KR100524652B1

KR100524652B1 - 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움 및 이의제조방법

Info

Publication number: KR100524652B1
Application number: KR10-2002-0056588A
Authority: KR
Inventors: 권혁이; 김대웅; 이현대
Original assignee: 순일산업 주식회사
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2005-10-28
Also published as: KR20040026069A

Abstract

본 발명은 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 모노 에틸렌 글리콜 30∼60중량% 및 정제수 40∼70중량%로 이루어진 주제 100중량부에 대하여 프로필렌 글리콜 1∼10중량부, 전분 0.1∼3중량부, 카르복실 메틸 셀룰로오즈 및 이의 염 0.1∼5중량부 및 글리세린 0.1∼3중량부로 구성되는 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 비-고착용 메디움은 프린팅 효과가 우수하여 인쇄된 모양도 선명하게 나타났으며 가장 큰 장점은 스크린 인쇄과정에서 스크린 사이에 고착제를 뿌려야하는 번거로움이 제거되었기 때문에 시유 라인을 절약할 수 있고 이로 인한 환경 오염을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움 및 이의 제조방법{Non-fixative medium for silk print ink of tile and preparing method thereof}

본 발명은 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 타일 제조 공정에 있어서 문양(decoration)을 처리하기 위해 사용되는 실크 프린트(silk print)용 잉크(ink)를 제조하는데 사용되는 메디움(medium)을 비-고착(non-fixative)용 메디움으로 개발하여 타일 제조공정의 단순화를 통하여 원가절감 및 제품의 품질향상에 기여할 수 있는 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 타일의 제조공정을 간단히 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 우선 타일의 몸체(body)를 만들기 위해 소지용 파우더를 일정한 규격의 금형으로 건식 성형한 후 그 위에 슬립(slip)으로 된 유약을 습식으로 시유하고, 유면의 물기가 가시고 나면 그 위에 실크 프린터(printer)를 이용하여 여러 가지 문양을 프린팅한 후에 소성하여 타일을 제조한다.

여기서, 타일 제조 공정시 문양을 처리하기 위해 사용되는 실크 프린팅용 잉크는 세라믹 분말(ceramic powder), 안료(pigment) 및 메디움(일명 "오일(oil)"이라고도 함)으로 구성되어 있다. 일반적으로 사용되는 유약들은 시유후 유면의 물기가 건조된 후 유약의 원료로 구성된 건조 분가루들이 유면위에 남게 되는데 이 분가루들은 실크 프린팅 작업시 실크면에 달라붙어 문양의 망점 부분을 막는 효과를 가져옴으로써 선명한 문양을 얻기 위한 연속적인 프린트 작업을 저해하는 요소로 작용한다.

한편, 현재 타일생산업체에서 사용하고 있는 고착제(Fixative)는 PVA(Poly vinyl alcohol)계 성분을 주로 사용하고 있다. 이러한 PVA는 타일을 시유한 후 표면에 코팅 처리를 하여 다음 단계인 실크스크린(Screen) 인쇄시 발생되는 시유의 분가루 문제점을 막을 수 있고, 선명한 효과의 프린트 작업을 가능하게 해주며 또한 연속적으로 작업을 할 수 있는 역할을 하기 때문에 사용되어 왔지만 이러한 고착 공정은 제품생산 공정을 복잡하게 하여 인원증가 요인을 만들며 사용한 PVA 용액의 비산으로 유약이 오염되며 기타 공정 라인(line)관리상 여러 가지 문제점들이 내포되고 있는 현실이다.

이러한 이유 때문에 대부분의 업체에서는 비-고착용 메디움을 수입하여 사 용하고 있다. 국내에서 수입하여 사용하는 외국제품은 대만산 PR-17, PR-UB-13이나 독일 ZSCHIMMER & SCHWARZ사의 Decoflux WB-110, WB-107을 사용하며, 이태리 KESER사의 비-고착 메디움을 사용하고 있다. 하지만 수입원료를 사용시에도 겨울철과 같은 추운 날씨에는 메디움 표면이 결빙되는 현상이 발생하며, 또한 유동성이 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 일반 PVA계 메디움을 사용시는 ⑴ 연속작업을 위한 별도의 고착 코팅 공정을 두어야 하고, ⑵ 이로 인한 별도의 관리자를 두어야 하며, ⑶ 비산되는 고착제 입자로 인한 타 공정의 오염으로 생산수율 저하에 원인이 된다. 또한, 수입 비-고착 메디움을 사용시는 ⑴ 온도별 점도 차이가 너무 크고, -5℃ 이하에서는 표면결빙 현상이 발생하며, ⑵ 사용중 표면응고현상이 발생하여 유동성이 현저히 떨어지는 단점이 있다.

