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잉크젯 프린팅에 의한 burn-out 및 염색가공 복합제품
1. 머리말
지존의 섬유직물에의 발염가공에 있어서는 판을 이용한 스크린 날염방법이 주류를 이루었다. 그러나 최근에는 서서히 잉크젯 프린팅 방식에 의한 날염가공이 점차 보급되기 시작하고 있다. 잉크젯 프린트 날염은 판을 필요로 하지 않기 때문에 다품종, 소로트, 단납기화의 실현이 가능하고, 또한 기존의 날염방법에서는 불가능했던 다양한 색채를 표현할 수 있다(표1). 한편 기존의 날염방법에서는 가능한 입체변화를 주는 拔飾(발식 : burn-out)가공은 일반적인 잉크젯 프린트 방식에서는 매우 어렵다.
당사에서는 독자로 개발한 디지털 프로덕션 시스템「Viscotecs」가 있어, 스포츠, iner, 패션 의류, 자동차 내장재, 인테리어 자재를 중심으로 산업자재와 광고자재 등 다양한 면에서 활용하고 있는 가공을 행하고 있다.
본고에서는 비스코텍스를 이용해 직물에 입체적 의장을 부여, 또는 기능성(파워 콘트롤과 통기성) 부여를 다채로운 색채 표현과 동시에 가능하게 된 기술개발 및 이를 이용한 상품개발에 대해 소개한다.
2. 「3D Viscotecs」
2.1 「3D Viscotecs」의 개요
당사의 Viscotecs를 이용해 폴리에스터 모우직물에 대해 입모부를 burn-out함으로서 요철 깊이와 형상을 자유로 조정할 수 있음은 물론 다양한 색채표면도 동시에 행할 수 있는 가공으로, 지금까지 없었던 의장성과 촉감을 갖는 상품으로, 주로 카시트용 소재로 전개하고 있다(그림 1).
2.2 3D Viscotecs 기술내용
3D Viscotecs을 개발하는 과정에서 주로 다음의 5개 항목의 기술을 개발하였다.
①High pile 직물 설계기술
②High pole 직물 전처리 기술
③잉크기술(burn-out잉크 및 염색잉크)
④화성처리기술
⑤후처리기술(스티밍~후가공)
burn-out잉크 기술개발에서는 사람과 염료, 장치(프린터) 친화적인 잉크라는 점에 유의하면서 진행하였다. 기존의 날염에서 주로 사용되는 수산화나트륨은 매우 강한 알칼리성으로 부식성을 갖기 때문에 사람의 안전을 보장할 수 없고, 프린터와 주변장치를 부식시킨다. 또 그 강한 알칼리성에 의해 염료를 분해하고 말기 때문에 동시염색이 불가능하다. 따라서 각각의 요구 성능을 만족시킬 수 있는 전혀 다른 약제를 조사, 발굴하고, 그 약제를 비스코텍스에 사용하기 위해 잉크 화를 위한 개발을 행하였다.
또 파일지 설계기술개발에서는 잉크젯의 고해상도를 손상하지 않기 위해서도 고밀도 설계로 함으로써 섬세한 요철표면을 실현토록 하였다. 당연한 결과로, 카시트로서의 사용을 상정, 고내구성, 고견뢰성도 갖는 소재일 필요가 있다.
또한 화성처리기술 개발에서는 지금까지와 같은 2차원에서의 화상처리기술에서는 자유로운 요철과 다채로운 색채표현을 조합하는 것을 불가능하기 때문에 요철 깊이와 형상, 여기에 burn-out부 및 비 burn-out부에도 착색 칼라와 농도를 자유로이 설계 가능하도록 3차원 화상처리기술을 개발하였다(그림2, 3).
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그림 2 가공 전 모우상태(상)와 가공 후 모우상태(하)
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그림 3 「3D Viscotecs」의 표현 이미지
3. VISCOMAGICⓇ
3.1 VISCOMAGICⓇ의 개요
당사의 비스코텍스를 이용해 폴리에스터/나일론 복합직물에 대해 부분적으로 폴리에스터 섬유를 완전히 burn-out제거함으로써 높은 통기성을 부여할 수 있고, 또한 동시에 칼라를 burn-out 부(대상 소재 : 나일론)에 자유로이 부여 가능하였다(그림 4). 기존 방법으로는 통기성이 다른 2 종류의 직물을 봉합시켜 상품화 하였으나, VISCOMAGIC에서는 무봉제로 통기성이 변화되는 곳에 제봉선이 존재하지 않는다. 따라서 피부에 스트레스가 없어지고 디자인성이 우수한 스포츠웨어용 소재로 주로 전개하고 있다.
그림 4 폴리에스터 부분의 burn-out에 의한 통기성 부여와 염색(화살표), 비 burn-out 의 동시 염색(PET/Nylon)
또 폴리에스터/나일론/우레탄 복합소재에 대해 부분적으로 폴리에스터를 완전히 제거함으로써 파워다운, 신도 향상이 가능하였고, 또한 동시에 칼라디자인을 burn-out 부분(대상 nylon) 및 나머지 부분(대상소재 : 폴리에스터/나일론/우레탄) 모두를 자유로이 부여 가능하였다(그림 5). 그동안은 주로 스트레치성이 다른 2 종류의 섬유를 봉합함으로서 상품화 하였으나, VISCOMAGIC에서는 무봉제이기 때문에 스트레치성이 변하는 경계부에 봉제선이 존재하지 않는다. 따라서 피부에 대한 스트레스가 해소되고 디자인성이 우수한 이너웨어와 스포츠웨어용 소재로 주로 전개하고 있다.
