KR20040083630A - 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물 및 이를 이용한인쇄방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속성 피착물에의 실사 인쇄용 수지조성물 및 인쇄방법에 관한 것으로, 아크릴계수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리비닐알콜계수지, 에폭시계수지로부터 선택되는 1종이상의 혼합물 40 내지 70중량%, 메틸알콜, 이소프로필알콜, 에틸아세테이트, 톨루엔으로부터 선택되는 1종 이상의 희석제 20 내지 50중량%, 인쇄적성제인 실리카 3 내지 20중량%, 습윤제 0.05 내지 1중량% 및 경화제 0.01 내지 30중량%로 구성되며, 금속성 피착물에 직접 실사 인쇄가 가능할 뿐만 아니라 우수한 해상도, 접착력, 내구성을 발휘하면서 인쇄공정을 단축할 수 있어 비용이 절감되는 효과도 갖는다.

Description

금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물 및 이를 이용한 인쇄방법{A composition for print and printing process}

본 발명은 금속판재 등과 같은 금속피착물에의 인쇄시 적용 가능한 수지 조성물 및 인쇄방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 전사방식을 사용하지 않고 금속성 피착물 표면에 직접 실사 출력하여 인쇄가 가능하면서 금속표면과의 접착력 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라 해상도가 우수하여 사실적인 이미지를 그대로 전달할 수 있는 저렴한 비용의 인쇄 수지 조성물 및 이를 이용한 인쇄방법을 제공하는 것이다.

일반적으로 인쇄는 피착물의 종류에 따라 경인쇄와 특수인쇄로 분류할 수 있으며, 경인쇄는 종이 위에 특정 이미지를 구현하는 방법을 말하고, 특수인쇄란 실크스크린, 실사출력, 전사인쇄와 같이 종이 이외의 피착물에 특정 이미지를 구현하는 것을 말한다.

특수 인쇄 중 전사인쇄는 구현하고자 하는 특정 이미지를 전사지용 특수용지에 먼저 인쇄한 후 그것을 다시 피착물에 부착한 후 가열하여 인쇄를 종료하는 방법을 말하는 것으로, 전사지로 사용되는 특수 용지로는 주로 크롬페이퍼, 챠이나페이퍼와 같은 단지, 이중으로 된 복합지 또는 보조지를 라미네이트한 후 그 위에 폴리비닐계의 수지를 도포하여 마무리 한 것들이 사용되며 그 위에 승화염료 등을 이용하여 인쇄를 하게된다.

종래 금속성 등의 피착물에 이미지를 구현하기 위해서는 전사지를 이용한 인쇄방법이 일반적이었는 바, 별도의 전사지에 승화염료를 이용하여 실사 인쇄 출력 후 150 내지 250℃의 고열을 가하여 열전사(열접합) 한 후 그 위에 인쇄된 이미지의 내구성을 향상시키기 위하여 자외선 차단제를 코팅하는 방법을 채택하였다. 그러나, 승화염료는 자체가 자외선에 취약하여 자외선 차단 코팅을 하여도 차단효과가 낮으며, 또한 열전사 방식은 해상도가 낮아 광고물과 같은 정밀한 패턴의 재현을 요구하는 인쇄에는 부적합할 뿐만 아니라 고열로 열처리하는 과정에서 미세한 온도변화에 따라 인쇄된 이미지의 색상에 변화가 생김으로써 동일한 색상을 반복 구현하는데 문제점이 있었다.

또한, 구현하고자 하는 이미지를 먼저 전사지에 인쇄하는 작업이 추가됨으로써 작업효능이 저하되고, 그에 따른 비용이 추가됨으로써 생산성 및 시장성이 떨어지는 단점이 있다.

이러한 점을 보완하는 다른 방법으로, 전사지를 사용하지 않고 직접 금속성 피착물위에 실사 인쇄를 하는 방법이 제안되었는데, 자외선 경화가 가능한 수지를 사용하는 방법이다. 그러나, 이러한 방법은 수지의 특수성으로 인해 상당히 고가일 뿐만 아니라 종래 전사방법에 비해 해상도가 최대 720dpi 정도로 낮으며 최종 인쇄표면이 거칠고, 결정적으로 접착강도가 7kgf/㎠미만으로 낮아 인쇄후 금속판을절곡 하는 등의 성형 가공을 하는 경우 절곡부위의 인쇄가 떨어져 나가는 문제점이 있다.

