코팅은 왁스 에멀젼 또는 비불화 발수제 물질을 포함할 수 있다. 다음에, 처리된 인쇄 블랭킷은 일련의 정렬 및 인장 바아를 통해 공급되고 가열 플레이트 위를 통과할 수 있다. 다음에, 가열된 인쇄 블랭킷은 이동가능한 지지체의 표면에 접촉하여 해제 가능하게 부착될 수 있으며, 그러한 표면은 인쇄 동안에 인쇄 블랭킷을 제 위치에 해제 가능하게 유지하도록 적합화된 열가소성 재료 또는 층을 갖는다. 다음에, 인쇄 블랭킷은 이동가능한 지지체와 회전 스크린 또는 일련의 스크린 사이로 통과될 수 있다. 일 실시예에서, 이동가능한 지지체는 연속적인 벨트일 수 있다. 다른 실시예에서, 이동가능한 지지체는 회전 스크린에 대한 카운터 롤러일 수 있다. 다음에, 인쇄 블랭킷이 회전 스크린 아래 또는 회전 스크린 옆을 통과할 때, PU 페이스트는 PU 용기로부터 회전 스크린 내부의 도포 스퀴지 블레이드 또는 롤러로 펌핑될 수 있다. 이러한 단계 동안에, 사전결정된 인쇄물을 생성하기 위해 PU 페이스트가 스크린 아래를 통과할 때 PU 페이스트를 인쇄 블랭킷 상으로 강제하기 위해서, 내부 스퀴지 롤러 또는 블레이드와 카운터 자기 공급원 사이의 자기 압력 또는 유체역학적 압력이 사용될 수 있다. 다음으로, 인쇄된 블랭킷은 인쇄물을 직물 상에 영구화시키기 위해 가압식 건조기를 포함하는 건조기 내로 들어갈 수 있다.
또 다른 실시예에서, 전술한 본 발명의 방법은 웨브 속도, 건조 온도 및 자기 압력을 포함하는 특정 프로세스 파라미터를 사용하여 수행될 수 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 프로세스 파라미터는 하기와 같을 수 있다:
● 약 15 미터/분의 인쇄 블랭킷 속도,
● 약 125℃의 건조기 온도,
● 약 15%의 자기 압력,
● 자기 롤러가 널링되고 약 20 ㎜임, 및
● 인쇄면(print side)과 회전 스크린 사이의 갭이 약 1.75 ㎜ 인쇄면/1.25 ㎜ 습윤면(wet side)임.
또 다른 실시예에서, 본 발명의 방법은 또한, 필요한 경우, 예컨대 추가적인 가열 또는 경화 단계를 통해, 인쇄물을 직물에 영구적으로 정착시키는 단계와, 사전결정된 크기에 따라 직물을 절단하는 단계와 같은 특정 목적을 위해 인쇄된 직물 시트를 변형시키는 단계와, 최종 적용 및 사용을 위해 변형된 직물을 반송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 특징은 인쇄 범위의 설정을 포함하는 프로세스 파라미터와 함께, PU 인쇄 페이스트 준비 및 베이스 전처리와 조합하여 독특한 회전 스크린을 사용하는 것이다. 이러한 조합은 이전에는 불가능했던 직물 재료 상에 PU를 인쇄하는 능력을 제공한다. 또한, 특정 혼합 사양에 따른 PU 페이스트의 혼합은 특정의 사전결정된 인쇄물을 달성하기 위한 중요한 단계이다.
당업자라면, 바람직한 실시예의 상기 설명으로부터, 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 치환 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (22)

  1. 회전 스크린 인쇄 시스템에 있어서,
    폴리우레탄 함유 페이스트의 공급원을 포함하는 인쇄 재료 구성요소와,
    직물 재료 층을 포함하는 직물 구성요소와,
    상기 인쇄 재료 구성요소 및 상기 직물 구성요소에 작동적으로 연결된 회전 스크린 장치 구성요소를 포함하며,
    상기 회전 스크린 장치 구성요소는,
    개구를 갖는 원통체인 회전 스크린으로서, 상기 개구는 사전결정된 인쇄 패턴에 대응하는 개방 공간(open space)을 상기 원통체의 표면을 따라 한정하고, 상기 직물 구성요소는 상기 사전결정된 인쇄 패턴을 수취하도록 구성되고, 상기 원통체는 상기 폴리우레탄 함유 페이스트의 공급원에 작동적으로 연결된 스퀴지 블레이드 또는 자기 롤러를 수용하는, 상기 회전 스크린과,
    상기 회전 스크린에 인접하게 상기 직물 구성요소를 이송하는 수단과,
    유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원을 갖는 압력 공급원 구성요소로서, 상기 압력 공급원 구성요소는 상기 스퀴지 블레이드 또는 상기 자기 롤러와 협동하여 유효량의 상기 폴리우레탄 함유 페이스트를 상기 회전 스크린을 통해 상기 직물 구성요소 상으로 강제하여, 상기 사전결정된 인쇄 패턴을 갖는 폴리우레탄계 인쇄물을 형성하는, 상기 압력 공급원 구성요소와,
    상기 회전 스크린 구성요소에 작동적으로 연결되고 상기 폴리우레탄계 인쇄물을 정착시키도록 구성된 건조 구성요소를 포함하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 직물 층은 평직, 파일, 편조 또는 직조 블랭킷인
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 직물 층은 상부면 및 하부면을 가지며, 상기 직물 층은 상기 폴리우레탄계 인쇄물을 상기 직물 층의 상부면 상에서만 수취하도록 구성된 코팅을 포함하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅은 플루오로카본 혼합물을 포함하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플루오로카본 혼합물은 상기 플루오로카본 혼합물의 약 1% 내지 약 12%를 구성하는 양의 플루오로카본을 포함하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅은 비불화 발수제 혼합물 또는 왁스 에멀젼인
