KR101496014B1 - 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전사용 잉크로 열연신성 전사용 필름에 소정의 이미지를 인쇄하는 단계, 상기 전사용 필름을 요철이 있는 타이어 표면에 부착시키는 단계, 상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 진공챔버 내에서 가열시키는 단계, 상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 냉각시키는 단계 및 상기 전사용 필름을 탈착시키는 단계를 포함하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 인쇄 방법은 기존의 단색 구현 방식에 벗어나 원하는 이미지를 직접 다양하게 구현할 수 있으며, 요철을 포함하여 정밀 인쇄가 가능하여 타이어의 종류에 관계없이 적용 가능하며, 기존 방식 대비 광고, 외관 개선 효과가 월등한 장점이 있다.

Description

요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법{METHOD FOR PRINTING ONTO AN UNEVEN TIRE SURFACE}

본 발명은, 타이어에 문자나 문양 등을 인쇄하는 방법에 있어 특히 삼차원 형상을 가지고 있는 표면에 다양한 이미지를 인쇄하는 방법에 관한 것이다.

타이어 표면에 각종 정보의 표시나 외관 향상의 목적으로 문자나 문양 등을 인쇄하는 방법으로는 종래 스크린 인쇄, 옵? 인쇄, 템플렛 인쇄 등이 있다. 스크린 인쇄는 가는 실로 된 천(실크스크린)에 사전에 잉크가 통과할 수 있는 패턴을 형성시킨 후, 천에 잉크를 통과시켜 원하는 패턴을 표면에 형성시키는 방법이며, 옵? 인쇄는 문자 등의 문양이 만들어진 인쇄용 고무판에 잉크를 채운 후, 이를 실리콘 고무 패드 등에 일시적으로 전이시켰다가 다시 타이어 표면으로 밀착시켜 인쇄하는 방법이다.(일본공개특허 1998-329402) 템플렛 인쇄는 문자나 도안이 오려진 템플렛을 타이어 표면에 대고 잉크를 스프레이 도포하는 방법이다. 그러나 이러한 방법은 인쇄 대상품에 복잡한 패턴의 인쇄나 컬러 인쇄가 어렵다는 문제가 있어 단색의 단순 정보 표시 용도 외에는 활용도가 낮은 문제가 있다.

그 외, 외관 향상 등의 목적으로 전사지를 이용한 전사법, 잉크젯을 이용한 곡면인쇄 방법이 제안되었다. 전사법은 사전 평평한 필름에 원하는 이미지를 전사용 특수 잉크를 이용하여 인쇄한 후 이를 타이어 표면에 대고 가열 압착 혹은 가수 압착하여 원하는 이미지를 구현하는 방법이며(한국공개특허 2010-0064040), 잉크젯을 이용한 곡면인쇄 방법은 타이어를 회전시키면서 곡면에 대응 가능하도록 설계된 잉크젯 장비를 이용하여 잉크를 분사, 원하는 이미지를 직접 구현하는 방법이다. (일본공개특허 2012-136024, 2012-131508)

