스크린 인쇄의 미래

스크린 인쇄는 20세기에 소형 및 대형 그래픽, 인쇄 직물 및 광디스크에서 차지했던 비중과 비슷한 또 다른 성장 단계로 나아가고 있습니다.

실크 스크린 인쇄에 대해서는 누구나 알고 있습니다. 구식이고, 더럽고, 냄새가 나고, 신뢰할 수 없는 기술이며, 잉크를 다루는 전문가가 되려면 20년이 걸립니다. 실제로는 티셔츠나 간단한 포스터 인쇄에만 사용됩니다.

이 말은 디지털 인쇄가 다른 모든 인쇄 프로세스를 대체할 것이라고 말하는 사람들만큼이나 어리석은 말입니다. 디지털 인쇄의 경이로움을 설명하는 많은 기사가 있으며 디지털 인쇄가 놀라운 프로세스임에는 의심의 여지가 없으며, 발전이 정체된 것은 사실이지만 여전히 시장에서 많은 기회가 있으며 기술이 발전함에 따라 다시 급성장할 것입니다.

21세기는 또 한 번의 변화를 가져왔습니다. 현재 스크린 인쇄의 채택이 급증하고 있는 분야는 정밀하게 정의된 영역에 제어된 재료 필름을 증착하는 데 사용되는 응용 분야입니다. 스크린 인쇄는 제어 가능하고 측정 가능하며 일관성이 있는 엔지니어링 프로세스입니다.

수년 동안 그래픽 제작 공정으로 많이 사용되어 왔으며, 첨단 제조업의 개발 및 생산에 중요한 공정에 이상적인 기술이 개발되었습니다. 이제는 매스 이미징 기술로 간주되고 있습니다. 다양한 응용 분야를 살펴보기 전에 4000년 된 이 프로세스의 기본 요소를 상기하는 것이 가장 좋습니다.

프로세스의 핵심은 인쇄 메커니즘이며, 가장 일반적으로 사용되는 메시 스텐실은 다음과 같습니다.

기본 항목

스크린 프로세스 인쇄를 수행하는 데 필요한 기본 항목은 다음과 같습니다:

스텐실(아래 이미지, KIWO 제공): 장력을 받아 메시가 부착된 프레임으로 구성된 구조입니다. 메쉬는 감광성 물질로 코팅되거나 덮여 있습니다. 인쇄할 이미지는 스텐실 위에 사진으로 만들어지며, 잉크가 통과하는 메시의 빈 공간이 남습니다. 스텐실은 “스크린”이라고도 합니다.

스퀴지: 단단한 마운트 또는 손잡이에 고정된 유연한 폴리우레탄 칼날입니다. 이렇게 하면 잉크가 메쉬로 흘러 들어가 스텐실 상단에서 여분의 잉크를 제거할 수 있습니다.

인쇄 매체/잉크: 유체에 현탁된 다양한 고체 또는 염료의 형태를 취할 수 있습니다. 다양한 용도에 맞게 다양한 잉크 화학 물질을 사용할 수 있습니다.

용지: 인쇄할 표면을 통칭하는 용어입니다. 표면은 빵부터 바이오 의료 센서까지 다양합니다.

기계: 기계 베이스는 인쇄할 인쇄물을 위한 표면을 제공하고 상단 섹션은 스크린을 고정합니다. 이상적으로는 인쇄물과 스크린 사이를 이동할 수 있어야 합니다.

그래픽은 가장 기본적인 형태의 스크린 인쇄를 보여줍니다. 이로부터 매우 정교한 장비가 개발되어 다양한 응용 분야에서 사용되고 있습니다.

잉크 기판 관계

임시 결합은 기판의 표면 에너지와 잉크의 표면 장력 사이의 관계에 의해 형성됩니다. 잉크가 인쇄물을 적십니다.

스퀴지가 움직이면 메쉬의 장력이 스텐실을 잉크 필름에서 끌어당깁니다. 임시 접착은 메쉬 구멍에서 잉크를 끌어내어 인쇄물에 잉크 필름을 남깁니다. 메쉬에는 항상 소량의 잉크가 남아 있습니다. 스퀴지는 스텐실 위에 남아있을 수 있는 잉크를 제거합니다.

기본 스크린 인쇄기

접착력에 의한 임시 결합

PDS International 이미지 제공

인쇄물이 더럽거나 표면 에너지가 잉크의 표면 장력보다 낮거나 비슷하면 메쉬에 남아있는 잉크의 양이 증가하여 인쇄 품질이 떨어집니다. 경우에 따라 메시에서 잉크가 나오지 않을 수도 있습니다. 메쉬 장력이 낮고 메쉬를 잉크에서 떼어내는 데 시간이 걸리면 잉크의 일부가 메쉬 구멍에 남아 고르지 않은 잉크 막이 형성됩니다.

실린더 프레스

이것은 위에 표시된 평판 인쇄기의 그래픽과 비교되는 또 다른 형태의 인쇄기입니다. 기계적 작동에는 상당한 차이가 있지만 메시에서 인쇄물로 잉크를 옮기는 방식은 거의 동일하게 유지됩니다.

이 메커니즘의 차이점은 스텐실과 기판이 모두 움직이고 메시에서 기판으로 잉크가 이동하는 것이 단순히 메시의 장력이 잉크 필름 밖으로 들어올리는 것에 의존하지 않는다는 점입니다. 실린더가 회전함에 따라 인쇄물이 메시에서 멀어집니다. 프레스의 구성, 구성 부품 및 기판의 움직임에 따라 잉크가 메시에서 빠져나가는 속도가 빨라져 시간당 최대 4500매의 인쇄 속도를 낼 수 있습니다. 이는 평판 프레스의 시간당 인쇄 속도가 1000매 미만인 것과 비교됩니다.

