스크랩 잉크젯 나염기술

[kibo]

잉크젯 날염기술  

버블젯 프린터의 날염 응용을 중심으로

이 글에서는 차세대 염색법으로 주목받고 있는 잉크젯날염, 그중에도 특히 버블젯 프린터의 날염 응용에 대해서 소개하고자 한다. 현재 날염업계에서는 상품의 기획능력의 향상과 최종가공제품에 가까운 견본의 제작능력, 소품종 다량생산, 시장 니즈(needs) 및 소비자의 요구에 즉각 응할 수 있는 Quick Response의 생산체제 확립이 요구되고 있다.

날염가공의 기반이 되는 중요한 기술 중 하나인 제판기술에 있어서는 날염 스크린 등의 도면작업에 많은 인력과 시간이 요구되며, 경험과 숙련이 필요한 도면 설계사의 부족 등이 문제가 되고 있다.

이 들 날염업계를 둘러싼 이러한 환경변화에 대하여 컴퓨터 기술을 응용한 배색 시뮬레이션 시스템과 밑그림 필름의 제작을 행하는 자동 도면시스템, 판을 사용하지 않고 직접원단에 날염을 행하는 날염용 잉크젯 프린터 등의 연구개발과 제품화가 많이 진행되고 있다.

현재까지는 해결해야 할 여러 문제점 때문에 그 사용이 견본의 제작이나 소로트의 날염에 한정되어 있지만 차세대 염법으로 그 발전이 주목된다.

잉 크젯방식은 날염용 제판을 하지 않고 컴퓨터의 디지털 기록으로부터 직접 포에 날염할 수 있고 컬러화와 기기의 소형화가 용이하며, 기기의 작동시 정숙한 운전이 가능하다는 점 때문에 OA용 프린터에의 응용을 중심으로 제품 전개가 진행되어 왔다.
그중에서도 버블젯 (BJ) 방식은, 위에서 말한 이점과 함께 고밀도화와 기기를 길게 제작할 수 있고 기록속도가 빠르며 프린터 헤드의 저코스트화가 가능하다는 특징으로 인해 현재 주류를 이루고 있다.

잉 크에 사용되는 염료는 초기에는 수용성 염료에 한정되고 분자구조적으로도 제약이 있었으나, 이후 기술의 혁신에 따라 이들 제약이 대폭 완화되기에 이르러 현재는 다양한 염료 및 안료의 사용이 가능해졌으며 OA용 프린터 뿐만 아니라 섬유제품의 날염용으로의 전개도 급속도로 진행되고 있다.
다양한 염료의 사용이 요구되는 염색공업 분야에서도 셀룰로오스 및 폴리아미드섬유에 대해서 뿐만 아니라 폴리에스테르섬유에 대해서도 잉크젯 프린팅에 대한 기술개발이 진행되고 있으며 일본의 캐논사와 鐘紡이 공동개발한 ‘원더프린터’ 등이 상품으로 출시되었다.

잉크젯 날염기술은 컴퓨터에 보존되어 있는 화상데이터를 자료로 염료가 포함된 잉크방울을 직접포면상에 부여하는 무판방식으로 디자인으로부터 생산에 이르기까지 단납기, 소로트 대응이 가능한 혁신적인 날염시스템으로 주목되고 있다.



1. BJ(버블젯) 날염시스템의 개요

BJ날염시스템의 구성은 하드웨어적으로는 디자인처리부와 BJ헤드를 탑재한 프린터부 및 원단반송부로 되어 있다. 재료면에서 특히 잉크와 생지의 가공이 중요하다.
BJ 날염을 행할 즈음에는 우선 어떤 소재를 어떤 용도, 어떤 디자인으로 할 것인가에 의해 화상처리, 생지가공, 잉크, 인쇄조건, 고착조건, 후처리 등의 최적화가 행해진다. 실제의 생산공정에 대해서는 종래의 염색가공기술을 포함한 여러기술의 종합적인 연계가 필요하다. 토출성분에 대해서는 특히 잉크와 헤드의 절묘한 매칭이 요구된다.
화상특성에 대해서는 직접 화상형성에 관계되는 잉크, 생지가공의 영향이 매우 크지만, 토출량, 화상처리 소프트웨어, 본체날염기의 고정밀도 제어기술도 화상품 위에 크게 기여한다. 또 장기간의 연속운전에도 날염품질이 확보돼야 하는 것이 중요하며 본체설계에 대해서는 OA용 프린터와는 다른 설계면의 배려가 필요하다.


