$1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서도 안정적인 발색 특성을 보이는 세라믹 잉크를 활용한 디지털 프린팅 기술은 우수한 내구성을 가지는 제품을 다양한 디자인을 적용하여 생산할 수 있는 친환경 공정이라는 장점으로 인해 최근 관심이 높아지고 있다. 특히 건축용 세라믹 타일 산업에서 잉크젯 프린팅 기술 도입을 통한 디지털 공정으로의 전환은 점점 가속화되고 있으며, 이와 관련된 프린팅 시스템 및 고온발색 세라믹 잉크에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 세라믹 타일의 표면 유약층에서 고온발색 세라믹 잉크의 인쇄적성을 분석하였다. 디지털 4원색인 Cyan, Magenta, Yellow, Black 색상의 고온발색 세라믹 잉크가 프린팅된 세라믹 타일의 표면 및 단면의 미세구조를 분석함으로써 세라믹 잉크의 종류에 따른 인쇄특성에 대해 비교하였다. 또한 고온 열처리 공정이 필수적으로 요구되는 세라믹 소재의 특성상 잉크젯 프린팅 후 세라믹 잉크 패턴의 열처리 공정에 따른 거동변화에 관하여 고찰하였으며, 세라믹 타일 유약층에서 세라믹 잉크의 인쇄적성은 미세구조 및 고온 소성 과정에 큰 영향을 받고 있음을 확인하였다.
$1000^{\circ}C$ 이상의 고온에서도 안정적인 발색 특성을 보이는 세라믹 잉크를 활용한 디지털 프린팅 기술은 우수한 내구성을 가지는 제품을 다양한 디자인을 적용하여 생산할 수 있는 친환경 공정이라는 장점으로 인해 최근 관심이 높아지고 있다. 특히 건축용 세라믹 타일 산업에서 잉크젯 프린팅 기술 도입을 통한 디지털 공정으로의 전환은 점점 가속화되고 있으며, 이와 관련된 프린팅 시스템 및 고온발색 세라믹 잉크에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 세라믹 타일의 표면 유약층에서 고온발색 세라믹 잉크의 인쇄적성을 분석하였다. 디지털 4원색인 Cyan, Magenta, Yellow, Black 색상의 고온발색 세라믹 잉크가 프린팅된 세라믹 타일의 표면 및 단면의 미세구조를 분석함으로써 세라믹 잉크의 종류에 따른 인쇄특성에 대해 비교하였다. 또한 고온 열처리 공정이 필수적으로 요구되는 세라믹 소재의 특성상 잉크젯 프린팅 후 세라믹 잉크 패턴의 열처리 공정에 따른 거동변화에 관하여 고찰하였으며, 세라믹 타일 유약층에서 세라믹 잉크의 인쇄적성은 미세구조 및 고온 소성 과정에 큰 영향을 받고 있음을 확인하였다.
Digital ink-jet printing technology using ceramic ink, which is thermally stable at high temperature above $1000^{\circ}C$, has an advantage of eco-friendly process applicable to manufacturing products with an excellent durability and various designs. Recently, replacement from convention...
Digital ink-jet printing technology using ceramic ink, which is thermally stable at high temperature above $1000^{\circ}C$, has an advantage of eco-friendly process applicable to manufacturing products with an excellent durability and various designs. Recently, replacement from conventional manufacturing process to digital process using ink-jet printing technique has been significantly accelerated in ceramic tile industry. In this study, we investigated ink-jet printability of ceramic ink on ceramic tile. Cyan, magenta, yellow, black ceramic inks, which are digital primary color of ink-jet printing, were printed on glazed surface of ceramic tiles, and their printabilities were comparatively analyzed. High temperature sintering process is generally required for manufacturing ceramic products, thus effect of sintering process on printed pattern of ceramic ink was also investigated by analyzing ink penetration depth and ink dot area.
Digital ink-jet printing technology using ceramic ink, which is thermally stable at high temperature above $1000^{\circ}C$, has an advantage of eco-friendly process applicable to manufacturing products with an excellent durability and various designs. Recently, replacement from conventional manufacturing process to digital process using ink-jet printing technique has been significantly accelerated in ceramic tile industry. In this study, we investigated ink-jet printability of ceramic ink on ceramic tile. Cyan, magenta, yellow, black ceramic inks, which are digital primary color of ink-jet printing, were printed on glazed surface of ceramic tiles, and their printabilities were comparatively analyzed. High temperature sintering process is generally required for manufacturing ceramic products, thus effect of sintering process on printed pattern of ceramic ink was also investigated by analyzing ink penetration depth and ink dot area.
본 논문에서는 세라믹 타일의 유약 표면에서 디지털 프린팅에 사용되는 고온발색 세라믹 잉크의 인쇄적성에 대해 분석하였다. 잉크젯 프린팅에 필수적으로 요구되는 디지털 4원색인 Cyan, Magenta, Yellow, Black (CMYK) 색상의 세라믹 잉크를 세라믹 타일에 프린팅하여 형성된 잉크 패턴의 형상 및 크기, 침투 깊이, 광택도 등의 특성에 대해 고온 열처리 공정 전후의 거동 변화에 대해 고찰하였다.
