KR100499681B1 - 그라비어 인쇄 방법 - Google Patents

그라비어 인쇄 방법 Download PDF

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Abstract

정전 그라비어 인쇄 방법은 23℃±1℃ 및 50%±2% RH의 환경 하에서 4-6%의 수분 함유율 및 1.0×109-9.0×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지로 이루어진다. 따라서 본 방법은 인쇄물에서의 누락된 도트들의 발생을 제한할 수 있으며 제본된 인쇄물 내에서의 페이지 넘김의 어려움 및 페이지들이 넘겨지고 분리될 때 방전에 의하여 발생되는 불쾌한 소음과 같은 정전기 장애를 제거할 수 있다.

Description

그라비어 인쇄 방법{Gravure printing method}
본 발명은 일반적으로 정전기로 인한 인쇄물의 손상을 방지하기 위한 기술에 관한 것으로서, 특히 정전(electrostatic) 인쇄된 다수의 종이 시트들의 적층체 내의 정전기로 인한 여러 가지 손상을 방지하는 인쇄 방법에 관한 것이다.
본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 윤전 그라비어(rotogravaure)인쇄에서, 그라비어 플레이트 실린더의 외곽 표면에 설치된 문자 또는 그림을 표시하는 도트들(dots)의 요부들(셀들)은 잉크로 충진되어 있다. 연속 인쇄 용지가 압인 실린더에 의해 그라비어 플레이트 실린더의 외주 표면에 대해 가압되는 동안에 연속 인쇄 용지는 그라비어 플레이트 실린더의 외주 표면을 통과하게 되어 셀들 내의 잉크가 인쇄 용지의 접촉 표면에 전달됨으로서 용지 표면에 상에 문자 또는 그림들이 현상된다.
그라비어 플레이트 실린더의 셀들 내부로부터 인쇄 용지로의 잉크 전달을 용이하게 하기 위하여 정전기가 이용된다. 따라서, 정전기 그라비어 인쇄 공정에서, 용지 롤로부터 공급되는 연속 용지가 그라비어 플레이트 실린더와 압인 실린더 사이를 통과하는 동안 용지는 압인 실린더에 의하여 그라비어 플레이트 실린더의 표면에 대하여 가압되어 그라비어 플레이트 실린더의 플레이트 표면의 셀 내에 충진된 인쇄 잉크가 용지 표면으로 전달되며, 결과적으로 인쇄가 이루어진다.
그라비어 인쇄 잉크는 전기적인 중성 미립자들로 구성된다. 정전기 인쇄에서, 플레이트 실린더의 셀들로부터 용지 표면으로의 잉크의 효과적인 전달을 이루기 위하여 플레이트 실린더와 압인 실린더 사이의 닙(nip)부에 전계(electric field)가 발생된다. 따라서, 정전계 내에서 발생되는 힘에 의해 전계를 통과하는 플레이트 실린더의 셀들 내의 인쇄 잉크의 입자들이 셀들로부터 용지 표면으로 전달되는 것이 용이해진다. 용지와 잉크가 정전계를 통과하기 때문에 정전기 인쇄를 수행한 용지의 인쇄 표면은 네거티브와 포지티브적으로 불균일하게 대전된다.
잡지, 카탈로그 및 유사한 것의 자동 제조 공정에서, 연속 용지는 양면에 인쇄되고 절단되며 접장(signatures)으로 접혀진다. 그후 단일 책을 형성하기 위하여 특정 수의 접장들이 페이지 순서대로 적층되고 그 양측이 가압되어 한권의 책으로 견고하게 결합되며 제본 공정으로 이송되며, 최종적으로 적층체들은 책으로 형성된다.
상술한 방법으로 제조된 책은 마주보는 페이지들이 정전 인력으로 인하여 서로 부착되기 때문에 독자들이 페이지를 넘길 때 서로 마주보는 각 페이지를 쉽게 분리할 수 없는 문제점을 일으킨다. 이러한 경우에서, 만일 독자들이 부착된 페이지들을 빠트리거나 부착된 페이지들을 떼어내려는 노력 없이 넘어가는 경우 독자들이 읽지 않은 페이지들이 존재하게 되며, 특히 이는 판매 카탈로그의 경우에 문제를 야기할 것이다. 또한, 페이지를 넘길 때 발생하는 소리(crackling sounds)는 독자들을 불쾌하게 만들 것이다. 이 불쾌감은 분리에 의하여 유도되는 소위 전기 방전에 의한 것으로 고려된다.
