Current Issue

Journal of Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry - Vol. 53 , No. 1

[ Article ]
Journal of Korea Technical Association of the Pulp and Paper IndustryVol. 52, No. 6, pp.17-24
Abbreviation: J. Korea TAPPI
ISSN: 0253-3200 (Print)
Print publication date 31 Dec 2020
Received 05 Nov 2020 Revised 25 Nov 2020 Accepted 26 Nov 2020
DOI: https://doi.org/10.7584/JKTAPPI.2020.12.52.6.17

1064 nm 파장의 Fiber 레이저가 Silver PET 라벨 표면을 통과하여 알루미늄 증착층에 반응하는 현상 연구
남의조1 ; 임춘성2,
1연세대학교 대학원 융합기술경영공학과, 학생
2연세대학교 공과대학 산업공학과, 교수

A Study on the Reaction of a 1064 nm Wavelength Fiber Laser to the Aluminium Metalizing Layer through the Surface of the Silver PET Label
Eui Jo Nam1 ; Choon Seong Leem2,
1Department of Convergence Technology & Management Engineering, Yonsei University
2Department of Industrial Engineering, College of Engineering, Yonsei University
Correspondence to : †E-mail: leem@yonsei.ac.kr


Abstract

This study is a study on the phenomenon that the aluminum layer is lost when the laser passes through the label surface and meets the aluminium of the intermediate layer by irradiating a 1064 nm wavelength fiber laser to the silver barcode label that is widely used in industrial electronic products. The 1064 nm wavelength laser used in the research is an infrared wavelength and passes through the transparent layer with little energy loss and energy is absorbed by the metal. When the laser is irradiated on the label, it passes through the surface of the label made of PET, and the aluminium in the middle layer is lost, and the black at the bottom is seen. If the laser power is not properly adjusted, various problems can be seen. If the laser power is low, the aluminium deposition layer does not disappear, so the black ink is not visible. If the power is high, the silver PET film swells by heat. Is an important factor. As a result, this is a study on showing the effect of printing on the intermediate layer by passing through the label surface and disappear the aluminium layer.


Keywords: Wavelength 1064 nm fiber laser, silver PET label, aluminium metalizing

1. 서 론

인류는 현재 4차 산업혁명을 맞이하여 매우 빠른 속도로 환경이 변화하고 모든 사물이 연결되는 초 연결시대에 살고 있다. 또한 5G, IoT, 가상현실 등의 기술을 활용하여 수많은 개별고객 특성에 맞는 개별 맞춤형 주문 생산 시대를 맞게 되었다. 또한 COVID19와 같은 바이러스로 인해 사람과 사람이 만나는 대면 구매의 어려움이 발생하여 모바일, PC와 같은 매개체를 이용하여 온라인으로 재화를 주문하는 언택트(Untact) 생활을 하고 있는데 아무리 시대가 바뀌고 세상이 빠르게 변화되더라도 실물 제품이 늘 생산, 공급되는 것에는 변함이 있을 수 없다. 이러한 제화 공급에는 제조, 유통, 공급 과정이 정확하고 빠르게 관리되어야 하는데 이러한 관리에 꼭 필요한 것이 바코드이며 또한 바코드는 거의 모든 제조공장과 유통 현장에서 사용되고 있다. 바코드는 미국에서 1940년대에 개발된 후 본격적으로 1970년대에 미국 슈퍼마켓에서 계산의 편의를 위해 사용하다가 1980년대에 들어오면서 식료품 외에 공산품 제조, 관리를 위해 바코드 라벨프린터가 개발되어 생산정보 Data를 바코드 라벨로 만들어 제품에 부착하기 시작하였다. 이것이 현재 전 세계 모든 제조공장에서 사용되고 있는 열전사 바코드 라벨프린터와 제품에 부착되는 라벨지이다. 바코드 라벨프린터로 바코드를 라벨에 인쇄하여 제품에 부착되는 인쇄내용은 주로 제품명, Serial No, Lot No, 가격 등 다양한 Data를 인쇄하는데 주로 제품명과 생산 이력에 관한 내용을 담고 있는 경우가 대부분이다. 라벨프린터 인쇄방식은 헤드에서 리본에 열을 주어 리본(PET 재질; Polyethylene Terephthalate 재질)에 부착되어있는 카본을 라벨 표면에 전사시켜 인쇄하는데 이러한 인쇄방식을 열전사 인쇄방식(Thermal Transfer Print Type)이라고 한다. 하지만 열전사 인쇄방식의 단점은 PET 재질의 리본에 붙어 있는 카본이 열에 의해 라벨 표면에 전사되어 인쇄되기 때문에 라벨표면이 마찰, 화학물질에 의해 지워져 Data를 지속적으로 보존하지 못하는 문제점을 가지고 있고 또한 PET 재질의 리본이 사용된 후 버려지면 PET 폐기물이 발생하는 환경오염 문제를 가지고 있다. PET 재질은 포장케이스, 물병, 필름 등과 같은 곳에 많이 사용되며 세계적으로 생산량은 연간 3,300만 톤이며 회수율은 20%에 그치고 나머지는 폐기되어 환경오염을 발생시키고 미세플라스틱의 원인이 되고 있다.1)

