KR20240059553A - 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법 - Google Patents

반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반응성 잉크 전사지를 이용한 섬유 열전사 방법에 관한 것으로서, 잉크젯트 프린트 같은 디지털 전사출력기기를 통해 디자인 기획단계에서부터 컴퓨터를 활용하는 디지털 인쇄에 관한 발명이다. 본 발명은 증열 및 호료 사용이 없는 건식공법의 디지털 날염법으로 환경친화적인 공법인 무수 날염방식이다.

Description

반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법{Thermal Transfer Printing Method Using Reactive Ink Transfer Paper}
본 발명은 반응성 잉크 전사지를 이용한 섬유 열전사 방법에 관한 것이다.
종래의 반응성염료 날염은 고질적인 환경오염(수질 및 대기오염)과 에너지 과소비 문제를 갖고 있다. 또한, 미고착된 반응성 염료 및 염료의 세척으로 발생하는 대량의 폐수는 오늘날 수질오염의 원인이며 이로 인한 환경 피해는 대단히 크다.
폐수로 인한 악취의 발생은 노동환경에 미치는 영향으로 인해 기피업종으로 취급받아 섬유산업 자체를 위협하고 있는 실정이다.
노동, 환경친화적인 디지털 날염 공정의 개발이 요구되고 있다.
반응성 염료를 이용하여 날염하는 방법은 크게 두 가지로 요약할 수 있다.
1. 반응성 염료를 호료와 혼합 혹은 수용성 폴리머와 혼합하여 피착물(섬유, 면, 실크, 아마 등 천연섬유)에 염색시킨 후, 증열과 수세를 거치는 종래의 반응성염료 염색법
2. DDP(Direct Digital Printing, 직접 날염법) 방식으로 피복 및 섬유원단(Fabric)에 전처리하고 잉크젯트 방식으로 반응성 염료를 직접 분사하여 날염시킨 후, 증열과 수세를 거치는 프로세스와 배치(batch) 방식(피복 등)으로 전처리하고 잉크젯트 방식으로 인쇄한 후, 가열하여 경화시키는 프로세스이다.
상기 1번 방법은 수질 오염 및 물 과다사용에 따른 에너지 비용의 증가로 인한 원가상승을 가져온다, 특히 수질오염은 환경오염의 가장 큰 요인이며 그 피해는 대단히 커서 전세계 환경오염의 가장 큰 분야로 지목받고 있다.
상기 2번 방법은 종래의 염색법(1번 방식)을 획기적으로 개선할 수 있는 것으로 거론되고 있는 방법으로서, 디자인 단계부터 컴퓨터를 이용한 디지털 방식이다. 하지만, 종래의 염색방식과 같이 반응성 인쇄층의 염착(가교, crosslinking)을 위해 증열(steaming)을 해야 하고, 미염착된 반응성 염료와 사용된 호료를 제거하기 위해 수세를 해야 하므로 수질오염을 일으키고, 특히 반응성 염료에서 발생하는 할로겐 화합물은 환경에 치명적이라고 할 수 있다.
직접 날염법(DDP방식)은 아직 기술적으로 미성숙된 상태서 디자인 자유도라는 장점 외에 종래의 방식과 큰 변화가 없으며, 초기 투자의 과다로 원가상승의 요인을 안고 있다.
피복(Garment) 및 직물원단(Fabric)에 전사지를 이용하여 인쇄하는 방법의 예시로서 폴리에스트 섬유의 승화전사가 오래 전부터 사용되고 있지만, 상기 방법은 폴리에스트 섬유에만 가능하다는 단점이 있었다.
섬유에 안료(pigment)를 이용한 인쇄 방법은 스크린 인쇄와 DDP 방식의 직접 인쇄가 있으며, 스크린 인쇄와 DDP(Direct digital printing)방식은 환경오염 및 제조원가가 높다는 단점 외에도 섬유 및 피복에서 가장 중요한 감성적 측면에서 피할 수 없는 단점을 가지고 있다.
즉, 스크린 인쇄 방식에는 터치감(soft feeling)이 나쁘고, 4도 이상의 인쇄는 하기가 어렵고, 4도 인쇄는 기존의 대부분인 단일 칼라의 단순한 디자인 외에는 원가(cost)문제 및 기술적 문제로 어려움이 있는 실정이다.
종래의 반응성 염료 인쇄의 단점을 보완한 직접 날염 방식(DDP)이 새로운 방식으로 공업적으로 사용되고 있다.
DDP 방식은 디자인의 자유도 측면에서는 반응성 염료 전사지 방식과 동일하나, 직물원단(Fabric)에 반응성 잉크를 직접 분사하여 인쇄된 직물을 종래의 반응성 염료 염색방식과 동일한 증열(Steaming)과 수세과정이 필요하므로 환경오염, 즉 수질오염을 피할 수 없는 단점이 있으며, 피복(Garment, shirt등)의 경우에는 반응성 염료로 작업이 공업적으로 이루어지지 않는 분야이다.