상술한 방법으로 제조된 책에서는, 정전 인쇄로 인한 포지티브 및 네거티브 전하가 각 페이지의 인쇄 표면에 불균일하게 대류된다. 따라서, 책의 마주보는 페이지 사이에는 쿨롱의 법칙에 따라 f=kq1q2/r2의 정전기력이 작용하는 것으로 고려된다. 따라서, 대류 전하가 증가할 때, 정전력의 영향도 증가한다. 또한, 책의 마주 보는 페이지들은 국부적으로 페이지들 사이에 게재된 공기 간격을 갖는 대전 인쇄 표면으로 이루어진 단일 캐패시터를 형성하는 것으로 생각된다. 본 기술 분야에서 잘 알려진 바와 같이, 공기의 유전 상수를 "ε", 마주보는 페이지간의 간격을 "d", 마주보는 표면적을 "S"라고 규정할 때, 이 캐패시터의 용량 "C"는 다음 식으로 표현된다.
또한, 캐패시터의 전하를 "Q"로 규정할 때, 마주보는 페이지들간의 전위차 "V"는 공지의 식 2로부터 다음 식 3과 같이 표현된다.
상술한 바와 같이, 책의 각 페이지는 제본 공정에서 가압되고 견고하게 묶여지기 때문에, 상기 식 1에서의 "d"는 감소되어 "C"를 증가시키며, 따라서 상기 식 3에 있어서 인쇄 공정시 인가되는 전압에 따라서 "Q"가 고정되어 있기 때문에 "V"는 "C"가 증가함에 따라 감소한다. 그러나, 독자들이 책의 페이지를 넘길 때, 마주보는 페이지들이 개방되어 "d"가 급격하게 증가하며, 따라서 식 1에서의 "C"가 급격하게 증가한다. 이 결과로서, 캐패시터를 구성하는 마주보는 페이지 간의 전압 "V"가 식 3에 따라서 급격하게 증가되어 전하는 이들 페이지들 간에 소위 박리 방전을 발생시킨다. 이는 상술한 불쾌한 음의 발생 이유가 될 것이다.
그라비어 인쇄를 위하여 일반적으로 사용된 용지는 보통 1010Ω/□ 또는 그 이상의 표면 저항률을 갖는다. 그러나, 만일 이러한 용지 사용에 의하여 정전 인쇄가 이루어진다면 전하(electric charge)로 인하여 상술한 바와 같은 정전기 장애가 발생할 것이다. 용지의 표면 저항률이 감소되어 전하가 감소되고 정전기가 급격하게 감쇠되기 때문에 용지의 표면 도전성이 증가되고 상술한 닙부의 자계 강도가 약해진다. 결과적으로, 인쇄 표면 상에 소위 "누락된 도트(missing dot)"가 발생하기 쉽고 인쇄물의 품질이 저하된다. 최근의 상품 카탈로그에서, 페이지의 수가 증가되는 경향이 있고 인쇄, 운송비용 면에서 얇은 용지를 사용하는 요구가 일어나고 있다. 그러나, 용지의 견고성이 약하기 때문에 이러한 얇은 용지는 인쇄물의 페이지를 넘기는 과정에서 전하의 영향을 크게 받는다.
도 1은 인쇄 용지의 표면 저항률과 용지로부터 얻어진 인쇄물의 총전위간의 관계를 도시한 도면.
도 2는 인쇄 용지의 표면 저항률과 용지로부터 얻어진 인쇄물의 페이지 넘김 소리 강도(intensity of crackle) 간의 관계를 도시한 도면.
본 발명은 정전 그라비어 인쇄에서 소정 범위의 표면 저항률을 갖는 용지를 사용함으로서 인쇄 표면상의 누락된 도트의 발생을 억제하고 정전 인쇄에서 전하의 대류로 인하여 발생하는 상술한 정전기 장애가 발생하지 않도록 한 것이다.
본 발명의 방법에 따르면, 표면 저항률이 1.0×109 내지 9.0×109Ω/□, 바람직하게는 1.0×109 내지 7.0×109Ω/□,가장 바람직하게는 1.0×109 내지 5.0×109Ω/□인 용지가 사용된다. 이러한 표면 저항률 값들은 용지의 수분 함유율이 4% 내지 6% 범위 내의 조건하에 측정된 것이다. 수분 함유율은 온도 23℃±1℃, RH(상대 습도) 50%±2%의 환경 조건 하에서 측정되었다.