즉 인류는 바코드 라벨프린터가 만들어지고 약 40년 동안 Barcode Data가 지워지고 PET 폐기물이 발생하는 열전사 인쇄방식 한 가지만 사용하고 있는 현실이다. 물론 리본을 사용하지 않아 PET 폐기물이 발생하지 않는 감열 인쇄방식(Direct Thermal Print Type)도 있으며 이러한 감열 인쇄방식에 사용되는 감열기록 원지는 천연펄프로 제조되는데 대부분이 수입이어서 지속적인 이용을 위해 순환 제지를 활용하는 방향으로 연구되고 있다.2) 사용처는 영수증, 티켓, 택배송장 등이 있지만 인쇄내용이 열이나 햇빛에 노출되면 쉽게 변색되는 단점이 있어 주로 단기간 사용되고 폐기되는 1회성 정보전달 용도로만 사용되고 있는 현실이다. 하지만 감열지 표면에 코팅되어 열을 받아 변색하는 요소인 감열코팅제는 비스폐놀A(bisphenol A; BPA)가 사용되는데 비스페놀A는 내분비 교란 물질로 생식능력 저하, 발달장애, 대사장애, 고혈압 등을 유발한다고 보고되고 있다.3) 본 연구는 제조업에서 많이 사용하는 열전사 인쇄방식의 라벨프린터에서 인쇄 후 버려지는 PET 재질의 리본 폐기물을 없애고 라벨 표면에 인쇄되어 문자 및 Barcode가 지워지는 문제점을 해결하고자 레이저(LASER; Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation; 유도 방출에 의한 빛의 증폭)를 사용하여 라벨에 직접 조사하는 방식을 연구하였다. 본 연구의 핵심은 레이저를 이용하여 라벨에 조사하기 때문에 리본, 잉크와 같은 소모품이 필요 없어 PET 폐기물이 발생되지 않아 친환경적이고 또한 레이저가 라벨 표면을 손상 없이 통과하여 중간층에 인쇄되기 때문에 문자 및 Barcode가 지워지지 않는 것에 대한 것이다. 본 연구에 사용되는 레이저는 1064 nm 파장의 Fiber Laser이며 레이저를 운용하기 위한 소모품 없이 전기만 필요한 구조의 레이저이다.4) 또한 기존에 사용되는 열전사 인쇄방식으로 인쇄한 라벨과 레이저를 사용하여 인쇄한 라벨에 대한 지워짐 비교시험을 통해 레이저를 사용하여 인쇄한 라벨의 인쇄내용이 지워지지 않는 것을 시험하여 확인하였다. Fiber Laser를 사용하여 인쇄하기 때문에 열전사 라벨프린터의 소모품인 리본을 사용하지 않아 인쇄를 위한 유지비가 필요 없으며 또한 리본이 필요 없기 때문에 PET 폐기물이 발생하지 않는 친환경 인쇄기술로도 연구되었다.

