PKG3018 패키징인쇄학 Chapter 2. 인쇄방식의종류와개요 서종철교수, Ph.D. 2018 년 2 학기 1 강의목차 1. 인쇄와색채 5. 인쇄재료 - 인쇄잉크 2. 인쇄방식의종류와특징 3. 제판기술의종류와특징 4. 인쇄기계와기구 오프셋인쇄기 그라비아인쇄 플렉소그래피인쇄기 스크린인쇄기 6. 인쇄재료-피인쇄체 7. 인쇄트러블현상및대책 8. 인쇄와주변기술의응용 플라스틱필름과시트 지기, 골판지, 금속캔, 유리등 2
본 CHAPTER에서는 1) 일반인쇄와포장인쇄의차이를이해한다. 2) 주요인쇄방식 (flexography, gravure, offset) 에대하여이해한다. 3) 최신인쇄기술에대하여이해한다. 3 포장인쇄 인쇄방식과포장인쇄 일반인쇄 정보의기록정보의전달정보의표시 생산 유통 보존 사용 폐기 1) 상품컨셉의명확화 2) 기능의부가가치화 3) 디자인의부가가치화 다방면의공학기술의총합 : 색채공학, 고분자공학, 화학공학, 사진공학, 광공학, 전기공학, 전자공학, 기계공학, 재료공학등 4
일반상업인쇄와달리포장인쇄는 1) 내용물이무엇인가를명확하게알려주고 2) 내용물의취급방법을정확하게전달하고, 3) 유사한다른상품과는명백하게차별화하여판촉효과를주고, 4) 각종적성과내성 ( 耐性 ) 을제공해야한다. : 후가공적성, 내광성, 내마모성, 내후성, 내열성, 내내용물성등 인쇄 (Industrial printing) 장식 패키징인쇄 (Decoration) 5 인쇄의전체 Flow (ex, Offset 인쇄 ) 디지털카메라기능디지털카메라공급사스캐너란평판스캐너? 특징평판스캐너공급사스캐너란드럼스캐너? 특징드럼스캐너공급사카피도트스캐너란카피도트스캐? 너공급사개인PC/ 노트북입력활용컴퓨터통신사들의 (PC/MAC) 화상, 기공급사사제공 시안교정이시안용란? 디지털교정색상기공급사교정이란 CMS ICC 색상? Profile 란교정용? 이란디지털? 교정기공급사 임포지션교임포지션용정이란? 플로터공급사 밀착기란? 밀착기공급사 소부기란? 소부기공급사 6
인쇄의 5 요소 1 원고 - 2 인쇄판 ( 인쇄방식 )- 3 인쇄잉크 - 4 피인쇄체 - 5 인쇄기계 1 원고 (copy) - 원고지에쓴문장, 사진, 디자인, 회화, 컬러필름, 컬러인쇄등그종류와형태가다양 - 대부분활자또는사진식자, 워드프로세서와퍼스널컴퓨터로복제하거나사진과전자기술을응용하여작성한필름원판으로복제 2 인쇄판 (printing plate) - 인쇄판은원고의문자와그림등을인쇄하기에적합하도록구성하여그표면에잉크를묻혀피인쇄체에옮기는중개물 - 판은인쇄물의정밀도를결정하는것으로그종류와제판방법이다양함 - 판에는화선부 ( 잉크가묻은부분 ) 와비화선부 ( 잉크가묻지않는부분 ) 로구분 3 인쇄잉크 (ink) - 점성을가진유동체이며안료와비이클로구성 - 인쇄잉크는종류에따라안료대신염료를사용하는것과인쇄방식과요구특성에따라다양한비이클사용 4 피인쇄체 (paper) - 다양한피인쇄체가존재하며, 가장많이사용되는것이종이와플라스틱필름 - 습관적으로종이에인쇄하는것을일반인쇄라하고, 금속, 합성수지, 유리등에인쇄하는것을특수인쇄라고도함. 5 인쇄기계 (printing press) - 인쇄기 (press, printing machine) 는판면의잉크를피인쇄체에옮겨인쇄물을생산하는기계 - 압력을주는구조에따라인쇄방식이달라지고, 판종류와인쇄물종류에따라인쇄기의형식과구조도다양 7 표. 포장재료와주요인쇄방식 피인쇄물인쇄방법용도 골판지금속캔유리병라미네이트튜브박엽지연포장종이컵플라스틱컵카턴 고무凸판, 플렉소그래피오프셋, 드라이오프셋스크린그라비어그라비어, 오프셋그라비어, 플렉소오프셋, 그라비어플렉소, 오프셋오프셋, 그라비아 외부포장용상자음료음료치약일반포장식품음료냉과과자, 식품, 의약품, 세제, 담배 8
