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문제 정의
- 승화전사를 나일론에 적용할 경우, 발색과 마찰에 의한 견뢰도가 유지될 수 있는 적합한 발열 온도와 시간을 연구하는 과정은 매우 중요하다. 따라서 나일론 소재에 다양한 열처리 온도를 적용하고 인쇄하여 폴리에스테르 소재와의 발색성과 색차를 비교하고, 마찰 견뢰도와 첨예도를 분석하여 섬유제품으로 활용될 수 있는지를 연구한 결과는 다음과 같다.
- 따라서 본 연구에서는 나일론 승화전사에 적합한 온도와 시간을 측정한 후, 나일론 승화전사 인쇄 시료의 염색성, 색상변화, 첨예도, 마찰 견뢰도를 확인하기 위해 폴리에스테르 원단에 폴리에스테르 전용 전사지를 사용한 것과 비교․분석하고자 한다. 또한 아직도 개발이 지속되고 있는 나일론 전용 전사지의 현시점에서의 활용가능성과 차후 보완이 되어야 할 부분에 대하여 알아보고, 연구결과를 토대로 일관된 고품질의 나일론 승화전사 디지털 프린트를 생산할 수 있도록 제안하고자 한다.
- 따라서 본 연구에서는 나일론 승화전사에 적합한 온도와 시간을 측정한 후, 나일론 승화전사 인쇄 시료의 염색성, 색상변화, 첨예도, 마찰 견뢰도를 확인하기 위해 폴리에스테르 원단에 폴리에스테르 전용 전사지를 사용한 것과 비교․분석하고자 한다. 또한 아직도 개발이 지속되고 있는 나일론 전용 전사지의 현시점에서의 활용가능성과 차후 보완이 되어야 할 부분에 대하여 알아보고, 연구결과를 토대로 일관된 고품질의 나일론 승화전사 디지털 프린트를 생산할 수 있도록 제안하고자 한다.
제안 방법
- , 2003)에서는 전사시간의 경우 200℃에서 35sec 이상 에서 좋은 전사율을 나타내지만, 60sec 이상에서는 열로 인한 폴리에스테르의 물리적 변형이 일어나 전사 성능에 영향을 미친다고 하였다. 그리고 나일론 전사 지에 인쇄하여 나일론원단에 187℃에서 50초로 열처리한 시료 N1, 185℃에서 50초로 열처리한 시료 N2, 180℃에서 50초로 열처리한 시료 N3를 선정하였다.
- 기준색과 비교색 간의 색차인 ∆E값은 CIELAB formula에 의해 아래의 식으로 구하였다. 기준색은 [Table 2]에서 제시된 L*a*b*값이며, 비교 색은 DTP로 날염된 시료의 L*a*b*값으로 각 시료별로 색차를 평가하여 비교하였다.
- 2). 따라서 제품으로써의 가치가 있는 열처리 온도인 180~190℃ 에서 생산에 적합한 온도와 시간을 측정한 결과, 180℃, 185℃, 187℃로 각각 50초로 열전사하여 실험하였다.
- 또한 나일론 전사지 자체의 발색정도를 확인하기 위해서 나일론 전사지를 폴리에스테르 원단에 사용한 시료와 폴리에스테르 전용 전사지를 폴리에스테르 원단에 사용한 것과도 비교하였다.
- 번짐성을 관찰하기 위하여 경사방향으로 Black 컬러를 각각 0.1mm, 0.5mm, 1mm, 1.5mm 두께로 인쇄 하여 평가하였다. 출력된 선 이미지는 고해상도 현미 경용 디지털 카메라(ProgRes C10plus)으로 400배 확대하여 이미지 촬영을 한 후 image J프로그램을 활용 하여 첨예 효과를 분석하였다.
- 본 연구를 위해 1차 실험을 통하여 열처리 온도를 확인하였다. 폴리에스테르의 경우 산업체에서는 시장 성과 상품성을 고려하여 기본적으로 200℃에서 1분간 열처리를 하므로 나일론 원단에 컬러를 인쇄한 후 열처리를 150℃, 170℃, 180℃, 190℃, 200℃에서 1분간 진행하였다.
- 분광광도계(datacolor 110tm)를 사용하여 D65 광원, 10° 관찰자 시야에서 시료를 측색하여 L*, a*, b* 값을 구하였다.
- 승화전사 소재의 다양성을 위해 개발된 나일론 전사지를 활용하여 인쇄한 결과물의 염색성 및 색차를 비교하고, 마찰 견뢰도를 분석하였다. 승화전사를 나일론에 적용할 경우, 발색과 마찰에 의한 견뢰도가 유지될 수 있는 적합한 발열 온도와 시간을 연구하는 과정은 매우 중요하다.
- 시료의 염색성을 측정하기 위해 시료별 겉보기 농도인 K/S를 측정하였다. 시료 전체 표면을 대상으로 3회 측정하여 최대흡수 파장에서의 반사율로 아래의 Kubelka-Munk 식에 의해 K/S 값을 구하였다.
