KR102367506B1 - Water-based ceramic ink for inkjet printing - Google Patents

Abstract

세라믹 잉크 조성물은 함량이 조절된 분산제 및 계면활성제를 포함하는 첨가제를 포함한다. 일 실시예에 따른 수계 세라믹 잉크 조성물 구성에 있어 물 89-93 중량%, 세라믹 파우더 4-6 중량%, 폴리머 첨가제 1-6 중량% 으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.The ceramic ink composition includes an additive including a dispersant and a surfactant whose content is controlled. In the composition of the water-based ceramic ink composition according to an embodiment, it may be characterized in that it consists of 89-93 wt% of water, 4-6 wt% of ceramic powder, and 1-6 wt% of a polymer additive.

Description

잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크{Water-based ceramic ink for inkjet printing}Water-based ceramic ink for inkjet printing

본 발명은 세라믹 잉크 조성물 및 그 제조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수용액 내에서 분산안정성이 우수하며 잉크젯 프린팅 카트리지 내에서 안정성을 보이고, 프린팅 시에 노즐 막힘 현상 없이 인쇄 가능한 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic ink composition and its manufacture, and more particularly, to an aqueous ceramic ink for inkjet printing that has excellent dispersion stability in aqueous solution, shows stability in an inkjet printing cartridge, and can be printed without nozzle clogging during printing. it's about

잉크젯 프린팅 기술은 미세 잉크방울을 토출시켜 원하는 형상에 대한 자유로운 패터닝이 가능한 공정 기술로, 컴퓨터 내 캐드 또는 마이크로소프트 오피스 프로그램에서 제작한 이미지 및 텍스트를 비 접촉식 방식으로 구현하는 데 적합하다. 또한 잉크젯 프린팅 공정은 간단하고, 원재료의 낭비가 적으며, 기판에 손상을 가하지 않는다.Inkjet printing technology is a process technology that enables free patterning of a desired shape by discharging fine ink droplets, and is suitable for non-contact realization of images and texts created in CAD or Microsoft Office programs in a computer. In addition, the inkjet printing process is simple, waste of raw materials is small, and does not damage the substrate.

안료로 세라믹을 사용하는 세라믹 프린팅 기술은 대상 소재 (유리, 타일 등) 에 동일한 세라믹 재료를 인쇄하여 소성 후 인쇄 이미지를 소재와 일체화 시키는 기술로 쓰이고 있으며, 수명이 반영구적인 제품을 만들 수 있다. 또한 최근 세라믹 프린팅 기술은 연료전지 또는 열전소자 등의 다양한 에너지 소자 및 전자 디바이스의 구성 요소를 제작하기 위한 기술로 각광받고 있다.Ceramic printing technology using ceramic as a pigment is used as a technology to print the same ceramic material on the target material (glass, tile, etc.) and integrate the printed image with the material after firing. In addition, ceramic printing technology has recently been spotlighted as a technology for manufacturing various energy devices such as fuel cells or thermoelectric devices and components of electronic devices.

잉크젯 프린팅 시 잉크 내 세라믹 재질의 안료를 전달하기 위한 매개체는 유기 용매와 수용액으로 구분할 수 있다. 대부분의 세라믹 잉크의 용제로 탄화수소계, 케톤류, 글리콜유도체, 알코올류 등의 유기 용매가 사용되며, 마름 특성이 좋아 다공질 외 구멍이 없이 밀집 구조를 같는 소재에도 적용 가능한 장점이 있으나, 독성이 강하여 피부나 호흡기를 통해 인체에 흡수되거나 환경에 유해한 문제점이 있다. 이에 유기용매 기반의 잉크에 비해 환경 친화적이고 낮은 가격으로 고품질의 세라믹 층의 형성이 가능한 물 기반의 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크 개발이 요구된다.In inkjet printing, a medium for transferring the pigment of a ceramic material in the ink can be divided into an organic solvent and an aqueous solution. Organic solvents such as hydrocarbons, ketones, glycol derivatives, and alcohols are used as solvents for most ceramic inks. It has good dry properties and can be applied to materials with a dense structure without pores other than porosity. There is a problem that it is absorbed into the human body through the respiratory tract or is harmful to the environment. Accordingly, there is a need to develop a ceramic ink for water-based inkjet printing that is environmentally friendly and can form a high-quality ceramic layer at a lower price than organic solvent-based inks.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 분산안정성이 우수하고 잉크젯 프린팅 시 에 노즐 막힘이 없이 세라믹 재료를 다양한 소재에 프린팅 가능한 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크 조성물을 제공함에 있다.An object of the present invention to solve the above problems is to provide an aqueous ceramic ink composition for inkjet printing that has excellent dispersion stability and can print ceramic materials on various materials without clogging the nozzles during inkjet printing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 잉크 조성물은 함량이 조절된 분산제 및 계면활성제를 포함하는 첨가제를 포함한다.To achieve the above object, a ceramic ink composition according to an embodiment of the present invention includes an additive including a dispersant and a surfactant whose content is controlled.

일 실시예에 따른 수계 세라믹 잉크 조성물 구성에 있어 물 89-93 중량%, 세라믹 파우더 4-6 중량%, 폴리머 첨가제 1-6 중량% 으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다.In the composition of the water-based ceramic ink composition according to an embodiment, it may be characterized in that it consists of 89-93 wt% of water, 4-6 wt% of ceramic powder, and 1-6 wt% of a polymer additive.