인쇄방식의종류 1. 볼록판인쇄 ( 凸版, 活版, Relief): 플렉소인쇄 (flexography) 레터프레스인쇄 (letterpress) 옵셋레터프레스인쇄 (offset letterpress) 2. 평판인쇄 ( 平版,Planographic): 리소인쇄 (lithography) or 옵셋인쇄 (offset lithography) 3. 오목판인쇄 ( 凹版, Gravure): 그라비아인쇄 (rotogravure) or 오목인쇄 (intaglo) 4. 공판 ( 孔版, Screen printing) (a) 플렉소인쇄 (b) 옵셋인쇄 (c) 그라비아인쇄 9 전통적인인쇄의분류 기존인쇄방식 Conventional Printing 활판 ( 볼록판 ) 인쇄 Letter Press 평판인쇄 Lithography 요판 ( 오목판 ) 인쇄 Gravure 옵셋 Offset 무수옵셋 Waterless Offset 10
디지털인쇄의분류 디지털인쇄 Digital Printing 전자사진인쇄 Electrophotography 이온빔인쇄 Ion Beam 자기인쇄 Magnetography 잉크젯 Ink Jet 액상토너 Liquid Toner 분말토너 Powder Toner 자기토너 Magnetic Toner 제어분사 Drop on Demand 연속식분사 Continuous 11 1. 볼록판인쇄 ( 凸版, Letter press) -판의볼록부위에잉크를묻혀피인쇄체에전이하는방식 -활판, 볼록인쇄방식 (letter press, relief printing) 으로명명 -목판인쇄, 금속인쇄가시초 -적요분야: 신문, 서적인쇄포장관련 : 소형전용기에의한씰, 라벨소형지기등의소로트 (lot) 생산용특수라미네이트튜브의 PE 표면인쇄용 금속, 합성수지등 12
Marginal zone [ 장점 ] 1. 인쇄판재료가내쇄력이있다. 2. 인쇄압이크고, 판으로부터잉크가직접피인쇄체에전이-> 강력한표현이가능 3. 표면상태가나쁜종이에도인쇄가가능. [ 단점 ] 1. 인쇄압이크다 윤곽얼룩 (marginal zone) 이생겨다색사진인쇄상태가좋지않음. 2. 사용되는잉크는피인쇄체에의적용폭이좁다. ( 종이용 : 산화중합형, UV 경화형, 플라스틱용 : UV 경화형 ) 13 2. 평판인쇄 (lithographic plate)- 오프셋인쇄방식 -물과기름 ( 잉크 ) 이서로반발하는성질를이용하는인쇄방법친수성부 : 비화선부 (non-image area), 친유성부 : 화선부 (printing area) -간접인쇄(off-set) 방식 : 화선부 (Printing plate) 실린더 (Blanket Cylinder) 전사 피인쇄체전사 ) -Type: Sheet-fed, Web-fed, Duplicator -가장널리보급된인쇄방식 -포장지, 지기, 골판지용라이너, 케이스용시트, 식관, 화장판등의주석판에이용 ( 축임물 ) 14
비화선부 ( 수분 ) 화선부 ( 잉크 ) 블랭킷실린더 15 (1) 장점 -유연한고무판 (blanket) 으로부터피인쇄체에간접인쇄 거친표면과딱딱한피인쇄체에도양호한인쇄가능 -인쇄판을만드는것이다른판식에비하여용이하고안정성이있음 -지면에의톤인쇄가용이하고, 망점의재현성이양호하여컬러인쇄가용이 -제판이간단하여소롯트 (Lot) 생산이용이 -내열성잉크의인쇄가가능 -UV잉크를이용하면건조가빠르고냄새가적은인쇄가가능 (2) 단점 -잉크에구하는물성 ( 판과의친화성, 기계상의유동성등 ) 에서비이클이되는수지에제약이있고, 적용될수있는피인쇄체가한정 -블랭킷을통한간접잉크전이 피막의두께가엷게되어양감이부족한경우가경우존재 -물을사용하기때문에색조오차위험이존재 -인쇄기가복잡 -긴잉크의건조시간 16
http://www.madehow.com/images/hpm_0000_0005_0_img00 92.jpg http://www.alibaba.com/product/printersparts-11568451-10987089/used_offset_printing_machines.html http://stp.isaprinter.com/sites/276/files/webfil es/professinal-image-1.jpg 17 Sheet-fed Offset Printing Duplicator Web-fed Offset Printing 18
