KR20210041878A - Dtp용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법 - Google Patents
Dtp용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 관한 발명으로, 이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 천연에서 수득한 원료에서 유래한 천연색소분말을 가공하여 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 있어서, 천연색소분말과 분쇄용 볼과 증류수를 분쇄기에 투입하고 상온에서 5시간 동안 분쇄하여 1 ~ 400nm 입도의 색소입자를 수득하는 미세화단계(S10)와, 색소입자에 증류수 또는 에탄올을 혼합하고 상온에서 2시간 동안 용해하여 색소용액을 수득하는 용액형성단계(S20)와, 색소용액을 필터에 투입하고 300nm 이하 급으로 여과하여 천연염료를 수득하는 1차여과단계(S30)와, 천연염료와, 계면활성제와, 소포제와, 보습제와, 점증제와, 안정제와, 침전방지제와, 산도조절제를 혼합하여 잉크조성물을 조성하는 잉크조성단계(S40)와, 잉크조성물을 필터에 투입하고 1㎛ 이하 급으로 여과하여 DTP용 천연잉크를 수득하는 2차여과단계(S50)를 포함하여 이루어짐에 따라 천연색소를 디지털 날염 프린트에 적합한 물성의 천연잉크로 가공하는 것이 특징이다.
Description
본 발명은 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 천연 재료에서 추출한 색소를 디지털 날염 프린트에 적합한 물성의 천연잉크로 가공하도록 구성함으로써 천연 DTP 날염 품질을 현저히 향상하도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 날염은 원단을 부분적으로 착색하여 무늬를 형성하는 기술로써 전통적인 날염 방법은 염료 및 호료와 기타 조제를 혼합한 착색제를 원단 표면에 날인하고 건조, 증열, 수세 등의 과정을 거처 무늬가 나타나도록 하는 방식으로 이루어진다.
이러한 기존의 날염 방법은 대부분의 과정이 수작업에 의해 이루어지므로 공정이 복잡하고 생산성이 낮으며 날염 과정에서 사용되는 염료, 용수, 조제가 다량 소요되고 폐수 발생량도 많은 등의 여러 문제점이 있다.
따라서, 최근에는 디자인에서 날염까지의 대부분의 공정을 컴퓨터로 처리하는 디지털 날염(Digital textile print, DTP) 기술이 활성화되고 있는 추세이다.
DTP는 스크린이나 롤러를 사용하지 않고 원단에 염료를 직접 염착시켜 프린팅하는 방식으로 날염이 이루어진다. 따라서, DTP는 기존의 복잡한 날염 공정을 80% 이상 단축하고 다품종 소량 생산이 가능하며 염료의 색상 및 디자인을 다양하게 적용할 수 있는 등의 다양한 이점이 있다.
DTP방식에 의한 원단 날염의 개략적인 공정 구성은 크게 전처리, 인쇄, 후가공에 의해 이루어진다. 예컨대, 한국등록특허 제 10 - 1502730 호에는 전처리용 코팅제를 출력용 원단의 표면에 도포하여 코팅하는 전처리 공정과, 전처리된 원단을 디지털 날염기에 주입하고 염료를 분사하여 이미지를 프린트하는 출력 공정과, 이미지가 출력된 원단을 처리하여 염료를 고착하고 미고착된 염료 및 잔여 이물질을 수세한 후 건조하는 후가공 공정을 포함하는 디지털 날염 방법을 구성한다.
한편, 원단의 날염에 사용되는 잉크는 다양한 종류의 원단에 대한 염료의 견뢰도, 염착성, 발색성을 도출하기 위해 대부분 화학염료를 주성분으로 이루어진다.
