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문제 정의
- 디지털 텍스타일 프린팅의 색채 구현성에 관한 문제점 개선을 위한 연구로는 한은주, 이은주(2010)의 디지털 텍스타일 프린팅 직물의 색채 구현성 분석을 위한 연구가 있다. 이 연구에서는 처리과정을 거친 면직물과 견직물을 대상으로 색차와 색상, 색조에 따른 변화를 고찰 하였다. 그 결과로는 각 직물별 색상의 변화가 다르게 나타났으며, 원하는 색채구현을 위해서는 색상 밸런스의 변화 추이를 직물별로 파악하여 조절해야 한다고 기술 하였다.
- 5) 하지만 연구의 매체가 실사 광고물 제작에 초점이 맞추어져 있으므로 패션소재에 적용은 힘든 실정이다. 이처럼 섬유 패션용 직물 개발을 위한 피그먼트 잉크인 나노 잉크의 실무 활용을 위하여 2012-13년 F/W컬러를 기준으로 색의 재현성과 디지털 텍스타일 결과물 시험분석을 통하여 의류 소재로써의 내구성을 지니고 있는가에 대한 적합성을 검증함으로써 실용적인 데이터를 제공하고자 한다.
- DTP를 사용하여 원단에 문양을 프린트 하는 경우, 단색 잉크로 표현되기 보다는 단색 잉크들이 믹스되어 혼합색으로 표현하는 경우가 대부분이며, 특히 섬유제품에 사용되는 컬러는 시즌별로 유행하는 trend color로 표현되는 경우가 현실적이라 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서는 PeclersParis에서 제안하는 2012-2013 F/W 트렌드 컬러를 바탕으로 6가지 컬러군에서 제안된 23가지 컬러의 pantone number를 사용하여 컬러샘플을 제작하였다.
가설 설정
- 연구결과를 보면 소재들은 각각 다른 색조의 출현을 나타내었는데 전체적으로 색상 면에서 빨강 영역의 구현율이 높고 파랑, 녹색의 영역이 구현되기 어려웠다.1) 위에서 기술한 것처럼 피그먼트 잉크인 나노 잉크는 원단의 디지털 프린 팅의 많은 공정(전처리, 스팀, 수세 등)을 생략하게 할 수 있는 기술로써 수용성 잉크의 색상 표현을 재현 한다면 디지털 프린팅의 활용도는 보다 증대될 것이다. 하지만 이러한 연구들은 컬러의 재현성을 위한 기본 컬러 선택에 있어서 CTB 기본 컬러를 사용하거나 먼셀의 색 체계 등을 적용하였다.
제안 방법
- 이에 따라 본 연구에서는 디지털 텍스타일 프린팅에서 사용된 다양한 잉크 중 획기적인 기술개발로 작업공정을 단순화 시킨 나노잉크를 중심으로 면, 실크, 폴리에스테르 날염 결과물의 염색성 및 색차를 비교하였고, 견뢰도 테스트를 통해 나노 잉크 DTP의 각 섬유별 내구성을 시험 분석 하였다. 이는 앞으로 지속 개발될 디지털 텍스타일 프린팅의 잉크 및 전, 후처리 공정과 실제적인 색채 구현을 위한 기본 자료를 제공하고, 나아가 나노잉크 사용자들의 정확한 활용범위를 규명 하고자 한다.
- 제시된 23색은 pantone사에서 제공하는 컬러 값을 제작 하였으며, DTP인쇄를 위하여 포토샵 CS5 Version을 활용하여 컬러샘플을 제작하였다. 컬러 샘플의 크기는 각 컬러 당 다양한 실험을 하여야 하므로 가로 세로 25×25cm로 작업 하였으며, 색차의 문제점을 최소화하기 위하여 샘플 제작시 Lab 컬러모드에서 직접 작업한 후 모드 변환 없이 RIP Program에서 open하여 출력하였다.
- 시료의 염색성을 측정하기 위해 시료별 23가지 컬러로 프린트 된 시료의 겉보기 농도인 K/S를 측정하였다. 시료 전체 표면을 대상으로 3회 측정하여 최대흡수파장에서의 반사율로 아래의 KubelkaMunk 식에 의해 K/S 값을 구하였다.
