KR101296245B1

KR101296245B1 - 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법

Info

Publication number: KR101296245B1
Application number: KR1020110097530A
Authority: KR
Inventors: 박충권
Original assignee: (주) 더몰론코리아
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-08-13
Also published as: WO2013047962A1; KR20130033697A

Abstract

본 발명은 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 관한 것으로, 구체적으로는 변성 실리콘 수지 20~60 중량%, 내열안료 10~40 중량%, 알루미나 파우더(Alumina Powder) 0.5~10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.5~5중량% 및 용제 29~45 중량%로 이루어진 세라믹 표면을 인쇄함으로써, 세라믹 표면에 간단하게 인쇄할 수 있을 뿐만 아니라 인쇄 도막의 부착력이 우수하며, 피착물의 세라믹 표면에 1200℃~2000℃의 화염을 5초~10초 동안 방사하여 화염 방사처리(Flame treatment)를 하는 전처리 단계(S1); 상기 전처리 단계(S1)를 거친 세라믹 표면에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용하여 인쇄하는 인쇄단계(S2); 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 20~25℃에서 5~20분간 건조시키는 건조단계(S3); 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 250~320℃의 경화로에서 10~30분간 경화시키는 경화단계(S4); 및 상기 경화단계(S4)를 거친 피착물을 20~25℃에서 냉각하는 냉각단계(S5);를 거쳐 세라믹 표면에 인쇄함으로써, 유기 변성 실리콘 수지 도료를 바인더로 하는 내열 세라믹 도막이 형성된 피착물의 낮은 표면 에너지(물 접촉각 70°이상)를 상기와 같은 화염 방사처리를 통해 높은 표면 에너지(물 접촉각 30°이하)로 변환시켜 습윤성과 부착력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 관한 것이다.

Description

세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법{PRINTING METHOD USING THE INK FOR CERAMIC SURFACE LAYERS}

본 발명은 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스터 변성 실리콘 수지 및 내열안료 등으로 이루어진 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 사용하여 세라믹 표면을 인쇄함으로써, 세라믹 표면에 간단하게 인쇄할 수 있을 뿐만 아니라 인쇄 도막의 부착력이 우수한 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 관한 것이다.

일반적으로, 일상생활용품, 전자부품 등 다양한 분야에 적용되는 세라믹 제품은 그 표면에 라벨링이나 또는 로고 등을 표기한다.

통상적으로 세라믹 표면에 로고 등을 표기하기 위한 장식방법은 특허문헌 1에 알려진 바와 같이 세라믹 잉크를 스크린 인쇄방법에 의해 2~3회 반복하여 도장한 다음, 세라믹 도막을 가열하여 용해시킨 후, 세라믹 제품의 릴리프 장식을 하거나 또는, 인쇄 전, 세라믹 소재의 표면을 주물 적용이나 레이져 가공, 압출 성형 등의 요철 방식으로 가공한 뒤, 그 위에 세라믹 도료를 도장하는 방법 등을 이용하여 라벨링이나 로고 등을 표시하였다.

하지만, 상기의 방법들은 공정이 복잡하고, 비용이 과다 소요되며, 특히 도장한 도막의 품질 손상 유발, 색상 발현 제한 등의 문제점이 있다.

특히, 세라믹 제품의 표면에 유기 변성 실리콘 수지 도료를 바인더로 한 도료를 도장하면, 세라믹 표면에 형성된 도막은 도막 표면에 위치한 활성 에너지가 낮은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 등과 같이 C₁~C₄의 알킬기에 의해 낮은 표면 활성도가 형성되며, 또한 도막의 필름이 경화 중 형성된 표면에너지가 낮은 실란 올리고머류의 도막 표면에 부유 및 흡착에 따른 도막의 표면에 낮은 표면에너지가 형성된다.

따라서 상기의 방법들에 의해 경화된 도막 표면은 물 접촉 각(Water contact angle)이 약 70°이상으로써, 낮은 표면에너지를 띄게 됨에 따라 잉크의 습윤성 및 경화 후 부착력이 저하되는 문제점이 있었다.

그리고 상기와 같은 문제점뿐만 아니라 기타 유기물의 오염과 대기 중에 함유된 습기의 흡착 등으로 인해 유기 바인더 잉크의 도막 표면은 습윤성과 부착력 저하를 유발하게 된다.