예컨대, 한국등록특허 제 10 - 0578668 호에 공지된 날염 잉크의 구성을 살펴보면 반응성 분산염료와, 그 염료를 용해하는 용제로서 반응분산성 염료에 대한 용해성이 1%이상이고 자체 점도가 0.1cP-30cP 인 유기용제나 극성 반양자성 유기용제 또는 섬유조직을 극소량 용해시키거나 팽윤작용을 발생시키는 유기용제 중에서 하나 이상을 만족하는 유기용제를 함유하는 날염 잉크를 구성한다.
특히, DTP에 사용되는 잉크는 디지털 날염 프린터에 적용하기 위한 분산성, 가용성, 열 안전성, 토출성 등의 물리 화학적 성능이 요구되므로 이와 같은 성능 재현을 위해 원단의 종류에 따라서 적합한 화학염료가 주로 사용되며, 예컨대 셀룰로오스계 원단은 반응염료, 폴리에스테르는 분산염료, 실크는 산성염료가 사용되는 것이 일반적이다.
상기와 같은 종래 기술이 적용되는 날염용 잉크는 트리클로로, 염소, 브론산염 등을 포함하는 화학염료가 일반적으로 사용된다.
이와 같은 화학염료는 날염 잉크로 제조시 분산성 및 반응성이 우수하고 원단에 날염시 염료의 높은 견뢰도, 염착성을 도출하는 이점은 있으나, 화학염료의 용출에 따른 환경적인 문제 및 인체 접촉시 피부 적합성 문제를 내포한다.
따라서, 날염용 잉크의 제조시 환경이나 인체에 유해한 각종 화학 성분을 최소화하는 천연색소를 원료로 하는 잉크의 필요성이 절실한 실정이다.
그러나, 천연색소를 이용해 제조된 잉크는 기존의 화학염료에 비해 낮은 견뢰도 및 염착성을 도출하는 것은 물론, 천연 성분에 의한 색소 입자의 미세화가 쉽지 않으므로 가용성 및 분산 안정성이 저하되어 DTP용 잉크화가 사실상 어려운 문제가 있다.
또한, 천연색소는 잉크를 제조하는 과정에서 첨가되는 타 조제와의 혼합성이 낮으므로 잉크를 제조한 후에 불용성 색소의 침전현상이 야기되어 디지털 프린트의 헤드 및 노즐을 폐색하거나 원단의 날염 품질을 크게 저하시키는 문제를 야기하게 된다.
이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,
천연에서 수득한 원료에서 유래한 천연색소분말을 가공하여 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 있어서,
상기 천연색소분말과 분쇄용 볼과 증류수를 분쇄기에 투입하고 상온에서 5시간 동안 분쇄하여 1 ~ 400nm 입도의 색소입자를 수득하는 미세화단계(S10)와,
상기 색소입자에 증류수 또는 에탄올을 혼합하고 상온에서 2시간 동안 용해하여 색소용액을 수득하는 용액형성단계(S20)와,
상기 색소용액을 필터에 투입하고 300nm 이하 급으로 여과하여 천연염료를 수득하는 1차여과단계(S30)와,
상기 천연염료와, 계면활성제와, 소포제와, 보습제와, 점증제와, 안정제와, 침전방지제와, 산도조절제를 혼합하여 잉크조성물을 조성하는 잉크조성단계(S40)와,
상기 잉크조성물을 필터에 투입하고 1㎛ 이하 급으로 여과하여 DTP용 천연잉크를 수득하는 2차여과단계(S50)를 포함하고,
상기 미세화단계(S10)에서는, 분쇄된 색소입자의 입도 분포가 100 ~ 300nm 급이 80% 이상으로 형성되도록 이루어짐으로써 천연색소를 디지털 날염 프린트에 적합한 물성의 천연잉크로 가공할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 천연 재료에서 추출한 색소를 디지털 날염 프린트에 적합한 물성의 천연잉크로 가공하도록 하는 가공방법을 제공한다.
따라서, 종래의 DTP용 잉크로 널리 이용되는 화학염료에 비해 출력 과정에서 각종 유해 물질의 발생을 최소화하고 출력 원단 역시 인체에 무해한 친환경적인 디지털 날염이 이루어지도록 하는 이점을 가진다.
