KR100488163B1 - 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법 및 이를 위한전처리액 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법 및 이를 위한 전처리액 조성물에 관한 것으로, 특히 잉크젯프린터를 이용하여 플라스틱, 유리, 타일 등 잉크의 용제가 침투할 수 없는 비침수성 소재에 대해 직접적인 인쇄를 행할 수 있도록 하는 방법 및 이를 위한 전처리액 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 잉크젯 인쇄방법은, 인쇄 소재에 대한 전처리액의 코팅단계; 잉크젯프린터를 이용한 인쇄단계; UV 코팅 및 건조단계; 및 하드코팅 단계로 이루어지며, 본 발명에서는 상기 전처리액으로 알키드수지 15∼20 중량부; 톨루엔 16∼22 중량부; 크실렌 14∼18 중량부; 메틸에틸케톤 8∼14 중량부; 니트로셀룰로오스 2∼5 중량부; 디메틸에테르 30∼35 중량부를 포함하는 조성물을 제공한다. 본 발명에 따르면, 전처리액 조성물을 소재에 도포하는 것만으로 피인쇄물이 되는 소재 자체의 물성에 관계없이 잉크젯 인쇄가 가능하게 되어 기존에 인쇄가 어려웠던 플라스틱, 유리, 타일, 도자기 등 다양한 소재에 잉크젯프린터를 이용한 이미지 구현이 가능하게 되며, 정밀하고도 견뢰도가 우수한 인쇄물을 얻을 수 있다.

Description

비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법 및 이를 위한 전처리액 조성물 {A METHOD FOR INK-JET PRINTING NON-INFILTRATIVE MATERIALS AND PRE-TREATMENT COMPOSITION FOR IT}

본 발명은 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법 및 이를 위한 전처리액 조성물에 관한 것으로, 특히 잉크젯프린터를 이용하여 플라스틱, 유리, 타일 등 잉크의 용제가 침투할 수 없는 비침수성 소재에 대해 직접적인 인쇄를 행할 수 있도록 하는 방법 및 이를 위한 전처리액 조성물에 관한 것이다.

잉크젯프린터는 보통 가는 노즐을 통해 잉크적을 발생, 토출시킨 후 이 잉크 소적을 피인쇄물에 부착시킴으로써 인쇄를 행하는 방식의 프린터로, 고속인쇄 및 다색인쇄를 행할 수 있는 특징이 있어 현재 많이 활용되고 있으며 그 적용범위 또한 점차 확대되고 있다.

그러나, 종래의 잉크젯프린터는 대부분 종이를 피인쇄물로 하거나 디지털 날염용 잉크젯프린터의 경우 섬유를 피인쇄물로 하고 있는데, 그 밖의 소재들, 예를 들어 플라스틱, 유리, 타일 등의 소재에는 적용이 어려운 것으로 알려져 있다. 이는 잉크젯프린터에 사용되는 잉크가 물이나 알코올, 아세톤, 에틸렌 등의 용제에 염료를 녹여서 만든 것으로, 이러한 용제를 흡수하지 않는 소재, 즉 플라스틱, 유리, 타일 등의 비침수성 소재에서는 잉크의 뭉침현상이 발생하고 낮은 인쇄 견뢰도 등으로 인해 이미지 구현이 불가능하기 때문이다.

이와 관련하여 국내 실용신안등록 제229994호는 타일이나 플라스틱판 위에 인쇄할 수 있도록 표면에 투명 래커를 도포하여 전처리층을 형성한 후 잉크젯프린터를 사용하여 인쇄하는 방법을 기술하고 있으며,

국내 공개특허 1999-29618호는 잉크젯 기록에 사용하기에 적합한 기록매체로서 플라스틱필름 또는 수지코팅지 등의 기재에 친수성 수지와 양이온성 화합물을 사용하여 잉크수용층을 형성한 기록매체를 기술하고 있다.