* 드라이오프셋인쇄방식 (dry offset, letter press offset, relief offset) - 주로곡면인쇄에사용 : 금속캔, 플라스틱튜브, 래미네이트튜브, 플라스틱용기 - 세밀한인쇄는곤란하나, 각색의위치관계 ( 핀트 ) 가변화지않아피인쇄체의형상에영향을받지않는이점이있음 피인쇄체 Offset letterpress (dry offset) assembles the entire image on a blanket roll and transfers the image to a round container in one rotation of the container 19 3. 오목판인쇄 (Gravure)- 그라비아인쇄 (Gravure Printing) -Intalgio printing, Roto gravure printing, photo gravure printing, gravure printing 등으로명명 -오목한화선부에잉크를채워피인쇄물에전이시켜인쇄하는방법 -판의심도는화상의농도에따라심도차를 2~40 m의범위로실시 -Doctor blade를이용하여잉여잉크를제거한후피인쇄체에인쇄 -Type: 낱장식 (Sheet-fed), 두루마리식 (Web-fed) -화상계조를풍부하게연속적으로재현할수있고, 내쇄력이크기때문에대량인쇄가가능 -패키징, 출판 ( 잡지, National Geographic), Speciality (Money, Stamps, Wall paper) -농담( 계조 ) 표현방식 : 컨벤셔널그라비어방식, 망점그라비어방식, 전자조각법 20
비화선부 화선부 동판 [ 컨벤셔널그라비어법 ] 21 (1) 장점 -금속으로만든판과점도가낮은용제타입의잉크를사용하기때문에비이클수지를많이사용할수있고, 플라스틱필름등다양한소재에대하여인쇄가가능 -높은잉크선택의자유도 ( 용제, 수지 ) 모든플라스틱필름인쇄가가능 -인쇄판의심도가일정하게안정되어있으므로전면인쇄에유리. -판의안정성, 내쇄력이높고롱런인쇄, 연속인쇄가가능. -엷은종이, 연한필름등다양한피인쇄체에인쇄가가능. -원형형상의판을이용한두루마리의인쇄가가능. -우수한톤재현성및강력한인쇄감구현가능, 컬러인쇄에적합.( 우수한계조표현성 ) -다량의인쇄물을단시간내에생산가능 ( 고속성 ) (2) 단점 -비점이낮은유기용제사용 건조장치와작업환경에대한고려필요 ( 방폭, 방화설비등 ) -제판설비는다른판식에비하여규모가크며, 높은제판비 -디자인변경및삭제시수정불가 인쇄판을다시제작해야하며, 추가적인제판비필요. -제판공정이길고시간이많이소요. -피인쇄물의표면이일정하고좋아야인쇄효과가높음. -열봉함되는부분은인쇄잉크가있으면접착강도가떨어짐. 22
Six Color Gravure Printing Machine (ASY-600-1000) 23 4. 플렉소그래피인쇄 (Flexography Printing) -볼록판( 활판 ) 방식에속하며, 포장인쇄에그라비어인쇄와함께많이사용 -고무판이나감광성수지판사용 -복합인쇄방식: 유연탄성력의볼록판 + 수성또는수용성잉크 + 속건성잉크의조합 -Type: Sheet-fed, Web-fed -골판지인쇄, PE 필름의표면인쇄 24
5. 공판 - 스크린인쇄 (Screen Process Printing) -스크린망사재질 : 나일론 (Nylon), 데트론 (Polyester) 또는스테인레스스틸등 -필요한화상이외의부분을막고그안에인쇄잉크를부어스퀴지 (Squeegee) 라불리는주걱으로스크린내면을가압하면서움직이면잉크는판막이없는부분의망사를통과하여판밑에놓여있는종이나기타피인쇄체에인쇄하는방식 -다품종소량인쇄에적합 -잉크량이많은중량감, 박력감, 고급감을내는인쇄특징 -도전성잉크에의한프린트배선기판, IC회로작성, 자성잉크에의한기록카드등사용 25 Silk Screen Stencils 비화선부 화선부 Ink roller 스크린 피인쇄체 26
27 (1) 장점 -다양한종류의잉크사용과다양한색조표현가능 -잉크피막측이두껍고, 잉크피막조절이용이하여강력한느낌의인쇄가가능 -다양한형상의피인쇄체에인쇄가가능 평면, 원형, 곡면또는기하학적면 -내열, 내광, 내마모성, 내약품성등내구성이강하여특수용도및특수효과구현가능 (2) 단점 -생산능력및양산성불리 -낮은톤재현과인쇄재현성 28