이에 상기 메디움은 4계절을 대비한 메디움의 점도 안정성, 잉크의 유동성, 표면 응고 및 피막현상 제거 및 유기물에 의한 변질성 억제 등이 요구되는 실정이다.

이에 본 발명에서는 이러한 점을 착안하여 프린트용 오일에 고착 기능을 부여하여 별도의 고착 코팅을 하지 않고도 연속적인 실크 프린트 작업을 가능하게 할 수 있는 비-고착 메디움을 개발하였고, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 스크린의 다색 인쇄가 가능하고, 프린팅 유약의 물성이 매우 안정하며, 외부 온도에 따른 유약의 점도변화 및 층 분리 현상이 일어나지 않을 뿐만 아니라 타일 제조공정의 단순화를 통하여 원가절감 및 제품의 품질향상에 기여할 수 있는 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움은 모노 에틸렌 글리콜 30∼60중량% 및 정제수 40∼70중량%로 이루어진 주제 100중량부에 대하여 프로필렌 글리콜 1∼10중량부, 전분 0.1∼3중량부, 카르복실 메틸 셀룰로오즈 및 이의 염 0.1∼5중량부 및 글리세린 0.1∼3중량부로 구성된다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 상기 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움의 제조방법은 모노 에틸렌 글리콜 30∼60중량% 및 정제수 40∼70중량%로 이루어진 주제 100중량부에 대하여 프로필렌 글리콜 1∼10중량부을 혼합한 다음, 전분 0.1∼3중량부, 카르복실 메틸 셀룰로오즈 및 이의 염 0.1∼5중량부, 및 글리세린 0.1∼3 중량부을 첨가하여 60∼300rpm에서 30∼300분 동안 교반시키는 것으로 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래의 방법으로 타일을 제조하는 생산공정을 나타낸 블럭도로서, 타일 문양 처리 공정시 부착되는 현상을 방지하기 위하여 실크 프린팅 전 단계에서는 반드시 고착 코팅제를 3회 정도 뿌려주어야 하기 때문에 이로 인한 공정이 매우 복잡하다. 그러나, 본 발명에 따른 비-고착 메디움을 사용시에는 실크 프린팅 단계에서 고착 기능을 갖는 메디움을 동시 첨가하여 사용함으로써 기존의 타일 생산공정이 도 2와 같이 단순화된 공정으로 개선된다.

본 발명에서는 상술한 목적을 달성할 수 있는 비-고착 메디움의 조성을 찾기 위해, 현재 사용하고 있는 고착제 기능이 없는 실크 스크린용 통상의 프린팅 오일과 고착제 기능이 첨가된 비-고착 오일과의 점도(viscosity) 및 전단 강도(share stress)에 대한 특성을 비교하였다. 그 결과, 통상의 프린팅 오일과 비-고착 오일은 유사한 점도범위에서 비-고착 오일의 전단 강도가 작은 것으로 나타났다. 전단 강도가 적을수록 소지와의 부착력은 증가하기 때문에 이러한 이유 때문에 비-고착 오일을 사용시에는 별도의 고착제를 사용하지 않아도 된다고 판단하였다.

따라서, 기존의 비-고착 오일이 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol: 이하 "EG"라 함)계통의 제품이 주원료로 사용됨에 따라 본 발명에서도 물에 잘 녹는 수용성 특성을 지닌 EG 계통인 모노 에틸렌 글리콜(Mono Ethylene Glycol: 이하 "MEG"라 함)와 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol: 이하 "PG"라 함)를 주원료로 하였다.

이러한 주원료를 물과 잘 혼합한 후 이들이 잘 녹을수 있도록 교반하였다. 물은 증류수가 바람직하며, 반응성을 위해서 상온수보다는 온수를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 주원료인 EG와 PG 만으로는 소지와의 접착력이나 부패성을 방지하기가 어렵기 때문에 이들 특성을 향상시킬 수 있는 첨가제로 전분과 카르복실 메틸 셀룰로오즈(이하 "CMC"라 함)를 사용하였다.

본 발명에 있어서, 이렇게 조성된 메디움의 혼합비를 결정하기 위하여 다양한 실험을 실시하였다. 먼저 주성분인 MEG와 PG의 특성을 비교하기 위하여 이들 함량을 30∼60wt%까지 각각 변화시켜 가장 적절한 조건을 선택한 후 여기에 바인더(Binder)를 첨가하여 이들에 대한 특성을 검토하였다.

MEG와 PG를 사용할 경우의 점도와 초점도에 대한 특성을 분석한 결과, 하기 표 1과 같다.

