KR101660681B1 - 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물, 해당 잉크 조성물을 스크린 인쇄한 인쇄물 및 해당 인쇄물의 제조 방법 - Google Patents
고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물, 해당 잉크 조성물을 스크린 인쇄한 인쇄물 및 해당 인쇄물의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
[과제] 최근 전기·전자 부품에 스크린 인쇄, 그래픽 장식에 대한 스크린 인쇄에서는 그 인쇄물의 디자인 다양화, 인쇄 이미지의 고정밀화가 진행하여 미세 패턴과 면적이 넓은 단색 패턴이 공존하는 인쇄물을 간단하게 저비용으로 생산할 수 있게 해 달라는 요구가 증가하고 있다. 또한 단색 패턴에서는 이미지 가장자리의 선명성을 향상시키는 동시에 평활성도 양호하게 하여 미세 패턴과 단색 패턴이 공존하는 인쇄 이미지가 더욱 높아진 시인성의 고품위·고정밀화가 요구되고 있다.
[해결 수단] 선 지름이 25㎛인 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 이용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제작했을 때, 상기 인쇄판의 이미지 설계 치수에 대하여 인쇄한 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작할 수 있는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물이며, 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유하고, 중량 평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 상기 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상 함유하며, 또한 25℃에서의 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s, 요변성이 2.0∼8.0인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물.
[해결 수단] 선 지름이 25㎛인 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 이용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제작했을 때, 상기 인쇄판의 이미지 설계 치수에 대하여 인쇄한 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작할 수 있는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물이며, 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유하고, 중량 평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 상기 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상 함유하며, 또한 25℃에서의 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s, 요변성이 2.0∼8.0인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물.
Description
본 발명은 그래픽 분야와 전기·전자 부품 관련 분야 등의 이미지 패턴 형성에 널리 이용되고 있는 스크린 인쇄에 있어서 미세 도트 패턴, 세선 패턴 등의 미세 패턴 및 넓은 면적의 단색 패턴을 동시에 한 공정의 스크린 인쇄로 고정밀도로 인쇄할 수 있게 해 주는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물, 해당 잉크 조성물을 스크린 인쇄한 인쇄물 및 해당 인쇄물의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 미터, 가전제품의 표시판, 태블릿 단말 액자와 케이스의 무늬 등의 그래픽 장식 인쇄물에 있어서는 디자인의 다양화, 고정밀화가 진행하여 미세 패턴(예를 들면 100㎛ 지름 정도의 도트 패턴과 세선 패턴 등)과 면적이 넓은 단색 패턴이 공존하는 인쇄물을 간단하게 저비용으로 생산할 수 있는 능력이 점차 요구되고 있다. 또한 단색 패턴에서는 이미지 가장자리의 선명도를 향상시킴과 동시에 평활성도 양호하게 하여 미세 패턴과 단색 패턴이 공존하는 인쇄 이미지의 시인성의 더 높은 고품위·고정밀화가 요구되고 있다. 더욱이 전기·전자분야에서의 전도성 회로 인쇄와 블랙 매트릭스 인쇄 분야에서도 세선의 안정 인쇄성뿐만 아니라 그 인쇄 이미지에 번짐과 액체누출 없이 선명성이라는 고도의 고밀도가 요구되고 있으며, 또한 인쇄 면적의 크기에 관계없이 1회 공정으로 시인성이 좋고 고밀도로 인쇄할 수 있는 것이 저비용화를 위해 요망되고 있다.
기존의 스크린 인쇄에서는 100㎛ 정도의 도트 패턴과 세선 패턴을 인쇄할 때는 일반적으로 고점도에서 유동성을 적게 한 10∼200Pa·s 정도의 스크린 인쇄용 잉크를 사용하여 인쇄하고 있었지만, 해당 고점도 스크린 인쇄용 잉크로 단색 패턴을 인쇄하면 유동성이 나빠서 단색 패턴에 평활성 불량과 인쇄 얼룩이 발생하여 인쇄물의 시인성 저하가 불가피하다. 또한 단색 패턴을 양호하게 인쇄하기 위해서 수Pa·s 정도의 저점도 스크린 인쇄용 잉크를 사용했을 경우에는 단색 패턴 이미지 가장자리에 약50∼100㎛ 이상의 액체누출이 발생하며 또한 미세 패턴에는 인쇄의 굵어짐과 액체누출, 번짐이 발생하여 인쇄물의 시인성 저하가 불가피하므로 미세 패턴과 단색 패턴은 각각 적당하게 조정된 별도의 잉크로 별도로 스크린 인쇄를 하고 있으며, 미세 패턴과 단색 패턴이 공존하는 인쇄물을 한 공정의 스크린 인쇄로 제작하는 것은 어려운 것으로 여겨졌었다.
한편, 잉크젯 인쇄는 한 공정에서 미세 패턴과 단색 패턴이 공존하는 인쇄물을 고정밀도로 인쇄할 수 있는 것으로 여겨져, 잉크젯 인쇄에 의한 고품위·고정밀 인쇄도 많이 시도되고 있는데 잉크젯 인쇄는 30㎛ 지름 정도의 헤드 노즐에서 잉크 액체방울이 분사되어 피인쇄체에 해당 액체방울이 착탄했을 때 최소 50㎛ 지름 정도로 퍼져버리기 때문에 특히 이미지 가장자리의 선명한 직선성이 결여되어 버리는 숙명이 있다.
