표제지

목차

국문초록 12

Ⅰ. 서론 15

Ⅱ. 이론적 배경 19

1. 텍스타일 프린팅 프로세스 19

1.1. DTP 프로세스 21

1.2. DTP 잉크 종류 23

2. 잉크젯 프린팅 시스템 24

2.1. 잉크젯 프린터 24

2.2. 잉크젯 잉크 26

3. 잉크 제조에 사용한 천연색소 29

3.1. Cyan 치자 청 30

3.2. Magenta 아마란스 31

3.3. Yellow 치자 황 32

3.4. Black 로그우드 & 락 33

Ⅲ. 실험 35

1. 실험재료 35

1.1. 시료 35

1.2. 염재 35

1.3. 호제 및 시약 36

2. 실험방법 38

2.1. 색소추출 및 분말화 38

2.2. 전처리, 프린팅 및 후처리 40

2.3. 측정 및 평가 40

Ⅳ. 결과 및 고찰 43

1. 제조한 천연 잉크젯 잉크 특성 43

1.1. 잉크 유기용제 및 습윤제 선정 43

1.2. 잉크젯 CMYK 천연잉크 제조 46

2. CMYK 제조 잉크의 물성 평가 77

2.1. 천연색소 입도 77

2.2. 색 특성 81

2.3. 점도 82

2.4. 접촉각 83

2.5. pH 측정 84

2.6. 저장안정성 85

3. 전처리 조제 및 효과 87

3.1. 전처리제 조성 87

3.2. 호제 종류에 따른 발색성 92

3.3. 전처리제 농도 변화에 따른 발색성 100

3.4. 전처리제 pH 변화에 따른 발색성 110

4. 견뢰도 평가 124

4.1. 마찰견뢰도 124

4.2. 세탁견뢰도 125

4.3. 일광견뢰도 126

Ⅴ. 잉크젯 프린터를 이용한 텍스타일 프린팅 127

1. 빨강계열 텍스타일 프린팅 128

2. 녹색계열 텍스타일 프린팅 130

3. 보라계열 텍스타일 프린팅 132

4. 프린팅 첨예성 134

5. 다양한 색의 문양 텍스타일 프린팅 139

Ⅵ. 결론 142

참고문헌 145

Abstract 151

Table 1. Advantages and disadvantages according to the type of DTP process 22

Table 2. Comparisons of ink chemistry 23

Table 3. CMYK color standard(International Commission on Illumination, CIE) 26

Table 4. General Composition of Water-Based Ink jet Ink 29

Table 5. Classification of natural dyes according to color series 29

Table 6. Characteristics of fabrics 35

Table 7. Components and suppliers of manufactured natural ink 36

Table 8. Components and suppliers of manufactured pretreatment agent 37

Table 9. Application of Glycol Ether 44

Table 10. Physical property of Glycol Ether for textile 45

Table 11. Component and component ratio of natural ink 47

Table 12. Glycerin concentration test process in cyan ink components(1) 48

Table 13. Glycerin concentration test process in Cyan ink components(2) 49

Table 14. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Cyan ink components(1) 51

Table 15. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Cyan ink components(2) 52

Table 16. Color characteristics according to the concentrat ion of Gardenia Blue colorant in Cyan ink 53

Table 17. Component and component ratio of natural Cyan ink 54

Table 18. Glycerin concentration test process in Magenta ink components(1) 56

Table 19. Glycerin concentration test process in Magenta ink components(2) 57

Table 20. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Magenta ink components(1) 58

Table 21. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Magenta ink components(2) 59

Table 22. Color characteristics according to the concentration of Amaranth colorant in Magenta ink 60

Table 23. Component and component ratio of Magenta ink 61

Table 24. Glycerin concentration test process in Yellow ink components(1) 63

Table 25. Glycerin concentration test process in Yellow ink components(2) 64

Table 26. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Yellow ink components(1) 66

Table 27. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Yellow ink components(2) 67

Table 28. Color characteristics according to the concentration of Gardenia Yellow colorant in Yellow ink 68

Table 29. Component and component ratio of Yellow ink 69

Table 30. Glycerin concentration test process in Black ink components(1) 71

Table 31. Glycerin concentration test process in Black ink components(2) 72

Table 32. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Black ink components(1) 73

Table 33. Triethylene Glycol Monobutyl Ether concentration test process in Black ink components(2) 74

Table 34. Color characteristics according to the concentration of Logwood and Lac colorant in Black ink 75

Table 35. Component and component ratio of natural Black ink 76

Table 36. Particle size of natural colorant used in ink manufacturing 80

Table 37. Color characteristics and color samples of standard & natural CMYK ink 81