사용원료		함량(wt%)	수분함량(wt%)	특성분석
사용원료		함량(wt%)	수분함량(wt%)	점도	초점도
MEG	No. 1	60	40	0.6	11.4"
	No. 2	50	50	0.53	10.1"
	No. 3	40	60	0.37	9.2"
	No. 4	30	70	0.26	8.3"
PG	No. 1	60	40	0.92	14.6"
	No. 2	50	50	0.86	13.1"
	No. 3	40	60	0.67	12.3"
	No. 4	30	70	0.53	10.4"

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, MEG를 주원료로 사용할 경우 MEG 함량이 증가할수록 점도는 점차 증가하는 경향을 나타냈으며, 유동성을 나타내는 초점도 역시 증가되는 현상이 나타났다. 또한 PG를 이용한 경우에도 MEG를 이용했을 때와 동일한 현상이 나타나, PG 함량이 증가할수록 점도는 증가하였으며 초점도 역시 증가하는 현상을 나타났다.

주원료로 사용한 MEG와 PG의 특성을 비교하면 MEG에 비해 PG의 점도가 높은 것으로 나타났으며, 초점도 역시 PG의 경우가 다소 높은 것으로 나타났다. 이러한 이유는 PG가 MEG에 비해 화학적으로 글리콜의 개수가 한 개 더 많기 때문으로 판단되며 본 발명에서는 PG보다는 MEG를 베이스(Base)로 하는 조성이 적합한 것으로 판단되어 MEG를 기초로 하여 여기에 바인더를 첨가하여 이들에 대한 영향을 검토하였다.

하기 표 2는 이러한 실험 결과를 토대로 하여 MEG를 주원료로 한 후 MEG 함량을 30∼60wt% 함량까지 변화시켜 가면서 PG를 첨가하고 여기에 바인더를 첨가하여 보았다.

본 발명에 따른 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움을 제조하는 방법은, 도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 MEG와 PG를 물과 함께 혼합한 다음, 바인더로서 글리세린, CMC 및 전분을 첨가하여 60∼300rpm으로 30∼300분 교반한다. 제조 공정시 CMC 계통의 첨가제는 교반시간이 짧은 경우에는 녹지 않는 부분이 많이 발생하기 때문에 이들을 잘 용해시키기 위해서는 충분한 교반 시간이 필요하다.

한편, 기초실험 결과 PG는 소지와의 건조(Drying) 속도를 증가시켜 주는 특징이 있으며, MEG와 물의 혼합물 100중량부에 대하여 1∼10중량부가 바람직하였고, 가장 바람직한 함량은 5중량부인 것으로 나타나 본 실시예에서는 5중량부로 고정하여 첨가하였다. 상기 PG의 사용량이 10중량부를 초과하면 건조속도가 너무 빨라 점도가 변화되는 경향이 있다.

사용원료(중량부)		PG(중량부)	바인더(중량부)			특성분석
MEG	물		전분	글리세린	CMC	점도	초점도
60	40	5	1	1	미첨가	0.53	11.5"
					고점도	13.1	-
					중점도	0.74	13.7"
					저점도	0.55	11.7"
50	50	5	1	1	미첨가	0.46	10.4"
					고점도	12.9	-
					중점도	0.68	12.9"
					저점도	0.49	10.9"
40	60	5	1	1	미첨가	0.4	9.4"
					고점도	12	-
					중점도	0.62	12.4"
					저점도	0.42	9.6"
30	70	5	1	1	미첨가	0.36	8.5"
					고점도	11.7	-
					중점도	0.56	11.7"
					저점도	0.38	9.1"

* 고점도 : 1000cps이상, 중점도 : 200∼550cps, 저점도 : 10∼100cps

본 발명에 있어서, 사용한 바인더중 전분을 첨가했을 경우에는 점도나 초점도 등 물리적인 특성에는 영향을 주지 않는 것으로 나타났으나, 이는 스크린 프린팅시 스크린과의 접착력을 줄여 스크린에 잉크가 부착되는 것을 방지해 주는 역할을 하는 것으로 나타났으며 첨가되는 함량이 과다한 경우에는 점도에 영향을 주기 때문에 0.1∼3중량부가 바람직하며, 1중량부 이하의 경우가 가장 바람직하였다.

상기 전분으로 시판되는 제품으로는 삼양사의 썬프리젤, 썬슈퍼젤(Super gell) 등이 있다.

또한, 사용한 CMC 또는 이의 염의 경우는 오일의 점도를 좌우하는 중요한 인자로서 이는 사용자의 작업조건에 따라 다양한 점도를 지닌 오일을 공급해 줄 수 있는 중요한 원료로서 흡수성이 크고 수용성 특징을 지니고 있어 유기용매를 사용하지 않고 물을 사용해서도 쉽게 용해시킬 수 있는 장점을 갖는다.