그 밖에 오프셋 인쇄도 고품위·고정밀 인쇄물의 제작이 가능한 인쇄 방식으로 여겨지고 있지만, 인쇄판의 구조가 메시 모양이기 때문에 인쇄 이미지는 망점 도트의 집합 인쇄임으로써 잉크젯 인쇄와 마찬가지로 이미지 가장자리의 선명한 직선성이 결여되는 것은 피할 수 없으며 또한 인쇄막 두께가 1∼2㎛ 정도로 얇고 또한 스크린 인쇄물과 비교하면 두꺼운 막 두께, 고내구성, 고내후성, 고내약품성, 다양한 피인쇄체에 대한 강고한 접착성, 풍부한 기능성 등이 스크린 인쇄물보다 나쁘기 때문에 특히 자동차 미터, 가전제품의 표시판, 태블릿 단말 액자와 케이스의 무늬, 전기·전자 부품에서의 회로 인쇄, 조광용의 블랙 매트릭스 등 내구성, 기능성 등이 요구되는 인쇄물 제작에는 적합하지 않다.
여기서 선행 특허문헌 1(일본특허공개공보 2010-047716호 공보)에는 고정밀 패턴을 형성할 수 있는 스크린 인쇄용 전도성 잉크 조성물 및 전도성 도막에 대해 공개하고 있지만, 미세 패턴과 단색 패턴이 공존하는 인쇄에 대한 잉크의 유동성에 관한 기술탐구는 공개되어 있지 않다. 따라서 미세 패턴은 양호한 인쇄 정밀도를 얻을 수 있지만 단색 패턴에서는 평활성이 나쁜 동시에 인쇄 얼룩도 발생하는 것이다. 또한 선행 특허문헌 1은 전도성 잉크 조성물의 미세 패턴 인쇄에 관한 기술 범위에 머무는 것이다.
또한 선행 특허문헌 2(일본특허공개공보 2003-238876호 공보) 및 선행 특허문헌 3(일본특허공개공보 2003-294930호 공보)에는 고정밀 패턴을 형성할 수 있는 스크린 인쇄용 잉크 조성물이 공개되고 있지만, 상기 선행 특허문헌 1과 마찬가지로 미세 패턴을 고정밀도로 인쇄하는 기술은 공개되어 있지만, 단색 패턴을 동시에 한 공정에서 인쇄할 경우, 잉크 조성물에 관한 기술은 공개되어 있지 않다.
선행 기술문헌
특허문헌
[특허문헌 1] 일본특허공개공보 2010-047716호 공보
[특허문헌 2] 일본특허공개공보 2003-238876호 공보
[특허문헌 3] 일본특허공개공보 2003-294930호 공보
본 발명은 위의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로 지금까지 스크린 인쇄에서는 불가능하다고 여겨져 온 미세 도트 패턴, 세선 등의 미세 패턴 및 넓은 면적의 단색 패턴을 동시에 한 공정의 스크린 인쇄로 인쇄할 수 있게 해 주는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물, 해당 잉크 조성물을 스크린 인쇄한 인쇄물 및 해당 인쇄물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 선 지름이 25㎛인 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 이용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제작했을 때, 상기 인쇄판의 이미지 설계 치수에 대하여 인쇄한 상기 인쇄 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작할 수 있는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물이며, 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유하고, 중량평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 상기 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상 함유하며 또한 25℃에서의 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s, 요변성이 2.0∼8.0인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 의해 스크린 인쇄로 미세 패턴과 면적이 큰 단색 패턴을 1회의 스크린 인쇄 공정으로 고품위·고화질로 인쇄할 수 있게 되었다.