제안 방법
본 논문에서는 세라믹 타일의 유약 표면에서 디지털 프린팅에 사용되는 고온발색 세라믹 잉크의 인쇄적성에 대해 분석하였다. 잉크젯 프린팅에 필수적으로 요구되는 디지털 4원색인 Cyan, Magenta, Yellow, Black (CMYK) 색상의 세라믹 잉크를 세라믹 타일에 프린팅하여 형성된 잉크 패턴의 형상 및 크기, 침투 깊이, 광택도 등의 특성에 대해 고온 열처리 공정 전후의 거동 변화에 대해 고찰하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 세라믹 잉크는 잉크젯 프린팅에 사용되는 CMYK 디지털 4원색이며, 고온발색 무기안료는 모두 고상합성법으로 제조되었다. 합성된 무기안료는 분산성 향상 및 프린터 노즐막힘 방지를 위하여 비즈밀을 사용하여 잉크젯 프린팅에 적합한 입도로 미립화되어 세라믹 잉크로 제조되었다[11, 12].
성능/효과
6 %까지 증가하는 것이 확인되었으며, 이는 세라믹 잉크의 유약층 내 침투 깊이와 상관관계가 있는 것으로 판단된다. 또한 표면 광택도를 분석한 결과 세라믹 잉크젯 프린팅 공정 전후의 광택도가 크게 차이가 나지 않는 것으로 보아, 무기안료는 대부분 열처리 공정 중유약의 액상화 과정에서 표면 유약층 내부로 이동되었음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과에서 세라믹 타일에서의 인쇄적성은 유사한 미세구조를 가지는 인쇄용지와 같이 표면 특성에 의해 크게 영향을 받음과 함께 추가적인 고온 열처리 공정으로 인한 무기안료의 거동변화가 유약층 내에서 발생하므로, 세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 적합한 표면특성 및 미세구조를 가지는 기능성 유약소재에 관한 연구를 통해 세라믹 잉크의 인쇄적성 향상이 가능할 것으로 기대된다.
세라믹 타일의 소지및 유약은 광물 원료를 사용하여 제조되었고, 시유 및소성 공정 또한 대량생산 공정과 유사한 조건으로 진행 되었다. 세라믹 타일에 잉크젯 프린팅 공정을 적용한 후미세구조 및 표면구조를 분석한 결과 프린팅된 세라믹 잉크의 패턴은 표면에서 약 16.87 μm에서 27.36 μm 사이의 침투 깊이를 나타내었고, 열처리 공정 후 프린팅된 세라믹 잉크의 패턴 면적은 열처리 후 최소 20.6 %에서 최대 43.6 %까지 증가하는 것이 확인되었으며, 이는 세라믹 잉크의 유약층 내 침투 깊이와 상관관계가 있는 것으로 판단된다. 또한 표면 광택도를 분석한 결과 세라믹 잉크젯 프린팅 공정 전후의 광택도가 크게 차이가 나지 않는 것으로 보아, 무기안료는 대부분 열처리 공정 중유약의 액상화 과정에서 표면 유약층 내부로 이동되었음을 알 수 있었다.
후속연구
또한 표면 광택도를 분석한 결과 세라믹 잉크젯 프린팅 공정 전후의 광택도가 크게 차이가 나지 않는 것으로 보아, 무기안료는 대부분 열처리 공정 중유약의 액상화 과정에서 표면 유약층 내부로 이동되었음을 알 수 있었다. 이와 같은 결과에서 세라믹 타일에서의 인쇄적성은 유사한 미세구조를 가지는 인쇄용지와 같이 표면 특성에 의해 크게 영향을 받음과 함께 추가적인 고온 열처리 공정으로 인한 무기안료의 거동변화가 유약층 내에서 발생하므로, 세라믹 잉크젯 프린팅 공정에 적합한 표면특성 및 미세구조를 가지는 기능성 유약소재에 관한 연구를 통해 세라믹 잉크의 인쇄적성 향상이 가능할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
잉크젯 프린팅 공정을 사용하여 세라믹 타일에 고해상도의 이미지나 패턴을 구현하기 위해서는 어떤 것이 중요한가?
잉크젯 프린팅 공정을 사용하여 세라믹 타일에 고해상도의 이미지나 패턴을 구현하기 위해서는 세라믹 잉크에 포함된 발색 무기 안료가 유약 표면에 많이 잔류함으로서 선명한 색상이 발현되어야 하고, 잉크 용매는 유약층 내부로 빠르게 침투되거나 건조되어 프린팅된 발색 무기안료가 평면방향 으로 퍼지는 현상을 최소화시켜야 한다. 또한 세라믹 타일의 경우 일반적으로 1000℃ 이상의 열처리 공정을 거쳐 제조되므로 잉크젯 프린팅으로 형성된 세라믹 잉크 패턴의 고온 열처리 공정에 따른 발색 및 거동 변화를 분석하는 것이 매우 중요하다.
세라믹 디지털 프린팅 기술의 특징은?
세라믹 디지털 프린팅 기술은 1000℃ 이상의 열처리 공정을 견딜 수 있는 고온발색 무기안료가 포함된 세라믹 잉크를 사용하는 것이 특징으로 이를 통해 제작되는 세라믹 타일은 외부 오염으로부터 자유롭고 반영구적인 수명을 가져 건축물의 내외장재로 많이 사용되고 있다. 특히 건축용 세라믹 타일 생산공정은 잉크젯 프린팅 기술이 적용된 이후로 디지털 방식의 생산공정으로 급격한 기술적 패러다임 전환을 겪고 있으며, 이에 따라 세라믹 소재를 활용하는 잉크젯 프린팅 기술에 대한 관심도 점점 높아지고 있다.
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