또한, 본 발명은 화학염료에 비해 천연잉크의 취약점이라 할 수 있는 원단에 대한 낮은 염착도 및 견뢰도 특성을 개선함은 물론, 특히 천연잉크 특유의 침전현상에 따른 노즐 폐색 문제를 해소하도록 천연색소를 미세화하고 가용성 및 분산성을 증대하도록 가공함으로써 디지털 날염 품질을 현처히 향상하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법의 공정 흐름도.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 따라 가공 및 제조된 DTP용 천연잉크를 이용해 디지털 출력된 날염원단의 예시 이미지.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 따라 가공 및 제조된 DTP용 천연잉크를 이용해 디지털 출력된 날염원단의 예시 이미지.
이하, 본 발명의 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법의 바람직한 실시 예에 따른 구성과 작용을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 하기의 설명에서 당해 기술분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략될 수 있다. 아울러 하기의 설명은 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 들어 설명하는 것이므로 본 발명은 하기 실시 예에 의해 한정되는 것이 아니며 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 제공될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법의 공정 흐름도, 도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 따라 가공 및 제조된 DTP용 천연잉크를 이용해 디지털 출력된 날염원단의 예시 이미지를 도시한 것이다.
본 발명의 기술이 적용되는 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법은 천연색소를 디지털 날염 프린트에 적합한 물성의 천연잉크로 가공하도록 구성함으로써 종래의 DTP용 화학염료에 비해 친환경적이면서 출력 품질이 우수한 DTP용 천연잉크를 제조하도록 하는 기술에 관한 것임을 주지한다.
이를 위한 본 발명의 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법은 천연에서 수득한 원료에서 유래한 천연색소분말을 가공하여 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법으로써 미세화단계(S10)와, 용액형성단계(S20)와, 1차여과단계(S30)와, 잉크조성단계(S40)와, 2차여과단계(S50)를 포함하여 이루어지며 구체적으로는 하기와 같다.
상기 미세화단계(S10)는 천연색소분말과 분쇄용 볼과 증류수를 분쇄기에 투입하고 상온에서 5시간 동안 분쇄하여 1 ~ 400nm 입도의 색소입자를 수득하는 단계이다.
상기 미세화단계(S10)는 습식 분쇄 방식을 적용하여 상온에서 증류수와 천연색소분말이 수용된 분쇄기에 0.1 ~ 0.5mm 입경의 지르코니아 볼을 투입하여 회전 교반한다.
상기 미세화단계(S10)에서는 분쇄된 색소입자의 입도 분포가 100 ~ 300nm 급이 80% 이상으로 형성되도록 이루어진다. 통상적으로 디지털 날염에 사용되는 프린터의 노즐은 수 ㎛ 급으로 형성되므로 색소입자 상태에서는 약 300 ~ 500nm 수준의 입도를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 미세화단계(S10)에서는 후속되는 용액형성단계(S20) 및 잉크조성단계(S40)에 의한 입도 변화를 고려하여 색소입자가 상기 범위에서 입도 분포가 이루어지도록 구성한다.
상기 미세화단계(S10)에서 사용되는 지르코니아 볼의 입경이 상기 범위를 벗어나거나 분쇄 시간을 변동할 경우 목적하는 수율을 달성할 수 없으므로 해당 범위가 바람직하다.
상기 용액형성단계(S20)는 상기 색소입자에 증류수 또는 에탄올을 혼합하고 상온에서 2시간 동안 용해하여 색소용액을 수득하는 단계이다.