상기 기술은 다양한 색상의 이미지를 타이어에 구현할 수 있다는 장점이 있어 시각적인 측면에서 개선 효과가 있으나, 타이어의 표면에 요철 등이 있는 경우에는 적용하기 어려운 문제가 있어 일부 경주용 타이어 등 표면 요철이 없거나 아주 미미한 경우에만 한정적으로 쓰이는 문제가 있다. 또한 잉크젯을 이용한 곡면 인쇄의 경우 잉크젯 헤드와 타이어 표면 간의 충돌을 방지하기 위해 타이어 표면과 잉크젯 헤드의 거리를 일정 수준으로 떨어뜨리기 때문에 인쇄물의 선명도가 다소 떨어지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 표면에 여러가지 형태의 요철 및 삼차원 구조물이 존재하는 타이어의 표면에 다양한 이미지를 인쇄하는 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 전사용 잉크로 열연신성 전사용 필름에 소정의 이미지를 인쇄하는 단계, 상기 전사용 필름을 요철이 있는 타이어 표면에 부착시키는 단계, 상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 진공챔버 내에서 가열시키는 단계, 상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 냉각시키는 단계 및 상기 전사용 필름을 탈착시키는 단계를 포함하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 구현예에 따른 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 있어서, 상기 타이어 표면의 요철은 종횡비가 2 이내이고, 깊이가 전사용 필름의 2배 이상 10mm 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 있어서, 상기 전사용 잉크는 백색 구현을 위한 무기 안료, 색상 안료 및 유기물을 포함하며, 상기 유기물은 스티렌 부타디엔 고무, 폴리클로로프렌 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 실리콘 고무 또는 천연고무 추출물, 혹은 그 유도체 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 있어서, 상기 전사용 잉크는 가황제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 있어서, 상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 진공챔버 내에서 가열시키는 단계는 온도 100~150 ℃ 범위, 압력 10~10^-3 torr 범위에서 10~30 분 동안 진행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 있어서, 상기 인쇄 방법은 색상층 단층, 또는 백색층과 색상층, 또는 프라이머층과 백색층과 색상층으로 형성된 인쇄층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법에 의하면 곡면 및 요철을 가지는 타이어의 표면에 대해 고품질의 패턴, 문양, 문자 등을 인쇄할 수 있게 된다. 특히 기존의 단색 구현 방식에 벗어나 원하는 이미지를 직접 다양하게 구현할 수 있으며, 요철을 포함하여 정밀 인쇄가 가능하여 타이어의 종류에 관계없이 적용 가능하며, 기존 방식 대비 광고, 외관 개선 효과가 월등한 장점이 있다.

도 1은 전사용 필름에 일반적인 잉크를 사용하여 잉크를 인쇄한 모양을 도시한 도면이다.
도 2는 전사용 필름을 타이어 표면에 부착한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 전사용 필름이 부착된 타이어를 진공챔버에 위치시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 진공챔버에서 가열 후 전사용 필름이 타이어 표면에 밀착된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 냉각 후 전사용 필름을 타이어 표면에서 탈착시킨 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 타이어 표면에 문양이 인쇄된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 타이어 표면 요철의 규격을 도시한 도면이다.
도 8은 요철의 종횡비가 2 이상인 경우의 전사용 필름 부착 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 요철의 깊이가 전사용 필름 두께의 2배 미만일 경우의 전사용 필름 부착 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 요철의 깊이가 10mm 이상인 경우의 전사용 필름 부착 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 구현예에 따른 공정 순서를 도시한 플로우 차트이다.
도 12는 본 발명의 다른 구현예에 따른 공정 순서를 도시한 플로우 차트이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 공정 순서를 도시한 플로우 차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 첨부된 도면 등을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 무기 안료, 색상 염료 및 접착 기능을 하는 고무 성분이 혼합된 잉크로 열연신성 전사 필름에 이미지를 인쇄한 후, 이를 삼차원 요철이 있는 타이어 표면에 부착하고, 진공 챔버 내에서 가열하여 상기 이미지가 타이어 표면으로 전이되게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 잉크는 일반적으로 5um 이하의 입경을 가지는 무기 안료가 첨가될 수 있으며, 색상을 내기 위한 염료나 안료 및 접착을 위한 gum Arabic 이나 고무가 용제에 용해되어 분산된 것을 사용한다. 본 발명에서 사용되는 열연신성 필름은 흔히 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC) 등이 사용되며, 잉크의 전이성을 개선하기 위해 미세한 금속을 증착시켜 사용할 수 있다. 열연신성 필름은 열에 의해 연신된 후, 진공 상태에서 요철의 내부 홈 부분으로 침투되어 밀착되어야 하기 때문에 50~200 ㎛ 전후의 두께인 것을 사용하는 것이 유리하다.

본 발명에서 제안하는 인쇄 방법은 상기 잉크를 일반적인 잉크젯 장비를 이용해 필름에 인쇄한 후, 이를 타이어 표면에 고정, 부착시킨 상태에서 진공 챔버 내에 넣고, 100~150 ℃ 사이의 온도에서 10~30분간 가열한 다음, 외부로 꺼내 냉각시킨 후 필름을 탈착시켜 인쇄 부분 만을 타이어로 전이시킴으로서 완성하게 된다. 이를 첨부 도면을 이용하여 보다 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 전사용 열연신성 필름(1)에 일반적인 잉크젯 장비를 이용하여 잉크(2)를 인쇄한 형태이다. 사용되는 전사용 열연신성 필름은 진공 상태에서 열에 의해 연신되어 타이어 표면의 요철부를 채울 수 있도록 늘어나야 하므로 열 안정성 및 연신이 가능한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)나 폴리카보네이트(PC) 등이 사용되며, 잉크가 타이어로 쉽게 전이될 수 있도록 표면에 잉크와의 표면에너지 차이가 큰 금속 박막을 증착시켜 사용할 수 있다.

