섬유 안료 인쇄: 결합제의 화학

난지바 누르

이 기사는 바인더의 화학적 성질과 면 직물의 안료 날염에서 바인더의 작용에 대해 설명합니다. 섬유 재료의 날염은 아마도 오랜 역사와 확실한 미래를 가진 산업 예술로 가장 잘 묘사될 것입니다. 텍스타일 프린팅은 텍스타일 직물에 색상과 디자인을 도입하는 데 사용되는 가장 다재다능하고 중요한 방법입니다. 안료 인쇄에서는 섬유에 친화력이 없는 불용성 안료를 결합제나 결합제로 섬유에 고정합니다. 텍스타일 날염에서 염료 또는 안료는 페이스트를 날염하여 섬유 직물로 전이됩니다. 바인더는 직물 인쇄에 안료를 사용할 때 직물의 색상을 유지하는 데 사용되는 메커니즘입니다. 바인더의 선택은 항상 최종 견뢰도 요구 사항과 프로세스의 비용 요구 사항에 따라 달라집니다. 이 논문 검토에서는 안료 인쇄에서 바인더의 필요성과 기능, 바인더의 화학적 특성 및 섬유 기판에 안료를 고정시키는 역할을 더 강조합니다.

바인더란?

바인더는 섬유 안료 인쇄에서 셀룰로오스 섬유와 안료를 결합시키는 화학 제품입니다. 섬유 안료 인쇄에 사용되는 거의 모든 바인더는 부가 중합 제품입니다. 그것은 장쇄 고분자로 구성된 필름 형성 물질로 안료와 함께 섬유에 적용될 때 3차원 네트워크를 생성합니다. 목적을 위해 다양한 바인더도 개발되어 최종적으로 유중수 및 수중유 에멀젼을 사용하게 되었습니다. 이것은 섬유 날염에서 안료의 사용을 크게 가속화시켰고, 그 후 안료는 날염에 사용되는 주요 착색 물질이 되었습니다.

안료 인쇄

현재 안료 인쇄는 아마도 직물 인쇄에 가장 일반적이고 광범위하게 사용되는 기술일 것입니다. 안료 인쇄에서는 섬유에 대한 친화력이 없고 패턴의 결합제로 직물에 고정되는 불용성 안료가 필요합니다. 이 설명은 지나치게 단순화된 것일 수 있지만 염료 특유의 반응의 결과로 섬유에 흡수되고 고정되는 염료와 안료를 분명히 구분합니다. 인쇄 페이스트는 사전 정의된 패턴의 형성을 가능하게 하는 인쇄의 주요 구성 요소입니다. 안료 인쇄용 인쇄 페이스트는 일반적으로 안료, 유화제, 결합제, 연화제, 증점제, 소포제 및 가교제를 함유한다.

그러나 안료 인쇄에는 몇 가지 문제가 있습니다. 상대적으로 고온 경화, 손이 뻣뻣하고 인쇄물의 내식성이 좋지 않습니다. 이러한 단점은 사용되는 바인더와 관련이 있습니다. 따라서 안료 제품의 품질을 향상시키기 위해서는 바인더의 전반적인 특성을 개선해야 합니다. 경화 온도를 낮추는 방법은 고온 경화 공정이 에너지를 낭비할 뿐만 아니라 고온 공정을 견딜 수 없는 기판을 파괴할 위험이 있기 때문에 가장 주목을 받았습니다.

바인더 분류 및 기능

일반적으로 섬유날염용 바인더는 반응성 바인더와 비반응성 바인더로 분류된다. 비반응성 결합제는 반응성 그룹을 포함하지 않습니다. 반응성 그룹이 없기 때문에 고정 또는 경화 중에 자가 가교되지 않습니다. 따라서 기판에 안정한 바인더 필름을 형성하기 위해서는 고정제의 첨가가 필요하다. 반응성 결합제는 일반적으로 N-메틸 아크릴아미드 또는 유사한 화합물과 같은 단량체와의 공중합에서 반응성 그룹을 포함합니다. 이러한 바인더는 자체 가교가 가능하며 고정하는 동안 안정적인 필름을 형성합니다.

바인더는 일반적으로 다음을 위해 인쇄 페이스트에 추가됩니다.

• 안료를 코팅하고 매우 미세한 분산액의 인쇄를 허용합니다.