상기와 같이, 잉크의 습윤성 및 부착력을 저해하는 요인들로 인해, 유기 변성 실리콘 수지 도료를 바인더를 기본으로 하는 세라믹 도막에 라벨이나 로고 등의 표기를 위한 일반적인 인쇄 방식은 고내열 인쇄 잉크가 도막 표면에 제대로 부착되지 아니하고, 습윤된 부위도 도막과의 결합력이 낮아지게 되어 다양한 종류의 잉크를 사용하여도 잉크가 건조 경화 후에도 충분한 부착성을 갖지 못하였으며, 이로 인해 상업적으로 적용이 되지 못하였다.

따라서, 보다 간단한 공정과 저비용으로 적용할 수 있는 고내열성 잉크에 의한 인쇄방법의 도입이 요구되어 왔으며, 구체적으로는 양호한 습윤성과 부착력을 부여할 수 있는 간편한 전처리 방법 및 전처리 후 도막 표면에도 양호한 습윤성과 부착력을 부여할 수 있는 고내열성이 있는 잉크의 개발이 절실히 요구되어 왔다.

그러나, 상기 세라믹 도막 표면의 특성들에 기인하여, 일반적으로 사용되는 용매나 세제 수용액 등에 의한 탈지나 세정만으로는, 일반적인 세라믹잉크 또는 고 내열 인쇄 잉크의 양호한 습윤성과 부착력을 부여하기 위한, 충분히 높은 도막 표면에너지(물 접촉각 30°이하)를 얻을 수 없었고, 또한 특수한 화학 약품 등과 같이 pH 13 이상의 강알칼리 수용액이나 또는 불소함유 용제나 약품 등을 사용한 세정은 세라믹 코팅 도막의 코팅 표면이 심각한 손상을 입을 수 있을 뿐만 아니라 공정도 까다로워 상품화 적용이 어려운 문제점이 있었다.

특허문헌 1 : 국내 등록특허공보 제10-0302113호(스크린 인쇄 공정을 사용한 세라믹 제품의 릴리프 장식공정)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 세라믹 표면을 인쇄하기 위한 수단으로 폴리에스터 변성 실리콘 수지 및 내열안료 등으로 이루어진 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 사용하여 세라믹 표면에 간단하게 인쇄할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 인쇄 도막의 부착력을 부여할 수 있도록 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 관한 것이다.

그리고 본 발명은 상기 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 사용하여 세라믹 표면에 인쇄함에 있어, 전처리 방법으로 피착물인 세라믹 표면의 인쇄할 부분에 10초 내외의 화염 방사처리(Flame treatment)를 실시함으로써, 유기 변성 실리콘 수지 도료를 바인더로 하는 내열 세라믹 도막이 형성된 피착물의 낮은 표면 에너지(물 접촉각 70°이상)를 상기와 같은 화염 방사처리를 통해 높은 표면 에너지(물 접촉각 30°이하)로 변환시켜 습윤성과 부착력을 향상시키는 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법을 제공함을 다른 과제로 한다.

삭제

세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 있어서, 피착물의 세라믹 표면에 1200℃~2000℃의 화염을 5초~10초 동안 방사하여 화염 방사처리(Flame treatment)를 하는 전처리 단계(S1); 상기 전처리 단계(S1)를 거친 세라믹 표면에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용하여 인쇄하는 인쇄단계(S2); 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 20~25℃에서 5~20분간 건조시키는 건조단계(S3); 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 250~320℃의 경화로에서 10~30분간 경화시키는 경화단계(S4); 및 상기 경화단계(S4)를 거친 피착물을 20~25℃에서 냉각하는 냉각단계(S5);를 포함하여 구성되되, 상기 세라믹 표면 인쇄용 잉크는, 변성 실리콘 수지 20~60 중량%, 내열안료 10~40 중량%, 알루미나 파우더 0.5~10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.5~5중량% 및 용제 29~45 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법을 과제의 해결 수단으로 한다.