일반적으로, 용지는 제지 공정후 표면 사이징(sizing) 처리가 수행된 용지의 양면상에 코팅층이 도포되는 구조를 갖는다. 본 발명에 바람직한 상술한 표면 저항률은 사이징제(sizing agent)에 무기염을 첨가함으로서 실현될 수 있다. 사이징제로서, 본 기술분야에서 알려진 것들이 사용될 수 있다. 무기염으로서, 상술한 범위 내의 표면 저항률을 실현할 수 있는 다양한 종류들과 양이 적절하게 선정될 수 있다. 예를 들어, 용지 60g당 0.15g 내지 0.2g의 비율의 염화나트륨이 함유된 사이징제로 표면 사이징 처리가 수행된 50㎛ 내지 55㎛의 두께를 갖는 용지를 제조함으로서 1.0×109 내지 9.0×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지를 얻을 수 있다.
상기 표면 저항률의 범위를 선정하기 위하여, 총전위 및 페이지 넘김 소리(인쇄물 책자의 페이지를 넘길 때 발생하는 소리) 강도의 측정이 다른 표면 저항률을 갖는 여러 종류의 용지 상에 정전 그라비어 인쇄에 의하여 얻어진 인쇄물 상에서 이루어졌다. 그 결과들이 도 1 및 도 2에 나타난다. 이 측정은 온도 23℃±1℃ 및 RH(상대 습도) 50%±2%의 환경 조건하에서 이루어졌다.
상술한 측정을 실행하기 위하여, 정량 64g/m2, 두께 55㎛, 폭 2,450mm 및 길이 25,000m의 연속 용지 200롤들을 준비하였다. 이 롤들중 100롤은 용지 60g당 0.2g의 염화나트륨이 첨가되고 혼합된 사이징제로 표면 사이징 처리된 용지(이하, "염화나트름 첨가 용지"로 약칭함)로부터 제조되었다. 다른 100롤은 염화나트륨이 첨가되고 혼합되지 않은 사이징제로 표면 사이징 처리된 일반적인 그라비어 인쇄 용지(이하, "무첨가 용지"로 약칭함)로부터 제조되었다.
표면 저항률은 인쇄 직전에 200롤 각각의 최외곽 원주부 근처의 일부로부터 인쇄 직전에 절단된 A4 규격 용지편 6매 각각에 대하여 미츠비시 화학 주식회사제의 저항율계를 사용하여 측정하였으며, 6개의 측정치의 평균값이 각 롤의 용지의 표면 저항률로 평가된다.
용지의 수분 함유율은, 6매의 용지가 절단되었던 각 롤의 부분으로부터 약 1g의 6개의 용지 시편을 절단하고; 100℃의 오븐 내에서 시편을 건조시키는 동안 각 시편의 중량을 측정하고; 중량이 더 이상 변화되지 않는 상태를 절대 건조 조건으로 간주하고; 하기 식에 따라 수분율을 계산함으로서 결정된다.
[시편 중량(g)-절대 건조 조건에서의 시편 중량(g)]/시편 중량(g)
측정을 위하여 시마쥬 주식회사 제의 전자식 수분계가 이용되었다. 각 롤을 위하여 6개 용지 조각의 수분 함유율의 평균값은 각 용지 롤의 수분 함유율로 평가된다. 모든 롤들은 4% 내지 6% 범위 내의 수분 함유율을 갖는 것이 확인되었다.
총전위와 페이지 넘김 소리 강도는 동일한 조건하에서 200 용지 롤 전체에 동일한 패턴, 문자 및 유사한 것을 정전 그라비어 인쇄로 인쇄하고; 각 롤에 대해 72페이지의 AB 판 상품 카탈로그를 20,000부 제작하고; 그 중에서 3부를 임의로 선정하여 측정을 진행하였다.
총전위에 관해서는, 상기 롤들의 인쇄물로부터 선정된 측정하고자하는 3부의 인쇄물 각각에 대하여 측정자가 손으로 1페이지부터 연속적으로 페이지를 넘겼다. 측정자는 측정하고자 하는 인쇄물로부터 10cm 떨어진 위치에서 각 페이지의 넘김시 발생하는 전위의 최대값을 측정하였으며, 각 인쇄물에 대한 35회 측정의 측정값의 절대값의 합을 계산하였다. 그후 인쇄물 3부의 절대값의 각 합의 평균값을 각 롤의 인쇄물의 총전위로 결정하였다. 측정을 위하여, 시세이도 정전기 주식회사 제의 전위측정기를 사용하였다.
페이지 넘김 소리 강도에 관해서는, 상술한 총전위 측정과 함께, 측정자는 3부 인쇄물의 각 인쇄물의 페이지를 넘길 때마다 발생된 음을 청취하였으며, 음량을 큰 소리, 중간 소리, 작은 소리, 무음으로 분류하였다. 측정자는 각 분류들을 위하여 3, 2, 1 및 0의 평가 수치를 부여하고 각 인쇄물에 대한 총 평가 수치를 계산하였다. 인쇄물 3부의 각각의 총 평가 수치의 평균값이 각 롤의 인쇄물의 페이지 넘김 소리 강도로 결정된다.
