패드 인쇄는 어떻게 이루어지나요? 실리콘 패드, 인쇄판, 잉크 전사 원리 이해하기

다양한 인쇄 기법이 존재하며, 각각 다른 소재, 형태 및 생산 요구 사항에 적합합니다. 패드 인쇄는 산업 분야에서 가장 다재다능하고 널리 사용되는 인쇄 기법 중 하나입니다. 복잡한 표면에도 잘 적응하는 능력과 정밀성, 빠른 생산 속도가 결합되어 있어 다양한 물품을 맞춤 제작하는 데 이상적인 선택입니다. 패드 인쇄는 특히 곡면, 오목한 면, 계단식 표면 또는 불규칙한 표면에 작은 그래픽, 로고, 눈금 및 식별 표시를 인쇄하는 데 유용합니다. 이 가이드에서는 패드 인쇄 공정을 설명하며, 실리콘 패드, 인쇄판 및 잉크 전사 기술을 자세히 살펴봅니다.

패드 인쇄란 무엇인가요?

패드 인쇄는 때때로 탐포그래피(tampography) 또는 탐포 인쇄(tampo printing)라고도 불립니다. 이는 실리콘 패드가 레이저로 각인(에칭)된 인쇄판(클리셰라고도 함)에서 2차원 이미지를 받아 3차원 물체로 전사하는 간접 오프셋(그라비어) 인쇄 공정입니다. 이 공정을 통해 모든 종류의 복잡한 형태의 제품에도 인쇄가 가능해졌습니다. 예를 들어, 곡면(볼록), 오목, 원통형, 구형, 복합 각도 및 질감이 있는 표면에도 인쇄할 수 있습니다. 이러한 형태의 제품에는 기존 인쇄 공정으로는 인쇄가 어렵거나 불가능했습니다.

패드 프린터의 구성 요소는 무엇인가요?

패드 인쇄의 원리를 이해하기 전에, 패드 인쇄기의 구성 요소를 알아두는 것이 중요합니다.

패드 인쇄의 핵심 요소로는 인쇄기, 판(클리셰), 실리콘 패드, 잉크컵, 인쇄용 잉크, 그리고 기계가 있습니다.

패드 프린터에는 세 가지 유형이 있으며, 각각 설정 방식과 인쇄 방식이 다릅니다. 이러한 유형에는 개방형 잉크통, 밀폐형 잉크컵, 로터리 그라비어가 포함됩니다. 개방형 잉크통은 주걱과 도커 블레이드를 사용하여 판에 잉크를 골고루 도포하고 잉크를 정리하기 때문에 가장 다용도로 사용할 수 있습니다.

클리셰는 삽화나 로고가 새겨지거나 에칭된 평평한 금속 또는 폴리머 판으로, 정해진 양의 잉크를 담을 수 있도록 설계된 것입니다. 실리콘 패드는 유연하고 부드러운 스탬프로, 판에 밀착되어 잉크를 흡수합니다. 이는 실리콘 고무로 만들어집니다. 실리콘 패드는 대상물의 모양에 밀착되어 잉크를 전사합니다. 잉크 컵은 때때로 ‘닥터 블레이드’라고도 불립니다. 이는 밀폐된 컵 또는 블레이드 구조로, 판에 잉크를 골고루 도포하는 역할을 합니다. 잉크 컵은 표면의 여분의 잉크를 닦아냅니다. 기계/고정 장치는 인쇄물을 고정하고 패드의 정확한 타이밍, 움직임 및 압력을 제어합니다.

패드 인쇄는 어떻게 이루어지나요?

패드 인쇄 공정은 반복적인 과정입니다. 작업자는 인쇄 결과가 만족스러워질 때까지 각 단계를 반복할 수 있습니다. 다음은 이 공정의 주요 단계입니다:

실리콘 패드는 어떻게 잉크를 전사하나요?

잉크는 패드 인쇄에서 매우 중요한 요소입니다. 잉크는 부품에 표시를 하거나 장식을 합니다. 각기 다른 종류의 기판에는 특정 유형의 인쇄 잉크가 필요합니다. 예를 들어, 실리콘 잉크는 실리콘 고무에만 접착됩니다. 반면, 금속 패드 인쇄용 잉크는 금속 제품에 접착됩니다. 고무에 금속 패드 인쇄용 잉크를 사용하면 인쇄 효과가 떨어지거나 최종 라벨의 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 플라스틱용으로 제조된 패드 인쇄 잉크는 플라스틱에 잘 부착됩니다. 따라서 잉크의 화학적 구성을 파악하는 것은 부품에 성공적으로 인쇄하기 위한 핵심이며, 이러한 화학 혼합물에 대한 정확한 안전 데이터 시트(SDS)를 유지하는 것은 직업적 유해성 정보 전달 기준에 따른 필수 요건입니다. ^[2].

