2018
친환경 인쇄재료 개발 현황에 관한 연구<8>
재료 다양화 통한 친환경 대체 인쇄제품 개발
대한인쇄문화협회(회장 조정석)는 문화체육관광부의 지원을 받아 최근 친환경 인쇄재료 개발 현황에 관한 연구보고서를 발표했다. 유해 물질이 없는 인쇄물은 사람, 더 나아가 생태계를 위하여 반드시 필요하다. 따라서 이와 관련한 친환경인쇄 소재와 인쇄기술 개발에 대한 연구가 시급하다. 편집부  
학술 · 연재  |  학술논문

 

2.3.2 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 인쇄품질

2.3.2.1 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 물성과 잉크 전이량

<그림 4649>는 각 잉크의 전이량과 물성과의 관계를 나타내는 그래프이다. cyan 잉크의 경우 Ink AC는 거의 비슷한 점도 및 택 값으로, 유동성이 상대적으로 Ink D보다 높게 나타나 잉크 전이량이 많아진 결과를 보여주고 있다. Ink B의 경우 점도는 Ink A C와 거의 동일한 수준을 나타내었지만 전이량에서 다소 낮은 값을 나타내고 있다. Ink B의 경우 비교를 위해서 페놀 프리 수지에 페놀수지를 20% 함유시켜 제조한 잉크로 두 성분 간의 부조화로 유동성에 영향을 미쳐 전이성이 나빠진 결과로 판단된다.

 

<그림 47>magenta잉크의 물성과 전이량에 관한 그래프로서, 점도와 택 값이 Ink A, B, C, D 모두 비슷한 값을 가지고 있어 전이량에 있어서도 큰 차이를 보이지 않고 있다. 하지만 Paper B의 경우에서 다른 Paper 시료들에 비하여 전이량이 다소 높게 나타났는데, 이것은 종이의 평활성이 다른 시료들에 비하여 154.52(sec)로 매우 낮아 필요로 하는 고정화 잉크량이 많아졌기 때문으로 판단되어진다.

 

yellow 잉크에 대한 전이량과 물성 관계를 나타낸 그래프를 <그림 48>에 표시하였다. 점도는 비슷하나 택 값이 다소 높게 나타난 Ink D에서 잉크 전이량이 낮아지는 경향을 나타내고 있음을 알 수 있다. 또한 magenta 잉크와 마찬가지로, 평활성이 낮게 나타난 Paper B의 경우에서 다소 전이량이 많아짐을 알 수 있었다. 그 이외에는 거의 비슷한 수준을 보여주고 있다.

 

black 잉크의 경우 기존의 Ink C, Ink D에서 다소 높은 전이량 결과를 보여주고 있다. 특히 점도가 높아 유동성이 낮고, 택 값이 다소 높은 Ink D의 경우에서도 페놀 프리 수지를 적용한 Ink AInk B보다 전이량이 좋은 것을 알 수 있다. 일반적으로 black 잉크에 사용되는 안료는 카본블랙으로서 다른 색 안료에 비하여 매우 입자가 작은 것으로, 적절한 유동성을 가지기 위해서는 많은 량의 비이클 성분을 필요로 한다. 따라서 페놀 프리 수지를 적용한 Ink AInk B는 상대적으로 안료 분산성이 좋지 못하거나, 물성 조정을 위한 다른 첨가제의 영향으로 판단된다.

 

 

2.3.2.2 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 공급량에 따른 잉크 색 농도

<그림 5053>은 잉크공급량의 변화에 따른 각 잉크의 농도값을 나타내고 있다. 인쇄된 인쇄물의 농도값 균일성은 Ink C의 경우에서 대체적으로 균일하게 나타나고 있으며, Ink B의 경우에서 가장 적은 농도값을 나타내고 있다. Ink B의 경우 물성 조정을 위하여 페놀 수지 20%를 첨가한 것으로 페놀 프리 수지와 페놀 수지간의 부조화에 기인한 것으로 판단되며, Ink A의 경우 cyan 잉크에서 기존의 Ink C와 비교해 보았을 때 잉크 공급량이 많아지면 점도의 차이에 의해서 다소 높은 농도값을 나타내고 있는 것을 알 수 있었다. 하지만 기준 시험인 0.6cc의 잉크를 공급한 경우에서는 거의 동일한 수준을 나타내고 있다. 종이의 경우 표면 거칠음이 다른 용지보다 적게 나타난 Paper C에서 높게 나타나고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 그 이유는 표면이 다른 용지에 비하여 평활하기 때문으로 판단된다. cyan, magenta 잉크의 경우에서는 표면 거칠음도의 영향을 받았다면, <그림 52>yellow 잉크의 경우 오히려 Paper C에서 낮은 농도값을 가지는 것을 확인 할 수 있다. 이것은 용지의 광학적 특성인 백색도가 다른 용지들에 비하여 낮고, 잉크 특성 상 가장 불투명도가 낮은 잉크이기 때문에 용지에서 산란된 빛의 영향으로 인하여 인쇄물의 농도값이 낮게 나타난 것으로 판단된다.