따라서, 전사지를 이용한 반응성 염료 인쇄방법이 개발되고 있다.
선행 기술인 한국공개특허 제10-2020-0006460호는 일반 전사지의 공정에 피사체의 배면에 증열하는 공정과 인쇄된 섬유를 열경화시키는 공정을 추가하는 공정으로 이루어져 있다. 따라서, 이 선행 출원발명에서는 증열과 열경화를 염료고착의 수단으로 사용하고 있다.
상기 선행기술의 염료의 고착을 위한 증열 공정과 열경화만으로는 염료와 피착물(garment)의 반응이 불충분하므로, 본 발명은 상기한 문제점을 극복하기 위하여, 전처리 공정을 추가한 반응성 잉크를 이용한 열전사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 전처리에서 원단의 세탁 견뢰도를 향상시킬 수 있는 열전사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 물을 사용하지 않는 인쇄가 가능하고, 반응성 염료의 내구성, 즉 세탁 견뢰도를 향상시킬 수 있는 열전사방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 반응성 잉크 전사지를 이용한 반응성 염료 열전사에서 이형분리가 용이하여 인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 전사지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제는 종이원지 위에 배리어층과 잉크수용층이 차례로 형성된 전사지를 준비하고, 상기 잉크수용층에 프린팅 방식으로 이미지가 인쇄된 전사지를 준비하는 단계, 피착물을 하이드록실을 부여할 수 있는 물질로 디핑 또는 코팅하여 피착물을 전처리하는 단계, 및 상기 이미지가 인쇄된 전사지를 피착물에 접촉한 상태에서 열과 압력을 가하여 상기 이미지를 인쇄하는 단계를 포함하는 반응성 염료 전사지를 이용한 열전사 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 피착물을 전처리하는 단계는 피착물을 하이드록실기 부여 조성물로 디핑 또는 코팅하는 단계, 또는 피착물을 플라즈마 처리하여 피착물의 표면을 활성화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하이드록실을 부여할 수 있는 물질은 친수성 폴리머(Hydrophilic polymer), 4급암모늄염(Quaternary ammonium salt), 하이드록시 말단 폴리머(hydroxy-terminated polymer), 분산제, 방부제, 및 희석제를 함유한다.
여기서, 상기 친수성 폴리머는 덱스트린(Dextrin), 알지네이트(Alginate), 키토산(Chitosan), 아가로스(Agalose), 풀루란(Pallulan), 알부민(Albumin), 젤라틴(Gelatin), 콜라겐(Collagen), 아크릴산(Acrylic acid), 아크릴아미드(Acrylamide), 알리아민(Alliamine), 에틸리민(Ethylimine), 폴리(2-올사졸린)(Poly(2-oxazoline)), 폴리(N.N-디에틸아미드)(Poly(N.N-diethylamide)), 및 n-(2-하이드록시프로필)메타크릴아미드(n-(2-hydroxypropyl)methacrylamide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고, 상기 4급암모늄염은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide), 테트라메틸암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride), 테트라부틸암모늄 브로마이드(Tetrabutylammonium bromide), 테트라부틸암모늄 플루오라이드(Tetrabutylammonium fluoride), 테트라부틸암모늄 퍼클로레이트(Tetrabutylammonium perchlorate), 디데실트리메틸암모늄 클로라이드(Dedecyltrimethylammonium chloride), 테트라메틸암모늄 아이오다이드(Tetramethyl ammonium Iodide), 트라이도데실메틸암모늄 클로라이드(Tridodecyl methylammonium chloride), 벤질트리메틸암모늄 아이오다이드(Benzyltrimethylammonium Iodide), 및 테트라메틸암모늄 설페이트(Tetramethyl ammonium sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.
상기 하이드록시 말단 폴리머는 잔탄검(Xantangum), 구아검(Guagum), 히알루론산(Hyaluronicacid), 1-3 프로판디올(1-3propandiol), 폴리에틸렌글리콜(poltethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 하이드록시 말단 폴리디메틸실록산(Hydroxy-terminated polydimethylsiloxane), 하이드록시 말단 폴리부타디엔(Hydroxy-terminated polybutadiene), 하이드록시 말단 폴리(2-옥사졸린)(Hydroxy-terminated Poly(2-oxazoline)), 하이드록시 말단 폴리메틸메타크릴레이트(Hydroxy-terminated polymethylmethacrylate), 하이드록시 말단 폴리에틸렌-b-폴리카프락톤(OH-terminated polyethylene-b-polycarprolacton)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이다.