사용하는 전사용 잉크는 흑색 타이어에 색상 발현을 원활하게 하기 위한 목적으로 사용하는 백색 잉크와 색상 구현을 위한 칼라 잉크, 그리고 타이어와의 밀착력 구현을 위한 프라이머 코팅층으로 구성된다. 프라이머 코팅층은 일반적으로 고무 표면 용도로 사용되는 것들을 사용할 수 있으며, 구현하고자 하는 색상이나 형태에 따라 백색 잉크 및 프라이머 코팅층을 제외할 수도 있다. 잉크는 백색 구현을 위한 5 ㎛ 이하의 입경을 갖는 무기 안료와 색상을 내기 위한 염료 및 안료, 그리고 접착을 위한 고분자 성분 물질이 용제에 용해되어 안정적으로 분산된 것을 사용한다.

타이어용 인쇄 장식의 경우, 타이어의 사용 중 발생하는 변형에 따라 인쇄면도 연신, 변형되어야 하기 때문에 일반적인 전사용 잉크와는 달리 타이어용 전사 잉크에는 유연성 및 내구성 확보를 위해 신축성이 있는 고분자 성분을 추가적으로 사용한다. 사용되는 고분자 성분 물질로는 SBR(스티렌 부타디엔 고무), 폴리클로로프렌 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 실리콘 고무, 혹은 천연고무 추출물 등이 있으며, 인쇄막의 내구성 및 밀착성을 보다 개선하기 위해 가황(가류) 반응을 진행시키기 위해 가황제를 첨가할 수 있다.

상기 잉크를 일반적인 잉크젯 프린터를 이용하여 컴퓨터 등에서 사전 디자인된 문양을 전사용 필름 위에 인쇄하게 되는데, 이러한 방법을 통해 기존 잉크젯 프린팅 장비의 높은 인쇄 해상도를 그대로 타이어 표면으로 전사하여 표현할 수 있게 된다. 이때 좌우 구분이 있는 이미지의 경우 반전시킨 이미지를 출력하게 된다. 그런 다음 도 2에 도시된 대로 인쇄가 필요한 타이어 표면(3)에 잉크 인쇄면을 아래로 하여 전사용 필름을 부착하게 된다. 이 때 타이어 표면에는 일반적으로 패턴에 의한 요철(31)이 존재하며, 전이 필름은 타이어 표면에서 약간의 간격을 가진 상태로 부착된다. 정확한 위치의 고정을 위하여 별도의 지그(jig)나 고정틀, 혹은 일회용 접착 테이프를 사용할 수 있다.

타이어는 전사용 필름이 부착된 상태에서 도 3에서 나타낸 대로, 진공 챔버(4)에 위치하게 된다. 진공 챔버에는 진공을 위한 배관(41) 및 가열을 위한 온도 제어 장치(42)가 부착되어 있어, 투입된 타이어에 대해 10~30분간 100~150℃ 사이의 온도에서 가열하게 된다. 이 때, 150℃ 이상의 온도가 되면 타이어 내부에서 가류가 진행되어 타이어가 과가류 상태가 되고, 물성 저하가 일어날 수 있어 바람직하지 않으며, 100℃ 이하의 온도에서는 전사용 필름의 연신이 충분하지 않아 일부 요철부 내부에 인쇄가 안되는 경우가 생긴다.

또한 10분 이내의 경우 충분한 열전달이 일어나지 않아 잉크가 타이어로 부분적으로 전이되지 않으며, 잉크내 가교반응이 미완결되어 내구성이 떨어지는 문제가 있고, 30분 이상 진행될 경우 타이어에서 과가류가 진행되어 역시 타이어 물성이 저하되는 문제가 있어 바람직하지 않다.

