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문제 정의
- 본 연구에서는 전처리 조제의 높은 점성으로 인한 원단 불량을 방지하고 우수한 발색과 첨예성을 연구하기 위해 아크릴계 고분자를 전처리 호제로 적용하여 저점도(50cps 이하)에서도 전처리의 가능성을 연구하였다. 점도계를 이용하여 50cps 이상이 되는 고분자의 농도를 분석하였고 고분자의 농도에 따른 발색성 분석을 Computer Color Matching(C.
제안 방법
- 3. 경사와 위사 방향에 0.9mm 두께로 선 이미지를 출력한 다음, A1과 A2 호제의 농도에 따른 또는 분자량에 따른 번짐 정도의 차이를 비교하였다. 모든 실험에서 위사 방향의 번짐율 보다 경사방향 번짐율이 높게 나타났다.
- 4. 프린팅 된 면직물에 세탁, 마찰, 일광 견뢰도를 측정하여 내구성을 평가하였다. 호제의 분자량에 따른 견뢰도는 큰 차이가 없었다.
- 분자량이 다른 아크릴 호제 A1, A2를 50cps 이상이 되는 고분자의 농도를 찾기 위해 점도계(Brookfield, LVDV-1 Prime, USA)를 상온에서 측정하였다. 50cps가 이상이 되는 고분자의 농도를 확인하고 분자량이 다른 두 고분자(A1, A2)의 점도가 50cps 이하에서 농도를 통일하여 실험하였다.
- 혼합된 전처리 조제를 면직물에 padding curing 방식으로 전처리를 하였다. Padding mangle(Mathis, 2-roll padder, HVF Type, Italy)로 압력을 2bar, 속도 2m/min으로 squeezing 하여 pick-up rate를 70-80%로 하였다. 그리고 Tenter(Mathis, Lab.
- Table 2에 제시한 대로 A1, A2의 농도를 5가지로 고정하여 호제는 각각 1.0%, 1.5%, 2.5%, 3.5%, 7.5%로 하였고 첨가제의 혼합 비율은 알칼리제 3%, 습윤제 20%로 첨가하였다. 각각 농도 5가지와 첨가제, 물을 혼합한 후 Homogenizer(IKA, T25 basic, Germany)를 사용하여 상온에서 RPM 5000 ~ 9500으로 2분 동안 교반시켰다.
- 9mm 두께로 선 이미지를 출력하였다. 그리고 A1, A2 호제의 농도에 따라 또는 분자량에 따른 번짐 정도의 차이를 공구현미경과 자동 영상 분석 장치로 관찰하였다.
- M) 장비를 이용하였고 공구현미경과 자동 영상 분석 장치를 이용하여 첨예성을 비교 분석하였다. 더불어 고분자의 분자량에 따라 발색성과 첨예성에 대해서 비교분석 하였다.
- 디지털 프린팅 공정 과정을 거친 면직물의 세탁, 마찰, 일광 견뢰도를 다음과 같은 방법으로 평가하였다. 세탁견뢰도 시험법은KS K ISO 105-C06,A1S:2014, 마찰견뢰도 시험법은 KS K ISO 105-X12:2016, 일광견뢰도 시험법은 KS K ISO 105-B02:2015로 평가를 진행하였다.
- , LTD, Korea)를 이용하여 100℃에서 10min간 증열하였다. 마지막으로 증열된 면직물을 수세(Cold-Hot-Finish) 과정으로 진행되어 최종 결과물을 얻었다. 이러한 전처리 조제 실험과 디지털 프린트 공정 과정을 Figure 2에 나타내었다.
- 첨예성 평가로는 공구현미경(Mitsutoyo, TM510, Japan)과 자동 영상 분석 장치(EZ Capture, Japan)를 사용하여 160배로 설정하였다. 면직물에 0.9mm 두께로 출력 된 선 이미지에 대해 각 호제의 농도에 따라 또는 분자량에 따른 번짐 정도의 차이를 관찰하였다.