삭제

또한, 상기 인쇄단계(S2)는, 문양이 새겨진 실크스크린 판을 세라믹 표면에 정치한 후, 상기 실크스크린 판 위에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 붓고, 롤러 또는 블레이드로 밀어서 인쇄하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인쇄단계(S2)는, 문양이 각인된 동판에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 붓고, 실리콘 패드를 가압하여 상기 문양을 실리콘 패드에 전사시킨 후, 상기 문양이 전사된 실리콘 패드를 세라믹 표면에 가압하여 인쇄하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방안으로 세라믹 표면을 인쇄하기 위한 수단으로 폴리에스터 변성 실리콘 수지 및 내열안료 등으로 이루어진 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 사용하되, 전처리 방법으로 피착물인 세라믹 표면의 인쇄할 부분에 10초 내외의 화염 방사처리(Flame treatment)를 실시한 다음, 간편하게 문양을 인쇄하고 건조시킨 후 경화시킴으로써, 세라믹 표면에 간단하게 인쇄할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 인쇄 도막의 부착력을 부여할 수 있도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법을 나타낸 흐름도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면인 도 1에 의거하여 상세히 설명하며, 이 기술의 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다.

본 발명에 따른 세라믹 표면 인쇄용 잉크 및 이를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 세라믹 표면 인쇄용 잉크는, 변성 실리콘 수지 20~60 중량%, 내열안료 10~40 중량%, 알루미나 파우더(Alumina Powder) 0.5~10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.5~5중량% 및 용제 29~45 중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 변성 실리콘 수지는, 바인더로써 첨가되는 것으로 폴리에스터 수지에 실리콘 수지를 중합시킨 것을 사용하며, 통상의 도료에 흔히 적용되는, 실리콘 수지의 함량이 40~90 중량%인 변성 실리콘 수지를 적용한다.

한편, 상기 변성 실리콘 수지는 20~60 중량%가 혼합되는데, 상기 변성 실리콘 수지의 혼합량이 20 중량% 미만일 경우, 바인더의 역할이 미비할 우려가 있으며, 60 중량%를 초과할 경우, 상대적으로 기타 다른 혼합물의 부족으로 잉크의 기능이 저하될 우려가 있다.

또한 변성 실리콘 수지는 실리콘의 함량이 40 중량% 미만이 될 경우에는 내열성이 저하되며, 실리콘의 함량이 90 중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 폴리에스터 수지의 함량이 증가함에 따라 부착력 및 안료 분산력이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서 사용되는 내열안료는 내열성(400℃ 이상)을 가지는 안료로써, 내열 백색안료(Titanium dioxide), 흑색 안료(Copper chrome black), 청색안료(Cobalt aluminate blue spinel) 등의 무기 유색 안료(Inorganic color pigment) 군에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용한다.

한편, 상기 내열안료는 10~40 중량%가 혼합되는데, 상기 내열안료의 혼합량이 10 중량% 미만일 경우, 해당 색상을 발현하지 못할 우려가 있으며, 40 중량%를 초과할 경우, 상대적으로 기타 다른 혼합물의 부족으로 잉크의 기능이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서 사용되는 알루미나 파우더는, 도막의 치밀성을 높여주어 도막의 내마모성 등을 향상시키기 위한 것으로, 상기 알루미나 파우더의 혼합량이 0.5 중량% 미만일 경우, 도막의 치밀성이 미비하여 경화 후, 균열이 생길 우려가 있으며, 10 중량%를 초과할 경우, 기타 다른 혼합물의 부족으로 잉크의 기능이 저하될 우려가 있다.

본 발명에서 사용되는 퓸드 실리카(fumed silica)는 각 혼합물의 분산성을 향상시켜 잉크의 점도를 조절하기 위해 첨가되는 것으로, 퓸드 실리카의 혼합량이 0.5 중량% 미만일 경우, 각 혼합물이 잘 분산되지 않을 우려가 있고, 5 중량%를 초과할 경우, 점도가 너무 낮아질 우려가 있다.

본 발명에서 사용되는 용제는, 잉크의 저장성과 작업성을 향상시키기 위해 혼합되는 것으로, 프로필렌글리콜 메틸에테를아세테이트(Propyleneglycol Methyl ether Acetate, PMA), 이소프로필알코올(Iso Propyl Alcohol, IPA), 부틸아세테이트(Butyl Acetate, BA) 또는 코코졸#150(Kocosol#150, SK사)로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용한다.

한편, 상기 용제는 29~45 중량% 가 혼합되는데, 상기 용제의 혼합량이 29 중량% 미만일 경우, 잉크의 저장성 및 작업성이 저하될 우려가 있으며, 45 중량%를 초과할 경우, 인쇄도막의 불량을 발생시키거나 또는 잔류 용제로 인해 인쇄도막의 물성을 저하시킬 우려가 있다.

