UV Ink

액상으로부터 고상으로 초단위로 경화하는 잉크입니다. 잉크의 주성분은 광중합성수지, 광중합개시제, 착색제 및 조제로, 유기용제는 원칙적으로 포함하지 않습니다. 따라서, 100% 고형분의 무용제 잉크입니다. 스크린 인쇄의 분야에서 자외선경화 시스템이 검토되기 시작되어 10년이 경화했습니다만, 이수년은 용도 개발의 활발로 실용화가 급증하고 있습니다. 특히, 프린트 배선기판에의 UV 잉크의 도입은 빠르게 실시되어 정착하고 있습니다. UV 잉크의 메리트는 간단히 속경화성, 고도의 피막물성, 탈용제등 뿐만 아니라 종래의 스크린 인쇄의 이상이었던 판상에서는 건조되지 않고, 인쇄후의 건조가 빠른 용제형 잉크로 얻을 수 없었던 기능을 실현시켰습니다. 그러나, UV 잉크도 당초에 생각되었던 것처럼 만능의 잉크는 아닙니다.

① 광중합성 수지 (오리고마 및 반응성 희석제) ② 광중합성 개시제 ③ 안료 ④ 보조게 ⑤ 중합금지제

UV INK 종 류 용제형 잉크 고점도 오리고마 비 히 블 열가소성 수지 저점도 오리고마 모노마-류 각종 용제 광중합 개시제 촉매 없 음 안 료 착색제 안 료 소포제 각종 조정제 보조제 소포제 각종 조정제 중합금지제 기 타 없 음

위의 분류와 같이 용제형 잉크는 용제에 따라 점도를 조정 하지만, UV 잉크는 저점도의 오리고마 및 모노마등의 반응성 희석제에 의해 점도를 조정하고 있기 때문에 100% 불휘발분으로 되어 있다. 또, 잉크에는 일액형과 이액형이 있지만, 이액형은 안료를 저점도의 모노마 및 오리고마 중에 분산하여 칼라베이스로 하고, 이것을 미디움(투명) 또는 익스텐더(EXTENDER) 베이스와 혼합하여 사용한다.

광중합성 수지

자외선 및 전자선을 조사하여 중합을 일으키는 기술은 1940년부터 개발되었지만, 당초 사용되었던 수지는 불포화 폴리에스테르계였다. 그후,광경화형 수지의 용도가 확대됨에 따라서, 한틍 성능이 우수한 아크릴계 수지가 개발되었다. 이들의 광중합성 수지는 오리고마와 반응성 희석제로 분류되어진다.

오리고마

모노마 (기본분자)가 몇 개 중합한 것으로, 저점도 액상의 것으로부터 고점도 액상, 또는 반고체 상의 것도 있다. UV 잉크의 기본물성을 지배하는 수지로서, 대표적인 것은 폴리에스테르-아크릴레이트, 에폭시-아크릴레이트, 우레탄-아크릴레이트가 있음

반응성 희석제

저점도, 고미점 모노마-류, 폴리에스테르-아크릴레이트류가 사용되고 있음. 반응성 희석제는 잉크의 점도 조정용외, 경화성, 접착성 등에 영향을 미친다.

광중합 개시제

광중합 개시제는 자외선으로부터 RADICAL을 발생, 이것이 모노마에 반응하여 중합을 일으킨다. 광중합개시제에는 카루보니루화합물, 유황화합물, 아조화합물, 유기과산화물등이 있지만, 주로 카루보니루화합물이 사용되고 있다.

중합금지제

잉크의 암반응을 방지하기 위하여 미량 첨가되어짐.

UV 잉크는 자외선의 작용에 따라서 반응을 하지만, 자외선은 광이 파장역의 일부분(200nm~420nm)으로 전자파의 일종이다. 광은 입자성을 갖고 최소에너지 단위의 광량자의 집합으로 되어있다.

광량자의 에너지 - E 는 ...