• 기계적 마모로부터 안료를 보호하고,

• 섬유에 안료를 고정하고

바인더의 필수 품질

안료 인쇄에 사용되는 바인더는 특정 품질을 갖추어야 합니다. 바인더는 인쇄 중 전단력에 의해 응고되지 않아야 합니다. 응고가 발생하면 실제 인쇄 중에 화면 막힘과 인쇄 롤러의 조각 막힘이 발생합니다. 바인더 필름은 투명하고 균일한 두께로 매끄럽고 너무 딱딱하지도 부드럽지도 않아야 합니다. 본질적으로 탄성이 있어야 하고 끈적임 없이 기재에 대한 접착력이 양호해야 합니다. 화학적 및 기계적 응력에 대한 저항성이 우수해야 하며 인쇄 롤러, 스크린, 백 그레이 및 블랭킷의 조각에서 쉽게 제거할 수 있어야 합니다. 이러한 특성 중 하나는 다른 것의 비용으로 개선될 수 있습니다. 우수한 바인더는 점도에 부정적인 영향을 주지 않고 인쇄 페이스트에 쉽고 원활하게 분산되고 스크린 및 롤러와 같은 인쇄 장비에서 쉽게 제거되는 무색, 무취의 화합물이어야 합니다. 바인더는 안료 입자를 캡슐화하는 유연한 필름을 형성하고 세탁 및 드라이클리닝 중에 부풀지 않고 직물에 접착되어야 합니다.

텍스타일 바인더는 안료 입자를 포획하기 위한 매트릭스를 형성하는 데 필요하며 세척 또는 문지름과 같이 텍스타일 기질에서 안료를 제거하는 경향이 있는 외부 힘에 대해 안정적이어야 합니다. 바인더는 적용에 적합해야 하며 안료의 착색 효과를 향상시키기 위한 다른 특성을 가져야 합니다. 안료 착색은 기질에 부가적인 효과이기 때문에 이 첨가 성분은 직물 기질의 느낌을 변화시키는 경향이 있습니다.

안료 인쇄 바인더 현황

시장에 나와 있는 대부분의 안료 인쇄 바인더는 비닐 기반 모노머로부터 유화 중합 공정에 의해 형성되는 거대분자 코폴리머입니다. 여기에는 친수성 부분이 포함되어 있어 인쇄 페이스트 제형 및 측쇄 작용기에서 분산될 수 있으며, 그 중 일부는 가교 반응을 통해 필름을 형성할 수 있습니다. 가교결합은 직물에 안료를 캡슐화하는 결합제 필름에 구조를 부여하는 "접착제"입니다. 일반적으로 가교를 형성하지 않는 관능기는 메틸, 에틸 및 부틸 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 스티렌 및 에틸 그룹이며, 가교를 형성하기 위해 반응하는 그룹은 아크릴아미드, 메틸올아크릴아미드, 히드록실 에틸 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 및 푸마르산. 이러한 그룹의 대부분은 소수성이며 물에서 프린트 페이스트의 팽창을 방지하는 데 도움이 됩니다.

직물용 안료 인쇄 페이스트의 결합제로서 화학적으로 변형된 밀 글루텐의 사용은 의류 및 인테리어 적용을 위한 직물 안료 인쇄 결합제에 필요한 성능 특성이 화학적 변형의 경제적인 방법에 의해 달성될 수 있다는 것을 조사했습니다. 본 연구는 제지 바인더용 글루텐의 화학적 변형으로 인한 알칼리성 용액에서의 용해도 및 기술적 특성을 향상시켰다. 밀 글루텐은 밀가루, 글루테닌 및 글리아딘에서 발견되는 두 가지 수불용성 단백질로 구성됩니다. 글루테닌 분자는 선형 구성을 가지며 이황화 및 기타 가교결합을 형성할 가능성이 있습니다. 글리아딘은 작은 구형 분자로 구성되어 있으며 부드럽고 접착력이 좋습니다.

안료가 인쇄된 직물의 마찰 견뢰도 특성은 안료의 불용성 때문에 반응성 인쇄 직물의 마찰 견뢰도보다 낮습니다. 그러나 적절한 바인더를 선택하면 균열 견뢰도를 향상시킬 수 있습니다. 휘발성 유기 화합물이 없는 폴리에틸렌 글리콜 또는 글리세롤 에톡실레이트-코-프로폭실레이트를 기반으로 하는 폴리우레탄 아크릴레이트의 일부 새로 제조된 수성 올리고머(바인더)가 안료 염료를 사용하는 모든 유형의 섬유 직물의 스크린 인쇄용 인쇄 페이스트를 준비하는 데 안전하게 사용될 수 있음을 조사했습니다. . 글리세롤 에톡실레이트 코프로폭실레이트를 기반으로 하는 폴리우레탄 아크릴레이트를 사용하여 인쇄한 샘플에 대해 가장 높은 색 강도(K/S)가 얻어지고 견뢰도 특성 범위는 양호에서 우수 사이이며 이는 인쇄된 직물 유형에 관계없이 사실입니다. 가장 낮은 K/S는 상용 바인더로 Ebecryl 2002를 사용한 경우이다. PEG2000 기반 PUA 결합제는 모든 유형의 날염 직물에 대해 PEG1000 플러스 2000 기반 PUA 결합제보다 더 나은 K/S를 제공합니다.