- 이처럼 분산염료의 열에 의한 가공공정에서의 염색 색상 변화 및 오염을 평가하기 위하여 나일론과 폴리에스테르의 승화전사 인쇄 시료의 마찰 견뢰도(KSK 0650:2006)를 측정하였다.
- 5mm 두께로 인쇄 하여 평가하였다. 출력된 선 이미지는 고해상도 현미 경용 디지털 카메라(ProgRes C10plus)으로 400배 확대하여 이미지 촬영을 한 후 image J프로그램을 활용 하여 첨예 효과를 분석하였다.
- 피그먼트로서 피 인쇄물인 섬유의 종류에 구애받지 않고 사용할 수 있는 나노 컬러런트에 의한 DTP 색채 분석 연구(Cho & Kwak, 2008)에서는 6가지의 소재를 대상으로 디지털 텍스타일 프린팅을 한 후 제작된 컬러 변환 테이블(Color Transformation Table, CTB)의 기본 컬러 팔레트를 대상으로 측색에 의한 색채 데이터를 수집하여 분석하였는데, 색상의 특성은 먼셀 색체계 10색상을 기준으로, 색조의 특성은 Practical Color Co-ordinate System(PCCS)의 12색조로 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구를 위한 직물 소재는 폴리에스테르 100% 평직, 나일론 100% 평직으로 선정하였으며(Table 1), 폴리에스테르 전사지는 푸른 교역의 90G, 나일론 전사지는 푸른 교역에서 개발된 전사지 75G을 사용하 였다. 사용된 색료로는 PAPIJET(브랜드: Kyung-in synthetic Co.
- 본 연구에 사용한 컬러는 Adobe Photoshop에서 300×300dpi의 해상도로 Cyan, Magenta, Yellow, Black의 4색을 제작하였으며, 각 컬러를 폴리에스테르 전사지와 나일론 전사지에 프린트하여 실험에 사용하였다.
- 본 연구를 위한 직물 소재는 폴리에스테르 100% 평직, 나일론 100% 평직으로 선정하였으며(Table 1), 폴리에스테르 전사지는 푸른 교역의 90G, 나일론 전사지는 푸른 교역에서 개발된 전사지 75G을 사용하 였다. 사용된 색료로는 PAPIJET(브랜드: Kyung-in synthetic Co., Ltd)으로 Cyan, Magenta, Yellow, Black 색상이 사용되었으며(Table 2), 디지털 전사날 염은 Mutoh 1604 기기를 사용하였다. 인쇄 후 열 고정 기계는 Heat transfer machine을 사용하였으며, 립소프트웨어는 Poster print로 진행하였다.
이론/모형
- 값을 구하였다. 기준색과 비교색 간의 색차인 ∆E값은 CIELAB formula에 의해 아래의 식으로 구하였다. 기준색은 [Table 2]에서 제시된 L*a*b*값이며, 비교 색은 DTP로 날염된 시료의 L*a*b*값으로 각 시료별로 색차를 평가하여 비교하였다.
- 시료의 염색성을 측정하기 위해 시료별 겉보기 농도인 K/S를 측정하였다. 시료 전체 표면을 대상으로 3회 측정하여 최대흡수 파장에서의 반사율로 아래의 Kubelka-Munk 식에 의해 K/S 값을 구하였다.
성능/효과
- K/S에서 높은 발색을 보이지만 폴리에스테르 시료와 색차이를 보이는 이러한 결과는 나일론 전사지의 승화전사 효과가 고온의 열처리에서는 색상의 표현이 폴리에스테르와 유사하지만, 낮은 온도의 열처리를 해야 하는 나일론에서는 충분하게 표현되지 않음을 알 수 있으며, N1, N2, N3의 시료 중에서 N3의 색차가 가장 크게 나는 것은 180℃의 낮은 열처리로는 발색과 색의 표현이 미약하다는 것을 알 수 있다.
- 나일론의 온도와 시간에 따른 발색성을 평가한 결과, cyan, magenta 색상은 각각 620nm과 520nm 부근에서 최대 K/S값을 나타냈으며, 폴리에스테르보다 나일론 N1, N2가 발색이 우수하였다. Yellow, black 색상에서는 각각 440nm과 570nm 부근에서 최대 K/S값을 나타냈으며, N2와 PP가 우수한 발색을 나타냈다. 이와 같은 결과는 나일론 전용 전사지를 사용한 승화전사가 185℃이상에서 폴리에스테르보다 좋거나 유사한 발색성을 보인다는 것을 알 수 있다.
- 하지만 열에 약한 나일론의 특성상 190℃ 이상의 고열에서 변형이 생겨나므로 190℃ 이하의 온도 중발색과 견뢰도를 유지할 수 있는 전사지의 개발이 필요하다. 개발된 나일론 전사지의 경우, 산업체에서 시장성에 맞는 생산시간과 생산량, 발색과 첨예도를 고려했을 때 나일론의 적합한 열처리온도는 187℃에서 50초가 가장 적합하였다. 하지만 전체적인 마찰 견뢰도가 2-3으로 나타나 아직 산업체에서의 활용은 어렵다고 판단된다.