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통체는 니켈로 제조되는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 니켈은 래커로 코팅되는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 함유 페이스트는 약 8000 cps 내지 약 19000 cps의 점도를 갖는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 함유 페이스트는 소정량의 안료 부여 재료(pigment imparting material)를 포함하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구는 천공부, 일련의 기하학적 형상부(geometric shape), 일련의 절단부, 또는 천공부, 기하학적 형상부 및 절단부의 조합인
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 개방 공간은 상기 원통체의 약 10% 내지 약 50%인
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 원통체는 약 100 미크론 내지 약 210 미크론의 두께를 갖는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 개구는 약 80 미크론 내지 약 260 미크론의 구멍 직경을 갖는 천공부인
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 개방 공간은 상기 원통체의 약 40%이고, 상기 원통체는 두께가 약 150 미크론이고, 상기 천공부의 구멍 직경은 약 200 미크론인
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 원통체는 약 10 ㎜ 내지 약 40 ㎜인 자기 롤러를 수용하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 자기 롤러의 표면은 매끄럽거나 텍스처링되거나 널링되어 있는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 스크린 구성요소는 서로 평행하게 배향된 일련의 원통체를 포함하는
    회전 스크린 인쇄 시스템.
  19. PU 재료로 직물 층을 인쇄하기 위한 방법에 있어서,
    직물 재료 상에 인쇄하도록 구성된 폴리우레탄 함유 페이스트를 제공하는 단계와,
    직물 재료를 제공하는 단계와,
    상기 폴리우레탄 함유 페이스트로 인쇄하기 위해 상기 직물 재료를 준비하는 단계와,
    회전 스크린 인쇄 장치를 제공하는 단계로서, 상기 회전 스크린 인쇄 장치는,
    개구를 갖는 원통체인 회전 스크린으로서, 상기 개구는 사전결정된 인쇄 패턴에 대응하는 개방 공간을 상기 원통체의 표면을 따라 한정하고, 준비된 직물 재료는 상기 사전결정된 인쇄 패턴을 수취하도록 구성되고, 상기 원통체는 상기 폴리우레탄 함유 페이스트에 작동적으로 연결된 스퀴지 블레이드 또는 자기 롤러를 수용하는, 상기 회전 스크린과,
    상기 회전 스크린에 인접하고 상기 회전 스크린에 대해 갭을 두고서 상기 준비된 직물 재료를 이동시키는 컨베이어와,
    유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원으로서, 상기 공급원은 상기 스퀴지 블레이드 또는 상기 자기 롤러와 협동하여 유효량의 상기 폴리우레탄 함유 페이스트를 상기 회전 스크린을 통해 상기 직물 재료 상으로 강제하여, 상기 사전결정된 인쇄 패턴을 갖는 폴리우레탄계 인쇄물을 형성하는, 상기 유체역학적 압력 또는 자기 압력의 공급원을 포함하는, 상기 회전 스크린 인쇄 장치를 제공하는 단계와,
    상기 준비된 직물 재료를 상기 회전 스크린 인쇄 장치 내에 공급하는 단계와,
    장치 파라미터 세트에 따라 상기 회전 스크린 인쇄 장치에 의해 상기 사전결정된 인쇄 패턴을 상기 직물 재료에 도포하는 단계와,
    상기 장치 파라미터 세트에 따라 인쇄된 직물 재료를 건조시키는 단계를 포함하는
    회전 스크린 인쇄 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 직물 재료를 준비하는 단계는 상기 직물 재료가 상기 직물 재료에 의한 실질적인 흡착 없이 상기 폴리우레탄 함유 페이스트를 부착시키도록 구성되도록 상기 직물 재료에 코팅을 도포하는 단계를 포함하는
    회전 스크린 인쇄 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 장치 파라미터 세트는 분당 직물 재료 약 15 미터의 상기 컨베이어의 컨베이어 속도 및 약 125℃의 상기 건조하는 단계의 건조 온도를 포함하는
    회전 스크린 인쇄 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 갭은 약 0 내지 약 4 ㎜인
    회전 스크린 인쇄 방법.
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