본 발명에 의하면, 폴리머 첨가제 중 분산제의 함량 조절을 통해 잉크 내에서 분산안정성이 우수하며, 첨가제 중 계면활성제의 첨가를 통한 습윤성 향상을 통해 노즐 막힘 및 카트리지 내에서의 장기안정성을 갖는 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크를 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 따른 잉크젯 프린팅용 세라믹 잉크의 제조방법은 공정이 간단하고 재현성이 우수한 효과를 지닐 수 있다.According to the present invention, the dispersion stability in the ink is excellent by controlling the content of the dispersing agent in the polymer additive, and the nozzle clogging and long-term stability in the cartridge through the improvement of wettability through the addition of a surfactant among the additives. Ceramic ink can be obtained. In addition, the method of manufacturing a ceramic ink for inkjet printing according to the present invention may have a simple process and excellent reproducibility.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크 제작 흐름도이다.
도 2는 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크를 구성하는 세라믹 파우더를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 폴리머 첨가제 중 분산제 함량 조절에 따른 수계 세라믹 잉크 분산 안정성 평가 실험 결과 도면이다.
도 4는 세라믹 파우더 중량 대비 분산제 함량 조절에 따른 잉크 내 분산 평균 입도 측정을 나타낸 도면이다.1 is a flow chart of manufacturing a water-based ceramic ink for inkjet printing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram specifically illustrating ceramic powder constituting a water-based ceramic ink for inkjet printing.
3 is a diagram illustrating the results of an evaluation of dispersion stability of a water-based ceramic ink according to the control of a dispersant content in a polymer additive.
4 is a view showing the measurement of the average particle size of dispersion in the ink according to the control of the content of the dispersant relative to the weight of the ceramic powder.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the accompanying drawings, the size and quantity of objects are enlarged or reduced than the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "comprising" are intended to designate that a feature, step, function, component or a combination thereof described in the specification exists, and other features, steps, functions, or components It should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of those or combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

도 1에서 제시되는 바와 같이 물 기반에 LSCF 파우더와 폴리머 첨가제를 혼합한 후 지르코니아 볼을 사용한 밀링 공정으로 세라믹 파우더를 분쇄 및 분산시킨다.As shown in FIG. 1, after mixing the LSCF powder and the polymer additive in a water base, the ceramic powder is pulverized and dispersed by a milling process using zirconia balls.

잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크에 사용되는 세라믹 파우더인 LSCF는 도 2에서 제시되는 바와 같이 1 μm 이하의 평균 직경을 지니며, 결정성을 지니고 있다.As shown in FIG. 2 , LSCF, a ceramic powder used for water-based ceramic ink for inkjet printing, has an average diameter of 1 μm or less, and has crystallinity.

잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크를 구성하는 폴리머 첨가제 중 DISPERBYK-2012 의 함량 (세라믹 파우더 대비 중량%) 조절에 따른 분산 안정성 실험을 통해 도 3에서와 같이 분산제 함량의 조성 최적화되어 있다.The composition of the dispersant content is optimized as shown in FIG. 3 through a dispersion stability experiment according to the control of the content of DISPERBYK-2012 (wt% compared to ceramic powder) among the polymer additives constituting the aqueous ceramic ink for inkjet printing.

DISPERBYK-2012의 세라믹 파우더 대비 중량%가 20 이상인 수계 세라믹 잉크 내 LSCF 파우더의 평균 입도 측정 결과 분산제 함량이 증가할수록 파우더의 응집현상으로 인한 2차상 형성이 감소함을 도 4를 통해 확인할 수 있다.As a result of measuring the average particle size of the LSCF powder in the water-based ceramic ink with a weight% of 20 or more compared to the ceramic powder of DISPERBYK-2012, it can be seen from FIG. 4 that the secondary phase formation due to the aggregation of the powder decreases as the dispersant content increases.

잉크젯 프린팅 기술을 적용하여 세라믹 물질을 원하는 패턴으로 다양한 기판에 형상화하기 위한 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크 조성물에 적용될 수 있다.It can be applied to a water-based ceramic ink composition for inkjet printing to shape a ceramic material in a desired pattern on various substrates by applying inkjet printing technology.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as described in the claims below. You will understand that it can be done.

Claims (4)

수계 세라믹 잉크 조성물 구성에 있어 물 89-93 중량%, 세라믹 파우더 4-6 중량%, 폴리머 첨가제 1-6 중량% 으로 이루어지고,
상기 세라믹 파우더는 LSCF(Lanthanum strontium cobalt ferrite (La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3)이고,
상기 폴리머 첨가제는 DISPERBYK-2012 (BYK-Chemi GmbH 사)이고,
상기 폴리머 첨가제는 상기 세라믹 파우더 대비 20중량% 내지 50중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 잉크젯 프린팅용 수계 세라믹 잉크 조성물.Water-based ceramic ink composition consists of 89-93% by weight of water, 4-6% by weight of ceramic powder, and 1-6% by weight of polymer additives,
The ceramic powder is LSCF (Lanthanum strontium cobalt ferrite (La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3),
The polymer additive is DISPERBYK-2012 (BYK-Chemi GmbH),
The polymer additive is an aqueous ceramic ink composition for inkjet printing, characterized in that it is contained in an amount of 20% to 50% by weight compared to the ceramic powder. 삭제delete 삭제delete 삭제delete

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