바코드 라벨프린터가 만들어진 이후 약 40년 동안 열전사 인쇄방식 한 가지 인쇄방식만 사용하던 것에서 벗어나 레이저로 인쇄하는 방식을 새롭게 만들 수 있는 연구가 되었다. 이는 A4용지에 문서를 인쇄할 때 잉크젯 방식 한 가지만 사용하다가 레이저 방식이 개발되어 현재 두 가지 모두 사용하고 있는 것과 같이 향후 라벨에 인쇄하는 방식도 열전사와 레이저 두 가지 인쇄방식으로 사용할 수 있게 되는 토대가 된 연구이다.


2. 재료 및 방법
2.1 공시재료

본 연구에서 사용한 라벨은 재료 2.1.1에서 2.1.4까지 자재를 사용하여 라벨 형태로 제작하여 연구에 사용하였으며 사용된 라벨의 제작과정은 일반적인 라벨 제작과정과 공정이 같고 연구논점이 아니기에 제작공정에 대하여는 생략하였다.

본 연구에 사용된 Fiber 레이저는 1064 nm 파장의 장비를 사용하였다.

2.1.1 Silver PET 50 (Clear PET+Aluminium Metalizing)

전자제품이나 공산품에 부착하여 사용되며 일련번호, Lot No, 제조년, 월, 일 등을 바코드 및 문자로 인쇄하여 제품에 부착하여 사용되는 은색 라벨의 필름이며 재질은 PET(polyethylene terephthalate)이며 투명한 필름과 알루미늄 증착층(Aluminium Metalizing)으로 구성되어 있다. 50 µm 두께의 투명한 필름 한 쪽면에 은색의 알루미늄으로 증착처리가 되어 있어 육안으로 보면 은색으로 보이는 두께 50 µm의 Silver PET 필름이다. 또한 알루미늄 증착층 두께는 0.05 µm로 매우 얇게 되어 있다. 일반적으로 사용되는 은색라벨은 Silver PET 필름 알루미늄 증착층에 점착제를 도포하여 라밸형태로 만들어 사용되는데 본 연구에선 증착층 하단에 검정색잉크 코팅을 추가 작업한 후 점착제를 도포하여 라벨형태로 만들어 연구에 사용하였다 (Fig. 1).


Fig. 1. 
Silver PET Label Cross-Sectional Diagram.

2.1.2 Lami Film 16 (Clear Lami+Lami Adhesive)

Lami Film 16은 Laminating용 Film으로 Silver PET라벨 윗면에 라벨 표면을 보호하기 위해 사용되고 또한 유광, 무광 효과를 나타내기 위해 사용되는 필름으로서 두께 16 µm의 PET Film이다. 또한 Lami Film 16 하단에는 7 µm의 두께의 점착제가 위치하고 있어 라벨에 부착 할 수 있다. 본 연구에서 Lami Film 16은 Silver PET 50 필름 상단에 점착제로 부착되어 위치하고 있으며 또한 Limi Film 16은 색상이 없이 투명하고 광택이 없는 필름이다. 필름 하단 점착제 또한 색상이 없는 투명이다(Fig. 1).

2.1.3 잉크 (Black Ink)

검정색 잉크로서 Silver PET 필름의 알루미늄 증착층 아랫면에 코팅하는 용도로 사용되는 검정색 잉크이다. 본 연구에서 사용되는 Silver PET 라벨에 레이저를 조사하여 알루미늄 증착층을 소실시키면 나타나는 색상에 해당된다. 잉크의 색상은 레이저로 라벨에 조사하였을 경우 보여지는 색상이며 알루미늄 증착층 하단의 잉크 색상을 특정색으로 바꾼다면 레이저로 문자 및 바코드를 인쇄하였을 경우 특정한 색상으로 표현될 수 있다(Fig. 1).