위와 같이 본 발명은 선 지름이 25㎛인 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 사용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제작했을 때, 상기 인쇄판의 이미지 설계 치수에 대하여 인쇄한 인쇄 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작할 수 있는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물이며, 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유하고, 중량평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 상기 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상 함유하며 또한 25℃에서의 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s, 요변성이 2.0∼8.0인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 잉크 조성물이 JIS K5701-1:2000에 따른 25℃에서의 평행판 점도계(스프레드 미터)에 의한 유동성 측정법으로 측정 시작 1분 후의 상기 잉크 조성물의 유동 반경 측정값이 14.0∼19.0mm인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 상기 잉크 조성물의 상기 평행판 점도계에 의한 유동성 측정법으로 측정 시작 1분 후의 유동 반경 측정값을 ‘F60’, 45초 후의 유동 반경값을‘F45’라고 정의했을 때 ‘F60’- ‘F45’≤ 1.0mm인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 잉크 조성물이 적어도 착색재, 체질 안료, 필러 중의 임의의 1종 또는 복수종 또는 이들의 편성을 함유하고, 해당 착색재, 체질 안료 및 필러가 상기 잉크 조성물 속에 35㎛ 이하의 평균 입자 지름으로 분산된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 잉크 조성물이 그래픽 장식 스크린 인쇄용 잉크 조성물인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 잉크 조성물이 블랙 매트릭스, 블랙 스트라이프, 레지스트 패턴, 스페이서 또는 도광판의 도트 형성에 사용하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 상기 잉크 조성물이 필러를 포함하여, 해당 필러가 전도성을 가지고 있으며, 또한 해당 필러가 상기 잉크 조성물 속에 10㎛ 이하의 평균 입자 지름에 분산된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 사용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄된 것을 특징으로 하는 인쇄물에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 인쇄물의 제조 방법이며, 상기 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 피인쇄체에 스크린 인쇄함으로써 인쇄물을 제조하는 것을 특징으로 하는 인쇄물 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유한다. 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70% 이상 함유하지 않을 경우에는 스크린 인쇄판 상에서 잉크의 건조가 빠르기 때문에 스크린 인쇄판에 잉크 건조 피막에 의한 막힘이 발생하여 미세 패턴과 단색 패턴 이미지 가장자리에 결손이 생겨서 고품위로 고정밀한 인쇄물을 얻을 수 없다.
본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 함유되는 비등점이 170℃ 이상의 용매 이외의 용매는 특별히 한정되어 있지 않지만, 공비에 의한 비등점이 170℃ 이상의 용매의 증발 속도를 완화시켜 상기 스크린 인쇄 잉크 조성물의 스크린 판상 안정성을 보다 양호하게 하기 위해서 비등점이 100℃를 밑돌지 않는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 비등점이 170℃ 이상의 용매로는 이소포론, 이염기산 에스테르(DBE), 3-메톡시-3-메틸 부탄올, 3-메톡시-3-메틸 부틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 아세테이트, 비등점 170℃를 넘는 콜타르 나프타, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(아세테이트), 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(아세테이트), 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(아세테이트) 등의 유기용제 및/또는 활성화 에너지선에 의해 경화하는 (메타)아크릴레이트 모노머, 비닐에테르 모노머, 아미드 모노머 등을 들 수 있다.
또한 본 발명에서 비등점이 100℃를 밑돌지 않는 용매의 바람직한 예로는 크실렌, 사이클로헥사논, 비등점 160∼170℃의 콜타르 나프타, 비등점이 150∼170℃인 미네랄 스피릿, 1-메톡시-2-프로판올, 1-메톡시프로필-2-아세테이트, 디아세톤알코올 등을 들 수 있다.
본 발명에서 용매는 비등점이 170℃ 이상의 것을 용매 전체량의 70중량% 이상 함유하면 되지만 미세 패턴 스크린 인쇄성을 더욱 안정적으로 하기 위해서는 해당 용매의 비등점을 190℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
그러나 비등점이 250℃를 넘는 광물성 오일이나 식물성 오일 등을 용매로 사용하면 인쇄 도막의 건조성이 나빠지기 때문에 비등점이 250℃를 넘는 용매를 사용할 경우는 용매 전체량에 대하여 5중량% 이내로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 바인더 수지로서 적어도 중량평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 해당 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상 함유하는 것이다.
프리폴리머 또는 폴리머의 중량 평균 분자량이 2000 미만인 경우에는 인쇄 도막의 피인쇄체에 대한 접착성과 내구성이 약해지는 단점이 생기는 한편, 중량평균 분자량이 200000을 넘으면 용매에 대한 용해성이 나빠져 해당 잉크 조성물의 제조에 막대한 시간과 노력을 필요로 하게 된다. 따라서 보다 바람직한 중량평균 분자량 범위는 4000∼100000 정도의 범위이다.
또한 중량평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머의 함유량이 해당 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 미만이면 인쇄 도막의 피인쇄체에 대한 접착성과 내구성의 저하를 초래하거나 착색제의 분산 불량에 의한 인쇄 도막에 대한 평활성 불량과 핀홀 발생이라는 불량을 일으킬 수도 있다. 한편, 70중량%를 초과하여 함유할 경우에는 점도가 지나치게 높아져서 균일한 스크린 인쇄가 곤란해지거나 비등점이 170℃ 이상인 용매의 배합 비율이 감소하여 스크린 인쇄판 상에서 잉크가 쉽게 건조하여 미세 패턴에 막힘을 발생시키기 쉽다. 따라서 보다 바람직한 함유량은 잉크 조성물 전량에 대하여 5∼70중량% 정도이며, 더욱 바람직한 범위는 10∼70중량%이다. 가장 바람직한 범위는 15∼60중량%로 그래픽 장식 스크린 인쇄용 잉크에 사용할 경우에도 이 정도가 바람직하다.
본 발명의 프리폴리머 또는 폴리머는 중량평균 분자량 2000 이상이며, 함유량이 해당 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상∼해당 잉크 조성물 속의 용매에 용해 가능한 배합량이라면 특히 그 종류와 배합비에 한정은 없지만, 사람과 생물에 대하여 독성이 강한 것, 환경부하가 높은 것 등 위험유해성이 높은 것은 피해야 한다.