다시 말하지만, 폴리에스터 직물의 마찰 견뢰도는 바인더 탄성, 텍스타일 재료에 대한 접착력 및 날염 페이스트에서 안료의 불균일한 분산에 따라 달라집니다. 바인더는 잘 분산되었고 동일한 탄성을 가졌습니다. 이러한 결과는 플라스마 처리가 인쇄 페이스트 및 바인더에 대한 직물 접착력을 향상시킨다는 것을 나타냅니다. 마찰 견뢰도 결과는 처리되지 않은 직물보다 플라스마 처리된 직물의 바인더 필름 강도가 더 우수하기 때문일 수 있습니다. 플라즈마 처리 후 바인더와 섬유 사이의 결합량과 극성 그룹의 증가로 인해 화학 결합의 저항이 증가했습니다.

결합제를 사용하여 직물에 안료를 고정할 때; UV 및 방사선 경화 기술은 낮은 에너지 소비, 짧은 시동 기간, 빠르고 안정적인 경화, 낮은 환경 오염, 실온에서의 경화, 공간 절약 등으로 인해 섬유 산업에서 사용됩니다.

안료 고정에서 바인더의 작용

염색 공정과 착색 공정의 차이점은 안료 색상 직물은 경화 공정이 필요하다는 것입니다. 안료는 직물에 친화력이 없기 때문입니다. 직물에 대한 안료 고정은 직물에 안료를 고정하기 위해 경화 공정이 필요한 결합제에 의존합니다. 기존의 경화는 안료 색상 직물을 건조시킨 다음 열로 경화하여 부드러운 유기 베이스(모노머 및/또는 올리고머)를 거친 폴리머로 변환해야 하는 열 공정입니다. UV 경화는 열처리 공정의 대안입니다. UV 경화 수지 제형에는 올리고머, 모노머 및 광 개시제가 함유되어 있습니다. 이러한 구성 요소는 광 개시제를 사용하는 자유 라디칼 메커니즘에 의해 중합(경화)될 수 있으며 UV 광에 노출되면 거의 즉각적인 경화 반응을 유발합니다. 따라서 UV 경화는 몇 초 만에 완전히 중합된 네트워크를 생성하며 열 경화보다 빠릅니다. 안료 인쇄를 위한 UV 경화가 연구되었으며, 이 공정과 관련된 문제로는 낮은 내식성, 뻣뻣한 직물 촉감, 안료가 포함될 때 수지의 낮은 경화 효율 등이 있습니다. 방사선 경화성 액체 조성물에 분산된 안료로 인쇄하고 자외선으로 경화하면 건조 단계가 제거되고 경화에 필요한 에너지가 크게 줄어듭니다. 높은 경화 속도, 높은 가교 밀도 및 유기 용제의 부재로 인해 UV 경화는 모든 종류의 코팅 및 잉크 응용 분야에서 잘 확립된 기술이 되었습니다.

오늘날 폴리에테르, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리아크릴레이트 및 우레탄 아크릴레이트와 같은 수많은 UV 경화형 모노머 및 올리고머를 사용할 수 있습니다. 원료, 즉 결합제로서의 올리고머, 동반 모노머 및 광개시제를 선택함으로써 경도, 유연성, 저항성 및 접착력과 같은 필름 특성을 매우 유연한 방식으로 제어할 수 있습니다. 인쇄물의 견뢰도 특성은 사용된 바인더의 유형과 선택한 섬유 직물의 유형에 따라 다릅니다. 바인더의 농도와 유형은 모두 UV 경화 인쇄물의 색상 강도에 영향을 미칩니다.

주요 참조:

• 섬유 안료 인쇄에서 바인더의 역할과 화학, 섬유 과학 및 공학 저널

• 직물의 착색 이론." 염색가와 색채가 협회

지난 50년 동안의 안료 인쇄의 발전". 착색 및 관련 주제의 진행 검토