또 다른 방법으로, 솔벤트 계열의 수지를 위주로 한 솔벤트계 수지 조성물과 솔벤트계와 자외선 경화제를 혼합하여 적용한 제품이 있으나, 이 제품 또한 고가인 점에 대비해 접착강도가 낮고 해상도가 낮아 범용적으로 사용하기에는 부적합한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 금속 성 피착물에 전사지를 이용하지 않고 직접 실사 인쇄가 가능하고 해상도가 뛰어나 정교한 이미지의 재현을 요구하는 광고물의 인쇄로 적합할 뿐만 아니라 접착강도 및 내구성이 우수하여 금속판재 등을 구부리는 등 어떠한 형태로 성형하더라도 인쇄부위에 전혀 해가 없는 인쇄용 수지 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따는 인쇄용 수지 조성물을 이용한 금속성 피착물에의 실사 인쇄 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 고형분 20 내지 50%의 아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리비닐알콜계, 에폭시계 수지로부터 선택되는 1종 이상의 수지 40내지 70중량%, 희석제 20 내지 50중량%, 실리카 3 내지 20중량%, 습윤제 0.05 내지 1중량% 및 경화제 0.01 내지 30중량%를 포함하여 구성되는 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

[인쇄용 수지 조성물]

본 발명에 따른 수지는 아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리비닐알콜계, 에폭시계수지 중에서 선택되는 1종 이상으로 고형분의 함량이 20 내지 50%인 것이 바람직하고, 조성물 전체에 있어 수지의 함량이 40 내지 70중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 조성물을 구성함에 있어 2종 이상의 수지를 선택하는 경우 수지 각각의 함량을 10 내지 40중량%의 범위에서 혼합하여 구성하되 전체 함량이 40중량% 미만이거나 70중량%를 초과할 수 없다.

본 발명에 따른 수지 조성물을 구성하는 수지의 고형분은 20 내지 50%가 바람직한데, 20% 미만의 경우에는 조성물의 점도가 낮아져 실사 인쇄전 금속 피착물에 도포시 도막의 형성이 곤란할 뿐만 아니라 건조 등의 제반 문제를 야기하고, 50%를 초과하는 경우에는 점도가 높아져 도막을 형성하는 방법상 스프레이건등을 이용할 수 없을 뿐만 아니라 수지용액의 뭉침 현상 및 부분 응고 현상이 발생하여 바람직하지 못하다.

또한, 본 발명에서 수지의 함량이 본 발명에서 제시하고 있는 40내지 70중량%의 범위를 벗어나는 경우에는 수지 조성물의 점도유지가 곤란하고, 접착력 및 해상도가 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 못하다.

본 발명에서 사용하는 희석제는 점도 조정에 의한 도포 성능 향상, 건조성 향상 등을 위하여 메틸알콜(Methyl alcohol), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 톨루엔(Toluene)등을 사용할 수 있으며, 이 또한 1종 단독 또는 동일계내의 2종 혼합물이나 상기 3종 혼합물을 모두 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 희석제의 함량은 20 내지 50중량%가 바람직한데, 20중량% 미만인 경우에는 희석제로서의 기본성능인 수지 조성물의 희석곤란으로 점도 및 인쇄적정성 제고를 위한 도포 성능과 건조성의 곤란이 초래되며, 50중량%를 초과하는 경우에는 용해성, 점성이 떨어질 뿐만 아니라 본 발명에서 달성하고자 하는 접착강도를 달성 할 수 없게된다.

본 발명에서 사용되는 실리카는 인쇄 적성 개선을 위해 사용되는 것으로 이때, 사용되는 실리카의 평균입경은 1 내지 50㎛이 바람직하며, 함량은 3 내지 20중량%가 바람직하다.

실리카의 평균입경이 1㎛ 미만인 경우에는 입자의 계속적인 분쇄로 인해 비용이 증가하며 오히려 인쇄 적성이 떨어질 가능성이 있으며, 50㎛을 초과하는 경우에는 입자가 커져 도포 후 표면이 거칠어지고, 광택이 없어져 무광택 및 실리카 자체의 박리현상이 생길 수 있어 바람직하지 못하다.

실리카의 함량이 3중량% 미만인 경우에는 인쇄적성이 저하되어 바람직하지 못하고, 20중량%를 초과하는 경우에는 실리카의 과량 함유로 인해 박리 및 광택감소, 인쇄 적성 저하 등의 문제가 발생할 가능성이 있다.