상기 프리폴리머의 예로는 활성화 에너지선으로 경화하는 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 등을 들 수 있으며, 상기 폴리머로서는 폴리에스테르 수지, 우레탄 변성 폴리에스테르 수지, 에폭시 변성 폴리에스테르 수지, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 등의 각종 변성 폴리에스테르 수지, 염화비닐-초산비닐 공중합수지, 부티랄 수지, 폴리에테르 우레탄 수지, 폴리에스테르 우레탄 수지, 폴리카보네이트 우레탄 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 염소화 폴리올레핀 수지, 염화고무, 멜라민 수지, 요소 수지, 에틸셀룰로오스 수지, 니트로셀룰로오스 수지, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(CAB), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(CAP) 등의 변성 셀룰로오스 수지류, 로진 수지, 말레산 수지, 천연 수지, 알키드 수지 등을 들 수 있으며 이들을 단독 사용 또는 병용할 수 있다.
또한 본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s이 되는 점도를 가지지만, 50∼120Pa·s인 것이 더욱 바람직하다. 점도가 30Pa·s보다 작으면 미세 패턴과 단색 패턴 이미지 가장자리에 번짐과 액체누출이 발생하여 고품위·고정밀한 인쇄 이미지를 얻을 수 없는 반면에 점도가 180Pa·s보다 크면 스크린 인쇄판 상에서 잉크가 얼룩지거나 스크린 인쇄판에서 잉크가 나오는 상태가 나빠져 단색 패턴 이미지에 얼룩이 발생하거나, 미세 패턴과 이미지 가장자리에 결손이 발생하기도 한다.
또한 본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 요변성(TI값)이 2.0∼8.0이지만, TI값이 4.0∼7.0인 것이 더욱 바람직하다. TI값이 2.0 미만일 경우에는 잉크의 흐름성이 크고, 만일 점도가 180Pa·s 이었다고 해도 인쇄 후에 시간 경과에 따라 인쇄 이미지에 액체누출이 발생하여 미세 패턴과 이미지 가장자리가 굵어진다. 또한 TI값이 8.0을 넘으면, 만일 점도가 30Pa·s 이었다고 해도 스크린 인쇄판에서 잉크가 나오는 양이 지나치게 많아져 미세 패턴과 이미지 가장자리에 번짐이 발생해서 선명한 인쇄 이미지를 얻을 수 없거나, 시간 경과에 따라 흐름성이 지나치게 나빠져 특히 단색 패턴 이미지 상에서 평활성 불량이 발생하기도 한다.
여기서 본 발명의 상기의 TI값이란, 25℃에서의 BH형 회전 점도계 2회전 시의 점도값과 20회전 시의 점도값의 비율, 다시 말해, [BH형 회전 점도계 2회전 시의 점도값/BH형 회전 점도계 20회전 시의 점도값]을 나타내는 값이다.
또한 본 발명은 상기 잉크 조성물이 JIS K5701-1:2000에 따른 25℃에서의 평행판 점도계(스프레드 미터)에 의한 유동성 측정법으로 측정 시작 1분 후 상기 잉크 조성물의 유동 반경 측정값(이후, 플로값이라 한다.)이 14.0∼19.0mm인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은 15.0∼18.0mm이다. 플로값이 14.0mm 미만인 경우에는 스크린 인쇄판에서 잉크가 잘 나오지 않는 경향이 있으므로, 스크린 인쇄 시에 스퀴지의 인쇄 압력을 높이는 등의 고려가 필요한 반면에 플로값 19.0mm보다 클 경우에는 스크린 인쇄판에서 잉크가 나오는 양이 많아지는 경향이 있기 때문에 스크린 인쇄 시에 스퀴지의 인쇄 압력을 작게 하는 등의 고려가 필요하게 된다.
또한 상기 플로값은 상기와 같이 병행판 점도계 측정 시작 1분 후에 잉크가 유동한 반경값을 나타내(여기서는 이를 ‘F60’이라 정의한다.)지만, 여기서 병행판 점도계 측정 시작 45초 후의 반경값을 ‘F45’라고 정의했을 경우, 상기 잉크 조성물이 상기의 플로값 범위인 동시에 ‘F60’-‘F45’≤1.0mm 라면 더욱 바람직한 안정적인 고품위·고정밀 인쇄 이미지를 얻을 수 있다. 이는 인쇄 시의 잉크가 적당한 흐름성을 가지는 동시에 인쇄 후에는 시간 경과에 따라 액체누출이 잘 퍼지지 않는 유동 특성을 가지고 있기 때문이다.
본 발명의 상기 잉크 조성물은 적어도 선지름이 25㎛인 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 사용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제작했을 때, 상기 인쇄판의 이미지 설계 치수에 대하여 인쇄한 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작할 수 있는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물이다. 해당 인쇄 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛을 초과하는 경우, 상기 인쇄판의 이미지 설계에 대하여 해당 인쇄 이미지의 굵어짐이 육안으로도 인식할 수 있게 되어 해당 인쇄 이미지가 흐려지기 때문에 고품위·고정밀한 장식 인쇄라고는 말할 수 없게 된다.