- 분자량이 다른 두 고분자(A1, A2)를 전처리 조제로 면직물에 처리하고 DTP로 Cyan, Magenta, Yellow, Black을 출력 후 증열, 수세과정을 거친 후 4가지 색상의 K/S 값을 테스트 하였다. 분자량이 다른 두 고분자 각각의 농도에 따라 K/S 측색 결과를 Figures 3-6에 나타내었다.
- 분자량이 다른 두 아크릴 호제 A1, A2를 면직물에 전처리와 디지털 프린팅 공정과정을 거친 후 발색 차이를 알아보기 위해 Cyan, Magenta, Yellow, Black 4가지 색을 측색기(X-rite, CE7000A, Germany)를 사용하여 표면반사율을 측정, Kubelka-Munk식에 의거 K/S values 값으로 나타내었다.
- 분자량이 다른 아크릴 호제 A1, A2를 50cps 이상이 되는 고분자의 농도를 찾기 위해 점도계(Brookfield, LVDV-1 Prime, USA)를 상온에서 측정하였다. 50cps가 이상이 되는 고분자의 농도를 확인하고 분자량이 다른 두 고분자(A1, A2)의 점도가 50cps 이하에서 농도를 통일하여 실험하였다.
- 세탁견뢰도 측정은 변퇴색과 멀티포(Acetate, Cotton, Nylon, Polyester, Acrylic, Wool)의 오염 정도를 관찰하였다.
- 본 연구에서는 전처리 조제의 높은 점성으로 인한 원단 불량을 방지하고 우수한 발색과 첨예성을 연구하기 위해 아크릴계 고분자를 전처리 호제로 적용하여 저점도(50cps 이하)에서도 전처리의 가능성을 연구하였다. 아크릴계 고분자 농도의 점도를 분석하였고 고분자의 농도에 따른 발색성과 첨예성을 비교 분석하였다. 더불어 고분자의 분자량에 따라 발색성과 첨예성에 대해서 비교분석 하였다.
- 전처리 과정을 거친 면직물을 피에조 잉크젯 프린터(DTST, DTP 2606, Korea)를 사용하여 해상도 720×720dpi 반응성 잉크(Kyung-In Synthetic Corporation, Korea) Cyan, Magenta, Yellow, Black의 4가지 색을 출력하였다.
- 본 연구에서는 전처리 조제의 높은 점성으로 인한 원단 불량을 방지하고 우수한 발색과 첨예성을 연구하기 위해 아크릴계 고분자를 전처리 호제로 적용하여 저점도(50cps 이하)에서도 전처리의 가능성을 연구하였다. 점도계를 이용하여 50cps 이상이 되는 고분자의 농도를 분석하였고 고분자의 농도에 따른 발색성 분석을 Computer Color Matching(C.C.M) 장비를 이용하였고 공구현미경과 자동 영상 분석 장치를 이용하여 첨예성을 비교 분석하였다. 더불어 고분자의 분자량에 따라 발색성과 첨예성에 대해서 비교분석 하였다.
- 첨예성 평가로는 공구현미경(Mitsutoyo, TM510, Japan)과 자동 영상 분석 장치(EZ Capture, Japan)를 사용하여 160배로 설정하였다. 면직물에 0.
- 프린팅 공정을 완료한 면직물의 Cyan, Magenta, Yellow, Black 4가지 색에 대한 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도 test를 진행하여 내구성을 평가 하였다. 색의 강도가 높았던 전처리 조제(A1, A2)의 농도 1.
- 혼합된 전처리 조제를 면직물에 padding curing 방식으로 전처리를 하였다. Padding mangle(Mathis, 2-roll padder, HVF Type, Italy)로 압력을 2bar, 속도 2m/min으로 squeezing 하여 pick-up rate를 70-80%로 하였다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 시료는 100% 셀룰로오스 면 40수 twill 63inch로 정련, 호발, 표백이 된 직물을 동일방직에서 구매하였다. 직물의 자세한 설명은 Table 1에 나타내었다7).
- 직물의 자세한 설명은 Table 1에 나타내었다7). 실험에 사용된 시약으로 분자량이 상대적으로 큰 폴리아크릴산(Polyacrylic acid, Wako, Code명 : A1)은 중합도가 2000에서 2500으로 중량평균분자량(Mw)가 약 150,000 ~ 200,000이다. 상대적으로 분자량이 적은 폴리아크릴산(Polyacrylic acid, Sigma-aldrich, Code명 : A2)는 Mw값이 100,000 이하이다.