본 발명에서 사용되는 습윤제는 기포방지 및 접착성능 강화를 목적으로 사용되는 것으로, 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene Glycol)등을 사용하며 0.05 내지 1 중량%가 바람직하다. 습윤제의 함량이 본 발명에서 제시하고 있는 범위를 벗어나는 경우에는 기포방지 등의 습윤기능이 저하되어 인쇄 적성 및 접착성이 저하되어 바람직하지 못하다.

본 발명에서 사용되는 경화제로는 이소시아네이트계(Isocyanate), 멜라민포름알데히드계(Melamine-Formaldehyde), 폴리아미드아민(Polyamidamine)등을 사용할 수 있으며, 0.01 내지 30중량%의 범위가 바람직하다. 경화제의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우에는 경화가 제대로 이루어지지 않아 접착성이 떨어지고, 30중량%를 초과하는 경우에는 과잉 경화로 인해 점도 불균형, 불안정으로 인쇄적성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명에 따른 각각의 성분을 혼합한 후 균일한 분산을 위하여 3시간 이상으로 교반하여 점도 200센티포아제(cps) 내지 400센티포아제의 범위를 갖는 균일한 조성물을 수득하게 된다.

[인쇄방법]

먼저, 피착물에의 균일한 인쇄 효과를 얻기 위하여 표면의 오염성분을 제거한 금속성 피착물을 준비한 후 본 발명에 따른 수지 조성물을 실사 인쇄 잉크의 안정적인 접착력을 유지하기 위해 약 3 내지 50㎛의 두께로 균일하게 일차 도포처리하며 이를 통칭 '하도처리'라 한다. 하도처리는 자연건조로 경화시킬 수 있으나 신속한 건조가 요구되는 경우에는 열경화 방식을 적용하여 110 내지 190℃의 온도에서 2㎡기준 10 내지 300초간 건조시킨다. 하도의 두께가 3㎛미만인 경우에는 본 발명에 따른 수지 조성물이 나타내는 우수한 접착력 및 고해상도를 유지시킬 수 없으며, 하도의 두께가 50㎛를 초과하는 경우에는 오히려 자체의 박리가 발생하여 본발명의 목적을 달성할 수 없게 된다. 하도를 자연건조가 아닌 열경화 방식으로 건조하는 경우 온도가 190℃를 초과하는 경우에는 수지 조성물의 변색(황변)과 도막이 용해될 가능성이 있어 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 수지 조성물을 적용할 수 있는 금속성 판재로는 철판, 스테인레스, 동판, 기타 금속판재가 적용될 수 있고, 경우에 따라서는 합판, 아크릴판, 유리등의 비금속 판재 등의 다양한 재료의 적용이 가능하다. 그러나, 가장 바람직하게는 금속성 판재이다.

하도의 건조가 끝난 후 플로터를 이용하여 실사인쇄를 하게 되는데 이를 통칭 '중도처리'라 한다. 실사인쇄용 잉크는 크게 수성잉크와 유성잉크 및 자외선 경화형 잉크로 분류될 수 있으며, 수성 잉크 중에는 자외선에 강한 수성안료와 자외선에 약한 수성염료가 있는데 자외선에 강한 수성안료가 바람직하다.

또한, 유성잉크에는 유성오일과 솔벤트 계열이 있는데 솔벤트 계열을 사용할 경우 본 발명에 의한 하도와의 화학적 결합에 의해 결합강도는 더욱 강해지고 자외선에도 강한 장점이 있는 반면 플로터의 인쇄속도가 느려져 생산성이 떨어지고 잉크의 비용이 비싼 단점이 있다.

자외선 경화형 잉크는 자외선 경화 잉크와 접착성분의 수지가 혼합된 형태로 가격이 비싸고 자외선 조명에 의한 신속 건조 방식의 잉크로 인쇄 적성과 접착력이 극히 취약하여, 선명한 인쇄와 인쇄부분의 절곡 등은 제작이 불가능하다. 따라서, 본 발명에서는 수성안료를 사용한 잉크가 중도처리용으로 바람직하다.