2. 날염시스템의 특징

BJ날염시스템은 디지털화되어 있는 화상데이터에 의해 미세 잉크방울을 직접 원단상에 부여하는 무판(無版) 잉크방식이기 때문에 종래의 날염에 비하여 화상, 공정, 환경, 스페이스 면에서 특히 유리하다.

(1) 현재 전개되고 있는 일세대의 날염기는 400dpi (dot/inch)의 BJ헤드와 컬러기술에 의해서 1,670만색의 표현이 가능하다. 또 종래기술에서와 같은 날염판의 엇갈림 현상 등의 문제가 없고, 0.01mm이하의 미세한 선의 표현부터 선염무늬까지의 표현이 가능하며 유화터치의 표현도 가능하고 디자인이 자유롭다.

(2) 컴퓨터에 의해서 화상의 디자인, 저장이 용이해질 수 있고, 희망하는 디자인을 필요한 부분만 즉시 재현성 좋게 생산할 수 있다. 또 어떠한 디자인에 대해서도 좋은 색상으로 확대·축소 무늬도 용이하게 프린트가 가능하며 개성화, 다양화로의 대응이 쉽다. 생산량에 대해서는 종래 날염에서는 최소한 로트 크기가 1500m정도가 안되면 채산성이 맞지 않지만 이 시스템은 50m, 10m로도 대응이 가능하다. 더욱이, 패턴과 색조를 컴퓨터로 컨트롤함으로써 종래의 날염시스템으로는 번잡했던 색관리 등에 대해서 대폭적인 자동화를 이룰 수 있으며, 무판 시스템이기 때문에 숙련을 요하는 도면사가 필요없는 이점도 있다.

(3) 종래시스템에 비하여 염색에 기여하는 염료의 비율이 현격하게 높아져 미염착염료와 처리제에 대한 폐수처리 부담을 줄일 수 있다(종래의 1/10). 또 분말형 염료를 사용하는 것이 아니기 때문에 작업환경을 청결하게 유지할 수 있다.

(4) 스페이스 화상데이터는 광디스크, 자기테이프 등의 매체에 보존할 수 있기 때문에 종래와 같이 스크린판이나 롤러판의 보존장소를 필요로 하지 않게 된다. 또 필요할 때에 필요한 만큼 생산할 수 있으므로 날염물의 저장공간을 줄일 수 있다. 인날기의 설치스페이스에 대해서도 플랫 스크린방식과 같은 긴 라인이 필요가 없으므로 스페이스를 대폭적으로 줄일 수 있다.


3. 시스템구성

(1) 디자인처리부는 디자인 원화를 스캐닝하여 컴퓨터에 입력하거나 컴퓨터의 디자인 툴을 이용하여 창조한 디자인을 처리하는 부분으로 구성되는데, 스캐닝부는 디자인 원화를 스캐닝하여 Red, Green, Blue 256색 또는 1,670만색의 디지털정보로 변환한다.
원화에 관해서는 종래의 날염시스템에서는 판제작을 고려하여 디자인을 고안할 필요가 있었지만 이 시스템은 무판이기 때문에 색의 수를 256색으로 할지 1,670색으로 할지 결정할 때 제약을 받지 않는다.
무 늬의 수정 등도 컴퓨터 상에서 디지털 정보의 수정에 의해 이루어진다. 색의 조합, 복수배색을 작성하기 위한 배색변경을 행할 때 원단에 프린트한 색을 참조할 수 있도록 소재별 원단출력색표를 참조하여 희망하는 색을 컴퓨터에 입력할 수 있으며 배색 시뮬레이션을 할 수 있다.