RFID Tags by screen printing 29 6. 잉크제트인쇄방식 (Ink-Jet Printing) -작은 nozzle로부터액체방울이된잉크를분출 ( 방출 ) 시켜, 정전화 ( 靜電荷 ) 로비산방향을제어하며, 피인쇄체상에패턴 (dot pattern) 을형성하는화상기록방식 -무압인쇄방식 : 피인쇄체사이의압력을걸필요가없음 -전계제어형, 하전량제어형, Hertz형, 잉크온디맨드형 -컴퓨터디자인의교정출력용, 대 ( 袋 ), 지기, 골판지상자, 음료용기, 측면충전시날짜, Lot번호, 제조번호표시등 30
31 7. 기타인쇄방식 (1) 열전사 (heat-transfer printing), 핫스템핑 (hot-stamping printing) (2) 패드프린팅 (Pad printing) (3) 홀로그랩 (hologram) (4) 서모크로믹재료 (5) 인몰드라벨 (IML) (6) Distortion 인쇄 (7) 향료인쇄 (8) 필름의증착 (9) 오펄인쇄 (Sirio Pear Embo) (10) 식용잉크의이용 [ 용도 ] 고급카다로그, 브로슈어, 애뉴얼리포트, 리플렛등고급인쇄물표지, 웨딩카드, 축하카드, 폴더, 메뉴판, VIP 안내장, 명함등 32
열전사기술 (Thermal Transfer Printing Tech.) 감열식리본상의잉크를발열체 ( 주로열전사헤드 ) 의발열제어로문자, 도형및화상을전 사하여인쇄하는방식. 잉크의리본이나발열체의차이에따라열용융형, 승화형, 통전형등으로구분 33 Heat-Transfer and Hot-Stamp Printing. Heat-transfer and hot-stamp printing are similar in that they both use heat to transfer i mages from a carrier web to the substrate to be decorated. They are both clean proce sses since there are no inks to dry. Both processes require a substrate that is reasona bly heat tolerant. [Hot stamp printing uses a heated die that has the image engraved into its surface] http://www.youtube.com/watch?v=qgu3xhvn2fw 34
패드인쇄 (Pad Printing) 35 패드인쇄 (pad printing) 36
패드인쇄 (pad printing) 37 홀로그램 (hologram) -홀로그래피(holography) 란파동의간섭현상을이용해원래그대로의상을재현하는사진법 -일반적인사진의상은물체에서반사되는빛의세기변화량을기록 반사광이적은부분은어둡고반사광이많은부분은밝게표시 3차원물체로부터나오는빛을 2차원평면에기록하는것은한계존재. -반면홀로그래피는빛의세기뿐아니라파동으로서의빛이갖는위상 (phase) 까지도기록함으로써원래의 3차원상을정확히재현가능. Holographic aluminium foils 38
홀로그램 (hologram) 39 홀로그램 (hologram) 50:50 Beam splitter 40
투과형홀로그램 [ 그림 ] He-Ne 레이저에서나온빛이공간필터 (spatial filter) 를통과한후매끈한구면파로퍼져나간다. 50:50 빔분리기 (beamsplitter) 에서두파로나누어진구면파중하나는물체에조명되어물체파를만들고, 하나는그대로필름에조명되어기준파를만든다. 반사형홀로그램 [ 그림 ] He-Ne 레이저에서나온빛이공간필터 (spatial filter) 를통과한후매끈한구면파로퍼져나간다. 50:50 빔스플리터 (beamsplitter) 에서두파로나누어진구면파중하나는물체에조명되어물체파를만들어필름의앞에조명되고, 하나는그대로필름의뒷면에조명되어기준파를만든다.
