KR100756332B1

KR100756332B1 - 복합 고분자 수지액 및 이를 이용한 피인쇄물 표면 처리 방법

Info

Publication number: KR100756332B1
Application number: KR1020010082418A
Authority: KR
Inventors: 문형대
Original assignee: (주)브레인유니온시스템
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2021-12-21
Also published as: KR20030052454A

Abstract

본 발명은 복합 고분자 수지 조성물 및 이를 이용한 피인쇄물 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 우레탄 수지 등의 제1고분자 수지 25 내지 60 중량%; 셀룰로오즈계 도료 등의 제2고분자 수지 25 내지 60 중량%; 실리카 등의 다공성 미세입자 5 내지 25 중량%; 실리콘 성분을 함유하는 무기 오일 등의 오일 0.01 내지 1.0 중량%; 및 이온성 계면활성제 5 내지 25 중량%;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 잉크 인쇄시 피인쇄물 소재의 제한을 없애고, 내구성, 내화학성 및 내광 특성이 우수한 고해상도의 인쇄층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

고분자 수지 조성물, 표면 처리 방법, 피인쇄물, 오일, 내구성, 내화학성

Description

복합 고분자 수지액 및 이를 이용한 피인쇄물 표면 처리 방법{COMPLEX HIGHMOLECULAR RESIN COMPOSITION AND PRINTED MATTER SURFACE TREATING METHOD THEREWITH}

본 발명은 복합 고분자 수지 조성물 및 이를 이용한 피인쇄물 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 우레탄 수지 등의 제1고분자 수지, 셀룰로오즈계 도료 등의 제2고분자 수지, 실리카 등의 다공성 미세입자, 실리콘 성분을 함유하는 무기 오일 등의 오일, 및 이온성 계면활성제를 포함하여 이루어지는 조성물을 피인쇄물의 표면에 적용하여 수지막을 형성시킴으로써, 이후 잉크를 적용한 인쇄에서, 피인쇄물 소재의 제한을 없애고 내구성, 내화학성 및 내광 특성이 우수한 고해상도의 인쇄층을 형성할 수 있는 복합 고분자 수지 조성물 및 이를 이용한 피인쇄물 표면 처리 방법에 관한 것이다.

삭제

총천연색 디지털 이미지를 인쇄하기 위한 방법으로는 잉크젯, 레이저 프린터를 사용하여 디지털 이미지를 직접 인쇄하거나, 플로터 및 각종 인쇄 윤전기를 이용하여 실사, 전사, 그라비아 인쇄 등을 수행하는 방법이 있다.

그러나, 잉크젯 프린터를 이용하여 인쇄하는 경우에는, 인쇄소재가 종이, 라벨용지 등으로 제한되는 단점이 있고, 플로터나 각종 인쇄 윤전기를 사용하는 실사, 그라비아 인쇄는 종이, 라벨용지 이외에 필름지, 가죽 및 천 등에는 인쇄 가능나, 일정 두께 이상을 갖는 광범위한 고분자, 금속, 세라믹 제품에 직접 총천연색 인쇄를 하는 것은 불가능하다. 또한 전사용지를 사용하여 디지털 이미지를 피인쇄물의 표면에 열압착하는 전사의 경우, 복잡한 열처리 공정 때문에 연속적으로 물품을 생산하는 것이 불가능한 난점이 있고, 열처리 공정으로 인하여 인쇄 대상물에도 제한이 있으며, 인쇄 부착물의 접착력 및 인쇄층의 기계적 강도가 약한 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 바와 같이, 종래의 피인쇄물의 소재에 따른 인쇄 제약의 문제, 즉 고분자, 금속, 세라믹 제품 등에 소재의 제약을 받지 않고도 인쇄할 수 있으며, 내구성, 내화학성 및 내광 특성이 우수한 인쇄층을 형성할 수 있는 기술을 개발하는 데 있으며, 이러한 기술적 과제를 달성하여 인쇄층과 피인쇄물 사이의 접착력을 높여서 고화질 인쇄를 구현할 수 있는 복합 고분자 수지 조성물 및 피인쇄물 표면 처리 방법을 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