- 분광광도계를 사용하여 D65 광원, 10° 관찰자 시야에서 시료를 측색하여 L* , a* , b*값을 구하였다.
- 기준색과 비교색 간의 색차인 ∆E값은 CIELAB formula에 의해 아래의 식으로 구하였다. 기준색은 Table 3에서 제시된 L*a*b*값이며, 비교색은 DTP로 날염된 시료의 L*a*b*값으로 각 시료별로 색차를 평가하여 비교하였다.
- DTP로 날염된 시료의 내구성 평가를 위해 염색견뢰도를 측정하였다. 면, 실크, 폴리에스테르 시료 모두 일광견뢰도(KSK ISO 105-B02:2005), 세탁견뢰도(KSK ISO 105-C06(A1S):2007) 및 마찰견뢰도(KSK 0650:2006)를 측정하였으며, 고온에서 염료가 손실되기 쉬운 폴리에스테르의 경우 승화견뢰도(KSK 0651:2006)를 추가로 측정하였다.
- DTP로 날염된 시료의 내구성 평가를 위해 염색견뢰도를 측정하였다. 면, 실크, 폴리에스테르 시료 모두 일광견뢰도(KSK ISO 105-B02:2005), 세탁견뢰도(KSK ISO 105-C06(A1S):2007) 및 마찰견뢰도(KSK 0650:2006)를 측정하였으며, 고온에서 염료가 손실되기 쉬운 폴리에스테르의 경우 승화견뢰도(KSK 0651:2006)를 추가로 측정하였다.
- 기존의 DTP 날염시 면은 반응성 염료, 실크는 산성염료, 폴리에스테르는 분산(전사)염료 잉크를 사용하여 프린트하는 것이 일반적이었지만, 나노 잉크젯 DTP는 면과 실크, 폴리에스테르 섬유에 모두 적용이 가능하다는 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라 별도의 전처리 공정 없이 바로 원단에 프린트되는 단순공정의 장점까지 갖춘 DTP이다. 본 연구에서는 이러한 나노 잉크젯 DTP 날염 결과물의 발색효과를 평가하기 위해 겉보기 농도인 K/S값을 측정하여 섬유별 발색효과를 비교 분석하였고, 각 섬유별 K/S값을 Table 4에 나타내었다.
- 이렇게 선별된 컬러들은 디지털 텍스타일 프린팅에서 사용되는 다양한 잉크 중 획기적인 기술개발로 작업공정을 단순화시킨 나노잉크를 사용하여 면, 실크, 폴리에스테르에 프린트한 후, 결과물의 염색성 및 색차를 비교하고, 견뢰도 테스트를 통해 나노 잉크 DTP의 각 섬유별 내구성을 시험 분석하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
- 컬러 샘플의 크기는 각 컬러 당 다양한 실험을 하여야 하므로 가로 세로 25×25cm로 작업 하였으며, 색차의 문제점을 최소화하기 위하여 샘플 제작시 Lab 컬러모드에서 직접 작업한 후 모드 변환 없이 RIP Program에서 open하여 출력하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위한 직물 소재는 전 처리 과정을 거치지 않은 면 100% 평직, 실크 100% 새틴, 폴리에스테르 100% 트윌 세 종류를 선정하였다. 각 시료의 정보를 Table 1에 나타내었다.
- 디지털 텍스타일 프린트 기종은 VJ-1618DTX로 노즐방식은 마이크로 피에조 타입에 8컬러 헤드를 사용하고 있으며, 잉크는 텍스타일용 Nano Colorant INK로 C, M, Y, K, OR, RE, VA, GR 8색 컬러를 사용하였다. 인쇄 후에는 (주)경일테크의 RTX-1600 시리즈로 열처리하였다.
- 디지털 텍스타일 프린트 기종은 VJ-1618DTX로 노즐방식은 마이크로 피에조 타입에 8컬러 헤드를 사용하고 있으며, 잉크는 텍스타일용 Nano Colorant INK로 C, M, Y, K, OR, RE, VA, GR 8색 컬러를 사용하였다. 인쇄 후에는 (주)경일테크의 RTX-1600 시리즈로 열처리하였다.