- 폴리아크릴산의 구조를 Figure 1에 나타내었다. 전처리 조제의 첨가제로 알칼리제로는 Potassium hydroxide(KOH, DAEJUNG, Korea)으로 하였고, 습윤제로는Urea(Namhae Chemical Co., Ltd., Korea)로 선정하였다. 모든 재료는 별도의 정제 과정을 거치지 않고 구입한 상태로 사용하였다.
이론/모형
- Table 8에 나타낸 일광견뢰도는 gray scale에 의한 판정을 하였으며 Water-cooled xenon-arc lamp continuous light를 통해 등급 판정을 나타내었다. Cyan과 Yellow색이 4등급의 결과로 일광에 대한 안정성이 우수하게 나타났으며, Black의 경우에는 2-3등급으로 일광에 취약한 것으로 나타났다.
- 디지털 프린팅 공정 과정을 거친 면직물의 세탁, 마찰, 일광 견뢰도를 다음과 같은 방법으로 평가하였다. 세탁견뢰도 시험법은KS K ISO 105-C06,A1S:2014, 마찰견뢰도 시험법은 KS K ISO 105-X12:2016, 일광견뢰도 시험법은 KS K ISO 105-B02:2015로 평가를 진행하였다.
성능/효과
- 1. A1의 농도가 8.5wt%에서 점도가 50cps 이상이 되었고, A2의 농도가 18.5wt%에서 점도가 50cps 이상이 되었다. A1의 주 사슬이 A2의 주 사슬보다 분자량이 커서 더 길기때문에 상대적으로 낮은 농도에서 점도가 50cps 이상이 되었음을 보인다.
- 2. 전반적으로 점도의 값이 50cps이하에서도 발색이 잘 나타나 전처리 호제의 가능성을 보여주었다. A1, A2의 농도에 따른 발색 특성을 각각 비교한 결과 A1의 농도가 2.
- A1, A2 모두 전처리 호제로 각각 사용했을 때 4가지 색 모두다 ΔE값이 1이하로 색의 균일성을 보였다.
- Table 7에 나타낸 마찰견뢰도는 건식포와 습식포 두 가지를 나눠 마찰견뢰도를 측정하여 등급 판정을 나타내었다. A1, A2 전처리 조제를 적용한 면직물에서 대부분 3-4 등급의 결과가 났으며 건식, 습식에서도 서로 비슷한 등급으로 나타났다. 분자량이 큰 A1의 농도 1.
- 전반적으로 점도의 값이 50cps이하에서도 발색이 잘 나타나 전처리 호제의 가능성을 보여주었다. A1, A2의 농도에 따른 발색 특성을 각각 비교한 결과 A1의 농도가 2.5wt%일 때, A2의 농도가 1-1.5wt%일 때 가장 우수한 발색을 보였으며 농도가 3.5wt% 이상에서 색의 강도는 감소하였다. 그리고 같은 농도(2.
- 분자량이 다른 두 고분자 각각의 농도에 따라 K/S 측색 결과를 Figures 3-6에 나타내었다. Cyan, Magenta, Yellow, Black 4개 색상의 K/S값이 가장 높았을 때의 고분자의 농도는 각각 다르게 나타났다.
- Table 8에 나타낸 일광견뢰도는 gray scale에 의한 판정을 하였으며 Water-cooled xenon-arc lamp continuous light를 통해 등급 판정을 나타내었다. Cyan과 Yellow색이 4등급의 결과로 일광에 대한 안정성이 우수하게 나타났으며, Black의 경우에는 2-3등급으로 일광에 취약한 것으로 나타났다. Magenta의 경우 분자량이 더 큰 A1이 A2보다 일광에 대한 견뢰도가 더 높게 나타났다.
- 5wt%이상의 농도일 경우 단위 면적 당 차지하는 고분자의 농도가 높아, 보다 코팅된 층이 두껍기 때문에 고착되지 않은 전처리호제가 수세과정에서 탈호 되어 영향을 끼친 것으로 사료된다. 그리고 분자량이 큰 A1의 호제가 분자량이 적은 A2보다 번짐율이 적게 나타났으며, 상대적으로 긴 사슬이 염료의 번짐을 잡아주는 것에 영향을 주는 것으로 보인다.