삭제

본 발명의 목적을 달성하기 위해 제공되는 복합 고분자 수지 조성물은, 우레탄 수지, 열경화성 아크릴 수지, 페놀 수지, 락커, UV 경화수지, 폴리 스티렌 수지, PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate) 수지, 멜라민 수지, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(Celluolse acetate butyrate) 및 폴리비닐아세테이트로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 제1고분자 수지 25 내지 60 중량%; 셀룰로오즈계 도료, PVP(PolyVinyl Pyrrolidone), PVA(Poly vinyl alchol), PVAC(Polyvinylacetate), 아크릴 수지, 녹말 및 설탕으로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 제2고분자 수지 25 내지 60 중량%; 실리카, 알루미나, 티타니아, 티탄백 등의 무기화합물로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 다공성 미세입자 5 내지 25 중량%; 실리콘 성분을 함유하는 무기 오일과, 린시드 오일, 아마인 유, 및 테레빈 유의 유기화합물을 함유하는 유기 오일로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 오일 0.01 내지 1.0 중량%; 및 이온성 계면활성제 5 내지 25 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 복합 고분자 수지 조성물은, 그 전체 조성물 중량 대비 50% 이하의 함량 범위로 Al₂O₃, SrO₃ 및 B₂O₃를 주성분으로 한 축광안료, ZnS:Cu 축광안료, ZnGa₂O₄계, BAM계 형광안료, 및 TiO₂를 함유하고 있는 형광 안료로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 안료를 더 포함하면 바람직하다.

상기 제1고분자 수지는 접착력이 우수하여 피인쇄물의 표면 특성에 관계없이 얇을 피막으로 고착되어 수지막에 기계적 강도를 제공하므로, 피인쇄물의 소재 제한을 없애준다. 또한, 상기 제1고분자 수지는 열처리 또는 UV 등의 광조사에 의해 경화가 진행되어 복합 고분자 수지 피막의 기계적 골격 역할을 한다.

상기 제2고분자 수지는 인쇄 잉크내의 용제에 의하여 피인쇄물 상에 형성된 수지막의 표면이 일정정도 녹는 성질이 있어, 피인쇄물의 표면에 분사된 인쇄잉크를 흡수하여 인쇄층을 형성하는 기능을 갖으며, 상기 제1고분자 수지에 의해 형성된 기계적 골격 사이 사이에 위치한다.

상기 다공성 미세입자는 자체 내에 미세 기공(氣空)이 존재하여, 고분자 수지막 내에 인쇄 잉크가 흡수될 수 있는 미세공간을 형성한다. 이로 인하여 인쇄 잉크의 흡수 속도 및 흡수량이 향상되고, 잉크의 건조시간이 단축되어, 궁극적으로 고해상도의 인쇄가 가능하다. 이 때 상기 무기화합물은 졸(sol)상의 미세입자의 형태일 수 있다.

상기 오일은 휘발성이 낮고, 표면장력을 낮추는 기능을 갖음으로써, 피막형성 초기에 상기 제1고분자 수지, 상기 제2고분자 수지 및 상기 다공성 미세입자 간에 형성된 계면에 위치하고, 상기 제1고분자 수지가 경화됨에 따라 공기와 접하는 복합 고분자 수지 피막의 표면으로 이동한다. 이로 인해, 분사된 잉크가 피막층 내부로 흡수될 수 있는 미세한 기공을 발생하여, 복합고분자 피막에 고해상도의 인쇄가 가능하게 된다. 또한, 오일이 표면 상층으로 이동하고 난 후, 하층의 고분자 수지 간의 경화가 지속되어 내마모, 내화학, 내광 특성이 우수한 인쇄층을 형성한다.

상기 이온성 계면활성제는 잉크와 반대되는 전하를 갖음으로써 흡수된 액상의 잉크가 상기 제1고분자 수지층, 제2고분자 수지층 및 다공성 미세입자 간에 형성된 계면을 따라 번지지 않도록 잉크를 고정하는 역할을 한다.