그러나 상기 국내 실용신안등록 제229994호의 경우 플라스틱, 타일 등의 피인쇄물에 단순히 래커칠을 하는 정도로 인쇄의 정밀도, 견뢰도 등에서 만족할 만한 인쇄상태를 얻을 수 있을지 의문시되고, 실제 다양한 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법으로 사용하기는 어려울 것으로 생각된다.

본 발명에서는, 종래에 잉크젯프린터로 직접적인 인쇄를 행하기 어려웠던 플라스틱, 유리, 타일 등의 비침수성 소재에 소정의 전처리 및 후처리를 함으로써 인쇄 소재 자체의 물성에 구애됨이 없이 간단한 방법으로 직접 잉크젯 인쇄를 행할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

잉크젯프린터를 이용하여 인쇄를 행하기 위해서는 노즐을 통해 토출·분사된 잉크적이 피인쇄물인 소재에 부착되어야 하는데, 이는 구체적으로 분사된 잉크가 소재 속으로 침투(infiltration)한 후 용제가 증발되면서 염료만 남아 소재와 물리적인 결합을 이루기 때문에 가능하다. 따라서 잉크, 즉 물이나 알코올, 아세톤, 에틸렌 등의 잉크 용제가 침투할 수 없는 비침수성 소재나 침수성 소재라도 방수처리, 광택처리 등으로 표면처리가 되어 있으면 잉크적이 표면장력에 의해 뭉치게 되어 원하는 정밀도의 잉크젯 인쇄를 할 수 없고, 출력된 이미지 또한 소재와 물리적으로 결합되지 않아 마찰 등으로 금방 지워지게 된다.

따라서, 본 발명에서는 잉크젯 잉크를 흡수할 수 있는 물성을 지니고, 동시에 피인쇄물이 되는 소재와 물리적으로 결합할 수 있는 접착력을 가진 코팅액을 소재에 전처리함으로써 비침수성인 소재에 대해서도 직접적으로 잉크젯 인쇄를 행할 수 있는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서는 상기와 같은 잉크젯 인쇄 후 소정의 코팅을 행하는 후처리를 함으로써 인쇄의 정밀도, 다양한 외부환경에 대한 견뢰도 등에서 만족할 만한 인쇄상태를 얻을 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서는 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄를 위해 사용되는 전처리액 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 더 잘 알게 될 것이다.

본 발명에서 제공하는 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법은,

잉크젯프린터를 이용하여 컴퓨터에서 처리된 이미지를 피인쇄물인 소재에 출력시키는 잉크젯 인쇄방법에 있어서,(a) 비침수성인 소재의 표면에, 알키드수지 15∼20 중량부; 톨루엔 16∼22 중량부; 크실렌 14∼18 중량부; 메틸에틸케톤 8∼14 중량부; 니트로셀룰로오스 2∼5 중량부; 디메틸에테르 30∼35 중량부를 포함하는 전처리액을 코팅시키는 단계와;(b) 상기 전처리액이 코팅된 비침수성 소재에 잉크젯프린터를 이용하여 이미지를 출력시키는 단계와;(c) 상기 출력된 이미지에 UV 코팅을 한 후 70∼110℃에서 건조시켜 표면을 강화하는 단계와;(d) 상기 UV 코팅면에 에폭시수지를 이용하여 하드코팅을 하는 단계;를 포함한다.

이하, 각 단계별로 상세히 설명한다.

전처리액의 코팅 단계

본 단계에서는 소정의 전처리액을 인쇄하고자 하는 비침수성 소재의 표면에 코팅시킨다.

전처리에 사용되는 코팅액(이하, "전처리액" 또는 "전처리코팅액"으로 표현함)은 잉크젯 잉크를 흡수할 수 있는 물성, 즉 잉크에 사용된 용제가 침투할 수 있는 물성을 지니고 또한 동시에 피인쇄물이 되는 소재와 물리적으로 결합할 수 있는 물성을 지녀야 한다.

