KR20220135730A - 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물에 관한 것으로, 본 발명에서는 폴리우레탄계(PU) 바인더 10~30중량부, 염화칼슘(CaCl2) 1~5중량부, 에틸렌글리콜(EG) 5~20중량부, 가교제 1~5중량부 및 물 40~83중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물이 개시된다.
Description
본 발명은 우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 폴리우레탄을 양이온수지로 개질함으로써 발색제로 사용되는 염화칼슘과의 반응을 차단하고 분산성을 향상시킴으로써 우수한 습마찰 견뢰도를 가지는 우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물에 관한 것이다.
디지털 날염용 전처리제는 섬유를 디지털 프린터로 날염하기 전에 잉크가 원단에 번지지 않고 선명한 무늬가 형성되도록 하는 용도로 사용된다. 이러한 전처리 조제와 전처리 기술은 섬유의 종류와 사용하는 잉크에 따라 달라지기 때문에, 다양한 섬유소재에 따른 전처리 조제 및 처리기술의 개발이 필요하다.
한편, 디지털 날염의 고부가 아이템 적용을 위해서는 폴리에스테르/면 또는 나일론/면과 같은 복합소재의 디지털 날염을 위한 전처리 기술이 필요한데, 디지털 날염용 원단의 전처리기술은 아직까지는 실크, 면 등의 일부 범용 소재에 국한되어 있으며, 상술한 복합소재용 디지털 날염을 위한 전처리 기술에 대한 개발은 미미한 실정이다.
또한, 디지털 날염에 있어서 셀룰로오스/나일론 복합소재와 같이 친화성이 있는 염료의 종류가 서로 다른 복합소재를 각각의 섬유소재에 적합한 두 가지 이상의 염료를 사용하여 한꺼번에 원스텝(one step)으로 프린팅하거나 또는 투스텝(two step)으로 프린팅하는 것에 많은 문제점이 있다. 원스텝으로 진행할 경우, 각 잉크에 적합하지 않은 직물상의 전처리로 인해 염료(잉크)의 발색 안정성이 크게 낮아질 우려가 있으며, 만약 투스텝으로 디지털 프린팅하여 날염을 실시하면 서로 다른 염료의 고착시에 원하는 디자인 무늬를 맞추기가 어려울 뿐더러 반복적 프린팅으로 인해 형태안정성이 낮아질 수가 있다.
이러한 문제점 때문에, 현재 각 제조사에서는 소재종류에 상관없고, 전처리공정이 필요없는 안료형 잉크를 개발하여 복합소재 또는 디지털 날염 적용이 어려운 소재에 적용하기도 한다. 그러나 안료형 잉크는 채도나 선명성이 염료형 잉크를 사용할 때보다 현저히 낮아 고발색을 요구하는 디지털 날염용 제품에 적합하지 않다는 단점이 있다.
이러한 단점을 개선하기 위한 것으로 EVA 바인더를 사용한 안료잉크용 DTP전처리제가 개발되었으며, 상기 EVA바인더를 사용한 안료잉크용 DTP전처리제는 발색성능은 매우 뛰어나나 일부 색상의 마찰 견뢰도를 좀 더 향상시키기 위한 개선 연구가 필요하다.
안료 잉크에 기본적으로 사용되는 폴리우레탄계(PU) 바인더를 사용하여 전처리제를 배합(formulation)할 경우 발색제로 사용되는 염화칼슘(CaCl2)와 반응하여 젤화 현상이 발생하므로 분산 및 분무가 어려워 전처리제로서 사용할 수 없는 것임을 확인하였다.
