특수인쇄 소재별 UV 잉크 접착력 향상을 위한 최적의 대기압 플라즈마 처리 조건에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

인쇄 기술의 발전과 더불어 고부가가치 UV 특수 인쇄 및 적층 인쇄와 같은 다양한 방법에 따른 다양한 소재의 인쇄 특성과 개선 방안이 중요해지고 있다. 대기압 플라즈 마 표면 처리를 통해 인쇄 특성과 잉크 접착력을 개선하기 위해 접착력이 약한 유리, 아크릴, 금속, 세라믹을 선택하여 플라즈마 최적화 연구를 진행했으나, 본 연구자가 수 행한 연구는 현재 시장에 나와 있는 다양한 플라즈마 회사들의 접착력 광고 및 홍보에 비해 큰 효과를 보이지 않는 것으로 보인다. 플라즈마 매개 변수에 따라 K(Black)에서 많은 차이가 나타났지만, C(Cyan)와 M(Magenta)는 플라즈마 처리 전후 접착력이 나타나지 않았으며, 이는 K와 같은 잉크 성분 내에서 색소와 같은 잉크 특성의 차이로 인해 발생한 결과로 판단된다. 연구자는 실험 결과에 따라 가장 큰 차이를 보이는 K(Black)에 초점을 맞춰 접착력 평가를 진행 했으며, 플라즈마 매개 변수인 처리 시간, 강도, 유지 시간을 Y(Yellow), R(M+Y), W(White)의 세 범주로 나누어 평가했다. 전반적으로 가장 적합한 강도(W)가 접착력에 영향을 미치는 것으로 보이며, 아크릴 의 경우 처리 시간의 영향을 제외하면 가장 적합한 강도(W)를 적용했을 때 최적의 인 쇄 접착력을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다. 아크릴 소재의 경우 처리 시간이 길어질 수록 접착력이 향상되고 W에서 개선 효과가 나타나 적층 층을 출력하는 데 효과적인 것으로 간주된다. 세라믹은 다른 소재에 비해 도트의 형태가 비교적 안정적이며, 특정 강도가 접착력에 적용되었을 때 가장 많은 잉크가 동시에 접착력을 개선하는 것으로 확인되었다. 이는 플라즈마 처리 전후 접착력 향상에 영향을 미치며, 동시에 도트 재현 능력의 변화 및 농도와 완전히 무관하다고 볼 수는 없다. 그러나 색 재현 영역에서 분석한 결과, 유리 소재의 경우 A-5 영역이 가장 넓고 농 도 값이 약간 증가한 반면, 나머지 소재는 비슷한 부피를 보이며 낮은 점수를 기록했 다. 아크릴, 금속, 세라믹 역시 접착 점수 및 농도 값과 관계없이 유사한 부피를 보였으 며, 접착 점수에 따라 넓어지거나 좁아지는 특정 결과가 없기 때문에 플라즈마 처리가 색 재현성, 도트 또는 농도 값에 크게 영향을 미치지 않으며 접착력 개선에도 큰 영향 을 미치지 않는 것으로 판단된다. 대기압 플라즈마 접착력 개선 연구 결과, 현재 상태로는 산업 현장에 적용하기에는 충분히 강력하지 않다고 여겨지며, 추가 연구가 필요하다고 판단된다. 대기압 플라즈마 의 주입 가스로 질소, 아르곤, 산소를 주입하여 어떤 소재에서 가장 개선된 결과를 얻 을 수 있는지에 대한 적합한 방법을 찾거나, 이러한 특성에 따라 소재에 적용할 잉크를 개발할 필요가 있다. 따라서, 향후 플라즈마 접착력을 개선하기 위해 각 소재에 적합한 대기압 플라즈마 주입 가스를 테스트하고, 플라즈마에 따라 다르게 적용할 UV 잉크 성분을 연구해야 할 필요가 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

With the development of printing, printing properties and improvement measures for various materials according to various methods such as high value-added UV special printing and layered printing are becoming important. Plasma optimization studies were conducted by selecting glass, acrylic, metal, and ceramic with weak adhesion to improve printing properties and ink adhesion after atmospheric pressure plasma surface treatment, but the research conducted by this researcher does not seem to have much effect compared to the adhesion advertising and promotion of various plasma companies currently on the market. Depending on the plasma parameters, K(Black) showed a lot of differences, while C(Cyan) and M(Magenta) showed no adhesive strength before and after plasma, which is judged to be a result of the difference in ink characteristics such as pigment among the ink components with K(Black). The researcher conducted an adhesive force evaluation focusing on K(Black), which shows the most difference depending on the experimental results, and the plasma parameters treatment time, intensity, and maintenance time were evaluated by dividing them into three categories of incidentally affected Y(Yellow), R(M+Y), and W(White). Overall, it seems that the most appropriate strength (W) affects the adhesion, and the most appropriate printing adhesion can be applied if the most appropriate strength (W) is applied except for acrylic that is affected by the treatment time. According to the results of acrylic materials, the longer the treatment time, the better the adhesion and there is an improvement in W(White), so it is considered effective in outputting the laminated layer. Ceramic showed a relatively stable shape with the dot compared to other materials, and it was confirmed that the largest number of inks improved the adhesion at the same time when a specific intensity was applied to the adhesion. It is judged that this affects the improvement of adhesion before and after plasma treatment, and at the same time, it cannot be considered that it is completely irrelevant to the change in the ability and concentration of the dot reproduction ability. However, when analyzed in the color reproduction area, the range of A-5 for glass materials is the widest and the concentration value is slightly increased, while the rest have similar volumes, one of the lowest scores. Acrylic, metal, and ceramic also had similar volumes regardless of the adhesive score and the concentration value, and since there is no specific result that is widened or reduced according to the adhesive score, it is judged that the plasma treatment does not significantly affect the color reproducibility, dot, or concentration value, and does not show much influence on the improvement of adhesion. As a result of the research on ways to improve atmospheric pressure plasma adhesion, it is considered that further research is needed as it is not strong enough to be applied to industrial sites. By injecting nitrogen, argon, and oxygen as the injection gas of atmospheric pressure plasma, it is necessary to find an appropriate method to see which material has the most improved result, or to develop the ink applied to the material according to these characteristics. As such, further research is needed to improve plasma adhesion in the future to test the injection gas suitable for each material according to the atmospheric pressure plasma injection gas, and to test the UV ink component differently depending on the plasma.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 실험
• 2-1. 인쇄 소재의 플라즈마 처리
• 2-2. 샘플의 테스트 인쇄
• 2-3. 플라즈마 처리 전과 후의 인쇄 적성 평가
• 3. 결과 및 고찰
• 3-1. 플라즈마 처리 전과 후의 인쇄물의 접착력 평가
• 3-2. 인쇄물의 잉크 농도 값 및 망점 재현성 평가
• 3-3. 플라즈마 처리 전과 후의 컬러 재현 범위 평가
• 4. 결론
• Reference