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면섬유의 승화전사날염
添田 心외 2인/東京都立産業技術研究センター研究報告，第5 号，2010 年)
1. 머리말
승화전사 프린트는 전사지 상에 묘사된 도안을 열 프레스 등의 방법으로 전사지로부터 섬유에 염료를 승화 이행시켜 프린트하는 방법이다. 이로서 다른 염색기법에 비해 성에너지와 성력화, 단납기, 환경에의 부하가 적어지는 등의 장점을 갖고 있다. 승화전사프린트에서는 승화성 염료가 사용된다. 염료는 몇 가지 염료 속으로 분류되고 있으나, 그 중에서도 분산염료는 일반적으로 높은 승화성을 갖고 있기 때문에 승화전사 프린트에서는 분산염료를 이용한다. 한편 각 염료족와 적용 가능한 소재는 대부분 한정되어 있다. 분산염료는 주로 폴리에스터 소재의 염색에 이용하고 있는 염료이기 때문에 승화전사 프린트의 대상이 되는 것은 폴리에스터 소재로 한정되어 있으나, 장점이 많은 프린트 기술이기 때문에 대상소재를 확대하려는 노력이 다수 이루어지고 있다. 본 연구에서는 대표적인 셀룰로오스 계 섬유인 면소재에 가공을 실시, 분산염료에 대한 가염화함으로써 승화전사 프린트 가능성을 검토하였다.
2. 실험
2.1 분산염료에의 가염화 처리
(1) 가공방법
면을 수용성 아크릴 수지(EBECRYL 2002, 다이셀 사이텍(주)), AQ-17(荒川화학공업(주))를 이용해 가공을 행하였다. 시험편은 수지가공액에 침적, 패딩처리 후 망글로 약 100% 습윤상태로 짠 후 건조하였다. 본 연구에서는 환경부하의 저감의 관점으로, 섬유가공분야에도 이용이 확대되고 있은 방사선(감마선)을 이용하였다. 감마선 조사는 산소흡수제를 사용, 효소를 제거한 상태로 행하였다. 수지가공액의 농도는 5, 10, 15, 20%로 하고, 감마선 조사에 대해서는 선량율 1.6kGy/h, 조사선량 25kGy 조건으로 하였다.
(2) 가공효과의 검증
가공효과의 검증을 위해 주사형 전자현미경(JSM-5600LV, 日本전자(주))에 의한 관찰, 적외선 흡수 스펙트럼 측정(FT/IR-4200, 日本分光(주))을 행하였다.
승화전사 프린트에의 적용 가부를 검토하기 위해 침염에 의해 분산염료에 대한 염색성 평가를 행하였다. 염색조건은 염료 Kayacelon POlyester Red BL-E, 염료농도 2% o.w.f, 욕비 1 : 30, 130℃, 염색시험기(아히바뉴언스, 사르비즈사)로 행하였다. 침염 후의 시험포에 대해 표면염착농도(K/S값) 측정(맥베스 칼라이이 CE-7000) 및 염색견뢰도 시험(JIS L0844 A-2호)를 행해 염색 상태로 평가하였다.
2.2 승화전사프린트
가공을 행한 시험포에 대해 승화전사프린트를 행하였다. 프린트 처방은, 소형전사날염시스템((주)선류)에 의해 시험용 전사지를 제조, 열 프레스(FD-54형, 奧野전기산업(주))로 열 프레스처리(190℃, 30초)하였다. 열 프레스 시의 시험편이 받는 영향을 고려, 열분석측정(DSC8230, (주)리가꾸)에 의해 평가하였다. 프린트 후의 시험편에 대해 표면 염착농도(K/S값) 측정, 및 염색견뢰도 시험(JIS L0844 A-2호)를 행해 승화전사프린트에 대해 평가하였다.
3. 결과
3.1 면섬유에의 가공
Padding 시의 수지가공액 농도를 가공면포에 대한 정착수지량과의 관계를 보면 그림 1과 같다. 정착 수지량은 가공수지 농도와 함께 증가하였다.
일반적으로 수지가공 시는 목적으로 하는 수지와 함께 촉매를 시작으로 하는 조제를 배합한다. 이 때문에 가공시에 이들 배합조건과 부수적으로 수반하는 제반 조건을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 감마선 조사에 이한 가공이기 때문에 조제 등을 사용하지 않았다. 따라서 번잡한 조건설정을 행하지 않고 안정적으로 가공을 행할 수 있을 것으로 생각된다. 또 정착수지 량의 증가와 함께 딱딱해 지는 것을 확인하였다.
얻어진 시험포에 대해 주사형 전자현미경에 의한 관찰, 적외선 흡수 스펙트럼 측정(ATR 법)을 행하였다(표1). 전자현미경 관찰로 가공면포는 약간 섬유 경이 커지는 것으로 생각된다. 한편 적외선 흡수 스펙트럼 측정으로 1700cm 부근에 가공수지유래 피크가 확인되어, 섬유 경에 나타나는 변화는 가공수지에 의한 것으로 추측된다. 그러나 각각의 섬유 상호간에 결합은 일어남이 없어 미가공에 가까운 상태로 양호한 가공상태를 나타냈다.
승화전사 프린트에의 적용 가부의 검토를 위해 침염에 의해 분산염료에 대한 염색성의 평가를 행하였다(표2). 미가공 면포는 오염정도에 머물렀으나 가공 면포는 염착을 확인할 수 있었다.
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가공면포 |
미가공면포 |
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세탁시험 |
변퇴색 |
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4~5급 |
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표면 염착농도 비(K/S) |
1 |
0.03 |
오염 |
면 |
4~5급 |
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실크 |
3~4급 |
3.2 승화전사프린트 시험과 염색평가
승화전사프린트에 있어서 DSC 측정을 행하였다. 승화전사 시의 온도인 200℃ 부근에서의 흡열, 발열을 수반하는 변화를 느끼지 못해, 승화전시 시에 가공수지의 녀열성이 확보된다는 것을 알 수 있었다. 여기서 가공면포에 대해 승화전시 프린트를 시험하였다. 정착수지량의 증가와 함께 표면 염착농도(K/S값)은 높아짐을 확인하였다(그림2). 또 엘로우, 시안, 블랙계통의 프린트가 가능해, 동일한 결과를 얻었다. 색에 의해 차이는 있으나, 최대의 표면염착농도는 4.5~9 였다. 한편 면소재는 세탁에 대한 내성이 요구되고 있으나, 세탁에 대한 염색견뢰도 시험(표4)으로 개선일 필요하다는 결과를 얻었다. 특히 변퇴색에 대해서는 침염물보다 낮은 결과가 나왔다.
그리고 세탁시험 후의 가공 면포에 대한 적외선 흡수 스펙트럼 측정 결과 시험 전 후에서 큰 변화는 나타나지 않아, 가공수지 유래의 피크만 확인할 수 있었다. 이로서 가공면포에 있어서의 가공효과는 유지된 것을 의미한다.
4. 끝으로
면에 아크릴계 수지를 가공함으로써 침염 및 승화전사프린트 방법으로 분산염료에 대한 염착가능성이 확인되었다. 세탁에 의해 변퇴색이 크다는 것과 가공 면포의 초촉감이 변하긴 하였으나 승화전사 프린트에 있어서의 염착이 확인되었기 때문에 승화전시 프린트 기법의 용도전개의 길은 열린 것으로 생각된다.
출처 : 한국섬유소재연구소 손성군 위원
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