이러한 고속에서는 출력물을 얻기 위해 잉크를 건조시켜야 합니다. 이 기계의 구성은 레지스터와 이미지 특성을 더욱 정밀하게 만들 수 있습니다. 기존의 평판 프레스보다 더 큰 투자가 필요한 실린더 프레스는 전자동 고속 정밀 인쇄기입니다.

PDS International 이미지 제공

원통형 인쇄기

실린더 프레스와 이름이 비슷한 이 시스템은 직경이 최대 300mm인 수 미터 길이의 원통형 스텐실을 사용합니다. 원통 둘레에 맞는 이미지를 매우 빠른 속도로 인쇄합니다. 기판은 일반적으로 실린더 아래에 공급되는 연속적인 웹입니다.

어떤 장비를 사용하든 스크린 인쇄를 생각할 때마다 스텐실이 인쇄물과 접촉하는 지점에서 어떤 일이 일어나는지 생각해야 합니다.

레이저 컷 또는 화학적 에칭 스텐실 마스크 사용

일반적으로 메쉬는 스텐실의 지지 요소로 사용되며 잉크는 메쉬 구멍을 통해 들어오고 나가면서 잉크 필름을 만듭니다. 메쉬가 필요하지 않고 일반적으로 액체가 아닌 페이스트 형태의 인쇄 매체 블록을 내려놓아야 하는 애플리케이션도 있습니다. 특히 표면 실장 기술(SMT)을 사용하는 전자 산업에서 이러한 경우가 많습니다.

스텐실 마스크

DEK 이미지 제공

스텐실 마스크의 작동 원리는 기존 스텐실과 다릅니다. 스텐실 마스크는 일반적으로 스테인리스 스틸로 만들어지며 의도한 완성된 습식 필름 두께만큼 두껍습니다. 잉크 필름을 증착하는 메커니즘은 스퀴지와 플러드 코터가 있을 수 있다는 점에서 비슷하지만 작동 순서와 기능이 다릅니다.

스텐실은 먼저 수직으로 아래쪽으로 움직이면서 기판에 접촉합니다. 플러드 코팅기가 스텐실과 접촉하면 페이스트가 스텐실을 가로질러 스텐실의 열린 영역으로 당겨집니다. 플러드 코터가 들어 올려지고 스퀴지가 반대 방향으로 이동하여 페이스트를 레이저 커팅 스텐실 마스크의 열린 영역으로 밀어 넣습니다.

스퀴지가 스트로크를 완료하면 스텐실과 나머지 메커니즘이 수직으로 들어 올려 페이스트가 인쇄물 위에 놓이게 됩니다. 이러한 현상이 발생하려면 페이스트와 인쇄물 사이에 접착력이 있어야 합니다. 목표는 밀접하게 정의된 영역에 페이스트를 균일하게 코팅하는 것입니다. 때로는 플러드 코터를 사용하지 않고 두 가지 기능을 모두 제공하는 스퀴지만 사용하기도 합니다. 기존 잉크와 같은 저점도 재료는 인쇄 구조가 불안정하고 무너질 수 있으므로 적합하지 않습니다.

이 글의 그래픽은 공정을 훨씬 단순화한 형태로 보여줍니다. 공정의 모든 측면을 수 미크론 이내로 치수 제어할 수 있어야 하기 때문에 고정밀 엔지니어링 영역에 속합니다.

스크린 인쇄가 없었다면 불가능했을 기술 중 몇 가지만 소개합니다:

• 휴대폰
• 당뇨병 환자를 위한 혈당 센서
• 기타 다양한 생체 의료 센서
• 태양 전지
• 리튬 배터리
• 평면 스크린 TV
• 터치 패널(아래 이미지: MacDermid Autotype 제공)

• 회로 기판
• 인쇄 전자 제품
• RFID
• 금형 이송 시
• 멤브레인 스위치(아래 MA 이미지)

• 유연한 회로 기판
• 전계발광(아래 이미지: MA의 이미지)
• 박막 발열체
• 세라믹의 미니어처 회로
• 열선 내장 뒷유리
• 연료 전지
• 스마트 패브릭
• 옵티컬 디스크
• 인쇄된 직물
• 자동차 다이얼
• 인쇄 안테나
• 특수 효과 그래픽 인쇄
• 스포츠웨어 장식
• 전자 위장

최근 사우샘프턴 대학교의 전자 및 컴퓨터 과학과에서 더욱 혁신적인 애플리케이션 중 하나가 제작되었습니다. 세계 최초로 직물에 스크린 인쇄된 디지털 시계입니다. 스크린 인쇄 페이스트 잉크를 사용하여 필요한 전도성, 저항성 및 전계발광 잉크를 직물에 적용했습니다.

이는 ‘스마트 패브릭’의 다른 응용 분야와 함께 일상 생활에서 점점 더 많은 부분을 차지할 것입니다.

오랜 역사를 가진 인쇄 공정인 스크린 인쇄는 앞으로도 그 응용 분야가 계속 확장될 것입니다. 스크린 인쇄의 지속적인 성장에 대한 유일한 한계는 미래의 엔지니어와 과학자인 젊은이들의 상상력입니다. 스크린 인쇄는 안전하다고 생각합니다.