본 발명의 발명자들은 염과 반응하지 않는 PU계 바인더를 사용하면 견뢰도가 증진시킬 수 있을 것으로 판단하여, 폴리우레탄을 양이온수지로 개질함으로써 발색제로 사용되는 염화칼슘과의 반응을 차단하고 분산성을 향상시킴으로써 우수한 습마찰 견뢰도를 가지는 우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
상기한 과제를 해결한 본 발명에 따른 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물은 폴리우레탄계(PU) 바인더 10~30중량부, 염화칼슘(CaCl2) 1~5중량부, 에틸렌글리콜(EG) 5~20중량부, 가교제 1~5중량부 및 물 40~83중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 폴리우레탄계 (PU) 바인더는 폴리우레탄수지를 준비하고, 상기 폴리우레탄수지를 양이온수지액으로 처리하여 개질시킨 개질폴리우레탄인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 폴리우레탄은 수평균분자량이 2,000~5,000인 폴리에테르계 폴리올 30~55 중량%와 수평균분자량이 1,000~3,000인 폴리에스테르계 폴리올 45~70 중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 양이온수지는 SAC(Strongly Acidic Cation exchange resin)과 WAC(Weakly Acidic Cation exchange resin)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가교제는 디에탄올아민, 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올 디아실레이트, 트리메틸올프로판, 트리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따라 제공되는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물은 사용되는 폴리우레탄을 양이온성 수지로 개질시킴으로써 수분상성을 향상시키고, 조성되는 염화칼슘과의 반응성을 억제하여 최종 배합되는 전처리제 조성물이 젤화되지 않아 전처리제로서 적합한 물성을 확보할 수 있고, 또한 염과 반응하지 않는 PU계 바인더를 사용함으로써 우수한 습마찰 견뢰도를 가지는 전처리제 조성물을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 전처리제를 사용것과 사용하지 않은 것의 발색성능을 비교한 사진이다.
도 2 는 본 발명에 따른 전처리제를 사용것과 사용하지 않은 것의 발색성능을 비교한 그래프이다.
도 3 은 본 발명에 따른 전처리제를 사용하여 전처리한 원단과 종래의 전처리제를 사용하여 전처리한 원단의 인쇄 상태를 비교한 사진이다.
도 4 는 본 발명에 따른 전처리제를 사용하여 전처리된 원단의 10곳을 채취하여 CMYK 4색을 인쇄 후 색차를 측정하기 위한 시료를 도시한 것이다.
도 2 는 본 발명에 따른 전처리제를 사용것과 사용하지 않은 것의 발색성능을 비교한 그래프이다.
도 3 은 본 발명에 따른 전처리제를 사용하여 전처리한 원단과 종래의 전처리제를 사용하여 전처리한 원단의 인쇄 상태를 비교한 사진이다.
도 4 는 본 발명에 따른 전처리제를 사용하여 전처리된 원단의 10곳을 채취하여 CMYK 4색을 인쇄 후 색차를 측정하기 위한 시료를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 발명자들은 종래의 EVA계 바인더를 사용한 안료잉크용 DTP 전처리제의 문제점으로 지적되는 낮은 습마찰 견뢰도를 개선하고자 안출한 것으로, 안료 잉크에 기본적으로 사용되는 폴리우레탄계(PU) 바인더를 사용하여 전처리제를 배합(formulation)할 경우 견뢰도를 증진시킬 수 있을 판단하고 상기 폴리우레탄을 사용하여 고속 디지털 날염용 전처리제를 배합하여 보았으나, 발색제로 사용되는 염화칼슘(CaCl2)와 반응하여 젤화 현상이 발생하여 분산 및 분무가 어려워 전처리제로서 사용할 수 없는 것임을 확인하였다.
이를 해결하기 위하여 본 발명의 발명자들은 염과 반응하지 않는 PU계 바인더를 양이온성 수지로 개질시키고, 그 개질된 폴리우레탄을 사용하여 전처리제를 배합하였을 경우 염화칼슘과의 반응을 억제시켜 젤화현상 문제를 개선할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
이를 보다 구체적으로 설명하면,
본 발명에 따른 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물은 폴리우레탄계(PU) 바인더 10~30중량부, 염화칼슘(CaCl2) 1~5중량부, 에틸렌글리콜(EG) 5~20중량부, 가교제 1~5중량부 및 물 40~83중량부를 포함하는 것에 그 기술적 특징이 있다.
바람직하게 상기 조성물을 구성하는 상기 폴리우레탄계 바인더는 양이온성 수지로 개질시킨 개질 폴리우레탄 바인더를 사용하는 것이다.
상기 개질 폴리우레탄 바인더는 일예로 폴리우레탄수지를 준비하고, 상기 폴리우레탄수지를 양이온성 수지액으로 처리하여 개질시킨 개질폴리우레탄을 사용하는 것이다.