이와 같이 상기 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 상기와 같이 적어도 비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유하고, 적어도 중량 평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 상기 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상 함유하며, 또한 적어도 25℃에서 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s, 적어도 요변성이 2.0∼8.0인 것으로 조정할 수 있는 것이다.
더욱이 이와 같이 상기 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 전술 및/또는 후술하는 ‘바람직한 요건’을 채택함으로써 그 제조가 보다 용이해지거나, 인쇄물로서의 고품위·고정밀의 품질이 더욱 향상되기도 한다.
여기서 상기 인쇄 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 ‘제로’㎛일 경우에는 인쇄된 잉크의 액체누출이 전혀 없고, 상기 인쇄판의 이미지 설계대로 인쇄되지만, 상기 인쇄판은 스크린 메시가 끼워진 상태로 존재하기 때문에 인쇄 후 잉크에 액체누출이 전혀 없을 경우에는 해당 스크린 메시의 영향을 받아서 인쇄 이미지 가장자리에는 작은 결손과 들쭉날쭉한 흔적이 발생하기 쉽다. 따라서 상기 장식 인쇄 이미지의 액체누출 폭은 2∼10㎛인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3∼8㎛이다.
다음으로 바람직한 스크린 메시, 스크린 인쇄판, 스크린 인쇄 조건의 예에 대해서 기재한다.
고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 메시로서는 아사다 메시(주)제의 HS-D360(메시 선 지름이 25㎛φ, 캘린더 가공 처리된 메시 두께 29㎛, 개구율 42%, 아사다 메시(주)가 제시하는 강도 지수 2.56)을 들 수 있다.
인쇄판은 스테인리스·스테인리스의 콤비네이션판이며 시판 중인 적정한 감광성 유제에 의해 유제 두께가 7∼20㎛이면서 유제 표면에는 플랫 가공 처리되어 있는 것이 바람직하다.
스크린 인쇄 조건은 경도 60∼90도의 스퀴지를 사용하여 클리어런스는 3∼7mm, 스퀴지 인쇄압은 1.5∼2.0mm 누름, 스퀴지 각도는 50∼80도, 스퀴지 속도는 80∼300mm/초, 스크레이퍼압은 1.0∼2.0mm 누름이 바람직한 일례라고 할 수 있다.
여기서 본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 적어도 선 지름이 25㎛인 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 사용하여 스크린 인쇄한 인쇄물에 있어서, 상기 인쇄판의 이미지 설계 치수에 대하여 인쇄된 이미지 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작 가능한 것을 필수 요건으로 하며, 따라서 다른 스크린 메시로 제판된 스크린 인쇄판을 사용하여 인쇄된 경우에도 스크린 인쇄용 잉크 조성물이 본 발명의 필수 요건의 범주에 해당될 때는 해당 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 본 발명의 기술 범주가 된다.
또한 당연하지만 360메시를 초과하는 (예를 들면 500메시, 640메시, 840메시 등) 고강도 무변형 스테인리스 메시에 의해 제판된 스크린 인쇄판을 사용했을 경우에는 인쇄 이미지 가장자리의 액체누출은 적어지는 동시에 인쇄 이미지 가장자리 부분은 보다 선명해진다는 것은 당연한 일이다.
또한 본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물이 착색재, 체질 안료, 필러 중 임의의 1종 또는 복수 종 또는 이들의 조합을 함유할 경우에는 해당 착색재, 체질 안료, 필러가 상기 잉크 조성물 속에 35㎛ 이하의 평균 입자 지름으로 분산된 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 분산 후에 35㎛을 초과하는 평균 입자 지름의 착색재, 체질 안료, 필러가 존재하면, 상기 360메시의 스크린 인쇄판의 메시 간극에 막힘이 발생하여 인쇄 이미지에 결손과 핀홀이 발생할 가능성이 있다.
본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 착색재, 체질 안료, 필러를 분산시키는 방법은 특별히 한정되어 있지 않지만, 예를 들어 교반날개 장착 교반식 분산기, 비즈식 분산기, 3롤식 분산기에 의한 분산이 있다.
상기 착색제, 상기 체질 안료, 상기 필러는 특별히 한정되어 있지 않지만, 상기 착색제의 예로는 아조 안료, 디스아조 안료, 비스아조 안료, 프탈로시아닌 안료, 안트라퀴논계 안료, 아이소인돌린 안료, 디옥사진 안료, 퀴나크리돈 안료, 페릴렌계 안료, 카본블랙 안료, 레이크블랙 안료, 페릴렌블랙 안료, 아닐린블랙 안료, 산화철 안료, 티타늄 안료, 황화아연 안료 및, 각종 유채색 염료 등을 들 수 있고, 이들의 1종 또는 복수 종을 조합하여 사용할 수 있으며, 이러한 착색재는 잉크 조성물에 대하여 95중량% 이하의 배합비로 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은 50중량% 이하이다.