- 6]는 나일론과 폴리에스테르의 각 색상별 발색성을 평가한 것으로 cyan, magenta, yellow, black 색상으로 인쇄한 시료의 가시광선 영역 (400~700nm)의 K/S 값을 나타낸 것이다. 나일론의 온도와 시간에 따른 발색성을 평가한 결과, cyan, magenta 색상은 각각 620nm과 520nm 부근에서 최대 K/S값을 나타냈으며, 폴리에스테르보다 나일론 N1, N2가 발색이 우수하였다. Yellow, black 색상에서는 각각 440nm과 570nm 부근에서 최대 K/S값을 나타냈으며, N2와 PP가 우수한 발색을 나타냈다.
- 넷째, 첨예도는 시료의 열처리온도가 높을수록 라인의 번짐 현상이 적게 나타나고 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
- 다섯째, 마찰 견뢰도는 PN이 Black에서는 4~5로 PP 3보다 우수하게 나타났다. 하지만 나일론 소재에 서는 2~3으로 전체적으로 낮은 수치를 나타냈는데, 이러한 결과는 나일론 소재의 승화인쇄가 열처리에 의해 완전히 고착되지 않았기 때문으로 판단된다.
- 둘째, 폴리에스테르의 L*a*b*값과 나일론의 L*a*b* 값을 비교하여 색차를 살펴본 결과, 폴리에스테르 원단에 전용 전사지를 사용한 PP와 나일론에 나일론 전용 전사지를 사용한 N1, N2, N3의 경우 색상별로 차이가 다르게 나타났으며, 특히 N3의 색차가 Magenta 에서 ∆E값이 10.34, Yellow에서 24.70, Black에서 15.28로 크게 나타났다. 이러한 결과에서 나일론 전사지는 열 처리온도가 발색에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
- 나일론 시료의 마찰 견뢰도를 평가한 결과를 [Table 5]에서 볼 수 있다. 마찰 견뢰도는 PP, PN 에서 Cyan, Magenta, Yellow의 색상은 5이지만, Black 에서는 PN이 4~5로 PP 3보다 우수하게 나타났다. 반면 나일론 소재에서는 2~3으로 전체적으로 낮은 수치를 나타냈다.
- [Table 4]는 나일론 시료의 첨예도를 평가한 것으로 Black을 프린트한 선 이미지를 400배 확대한 것으로 광학현미경을 이용하여 측정하였다. 미세한 선을 육안으로 관찰하거나 광학현미경으로 측정하였을 시에 번짐이 없는 우수한 첨예성을 나타내었다. 특히 시료의 열처리온도가 높을수록 라인의 번짐 현상이 적게 나타나고, 첨예성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
- 셋째, 전반적으로 세탁 후의 색상의 변화는 Black 에서의 N3를 제외하고는 폴리에스테르보다 나일론의 색차가 적게 나타났다.
- 28로 크게 나타났다. 이러한 결과에서 나일론 전사지는 열 처리온도가 발색에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
- 53으로 눈에 띄는 색의 차이를 보였음을 알 수 있다. 전반적으로 세탁 후의 색상의 변화는 Black에서의 N3를 제외하고 폴리에스테르보다 나일론의 색차가 적게 나타났다.
- 첫째, 나일론의 승화전사 염색성을 살펴보면 Cyan, Magenta 색상은 폴리에스테르보다 나일론 N1, N2가발색이 우수하였으며, Yellow, Black 색상에서는 N2 와 PP가 우수한 발색을 나타냈다. 그러나 N3은 모든 색상에서 발색성이 가장 낮은 결과를 나타냈다.
- 미세한 선을 육안으로 관찰하거나 광학현미경으로 측정하였을 시에 번짐이 없는 우수한 첨예성을 나타내었다. 특히 시료의 열처리온도가 높을수록 라인의 번짐 현상이 적게 나타나고, 첨예성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
- 폴리에스테르 원단에 폴리에스테르 전용 전사지를 사용하여 200℃에서 열처리한 PP와 나일론에 나일론 전용 전사지를 사용하여 온도처리를 다르게 한 N1, N2, N3의 경우 Cyan은 ∆E값이 평균 6.2 정도로 색의 차이가 났다. Magenta는 N3의 ∆E값이 10.
후속연구
- 따라서 이러한 연구결과를 토대로 낮은 열처리 온도에서도 발색이 뛰어나며, 견뢰도를 유지할 수 있는 나일론 전용전사지의 지속적인 개발과 검증이 필요하다고 사료된다. 또한 후가공 공정에서 열처리 공정의 조건을 설정할 때 새로 개발된 나일론 전용전사지를 활용할 때에는 시간과 온도를 고려해야 할 것으로 판단된다.
- 따라서 이러한 연구결과를 토대로 낮은 열처리 온도에서도 발색이 뛰어나며, 견뢰도를 유지할 수 있는 나일론 전용전사지의 지속적인 개발과 검증이 필요하다고 사료된다. 또한 후가공 공정에서 열처리 공정의 조건을 설정할 때 새로 개발된 나일론 전용전사지를 활용할 때에는 시간과 온도를 고려해야 할 것으로 판단된다.
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