중도처리가 끝난 후 하도처리와 같은 온도로 열건조 또는 자연건조한 후 인쇄 표면 보호를 위해 자외선 차단 수지를 1 내지 50㎛의 두께로 도포하며 이를 '상도처리'라 한다. 상도처리 후 건조는 자연건조 또는 열건조가 가능하며 본 발명을 위하여 특별히 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 실사 인쇄용 수지 조성물을 이용하는 인쇄방법은 인쇄공정 단축 및 비용절감을 위하여 하도, 중도 및 상도처리의 순서를 통합하여 적용이 가능한데 이 경우 상도와 하도의 혼합비율을 40∼80: 20∼60의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 실사 인쇄용 수지 조성물을 이용하는 인쇄방법은 하도, 중도 및 상도를 하나로 통합하여 적용할 수 있는데, 이 경우 우선 ICC Profile(플로터 인쇄량 조절장치)을 조정하되, 하도, 중도 및 상도의 혼합비율을 30∼70: 20∼60: 10∼40의 비율로 혼합한 후 3시간 이상 교반하여 균일계를 형성한 후 직분사 방식으로 인쇄하고 열건조 할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하고자 하나 본 발명의 청구범위 내에서 변형이 가능하고 하기 실시예에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

< 실시예 1 >

[수지조성물제조]

고형분 35%의 폴리우레탄 수지 30중량%와 고형분 35%의 아크릴 수지 30중량%, 메틸알콜과 이소프로필알콜의 1:1 혼합용액 34.67중량%, 평균입경 3∼8㎛의 실리카 5중량%, 폴리에틸렌글리콜 0.3중량%, 멜라민 포름알데히드 0.03중량%를첨가하여 5시간 동안 충분히 교반하여 점도 270센티포아제(cps)가 되도록 제하였다.

[금속피착물 준비]

철판을 선정하여 표면의 오염물질을 깨끗이 세정하여 판재의 이물질을 제거하였다.

[인쇄]

이물을 제거한 판재의 표면에 준비한 인쇄 수지 조성물을 분사하여 하도처리를 한다. 하도처리시 도포 두께는 6㎛으로 한 후 150℃에서 90초 동안 건조시킨다. 건조후 바로 플로터를 이용하여 수성잉크로 실사인쇄를 하고 150℃로 20초간 열건조 한다. 건조된 표면에 마지막으로 자외선 차단 용액을 7㎛두께로 도포하여 상도처리를 한 후 150℃로 90초간 열건조 하고 보호필름으로 포장하여 제품으로 완성하였다.

< 실시예 2 >

고형분 40%의 폴리우레탄 수지 30중량% 고형분 40%의 아크릴계 수지 32중량%, 희석제로 메틸알콜과 이소프로필 알코올의 1:1 혼합용액 29.5중량%, 인쇄적성제로 평균입경 3 내지 8㎛인 실리카 8중량%, 습윤제인 폴리에틸렌글리콜 0.4중량%, 경화제 멜라민포름알데히드수지 0.1중량% 첨가하여 5시간의 충분한 교반을 이루어 균일한 계가 되게 제조하되 점도가 260센티포아제(cps)가 되도록 수지 조성물을 제조하고 이를 동판에 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

< 실시예 3 >

고형분 30%의 폴리우레탄 수지 30중량%와 고형분 30%의 아크릴계 수지 30중량%, 희석제로 메틸알콜과 이소프로필 알콜의 1:1 혼합용액 30.7중량%, 인쇄 적성제로 평균입경 3 내지 8㎛의 실리카 9중량%, 습윤제 폴리에틸렌 글리콜 0.2중량%, 경화제 멜라민 포름알데히드 수지 0.1중량%를 첨가하여 5시간 동안 충분히 교반하고 점도 280센티포아제의 수지 조성물을 제조한 후 이를 알루미늄판에 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다.

< 실시예 4 >

고형분 35%의 폴리우레탄 수지 25중량%와 고형분 35%의 아크릴계 수지 35중량%, 희석제로 메틸알콜과 이소프로필 알콜의 1:1 혼합용액 33중량%, 인쇄 적성제로 평균입경 3 내지 8㎛의 실리카 6.7중량%, 습윤제 폴리에틸렌 글리콜 0.23중량%, 경화제 멜라민 포름알데히드 수지 0.07중량%를 첨가하여 5시간 동안 충분히 교반하고 점도 290센티포아제의 수지 조성물을 제조한 후 이를 유리판에 적용한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 실시하였다.

< 비교예 1 >

종래 판매되고 있는 자외선 경화형 수지를 이용하여 금속표면에 인쇄한 후 최종 제품을 완성하였다.

< 비교예 2 >

종래 판매되는 전사지를 이용하여 금속표면에 인쇄를 한 후 최종 제품을 완성하였다.