E = hv = hc / λ h = 프랑크 정수 　　　　v = 진동수 c = 광 속 　　　　　　　λ = 파장

자외선의 광량자 1몰(MOL)당 에너지량은 68~143Kcal/mol로 되어 이 수치는 광화학 반응을 일으키기 때문에 충분한 에너지량이다. 광중합형수지의 반응은 먼저 광중합개시제가 자외선의 에너지를 흡수하고, 프리-라디칼(유리기)를 생성하여 이 라디칼이 오리고마나 모노마의 반응기에 작용하여 중합을 개시한다. 그리고, 성장반응과 연쇄 이동반응을 연쇄적으로 반복하면서 정지반응으로 종결한다. 이것이 순간적으로 행하여져, 삼차원 망목구조의 경화피막을 형성한다.

UV잉크의 실제 사용에 있어서 접착에 관계가 있는 것은 경화성이다. 경화에 관한 문제는 많은 요인에 따라서 발생하기 때문에, 그 요인에 대하여 다음과 같이 기술할 수 있다.

표면경화성과 내부 경화성

표면경화성은 인쇄피막의 표면층의 경화성이다. 표면층은 공기중의 산소의 영향에 따라서 라디칼 발생이 저감하고 중합속도가 늦어진다. 이 때문에 경화불량이 발생하기 쉽고 잔이점성을 남김. 내부경화성은 공기중의 산소의 영향을 받지 않는 부분의 경화성이다. 자외선 강도는 잉크 피막의 저부로 갈수록 약하게 되어 중합속도가 늦게 된다. 이에따라서 경화불량이 되면 접착불량이 된다. 접착을 좋게 하기 위해서는 내부 경화성을 좋게 하는 것이 매우 중요한 일이지만, 내부 경화성이 지나치게 좋아도 내부융력이 커지기 때문에 접착이 나빠지게 되는 경우도 있다.

후막과 안료농도

잉크의 UV 투과성을 방해하고 있는 것은 주로 안료이다. 잉크중에 안료의 농도는 경화성을 고려하여 결정되어지지만, 농도를 향상시키기 위해서 후막을 증가시키면 피막 저부에는 UV투과강도는 당연히 저하를 가져온다. 자외선의 강도에 관하여서는 LAMBERT BEER의 법칙이 있다. I = Io . e-ad I : 후막 d에 있어서의 자외선 투과광강도 Io : 입사자외선 강도 a : 휴수계수로, 안료, 수지, 개시제에 따라서 결정 e : 자연대수의 종류 (정도) 상기의 식에 따라 후막 d와 휴수계수 a가 크게 되면 자외선 투과광 강도는 상대적으로 저하하는 것을 알 수 있다

UV 잉크가 완전하게 접착하는 재질은 현재로서는 한정되어 있다. UV 잉크의 접착성을 저해하고 있는 요인은 여러 가지라고 생각되고 있지만, 그 주원인은 잉크가 재질의 흡수가 적은것과 경화시의 체적수축에 따라서 나쁜 영향이 있다. 실제의 인쇄에 있어서 접착을 개선하기 위해서는 다음과 같은 방법이 효과적이다. 1) 접착하기 어려운 소재에 UV 잉크의 접착이 용이한 CLEAR를 언더코팅한다. 2) UV 조사전에 인쇄되어진 잉크를 예비 가열(PRE HEAT)한다. 이에 따라 UV잉크의 재질의 흡수를 향상시킴으로서 조사후의 용력을 완화하여 접착을 향상시킨다. 3) 화염처리(프레임처리), 코로나방전처리등의 표면처리

인쇄 환경

UV잉크는 온도에 따라서 점도의 변화가 크기 때문에 실온을 조정한다. 15~25℃가 적온이고, 인쇄라인에는 직사일광이 닿지 않도록 관리한다. 형광등이나 수은등은 매우 근접해 있지 않는 한 문제가 되지 않는다.