한편, 본 발명에 따른 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 전처리 단계(S1), 인쇄단계(S2), 건조단계(S3), 경화단계(S4) 및 냉각단계(S5)를 포함하여 구성된다.

상기 전처리 단계(S1)는, 피착물의 세라믹 표면에 화염 방사처리(Flame treatment)를 하는 단계로써, 연료가스(프로판, 부탄, LPG, LNG 등)에 토치(torch)를 장착한 통상의 화염 방사수단을 이용하여 청색 불꽃(1200~2000℃)을 형성시킨 후, 이를 세라믹 표면에 5초~10초 동안 방사처리한다.

따라서, 세라믹 표면에 흡수, 부착된 실란 올리고머들을 산화 및 제거시키고, 동시에 오염된 유기물과 습기 등을 제거함으로써, 세라믹 표면 품질의 손상이 거의 없고 간단하면서도 저비용으로 전처리를 할 수 있게 된다.

한편, 화염 방사처리시간이 5초 미만일 경우, 상기와 같은 산화 및 제거효과가 미비할 우려가 있으며, 10초를 초과할 경우, 세라믹 표면에 그으림이 형성되거나 세라믹 표면에 크랙이 발생할 우려가 있다.

여기서, 상기 세라믹 표면을 가지는 피착물은, 그 표면에 유기 변성 실리콘 수지, 실리카졸 및 무기안료를 포함하는 유기 변성 실리콘 수지 바인더 도료를 도포하고 경화시켜 세라믹 도막을 형성시킨 피착물을 의미한다.

즉, 본 발명은 유기 변성 실리콘 수지를 바인더로 하는 내열 세라믹 도막이 형성된 피착물의 낮은 표면 에너지(물 접촉각 70°이상)를 상기와 같은 화염 방사처리를 통해 높은 표면 에너지(물 접촉각 30°이하)로 변환시켜 습윤성과 부착력을 향상시키는 것이다.

상기 인쇄단계(S2)는, 상기 전처리 단계(S1)를 거친 세라믹 표면에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용하여 인쇄하는 단계로써, 다양한 인쇄방법을 적용할 수 있으며, 본 발명에서는 일 실시예로써, 실크스크린 인쇄방법 또는 패드 인쇄방법을 적용하였다.

먼저, 실크스크린 인쇄방법은 문양이 새겨진 실크스크린 판을 세라믹 표면에 정치한 후, 상기 실크스크린 판 위에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 붓고, 롤러 또는 블레이드로 밀어서 인쇄한다.

아울러, 패드 인쇄방법은 문양이 각인된 동판에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 붓고, 실리콘 패드를 가압하여 상기 문양을 실리콘 패드에 전사시킨 후, 상기 문양이 전사된 실리콘 패드를 세라믹 표면에 가압하여 인쇄하게 된다.

상기 건조단계(S3)는, 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 실온(20~25℃)에서 5~20분간 건조시키는 단계로써, 건조시간이 5분 미만이 경우, 인쇄된 잉크가 완전히 건조되지 않을 우려가 있으며, 20분을 초과할 경우, 건조시간 대비 잉크의 건조정도가 더 이상 향상되지 않아 생산효율을 저하시킬 우려가 있다.

상기 경화단계(S4)는, 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 250~320℃의 경화로에서 10~30분간 경화시키는 단계로써, 상기 경화로는 잉크를 경화시킬 수 있는 다양한 수단을 적용할 수 있으며, 통상의 경화로뿐만 아니라 오븐 등을 이용할 수있다.

한편, 상기 잉크의 경화온도 및 시간이 상기 조건을 벗어날 경우, 잉크의 경화정도가 미비하거나 또는 경화시간 대비 잉크의 경화정도가 더 이상 향상되지 않아 생산효율을 저하시킬 우려가 있다.