2.1.4 점착제(Label Adhesive + Release Liner)

일반적으로 라벨 점착제로 사용되는 아크릴계 점착제로서 Silver PET 필름의 증착층에 점착제를 도포하여라벨 형태를 이루게 하는 투명한 색상을 가지는 점착 재료이며 또한 라벨을 피착물에 부착되도록 하는 역할을 하고 있다. 하지만 본 연구에서 사용되는 Silver PET 필름에서는 알루미늄 증착층 하단에 검정색 잉크가 코팅되어있기 때문에 검정색 잉크면에 점착제가 도포되어서 피착물에 부착될 수 있는 구조로 되어 있다.점착제와 함께 사용되는 추가 자재로는 사용되고 버려지는 자재에 해당하는 이형지가 있는데 검정색 잉크와 점착제를 도포한 Silver PET 필름이 완전한 라벨 형태로 만들어져 사용되고 보관되기 위해서는 라벨의 점착제가 외부에 노출되지 않는 구조가 필요하며, 표면에 실리콘 코팅이 되어 있어 라벨이 달라붙지 않고 라벨을 보관하는 역할을 하는 버려지는 종이에 해당하는 이형지(Release Liner)가 필요하다(Fig. 1).

2.1.5 레이저 장비 (Fiber Laser Machine)

레이저로 라벨에 인쇄하기 위해서는 레이저장비가 필요하며 본 연구에 사용한 레이저 종류는 1064 nm 파장의 Fiber Type 최대 파워 20 W 레이저를 사용하였다. Fiber Laser는 레이저 에너지를 발진하기 위한 소모품이 필요 없으며 일반적으로 수명이 10만 시간이다.5)

또한 1064 nm 파장의 레이저는 PET 재질에는 레이저 에너지가 흡수되지 않고 통과하고 상대적으로 알루미늄과 같은 금속에는 레이저가 흡수되어 알루미늄에 반응하는 특징을 가지고 있는 것이 본 연구에서 중요한 요소로 작용하고 있다. Fig. 2는 Fiber 레이저 장비 사진이다.


Fig. 2. 
Fiber Laser Machine(1064 nm wavelength).

2.2 실험방법
2.2.1 Fiber 레이저로 Silver PET 라벨 인쇄

검정색 코팅과 점착제가 도포된 Silver PET 라벨에 Fiber 레이저를 사용하여 바코드 및 문자를 인쇄하였다. 라벨에 레이저로 인쇄 시 1차로 레이저 장비의 20 W 파워의 10%부터 시작하여 5%씩 증가시키면서 바코드 및 문자를 인쇄하여 최적의 인쇄상태를 보이는 파워 값을 찾은 후 2차로 파워를 1%씩 조정하여 바코드 및 문자를 인쇄하였다. 최적의 인쇄상태 기준은 라벨에 레이저로 표현된 바코드를 바코드스캐너(Laser Type)로 100회 스캔하여 스캔 성공한 횟수를 계산하였고 또한 인쇄하는 바코드 및 문자 사양은 바코드 종류 Code 128, 바코드 사이즈는 폭 30 mm*높이 10 mm, 바코드 Data: abcde12345, 문자크기: Arial font 10으로 인쇄하였다.

2.2.2 라벨 중간층 인쇄 검증

최적의 인쇄상태를 보이는 레이저 파워 값으로 인쇄한 라벨을 기준으로 검증하였다. 검증은 라벨 표면을 통과하여 중간층에 인쇄되었는지를 검증하는데 검증방식은 내용은 라벨 표면에 에틸알코올(99.5%)을 뭍힌 마모자로 라벨 표면을 300회 왕복 마찰 테스트를 하여 레이저로 인쇄한 부분이 지워지는지 테스트하는데 시험 하중은 500g을 기준으로 하였다. 이 테스트의 목적은 레이저로 인쇄한 부분이 라벨 표면에 인쇄되었다면 에틸알코올로 지웠을 경우 인쇄내용이 지워질 것이라는 가정하에 테스트하여 중간층에 인쇄되어 지워지지 않음을 시험하였으며 열전사 방식으로 인쇄한 라벨(라벨 표면에 리본으로 인쇄)과 레이저로 인쇄한 라벨(라벨 중간층에 레이저로 인쇄)을 비교 시험하였다.