보다 구체적으로는, 상기 하이드록실을 부여할 수 있는 물질은 친수성 폴리머인 폴리아마이드 에피클로로하이드린(Polyamide epichlorohydrin) 0.5-3 중량%, 4급암모늄염인 폴리데막(PolyDEMAC) 1-3 중량%, 시트르산(Citric acid), 부탄 테트라카르복시산(BTCA: Butanetetracarboxylic acid), 및 이타코닉산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 하이드록시 말단 폴리머(hydroxy-terminated polymer) 1-3 중량%, 분산제인 디프로필렌글리콜(dipropylene glycol) 0.2-2.5 중량%, 방부제 0.01-1중량%, 순수 90-95중량%를 함유한다.
본 발명에 따른 또 하나의 반응성 염료 전사지를 이용한 열전사 방법은 종이원지 위에 배리어층과 잉크수용층이 차례로 형성된 전사지를 준비하는 준비하고, 상기 잉크수용층에 프린팅 방식으로 이미지가 인쇄된 전사지를 준비하는 단계, 별도로 피착물을 플라즈마 처리하여 피착물의 표면을 활성화시키는 피착물의 전처리를 행하는 단계, 및 상기 이미지가 인쇄된 전사지를 피착물에 접촉시켜 열과 압력을 가하여 상기 이미지를 인쇄하는 단계를 포함한다.
상기 피착물을 플라즈마 처리하여 피착물의 표면을 활성화시키는 것은 플라즈마의 소스로 산소와 헬륨을 활성화 가스로 1-8분 처리하는 것으로 이루어진다.
배리어층 및 상기 배리어 층 위에 형성된 잉크 수용층을 포함하는 열전사 인쇄용 반응성 염료 전사지에 있어서의 잉크 수용층의 제조를 위한 조성물은 조성물 총 중량 대비 70-85중량%, 필러(filler) 1-10 중량%, 분산제 0.5-5 중량%, 고착제(fixing agent) 3-7중량%, 점착부여제(Tackifier) 5-10 중량%, 가교제(crosslinking agent) 0.5-5 중량%, 및 계면활성제 0-3% 중량%를 함유한다.
배리어층 및 상기 배리어층 위에 형성된 잉크 수용층을 포함하는 열전사 인쇄용 반응성 염료 전사지에 있어서의 배리어 층의 제조를 위한 조성물은 디자인층의 냉각 후 분리를 위해 폴리비닐알코올, 메틸알코올 및 옥틸포스페이트를 포함하는 옥틸포스페이트 피브이에이 혼합물을 배리어층 총 중량에 대하여 5-50 중량%를 포함한다.
본 발명에 따른 반응성 염료 전사지를 이용한 열전사 방법은 상기 인쇄 단계이전에 원단 또는 피복의 열전사 시 반응성 염료의 인쇄성 향상을 위해 원단 또는 전사지에 수분을 공급하는 단계가 추가된다.
본 발명에 따르면, 증열 및 호료 사용이 없는 물을 사용하지 않는 건식공법의 디지털 날염법으로 폐수가 발생하지 않기 때문에 수질 오염과 대량의 물사용으로 인한 에너지 낭비를 피할 수 있다.
본 발명에 따르면, 인쇄된 반응성 잉크 수용층이 인쇄물(피착물:섬유)과 이형분리가 잘 이루어짐으로써 인쇄물의 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 미고착된 염료의 발생을 방지하기 위하여 반응성 잉크 전사지를 사용하고 피착물(섬유)을 전처리하여 열전사방식으로 인쇄하는 공정을 거침으로써 종래의 반응성 염료 인쇄에서 발생하는 염료의 미 고착분의 발생을 억제하고 이형분리가 잘 이루어져서 성능 좋은, 상업적으로 사용 가능한 섬유제품을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배리어층과 잉크수용층이 종이원지에 코팅된 전사지의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열전사 방법을 보여주는 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 열전사 방법으로 흰 티셔츠에 이미지를 인쇄한 사진이다.
이하, 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위하여 스케일에 따라 도시하지 않고, 부분적으로 확대 및 축소하여 도시되었다.
인용문헌(Ind.Eng.Chem.Res.1998,37,1781-1785)에 개시된 바와 같이 셀룰로오스(면섬유)에 하이드록실기를 공급함으로써 셀룰로오스를 cellulosate로 변화시켜 염료(dye)를 염착(고착)시킬 수 있다.
반응성전사지 날염은 하기 반응식 1(인용문헌 Ind.Eng.Chem.Res.1998,37,1781-1785)과 같은 염착메카니즘으로 면섬유(cellulose)에 고착된다.
[반응식 1]
염착(고착, fixing, crosslinking)은 고온(steaming)과 압력이 필요하다.
고온과 압력의 조건은 열전사과정에서 피착물과 전사지를 밀착시켜서 고온에서 압력을 가하는 공정에서 얻어진다.