아울러, 상기 경화단계(S4)를 거친 피착물을 상기 냉각단계(S5)로써 실온(20~25℃)에서 냉각하여 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 세라믹 표면에 인쇄하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 세라믹 표면 인쇄용 잉크 및 이를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법을 아래에서 상세히 설명하되, 본 발명의 기술적 구성이 아래의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

1. 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄

(실시예 1)

알루미늄 소재로 이루어진 피착물의 표면에 유기 변성 실리콘 수지 도료를 바인더로 하는 도료를 도포하고 고열 소성을 거쳐 세라믹 도막 필름을 형성시킨다 이후, 전처리 단계(S1)로써, 상기 피착물의 세라믹 표면에 화염 방사처리를 하기 위하여, 부탄가스(Butan gas)에 토치를 장착하고 토치의 잠금 밸브를 열어 부탄가스를 방출시키고 적절한 점화원을 사용하여 점화시킨다. 이때 점화된 불꽃의 색상이 푸른색이 되도록 가스 방출량을 조절한다(푸른색의 불꽃이 만들어 지게 되면, 불꽃의 온도가 1200℃ 이상으로 화염 처리가 가능한 수준에 도달하게 된다.)그리고, 상기 푸른색 불꽃 끝단이 세라믹 표면에 약간 접촉하도록 세라믹 표면과 토치의 간격을 유지하되, 3초간 화염에 노출시키면서 토치를 이동시킨다. 상기와 같은 공정을 불꽃 접촉면을 기준으로 2회 반복 실시한다. 이후, 인쇄단계(S2)로써, 화염 처리 후 가능한 지체 없이 실크스크린 인쇄방법을 적용하되, 문양이 새겨진 실크스크린 판을 세라믹 표면에 정치한 후, 상기 실크스크린 판 위에 세라믹 표면 인쇄용 잉크(변성 실리콘 수지 60 중량%, 내열안료 10 중량%, 알루미나 파우더(Alumina Powder) 0.5 중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.5 중량% 및 용제 29 중량%로 이루어짐)를 롤러로 밀어서 인쇄한다. 이후, 건조단계(S3)로써, 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 실온(22℃)에서 10분간 건조시키고, 경화단계(S4)로써, 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 300℃의 경화로에서 10분간 경화시킨 후, 냉각단계(S5)로써, 상기 경화단계(S4)를 거친 피착물을 실온(22℃)에서 냉각하여 완료하였다.

(실시예 2)

알루미늄 소재로 이루어진 피착물의 표면에 유기 변성 실리콘 수지 도료를 바인더로 하는 도료를 도포하고 고열 소성을 거쳐 세라믹 도막 필름을 형성시킨다. 이후, 전처리 단계(S1)로써, 상기 피착물의 세라믹 표면에 화염 방사처리를 하기 위하여, 부탄가스(Butan gas)에 토치를 장착하고 토치의 잠금 밸브를 열어 부탄가스를 방출시키고 적절한 점화원을 사용하여 점화시킨다. 이때 점화된 불꽃의 색상이 푸른색이 되도록 가스 방출량을 조절한다(푸른색의 불꽃이 만들어 지게 되면, 불꽃의 온도가 1200℃ 이상으로 화염 처리가 가능한 수준에 도달하게 된다.)그리고, 상기 푸른색 불꽃 끝단이 세라믹 표면에 약간 접촉하도록 세라믹 표면과 토치의 간격을 유지하되, 3초간 화염에 노출시키면서 토치를 이동시킨다. 상기와 같은 공정을 불꽃 접촉면을 기준으로 2회 반복 실시한다. 이후, 인쇄단계(S2)로써, 화염 처리 후 가능한 지체 없이 패드 인쇄방법을 적용하되, 문양이 각인된 동판에 세라믹 표면 인쇄용 잉크(변성 실리콘 수지 20 중량%, 내열안료 40 중량%, 알루미나 파우더(Alumina Powder) 10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 5중량% 및 용제 45 중량%로 이루어짐)를 붓고, 실리콘 패드를 가압하여 상기 문양을 실리콘 패드에 전사시킨 후, 상기 문양이 전사된 실리콘 패드를 세라믹 표면에 가압하여 인쇄한다. 이후, 건조단계(S3)로써, 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 실온(22℃)에서 10분간 건조시키고, 경화단계(S4)로써, 상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 300℃의 경화로에서 10분간 경화시킨 후, 냉각단계(S5)로써, 상기 경화단계(S4)를 거친 피착물을 실온(22℃)에서 냉각하여 완료하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1과 동일한 방법을 적용하되, 실시예 1의 전처리단계(S1)인 화염 방사처리 공정을 거치지 않았으며, 실시예 1의 세라믹 표면에 인쇄된 잉크가 아닌, CMW사의 Senotherm 3300 잉크를 적용하였다.

