KR101594686B1 - 잉크젯 프린팅을 이용하여 표면 품질이 우수한 프린트 강판의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 프린트 강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나 이상의 잉크젯 헤드를 이용하여 코팅 조성물을 강판에 분사해 프린트층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물은 25~55℃의 온도를 가지며, 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적은 3~16 pico liter의 용적을 가지며, 상기 잉크젯 헤드는 강판으로부터 1~6mm의 높이로 이격된 상태에서 강판 상에 코팅 조성물을 분사하는, 프린트 강판의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 강판 상에 다양한 프린트 층을 높은 선명도로 구현할 수 있고, 프린트 층의 마무리 부분의 번짐성을 최소화시켜, 표면 품질이 우수한 프린트 강판을 제공할 수 있도록 한다.

Description

잉크젯 프린팅을 이용하여 표면 품질이 우수한 프린트 강판의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 프린트 강판{The method for manufacturing print steel sheet having excellent surface quality by using inkjet printing and the steel sheet manufactured by the same}

본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용하여, 우수한 표면 품질을 갖는 프린트 강판을 제조하는 방법과 상기 방법으로 제조된 프린트 강판에 관한 것이다.

삶의 질이 점차 높아짐에 따라, 소비자들은 가전 제품이나 전자 제품 등을 구매할 때, 제품의 기능뿐만 아니라, 제품의 외관 품질이나 디자인 또한 제품을 선택하는 데에 중요한 요인으로 작용하고 있다.

이러한 소비자들의 요구에 맞추어, 최근에는 하나의 색상으로 도장되어 있는 칼라 강판이나, 잉크를 사용하여 다양한 무늬를 구현함으로써 미려한 외관과 함께 질감을 부여하는 프린트 강판이 대세로 떠오르고 있다. 이렇듯 표면 외관의 시각적 기능이 우수한 칼라강판과 프린트 강판은 개성화 및 고급화에 맞추어 방화문, 엘리베이터 내장용, 고급 건축물, 실내 인테리어, 가전제품, 주방 및 가구 등에 널리 적용되고 있다.

그러나 일반적으로 금속판 또는 고분자 수지층위에서는 인쇄용 잉크의 젖음성이 떨어지고, 피착제의 잉크에 대한 흡수성이 부족하므로 인쇄층이 쉽게 박리되거나 인쇄하고자 하는 패턴의 높은 해상도를 구현하기가 어렵다. 따라서 강판을 대상으로 색을 입히거나 다양한 패턴 및 그림을 그려 넣는 경우 매우 까다로운 기술이 요구된다.

본 발명은 우수한 표면 품질을 갖는 프린트 강판을 제조할 수 있으며, 연속 공정을 가능케 하는, 프린트 강판의 제조방법과 상기 방법으로 제조된 프린트 강판을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 하나 이상의 잉크젯 헤드를 이용하여 코팅 조성물을 강판에 분사해 프린트층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 온도는 25~55℃이고, 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적은 3~16 pico liter의 용적을 가지며, 상기 잉크젯 헤드는 강판으로부터 1~6mm의 높이로 이격된 상태에서 강판 상에 코팅 조성물을 분사하는, 프린트 강판의 제조방법을 제공한다.

상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 온도는 40~50℃일 수 있다.

상기 코팅 조성물의 점도는 5.5~6.5mPa·s일 수 있다.

상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적은 6~13pico liter의 용적을 가질 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 강판으로부터 1~3mm의 높이로 이격된 상태에서 강판 상에 코팅 조성물을 분사할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 코팅 조성물을 8~20kHz의 주파수로 강판에 분사할 수 있다.

상기 잉크젯 헤드는 코팅 조성물을 12~20kHz의 주파수로 강판에 분사할 수 있다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 상기 제조방법에 의해 강판 상에 프린트층이 형성된 프린트 강판을 제공한다.

본 발명의 제조방법은 강판 상에 다양한 프린트 층을 높은 선명도로 구현할 수 있고, 프린트 층의 마무리 부분의 번짐성을 최소화시켜, 표면 품질이 우수한 프린트 강판을 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 제조방법은 연속 공정이 가능하여 제조되는 프린트 강판의 생산 속도를 높일 수 있어 우수한 경제적 효과 또한 가질 수 있다.

