고온 및 화학적 안정성이 높은 세라믹 안료는 타 소재 대비 우수한 내구성을 가지며, 최근 잉크젯 프린팅 기술의 발전과 함께 산업적인 응용영역이 점점 확대되고 있다. 세라믹 잉크젯 프린팅 공정은 다양한 이미지를 인쇄 가능하고 높은 효율성을 가지는 친환경 공정이라는 장점으로 인해 다양한 분야에 적용이 시도되고 있어, 디지털 4원색인 CMYK(cyan, magenta, yellow, black) 세라믹 안료를 비롯하여 다양한 색상 및 기능성을 가지는 세라믹 안료에 대한 관심이 커지고 있다. 본 연구에서는 세라믹 잉크젯 프린팅에 적합한 white 세라믹 안료를 선정하기 위해 고온에서의 화학적 안정성 및 혼합 발색 거동에 대해 연구하였다. MgO, $Al_2O_3$, $MgAl_2O_4$, $CeO_2$ 조성의 세라믹 안료가 가지는 미세구조 및 결정구조를 분석하고 유약과의 반응성을 평가하였다. 또한 세라믹 잉크젯 프린팅에서 요구되는 고온 안정성을 평가하기 위해 CMYK 발색 세라믹 안료와 혼합한 뒤 열처리 공정을 거쳐 색상 혼합에 따른 화학적 안정성을 CIE $L^*a^*b^*$ 측정을 통해 분석하여 디지털 프린팅 공정으로의 적용가능성을 평가하였다.
고온 및 화학적 안정성이 높은 세라믹 안료는 타 소재 대비 우수한 내구성을 가지며, 최근 잉크젯 프린팅 기술의 발전과 함께 산업적인 응용영역이 점점 확대되고 있다. 세라믹 잉크젯 프린팅 공정은 다양한 이미지를 인쇄 가능하고 높은 효율성을 가지는 친환경 공정이라는 장점으로 인해 다양한 분야에 적용이 시도되고 있어, 디지털 4원색인 CMYK(cyan, magenta, yellow, black) 세라믹 안료를 비롯하여 다양한 색상 및 기능성을 가지는 세라믹 안료에 대한 관심이 커지고 있다. 본 연구에서는 세라믹 잉크젯 프린팅에 적합한 white 세라믹 안료를 선정하기 위해 고온에서의 화학적 안정성 및 혼합 발색 거동에 대해 연구하였다. MgO, $Al_2O_3$, $MgAl_2O_4$, $CeO_2$ 조성의 세라믹 안료가 가지는 미세구조 및 결정구조를 분석하고 유약과의 반응성을 평가하였다. 또한 세라믹 잉크젯 프린팅에서 요구되는 고온 안정성을 평가하기 위해 CMYK 발색 세라믹 안료와 혼합한 뒤 열처리 공정을 거쳐 색상 혼합에 따른 화학적 안정성을 CIE $L^*a^*b^*$ 측정을 통해 분석하여 디지털 프린팅 공정으로의 적용가능성을 평가하였다.
Ceramic pigments, which show good thermal and chemical stabilities, have been applied for various industry with development of digital printing technology. Ceramic inkjet printing has advantages of high efficiency of ink usage and eco-friendly process. Thus, the interest of the ceramic pigments with...
Ceramic pigments, which show good thermal and chemical stabilities, have been applied for various industry with development of digital printing technology. Ceramic inkjet printing has advantages of high efficiency of ink usage and eco-friendly process. Thus, the interest of the ceramic pigments with various function and color including CMYK (cyan, magenta, yellow, black) digital primary color is increasing. Here, we investigated the thermal and chemical stabilities of white ceramic pigment for digital inkjet printing process. The microstructure and crystal structure of MgO, $Al_2O_3$, $MgAl_2O_4$, $CeO_2$ were analyzed, and the stability with glaze were evaluated. In order to evaluate the applicability for digital inkjet printing, the chemical stability of white ceramic pigments at high temperature was investigated by characterization of the mixed color properties with CMYK ceramic pigments after firing process.