본 발명에서는 열전사과정에서 고온과 압력이 가해지므로, 본 발명에 따른 피복에 코팅된 하이드록실을 부여할 수 있는 반응성이 큰 물질이 피복의 하이드록실기와 반응하여 cellulosate가 되고(제1 반응), 이 cellulosate가 반응성 염료와 반응하여 고착된 염료로 되기 때문에(제2 반응), 미고착된 염료의 발생이 억제된다.
반면에, 선행기술의 증열에 의해 미고착 염료가 발생하는 것은 선행기술에서는 하이드록실을 부여할 수 있는 반응성이 큰 물질이 없기 때문에 상기 제1 단계의 반응이 진행되지 않아 cellulosate가 발생이 부족하고, celluosate가 적어서, 제2 단계의 반응이 잘 진행되지 않아서, 고착된 염료가 적게 되어 미고착 염료가 많이 생긴다.
여기서 가수분해물은 잉크흡수층의 반응성 원소(element)와 반응하고, 남은 가수분해물은 잉크흡수층에 흡수, 확산되고, 잉크흡수층의 폴리머가 이형필름을 형성함으로서 이형오염을 방지한다.
본 발명은 위에서 설명한 바와 같이 반응성 염료 인쇄에서 발생하는 염료의 미고착분을 방지하기 위하여, 피착물(섬유,면 등)을 전처리하는 것을 중요한 특징으로 한다.
전처리 방식은 습식(wet, 화학적 처리)과 건식(dry, 물리적 처리)로 나눌 수 있다.
습식 전처리는 상기 인용문헌(인용:Ind.Eng.Chem.Res.1998,37,1781-1785)의 염착(고착) 메커니즘에서 알 수 있듯이 면섬유(cellulose)의 하이드록실(hydroxy)기와 알카리 이온이 반응하는 메커니즘에 맞는 하이드록실을 부여할 수 있는 4급암모늄염, 디올, 트리올 혼합물 같은 반응성이 큰 물질을 면 섬유에 디핑 혹은 코팅 처리하는 것으로 이루어진다. 이렇게 면섬유를 전처리함으로써, 종래 기술의 난제인 미고착된 염료의 발생을 억제할 수 있다.
면 섬유(피착물)를 전처리함으로써, 반응성 염료의 내구성, 즉 세탁 견뢰도도 높일 수 있다. 즉, 피착물을 하이드록실을 부여할 수 있는 반응성이 큰 물질로 디핑 또는 코팅함으로써,
1) 종래 기술의 난제인 미고착된 염료의 발생을 억제할 수 있으며,
2) 또한 이 디핑 또는 코팅된 물질이 고착제로서의 역할도 하기 때문에 반응성 염료의 내구성, 즉 세탁 견뢰도도 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 열전사방법은 반응성 염료 전사지를 제조하는 공정, 피착물을 전처리하는 공정, 및 전사지를 피착물에 접촉시킨 상태에서 가열 가압하여 피착물에 이미지를 열전사하는 공정으로 이루어진다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[전사지 제조]
도 1은 본 발명에 따른 전사지(100)의 단면도로서, 종이 원지(101) 위에 배리어층(102)과 잉크수용층(103)이 차례로 코팅되어 있는 구조를 보여준다.
본 발명에 따른 열 전사인쇄용 전사지(100)는 잉크 수용층에 잉크젯 프린팅 방식으로 이미지가 인쇄되는 디자인층(104)이 형성되고, 열과 압력을 가해 디자인층에 형성된 이미지가 피착물에 찍히도록 하는 열전사방법에 이용된다.
전사지는 적당한 중량(120g)의 종이 위에 배리어 층과 반응성 잉크 수용층으로 차례로 적층되어 구성된다.
상기 종이원지(101)는 종이원지의 중량이 전사지의 성능에 미치는 영향이 크므로 중량의 관리가 필요하며 80~150 g/m2의 종이원지가 사용되며, 바람직하게는 120 g/m2 이상의 평량을 갖는 종이원지가 요구된다.
배리어층(102, 이형층, barrier layer)은 인쇄된 반응성 잉크 수용층이 피인쇄물(섬유)과 잘 분리되도록 하는 역할을 해야 하므로 소수성 표면이어야 한다.
이 소수성을 부여하기 위해서는 접촉각이 낮은 재료 구성이어야 한다.