중간층에 인쇄되어 지워지지 않음을 시험하는 것은 신뢰성과 테스트의 정확성을 높이기 위해 공인기관인 FITI시험연구원에 의뢰하여 시험하며 레이저로 인쇄된 라벨 단면도를 확대 촬영하여 바코드 및 문자의 내용이 라벨 중간층에 인쇄되었는지를 확인하였다. 시험 결과는 이해를 돕기 위해 라벨 표면에 인쇄되는 열전사 인쇄방식으로 인쇄한 라벨과 레이저로 인쇄한 라벨을 비교 테스트하여 이해도를 높였다. Fig. 3(a)는 알코올 마찰 테스트 장비의 단면도를 나타내고 Fig. 3(b)는 테스트 장비 실물 사진이다. 참고로 시험에 열전사 인쇄방식으로 인쇄한 라벨에 사용된 리본은 Resin Type의 리본을 사용하였다.


Fig. 3. 
Test equipment of abrasion resistance.


3. 결과 및 고찰
3.1 Silver PET라벨 중간층에 인쇄
3.1.1 레이저의 PET 층 통과

본 연구에서 사용한 1064 nm 파장의 Fiber 레이저는 레이저를 사용함에 있어 소모품이 필요하지 않고 수명이 일반적으로 약 10만 시간인 레이저를 사용하여 투명층을 통과하여 알루미늄 증착층과 반응하는 것에 대한 연구를 진행하였다. Fig. 4를 보면 1064 nm 파장 Fiber 레이저는 알루미늄(AI)에 약 6% 에너지가 흡수되는 특징이 있어 알루미늄을 가공할 수 있다.5) 또한 1064 nm 파장을 포함하는 600 nm에서 1200 nm 파장대의 레이저는 PET 물질에 대하여 에너지의 약 88.0-90.0%가 통과하는 특징이 있다.6)


Fig. 4. 
Absorption rate of light to metal.5)

이러한 특징은 레이저가 라벨의 PET 투명층을 손상 없이 통과하여 알루미늄 증착층을 소실시켜 검정색 잉크가 보이도록 하여 결과적으로 인쇄한 것과 같은 효과를 나타내는 특징이기도 하다.

Fig. 5는 주사전자현미경(SEM: Scanning electron microscopey)으로 Fiber 레이저를 Silver PET 라벨에 조사한 후 라벨 단면도를 촬영한 사진이며 Clear Lami, Lami Adhesive, Clear PET 세 가지 투명한 자재를 레이저가 손상 없이 통과하여 알루미늄 증착층을 소실시킨 것을 볼 수 있다. 이때 레이저가 알루미늄층과 검정색 잉크층도 일부 소실시켜 공간이 생긴 것을 볼 수 있는데 이 공간은 알루미늄 증착층이 레이저에 반응하면서 발생한 열과 연기에 의해 생성된 공간이며 냄새, 가루 등이 포함되어 있다.


Fig. 5. 
Cross section diagram of a silver PET label.

3.1.2 레이저에 의한 알루미늄 증착층과 잉크층 소실

1064 nm 파장 Fiber 레이저의 특징은 금속에 대한 흡수성이 있다. 금속이 레이저 에너지를 많이 흡수하면 에너지가 금속에 많이 전달되어 금속을 절단 및 가공할 수 있는데 Silver PET 라벨에 증착되어있는 알루미늄 성분은 Fig. 4의 그래프를 보면 파장 1064 nm를 약 6% 정도 흡수하는 것을 볼 수 있다. 라벨의 알루미늄 증착층 두께는 0.05 µm로 매우 얇은 구조를 가지고 있기 때문에 레이저가 투명층을 손상 없이 통과하여 알루미늄 증착층을 소실시키는데 20 W 파워 레이저의 13% 정도에서 손상되기 시작하였다(Fig. 6(a)). 하지만 레이저가 알루미늄 증착층만 소실시키는 것이 가장 좋은 인쇄 효과를 볼 수 있지만 너무 얇은 두께 구조로 인해 레이저를 조사하게 되면 알루미늄 증착층과 검정색 잉크, 점착층 일부까지 함께 소실되는 현상(Fig. 5)을 볼 수 있다. 하지만 이러한 부분은 육안으로 라벨을 볼 때 검정색 잉크가 보이는 것에 영향을 주지 않았다.


Fig. 6. 
Silver PET label laser test.