- 연구에 사용한 컬러는 PeclersParis의 2012-13 Fall Winter 컬러 트렌드를 기준으로 제안되는 6개의 Color군들에서 흰색을 제외한 23색을 선별 하였다6) [Table 2]. 이번 2012-13년 가을 겨울의 컬러무드는 감성적이고 감각적이며, 특히 따뜻한 웜 계열과 소프트한 조용함, 밝은 뉴트럴 컬러 그리고 환상적인 싸이키델릭, 몽환적이며 일렉트릭한 컬러와 같은 다양한 color range가 제시 되었다(LISOPHE 폐클레 한국공식지사 트렌드 리서치).
- 이렇게 제작된 컬러 샘플은 면(plain), 실크(satin), 폴리에스테르(twill) 세 종류의 섬유에 프린트하여 실험에 사용하였다.
이론/모형
- 시료의 염색성을 측정하기 위해 시료별 23가지 컬러로 프린트 된 시료의 겉보기 농도인 K/S를 측정하였다. 시료 전체 표면을 대상으로 3회 측정하여 최대흡수파장에서의 반사율로 아래의 KubelkaMunk 식에 의해 K/S 값을 구하였다.
- 값을 구하였다. 기준색과 비교색 간의 색차인 ∆E값은 CIELAB formula에 의해 아래의 식으로 구하였다. 기준색은 Table 3에서 제시된 L*a*b*값이며, 비교색은 DTP로 날염된 시료의 L*a*b*값으로 각 시료별로 색차를 평가하여 비교하였다.
성능/효과
- 4) 박주노외 3인(2007)의 디지털 프린팅 직물지의 전 처리 조건에 따른 번짐성에 관한 연구에서도 양방향 관찰이 가능한 디지털 직물지인 폴리에스테르 메시 소재의 전 처리 과정을 통하여 패딩액과 기존 코팅액을 혼합 사용함으로써 번짐성을 방지하는 효과에 대하여 검증 하였다.3) 이와 같은 다양한 연구결과는 디지털 텍스타일 프린팅 과정에서 이루어지는 공정과정 하나하나가 완성된 프린팅 결과물에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 따라서 각 공정의 정확한 지표가 설정되어야 하며, 나아가 공정 과정을 단축하여 결과물에 영향을 미칠 요소들을 제거해야 할 것이다.
- [Table 2]. 이번 2012-13년 가을 겨울의 컬러무드는 감성적이고 감각적이며, 특히 따뜻한 웜 계열과 소프트한 조용함, 밝은 뉴트럴 컬러 그리고 환상적인 싸이키델릭, 몽환적이며 일렉트릭한 컬러와 같은 다양한 color range가 제시 되었다(LISOPHE 폐클레 한국공식지사 트렌드 리서치). 이러한 컬러군들 중에서 선별된 23색은 각각 Yellow & Bronze 계열, Pink 계열, Green 계열, White & Beige계열, Black & Blue 계열과 Purple 계열의 6가지 계열로 구성된 것이며 각 컬러 및 Pantone color number와 L*a*b* 값은 Table 3과 같다.
- 실크 섬유의 염색성은 전체적으로 블랙&블루 계열에서 높은 수치를 나타냈으며, 수치는 19-4006컬러에서 가장 높은 7.17이었다.
- 전체적인 염색성을 살펴보면 옐로우 계열에서는 폴리에스테르>면>실크의 순으로 염색성이 높게 나타났고, 핑크 계열에서는 면이 우수, 실크와 폴리에스테르가 유사, 그린계열에서는 폴리>면>실크, 화이트계열에서는 면>폴리>실크, 블랙블루계열에서는 면과 실크 유사>폴리, 퍼플계열에서는 면, 실크>폴리 순으로 염색성이 나타났다.
- 섬유별 K/S값을 살펴보니 컬러계열과 원단의 종류에 따라 발색효과가 다르게 나타났다. 전체적인 염색성을 살펴보면 옐로우 계열에서는 폴리에스테르>면>실크의 순으로 염색성이 높게 나타났고, 핑크 계열에서는 면이 우수, 실크와 폴리에스테르가 유사, 그린계열에서는 폴리>면>실크, 화이트계열에서는 면>폴리>실크, 블랙블루계열에서는 면과 실크 유사>폴리, 퍼플계열에서는 면, 실크>폴리 순으로 염색성이 나타났다.