(2) 1세대 BJ날염기는 400dpi의 미세 BJ헤드를 탑재하여 풀컬러, 고화질날염이 가능하며 1650mm폭의 날염 기포지를 생산할 수 있다. 앞으로는 헤드의 설계에 따라 저밀도 노즐에서부터 고밀도 다노즐화의 고품위 날염까지가 가능해지며 용도, 생산성, 생산가 등의 조건에 따라 헤드의 선택을 할 수 있게 될 것이다.


4. 잉 크

현 재, 면, 견, 나일론, 마, 레이온 등의 섬유에 날염할 수 있는 잉크계열이 제품화되고 있으며 폴리에스테르 섬유에 대해서도 개발이 진행되고 있다. 날염용 잉크의 재료는 OA기기에 이용하는 잉크와 같은 염료, 물, 유기용제가 기본재료이다. BJ방식의 구동원이 되는 발포제로서는 물이 그 역할을 담당하며 토출특성 등의 기본적인 요구특성은 OA용 잉크와 같으므로 구성자체는 OA용 잉크와 유사하다.
한편, 날염용 잉크는 대상섬유에 따라 복수의 염료계열이 요구되고 염료농도가 OA용 잉크보다 높아야 한다는 2가지 면에서 연구가 필요하다.


5. 날염품질

잉 크젯의 최대 난점은 노즐의 막힘 현상인데, 이의 주원인으로는 방치에 의해 노즐선단으로부터 휘발성분의 증발이 진행되어 염료와 불순물이 불용물로 되는 경우, 염료와 무기염 등의 불순물의 회합이 진행되는 경우, 공기 중의 탄산가스와의 반응에 의해 불용성 성분이 생성되는 경우, 그리고 히터상에 색소와 색소중간체의 분해물, 다가금속류 등에 퇴적물인 Kogation이 형성된 경우의 4가지이다.

노즐막힘에 의해 잉크가 나오지 않게 되기까지는 아니더라도 장시간의 내구구동에 의해 노즐 선단부근에 고형분이 퇴적되어 토출량의 조절이 불량하게 되거나 토출량이 저하되는 경우가 있다.
이 에 대한 대응으로 수성매체조성의 최적화가 필요하다. 게다가 물류와 잉크를 간단히 용기에 장기보존하는 경우에 물성변화와 가수분해, 환원분해에 의한 잉크의 변질과 주변재료로부터의 용출(접액성)을 제어하는 것이 필요하다. 또 염색시 염료의 번짐현상의 방지나 염색후 염료의 만족할 만한 견뢰도를 위한 후처리에 대한 연구 등이 필요하다.

이러한 문제점들이 해결된다면 잉크젯 날염기술은 기존의 염색기술을 대체할 차세대의 주요한 기술이 될 것이다. 이제까지 무판 날염기술 중 BJ프린터의 날염기술의 응용에 대해서 간략하게 서술했다. 무판 날염시스템으로의 이행은 시대의 조류라고 생각된다. 또 섬유에 효율적으로 염료를 염착시키는 BJ날염시스템은 염료사용량을 대폭 줄일수 있고 염색폐수를 현저하게 줄일 수 있다.

세계화된 견지에서 보면 보다 환경친화적인 시스템이라고 볼 수 있다. 앞으로 무판 날염기술의 발전을 위해서는 보다 높은 생산성을 위한 개선이 필요하며 이를 위한 기술의 확립이 뒷받침이 돼야 할 것이다.
BJ방식에 의한 날염 시스템이 발전되어 염색공업계에 확산되고 기존의 염색기술 중 우세한 기술과 융합되어 새롭게 발전과 혁신을 이루어 소비자의 여러 감성에 대응할 수 있는 보다 풍부한 제품들이 보급되기를 기대한다

출처 섬유 상식 ** 잉크젯 날염 기술|작성자 레몬트리