수용성 폴리머(에멸젼포함)를 바인더로 사용하고 소수성을 위해 플루오로화 올리고머, 실리콘화 폴리머를 사용할 수 있다. 특히 분리를 용이하게 하고 쿨필(cool peel, 냉각상태에서의 이형력)을 가능하게 하기 위해 옥틸포스페이트 PVA 혼합물(Octyl phosphate PVA mixture)을 배리어층 총 중량에 대하여 5-50 중량%를 포함한다. 상기 옥틸포스페이트 PVA 혼합물은 폴리비닐알코올(PVA)과 메틸알코올이 5:2~5의 중량비로 포함되어 5~10 %(w/w) 농도를 갖는 수용액 100 중량부, 및 옥틸 포스페이트 5 내지 10 중량부를 포함한다. 바람직하게는, 옥틸포스페이트 PVA 혼합물은 폴리비닐알코올(PVA) 5 중량%, 메틸알코올 2 중량% 및 정제수 93 중량%를 포함하는 수용액 100 중량부와 옥틸 포스페이트 5 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 배리어(102) 층은 수용성폴리머(폴리비닐알콜, 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 아크릴에멀젼, 에치렌아크릴레이트에멀젼 등)을 8-20 중량%, 소수성능부여제(불소수지계 플루오르화 알코올, 수성실리콘화합물, 옥틸포스페이트 피브이에이 혼합물) 10-50 중량%, 이형성능 보조제인 수성 왁스(폴리에치렌왁스, 카나우바왁스) 3-10 중량%, 피막조성가교제인 (블록이소시아네이트, 멜라민, 폴리아마이드) 1-5 중량%, 비이온계면활성제(Nonionsurfactant) 1-5 중량%와 희석제로 순수(deionized water: 탈이온수) 20-50 중량%를 포함한다.
실시예 - 배리어 층(barrier layer)
재료명 중량% 비고
폴리아크릴레이트 15.75 DA413(St-Acrryl)-대원폴리머
수용성폴리머,고형분 50 중량%
옥틸포스페이트 피브이에이 혼합물 31.50 소수성부여제,쿨필이형제
카나우바왁스(수성왁스) 3.10 이형성능보조제
실리콘에멀젼 15.70 SI-4000-KCC 동등품,
소수성부여제
불소수지소수성부여제 1.25 PTFE Urethane acrylate,이형제
계면활성제 1.50 PEG-PPG-PEG copolymer
비이온계면활성제
가교제 1.00 블록이소시아네이트
순수 30.20 탈이온수
소계 100
상기 잉크수용층(103)은 잉크젯트 프린트에 사용되는 반응성염료 잉크를 퍼짐없이 수용하고, 인쇄된 후의 제품의 신뢰성(견뢰도 시험: 건식견뢰도, 습식견뢰도)에 가장 큰 역할을 한다.
상기 반응성염료 잉크수용층(103)은 그 품질요구 때문에 바인더를 포함하는 폴리머 혼합물(POLYMER Mixture)을 포함하는 것이 바람직하다. 바인더로서 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄하이브리드 수지, 에칠렌아크릴 수지, 아크릴모디파이어드 수지, 알긴산소다 및 융점이 낮은 나일론 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있다.
더 구체적으로는 상기 잉크수용층은 잉크수용층 조성물 총 중량 대비 바인더 70-85 중량%, 필러(filler) 1-10 중량%, 분산제 0.5-5 중량%, 고착제(fixing agent) 3-7 중량%, 점착부여제(Tackifier) 5-10 중량%, 가교제(crosslinking agent) 0.5-5 중량%, 계면활성제 0-3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 희석제는 바인더를 통하여 공급될 수 있다.
본 발명에서 열전사인쇄용 반응성 염료 전사지 중 잉크 수용층의 제조를 위한 조성물은 바인더로서 폴리비닐알콜, 폴리에칠렌 아마이드 공중합체, 폴리에칠렌 옥사이드 수지, 스치렌 부타디엔 수지, 멜라민 수지, 수용성 에폭시 및 그의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 필러는 잉크의 수용성능 향상을 위해 일반적인 백색 필러(클레이, 탈크, 실리카)를 사용할 수 있다.
본 발명의 가교제는 완제품의 견뢰도 증진을 위해, 에폭시가교제, 이소시아네이트 및 블록이소시아네이트, 폴리에틸렌이민 및 폴리카보디이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
(실시예 - 잉크수용층)
재료명 중량% 비고
알긴산소다 73.8 바인더,고형분 2.5 중량%
우레아 7.38 점착부여제
중탄산나트륨 5.54 고착제
흄드실리카용액 1.85 필러
과황산나트륨 0.74 가교제
글리세린 1.48 분산제
소비톨 7.36 바인더-친수성
폴리에틸렌글리꼴 1.48 분산제
불소계면활성제 0.37 PTFE Urethane acrylate
계면활성제
소계 100
여기서 순수는 바인더에 포함되어 있으며 순수는 약 72 중량%를 함유한다.
[ 피착물 전처리]
피착물(패브릭, 피복)의 표면처리 가공은 타 인쇄방법(승화인쇄, 스크린인쇄 등)에서도 중요하나, 반응성 염료 전사지 전사방법에서는 아주 중요한 공정중의 하나로서 본 발명의 중요한 특징을 이루는 것이다.
피착물(섬유, 면 등)의 전처리는 습식(Wet,화학처리)과 건식(dry , 물리적처리)로 나누어 사용할 수 있다.