진공 작업은 일반적으로 사용되는 기계식 진공 펌프를 이용하여 10~10^-3 torr 범위에서 수행하면 되며, 추가적인 고진공 시스템을 필요로 하지는 않는다. 작업이 진행되면 전사용 필름과 타이어 표면 사이의 공기가 빠져나가면서 필름이 도 4와 같이 타이어 요철을 감싼 형태로 표면에 밀착하게 된다. 이 상태에서 열과 압력에 의해 잉크가 타이어 표면으로 전이되게 된다. 진공 가압 공정이 끝나면, 진공 챔버 밖으로 타이어를 꺼내어 상온에서 냉각시킨 후, 전사용 필름을 탈착시키게 되며 (도 5) 최종적으로 도 6과 같이 표면에 형성된 요철을 포함하여 원하는 문양이 인쇄되게 된다.

타이어 표면의 요철의 형상에 대한 정보는 도 7과 같이 간단히 표현되며, 보다 효과적인 인쇄를 위해서 사용되는 타이어의 표면 요철은 종횡비(A/B)가 2 이내, 깊이가 필름 두께의 2배 이상, 10mm 이하로 제어되는 것이 바람직하다. 도 8에 나타낸 것처럼 종횡비가 2 이상이면 필름의 연신 비율을 넘어서 진공 가열 공정 중 필름의 연신이 불충분하여 잉크가 요철 내부 표면에 닿지 않아 인쇄가 되지 않으며, 도 9에 나타낸 것처럼 깊이가 필름의 두께의 2배보다 얕을 경우 필름이 요철 내부로 들어가지 않아 미인쇄 영역이 생길 수 있고, 깊이가 10mm 이상일 경우 도 10에 나타낸 대로 요철의 하부 모서리 부에 들뜸 현상이 발생하여 인쇄가 미흡한 현상이 생긴다.

본 발명에 따른 요철이 있는 타이어 표면의 구현예들에 대한 공정의 플로우 챠트를 도 11, 12 및 13에 도시하였다. 이때 일반적으로 사용되는 플라스틱이나 금속 소재와 달리 타이어의 표면은 경도가 낮고, 휘어짐 등에 의한 연신이 발생할 수 있기 때문에 밀착력 확보를 위해 잉크 내 고무 성분의 추가 외에 프라이머 층 및 백색 잉크 층을 추가할 수 있으며, 밀착성 확보를 위해 도 12에 나타낸 것처럼, 타이어 표면에 먼저 프라이머 층과 백색 잉크층을 형성한 후, 전사 필름을 통해 색상을 구현할 수도 있고, 도 13에 나타낸 것처럼 작업성 개선을 위해 전사 필름에 1차 색상 층 인쇄 후, 2차로 백색 잉크를 인쇄한 상태에서 타이어 표면으로 전사시킬 수도 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며 통상적인 방법의 가감에 의해 방법을 개선시킬 수 있음은 주지의 사실이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다.

1 : 전사용 필름 2 : 전사용 잉크
3 :타이어 표면 4 : 진공 챔버
31 : 요철 41 : 진공용 배관
42 : 온도 제어 장치

Claims (7)

1. 전사용 잉크로 열연신성 전사용 필름에 소정의 이미지를 인쇄하는 단계;
   상기 전사용 필름을 요철이 있는 타이어 표면에 부착시키는 단계;
   상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 진공챔버 내에서 가열시키는 단계;
   상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 냉각시키는 단계; 및
   상기 전사용 필름을 탈착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 타이어 표면의 요철은 종횡비가 2 이내이고, 깊이가 전사용 필름 두께의 2배 이상, 10mm 이하인 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 전사용 잉크는 백색 구현을 위한 무기 안료, 색상 안료 및 접착 기능을 하는 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 고분자 물질은 스티렌 부타디엔 고무, 폴리클로로프렌 고무, 폴리이소부틸렌 고무, 실리콘 고무 또는 천연고무 추출물 , 혹은 그 유도체 중의 어느 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 전사용 잉크는 가황제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 전사용 필름이 부착된 타이어를 진공챔버 내에서 가열시키는 단계는 온도 100~150 ℃ 범위, 압력 10~10^-3 torr 범위에서 10~30 분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 방법은 색상층 단층, 또는 백색층과 색상층, 또는 프라이머층과 백색층과 색상층으로 형성된 인쇄층을 형성하는 것을 특징으로 하는 요철이 있는 타이어의 표면 인쇄 방법.

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