잉크에는 두 가지 종류가 있습니다.;

용제형 잉크

용제형 인쇄 잉크는 인쇄 전에 잉크에 첨가제를 혼합해야 합니다. 이는 잉크가 용제 기반이기 때문입니다. 첨가제의 예로는 경화제(촉매), 용제, 접착 촉진제 등이 있습니다. 일부 용제형 잉크는 1액형인 반면, 다른 일부는 2액형입니다. 1액형 인쇄용 잉크는 경화제가 필요하지 않습니다. 2액형 잉크는 인쇄 시 경화제가 필요합니다. 2액형 잉크는 작업 가능 시간이 짧습니다. 작업 가능 시간이란, 쉽게 말해 혼합된 잉크를 사용할 수 있는 기간을 의미합니다. 이는 유통 기한, 즉 개봉하지 않은 잉크의 보관 기간과는 다릅니다.

자외선(UV) 잉크

UV 패드 인쇄용 잉크는 자외선을 이용해 경화됩니다. UV 잉크의 장점으로는 매우 빠른 경화 시간, 긴 사용 가능 시간, 그리고 오류에 대한 허용 범위가 넓다는 점이 있습니다. 부품에 묻은 UV 잉크는 쉽게 닦아낼 수 있습니다. 이는 오류를 수정하는 데 유용합니다.

패드 인쇄용 잉크는 실리콘 패드에서 뛰어난 이형 특성을 가져야 합니다. 이것이 바로 잉크가 실리콘 인쇄 패드에서 부품으로 전사될 수 있게 하는 요인입니다.

잉크 전사

잉크는 그 자체의 접착성 때문에 표면에 형성됩니다. 잉크가 기판에 대한 접착력은 실리콘 패드에 대한 접착력보다 강해야 합니다. 이 접착력이 약하면 잉크가 표면에 달라붙지 않고 흘러내리게 됩니다. 잉크의 접착력은 잉크가 패드에서 기판(부품)으로 전사될 수 있게 하는 핵심 요소입니다. 따라서 인쇄에 적합한 용매를 선택하는 것이 중요합니다.

패드 인쇄에서 가장 흔히 발생하는 결함은 무엇인가요?

패드 인쇄는 발생할 수 있는 문제를 방지하기 위해 철저히 관리되어야 합니다. 발생할 수 있는 결함으로는 다음과 같은 것들이 있습니다:

잉크 밀착력 저하

때때로 잉크가 소재 표면에 제대로 밀착되지 않는 경우가 있습니다. 이러한 현상은 즉시 드러나기도 하고 나중에 나타날 수도 있습니다. 어떤 경우에는 잉크가 표면에 잘 달라붙은 것처럼 보일 수도 있습니다. 그러나 며칠 또는 몇 시간이 지나면 패드 인쇄된 잉크가 벗겨지거나 부스러집니다. 잉크 접착 불량은 기판이 오염되었거나, 잉크가 기판과 호환되지 않거나, 경화가 불충분한 경우 발생합니다. 예를 들어, 금속 표면에 실리콘 잉크를 사용하여 인쇄하면 필연적으로 잉크 접착 불량 문제가 발생합니다. 폴리프로필렌(PP)을 PP 프라이머로 전처리하지 않으면 역시 잉크 접착 불량이 발생합니다. 접착력 저하를 방지하는 한 가지 방법은 표면을 경화시키는 것입니다. 인쇄 후 식기세척기를 사용할 유리 소재의 경우, 잉크와 유리를 결합시키기 위해 열 처리가 필요합니다. 유리 인쇄물에 열을 가하거나 오븐에서 경화시키지 않으면, 잉크는 결국 박리됩니다.

고스팅 (섀도잉)

섀도잉은 굵은 로고를 인쇄할 때 흔히 발생하는 결함입니다. 이 결함은 주 인쇄물 주변에 희미한 이차 인쇄물이나 그림자 형태로 나타납니다. 고스팅은 패드에서 잉크가 충분히 방출되지 않거나 인쇄 사이마다 패드 세척이 제대로 이루어지지 않았을 때 발생합니다. 컵이 굵은 로고를 지탱할 수 있는 지지력이 충분하지 않으면 도커링이 제대로 이루어지지 않아 고스팅이 발생할 가능성이 높습니다.

빠른 건조

건조 속도가 너무 빨라서는 안 됩니다. 잉크가 소재나 패드 인쇄판(클리셰)으로 전사되기 전에 너무 빨리 마르면, 점도가 낮다는 신호일 수 있습니다. 이 문제는 여러 요인에 의해 발생할 수 있습니다. 여기에는 낮은 습도, 높은 온도, 그리고 속건성 용제(잉크 희석제) 사용 등이 포함됩니다. 건조 속도를 늦추려면 온도를 낮추고 건조 속도가 느린 용제나 지연제를 사용하십시오.

건조 속도가 너무 느림

잉크가 너무 느리게 건조되면 잉크가 끈적거리는 현상이 발생하여 문제가 됩니다. 주요 원인은 경화 불량이나 부적절한 첨가제(경화제 및 잉크 희석제) 사용입니다.