도 1은 실험예 1에서 프린트 조성물의 온도에 따른 점도 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 실험예 2에서 프린트 조성물의 온도에 따라 시편 상에 형성된 프린트 이미지의 변화를 사진으로 도시한 것이다.
도 3은 실험예 3에서 액적의 분사량에 따라 시편 상에 형성된 프린트 이미지의 변화를 사진으로 도시한 것이다.
도 4는 실험예 4에서 젯팅 높이에 따라 시편 상에 형성된 프린트 이미지의 마무리 부분에 있어서 표면 번짐 거리의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 5는 실험예 4에서 젯팅 높이에 따라 시편 상에 형성된 프린트 이미지의 마무리 부분을 확대한 사진을 도시한 것이다.
도 6은 실험예 5에서 잉크젯 프린팅 시 주파수에 따른 인쇄 속도의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

본 발명은 잉크젯 프린팅을 이용하여 우수한 표면 품질을 갖는 프린트 강판을 연속적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

구체적으로, 본 발명의 제조방법은 하나 이상의 잉크젯 헤드를 이용하여 코팅 조성물을 강판에 분사해 단색 또는 다색으로 이루어지는 프린트 층을 형성하는 단계를 포함하되, 잉크젯 프린팅 공정 시 다양한 공정 조건을 조절함으로써, 강판 상에 형성되는 프린트 이미지를 높은 선명도로 구현할 수 있고, 프린트된 이미지의 테두리 부분의 번짐성을 최소화시켜, 표면 품질이 우수한 프린트 강판을 제공할 수 있도록 한다.

잉크젯 프린팅 시 사용되는 코팅 조성물의 점도는 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 젯팅(jetting)성과 유동성에 영향을 미치는 요인으로, 최종적으로는 프린트 층의 선명도 등과 같은 표면 품질에 영향을 미칠 수 있다.

구체적으로, 본 발명에서 잉크젯 헤드로, 예를 들어, Kyocera KJ4A를 사용하는 경우, 프린트 층을 형성할 때 사용되는 코팅 조성물의 우수한 젯팅(jetting)성과 유동성을 확보하기 위해서는, 상기 코팅 조성물의 점도를 5.5~6.5mPa·s로 조절하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 제조방법은 상기 프린트 층을 형성하는 단계 시 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 온도를 특정한 범위로 조절함으로써, 상기 코팅 조성물의 점도를 5.5~6.5mPa·s의 범위로 조절할 수 있다.

즉, 본 발명의 제조방법은 상기 프린트층을 형성하는 단계 시 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 온도를 25~55℃로 조절할 수 있고, 더욱 바람직하게는 40~50℃로 조절할 수 있다.

본 발명의 제조방법에서 상기 코팅 조성물의 온도가 25℃ 미만인 경우, 코팅 조성물의 점도가 너무 높아 잉크젯 헤드를 통한 젯팅성 및 유동성이 현저히 떨어져, 최종적으로는 강판 상에 형성되는 프린트 층의 색상이나 이미지의 선명도 또한 저하될 수 있다. 반면, 온도가 55℃를 초과하는 경우, 조성물이 자연 건조되거나, 안정성이 열위해져 문제될 수 있다.

한편, 잉크젯 프린팅 시 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물은 액적의 형태로 강판 상에 착지하여 프린트 층을 형성할 있는데, 본 발명의 제조방법에서는 이렇게 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적의 용적을 3~16 pico liter 범위로, 더욱 바람직하게는 6~13 pico liter로 조절함으로써, 특히 사용하는 헤드의 해상도가 600dpi를 기준으로 할 때 강판 상에 형성되는 프린트 층의 선명도를 향상시키고, 잉크 뭉침 현상은 방지하여 표면 품질을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명에서 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적의 용적이 3pico liter 미만인 경우, 프린트 층 전체적으로 강판 소재가 은폐되지 않고, 프린트 층의 색상이나 이미지가 희미하게 구현될 수 있다. 반면에 액적의 용적이 16pico liter를 초과하는 경우, 프린트 층 표면에서 잉크의 뭉침 현상이 발생할 수 있어 표면 품질을 저해하게 된다.

또한, 본 발명의 제조방법은 프린트 층을 형성하는 코팅 조성물이 분사되는 잉크젯 헤드와 강판 사이의 이격 거리, 즉 젯팅(jetting) 높이를 특정한 범위로 조정함으로써, 프린트 층의 마무리 부분의 번짐성을 최소화하여 표면 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 본 발명에서 잉크젯 헤드의 토출구 부분과 강판 사이의 이격 거리가 1mm 미만인 경우, 잉크 뭉침 현상이 문제될 수 있고, 이격 거리가 6mm를 초과하는 경우, 프린트 층의 마무리 부분에 번짐 현상이 발생하여, 표면 품질이 열위해질 수 있다.

따라서, 본 발명의 제조방법에서 상기 잉크젯 헤드는 강판으로부터 1~6mm의 높이로 이격된 상태에서 강판 상에 코팅 조성물을 분사하는 것이 바람직하며, 특히 1~3mm의 높이로 이격된 상태에서 코팅 조성물을 분사하는 것이 프린트 층에 있어서 코팅 조성물이 마무리 부분을 넘어서 주변부로 번질 수 있는 영역을 최대 5㎛ 이하로 제어할 수 있어 더욱 바람직하다.