상기 체질 안료의 예로는 (미립자)실리카, 활석, 탄산칼슘, 탄산 마그네슘, 벤토나이트, 침강성 황산바륨, 산화아연, 알루미나 등을 들 수 있으며, 이들중 1종 또는 복수 종을 조합하여 사용할 수 있고, 이러한 체질 안료는 잉크 조성물에 대하여 30중량% 이하의 배합비로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 필러의 예로는 수지 비즈, 메탈릭 입자, 금속가루, 금속산화물가루, 흑연, 펄 안료, 형광 안료, 왁스 입자, 프로틴 파우더 등을 들 수 있다. 또한 자외선 흡수재료, 항균재료, 열 흡수재료, 굴절률 조정재료, 활성(滑性) 부여 재료, 활성 방지 재료, 축광성 재료, 편광성 재료, 반사 방지재료, 확산성 재료 등의 기능성 재료와 유사한 것도 무방하다. 이들중 1종 또는 복수 종을 조합하여 사용할 수 있고, 이러한 필러는 잉크 조성물에 대하여 95중량% 이하의 배합비로 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직한 것은 50중량% 이하이고 가장 바람직한 것은 30중량% 이하이다.
상기 잉크 조성물을 그래픽 장식 스크린 인쇄용 잉크로서 사용했을 경우에는 지금까지의 스크린 인쇄에서는 실현되지 않은 이미지 가장자리의 뛰어난 직선성, 미세 도트에 결손과 액체누출이 없는 뛰어난 정밀성을 가지는 동시에 풍부한 색채 표현성, 각종 기능성을 동시에 겸비한 고품질의 고화질 그래픽 장식 스크린 인쇄물을 제작할 수 있다.
또한 상기 착색제, 상기 체질 안료, 상기 필러 등을 함유하는 본 발명의 스크린 인쇄용 잉크 조성물은 상기 그래픽 장식 스크린 인쇄물에 한정되지 않고, 디스플레이의 시인성을 높이기 위한 블랙 매트릭스와 스트라이프 인쇄, 레지스트로서 기능하기 위한 패턴 인쇄, 부품과 부품을 접촉시키지 않기 위한 스페이서 인쇄, 도광판에서 균일한 휘도를 확보하기 위해서 특정한 면적으로 설계된 도트 인쇄 등의 전기·전자 부품에 대한 인쇄에 사용했을 경우에도 고화질 스크린 인쇄물을 제작할 수 있다.
일반적으로 블랙 매트릭스와 스트라이프 인쇄에는 은폐성이 높은 검은색 잉크가, 레지스트 인쇄와 스페이서 인쇄에는 흰색 잉크, 검은색 잉크, 유채색 잉크, 투명 잉크, 확산성 잉크 및/또는 이들의 혼합 잉크가, 도광판 도트 인쇄에는 실리카와 각종 비즈 등의 광 확산성 기능을 가진 필러를 함유한 잉크를 사용하는 경우가 많다.
본 발명의 상기 잉크 조성물이 함유된 필러는 전도성을 보유한 필러라도 무방하다. 전도성 필러로는 금가루, 은가루, 동가루, 철가루, 인듐가루, 텅스텐가루 및/또는 이들의 산화물과 착물 그리고 흑연, 카본블랙 등을 들 수 있다. 그리고 해당 전도성 필러를 포함한 인쇄 잉크 조성물은 전도성 필러의 종류 및 배합량을 선택하여 인쇄 도막의 목적에 대응한 전기 저항값이라고 할 수 있는데, 예를 들어 체적 저항값 10- 2Ω/cm 이하, 10- 2Ω/cm∼10Ω/cm, 10Ω/cm∼106Ω/cm 등의 범위가 적절하게 선택된다. 또한 상기 전도성 필러는 이를 단독으로 사용하거나 복수 종류를 조합해서 사용해도 좋다.
이 전도성 필러는 인쇄물에서 안정적인 저항값 성능을 확보하기 위해서는 상기 잉크 조성물 속에 10㎛ 이하의 평균 입자 지름에 분산된 상태로 존재하는 것이 바람직하다. 또한 그 배합량은 목적에 대응한 전기 저항값을 얻기 위해 상기 잉크 조성물 속에 95중량% 이하의 배합량 범위 내에서 목적 성능에 적합한 양을 배합하는 것이 바람직하다.
전도성 필러를 이용한 전도성 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 있어서는 바인더 수지로서 중량평균 분자량 3000∼30000 정도의 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 니트로셀룰로오스 수지, 에틸셀룰로오스 수지, 로진 변성 말레산 수지, 우레탄 아크리레이트 프리폴리머, 폴리에스터 아크리레이트 프리폴리머, 에폭시 아크리레이트 프리폴리머 등 및 이들의 조합으로 구성되는 수지나 프리폴리머 등을 해당 전도성 스크린 인쇄용 잉크 조성물 전량에 대하여 2∼40중량% 정도로 사용하는 것이 바람직하다. 또한 용매로서는 상기 비등점이 170℃ 이상인 용매를 용매 전량의 70중량% 이상의 양으로 사용할 수 있으며, 또한 전도성 필러는 위에서 기술한대로 목적으로 하는 전도 성능에 따라서 전도성 스크린 인쇄용 잉크 조성물 전량에 대하여 95중량% 이하의 양으로 이용하는 것이 바람직하고, 또한 필요에 따라서 소포제, 평활성제, 분산제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있다.
