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문제 정의
- 이에 본 논문에서는 입자경이 서로 다른 GCC 2종, clay 2종 및 talc 1종을 프리코팅층에 적용한 후 프리코팅층 및 탑코팅층의 물성 변화를 확인하였으며 두 가지 방법의 인쇄 실험을 통하여 프리코팅층의 안료배합이 인쇄모틀에 미치는 영향에 대하여 평가하였다.
제안 방법
- Croda 잉크 테스트는 Croda 잉크를 실험 시편(5cm× 10cm)에 전이시킨 다음, 일정 시간(3분, 5분) 후 닦아내어 인쇄의 균일성을 판단하였다.
- RI 인쇄 실험의 경우는 실험시편(3.5cm × 20cm)에 0.3 cc의 Magenta 잉크를 인쇄한 다음, 0.2 cc의 Cyan 잉크를 Magenta가인쇄되어진 시편 위에 천천히 trapping하여 인쇄의 균일성을 확인하였다.
- 도공지의 인쇄 모틀을 평가하기 위하여 Croda 잉크 테스트 및 RI(RI-Ⅱ, KRK, Japan) 인쇄 실험을 실시하였다. Croda 잉크 테스트는 Croda 잉크를 실험 시편(5cm× 10cm)에 전이시킨 다음, 일정 시간(3분, 5분) 후 닦아내어 인쇄의 균일성을 판단하였다.
- 본 연구에서는 프리코팅층에 서로 다른 다섯 가지 도공안료를 적용하여 프리코팅층과 탑코팅층의 물성변화를 관찰하였고 인쇄를 통하여 인쇄모틀에 미치는 영향을 평가하였으며 그 결과는 다음과 같다
- 2 cc의 Cyan 잉크를 Magenta가인쇄되어진 시편 위에 천천히 trapping하여 인쇄의 균일성을 확인하였다. 인쇄모틀을 측정하기 위하여 잉크농도 측정기(D196, GRETAG)를 이용하여 각각의 시편에서 50회 정도 잉크농도를 측정 후, 측정값의 표준오차를 구하여 인쇄 균일성을 평가하였으며 이를 도공지의 인쇄모틀로 평가하였다.
- 프리코팅만을 실시한 도공지와 그 위에 탑코팅까지 처리한 도공지의 거칠음도(PPS, L&W, Sweden), 광택도(Gloss meter, Model T480A, Technidyne corp,USA), 백색도, 백감도 그리고 불투명도(Elrepho 3300,Datacolor, International, USA) 값을 측정하였다.
- 프리코팅층용 도공액의 고형분 농도를 62 %로 탑코팅층용 도공액의 고형분 농도는 65 %로 제조하였다. 프리코팅층용 도공액은 Table 4와 같이 안료의 배합비를 달리 하였으며, 탑코팅층용 도공액은 Table 5와 같이 제조하였고, 그 물성은 Table 6과 같다.
대상 데이터
- 도공용 바인더는 2가지 종류의 SB 라텍스(탑코팅층:샘플 A, 프리코팅층: 샘플 B)를 사용하였으며 그 물성은 Table 3과 같다
- 도공지는 실험실용 반자동 코터(K-control coater,RK print Coat Instrument Ltd, UK)를 사용하여 제조하였다. pre-coating 도공량을 편면 9±2 g/m2으로조정하여 실시한 후, 105 ℃의 열풍 건조기(YJ-8600D,Yujin Electronics, Korea)에서 30초간 건조하였다.
- 본 연구에 사용된 도공용 안료로 입자크기가 서로 다른 2가지 종류의 GCC 및 Clay 그리고 1가지 종류의 Talc를 사용하였으며 그 물성은 Table 2와 같다.
- 본 연구에 사용된 도공원지는 M사의 원지를 사용하였다. 그 물성은 Table 1에 나타내었다.
성능/효과
- 7은 RI 테스트용 인쇄기를 이용하여 트래핑을 실시한 인쇄 시편의 잉크농도 표준오차를 보여주고 있다. RI 인쇄 후, 잉크 농도 값의 차이는 입자경이 작은 GCC2, clay 및 talc 첨가에 따라 잉크농도의 표준오차 값이 감소하는 것을 확인하였다. 특히 프리코팅층에 입자경이 작은 clay 1 첨가 시 표준오차 값이 가장 작은 것을 확인하였다.
- 백색도는 대체적으로 도공안료 자체 백색도에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 대체적으로 안료 백색도가 낮은 clay를 첨가함에 따라 백색도가 감소하는 것을 확인하였다. 반면 Talc는 GCC의 백색도와 유사한 값을 나타내었다.
- 6은 도공지의 백감도 결과를 보여주고 있다. 도공지의 백감도는 백색도의 결과와 유사하였으며 자체적으로 안료 백색도가 GCC 대비 낮은 clay를 첨가 시 백감도가 감소하였다. Talc는 탄산칼슘과 비슷한 백감도 값을 나타내었다.