- 전반적으로 모든 실험에서 위사 방향의 번짐율 보다 경사방향 번짐율이 높게 나타났다. 농도가 1.5wt%일 때 A1, A2 모두 번짐율이 낮게 나타나 우수한 첨예성을 보였다.
- 5wt%의 번짐 정도를 측정하여 Table 5에 정리 하였고, Figure 7을 통해 각 고분자의 농도에 따른 우수한 첨예성과 그렇지 않은 첨예성의 사진을 나타내었다. 전반적으로 모든 실험에서 위사 방향의 번짐율 보다 경사방향 번짐율이 높게 나타났다. 농도가 1.
- 호제의 분자량에 따른 견뢰도는 큰 차이가 없었다. 세탁견뢰도의 경우 대부분 4 또는 4-5등급으로 우수한 결과를 얻을 수 있었고 특히 Yellow색이 모두 4-5등급으로 높은 결과를 얻었다. 마찰견뢰도의 대부분 3 또는 3-4등급을 얻었으며 건식, 습식 마찰이 서로 비슷한 값을 나타내었다.
- 0wt%에서 4색의 마찰견뢰도의 등급이 평균적으로 높은 등급을 나타내었다. 일광견뢰도의 경우 Cyan, Yellow색이 4등급으로 일광에 대한 안정성을 보이나 Black색상은 2-3등급으로 일광에 대해 취약한 것으로 나타났다. 아크릴계 고분자의 전처리 조제의 영향이 아닌 혼합된 염료의 견뢰도 차이에 의해 일어난 것으로 판단되며, 차후 염료에 따른 견뢰도 결과를 연구해 볼 필요가 있을 것이다.
- 5wt%의 번짐 정도를 측정하여 Table 5에 정리 하였고, Figure 7을 통해 각 고분자의 농도에 따른 우수한 첨예성과 그렇지 않은 첨예성의 사진을 나타내었다. 전반적으로 모든 실험에서 위사 방향의 번짐율 보다 경사방향 번짐율이 높게 나타났다. 농도가 1.
- 육안으로도 Black의 색 보다 Cyan의 색으로 약하게 보였다. 종합적으로 같은 농도(2.5wt%)에서 A1과 A2의 발색 정도를 비교해볼 때 A1이 보다 높은 발색 특성을 보였다. A1의 농도가 2.
- Table 6을 보면 전반적으로 멀티포의 오염정도 대부분 4 또는 4-5 등급으로 나타났다. 특히 다른 색의 대비 Yellow 색의 경우 A1, A2 전처리 조제를 적용한 면직물의 오염정도가 모두 4-5등급으로 가장 우수하게 나타났다.
후속연구
- 기존 전통방법 날염의 한계를 보완하는 기술로 제도/제판공정을 생략하였으며, 환경오염 및 노동력을 절감해 주고 소비자의 요구에 맞춰 색상 표현이 향상된 제품을 다양하게 생산이 가능하다2). 또한 IT기술과 접목된 융합기술로서 최근 4차 산업혁명에 적용되어 자동적, 지능적으로 제어될 DTP를 볼 수 있을 것으로 예상된다3,4).
- 일광견뢰도의 경우 Cyan, Yellow색이 4등급으로 일광에 대한 안정성을 보이나 Black색상은 2-3등급으로 일광에 대해 취약한 것으로 나타났다. 아크릴계 고분자의 전처리 조제의 영향이 아닌 혼합된 염료의 견뢰도 차이에 의해 일어난 것으로 판단되며, 차후 염료에 따른 견뢰도 결과를 연구해 볼 필요가 있을 것이다.
- 이러한 폴리아크릴산은 DTP 전처리 호제로서 깊은 연구가 많이 진행 되지 않았다. 이러한 접착되는 성질로 염료의 고착을 높여 발색성을 우수하게 나타나는데 있어서 호제로서의 가능성이 있을 것이라 예측된다.
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