- 폴리에스테르 섬유의 염색성은 옐로우 계열, 그린 계열에서 높은 수치를 나타 내었으며, 옐로우 계열의 15-0751컬러에서 8.25와 15-1147컬러에서 7.37의 수치를 나타내었다. 블랙&블루 계열, 퍼플 계열의 컬러에서 전체적으로 낮은 수치를 나타냈으며, 화이트 계열의 13-0000컬러에서 0.
- 옐로우 계열과 핑크 계열에서는 면의 경우가 비교적 색차가 적었고, 그린과 화이트 & 베이지 계열의 경우 실크가 적었으며 블랙&블루, 퍼플계열도 면과 실크가 폴리에스테르보다 색차가 적게 나타났다.
- 특히 폴리에스테르의 블랙&블루와 다크 퍼플의 경우 다른 시료에 비해 K/S 값이 낮아 염색성이 좋지 않을 뿐만 아니라 색차 값이 30내외를 나타내어 디자이너가 의도한 색상과는 차이가 많이 나는 결과물을 얻는 것으로 나타났다.
- 즉 나노잉크의 면, 실크, 폴리에스테르 섬유에 날염했을 경우 색상에 따라 발색효과가 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 옐로우와 그린계열에서는 폴리에스테르의 염색성이 높게 나타났고, 블랙과 블루 계열에서는 면과 실크의 염색성이 우수하게 나타났다.
- 즉 나노잉크의 면, 실크, 폴리에스테르 섬유에 날염했을 경우 색상에 따라 발색효과가 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 옐로우와 그린계열에서는 폴리에스테르의 염색성이 높게 나타났고, 블랙과 블루 계열에서는 면과 실크의 염색성이 우수하게 나타났다.
- 면, 실크, 폴리에스테르 시료의 DTP 날염 후, 일광견뢰도를 평가한 결과를 Table 6에 나타내었다. 일광견뢰도는 실크와 면이 모든 컬러에서 5등급으로 평가되어 매우 우수한 것으로 나타났다. 폴리에스터의 경우 컬러 계열별로 등급의 경향성을 볼 수 있었는데 특히 그린계열의 경우가 3~3-4 등급으로 가장 낮게 나타났고, 옐로 계열의 경우도 3-4~4등급으로 낮게 평가되었다.
- 폴리에스터의 경우 컬러 계열별로 등급의 경향성을 볼 수 있었는데 특히 그린계열의 경우가 3~3-4 등급으로 가장 낮게 나타났고, 옐로 계열의 경우도 3-4~4등급으로 낮게 평가되었다. 즉 b*값이 높고 a*값이 낮은 컬러 계열인 그린과 옐로우계열에서 폴리에스테르의 일광견뢰도가 낮게 평가되었다.
- 면, 실크, 폴리에스터 시료의 DTP 날염 후, 세탁견뢰도를 평가한 결과를 Table 7에 나타내었다. 세탁견뢰도는 4-5 등급 이상으로 전체적으로 우수한 결과를 보였다.
- 습 마찰의 경우 모든 컬러 군에서 2-3 등급 이하로 최하의 마찰견뢰도 결과를 나타내었다. 또한 블랙컬러는 면, 실크 폴리에스테르 시료에서 건 마찰, 습 마찰 모두 1등급 매우 낮게 평가되었다. 이는 나노입자의 컬러런트가 원단에 프린트 된 후 후처리에 의해 완전히 고착되지 않았기 때문으로 판단된다.
- 특히 폴리에스테르의 경우는 밝은 색상과 어두운 색상 계열이 블루&블랙에서 염색성이 떨어졌으며, 중간톤의 컬러와 옐로우 계열의 염색성이 우수하게 나타났다.
- 특히 폴리에스테르의 경우 블랙&블루 및 다크 퍼플에서 K/S값이 낮아 염색성이 좋지 않을 뿐만 아니라 색차 값이 30내외를 나타내어 디자이너가 의도한 색상과는 차이가 많이 나는 결과물을 얻는 것으로 나타났다.