도 1 및 도 2에 도시된 그래프들에서, 흰 원들은 상술한 염화나트륨 첨가 용지 100롤에 대한 측정값들을 나타내며, 검은 원들이 상술한 무첨가 용지 100롤에 대한 측정값을 나타낸다. 일부 측정된 값들이 서로 근사치적으로 중첩되었기 때문에 각 원들의 수는 100개 이하이다. 횡축은 대수 눈금(log scale)을 나타낸다.
모든 측정 대상 인쇄물들에 있어서, 특히 적은 표면 저항률을 갖는 용지의 인쇄물에 있어서 다른 인쇄물과 비교하여 누락된 도트들의 발생 면에서 육안 검사에 의하여 어떠한 차이점도 관측되지 않았다.
상기에서 명백한 바와 같이, 인쇄 전의 용지 표면 저항률과 대응 용지를 이용한 인쇄물의 총전위 및 책장 넘김 소리 강도 사이에는 관계가 있으며, 1.0×109 내지 9.0×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지의 경우, 인쇄물의 총전위와 책장 넘김 소리 강도의 값은 상기 범위를 초과하는 표면 저항률을 갖는 용지, 특히 대부분의 무첨가 용지의 총전위와 책장 넘김 소리 강도보다는 적어 실질적인 장애가 발생하지 않는다. 1.0×109 내지 7.0×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지의 경우에, 인쇄물의 총전위와 책장 넘김 소리 강도의 값은 거의 모든 무첨가 용지의 총전위와 책장 넘김 소리 강도보다는 적으며, 1.0×109 내지 5.0×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지의 경우에, 인쇄물의 총전위와 책장 넘김 소리 강도의 값은 실질적으로 무시할만 한다. 예를 들어, 8.6kV의 총전위, 0.5V의 최대 측정 전위 및 3.3의 페이지 넘김 소리 강도를 갖기 위하여 결정된 4.8×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지로부터의 인쇄물(72페이지의 카탈로그)의 예는 페이지 넘김 측정에서 단일 인쇄물당 평가치가 1인 페이지 넘김 소리를 3 또는 4회 발생시켜 거의 불쾌감을 야기하지 않으며 페이지의 부착을 야기하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인쇄 방법은 인쇄물 내의 누락된 도트의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 정전기 장애를 제거할 수 있어 특히 얇은 종이를 이용하는 그라비어 인쇄에 우수한 이용성을 갖는다.

Claims (5)

  1. 온도 23℃±1℃ 및 RH(상대 습도) 50%±2%의 환경 조건 하에서 4% 내지 6%의 수분 함유율 및 1.0×109 내지 9.0×109Ω/□의 표면 저항률을 갖는 용지를 이용하여 정전기 인쇄를 수행하는 것을 특징으로 하는 그라비어 인쇄 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 용지의 표면 저항률은 1.0×109 내지 7.0×109Ω/□범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 그라비어 인쇄 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 용지의 표면 저항률은 1.0×109 내지 5.0×109Ω/□범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 그라비어 인쇄 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 용지는 용지 60g당 0.15g 내지 0.2g의 무기염을 함유한 사이징제(sizing agent)로 표면 사이징 처리한 것을 특징으로 하는 그라비어 인쇄 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 무기염은 염화나트륨인 것을 특징으로 하는 그라비어 인쇄 방법.
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