레이저를 Silver PET 라벨 상면에 수직으로 조사하게 되면 레이저는 세 개의 투명층(Clear Lami, Lami Adhesive, Clear PET)을 손상 없이 통과하여 알루미늄증착층과 만나게 된다. 이때 금속에 해당되는 알루미늄 증착층과 검정색 잉크를 레이저가 조각하듯이 소실시켰다(Fig. 5). 이때 알루미늄 증착층과 검정색 잉크가 사라지면서 빈 공간이 생기면서 동시에 열과 연기에 의해 라벨 표면이 미세하게 부풀어 오르게 된다. 라벨 표면이 부풀어 오르게 되는 원인은 레이저를 맞아 소실된 알루미늄 증착층과 검정색 잉크층이 레이저를 맞아 소실되어 없어져야 하지만 내부가 밀폐되어 있기에 열과 연기가 빠져나가지 못하고 내부에 남게 된다. 이렇게 발생 된 열과 연기는 밀폐된 PET 필름 내부에 남아 있다가 일정 시간이 지나면 내부 열의 온도가 내려가면서 원래 형태의 PET 필름으로 되돌아와 평평한 상태를 이룬다. 하지만 레이저 파워가 30% 이상이면 PET 필름이 평평한 상태로 되돌아오지 않았다(Fig. 6(a)).

3.1.3 레이저 파워 조절

그림 Fig. 6(a)에서 볼 수 있듯이 레이저는 투명층을 통과하여 알루미늄 증착층과 잉크층을 소실시키는데 두께가 얇은 자재들이 겹쳐 하나의 라벨을 구성하고 있기에 안정적인 레이저 파워 값을 찾기 쉽지 않았다. 레이저 파워가 약하면 알루미늄 증착층을 소실시키지 못하고 파워가 높을 경우는 알루미늄 증착층과 잉크층, 점착층이 함께 소실되면서 열이 높게 발생하여 라벨이 부어 올랐다가 열이 내려간 후 라벨이 평평해지는 현상이 있고, 파워가 더 높으면 라벨이 부풀어 오른 후 열이 내려가도 다시 평평해지지 않고 부풀어 오른 상태로 영구히 되는 경우(파워 30% 이상)도 발생하였다.

또한 레이저 파워가 높을 경우 또 다른 현상이 나타났는데 바코드나 문자가 번진 듯한 현상이다. 레이저를 라벨에 조사한 후 라벨 상단면을 볼 때 알루미늄 증착층이 조사된 부분보다 더 넓게 소실되어 검정색 잉크가 많이 보이는 현상이 발생하였다. 그림 Fig. 6(a)의 파워 30% 이상의 검정색 바코드 막대와 막대 사이 여백이 파워 20%에 비해 좁아진 것을 보아 번짐을 확인할 수 있으며 스캔 성공률 또한 낮아졌다. 이는 수성사인펜으로 종이에 글자를 기록할 때 잉크가 번지는 현상과 비슷한 결과이다.

그림 Fig. 6(a)는 라벨에 레이저를 조사하여 알루미늄 증착층만 소실시켜 하단의 검정색 잉크층이 나타나고 라벨이 부풀어 오르지 않는 최적의 레이저 파워 값을 찾기 위해 레이저 파워를 10%로 기준하여 5%씩 높이면서 바코드를 인쇄하였으나 10%, 11%, 12%는 인쇄되지 않아 첫 번째는 파워 13%로 인쇄하였으며 인쇄된 바코드를 바코드스캐너로 100회씩 스캔하여 스캔 성공 횟수가 가장 많은 파워 20% 값을 찾았다. 이후 파워 20% 전후로 파워 1%씩 조정하여 바코드를 인쇄하였고 바코드스캐너로 100회 스캔하여 100회 모두 성공한 레이저 파워 19%, 20% 값을 찾았다(Fig. 6(b)).

3.1.4 열전사 인쇄 라벨과 레이저 인쇄 라벨의 알코올 마찰 테스트

Fig. 7은 열전사 방식으로 라벨 표면에 인쇄한 바코드라벨과 레이저를 라벨에 조사하여 라벨 중간층에 인쇄한 레이저 인쇄방식의 라벨을 에틸알코올과 마찰에 의한 지워짐 비교 테스트한 결괏값이다.