Table 38. Viscosity of standard & natural CMYK ink 82

Table 39. Contact angle of standard & natural CMYK ink 83

Table 40. pH of standard & natural CMYK ink 84

Table 41. Changes in pH and viscosity before and after ink storage at 60℃ for one week 85

Table 42. Printing color characteristics according to the type of thickener in cotton samples 89

Table 43. Print ing color characteristics according to the type of thickener in silk samples 91

Table 44. Printing color characteristics after steaming process according to the type of thickener in cotton samples 93

Table 45. Printing color characteristics after washing off according to the type of thickener in cotton samples 95

Table 46. Printing color characteristics after steaming process according to the type of thickener in silk samples 97

Table 47. Printing color characteristics after washing off according to the type of thickener in silk samples 99

Table 48. Printing color characteristics according to Guar gum concentration change in cotton sample 101

Table 49. Color characteristics after steaming according to Guar gum concentration change in cotton sample 102

Table 50. Color characteristics after washing off according to the change of Guar gum concentration in cotton sample 104

Table 51. Print ing color characteristics according to Guar gum concentration change in silk sample 106

Table 52. Color characteristics after steaming according to Guar gum concentration change in silk sample 107

Table 53. Color characteristics after washing off according to the change of Guar gum concentration in silk sample 109

Table 54. Printing color characteristics according to pH change of pretreatment in cotton sample 111

Table 55. Color characteristics after steaming according to pH change of pretreatment in cotton samples 113

Table 56. Color characteristics after washing off according to pH change of pretreatment in cotton sample 115

Table 57. Comparison before and after pH change of pretreatment agent for cotton sample 116

Table 58. Printing color characteristics according to pH change of pretreatment in silk sample 118

Table 59. Color characteristics after steaming according to pH change of pretreatment in silk samples 120

Table 60. Color characteristics after washing off according to pH change of pretreatment in silk sample 122

Table 61. Comparison before and after pH change of pretreatment agent for silk samples 123

Table 62. Rubbing fastness of natural ink printing 124

Table 63. Washing fastness of natural ink printing 125

Table 64. Light fastness of natural ink printing 126

Table 65. Red series textile printing with a mixture of magenta ink and yellow ink on cotton 129

Table 66. Red series textile printing with a mixture of magenta ink and yellow ink on silk 129

Table 67. Green series textile printing with a mixture of Cyan ink and Yellow ink on cotton 131

Table 68. Green series textile printing with a mixture of Cyan ink and Yellow ink on silk 131

Table 69. Purple series textile printing with a mixture of Magenta ink and Black ink on cotton 133

Table 70. Purple series textile printing with a mixture of Magenta ink and Black ink on silk 133

Table 71. Printing width of warp and weft according to ink color in cotton and silk 138

 최근 환경문제가 심각해지면서 친환경은 더 이상 선택의 문제가 아니라 인류의 생존을 위해 반드시 실행해야하는 필수조건이 되어가고 있다. 친환경에 대한 소비자의 인식과 사회적 기준이 높아지면서 많은 기업들은 환경오염을 최소화하는 다양한 방법들을 강구하고 있다. 이에 많은 물과 화학염료가 사용됨에 따라 대량의 폐수를 발생해온 염색가공 산업에서도 새로운 친환경 날염 시스템인 디지털 날염(Digital Textile Printing, DTP)이 도입되고 있다. 섬유 직물에 색상과 패턴을 단일 공정으로 찍어내는 방식인 DTP는 환경 보호는 물론 생산 비용 절감, 디자인의 다양화, 패션의 개성화 및 단기화 등 시대적 요구에 부응하는 기술이다.

본 연구의 목적은 DTP용 천연잉크를 개발하여 텍스타일 프린팅하는 것이다. 즉, 지속가능한 염색방법에 대한 연구의 일환으로 DTP 산업 현장에서 사용되는 피에조 방식의 잉크젯 프린터용 CMYK 잉크를 생분해성이 있는 천연색소로 제조하여 더 친환경적인 텍스타일 프린팅을 하는 것이다.

이를 위하여 다음과 같은 실험을 진행하였다. 먼저 CMYK 잉크에 각각 사용할 수 있는 천연색소를 선정하고 잉크방울 테스트, 점도측정, 프린터 출력 등을 통해 CMYK 천연잉크를 제조하였다. 또한 식물성 섬유와 동물성 섬유를 대표하는 면, 견 시료에 효율적인 전처리제를 제조하여 도포한 후 증열, 수세, 건조 등의 후처리 과정을 거친 뒤 견뢰도 및 첨예성 평가를 하였다. 그 다음 시료에 텍스타일 프린팅하여 CMYK 색뿐만 아니라 다양한 색상과 문양을 섬세하게 표현할 수 있는지 알아보았다.