그림 5 폴리에스터 부분 burn-out에 의한 신축성 향상과 염색(좌). 비 burn-out 부분 염색(우, 격자상 burn-out) (소재 : PET/Nylon/urethane)
3.2 VISCOMAGIC 기술내용
VISCOMAGIC을 개발하는 과정에서 복합소재 설계기술, 복합소재의 전처리 기술, 잉크화 기술(burn-out 잉크 및 염료잉크), 화상처리기술, 후처리 기술(스티밍~후가공)과 3d-Viscotecs와 같이 5개 항목의 기술개발을 행하였다.
VISCOMAGIC에서는 복잡한 복합섬유 염색을 폴리에스터 burn-out과 동시에 행할 필요가 있기 때문에, 특히 염색잉크 기술개발과 복합소재에의 전처리 기술개발에 있어서 비용이 많이 들었다. 특히 각각의 기술개발 시에 있어서 유의했던 점은 다음의 4개항이다.
①폴리에스터 섬유와 나일론 섬유를 동색으로 염색 가능한 잉크 및 전처리 기술
②폴리에스터 burn-out 부분과 나머지 부분을 동색으로 염색 가능한 잉크 및 전처리 기술(그림 4, 5)
③물성, 견뢰도가 우수할 것
④공정의 재현성이 우수할 것
폴리에스터 섬유 염색과 나일론 섬유염색에서는 각각 염색원리가 전혀 다르기 때문에 통상의 가공에 사용하고 있는 염료와 스티밍 조건은 물론 세정조건도 당연히 전혀 다른 조건으로 가공을 행한다. VISCOMAGIC에서는 상기와 같은 염색원리가 다른 섬유가 복합된 섬유에 대해 당사의 비스코텍스를 이용해 폴리에스터 섬유와 나일론 섬유를 동시에 염색가공을 행할 필요가 있다. 또한 폴리에스터 섬유를 burn-out 함과 동시에 그 burn-out 부분에 잔존하는 나일론 섬유(/오레탄 섬유)에 칼라를 부여할 필요가 있어 기술 확립에는 매우 어려운 일이긴 하나, 염료의 선정으로부터 잉크 처방설계, 전처리 처방 설계, 여기에 스티밍 조건개발, 세정조건 개발 등 다방면에서 기술적 접근을 행함으로써 실현 가능하게 되었다.
복합소재 설계기술에 있어서는, 비교적 내열성과 내약품성이 우수한 우레탄사의 선정이 특히 중요하였다.
그림 6의 강도유지율에서 보는 바와 같이, [A], [B], [D], [E]의 우레탄사를 사용한 복합소재는 VISCOMAGIC가공을 행함으로써 복합소재의 강도가 저하한다는 것을 확인할 수 있다. 이에 대해 [C]의 우레탄사를 사용한 복합소재는 큰 저하를 보이지 않아 VISCOMAGIC 가공 후에도 복합소재의 강도를 유지할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
그림 7의 신도변화율에 나타난 바와 같이 [A], [B], [D], [E]의 우레탄사는 VISCOMAGIC 가공을 행함으로써 가공 전의 상태에 비해 본래의 우레탄사가 갖는 탄성이 저하하고 있음을 확인할 수 있다. 이것으로 한 매의 소재 중에서 힘의 차이(스트레치성 컨트롤)를 발현시키는 것은 불가능하다. 이에 대해 [C]의 우레탄사는 큰 신도저하는 보이지 않아 VISCOMAGIC 가공 후에 있어서 그 탄성을 유지할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
후처리 기술개발(스티밍~후가공)에 있어서는 앞서 언급한바와 같이 스티밍 조건(온도, 시간, 증기 량 등)의 설정, 또 세정조건에 있어서는 전용 소우핑 머신을 개발, 도입함으로써 VISCOMAGIC 제조기술을 확고히 하였다.
3.3 VISCOMAGIC의 특징
VISCOMAGIC 상품은 1매의 직포 상에 3차원 기능성을 부여할 수 있고, 무엇보다도 비스코텍스로 가공을 행하기 때문에 다양한 색채표현과 기능성을 모두 겸비한 획기적인 상품이다.
①신축성 조절기능 : 신체 부위에 따라 신축성을 변화시킴으로써 체형보정기능의 이너웨어용으로 전개
②통기성 조절기능 : 발한이 쉬운 부위만 통기성을 부여할 수 있는 스포츠웨어용도
③see through : 소재의 투명감을 임으로 표현 가능함으로써 camisole 등의 이너웨어 용도로 전개
4. 향후 전개
VISCOMAGIC과 3D-비스코텍스는 이미 수년 전부터 상품전개하고 있고, 특히 VISCOMAGIC은 시장 요구에 부응, 생산량도 매년 증가하고 있어 주력상품으로 성정이 기대된다. 향후 기술수준을 보다 향상시켜 시장의 요구에 맞춰 소재의 다양성을 꾀할 예정이다.
※ Viscotecs 디자인
 
※ VISCOMAGIC
SEN'I GAKKAISHI(섬유와 공업) Vol.66, No.12(2010)高坂貴浩(코사까타까히로) 외 3인/세이엔(주)
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