이때, 바람직하게 상기 폴리우레탄은 수평균분자량이 2,000~5,000인 폴리에테르계 폴리올 30~55 중량%와 수평균분자량이 1,000~3,000인 폴리에스테르계 폴리올 45~70 중량%의 혼합물로 이루어진 것을 사용하는 것이고, 상기 양이온수지는 SAC(Strongly Acidic Cation exchange resin)과 WAC(Weakly Acidic Cation exchange resin)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이다.
상기 폴리우레탄을 개질시 상기 폴리우레탄과 양이온성 수지는 바람직하게 6:4 내지 7:3의 범위내의 중량비로 혼합하여 개질시키는 것이다. 만일 상기 중량비 범위의 임계치를 벗어날 경우에는 폴리우레탄이 무기엽과 반응하여 전처리제가 겔화되어 사용할 수 없는 문제가 있을 수 있다.
본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 가교제는 디에탄올아민, 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올 디아실레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄 바인더는 습마찰 견뢰도를 향상시키고 발색성을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로 그 배합량이 10중량부 미만일 경우에는 견뢰도가 저하되는 문제가 있고, 30중량부를 초과할 경우에는 최종 인쇄물의 열처리 시 원단의 터치가 좋지 못한 문제가 있다.
본 발명에 따르면, 상기 염화칼슘(CaCl2)은 발색제로 사용되는 것으로, 그 사용량이 1중량부 미만일 경우에는 발색 성능이 현저하게 저하되는 문제가 있고, 5중량부를 초과하는 경우에는 발색성능이 더 이상 크게 증가하지 않는다.
본 발명에 따르면, 상기 에틸렌글리콜(EG)은 발색성을 향상시키기 위해 사용되는 것으로, 그 사용량이 5중량부 미만일 경우에는 염화칼슘과 같이 발색 성능이 낮은 한 문제가 있고, 20중량부를 초과 할 경우 발색성능은 더 이상 크게 증가하지 않아 제조비용이 상승하는 단점이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 가교제는 그 사용량이 1중량부 미만일 경우에는 견뢰도가 현저하게 저하되는 문제가 있고, 5중량부를 초과할 경우에는 오히려 견뢰도가 저하되는 문제가 있다.
이하, 본 발명을 바람직한 실험예와 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 단, 하기에 서술되는 실험예와 첨부도면은 본 발명을 설명하기 위한 일예시 및 시험결과로서 하기에 서술되는 실험예로 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 특허청구범위의 기재된 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 당업계의 통상의 기술자가 얼마 든지 변형 가능한 것이다.
[PU계 바인더 기반 DTP 전처리제 배합]
하기 표 1에 실험에 사용된 전처리제 배합비율을 나타내었다.
| 구성성분 | PU계바인더 | CaCl2 | EG | 가교제 | 물 | Total |
| 배합량 (중량부) |
20 | 3 | 20 | 6 | 51 | 100 |
상기 표 1의 PU계 바인더는 양이온성 수지인 SAC타입의 CMP08로 개질시킨 개질폴리우레탄 바인더를 사용하였다. 그 개질방법은 상기 본 발명의 설명에 개시된 방법에 따라 개질하였다.
[전처리제 성능 시험]
1) 일광견뢰도: 상기 표 1의 전처리제로 처리한 원단과 미처리한 원단을 DTP용 안료잉크인 CMYK 4색상을 사용하여 DTP인쇄 후 일광 견뢰도를 측정하여 보았으며 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다. 일광 견뢰도 측정 결과 4색상에 대해 4급 이상으로 매우 좋은 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
| 일광견뢰도 | 미처리 | PU계 바인더기반 전처리제처리 |
| Cyan | 4↑ | 4↑ |
| Magenta | 4↑ | 4↑ |
| Yellow | 4↑ | 4↑ |
| Black | 4↑ | 4↑ |
2) 세탁견뢰도: 상기 표 1의 전처리제로 처리한 원단과 미처리한 원단을 DTP용 안료잉크인 CMYK 4색상을 사용하여 DTP인쇄 후 세탁 견뢰도를 측정하여 보았으며 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다. 세탁 견뢰도 측정 결과 4색상에 대해 406바인더는 4급, 그 외의 조건은 모든 색상에 대해 4-5급으로 매우 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
| 세탁견뢰도 | 미처리 | PU계 바인더기반 전처리제처리 |
| Cyan | 4-5 | 4-5 |
| Magenta | 4-5 | 4-5 |
| Yellow | 4-5 | 4-5 |
| Black | 4-5 | 4-5 |
3) 마찰견뢰도: 상기 표 1의 전처리제로 처리한 원단과 미처리한 원단을 DTP용 안료잉크인 CMYK 4색상을 사용하여 DTP인쇄 후 마찰견뢰도를 측정하여 보았으며 그 결과는 하기 표 4에 나타내었다. 마찰견뢰도 측정 결과 4색상에 대해 건마찰은 미처리보다 향상되는 것을 알 수 있었고, 항상 문제가 되었던 습마찰 견뢰도도 개선되는 효과가 있는 것을 알 수 있었다.