통상 잉크젯 잉크는 물을 용제로 사용하는 수성잉크와 알코올, 아세톤, 에틸렌 등을 용제로 사용하는 유성잉크로 나뉘는데, 본 발명에서는 이러한 수성과 유성잉크를 모두 사용할 수 있도록 전처리액이 물, 알코올, 아세톤, 에틸렌 등을 모두 흡수할 수 있는 성질을 갖도록 한다.

또한, 상기 전처리액에는 피인쇄물인 소재와 전처리된 코팅층이 물리적으로 결합할 수 있도록 접착성분이 포함되는데, 접착성분을 너무 많이 사용하면 뭉침 현상이 발생하여 인쇄의 질이 떨어질 수 있고 너무 적으면 전처리층의 결합력이 약해 인쇄의 견뢰도가 떨어지게 되므로, 적정한 범위로 포함될 수 있도록 한다.

또한, 소재에 전처리된 코팅층은 잉크젯 잉크를 어느 정도 번지게 하여야 하는데, 이는 4색 CMYB(Cyan, Magenta, Yellow, Black) 또는 6색 잉크의 혼합으로 중간 색을 표현할 경우 잉크적이 어느 정도 번지지 않으면 혼합색이 잘 구현되지 않기 때문이다.

본 발명의 전처리액은 상기와 같은 조건을 모두 만족시키는 것으로, 알키드수지(alkyd resin) 15∼20 중량부; 톨루엔(toluene) 16∼22 중량부; 크실렌(xylene) 14∼18 중량부; 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone) 8∼14 중량부; 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 2∼5 중량부; 디메틸에테르(dimethyl ether) 30∼35 중량부를 포함하는 조성으로 이루어진다.

또한, 상기 전처리액은, 피인쇄물의 소재와 사용되는 잉크의 종류에 따라 접착성분을 조절하기 위해 아크릴수지(acrylic resin)를 3∼10 중량부 범위에서 부가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 상기 전처리액의 코팅에 앞서, 기저코팅 단계를 추가로 포함할 수 있다. 기저코팅은 에폭시수지 60∼80 중량부; 나프타 용제 10∼14 중량부; 에틸렌글리콜 10∼14 중량부를 포함하는 코팅액을 상기 비침수성 소재에 코팅처리한다. 이때 에폭시수지로는 테트라브로모비스페놀 에이 디글리시딜 에테르(tetra bromo bisphenol A diglycidyl ether)와 같은 브롬화 에폭시수지 (brominated epoxy resin), 노볼락 에폭시수지(novolac epoxy resin) 등이 사용될 수 있다.

잉크젯프린터를 이용한 인쇄단계

본 단계에서는 잉크젯프린터를 이용한 일반적인 인쇄와 같은 방법으로, 상기 와 같이 전처리액으로 코팅처리된 소재에 소망하는 이미지를 출력한다.

이때 사용되는 잉크젯프린터는 상용 잉크젯프린터면 모두 가능하며, 보다 바람직하게는 본 출원인의 선출원발명인 특허출원 제99-64507호 "디지털 날염용 잉크젯 프린터"를 사용하여 규격이나 형상에 관계없이 다양한 피인쇄물에 인쇄를 행하도록 한다.

UV 코팅 단계

상기와 같이 잉크젯프린터를 이용하여 이미지를 출력한 후에는, 인쇄물의 광견뢰도를 높이기 위한 후처리로 UV 코팅을 행한 후 고온에서 건조시켜 표면을 강화한다.

사용되는 UV 코팅제는 내수성과 내화학성을 가지며 열에 의해 물리적으로 변형되지 않아야 하는데, 일반적으로 상품화되어 있는 UV 코팅제 중에서 상기 조건을 만족하는 것으로 선택하여 사용한다. UV 코팅제는 출력 인쇄 범위 전체에 대하여 도포한다.