습식전처리는 상기 인용문헌(인용: Ind.Eng.Chem.Res.1998,37,1781-1785)의 염착(고착) 메커니즘에서 알 수 있듯이 면섬유(cellulose)의 하이드록실(hydroxy)기와 알카리 이온이 반응하는 메커니즘에 맞는 하이드록실을 부여할 수 있는 4급암모늄염, 디올, 트리올 혼합물 같은 반응성이 큰 물질을 면섬유에 디핑 혹은 코팅 처리하여 사용한다. 이렇게 면섬유를 전처리함으로써, 종래기술의 난제인 미고착된 염료를 발생시키기 않게 되기 때문에 반응성 염료의 내구성, 즉 세탁 견뢰도를 향상시킬 수 있다.
습식 전처리 코팅제는 친수성폴리머(Hydrophilic polymer), 고착제-4급암모늄염(Quaternary ammonium salt: Polyamine, PolyDEMAC), 하이드록시 말단 폴리머(Hydroxy-terminated polymer: Citric acid, Butane tetracarboxylic acid)를 함유한다.
여기서 사용 가능한 친수성폴리머는 다음과 같다.
1. 천연친수성고분자(Natural hydrophilic polymer):
1) 다당류(Polysaccharides): 덱스트린(Dextrin), 알지네이트(Alginate), 키토산(Chitosan), 아가로스(Agalose), 풀루란(Pallulan).
2) 단백질(Protain): 알부민(Albumin), 젤라틴(Gelatin), 콜라겐(Collagen)
2. 합성친수성고분자(Synthetichydrophilicpolymer):
1) 아크릴산(Acrylic acid), 아크릴아미드(Acrylamide)
2) 아민 기능성고분자(Amine functionalpolymer): 알리아민(Alliamine), 에틸리민(Ethylimine), 폴리(2-올사졸린)(Poly(2-oxazoline)), 폴리아크릴아미드(Polyacrylamide): 　폴리(N.N-디에틸아미드)(Poly(N.N-diethylamide)), n-(2-하이드록시프로필)메타크릴아미드(n-(2-hydroxypropyl)methacrylamide).
여기서 사용 가능한 4급암모늄염은 다음과 같다.
테트라메틸암모늄 하이드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide),
테트라메틸암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride),
테트라부틸암모늄 브로마이드(Tetrabutylammonium bromide),
테트라부틸암모늄 플루오라이드(Tetrabutylammonium fluoride),
테트라부틸암모늄 퍼클로레이트(Tetrabutylammonium perchlorate),
디데실트리메틸암모늄 클로라이드(Dedecyltrimethylammonium chloride),
테트라메틸암모늄 아이오다이드(Tetramethyl ammonium Iodide),
트라이도데실메틸암모늄 클로라이드(Tridodecyl methylammonium chloride),
벤질트리메틸암모늄 아이오다이드(Benzyltrimethylammonium Iodide),
테트라메틸암모늄 설페이트(Tetramethyl ammonium sulfate).
여기서 사용 가능한 하이드록시 말단 폴리머는 다음과 같다.
1. 잔탄검(Xantangum), 구아검(Guagum), 히알루론산(Hyaluronicacid)
2. 1-3 프로판디올(1-3propandiol), 폴리에틸렌글리콜(poltethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 하이드록시 말단 폴리디메틸실록산(Hydroxy-terminated polydimethylsiloxane), 하이드록시 말단 폴리부타디엔(Hydroxy-terminated polybutadiene), 하이드록시 말단 폴리(2-옥사졸린)(Hydroxy-terminated Poly(2-oxazoline)s), 하이드록시 말단 폴리메틸메타크릴레이트(Hydroxy-terminated polymethylmethacrylate), 하이드록시 말단 폴리에틸렌-b-폴리카프락톤(OH-terminated polyethylene-b-polycarprolacton).
구체적으로, 친수성폴리머로 폴리아마이드에피클로로하이드린(Polyamide epichlorohydrin) 0.5-3중량%, 반응성고착제(4급암모늄염)으로서 폴리데막(PolyDEMAC) 1-3중량%, 하이드록시 말단 폴리머로서 시트르산(Citric acid, BTCA, 이타코닉산) 1-3중량%, 분산제로서 디프로필렌글리콜(dipropyleneglycol) 0.2-2.5중량%, 방부제 0.01-1%, 희석제로 순수 90-95중량%로 구성되는 조성물이다.