상기 안료는 형광 또는 축광 성질을 가지는 것이기 때문에, 천연색 이미지에 발광효과를 부여하는 배경 조명(back light)으로서의 기능을 갖는다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해 제공되는 복합 고분자 수지 조성물을 이용한 피인쇄물의 표면처리방법은, (S1) 피인쇄물의 표면을 청결하게 처리하는 단계; (S2) 제1항 또는 제2항에 따르는 복합 고분자 수지 조성물을 피인쇄물의 표면에 도포하는 단계; 및 (S3) 상기 도포된 복합 고분자 수지막을 건조시키는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 (S2)단계의 복합 고분자 수지 조성물의 도포는, 롤코팅 또는 분사코팅의 방법으로 진행하면 바람직하다. 이때, 상기 도포 과정에 의해 형성되는 1회 코팅시 도막 두께는 약 15㎛ 정도이며, 소재별로 약간의 차이가 있지만 30 내지 50㎛ 정도가 바람직하다. 코팅은 4 내지 5회 반복하여 진행하면 더욱 바람직하다.

상기 코팅 후 코팅면의 지촉건조시간은 자연건조시 15분 이내, 가열건조시 70℃에서 5분 이내이고, 프린트를 하고 난 후에는 자연건조시 10분 이상, 가열건조시 70℃에서 2 내지 3분 이상 건조를 해 주어야 한다. 코팅 면을 완전히 건조하기 위해서는 5일 이상 소요될 수도 있다.
상기 (S3)단계 이후에, 상기 건조된 복합 고분자 수지막 상에 UV 경화 도료, 락커, 우레탄, PMMA, 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 표면강화층을 형성하는 단계를 더 포함하여 진행하면 바람직하다.

삭제

전술한 복합 고분자 수지의 액상 조성물은 톨루엔, 크실렌, H₂O, 신너, MeOH, 아세톤 등과 같은 희석액을 이용하여 희석하여 사용할 수 있으며, 희석액의 사용량에 따라, 묽은 농도의 경우에는 인쇄 후 사진과 같은 선명한 느낌을 줄 수 있으며, 진한 농도의 경우에는 피인쇄물의 표면에 유리층이 덮인 듯한 두터운 느낌을 줄 수 있다.

본 발명에서 이용하는 복합 고분자 수지 조성물은 수지막에 기계적 강도를 부여하는 제1고분자 수지를 포함하므로, 접착력이 우수하여 피인쇄물의 표면 특성에 관계없이 얇은 피막으로 고착되고, 내구성, 내화학성을 제공한다.

또한 인쇄층이 형성될 때에는, 상기 제2고분자 수지가 잉크 조성물 내에 함유된 용매와 함께 작용하여 피인쇄물 표면에 형성된 고분자 피막 표면을 일정 깊이로 녹여 낸 후 발색 성분과 함께 건조되고 경화된다. 따라서, 잉크의 흡수 속도 및 흡수량이 향상되고, 잉크 번짐 현상이 줄어들고, 고해상도의 인쇄 품질을 구현할 수 있게 된다.

본 발명에서 제공하는 복합 고분자 수지 조성물에 포함된 오일은, 고분자 수지 피막이 건조 또는 경화됨에 따라 수지 피막층 내부에 기공을 남기고 표면으로 이동하여 인쇄잉크가 흡수될 수 있는 공간을 만든다.

또한 이후 인쇄시에 염료 잉크를 발색성분으로 사용하는 경우, 상기 복합 고분자 수지 조성물에 형광 및 축광 물질이 포함되어 있으므로, 형광 및 축광 물질의 발광기능을 유지한 채로 복합 고분자 수지막 위에 이미지 인쇄가 가능하여 다양한 천연색에 대한 형광 및 야광 효과를 구현할 수 있다.

고분자 복합 수지 피막을 형성시킨 경우에는, 건조후 곧바로 인쇄를 실시하거나, 보호막 등을 입혀서 수지 피막의 건조를 막은 다음 인쇄 직전에 보호막을 벗겨내고 인쇄를 실시하는 것도 가능하다. 그러나 보호막을 입히는 경우에도 두달 이상의 기간을 넘겨 인쇄하는 것은 바람직하지 않다.