Fig. 7. 
Abrasion resistance test of thermal transfer label and laser label.

테스트 조건은 에틸알코올(99.5%)을 뭍힌 마모자로 라벨 표면을 500 g의 힘으로 300회 왕복운동을 실시하였는데 라벨 표면에 리본으로 바코드를 인쇄하는 방식의 열전사 라벨은 100 Cycles부터 바코드 및 문자가 지워짐이 발생하기 시작하여 300 Cycles에 도달하면 바코드 위의 문자가 지워져 육안 식별이 불가한 것을 확인할 수 있었다. 하지만 레이저로 인쇄한 Silver PET 라벨은 라벨 중간층에 알루미늄 증착층이 소실되어 검정색 잉크가 보여지는 것이기 때문에 바코드 내용이 지워지지 않음을 확인할 수 있었다.


4. 결 론

1064 nm 파장의 Fiber 레이저가 PET 재질의 투명층을 손상 없이 통과하지만 금속에는 반응하는 특징을 활용하여 알루미늄 증착층을 소실시켜 하단에 있는 검정색을 보이게 하여 라벨 중간층에 인쇄하는 방식을 실험과 검증을 통해 연구하였다.

본 연구에서 중요한 요소는 1064 nm 파장의 Fiber 레이저가 가지고 있는 특징을 활용하는 것이지만 투명층을 손상 없이 통과하여 금속에 반응하는 것으로 알루미늄층을 깨끗하게 소실시켜 하단의 검정색이 보이게 하는 인쇄효과에 대해서는 레이저 파워가 또 다른 중요한 부분임을 알 수 있었다. 파워가 너무 약하면 알루미늄 증착층이 소실되지 않아 인쇄를 표현할 수 없었고, 너무 높으면 알루미늄 증착층이 과다하게 소실되어 잉크가 번지는 듯한 현상이 나타나고 투명층의 열 변형이 심하게 나타나 라벨 자체가 손상되어 바코드가 스캔 되지 않는 현상이 나타났으나 본 연구에서 이러한 현상이 나타나지 않는 최적의 파워 값 19%, 20%를 찾아냈다.

전 세계 산업계는 바코드 라벨프린터가 만들어지고 이후 약 40년 동안 리본에 열을 가해 리본에 붙어 있는 카본을 라벨 표면에 전사시켜 인쇄하는 열전사 인쇄방식 한 가지만 사용하였다. 열전사 인쇄방식의 단점은 라벨을 인쇄하기 위한 소모품인 리본이 필요하고 사용 후 버려지는 리본에 의해 PET 폐기물이 발생하는 환경문제 마지막으로 라벨의 인쇄내용이 지워지는 문제점을 가지고 있었으나, 본 연구 결과로 열전사 인쇄방식의 문제점을 해결할 수 있는 토대의 기초 연구자료를 제시할 수 있게 되었다.

또한 본 연구에서 사용한 라벨의 구조는 검정색 또는 특정색 한 가지 색만 표현하는 단색구조여서 컬러 색상은 표현하지 못하는데 향후는 다양한 컬러 색상을 표현할 수 있는 라벨 구조 연구가 필요할 것으로 생각한다.

A4용지 인쇄를 위한 잉크젯프린터가 출시되고 이후 성능이 더 우수한 레이저프린터가 개발되어 현재는 두 가지 인쇄방식으로 A4용지를 인쇄하고 있는 것처럼 라벨프린터 부분에서도 기존 열전사 인쇄방식 이후 레이저 인쇄방식의 라벨프린터 제품이 만들어져 두 가지 인쇄방식을 사용하는 시대가 되길 바라며 또한 레이저로 중간층에 인쇄하는 인쇄기술이 라벨만이 아니라 데이터를 영구보전하기 위한 인쇄 용지산업, 지워지지 않기에 위변조를 할 수 없는 공문서 및 보안용 인쇄산업 등 여러 가지 새로운 인쇄 분야로 파생되어 발전하길 바라면서 본 연구를 마친다.


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