또한 해당 전도성 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 의해 형성된 도막에서 체적 저항값이 10- 2Ω/cm 정도보다 낮은 저항값이 요구될 경우, 금가루, 은가루, 동가루, 철가루, 인듐가루, 텅스텐가루 및/또는 이들의 산화물과 착물을 전도성 필러에 사용하는 것이 바람직하고, 10- 2Ω/cm∼10Ω/cm 정도의 체적 저항값이 요구될 경우에는 흑연, 카본블랙 또는 이들의 조합을 전도성 필러에 사용하는 것이 바람직하며, 10Ω/cm를 넘는 체적 저항값이 요구될 경우에는 카본블랙을 전도성 필러에 주로 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 사용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄된 것을 특징으로 하는 인쇄물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 피인쇄체에 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제조하는 것을 특징으로 하는 인쇄물의 제조 방법을 제공한다.
여기서 본 발명이 제공하는 인쇄물 및 인쇄물의 제조 방법에서 사용되는 피인쇄체로는 아트지, 코팅지, 각종 합성지, 목재, 도장판, 유리, 금속, 폴리에스테르(PET), 폴리카보네이트(PC), 아크릴, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 염화비닐 등, 각종 판형 기재, 시트형 기재, 필름형 기재 등을 들 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예와 비교 예를 [표1]에 나타냈다. 또한 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교 예의 스크린 인쇄용 잉크 조성물에 대해서, 표1에 기재된 재료를 동표에 기재된 배합비(중량%)로 프로펠라 회전식 교반기를 이용하여 균일하게 교반 혼합한 후에 3롤 밀 분산기를 2번에 걸쳐 제조한 후, 각각의 잉크 조성물에 대해서 상기의 방법으로 점도, TI값, 플로값(F60), F60-F45값을 측정하였다.
다음은 실시예 및 비교 예의 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 아사다 메시(주)제의 HS-D360(메시 선 지름이 25㎛φ, 캘린더 가공 처리된 메시 두께 29㎛, 개구율 42%, 아사다 메시(주)가 제시하는 강도 지수 2.56)으로 제조 판매된 스크린 인쇄판(유제 두께 15㎛, 유제면 플랫 가공 처리)으로 표1에 기재된 피인쇄체에 스크린 인쇄하였다. 이 때의 스크린 인쇄 조건은 ‘경도 80도 스퀴지, 클리어런스 5mm, 스퀴지 인쇄압 1.5mm 누름, 스퀴지 각도 75도, 스퀴지 속도 100mm/초, 스크레이퍼압 1.5mm 누름’으로 하였다.
또한 이 스크린 인쇄판은 인쇄 이미지 설계가 100㎛φ도트 패턴, 인쇄 방향과 평행한 100㎛ 종세선 패턴, 인쇄 방향과 수직이고 150㎛의 간격을 가진 선폭 100㎛의 횡세선 패턴 및 한 변이 100mm인 정방형의 단색 패턴이 공존하여 설치된 것이다.
실시예 및 비교 예의 스크린 인쇄용 잉크 조성물이 인쇄되었을 때, 이미지 가장자리의 액체누출 폭의 측정은 스크린 인쇄판에 있어서 인쇄 방향과 수직이며, 간격이 150㎛의 간격을 가진 선 폭 100㎛의 횡세선 패턴이 인쇄된 인쇄 도막 이미지 부분을 측장 기능 탑재 디지털 현미경 200배로 관찰하여 인쇄된 상기 횡세선의 간격을 측정한 후, 인쇄판 설계 간격값 150㎛과의 차이를 산출한다. 예를 들면, 인쇄된 상기 횡세선의 간격이 140㎛이었을 경우에는 인쇄판 설계 간격값 150㎛과의 차이는 10㎛이 되지만, 횡세선에서는 이미지 가장자리가 양쪽에 존재하기 때문에 한 쪽의 이미지 가장자리의 액체누출 폭은 5㎛이 되어 이를 ‘이미지 가장자리의 액체누출 폭’으로 하였다.
인쇄 이미지의 고품위·고정밀도의 평가는 육안 및 디지털 현미경 200배 관찰로 아래와 같이 판정하였다. 또한, 20장째에 인쇄된 인쇄물에 대해서 해당 평가를 실시하였다.
[100㎛φ도트의 인쇄 이미지의 고품위·고정밀도]의 평가
◎:100개의 해당 도트 형상의 결여 등의 결손이 전혀 없었다.
○:100개 중 1∼5개의 해당 도트에 미세한 결여, 번짐, 형상 변형이 있었다.
△:100개 중 6∼30개의 해당 도트에 결여, 번짐, 형상 변형이 있었다.
×:100개 중 31개 이상의 해당 도트에 어떤 이상이 생겼다.
[100㎛ 횡세선의 인쇄 이미지의 고품위·고정밀도]의 평가
◎:액체누출, 형상 변형, 번짐, 결여 등이 전혀 없었다.