| 마찰견뢰도 | 미처리 | PU계 바인더기반 전처리제처리 | |
| 건마찰 견뢰도 |
Cyan | 3 | 3 |
| Magenta | 3 | 4 | |
| Yellow | 3 | 4-5 | |
| Black | 2 | 4 | |
| 습마찰 견뢰도 |
Cyan | 2 | 2-3 |
| Magenta | 3 | 3 | |
| Yellow | 3 | 4 | |
| Black | 2 | 2-3 | |
4) 발색성: 상기 표 1의 전처리제로 처리한 원단과 미처리한 원단을 DTP용 안료잉크인 CMYK 4색상을 사용하여 DTP인쇄 후, 인쇄색상을 비교하여 발색성능을 비교하여 보았으며, 그 결과는 도 1 및 2에 나타내었다. 그 결과 미처리 원단에 비해 아주 높은 발색 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.
5) 인쇄면의 선예도: 인쇄면의 선예도를 (주)선진의 전처리제를 사용한 것과 대비하여 보았으며, 그 결과 도 3에 도시된 바와 같이, (주)선진제품과 인쇄 상태가 다르지 않은 상태인 것을 확인 할 수 있었다.
특히, 위사 방향의 경우 본 발명의 전처리제제품이 적용된 제품이 그 인쇄경계가 더욱 깨끗한 것을 확인 할 수 있었으며, (주)선진제품 대비 100% 유사한 첨예성을 보이는 것을 확인 할 수 있었다.
6) 색차측정: 표 1의 전처리제로 전처리된 원단의 10곳을 채취하여 CMYK 4색을 인쇄 후 색차를 측정한 결과 색상에 차이가 없음을 알 수 있었다.(도 4 및 표 5 참조)
- 원단 10yd를 준비하고 시작점 5 point(A~E) 및 종료점 5point(F~J)에서 각각 시료를 채취
- 시작점 중앙인 A를 기준으로 하여 각 색상의 색차(△E)를 측정하였으며, 그 결과 최대 색차는 0.4를 넘지 않았다.(표 5 참조)
이와 같은 본 발명은 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물은 사용되는 폴리우레탄을 양이온성 수지로 개질시킴으로써 수분상성을 향상시키고, 조성되는 염화칼슘과의 반응성을 억제하여 최종 배합되는 전처리제 조성물이 젤화되지 않아 전처리제로서 적합한 물성을 확보할 수 있고, 또한 염과 반응하지 않는 PU계 바인더를 사용함으로써 우수한 습마찰 견뢰도를 가지는 등의 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.
Claims (5)
- 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물에 있어서
폴리우레탄계(PU) 바인더 10~30중량부, 염화칼슘(CaCl2) 1~5중량부, 에틸렌글리콜(EG) 5~20중량부, 가교제 1~5중량부 및 물 40~83중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리우레탄계 (PU) 바인더는 폴리우레탄수지를 준비하고, 상기 폴리우레탄수지를 양이온수지액으로 처리하여 개질시킨 개질폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물.
- 제 1 또는 2 항에 있어서,
상기 폴리우레탄은 수평균분자량이 2,000~5,000인 폴리에테르계 폴리올 30~55 중량%와 수평균분자량이 1,000~3,000인 폴리에스테르계 폴리올 45~70 중량%의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물.
- 제 2 항에 있어서,
상기 양이온수지는 SAC(Strongly Acidic Cation exchange resin)과 WAC(Weakly Acidic Cation exchange resin)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가교제는 디에탄올아민, 모노에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,6-헥산디올 디아실레이트, 트리메틸올프로판, 트리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄을 이용한 고속 디지털 날염용 전처리제 조성물.
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2021
- 2021-03-31 KR KR1020210041803A patent/KR102518040B1/ko active IP Right Grant
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