잉크젯 천연잉크는 천연색소, 습윤제, 수용성 유기용매, 계면활성제, 소포제, 알칼리제, 증류수로 구성하였다. Cyan, Magenta, Yellow ink 제조에는 치자청, 아마란스, 치자황 천연색소를 각각 사용하였으며 Black ink에는 로그우드와 락 색소를 Fe 매염제와 함께 사용하였다. 습윤제로는 glycerin, 수용성 유기용매로는 BTG(Triethylene Glycol Monobutyl Ether)를 사용하였으며 각각의 농도는 제조한 잉크 방울의 모양과 크기, 점도, 색 특성을 고려하여 결정하였다. 기타 첨가제로서 계면활성제(0.1%), 소포제(0.1%)는 그 양을 고정하여 일정 비율로 사용하였고 pH 조절이 필요한 경우 알칼리제를 첨가하였다.

제조한 CMYK 천연잉크는 각각 5.3PB 7.9/4.8, 1.9RP 6.1/10.6, 10.0Y 8.8/4.7, 0.5P 5.9/1.2의 Munsell값을 나타냈으며 잉크 고유의 색으로 프린팅 할 수 있었다. 사용한 천연색소들의 평균입도는 23.22~109.7(㎛)이었으며 제조한 잉크는 점도 2.54~4.38(cP), 접촉각 28.38~46.93(° ), pH 6.34~7.21 범위의 물성을 나타냈다. 또한 60℃에서 일주일 동안 보관 후 잉크의 pH는 5.95~6.43, 점도는 3.00~6.91(cP) 범위를 나타냈으며 육안으로 봤을 때 잉크 성분의 응집이나 침전이 전혀 없어 제조잉크를 장기간 사용하여도 잉크 물성이 안정적임을 알 수 있었다.

제조한 천연잉크의 고품질 프린팅을 위해 전처리제를 제조하였다. 전처리제 조성물 중 호제는 구아검이 가장 효과적이었으며 농도는 면·견 시료 모두 0.2%(o.w.b.)가 적절하였다. 면 시료용 전처리제는 pH 7.5에서 효과적이었으나 견 시료는 pH 변화에 따른 염착량의 증가는 없었다. 전처리제는 구아검 0.2%, 습윤제 8%, 침투증진제 2%, 환원방지제 2%, 증류수로 구성하였다.

천연잉크 프린팅물의 실생활 활용을 위해 견뢰도를 평가하였다. CMYK 프린팅의 마찰견뢰도는 매우 우수하여 건조·습윤 상태에서 모두 5등급으로 평가되었다. 면 시료의 세탁견뢰도는 우수하였다. CMYK 프린팅의 변퇴색 견뢰도는 4/5등급, 이염 견뢰도는 모두 5등급으로 평가되었다. 견 시료의 Magenta 프린팅의 변퇴색 견뢰도는 3/4등급이었으나 Cyan, Yellow, Black 프린팅은 모두 5등급이었으며 이염 견뢰도는 CMYK 프린팅 모두 5등급이었다. 일광견뢰도는 Cyan 프린팅이 2등급으로 낮았으나, Yellow 3등급, Magenta 4등급 그리고 Black 프린팅은 4/5 등급으로 평가되었다.

제조한 천연잉크의 프린팅 질(quality)을 알아보기 위해 CMYK 잉크 0.3mm, 0.5mm 선 이미지의 번짐 정도를 측정한 결과 견 시료보다는 면 시료, 위사 방향보다는 경사 방향의 첨예성이 더 우수하였다. 이는 얇은 견 시료보다 두꺼운 면에서 덜 번지고 두 시료 모두 경사 수가 위사의 수보다 더 커 위사방향보다 더 촘촘한 경사방향으로 잉크가 더 빨리 흡수되었기 때문에 덜 번지는 것이다. 프린팅 이미지의 첨예성은 직물의 경사, 위사의 수, 두께 등의 구조에 따라 영향이 있음을 알 수 있었다.

Cyan, Magenta, Yellow 그리고 이들의 혼합색인 빨강과 녹색계열은 면 시료보다 견 시료에서 △E, K/S가 높아 발색성이 더 좋았으나 Black은 면 시료의 발색성이 더 좋았다. 단색뿐만 아니라 다양한 색의 꽃, 체리, 나뭇잎 등의 문양을 섬세하게 프린팅 할 수 있었다.