○:10㎛ 정도의 굵기, 가늘기가 발생하였지만 번짐, 결여 등은 없었다.
△:11㎛ 이상의 굵기, 가늘기가 발생하였다.
×:세선의 결여가 발생하였다.
[1변이 100mm인 정방형 단색 패턴의 인쇄 이미지의 고품위·고정밀도]의 평가
◎:평활성이 좋은 인쇄 이미지였다.
○:평활성은 다소 떨어졌지만 실용상 허용 범위였다.
△:평활성은 실용상의 허용 범위였지만, 인쇄 얼룩이 발생하였다.
×:평활성이 떨어지고 실용상 허용할 수 없는 범위이며, 인쇄 얼룩도 발생하였다.
또한, 실시예1의 잉크 조성물을 이용하여 200㎛라인 폭의 블랙 매트릭스(격자) 인쇄 및 150㎛라인 폭의 블랙 스트라이프 라인을 스크린 인쇄한 결과, 번짐과 결여 등이 없었고 라인 한쪽의 액체누출 폭 5㎛인 고정밀한 스크린 인쇄물을 얻을 수 있었다.
또한 실시예2의 잉크 조성물을 이용하여 100㎛라인 폭을 포함한 레지스트 패턴을 인쇄한 결과, 번짐과 결여 등이 없었고 패턴 가장자리의 액체누출 폭 6㎛인 고정밀한 스크린 인쇄물을 얻을 수 있었다.
또한 실시예7의 잉크 조성물을 이용하여 80㎛ 각 면적, 막 두께 25㎛의 스페이서 패턴을 인쇄한 결과, 번짐과 결여 등이 없었고 패턴 가장자리의 액체누출 폭 10㎛인 고정밀한 스크린 인쇄물을 얻을 수 있었다.
또한 실시예8의 잉크 조성물을 이용하여 100㎛φ의 도트 패턴을 포함한 도광판 도트군을 인쇄한 결과, 번짐과 결여 등이 없었고 패턴 가장자리의 액체누출 폭 7㎛인 고정밀한 스크린 인쇄물을 얻을 수 있었다.
또한 실시예9, 실시예10의 잉크 조성물로 제작된 도막의 체적 저항값 측정 결과는 각각 7.1×10- 1Ω/cm, 3.4×10- 1Ω/cm로, 전도성 도막으로 예정한 대로 성능이 있는 것을 확인할 수 있었다.
Claims (9)
- JIS K5701-1:2000에 따른 25℃에서의 평행판 점도계(스프레드 미터)에 의한 유동성측정법으로 측정 시작 1분 후의 잉크 조성물의 유동 반경 측정값이 14.0∼19.0mm이며, 상기 평행판 점도계에 의한 유동성 측정법으로 측정 시작 1분 후의 유동 반경 측정값을 'F60', 45초 후의 유동 반경 측정값을 'F45'라고 정의했을 때 'F60'- 'F45'≤ 1.0mm이며,
선 지름이 25㎛인 고강도 무변형 스텐인리스 메시에 의해 제판된 360메시의 스크린 인쇄판을 사용하여 피인쇄체에 150㎛의 간격을 가진 선폭 100㎛의 횡세선 패턴을 스크린 인쇄하여 인쇄물을 제작했을 때, 상기 인쇄판의 화상 설계 치수에 대하여 인쇄한 인쇄 화상 가장자리의 액체누출 폭이 10㎛ 이내가 되는 인쇄물을 제작할 수 있는 고품위·고정밀 스크린 인쇄용 잉크 조성물이며,
비등점이 170℃ 이상의 용매를 용매 전체의 70중량% 이상 함유하고, 중량 평균 분자량 2000 이상의 프리폴리머 또는 폴리머를 상기 잉크 조성물 전량에 대하여 2중량% 이상함유하며,
25℃에서의 BH형 회전 점도계로 점도가 30∼180Pa·s, 요변성(TI값)이 2.0∼8.0인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물. - 제 1 항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 적어도 착색재, 체질 안료, 필러 중 임의의 1종 또는 이들의 조합을 함유하고, 해당 착색재, 체질 안료 또는 필러가 상기 잉크 조성물 중에 35㎛ 이하의 평균 입자 지름으로 분산된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 그래픽 장식 스크린 인쇄용 잉크 조성물인 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 블랙 매트릭스, 블랙 스트라이프, 레지스트 패턴, 스페이서 또는 도광판의 도트 형성에 사용하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물임을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잉크 조성물이 전도성을 보유한 필러를 포함하며 또한 상기 필러가 상기 잉크 조성물 중에 10㎛ 이하의 평균 입자 지름으로 분산된 상태로 존재하는 것을 특징으로 하는 스크린 인쇄용 잉크 조성물.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 사용하여 피인쇄체에 스크린 인쇄된 것을 특징으로 하는 인쇄물.
- 인쇄물 제조 방법으로, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 스크린 인쇄용 잉크 조성물을 피인쇄체에 스크린 인쇄함으로써 인쇄물을 제조하는 것을 특징으로 하는 인쇄물 제조 방법.
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