실시예 1 내지 4에 의해 수득된 실사인쇄표면에 대하여 접착강도와 절곡 테스트 및 해상도를 측정해 본 결과, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 경우 접착강도가 1차 90%, 2차 85%, 3차 90%, 4차 90%, 5차 95%를 나타내 평균 90% 즉, 15 내지 25kgf/㎠를 나타낸 반면에, 비교예의 경우 5 내지 10kgf/㎠에 불과하였다. 또한, 절곡테스트의 경우 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 경우 90도 및 360도로 각 10회 절곡하였으나 인쇄 표면의 박리가 발생하지 아니하였으나, 비교예1은 전부 박리가 되었고, 비교예 2는 부분 박리가 발생하였다.

본 발명의 실사 인쇄 표면의 해상도의 경우 1,440 내지 2,880dpi를 나타내어 720dpi정도에 불과한 비교예 1에 비해 우수함을 알 수 있었다.

< 물성 측정방법 >

1) 접착강도(kgf/㎠) : 크로스 헤치법(cross-hatch)적용, 칼날로 눈금을 만들어 컷팅한 후 접착테이프를 붙여 떼었을 경우 떨어지는 정도로 등급을 나타낸다.

2) 절곡테스트(횟수): 금속판재를 90도 및 360도로 각각 접었을 경우에 절곡된 인쇄부위가 떨어지는 정도를 육안으로 측정하였다.

3) 해상도(dpi) : 1인치당 도트수

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실사 인쇄용 수지 조성물은 전사방식이 아닌 금속성 피착물 표면에 직접 실사인쇄가 가능하면서도 접착강도 및 해상도가 우수하여 어떠한 형태로의 성형이 가능하면서 실제적인 이미지를 그대로 구현 가능한 효과를 가질 수 있다.

또한, 하도처리 및 저렴한 비용의 실사인쇄용 수성잉크 및 상도처리제를 혼합하여 하나의 수지로 사용할 수도 있어 비용을 절감하면서 생산공정을 단축할 수 있는 효과도 갖는다.

Claims (10)

1. 고형분 20 내지 50%의 아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리비닐알콜계, 에폭시계 수지로부터 선택되는 1종 이상의 수지 40내지 70중량%, 희석제 20 내지 50중량%, 인쇄 적성제 3 내지 20중량%, 습윤제 0.05 내지 1중량% 및 경화제 0.01 내지 30중량%를 포함하여 구성되며 200 내지 400센티포아제(cps)의 점도범위를 갖는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 수지가 2종 이상인 경우 각 수지들이 10 내지 40중량%의 범위내에서 혼합되어 전체 40 내지 70중량% 인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물.
3. 제1항에 있어서, 상기 희석제는 메틸알콜(Methyl alcohol), 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol), 에틸아세테이트(Ethylacetate), 톨루엔(Toluene)으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 적성제는 평균입경 1 내지 50㎛의 실리카분말인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 습윤제는 폴리에틸렌글리콜인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물.
6. 제1항에 있어서, 상기 경화제는 멜라민 포름알데히드계 또는 이소시아네이트계, 폴리아미드아민계인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물.
7. 금속성 피착물을 선택하여 표면의 이물질을 제거하는 단계와;

   고형분 20 내지 50%의 아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리비닐알콜계, 에폭시계 수지로부터 선택되는 1종 이상의 수지 40내지 70중량%, 희석제 20 내지 50중량%, 인쇄 적성제 3 내지 20중량%, 습윤제 0.05 내지 1중량% 및 경화제 0.01 내지 30중량%를 포함하여 구성되며 200 내지 400센티포아제(cps)의 점도범위를 갖는 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물을 3 내지 50㎛의 두께로 하도처리한 후 건조시키는 단계와;

   수성잉크를 이용하여 실사 인쇄한 후 건조시키는 단계와;

   자외선 차단 수지를 1 내지 50㎛의 두께로 상도처리한 후 건조시키는 단계를 포함하여 구성되는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지조성물을 이용한 인쇄방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 하도처리, 실사 인쇄 및 상도처리 후 건조방법은 자연건조 또는 110 내지 190℃에서 10 내지 300초간 건조하는 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지조성물을 이용한 인쇄방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 하도처리와 상도처리용 수지를 혼합하여 하나의 단계로 인쇄할 수 있고, 혼합비율이 40∼80:20∼60인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지 조성물을 이용한 인쇄방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 하도처리, 실사인쇄 및 상도처리용 수지를 혼합하여 하나의 단계로 인쇄할 수 있고, 혼합비율이 30∼70: 20∼60: 10∼40인 것을 특징으로 하는, 금속성 피착물용 실사 인쇄 수지조성물을 이용한 인쇄방법.