- GCC의 입자경이 작아짐에 따라 프리코팅층의 광택이 증가되었다. 또한 판상형 안료인 clay를 첨가 및 clay의 입자경에 작아짐에 따라 프리코팅층의 광택이 향상되는 것을 확인하였다. Talc의 경우 다른 안료에 대비하여 입자경이 크기 때문에 프리코팅층의 광택이 낮은 경향을 보였으나 탑코팅 후 캘린더 처리를 함에 따라 광택이 좋아졌다.
- 연구 결과에 따르면 프리코팅층의 특성이 탑코팅층에 영향을 주는 것을 확인하였다. 특히 프리코팅층에서 가장 큰 부분을 차지하는 안료의 특성에 따라 프리코팅층및 탑코팅층의 인쇄적성에 영향을 준다는 것을 확인하였다.
- 입자경이 작은 GCC과 clay의 첨가로 프리코팅층의 광택이 증가하였으며, 거칠음도는 감소하였다. 입자경이 큰 talc 적용 시 두께에서 가장 큰 값을 보여주었다.
- Talc의 경우 광택에서와 같이 탑코팅 후 캘린더 처리를 함에 따라 거칠음도 낮아지는 것을 확인할 수 있었는데 이는 talc의 우수한 캘린더 적성으로 인하여 안료가 평활하게 배치되어진 결과라 사료된다. 탑코팅의 거칠음도는 대체적으로 프리코팅층의 영향을 받는 것을 확인하였다.
- RI 인쇄 후, 잉크 농도 값의 차이는 입자경이 작은 GCC2, clay 및 talc 첨가에 따라 잉크농도의 표준오차 값이 감소하는 것을 확인하였다. 특히 프리코팅층에 입자경이 작은 clay 1 첨가 시 표준오차 값이 가장 작은 것을 확인하였다. 프리코팅층의 안료배합의 변경에 따라 탑코팅층의 인쇄적성이 변하였다.
- 연구 결과에 따르면 프리코팅층의 특성이 탑코팅층에 영향을 주는 것을 확인하였다. 특히 프리코팅층에서 가장 큰 부분을 차지하는 안료의 특성에 따라 프리코팅층및 탑코팅층의 인쇄적성에 영향을 준다는 것을 확인하였다. 특히 입자경이 작고 종횡비가 큰 안료를 프리코팅 층에 적용함에 따라 Fig.
- 프리코팅층의 거침도 개선에 따라 탑코팅층의 거침도에 영향을 미쳤으며 그 결과 광택에 영향을 미쳤다. 프리코팅층에 clay를 첨가함에 따라 프리코팅층의 백색도와 백감도가 감소하였다. 탈크는 백색도와 백감도에서 GCC와 비슷한 수준이었다.
- 4는 도공지의 불투명도 결과를 보여주고 있다. 프리코팅층에 입자경이 작은 GCC 및 clay 그리고 talc를 첨가하면 불투명도가 증가한다는 것을 확인하였다. 반면탑코팅 후에는 모두 비슷한 수준을 보여주었다.
- 프리코팅층의 백색도 및 백감도는 탑코팅층에 영향을 미쳤다. 프리코팅층에 입자경이 작은 GCC 및 clay 첨가 시 인쇄모틀이 감소되는 것을 확인하였다.
- Croda ink 테스트 실험결과는 RI test와 유사한 경향을 나타내고 있었다. 프리코팅층에 입자경이 작은 GCC,clay 및 talc 첨가에 따라 Croda ink 농도의 표준오차 값이 감소하는 것을 확인하였으며 그 중 clay1 clay2 가 가장 우수하였다. 이는 프리코팅층에 clay 첨가 시 인쇄모틀이 가장 적게 발생한 것이라 사료된다.
- 1은 도공지의 거칠음도 결과를 보여주고 있다. 프리코팅층의 거칠음도에서는 입자경이 작은 GCC와 clay 및 talc를 첨가하면 입자경이 큰 GCC 대비 프리코팅층의 거칠음도가 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. Talc의 경우 광택에서와 같이 탑코팅 후 캘린더 처리를 함에 따라 거칠음도 낮아지는 것을 확인할 수 있었는데 이는 talc의 우수한 캘린더 적성으로 인하여 안료가 평활하게 배치되어진 결과라 사료된다.
후속연구
- 본 연구로부터 기존의 입자경의 큰 GCC를 단독으로 적용하는 프리코팅층에 입자경이 작거나 종횡비가 큰 안료를 적용하게 되면 프리코팅층 및 탑코팅층의 특성을 개선시키며 이는 곧 최종 인쇄적성에 영향을 미치게 되며 그에 따라 고품질의 도공지를 생산할 수 있을 것이라 사료된다.
- 반면 입자경이 큰 talc를 첨가함에 따라 두께가 증가하였는데 이는 도공층의 팩킹(packing) 상태가 보다 벌크하게 형성되었으며 또한 캘린더 적성이 우수하여 높은 벌크를 유지하였을 거라고 사료된다. 이러한 결과로 인하여 프리층에 안료를 혼합시킴으로 기존 대비 벌크한 도공지를 생산할 수 있을 것이라 사료된다.
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