일반적으로 본 발명의 복합 고분자 수지막 만으로도 인쇄층의 충분한 기계적 강도와 내화학성을 보장하나, 보다 강한 내구성을 요하는 경우 인쇄층이 형성된 후의 최상층부에 표면강화층을 도입할 수 있다. 표면강화층으로는 UV 경화 도료, 락 커, 우레탄, PMMA, 폴리비닐아세테이트 등을 사용하여 코팅층을 형성할 수 있다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.

〈실시예 1〉유성 코팅액

아크릴 수지 52.8중량%, 라커 35.3중량%, 티타니아 졸 5.7중량%, 테레빈유 0.3중량%, 및 4차 암모늄 계면활성제 5.9중량%를 포함하여 이루어진 복합 고분자 수지 조성물 100 중량부 대비 50%에 해당하는 양의 희석액, 구체적으로 아세톤을 첨가하여 점도를 조절하였다.

에어 스프레이 건을 코팅도구로 이용하여 소재의 전면에 골고루 코팅되도록 해 주었으며 4 내지 5회 코팅을 반복하였다. 1회의 코팅 후에는 피인쇄물 표면을 90°회전시켜 코팅을 반복하였다.

코팅시 사용되는 스프레이건의 노즐구경은 0.1~0.13 인치가 적당하며, 미세한 분무를 위해 3~4 Kg/cm2 정도의 공기압력으로 코팅액 유출량을 적게 하여 실시하였다. 건의 스프레이 방향은 소재에 직각으로 되게 하였으며, 건과 소재와의 거리는 20~30cm가 되게 하였다.

도막두께는 1회 코팅시 15 ㎛로 하였으며, 1회 코팅후 70℃로 3분 동안 열압착하였다.

〈실시예 2〉유성백색 코팅액

우레탄 수지 45.4중량%, 락커 36.2중량%, 티탄백 10.7중량%, 테레빈유 0.3중량%, 4차 암모늄 계면활성제 7.4중량%를 포함하여 이루어진 복합 고분자 수지 조성물에 전체 조성물 100 중량부 대비 50%에 해당하는 양의 희석액을 첨가하여 점도를 조절하였다.

코팅방법, 도막두께, 건조시간은 실시예 1과 같다. 단, 스프레이 건의 노즐구경은 1.3~2.5 인치가 적당하다.

〈실시예 3〉유성축광 코팅액

상기 실시예 1에 따라 준비된 복합 고분자 수지 조성물(희석액은 제외함) 100 중량부 대비, Al₂O₃, SrO₃, B₂O₃ 를 주성분으로 한 축광안료를 7.5%의 양으로 더 첨가하여 복합 고분자 수지 조성물을 준비하였다. 이후, 상기 준비된 복합 고분자 수지 조성물의 전체 중량 대비 50%에 해당하는 양의 희석액을 첨가하여 점도를 조절하였다. 한편, 안료의 침전을 방지하기 위하여 침강방지용 커플링(coupling)제를 상기 조성물에 첨가된 축광안료 중량 대비 10%의 양을 더 첨가하였다.

코팅방법, 도막두께, 건조시간은 실시예 1과 같으며 스프레이 건의 노즐구경은 1.3~5 인치를 사용하였다.

축광안료의 입자가 무겁기 때문에 코팅하는데 있어 최대한 소재에 골고루 코팅이 되도록 하였다.

〈실시예 4〉수성 코팅액

UV 경화수지 28.1중량%, 폴리비닐 알코올 34.5중량%, 알루미나 졸 23.8중량%, 린시드 오일 0.2중량%, 4차 암모늄 계면활성제 13.4중량%를 포함하는 복합 고분자 수지 조성물에 그 전체 조성물 중량 대비 52%에 해당하는 양의 희석액을 섞어 점도를 조절하였다. 이때, 상기 실시예 4에서는 물과 아세톤이 각각 28.6중량%와 71.4중량%의 비율이 되도록 혼합된 용액이 희석액으로 사용되었다.