Ceramic pigments, which show good thermal and chemical stabilities, have been applied for various industry with development of digital printing technology. Ceramic inkjet printing has advantages of high efficiency of ink usage and eco-friendly process. Thus, the interest of the ceramic pigments with various function and color including CMYK (cyan, magenta, yellow, black) digital primary color is increasing. Here, we investigated the thermal and chemical stabilities of white ceramic pigment for digital inkjet printing process. The microstructure and crystal structure of MgO, $Al_2O_3$, $MgAl_2O_4$, $CeO_2$ were analyzed, and the stability with glaze were evaluated. In order to evaluate the applicability for digital inkjet printing, the chemical stability of white ceramic pigments at high temperature was investigated by characterization of the mixed color properties with CMYK ceramic pigments after firing process.
연구에서는 세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 활용될 수 있는 고온 안정성 및 화학적 안정성을 가지는 white 색상의 세라믹 안료의 특성에 대해 연구하였다. 고온에서 white 색상을 발색할 수 있는 MgO, Al2O3, MgAl2O4, CeO2 조성의 세라믹 안료의 미세구조 및 유약 반응성에 대해 분석하였으며, 디지털 4원색인 CMYK 발색 세라믹 안료와 혼합 후 소성 공정을 통해 고온에서의 혼합 발색 거동에 대해 연구함으로써 잉크젯 프린팅 공정으로의 활용 가능성에 대해 연구하였다.
제안 방법
본 연구에서는 세라믹 잉크젯 프린팅용 white 세라믹 안료의 고온 및 화학적 안정성에 대해 분석하였다. White 세라믹 안료의 조성으로 MgO, Al2O3, MgAl2O4, CeO2를 선정하여 미세 구조를 분석하였고, 유약 반응성 및 고온 열처리 전후의 발색 안정성을 분석하였다. CeO2세라믹 안료가 약 100~200 nm 크기의 구형 입자 형상으로 균일하고 응집 현상이 없는 미세 구조를 보여 향후 디지털 프린팅 공정에 적용 시 가장 원활한 토출성을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, MgO, Al2O3, MgAl2O4, CeO2의 4가지 조성의 세라믹 안료 모두 유약과의 반응 성은 관찰되지 않았다.
대상 데이터
세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 적용하기 위한 고온 발색 white 세라믹 안료로 magnesium oxide(MgO), aluminum oxide(Al2O3), cerium oxide(CeO2), magnesium aluminum Oxide(MgAl2O4) 조성을 선정하였다. MgAl2O4 분말은 고상합성법으로 제조되었으며, MgO와 Al2O3를 화학양론 비로 맞추어 3시간 동안 습식 밀링한 뒤 건조 과정을 거쳐 공기 분위기에서 5oC/min의 승온 속도로 1400oC에서 1시간 유지시킨 후 자연 냉각하였다.
성능/효과
White 세라믹 안료의 조성으로 MgO, Al2O3, MgAl2O4, CeO2를 선정하여 미세 구조를 분석하였고, 유약 반응성 및 고온 열처리 전후의 발색 안정성을 분석하였다. CeO2세라믹 안료가 약 100~200 nm 크기의 구형 입자 형상으로 균일하고 응집 현상이 없는 미세 구조를 보여 향후 디지털 프린팅 공정에 적용 시 가장 원활한 토출성을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, MgO, Al2O3, MgAl2O4, CeO2의 4가지 조성의 세라믹 안료 모두 유약과의 반응 성은 관찰되지 않았다. 잉크젯 프린팅 공정의 적용 가능성을 알아보기 위해 디지털 4원색인 CMYK 세라믹 안료와 혼합 후 열처리 공정을 진행한 결과 cyan, yellow, black 세라믹 안료의 경우 white 세라믹 안료와 혼합되어 열처리 되더라도 발색도의 변화가 크게 관찰되지 않았지만, magenta 색상의 경우에는 CeO2를 제외한 MgO, Al2O3, MgAl2O4 세라믹 안료와 혼합되었을 때 고온 열처리 공정에서 발색 안정성이 유지되지 못하였다.