UV 코팅 후 코팅제를 고온에서 건조시키면 코팅액이 균일하게 건조되면서 코팅액 사이의 크랙이 적어지고, 표면강화가 일어나 인쇄 견뢰도가 좋아진다. 이때 건조온도는 소재에 변형을 주지 않는 온도로서 일반적으로 70∼110℃ 정도가 적당하나, 소재에 따라서는 보다 고온에서도 가능하다. 이렇게 건조처리로 강화된 코팅제는 내화학성과 큰 내수성을 갖게 된다.

하드코팅 단계

UV 코팅이 끝난 후에는 UV 코팅면에 에폭시수지를 이용하여 최종적으로 하드코팅을 행한다.

하드코팅은 에폭시수지를 코팅전에 용제와 섞어서 인쇄물 전체에 도포한다.

하드코팅 시 강한 화학반응으로 열팽창이 일어나 하드코팅액 내부에 기포가 형성될 수 있으므로, 바람직하게는 공지의 소포제를 함께 사용하도록 한다. 또한, 요철 부분 등에도 균일한 두께로 코팅이 되게 하기 위해서는 공지의 평활제를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 코팅액에 평활제를 혼합한 후 이미지 표면에 적당하게 하드코팅액을 바르면 자연스럽게 평활되어 균일한 두께로 코팅이 이루어진다.

본 발명이 적용되는 비침수성 소재에는 플라스틱, 타일, 유리, 돌 등의 물이나 유성용제를 흡수할 수 없는 소재는 모두 포함되며, 침수성 소재라도 물이나 유성용제가 침투할 수 없도록 표면처리가 되어 있는 경우에는 포함된다. 또한, 나무나 피혁과 같이 어느 정도 침수성이 있는 소재라도 인쇄의 질을 향상시키기 위하여 상기 전처리액을 코팅처리할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 그러나 다음의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 실시예에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

1) 타일 표면에, 알키드수지(alkyd resin) 18 중량부; 톨루엔(toluene) 20 중량부; 크실렌(xylene) 15 중량부; 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone) 10 중량부; 니트로셀룰로오스(nitrocellulose) 3 중량부; 디메틸에테르(dimethyl ether) 30 중량부를 포함하는 전처리액을 코팅처리 하였다.

2) 특허출원 제99-64507호 "디지털 날염용 잉크젯 프린터"를 사용하여 상기 전처리액으로 코팅처리된 타일에 소망하는 이미지를 출력하였다.

3) 상품화되어 있는 UV 코팅제를 상기 2)의 출력 인쇄 범위 전체에 대하여 도포한 후, 80∼90℃ 사이로 건조시켜 내화학성과 내수성을 갖도록 하였다.

4) 상기 3)의 UV 코팅면에, 에폭시수지와 용제, 소포제 및 평활제를 혼합한 코팅액을 이미지 표면에 균일한 두께로 도포하여 하드코팅을 실시하였다.

이로써 비침수성 소재인 타일에 대해 잉크젯프린터를 이용하여 원하는 이미지를 인쇄할 수 있었다. 본 실시예에 따른 인쇄물의 단면도가 도 1에 도시되어 있다.

실시예 2

전처리액의 코팅에 앞서 에폭시수지(tetra bromo bisphenol A diglycidyl ether) 70 중량부; 나프타 용제 12 중량부; 에틸렌글리콜 12 중량부를 포함하는 기저코팅액을 타일에 먼저 코팅처리하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전처리한 후 잉크젯 인쇄를 행하고 동일한 방법으로 후처리를 하였다. 본 실시예에 따른 인쇄물의 단면도가 도 2에 도시되어 있다.

실시예 3

광견뢰도 시험

실시예 1 및 2에서 얻은 타일 인쇄물에 대해 직사광선에 노출시의 광견뢰도를 측정한 결과, 실시예 1, 2 모두 60일의 노출에서도 색상 등 인쇄질에 변화가 없는 것으로 나타났다.