(비교예 2)

상기 실시예 2와 동일한 방법을 적용하되, 실시예 2의 전처리단계(S1)인 화염 방사처리 공정을 거치지 않았으며, 실시예 2의 세라믹 표면에 인쇄된 잉크가 아닌, CMW사의 Senotherm 3300 잉크를 적용하였다.

2. 습윤성과 부착성 평가

가) 습윤성 평가

습윤성을 평가하기 위해 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 인쇄단계 전에 물 접촉각을 측정하였으며, 접촉각 측정 공정은 대상 도막의 표면을 약 알칼리 세제 또는 중성세제 수용액과 스폰지로 세척하고 건조시킨뒤 접촉각 측정기로 표면의 물 접촉각을 측정한다.

이때, 상기 실시예 1, 2의 물 접촉각이 20°였으나, 비교예 1, 2의 물 접촉각은 80°였다. 즉, 실시예 1, 2는 전처리단계(S1)인 화염 방사처리 공정을 거치면서 피착물의 세라믹 표면에 흡수, 부착된 실란 올리고머들이 산화 및 제거되고, 동시에 오염된 유기물과 습기 등이 제거된 것으로 판단된다.

따라서, 비교예 1, 2에 비하여 실시예 1, 2의 습윤성이 매우 향상된 것을 알 수 있다.

나) 부착성 평가

인쇄 도막을 크로스 컷트(1mm X 1mm, 10 X 10ea)한 뒤 15분간 끓는 물에 침적한 후 건조시켜 스카치 테이프를 부착시켜 크로스 컷트 인쇄층을 떼어내는 부착력 시험 결과 실시예 1, 2는 10 X 10ea가 모두 붙어 있어 양호한 부착을 보여주지만, 비교예 1, 2는 대부분이 떨어졌다. 즉, 실시예 1, 2는 화염 방사처리공정을 거치면서 습윤성이 향상되었을 뿐만 아니라 변성 실리콘 수지, 내열안, 알루미나 파우더, 퓸드 실리카 및 용제로 이루어진 잉크를 사용함으로써, 부착력이 향상된 것으로 판단된다.

아울러, 3~5H의 경도를 가지는 연필을 이용하여 인쇄 도막을 긁은 후, 지우개로 지워 긁힘정도를 육안으로 확인한 결과, 실시예 1, 2는 5H에서도 긁힘현상이 전혀 없었으나, 비교예1, 2는 3H에서도 긁힘현상이 육안으로 확인되었다. 즉, 경도 역시 실시예 1, 2가 우수한 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

S1 : 전처리 단계 S2 : 인쇄단계
S3 : 건조단계 S4 : 경화단계
S5 : 냉각단계

Claims

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세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법에 있어서,
피착물의 세라믹 표면에 1200℃~2000℃의 화염을 5초~10초 동안 방사하여 화염 방사처리(Flame treatment)를 하는 전처리 단계(S1);
상기 전처리 단계(S1)를 거친 세라믹 표면에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용하여 인쇄하는 인쇄단계(S2);
상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 20~25℃에서 5~20분간 건조시키는 건조단계(S3);
상기 세라믹 표면에 인쇄된 잉크를 250~320℃의 경화로에서 10~30분간 경화시키는 경화단계(S4); 및
상기 경화단계(S4)를 거친 피착물을 20~25℃에서 냉각하는 냉각단계(S5);를 포함하여 구성되되,
상기 세라믹 표면 인쇄용 잉크는,
변성 실리콘 수지 20~60 중량%, 내열안료 10~40 중량%, 알루미나 파우더 0.5~10중량%, 퓸드 실리카(fumed silica) 0.5~5중량% 및 용제 29~45 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법.
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제 4항에 있어서,
상기 인쇄단계(S2)는,
문양이 새겨진 실크스크린 판을 세라믹 표면에 정치한 후,
상기 실크스크린 판 위에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 붓고, 롤러 또는 블레이드로 밀어서 인쇄하는 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법.
제 4항에 있어서,
상기 인쇄단계(S2)는,
문양이 각인된 동판에 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 붓고, 실리콘 패드를 가압하여 상기 문양을 실리콘 패드에 전사시킨 후,
상기 문양이 전사된 실리콘 패드를 세라믹 표면에 가압하여 인쇄하는 것을 특징으로 하는 세라믹 표면 인쇄용 잉크를 이용한 세라믹 표면 인쇄방법.