코팅방법, 도막두께는 실시예 1과 같다.

코팅면의 지촉건조시간은 자연건조시 20분 이내, 가열건조시 70℃에서 5분 이내이다. 프린팅 후 건조시간은 자연건조시 30분 이상, 가열건조시 70℃에서 2분 이상이다. 완전건조는 50분 이상이 적당하다.

본 발명에 따르면, 금속, 세라믹, 고분자, 섬유재질 등 피인쇄물의 소재 제한을 혁신적으로 없앨 수 있고, 잉크젯 프린터를 이용하여 인쇄하기 때문에 특별한 인쇄공정 없이 수분 내에 모든 디지털 이미지를 총 천연색으로 간단하게 인쇄하여 제품을 완성할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 인쇄층의 기계적, 화학적 강도를 복합수지액 및 강화코팅층의 구성으로 쉽게 조절할 수 있으므로 건축용 내외장재, 바닥재, 간판, 명패, 상패 등을 제작함에 그 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims

우레탄 수지, 열경화성 아크릴 수지, 페놀 수지, 락커, UV 경화수지, 폴리 스티렌 수지, PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate) 수지, 멜라민 수지, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트(Celluolse acetate butyrate) 및 폴리비닐아세테이트로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 제1고분자 수지 25 내지 60 중량%;

셀룰로오즈계 도료, PVP(PolyVinyl Pyrrolidone), PVA(Poly vinyl alchol), PVAC(Polyvinylacetate), 아크릴 수지, 녹말 및 설탕으로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 제2고분자 수지 25 내지 60 중량%;

실리카, 알루미나, 티타니아, 티탄백 등의 무기화합물로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 다공성 미세입자 5 내지 25 중량%;

실리콘 성분을 함유하는 무기 오일과, 린시드 오일, 아마인 유, 및 테레빈 유의 유기화합물을 함유하는 유기 오일로 구성된 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 오일 0.01 내지 1.0 중량%; 및

이온성 계면활성제 5 내지 25 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 고분자 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 복합 고분자 수지 조성물 전체 중량 대비 0 중량% 초과 50 중량% 이하의 함량을 갖는 안료를 더 포함하되,

상기 안료는, Al₂O₃, SrO₃ 및 B₂O₃를 주성분으로 한 축광안료, ZnS:Cu 축광안료, ZnGa₂O₄계, BAM(buthyl acrylate monomer)계 형광안료, 및 TiO₂를 함유하고 있는 형광안료로 이루어진 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 복합 고분자 수지 조성물.
(S1) 피인쇄물의 표면을 청결하게 처리하는 단계;

(S2) 제1항 또는 제2항 중 선택된 한 항에 따르는 복합 고분자 수지 조성물을 피인쇄물의 표면에 도포하는 단계; 및

(S3) 상기 도포된 복합 고분자 수지막을 건조시키는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 피인쇄물의 표면 처리 방법.
제3항에 있어서,

상기 (S2)단계의 복합 고분자 수지 조성물은, 톨루엔, 크실렌, H₂O, 신너, MeOH, 및 아세톤 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 용액에 희석되어 점도가 조절된 것이 이용되는 것을 특징으로 피인쇄물의 표면 처리 방법.
제3항에 있어서,

상기 (S2)단계의 복합 고분자 수지 조성물의 도포는, 롤코팅 또는 분사코팅의 방법으로 진행하는 것을 특징으로 하는 피인쇄물의 표면 처리 방법.
제3항에 있어서,

상기 (S3)단계 이후에, 상기 건조된 복합 고분자 수지막 상에 UV 경화 도료, 락커, 우레탄, PMMA(Poly Methyl Meta Acrylate), 및 폴리비닐아세테이트로 이루어진 물질군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질로 이루어진 표면강화층을 형성하는 단계를 더 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 피인쇄물의 표면 처리 방법.
제4항에 있어서,

상기 (S2)단계의 복합 고분자 수지 조성물의 도포는, 롤코팅 또는 분사코팅의 방법으로 진행하는 것을 특징으로 하는 피인쇄물의 표면 처리 방법.
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