한편, 잉크젯 헤드가 8kHz 미만의 주파수로 코팅 조성물을 분사하는 경우, 인쇄 속도가 대략 20mpm 정도의 수준에 불과하여 연속 공정에서 생산성이 열위해 질 수 있다.

따라서, 본 발명의 제조방법은 잉크젯 프린팅 시 잉크젯 헤드가 8kHz 이상의 주파수로 코팅 조성물을 분사하도록 조절함으로써, 인쇄 속도를 향상시켜 연속 공정을 가능케 할 수 있으며, 바람직하게는 잉크젯 헤드가 12kHz 이상의 주파수로 코팅 조성물을 분사하도록 조절함으로써, 연속 공정을 가능케 하는 인쇄 속도를 30mpm 이상의 수준으로 확보할 수 있고, 더욱 바람직하게는 잉크젯 헤드를 20kHz의 주파수로 코팅 조성물을 분사하도록 조절함으로써, 인쇄속도를 50mpm까지 높여 생산성을 현저히 향상시킬 수 있다.

단, 잉크젯 헤드의 주파수가 20kHz를 초과하는 경우, 공정 수행 상 경제적인 점에서 문제가 될 수 있으므로, 20kHz 이하의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 본 발명에서 제공하는 제조방법에 의해 강판 상에 우수한 표면 품질을 갖는 프린트 층이 형성된 프린트 강판을 제공할 수 있다.

이렇듯, 본 발명에서는 잉크젯 프린팅을 이용하여 강판 상에 단순히 칼라 프린트 층 내지는 다양한 이미지가 형성된 프린트 층을 구현하되, 상기 프린팅 공정 중 사용되는 코팅 조성물의 온도, 잉크젯 헤드로부터 분사되는 조성물의 액적 용량 및 상기 잉크젯 헤드와 강판의 이격 거리로, 즉 젯팅 높이를 특정한 범위로 조절함으로써, 강판 상에 선명도가 높은 프린트 층을 구현할 수 있고, 프린트 층 표면에서 조성물이 뭉치는 현상이나, 프린트 층의 마무리 부분에 있어서 코팅 조성물이 번지는 문제점을 최소화하여 표면 품질이 우수한 프린트 강판을 제공할 수 있도록 한다.

더욱이, 본 발명은 잉크젯 헤드의 인쇄 주파수를 특정한 범위로 조절함으로써, 상기한 바와 같이 표면 품질이 우수한 프린트 강판을 빠른 인쇄 속도로 연속하여 제공할 수 있도록 한다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

[ 실험예 1]

잉크젯 프린팅 시 사용되는 코팅 조성물의 온도에 따른 점도 변화를 확인하기 위하여, 2-(2-비닐옥시에톡시)에틸 아크릴레이트 60~80%, 폴리옥시에틸레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 10~20%, 옥시비스(메틸-2,1-에타네딜)디아크릴레이트 5~10%, 및 페닐 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 1~5%을 조합하여 다양한 색상으로 구현된 잉크 조성물을 온도를 25 내지 55℃로 변화시키면서 브룩필드 DV-Ⅱ 프로 점도계를 이용하여 상기 잉크의 점도 변화를 측정해 그 결과를 도 1에 그래프로 나타내었다.

도 1에서 보는 바와 같이, 코팅 조성물의 온도가 높아질수록 점도가 저하되는 것을 볼 수 있고, 코팅 조성물의 온도가 40~50℃일 때 그 점도가 잉크젯 프린팅에 적합한 수준인 5.5~6.5mPa·s에 해당하는 것을 볼 수 있다.

[ 실험예 2]

잉크젯 프린팅 시 사용되는 코팅 조성물의 온도에 따른 프린트 층의 품질 변화를 확인하기 위하여, Kyocera KJ4A 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치를 사용해 상기 실험예 1에서 사용한 잉크 조성물을 백색프라이머가 처리된 용융아연도금 시편 상에 분사하여 격자 형상의 프린트 이미지를 형성하되, 이때 상기한 헤드로부터 분사되는 코팅 조성물의 온도를 25℃, 30℃, 35℃, 40℃, 45℃ 및 50℃로 변화시키면서 구현되는 프린트 이미지의 모습을 도 2에 사진으로 나타내었다.

도 2에서 보는 바와 같이, 시편 상에 분사되는 코팅 조성물의 온도가 25℃, 30℃ 및 35℃일 때는 격자 형상의 프린트 이미지가 약간 희미하게 형성된 것을 볼 수 있으나, 코팅 조성물의 온도가 40℃, 45℃ 및 50℃일 때에, 격자 형상의 이미지가 보다 선명하게 형성된 것을 볼 수 있다.