 

 

2.3.2.3 종이물성과 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 인쇄 농도

<그림 5457>은 인쇄된 인쇄물의 잉크 색 농도와 종이 물성 중 평활도와 거칠음도의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. <그림 54>에 나타난 것과 같이 거칠음도가 높은 Paper B에서 다소 낮은 색 농도값을 나타내고 있는 것을 알 수 있다. 하지만 평활도도 높고 거칠음도도 상대적으로 낮은 Paper D에서 Ink D의 색 농도값이 확연이 떨어지는 것을 볼 수 있는데, <그림 45>에서 전이량을 비교해 보면 상대적으로 낮기 때문이다. 그러므로 용지의 표면이 평활하면 피복저항이 낮아져서 요구되는 잉크 량이 상대적으로 적어진다는 사실을 확인할 수 있었다.

magenta 잉크의 색 농도 측정 결과를 <그림 54>에서 보여 주고 있다. Paper B에서 Ink AInk B의 색 농도값은 다소 떨어지는 경향을 보여주고 있다. 하지만 <그림 47>에서 전이량의 경우는 가장 높게 나타나 있는데, 그 이유는 거칠음도가 높고, 평활성이 낮아 종이 표면의 요철을 잉크가 충분히 채워주어야만 평활한 농도값을 얻을 수 있기 때문으로, 소비되는 잉크량이 많아져도 용지의 표면이 거친 경우에는 잉크 색 농도가 떨어진다는 것을 알 수 있었다.

yellow 잉크의 잉크 색 농도값과 각 용지의 물성을 비교한 그래프를 <그림 56>에 나타내었다. 전이량이 높았던 Ink A에서 다소 색 농도값이 높게 나타났으며, cyan, magenta 잉크의 결과와 같이 전이량은 높았으나 색 농도는 떨어지는 경향을 나타내는 잉크는 yellow에서도 Ink B이다. 또한 Paper CPaper D는 다소 균일한 잉크 색 농도를 나타내고 있다.

 

<그림 57>Black 잉크의 색 농도 측정 결과를 나타 것으로, 평활성이 좋고 거칠음도가 낮은 Paper CPaper D에서 적절한 농도값을 나타내고 있다. 이 결과에서도 Ink B의 경우는 다른 Ink 시료들에 비하여 색 농도가 떨어지는 것을 알 수 있다. 따라서 Ink B와 같이 페놀 프리 수지에 페놀 수지를 20% 포함시켜 물성 조정을 이루려고 한 잉크들은 좋지 못한 결과를 보여 주고 있다.

 

 

2.3.2.4 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 색 농도영역과 ISO 기준 색 농도 영역

<그림 58>ISOheat-set 윤전 잉크의 색 농도 영역과 본 연구를 통해 얻어진 각 잉크의 색 농도 영역을 농도값이 가장 균일하게 나온 Paper C의 데이터를 근거로 그래프로 나타낸 것이다. Cyan 잉크의 경우 ISO에서 규정한 1.3보다 0.1이상 아주 조금 높은 농도값을 나타내고 있으며, Ink A의 페놀 프리 잉크의 경우가 1.42로 가장 근접한 값을 나타내고 있다. magenta 잉크의 경우에서는 현재 시판 중인 잉크가 다소 높은 농도값을 나타내고 있고, Ink A1.38로 규정 색 농도 1.4에 가장 근접한 값을 보여주고 있다.

yellow 잉크에 있어서는 ISO규정 농도 1.0보다 1.06으로 다소 높게 나타났지만, 이것은 색 오차 허용범위 내에 포함되므로 전체 색 영역에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 판단된다. 더욱이 yellow잉크의 경우는 다른 색 잉크와는 달리 투명성이 높기 때문에 인쇄용지가 가지는 색에 영향을 받기 쉬우므로, 조금 높은 농도값이 좋은 결과를 만들 수 있을 것으로 생각된다. black 잉크의 결과에서는 Ink D1.63으로 ISO 규정 색 농도값인 1.63에 가장 근접하고 있다. 반면 Ink B1.51로 다른 Ink 시료들에 비하여 많은 차이를 나타내고 있어, 실제 사용에 있어 인쇄트러블이 발생할 가능성이 높을 것으로 판단된다.