잉크 전사 불량

패드 인쇄 패드에서 잉크 전이가 원활하지 않은 경우. 패드 인쇄 잉크가 완전히 전이되지 않으면 인쇄물이 불완전하게 나옵니다. 이 문제는 부적절하거나 잘못된 용제, 잘못된 패드 압력, 부적절한 패드 경도, 또는 마모된 패드 등이 원인이 될 수 있습니다.

패드 인쇄의 일반적인 용도는 무엇인가요?

패드 인쇄는 상업용 및 가정용 분야에서 폭넓게 활용되고 있으며;

플라스틱 산업

패드 인쇄는 모든 종류의 플라스틱에 적용할 수 있습니다. 가장 일반적인 플라스틱으로는 폴리카보네이트(PC), 아크릴(PMMA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스티렌(PS) 등입니다. 플라스틱의 종류는 매우 다양합니다. 플라스틱으로 제작되고 패드 인쇄기를 통해 장식된 패드 인쇄 적용 사례로는 컴퓨터, 키보드, 자동차 부품, 펜, 수공구, 기술 부품, 플라스틱 하우징 등이 있으며, 이러한 제품들은 소비자 제품 안전 규정을 준수하기 위해 무독성 및 무연 잉크의 사용을 엄격히 요구합니다. ^[3].

유리 산업

유리 장식에는 여러 가지 패드 인쇄 기법이 사용됩니다. 패드는 기판의 모양에 맞춰 변형되므로, 식품과 접촉하는 표면에 사용되는 잉크가 엄격한 식품 안전 및 포장재 규정을 준수하는 한, 패드 인쇄는 음료용 유리잔이나 작은 유리병과 같은 둥근 기판에 이상적인 기법입니다. ^[4]. 병은 대개 유리로 만들어지지만, 인쇄가 가능한 다른 재료로 제작되기도 합니다. 유리에 인쇄를 적용할 수 있는 다른 용도로는 전구, 형광등, 안경, 자동차 창문, 의료용 비커, 계량 기구 등이 있습니다.

자동차 산업

패드 인쇄는 연료 주입구 캡, 브레이크 패드, 대시보드 부품 등에 인쇄하는 데 사용됩니다. 엔진룸 내부에서는 제조업체들이 벨트와 호스 등 다양한 부품에 인쇄를 합니다. 때로는 단순히 제품 식별을 위한 목적으로만 사용되기도 합니다. 이 업계에서는 금속, 유리, 플라스틱, 고무, 실리콘, 코팅된 부품 등 매우 다양한 소재에 패드 인쇄가 이루어집니다.

화장품 및 스킨케어 제품

매니큐어 병, 마스카라 튜브, 콤팩트, 샴푸 및 향수 병은 패드 인쇄에 이상적인 적용 대상입니다. 최신 패드 인쇄기는 이러한 병의 원주 전체에 무늬를 입힐 수 있을 뿐만 아니라, 사각형 병의 여러 면에 마킹을 할 수 있도록 제작될 수도 있습니다.

포장 산업

골판지 상자, 비닐봉지, 나무나 금속 상자는 패드 인쇄를 통해 장식할 수 있습니다. 로고, 법적 문구 또는 사양을 포장재에 직접 인쇄하는 것은 시간과 포장 비용을 절감하는 일반적인 방법입니다.

결론

패드 인쇄는 복잡한 3D 표면을 장식하는 데 있어 타의 추종을 불허하는 다용도성을 제공하며, 현대 제조업에서 여전히 없어서는 안 될 기술로 자리 잡고 있습니다. 에칭된 클리셰, 실리콘 패드, 그리고 특정 잉크의 화학적 특성 간의 중요한 상호작용을 이해함으로써, 제조업체들은 매우 다양한 소재와 산업 분야에 걸쳐 정밀하고 내구성이 뛰어난 인쇄물을 구현할 수 있습니다.

참조

[1] 미국 환경보호청(EPA). (발행일 미상). 인쇄 및 출판 산업: 유해 대기 오염물질에 대한 국가 배출 기준(NESHAP). EPA 대기오염 고정 배출원. 출처: https://www.epa.gov/stationary-sources-air-pollution/printing-and-publishing-industry-national-emission-standards

[2] 직업안전보건청(OSHA). (발행일 미상). 1910.1200 – Hazard Communication. 미국 노동부. 출처: https://www.osha.gov/laws-regs/regulations/standardnumber/1910/1910.1200

[3] U.S. Consumer Product Safety Commission (CPSC). (n.d.). Lead in Paint and Certain Consumer Products. CPSC Business Education. Retrieved from https://www.cpsc.gov/Business–Manufacturing/Business-Education/Lead/Lead-in-Paint

[4] U.S. Food and Drug Administration (FDA). (n.d.). Determining the Regulatory Status of Components of a Food Contact Material. FDA Food Packaging & Other Substances. Retrieved from https://www.fda.gov/food/packaging-food-contact-substances-fcs/determining-regulatory-status-components-food-contact-material