위조방지효과다양한응용성비용의경제성뛰어난주목성 홀로그램 (hologram) 홀로그램의특징타보안인쇄와달리제품을통해서카피힘듦다양한제품들에제한을받지않고적용이가능다른제품들에비해서가격대비경쟁력무의식중에눈길을사로잡는고유의칼라 43 서모크로믹재료 (Thermochoromic Materials, 시온안료 ) Thermochromic materials change reversibly color with changes in temperature. They can be made as semi-conductor compounds, from liquid crystals or using metal compounds. The change in color happens at a determined temperature, which can be varied doping the material. They are used to make paints, inks or are mixed to molding or casting materials for different applications. 44
서모크로믹재료 (Thermochromic Materials, 시온안료 ) 시온안료는기본적으로 Microcapsule 물질로이루어져있으며그크기는약 1-10 μm 원리 1 Electro donor ( 전자공여체 ) Electro acceptor ( 전자수용체 ) 온도상승시투명온도하강시색표현 원리 2 액정기술과같이기준온도를기점으로분자의배열달리하여유색과투명을나타낸다 45 마시기에적정한온도 라벨에자동표시 46
색변화를통한감지기술활용패키징의예 미생물증가를바코드변화로감지 신선도변화를색깔로감지 47 색변화를통한감지기술활용패키징의예 (2) Intelligent Packaging - Freshness Indicator Principle interaction between food and indicator. The resources for this interaction can be various metabolites of food, e.g., glucose, CO 2, ammonia, dimethylamine (DMA), trimethylamine (TMA), biogenic amines, sulphuric compounds, ethanol, organic acid,... Most of concepts are based on a color change of the indicator. General structure: Label [ 추가자료 ] Semi-permeable Membrane Headspace (non-direct contact) Freshness Indicator Metabolites Direct contact PE film Plastic tray Chicken breast
색변화를통한감지기술활용패키징의예 (2) Intelligent Packaging - Freshness Indicator Freshness indicator (Direct contact ph indicator) [ 추가자료 ] 100 10 80 4 o C 10 o C 8 VBN(mg%) 60 40 20 Log count (CFU/g) 6 4 2 Pseudomonas spp (4 o C) Total plate count (4 o C) Pseudomonas spp (10 o C) Total plate count (10 o C) 0 0 2 4 6 8 10 12 Storage Time (day) 0 0 2 4 6 8 10 12 Storage time (day) After the 10 day storage test, migration of the dye from the indicator to the chicken breast surface was not detected, indicating that the BCP dye was well entrapped in our ph indicator system. However, the color change depending on the ph in the vicinity of ph 6.2~6.5 was not clearly classified. Changes in binder and dye or mixing of dyes are under consideration. 색변화를통한감지기술활용패키징의예 (2) Intelligent Packaging - Freshness Indicator [ 추가자료 ] PET film (15 m) Ink (Binder/dye) (Gravure Printed) Partially laser drilled PE film Day 0; CO 2 2.7% Day 3; CO 2 69.9% * No migration of dye into product
인몰드라벨 (In Mold Labelling, IML) IN-MOULD-LABELING is a technology where plastic moulded parts can be decorated with labels, which instead of being stuck onto after moulding, can be laid into the mould in advance of the injection moulding process. History of IML The first IML applications were on the market in the 80`s. Nearly all IML applications were concentrated in and around the edible goods packaging industry. These included: Ice-cream packaging Butter-Margarine (Yellow Fats) packaging Cheese-packaging 51 인몰드라벨 (In Mold Labelling, IML) 52
Distortion 인쇄 53 향료인쇄 색잉크에직접향료를혼합한것을사용하는인쇄와합성향료를젤라틴이나멜라민또는 PVA의 5 20μm정도의마이크로캡슐에봉입하여여기에수용성바인더 ( 결합제 ) 를혼합한잉크로인쇄하는것을통칭 잉크에직접향료를혼합한경우지속성이낮지만, 캡슐봉입잉크는무색으로투명에가깝고덧인쇄용이므로상대적으로향기유지기간이김, 향료캡슐잉크를사용하는인쇄는스크린인쇄방법으로하는데직접화상을인쇄하는것이아니고평판인쇄한화상의일부에겹쳐덧인쇄하는것이일반적. 적용제품에따라캡슐의강도가중요 ( 예, 종이인쇄의경우손톱으로문질러캡슐을터트려향기를발산하므로캡슐은작은입자로단단한것을사용, 의복의경우에는움직이는데에따라캡슐이조금씩터져향기를발산하는것이므로, 너무단단한캡슐은터지지않고반대로너무연하면세탁할때견디지못하는위험성존재 ) 인캡슐화 (Encapsulation) 기술 54
스마트패키징소재의예 Encapsulation 55