 

 

2.3.2.5 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 색 농도 균일성 평가

잉크 색 농도 균일성에 관한 비교를 위해서 가장 평활한 용지인 Paper C에 대하여, 페놀 프리 수지를 적용한 Ink A와 가장 잉크 색 농도가 ISO규정에 유사하게 나타난 기존의 Ink C를 비교한 결과를 <그림 5962>에 나타내었다.

<그림 59>에서 cyan 잉크의 평균 색 농도는 Ink A의 경우 1.38(D), Ink C의 경우 1.39(D)로 거의 차이가 없으며, 색 농도 균일성 또한 Ink A1.24~1.46(D), Ink C1.2~1.44(D)로 거의 동일한 값을 나타내고 있다. magenta 잉크의 경우를 <그림 60>에 나타내었다. Ink A에서 1.22~1.54(D), Ink C에서 1.17~1.49(D)로 편차의 폭이 거의 없는 것을 알 수 있다. 하지만 시간이 경과하면서 Ink A가 많은 편차를 나타내고 있는 것을 볼 수 있는데, 이것은 인쇄기의 구동에 따른 열에 의한 영향을 다소 받는 것으로 판단된다. <그림 61>에 가장 이상적인 프로세스 잉크인 yellow 잉크의 경우를 나타내었는데, Ink AInk C 둘 다에서 거의 편차가 없음을 알 수 있었다. 특히 페놀 프리 수지를 적용한 잉크에서 ISO에서 규정한 색 농도값 1.0(D)에 더 근사한 값을 나타내고 있다. <그림 62>에 나타낸 것과 같이 black 잉크의 경우 ISO에서 규정하고 있는 농도 1.6보다 다소 높은 값을 나타내고 있으나, 편차 면에서 페놀 프리 수지를 적용한 Ink A의 경우가 기존의 Ink C보다 1.45~1.88(D)로 조금 높게 나타났다.

 

 

2.3.2.6 공급량의 따른 페놀수지가 포함되지 않은 친환경 인쇄잉크의 농도 균일성

0.6cc의 잉크를 공급하여 인쇄된 인쇄물의 색 농도 균일성을 피인쇄체와 잉크에 따라 구분한 결과를 <그림 63><그림 64>에 나타내고 있다. <그림 63>은 표면 거칠음도가 상대적으로 높은 Paper A에서 두 잉크간의 색 농도 균일성을 비교해 본 결과, 유화되지 않은 잉크 사이의 색 농도 편차는 Ink A0.13, Ink B0.16으로, 7% 유화된 잉크에서는 Ink A0.16, Ink B0.175Ink B가 다소 높게 나타났다. 하지만 10% 유화된 잉크에서는 Ink A0.23, Ink B0.205로 나타났으며, 전체적으로 Ink B에서 색 농도 균일성이 다소 떨어지는 것을 알 수 있었다. 하지만 유화된 잉크 사이의 편차 폭은 Ink B의 경우가 0.03으로, 0.07이상의 차이가 나는 Ink A보다 편차 폭이 적었다. 그러므로 습수를 사용하는 오프셋 평판 인쇄에서 유화 현상이 필연적으로 나타남을 간주해 볼 때, 작업적성은 기존의 Ink A보다 페놀 프리 수지를 적용한 Ink B가 균일할 인쇄물 색 농도를 가지는 결과물을 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

Paper B에서 두 잉크간의 균일성에 대하여 비교한 결과는 Paper A에서 나타난 것과 같이 거의 비슷한 경향을 나타내고 있다. 하지만 Paper APaper B를 비교해 본 결과 인쇄물 색 농도 균일성은 거칠음도가 상대적으로 낮은 Paper B에서 우수한 결과를 보여주고 있다.

또한 강제 유화된 잉크의 경우 측정 부위가 인쇄 진행방향 끝으로 갈수록 농도가 옅어지는 경향을 보여주고 있는데, 그 이유는 잉크 속에 함유되어 있던 IPA의 미립자 일부분이 nip 사이에서 압력에 의해 인쇄 진행방향 반대로 밀려나와서 큰 방울을 형성하면서 인쇄물의 색 농도를 저하시킨 것으로 판단된다

월간 프린팅 코리아 2018년 4월호 통권 190호    

 
 

  프린팅코리아 2018년 10월호  









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