[ 실험예 3]

잉크젯 프린팅 시 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적의 용적에 따른 프린트 층의 품질 변화를 확인하기 위하여, Kyocera KJ4A 헤드(해상도 600dpi 기준)를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치를 사용해 상기 실험예 1에서 사용한 잉크 조성물을 백색프라이머가 처리된 용융아연도금 시편 상에 분사하여 격자 형상의 프린트 이미지를 형성하되, 이때 상기한 헤드로부터 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적의 용적을 3pico liter, 6pico liter, 13pico liter 및 16pico liter로 변화시키면서 시편 상에 구현되는 프린트 이미지의 모습을 도 3에 사진으로 나타내었다.

도 3에서 보는 바와 같이, 시편 상에 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적의 용적을 3pico liter로 조절하였을 때, 프린트 이미지에 의해 시편의 소재가 완벽히 은폐되지 않았고, 프린트 이미지 또한 매우 희미하게 나타난 것을 볼 수 있다.

반면, 액적의 용적을 6pico liter 및 13pico liter로 조절하자 보다 선명한 격자 형상의 이미지가 형성된 것을 볼 수 있다.

그러나, 액적의 용적을 16pico liter로 조절하자 상대적으로 과하게 짙은 격자 형상의 이미지가 형성된 것을 볼 수 있고, 프린트 층이 후막이 되면서 표면에 조성물의 뭉침 현상이 발생하는 것을 볼 수 있었다.

[ 실험예 4]

잉크젯 프린팅 시 젯팅 높이, 즉 잉크젯 헤드의 토출구와 강판 사이의 이격 거리에 따른 프린트 층의 품질 변화를 확인하기 위하여, Kyocera KJ4A 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치를 사용해 상기 실험예 1에서 사용한 잉크 조성물을 백색프라이머가 처리된 용융아연도금 시편 상에 분사하여 격자 형상의 프린트 층을 형성하되, 젯팅 높이를 1 내지 5mm로 변화시키면서 프린트된 이미지의 마무리 부분에 있어서 코팅 조성물의 번짐 거리를 측정해 도 4 에 그래프로 나타내었고, 젯팅 높이가 3mm, 3.5mm, 4mm 및 5mm일 때 프린트 이미지의 마무리 부분을 확대하여 도 5에 사진으로 나타내었다.

도 4 에서 보는 바와 같이, 젯팅 높이가 높아질수록 표면 번짐 거리가 증가하되, 젯팅 높이가 1 내지 3mm인 경우 표면 번짐 거리를 5㎛ 이하의 수준으로 유지할 수 있으나, 젯팅 높이가 3mm를 초과하는 경우 표면 번짐 거리가 급격히 증가하는 것을 볼 수 있다.

도 5에서 보는 바와 같이, 젯팅 높이가 3mm인 경우, 표면 번짐 거리가 5㎛의 수준에 불과하여 표면 품질이 우수한 것을 볼 수 있지만, 젯팅 높이를 3.5mm, 4mm 및 4.5mm로 증가시키자 표면 번짐 거리가 11㎛, 16㎛ 및 30㎛의 수준으로 급격히 증가하여 프린트 이미지의 품질이 현저히 저하되는 것을 볼 수 있다.

[ 실험예 5]

잉크젯 프린팅 시 잉크젯 헤드의 주파수에 따른 프린트 층의 인쇄 속도 변화를 확인하기 위하여, Kyocera KJ4A 헤드(해상도 600dpi 기준)를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치를 사용해 상기 실험예 1에서 사용한 잉크 조성물을 백색프라이머가 처리된 용융아연도금 시편 상에 분사하여 격자 형상의 프린트 층을 형성하되, 잉크젯 헤드의 주파수를 8 내지 20kHz로 변화시키면서 이미지의 프린트 속도를 측정해 도 6에 그래프로 나타내었다.

도 6에서 보는 바와 같이, 잉크젯 헤드의 주파수가 증가할수록 프린트 속도가 증가하며, 특히 600dpi 기준에서 주파수가 12kHz 이상일 때, 연속 공정이 가능한 최소의 프린트 속도로 30mpm이 만족하는 것을 볼 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (8)

1. 하나 이상의 잉크젯 헤드를 이용하여 코팅 조성물을 강판에 분사해 프린트층을 형성하는 단계를 포함하며,
   상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 온도는 25~55℃이고,
   상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적은 3~16 pico liter의 용적을 가지며,
   상기 잉크젯 헤드는 강판으로부터 1~3mm의 높이로 이격된 상태에서 16~20kHz의 주파수로 강판 상에 코팅 조성물을 분사하는, 프린트 강판의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 온도는 40~50℃인, 프린트 강판의 제조방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 점도는 5.5~6.5mPa·s인, 프린트 강판의 제조방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 잉크젯 헤드를 통해 분사되는 코팅 조성물의 개개의 액적은 6~13pico liter의 용적을 갖는, 프린트 강판의 제조방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 강판 상에 프린트층이 형성된 프린트 강판.

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