인쇄조건

잉크의 후막을 관리하는 것이 포인트로 된다. 이를 위하여 잉크의 성능에 적당한 후막의 판을 만든다 착색잉크의 인쇄에는 300Mesh이상의 스크린을 사용한다. 카렌다 스크린의 사용도 좋다. 스퀴지는 경도 65℃ 이상의 우레탄 스퀴지가 좋고, 에찌는 날카로운 상태가 좋다. 후막의 관리는 대단히 중요하기 때문에 웨트상태에서 후막측정이 가능하도록 웨트필름 두께 측정기등으로 후막을 측정하는 일도 필요하다. CLEAR인쇄의 경우에는 필요한 후막에 맞는 판을 만들면 좋다. 일액형 잉크의 경우는 그대로 인쇄가 점도로 되어있지만, 점도를 좀 더 내릴경우에는 전용의 REDUCER를 10%이하 첨가하고, 역으로 점도를 올릴경우에는 고점도의 MEDIUM을 첨가한다.

예비 테스트와 조사조건

UV 잉크는 조사조건을 결정하기 위해서는 반드시 실제의 라인에서 예비테스트를 행할 필요가 있다. 예비 테스트는 소정의 조사조건에서 경화시킨후, 인쇄면의 잔여점성, 접착성(크로스컷, 셀로테이프 박리시험), 내인격성, 굴곡성등의 시험을 행하고, 이러한 시험을 만족하도록 조사조건을 조정한다.

잉크의 안정성

UV 잉크는 증발물이 아니기 때문에 흡입에 따른 염려는 없으나, 피부자극성이 약각있기 때문에 취급에 주의를 요한다. 피부자극성의 표준으로서 피부 자극지수(PII)가 설정되어 있다.

P . I . I 평 가 0.00 ~ 0.03 피부 자극없음 0.04 ~ 0.99 극미한 약한 정도의 자극 1.00 ~ 1.99 약한 정도의 자극 2.00 ~ 2.99 표시가 나는 정도의 자극 3.00 ~ 5.99 중정도의 자극 6.00 ~ 8.00 강한 정도의 자극

피부 자극성은 모노마, 오리고마에 따른것이지만, 최근은 PII가 제로(0)dp rkRKdns 제품이 많이 있다. UV 잉크의 취급시에는 보호수대를 착용하고, 가능한 한 피부에 접촉하지 않도록 주의하며, 만일, 접촉시에는 비눗물로 닦아 제거한다.

저장 안정성

UV 잉크는 저장중에 빛이 닿지 않아도 GEL화하여 굳어지는 경우가 이TEk. 이것은 모노마나 오리고마가 열에의해 라디칼 중합을 행하기 때문이다.따라서, UV잉크는 냉암한 장소에 보관하는 것이 좋다 또한, 자주 잉크를 교반하여 잉크중에 발생한 라디칼을 공기중의 산소로부터 비활성화 하는 일도 중요하다. 신중히 고려하여 보관하면 2년간 저정이 가능하다.

UV 잉크의 물성은 잉크성분의 오리고마, 모노마의 종류나 경화조건에 따라 좌우되지만 일반적인 물성은 우수하다

UV 잉크의 물성표 피인쇄물 경질 비닐, 비닐 스티커 판 UV용 폴리에스테르 350mesh 스크린, 직접법제판 인쇄후막 15u 경화조건 120W/Cm, 1등, 콘베어속도 10M/min

시험항목 방법 및 조건 결과 접착성 크로스컷,셀로테이프 박리 우수 100/100 내인격성 손톱으로 긁음 우수 경도 JIS K-5400 G-14 연필경도 3H 굴곡성 JIS K-5400 G-15 굴곡시험기,심봉직경 3M/M 180굴곡 우수 중복인쇄성 2색 중복 인쇄, 접착성, 굴곡성 우수 내알콜성 천에 100% 알콜을 적셔 왕복 100회 이상없음 내가솔린성 천에 가솔린을 적셔 왕복 100회 이상없음 내용제성 천에 초산에 칠을 적셔 왕복 100회 이상없음 내산성 10% 염산에 24시간 침적 거칠어짐 내산성 10% 유산에 24시간 침적 이상없음 내알칼리성 5% 가성소다에 24시간 침적 이상없음 내블로킹성 70℃, 1시간, 200g/㎠ 인쇄면간 이상없음 내초킹성 카나킨 3호, 500g/㎠ 하중, 왕복3회 5급(색이행없음) 내마찰성 마찰시험기 500g/㎠ 하중, 왕복 300회 우수 내후성 웨자 - 오 - 메타 - 400시간 이상없음