실시예 - 전처리-습식
재료명 중량% 비고
폴리아마이드에피클로로하이드린 1.55 친수성폴리머
데드막(DADMAC) 1.55 반응성고착제(Poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride) solution)
디푸로피렌글리꼴 0.08 분산제
이소푸로필알콜 0.81 분산제-기포제거
실리콘폴리에테르 0.01 분산제
이소치아졸론 0.01 방부제
이타코닉산 1.55 하이드록실폴리머
순수 94.44 희석제
소계 100
건식전처리는 피착물(섬유)에 플라즈마 처리를 함으로써 소수성표면을 친수성 표면으로 바꿀 수 있다. 친수성 표면은 접촉각(contact angle)이 높아 접착하기 쉬운 구조로 된다. 면섬유에 산소와 헬륨 가스를 활성화 가스로 이용하여 상온에서 1-8분 처리하면 접촉각이 130~139°로 친수성으로 변환되어 접착되기 쉬운 구조로 변하였다. 이 친수성표면은 습식전처리와 같은 반응성염료의 염착을 증진시킬 수 있다(참고문헌: DOI:10.1003/PPAP 201400052).
이 플라즈마 처리는 면섬유의 표면을 활성화시켜 반응성 염료의 고착화에 중요한 역할을 하는 물리적 표면처리법이다.
이 플라즈마 처리 공정을 도입함으로써 연속적인 인쇄공정을 구현할 수 있다.
[인쇄]
위의 종이 위에 차례로 코팅된 배리어층과 잉크수용층을 포함하는 전사지에 프린팅하여 디자인층(인쇄층)이 형성된 전사지를 준비한다. 또한, 위에서 설명한 바와 같이 별도로 습식 전처리 또는 건식 전처리한 피착물을 준비한다.
이때, 본 발명에서는 원단 및 피복의 열전사시의 반응성 염료의 인쇄성을 향상시키기 위해 전사지 및/또는 피착물에 수분을 공급한다.
인쇄층(디자인층)이 형성된 전사지에 상기 전처리된 피착물을 밀착시키고, 가열·가압하여 열전사하여 인쇄층에 형성된 이미지를 피착물에 인쇄한다.
상기 가열·가압 과정에서는, 습식 전처리과정에서 피복에 코팅된 하이드록실을 부여할 수 있는 반응성이 큰 물질이 피복의 하이드록실기와 반응하여 cellulosate가 되고 이 cellulosate가 반응성 염료와 반응하여 고착된 염료로 되기 때문에, 미고착된 염료의 발생이 방지되는 본 발명의 중요한 과정이 이루어지는 것이다.
인쇄에 있어서, 피복의 경우에는 유압(공압) 프레스에 의해 인쇄공정이 이루어질 수 있고, 원단(직물)의 경우에는 롤투롤(연속방식)에 의해 인쇄공정이 이루어질 수 있다.
이 발명의 효과로서, 지금까지 난제로 인식되고 미 개발상태인 반응성 염료인쇄를 디지털방식인 전사지와 열전사방법을 개발함으로써 디자인부터 인쇄까지 일관공정으로 물을 사용하지 않는 인쇄가 가능하게 되었고, 동시에 다양한 섬유(면을 포함한 천연섬유 실크, 인조섬유 나이론 등), 폴리염화비닐레쟈, 열가소성 폴리우레탄시트등 다양한 피착물에 인쇄할 수 있고, 품질 또한 기존의 나염보다 뛰어난 성능을 보이고 다양한 재질에 사용할 수 있으며, 친환경적이고 원가 경쟁력이 생기게 된 것이다.
피착물로서 흰색 면 티셔츠을 준비하고, 상기 방법으로 제조된 전사지를 열전사 방법으로 이미지를 인쇄하였다. 인쇄된 티셔츠를 도 3에 나타냈다. 인쇄된 피착물에 대하여 세탁견뢰도 및 일광견뢰도 실험을 실시하였고, 그 결과를 표 4 및 표 5에 나타냈다.