실시예 4

내열성 시험

실시예 1 및 2에서 얻은 타일 인쇄물에 대해 50∼120℃에서 10∼60분 노출시인쇄상태의 변화 유무로 내열성을 측정하였다. 결과는 다음의 표 1과 같다.

시료	시간	50℃	70℃	100℃	120℃
실시예 1	10분	×	×	×	×
	30분	×	×	×	×
	60분	×	×	×	○
실시예 2	10분	×	×	×	×
	30분	×	×	×	×
	60분	×	×	×	○

변화없음: ×

변화있음: ○

실시예 1, 2 모두 120℃에서 60분 이상 노출시에만 전처리액이 적색으로 변화하는 결과를 보였다.

실시예 4

화학견뢰도 및 마찰견뢰도 시험

실시예 1 및 2에서 얻은 타일 인쇄물에 대해 시판되는 가정용 세정제, 염소계 표백제 및 산소계 표백제에 노출시의 화학견뢰도와 함께 시판되는 일반 주방용 수세미를 사용하여 마찰견뢰도를 시험하였다. 시험결과, 일반적인 가정용 세정제나 표백제, 주방용 수세미의 사용에 대해서는 전혀 인쇄품질의 변화가 없는 것으로 나타났다.

본 발명에 따른 전처리액 조성물을 이용하면, 간단하게 소재에 도포하는 것 만으로 피인쇄물이 되는 소재 자체의 물성에 관계없이 잉크젯 인쇄가 가능하게 되어 기존에 인쇄가 어려웠던 플라스틱, 유리, 타일, 도자기 등 다양한 소재에 잉크젯프린터를 이용한 이미지 구현이 가능하게 되며, 실시예 등을 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 잉크젯 인쇄방법에 따르면 비침수성 소재에 대해 정밀하고도 견뢰도가 우수한 인쇄물을 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄물의 단면도이며,

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄물의 단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 비침수성 소재 2 : 전처리액 코팅층

3 : 인쇄층 4 : UV 코팅층

5 : 하드 코팅층 6 : 기저코팅층

Claims (4)

1. 잉크젯프린터를 이용하여 컴퓨터에서 처리된 이미지를 피인쇄물인 소재에 출력시키는 잉크젯 인쇄방법에 있어서,

   (a) 비침수성인 소재의 표면에, 알키드수지 15∼20 중량부; 톨루엔 16∼22 중량부; 크실렌 14∼18 중량부; 메틸에틸케톤 8∼14 중량부; 니트로셀룰로오스 2∼5 중량부; 디메틸에테르 30∼35 중량부를 포함하는 전처리액을 코팅시키는 단계와;

   (b) 상기 전처리액이 코팅된 비침수성 소재에 잉크젯프린터를 이용하여 이미지를 출력시키는 단계와;

   (c) 상기 출력된 이미지에 UV 코팅을 한 후 70∼110℃에서 건조시켜 표면을 강화하는 단계와;

   (d) 상기 UV 코팅면에 에폭시수지를 이용하여 하드코팅을 하는 단계;를 포함하는 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단계(a)는, 에폭시수지 60∼80 중량부; 나프타 용제 10∼14 중량부; 에틸렌글리콜 10∼14 중량부를 포함하는 코팅액을 전처리액의 코팅에 앞서 상기 비침수성 소재에 코팅시키는 기저코팅 단계를 추가로 포함하는 잉크젯 인쇄방법.
3. 비침수성 소재에 대한 잉크젯 인쇄를 위하여 소재에 전처리 코팅되는 물질로서, 알키드수지 15∼20 중량부; 톨루엔 16∼22 중량부; 크실렌 14∼18 중량부; 메틸에틸케톤 8∼14 중량부; 니트로셀룰로오스 2∼5 중량부; 디메틸에테르 30∼35 중량부를 포함하는 전처리액 조성물.
4. 제 3 항에 있어서,

   아크릴수지(acrylic resin)를 3∼10 중량부 범위에서 부가적으로 포함하는 전처리액 조성물.