- 2. 실제 컬러의 L*a*b*값과 프린트된 시료의 L*a*b*값을 비교하여 색차를 살펴본 결과 옐로우 계열과 핑크 계열에서는 면의 경우가 비교적 색차가 적었고, 그린 및 화이트&베이지 계열의 경우 실크가 적었으며 블랙&블루 및 퍼플계열도 면과 실크가 폴리에스테르보다 색차가 적게 나타났다.
- 나노잉크 DTP의 섬유별 염색성을 살펴보면 컬러 군에 따라 경향성을 살펴볼 수 있었다. 옐로우와 그린계열에서는 폴리에스테르에서 우수하였으며, 특히 옐로우 계열에서 가장 높은 염색성을 나타내었다. 핑크와 퍼플계열에서는 면이 우수하였으며 면 자체 에서는 핑크계열이 퍼플계열에 비하여 염색성이 우수 하였다.
- 블랙&블루계열에서는 면과 실크가 폴리에스테르에 비하여 염색성이 우수하였다. 하지만 면과 실크를 비교 했을 때 실크가 면보다 우수한 염색성을 나타내었다. 또한 컬러의 염색성은 컬러 계열 뿐 만 아니라 색의 밝기에도 영향을 받는데 전반적으로 밝은 색상은 염색성이 우수하지 못하였다.
- 3. 일광견뢰도는 면과 실크가 프린트된 모든 컬러에서 5등급으로 평가되어 매우 우수한 것으로 나타났으나, 폴리에스테르의 경우 그린계열의 경우 3~3-4 등급으로 낮게 나타났고, 옐로우 계열도 3-4~4 등급으로 낮게 나타났다. 즉 b*값이 높고 a*값이 낮은 그린과 옐로우 계열에서 폴리에스테르의 일광견뢰도가 낮게 평가되었다.
- 4. 세탁견뢰도의 경우 면, 실크, 폴리에스테르 시료 모두 4-5등급 이상으로 전체적으로 우수한 결과를 보였다.
- 5. 마찰견뢰도는 상대적으로 매우 등급이 좋지 않았다. 특히 습 마찰의 경우, 모든 시료와 컬러에서 3등급 이하로 평가되어 나노잉크 프린트물의 경우 후처리에 의해 컬러런트가 완전히 고착되지 않는 것으로 판단된다.
- 6. 시료 중 폴리에스테르의 승화견뢰도는 모든 컬러군에서 4등급 이상으로 평가되어 우수하게 나타났다.
후속연구
- 이에 따라 본 연구에서는 디지털 텍스타일 프린팅에서 사용된 다양한 잉크 중 획기적인 기술개발로 작업공정을 단순화 시킨 나노잉크를 중심으로 면, 실크, 폴리에스테르 날염 결과물의 염색성 및 색차를 비교하였고, 견뢰도 테스트를 통해 나노 잉크 DTP의 각 섬유별 내구성을 시험 분석 하였다. 이는 앞으로 지속 개발될 디지털 텍스타일 프린팅의 잉크 및 전, 후처리 공정과 실제적인 색채 구현을 위한 기본 자료를 제공하고, 나아가 나노잉크 사용자들의 정확한 활용범위를 규명 하고자 한다.
- 3) 이와 같은 다양한 연구결과는 디지털 텍스타일 프린팅 과정에서 이루어지는 공정과정 하나하나가 완성된 프린팅 결과물에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 따라서 각 공정의 정확한 지표가 설정되어야 하며, 나아가 공정 과정을 단축하여 결과물에 영향을 미칠 요소들을 제거해야 할 것이다.
- 날염공정의 많은 부분을 간소화 해주는 DTP의 활용에 장점을 더해주는 나노잉크의 개발은 아직 모든 소재와 색상에 염색성이 잘 반영되지 못하고 있다. 이와 같은 결과 속에서 제품에 실제적으로 사용되는 색상들의 염색성을 섬유 소재 별로 면밀히 파악하고, 또한 나노잉크의 장점을 유지 하면서 보다 높은 염색성과 견뢰도를 높일 수 있는 다방면의 연구를 통한 제품의 활용 범위를 확장하는 것이 무엇보다 중요할 것으로 생각된다.
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