CeO2세라믹 안료가 약 100~200 nm 크기의 구형 입자 형상으로 균일하고 응집 현상이 없는 미세 구조를 보여 향후 디지털 프린팅 공정에 적용 시 가장 원활한 토출성을 확보할 수 있을 것으로 판단되며, MgO, Al2O3, MgAl2O4, CeO2의 4가지 조성의 세라믹 안료 모두 유약과의 반응 성은 관찰되지 않았다. 잉크젯 프린팅 공정의 적용 가능성을 알아보기 위해 디지털 4원색인 CMYK 세라믹 안료와 혼합 후 열처리 공정을 진행한 결과 cyan, yellow, black 세라믹 안료의 경우 white 세라믹 안료와 혼합되어 열처리 되더라도 발색도의 변화가 크게 관찰되지 않았지만, magenta 색상의 경우에는 CeO2를 제외한 MgO, Al2O3, MgAl2O4 세라믹 안료와 혼합되었을 때 고온 열처리 공정에서 발색 안정성이 유지되지 못하였다. 최종적으로 CeO2 세라믹 안료는 CMYK 발색 세라믹 안료와 혼합되었을 때 다른 조성의 white 세라믹 안료에 비해 가장 낮은 열처리 공정 전후의 색차를 나타내어 우수한 고온 및 화학적 안정성을 갖춘 디지털 프린팅용 세라믹 안료로 가능성이 큰 것을 확인하였다.
잉크젯 프린팅 공정의 적용 가능성을 알아보기 위해 디지털 4원색인 CMYK 세라믹 안료와 혼합 후 열처리 공정을 진행한 결과 cyan, yellow, black 세라믹 안료의 경우 white 세라믹 안료와 혼합되어 열처리 되더라도 발색도의 변화가 크게 관찰되지 않았지만, magenta 색상의 경우에는 CeO2를 제외한 MgO, Al2O3, MgAl2O4 세라믹 안료와 혼합되었을 때 고온 열처리 공정에서 발색 안정성이 유지되지 못하였다. 최종적으로 CeO2 세라믹 안료는 CMYK 발색 세라믹 안료와 혼합되었을 때 다른 조성의 white 세라믹 안료에 비해 가장 낮은 열처리 공정 전후의 색차를 나타내어 우수한 고온 및 화학적 안정성을 갖춘 디지털 프린팅용 세라믹 안료로 가능성이 큰 것을 확인하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 적용하기 위한 고온 발색 white 세라믹 안료로 어떤 것들을 선정하였는가?
세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 적용하기 위한 고온 발색 white 세라믹 안료로 magnesium oxide(MgO), aluminum oxide(Al2O3), cerium oxide(CeO2), magnesium aluminum Oxide(MgAl2O4) 조성을 선정하였다. MgAl2O4 분말은 고상합성법으로 제조되었으며, MgO와 Al2O3를 화학양론 비로 맞추어 3시간 동안 습식 밀링한 뒤 건조 과정을 거쳐 공기 분위기에서 5oC/min의 승온 속도로 1400oC에서 1시간 유지시킨 후 자연 냉각하였다.
세라믹 잉크젯 프린팅 공정이란?
세라믹 잉크젯 프린팅 공정은 디지털 신호에 의하여 나노 세라믹 안료가 포함된 잉크를 원하는 시점과 공간 위에 토출하는 공정으로 디지털 이미지를 이용하기 때문에 기존의 실크 프린팅 공정에 비교하여 출력되는 이미지의 전환 및 수정이 용이하며, 인쇄 품질도 높은 장점이 있다[1, 2]. 이러한 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크는 full color의 이미지 구현을 위하여 일반적으로 디지털 4원색인 cyan, magenta, yellow, black(CMYK) 색상이 필수적으로 요구되고 있다[3].
세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 활용하는 세라믹 잉크는 무엇이 요구되고 있는가?
세라믹 잉크젯 프린팅 공정은 디지털 신호에 의하여 나노 세라믹 안료가 포함된 잉크를 원하는 시점과 공간 위에 토출하는 공정으로 디지털 이미지를 이용하기 때문에 기존의 실크 프린팅 공정에 비교하여 출력되는 이미지의 전환 및 수정이 용이하며, 인쇄 품질도 높은 장점이 있다[1, 2]. 이러한 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크는 full color의 이미지 구현을 위하여 일반적으로 디지털 4원색인 cyan, magenta, yellow, black(CMYK) 색상이 필수적으로 요구되고 있다[3]. 세라믹 안료는 타 소재대비 고온 안정성 및 화학적 안정성이 매우 높기 때문에 페인트, 에나멜, 건축 타일, 생활 식기 등 다양한 응용 분야에 활용되고 있다[4].
참고문헌 (14)
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