시험항목 시험결과 Specs
변퇴 색 4-5 [세탁견뢰도]
KSK ISO
105-C06-2014, A2S
.시험장비: launder -Ometer
(SDL Atlas, ECE-B 표준세제)
첨부백포 : 다섬교직포 DW형
오염 - 아세테이트 4-5
오염 - 면 4-5
오염 - 나일론 4-5
오염 - 폴리에스터 4-5
오염 - 아크릴 4-5
오염 - 모 4-5
시험항목 시험결과 Specs
변퇴-색 3 [일광견뢰도]
KSK ISO
105-B02-2014,
노출사이클 A1, 방법3		 .시험장비:Weather-ometer
(AtLas),
.판정:표준청색염포 4,
Water cooled Xenon-ArcLamp

Claims (8)

  1. 종이원지 위에 배리어층과 잉크수용층이 차례로 형성된 전사지를 준비하는 단계:
    상기 잉크수용층에 프린팅 방식으로 이미지를 인쇄하여 이미지가 인쇄된 전사지를 준비하는 단계;
    피착물을 전처리하는 피착물을 전처리하는 단계;
    상기 이미지가 인쇄된 전사지를 피착물에 접촉한 상태에서 열과 압력을 가하여 상기 이미지를 인쇄하는 단계를 포함하는 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피착물을 전처리하는 단계는 피착물을 하이드록실기 부여 조성물로 디핑 또는 코팅하는 단계, 또는 피착물을 플라즈마 처리하여 피착물의 표면을 활성화시키는 단계를 포함하는, 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하이드록실기 부여 조성물은 친수성 폴리머(Hydrophilic polymer), 4급암모늄염(Quaternary ammonium salt), 하이드록시 말단 폴리머(hydroxy-terminated polymer), 분산제, 방부제, 및 희석제를 포함하고,
    상기 친수성 폴리머는 덱스트린(Dextrin), 알지네이트(Alginate), 키토산(Chitosan), 아가로스(Agalose), 풀루란(Pallulan), 알부민(Albumin), 젤라틴(Gelatin), 콜라겐(Collagen), 아크릴산(Acrylic acid), 아크릴아미드(Acrylamide), 알리아민(Alliamine), 에틸리민(Ethylimine), 폴리(2-올사졸린)(Poly(2-oxazoline)), 폴리(N.N-디에틸아미드)(Poly(N.N-diethylamide)), 및 n-(2-하이드록시프로필)메타크릴아미드(n-(2-hydroxypropyl)methacrylamide)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 4급암모늄염은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(Tetramethylammonium hydroxide), 테트라메틸암모늄 클로라이드(Tetramethylammonium chloride), 테트라부틸암모늄 브로마이드(Tetrabutylammonium bromide), 테트라부틸암모늄 플루오라이드(Tetrabutylammonium fluoride), 테트라부틸암모늄 퍼클로레이트(Tetrabutylammonium perchlorate), 디데실트리메틸암모늄 클로라이드(Dedecyltrimethylammonium chloride), 테트라메틸암모늄 아이오다이드(Tetramethyl ammonium Iodide), 트라이도데실메틸암모늄 클로라이드(Tridodecyl methylammonium chloride), 벤질트리메틸암모늄 아이오다이드(Benzyltrimethylammonium Iodide), 및 테트라메틸암모늄 설페이트(Tetramethyl ammonium sulfate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이고,
    상기 하이드록시 말단 폴리머는 잔탄검(Xantangum), 구아검(Guagum), 히알루론산(Hyaluronicacid), 1-3 프로판디올(1-3propandiol), 폴리에틸렌글리콜(poltethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(Polypropylene glycol), 하이드록시 말단 폴리디메틸실록산(Hydroxy-terminated polydimethylsiloxane), 하이드록시 말단 폴리부타디엔(Hydroxy-terminated polybutadiene), 하이드록시 말단 폴리(2-옥사졸린)(Hydroxy-terminated Poly(2-oxazoline)s), 하이드록시 말단 폴리메틸메타크릴레이트(Hydroxy-terminated polymethylmethacrylate), 및 하이드록시 말단 폴리에틸렌-b-폴리카프락톤(OH-terminated polyethylene-b-polycarprolacton)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인, 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하이드록실기 부여 조성물은 조성물 총 중량 대비 친수성 폴리머인 폴리아마이드 에피클로로하이드린(Polyamide epichlorohydrin) 0.5-3 중량%, 4급암모늄염인 폴리데드막(PolyDAEMAC) 1-3 중량%, 시트르산, 부탄 테트라카르복시산(BTCA: Butanetetracarboxylic acid), 및 이타코닉산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 하이드록시 말단 폴리머 1-3 중량%, 분산제인 디프로필렌글리콜 0.2-2.5중량%, 방부제 0.01-1 중량%, 및 순수 90-95 중량%를 포함하는 것인 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 피착물을 플라즈마 처리하여 피착물의 표면을 활성화시키는 것은 플라즈마의 소스로서 산소와 헬륨을 활성화 가스로 이용하여 1분 내지 8분 동안 처리하는 것인, 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉크수용층은 조성물 총 중량 대비 바인더 70-85중량%, 필러(filler) 1-10 중량%, 분산제 0.5-5 중량%, 고착제(fixing agent) 3-7중량%, 점착부여제(Tackifier) 5-10 중량%, 가교제(crosslinking agent) 0.5-5 중량%, 및 계면활성제 0-3% 중량%를 포함하는 잉크수용층용 조성물로 형성된 것인, 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어 층은 배리어층 총 중량 대비 폴리비닐알코올, 메틸알코올 및 옥틸포스페이트를 포함하는 옥틸포스페이트 피브이에이 혼합물을 5-50 중량% 포함하는 것인, 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인쇄단계 이전에 원단 또는 피복의 열전사시 반응성 염료의 인쇄성 향상을 위해 원단 또는 전사지에 수분을 공급하는 단계를 추가로 포함하는, 반응성 잉크 전사지를 이용한 열전사 방법.
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