상기 색소용액은 색소입자 5 ~ 50중량부에 대해 증류수 또는 에탄올 30 ~ 80중량부를 혼합하여 조성한다. 에탄올을 용매로 사용할 경우 상온에서 희석하여 색소용액을 수득하며 증류수에 비해 수율은 낮으나 잉크로 제조 시 높은 염착성을 도출할 수 있다. 증류수를 용매로 사용할 경우 천연색소 원료의 종류에 따라서 차이가 있으나 상온보다 높은 온도에서 희석하는 것이 바람직하다.
상기 1차여과단계(S30)는 상기 색소용액을 필터에 투입하고 300nm 이하 급으로 여과하여 천연염료를 수득하는 단계이다.
상기 1차여과단계(S30)에서는 메탈 또는 그라스 필터를 이용해 상기 미세화단계(S10)에서 미처 미세화되지 못한 300nm 입도를 초과하는 색소입자 및 상기 용액형성단계(S20)를 거치면서 형성되는 입도가 큰 침전물 및 불순물과 염을 여과하여 제거함으로써 300nm 이하 급의 천연염료를 수득하도록 이루어진다.
상기 잉크조성단계(S40)는 상기 천연염료와, 계면활성제와, 소포제와, 보습제와, 점증제와, 안정제와, 침전방지제와, 산도조절제를 혼합하여 잉크조성물을 조성하는 단계이다.
상기 계면활성제는 잉크조성물의 가용성 및 분산 안정성을 확보하도록 첨가한다. 상기 소포제는 잉크조성물에 기포나 핀홀이 발생하지 않도록 첨가한다. 상기 보습제는 잉크조성물에 함유된 수분의 증발을 방지하도록 첨가한다. 상기 점증제는 잉크조성물의 점도를 조절하도록 첨가하며 바람직하게는 약 4 ~ 6cps 범위가 적합하다. 잉크조성물의 점도가 낮으면 원단에 번짐 및 이염 현상이 발생하며 점도가 높으면 디지털 날염 프린터의 노즐이 폐색되는 문제를 야기하므로 점증제를 이용해 점도를 조절한다. 상기 침전방지제는 잉크조성물을 장기간 보관시 천연염료의 침전을 방지하도록 첨가한다. 상기 산도조절제는 잉크조성물의 pH를 중성에 가깝게 조절하도록 첨가한다.
상기 잉크조성단계(S40)에서 첨가되는 물질의 함량은 천연염료의 중량에 대하여 계면활성제 1 ~ 30중량부와, 소포제 2 ~ 15중량부와, 보습제 1 ~ 10중량부와, 점증제 10 ~ 30중량부와, 안정제 1 ~ 20중량부와, 침전방지제 5 ~ 20중량부와, 산도조절제 1 ~ 10중량부를 혼합하여 잉크조성물을 조성한다.
상기 2차여과단계(S50)는 상기 잉크조성물을 필터에 투입하고 1㎛ 이하 급으로 여과하여 DTP용 천연잉크를 수득하는 단계이다.
상기 2차여과단계(S50)에서는 메탈 또는 그라스 필터를 이용해 상기 잉크조성단계(S40)를 거치면서 물성이 변화된 잉크조성물을 디지털 날염용 프린터의 노즐을 통과 가능한 1㎛ 이하 급으로 여과하여 DTP에 적합한 천연염료로 형성하도록 구성한다.
이하에서는 전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술이 적용된 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법을 포함하는 실시 예를 구성하고 그에 따른 효과에 대해 살펴본다.
<실시 예 1>
본 발명의 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 따라 천연색소를 가공하여 DTP용 천연잉크를 제조.
상술한 바와 같은 미세화단계 내지 2차여과단계(S10~S50)에 따라서 천연잉크를 수득한다.
상기 미세화단계(S10)에서는 상온에서 습식 분쇄 방식으로 5시간 동안 실시하여 1 ~ 400nm 입도로 색소입자를 분쇄하되 입도 분포는 하기 표 1에 도시한 입도분포곡선과 같이 100 ~ 300nm 급에서 80% 이상의 수율을 도출하도록 실시한다.