본 발명에 바람직한 CMC는 주 원료인 셀룰로오즈(Cellulose)에 가성소다를 작용시켜 알카리 셀룰로오즈를 만들고 여기에 모노 클로로아세트산(Monochloro Acetic Acid)을 반응시켜 셀룰로오즈의 -OH기를 카르복시 메틸기(-CH₂COONa)로 치환시켜 만들어진 음이온성의 수용성 소디움 카르복실메틸 셀룰로오즈(Sodium Carboxymethyl Cellulose)이다. 셀룰로오즈는 무수 글소코스 단위체(Anhydroglucose unit)가 서로 연결되어 이루어진 긴사슬형의 고분자 물질이다. 각개의 글루코스는 반응할 수 있는 활성화 부분으로 세 개의 -OH기를 가지고 있는데, 이중 알코올기(Alcohol group: -CH₂OH)의 활성도가 가장 높은 특징을 지니고 있다.

이러한 CMC의 종류에 따라 점도 및 초점도의 특성을 살펴보면, 저점도용 CMC를 사용했을 경우에는 첨가하지 않은 경우와 점도면에서는 큰차이가 발생하지 않았으나 중점도를 사용했을 경우에는 다소 증가하는 경향이 나타났으나 고점도용을 사용시에는 현격한 점도차이가 발생하였다. 초점도의 경우에도 점도의 경우와 동일한 결과를 나타내 첨가하지 않은 경우와 저점도용을 사용했을 때에는 차이가 없으나 중점도용을 사용할 경우에는 다소 증가하였다. 고점도용을 사용할 경우에는 점도가 현격히 증가되어 초점도 측정이 불가능하였다. 따라서, 본 발명에서 CMC는 저점도 및 중점도의 CMC를 0.1∼3 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명에 따른 비-고착 메디움은 또 다른 바인더로 글리세린을 포함한다. 상기 글리세린의 첨가량은 점도나 초점도 등 물리적인 특성에는 영향을 주지 않는 범위인 0.1∼3 중량부가 바람직하다.

이와 같은 실험결과 MEG를 주원료로 하여 PG를 첨가하였을 경우에는 건조 속도를 향상시킬 수 있었으며, 전분을 사용했을 경우에는 스크린과의 부착력을 줄일 수 있는 특징이 있으며, CMC를 이용하여 점도를 조절함으로써 사용자에 적합한 특성을 지닌 제품제조가 가능하였다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 비-고착용 메디움을 사용한 결과 시유된 세라믹 타일의 표면 위에 고착제나 다른 접착제를 사용하지 않고서도 스크린의 다색 인쇄가 가능한 제품이 개발되었으며 스크린에 프린팅 잉크가 끼여 오염되는 현상 및 타일 소지와의 부착력도 외국제품과 유사한 특징을 나타내면서 스크린에 오염되는 현상은 적었다. 또한, 프린팅 효과도 증가하여 인쇄된 모양도 선명하게 나타났으며 가장 큰 장점은 스크린 인쇄과정에서 스크린 사이에 고착제를 뿌려야하는 번거로움이 제거되었기 때문에 시유 라인을 절약할 수 있고 이로 인한 환경 오염을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 따른 메디움은 고착제를 사용하지 않고도 스크린의 다색 인쇄가 가능하고, 프린팅 유약의 물성이 매우 안정하며, 외부 온도에 따른 유약의 점도변화 및 층 분리 현상이 일어나지 않았다.

도 1은 종래의 방법에 따라 문양이 실크 프린트된 타일을 제조하는 생산공정을 나타낸 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 방법에 따라 문양이 실크 프린트된 타일을 제조하는 생산공정을 나타낸 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 따른 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움을 제조하는 공정을 나타낸 블럭도이다.

Claims

모노 에틸렌 글리콜 30∼60중량% 및 정제수 40∼70중량%로 이루어진 주제 100중량부에 대하여 프로필렌 글리콜 1∼10중량부, 전분 0.1∼3중량부, 카르복실 메틸 셀룰로오즈 및 이의 염 0.1∼5중량부 및 글리세린 0.1∼3중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움.
제1항에 있어서, 상기 카르복실 메틸 셀룰로오즈 및 이의 염이 소디움 카르복실메틸 셀룰로오즈인 것을 특징으로 하는 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움.
모노 에틸렌 글리콜 30∼60중량% 및 정제수 40∼70중량%로 이루어진 주제 100중량부에 대하여 프로필렌 글리콜 1∼10중량부을 혼합한 다음, 전분 0.1∼3중량부, 카르복실 메틸 셀룰로오즈 및 이의 염 0.1∼5중량부, 및 글리세린 0.1∼3중량부을 첨가하여 60∼300rpm에서 30∼300분 동안 교반시키는 것을 특징으로 하는 제1항 또는 제2항중 어느 한 항의 타일의 실크 프린트 잉크용 비-고착 메디움의 제조방법.