상기 잉크조성단계(S40)에서 각 성분의 조성은 하기 표 2에 기재한 바와 같다.
| 구성 | 함량(중량부) | 성분 |
| 천연염료 | 염료 5~50, 증류수 30~80 | |
| 계면활성제 | 1~30 | Ethylene glycol, Diethylene glycol |
| 소포제 | 2~15 | S-104 |
| 보습제 | 1~10 | Glycerin |
| 점증제 | 10~30 | Guar Gum |
| 안정제 | 1~20 | 1,4-butandiol |
| 침전방지제 | 5~20 | Wet 260 |
| 산도조절제 | 1~10 | NaOH |
상기 잉크조성단계를 거쳐 수득한 잉크조성물은 2차여과단계를 거쳐 입자 크기가 1㎛ 이하 급의 DTP용 천연잉크를 수득한다. 아울러 상술한 바와 같은 과정을 통해 천연색소를 가공하여 디지털 날염 출력을 위한 CMYK 및 W 색상으로 구성된 컬러 천영잉크를 제조한다.
<실시 예 2>
상기 실시 예 1에 의해 제조된 DTP용 천연잉크를 이용하여 디지털 날염용 프린터를 이용해 원단에 무늬를 출력한다. 하기 도 2 내지 도 5는 실시 예 2에 의해 날염된 원단을 촬영한 이미지이다. 종래의 천연염료 특유의 번짐 또는 뭉침 현상이 없이 선명한 발색력으로 출력됨을 확인할 수 있다. 아울러, 출력 과정에서 프린터 노즐의 폐색과 같은 문제도 발생하지 않음을 확인하였다.
이상에서와 같은 본 발명에 따른 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법은 천연색소를 디지털 날염 프린트에 적합한 물성의 천연잉크로 가공하도록 하는 가공방법을 제공함으로써 종래 DTP용 잉크의 대부분을 차지하는 화학염료에 비해 친환경적인 디지털 날염원단을 제조하도록 하는 효과를 도모한다.
특히, 본 발명은 천연색소로 제조된 잉크 특유의 침전현상에 따른 노즐 폐색이나 뭉침, 혹은 흘러내림과 같은 문제를 해소하도록 천연색소의 물성을 효과적으로 가공함으로써 천연잉크에 의한 디지털 날염 품질을 현처히 향상하도록 하는 등의 다양한 효과가 있다.
S10: 미세화단계
S20: 용액형성단계
S30: 1차여과단계
S40: 잉크조성단계
S50: 2차여과단계
S20: 용액형성단계
S30: 1차여과단계
S40: 잉크조성단계
S50: 2차여과단계
Claims (2)
- 천연에서 수득한 원료에서 유래한 천연색소분말을 가공하여 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법에 있어서,
상기 천연색소분말과 분쇄용 볼과 증류수를 분쇄기에 투입하고 상온에서 5시간 동안 분쇄하여 1 ~ 400nm 입도의 색소입자를 수득하는 미세화단계(S10)와,
상기 색소입자에 증류수 또는 에탄올을 혼합하고 상온에서 2시간 동안 용해하여 색소용액을 수득하는 용액형성단계(S20)와,
상기 색소용액을 필터에 투입하고 300nm 이하 급으로 여과하여 천연염료를 수득하는 1차여과단계(S30)와,
상기 천연염료와, 계면활성제와, 소포제와, 보습제와, 점증제와, 안정제와, 침전방지제와, 산도조절제를 혼합하여 잉크조성물을 조성하는 잉크조성단계(S40)와,
상기 잉크조성물을 필터에 투입하고 1㎛ 이하 급으로 여과하여 DTP용 천연잉크를 수득하는 2차여과단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 미세화단계(S10)에서는,
분쇄된 색소입자의 입도 분포가 100 ~ 300nm 급이 80% 이상으로 형성되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 DTP용 천연잉크를 제조하기 위한 천연색소 가공방법.
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