KR101757836B1 - 배급기 롤러 - Google Patents

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게르하르트 바르트쉐르
우베 제틀
헨드릭 안조르게
실케 그로쎄
비르기트 프링스
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펠릭스 뵈트쳐 게엠베하 운트 체오. 카케
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Abstract

롤러 코어를 제공하는 단계;
폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머 기재의 액체 코팅 조성물을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 얻어질 수 있는 강성 롤러의 배급기 롤러 또는 릴산 롤러로서의 용도가 제공된다.

Description

배급기 롤러{Distributor rollers}
본 발명은 강성 롤러의 제작방법, 강성 롤러, 및 강성 롤러의 용도에 관한 것이다.
오프셋 프린팅은 인쇄 방법들 중에서 여전히 많이 이용되는 기술이다. 그것은 신문, 잡지, 카탈로그, 및 포장 인쇄 등에서 채택되는 간접 인쇄 방법이다. 오프셋 프린팅에서는, 통상적으로는 얇은 알루미늄판인 인쇄판(printing forme)이 준비된다. 이것은, 플레이트 실린더(plate cylinder)에 팽팽하게 고정되고, 인쇄 기계에 있는 잉크 시스템(inking system) 및 댐핑 시스템(damping system)과 접촉한다. 인쇄판의 친지방성(lipophilic) 영역들은 인쇄용 잉크를 받아들이고, 친수성 영역들은 잉크가 없는 채로 남게 된다.
인쇄용 잉크는, 플레이트 실린더로부터 프린팅 블랭킷(printing blanket) 상으로 전달되는바, 그 프린팅 블랭킷은 블랭킷 실린더(blanket cylinder) 또는 오프셋 실린더(offset cylinder) 상에 장착되어 있는 것이다. 그 다음, 블랭킷 실린더는, 다른 블랭킷 실린더 또는 가압 실린더(impression cylinder)의 도움을 받아서, 인쇄될 매체에 잉크를 전달한다.
균일한 잉크막(ink film)을 얻기 위하여, 그 잉크는 특정의 잉크 시스템을 통하여 저장부로부터 적용된다. 통상적으로, 그 잉크 시스템에서는, 잉크가 다수의 롤러들에 의하여 잉크 롤러 밀(ink roller mill)에 걸쳐 이송된다. 여기에서는 강성 롤러들(배급기 롤러들) 및 탄성 롤러들(잉크 롤러들)이 교번하여 배치된다.
배급기 롤러들은 통상적으로 릴산(Rilsan) 코팅을 가진 스틸 코어(steel core)로 이루어지고, 따라서 종종 릴산 롤러라고 불리기도 한다. 이것은 보통의 경우에 다음과 같은 방법에 의해 제작된다: 네이키드 스틸 코어(naked steel core)가 가열된 후에, 회전하면서 릴산 파우더(Rilsan powder)(특정 유형의 폴리아미드)의 탕(bath) 안으로 도입된다. 릴산 파우더는 고온의 코어와 접촉함에 따라 녹고, 따라서 상대적으로 균일한 코팅을 제공한다. 그 코팅의 표면 품질은 오프셋 프린팅에서의 적용에는 불충분하므로, 그것은 예를 들어 연마 공정에 의하는 등에 의한 처리를 받아야 한다.
이 방법의 단점은, 비용(많은 비용이 소요되는 연마 공정 및 앞서 코팅되었던 재료의 제거)과 높은 층 밀도(layer density)이다. 대략 100　㎛ 미만의 층 두께를 얻는 것은 곤란하다. 그러나, 이러한 층 두께는 특히 내부적으로 냉각되는 배급기 롤러들이 채택되는 경우에 요망되는 것인데, 오늘날의 많은 인쇄 기계(printing machine)들에서는 내부 냉각이 필요하다. 너무 두꺼운 코팅은 배급기 롤러의 표면으로부터의 열의 효과적인 분산을 저지한다.
EP 0　942　833 B1 에는 예를 들어 폴리머성 니트릴/부타디엔(polymeric nitrile/butadiene), 페놀 수지(phenolic resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 폴리우레탄, 및 다른 재료와 같은 엘라스토머성 코팅 재료(elastomeric coating material)가 롤러에 적용되는 잉크 롤러가 개시되어 있다.
DE 10　2007　062　940 에는, 코팅이 적어도 지배적으로 불소 폴리머(fluorinated polymer)로 이루어진 롤러들이 개시되어 있다.
본 발명은 종래 기술의 전술된 단점들을 해결하는 롤러 및 그 롤러의 제작방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적은:
롤러 코어를 제공하는 단계;
폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머 기재의 액체 코팅 조성물을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하고,
상기 롤러의 온도는 내부적인 가열 또는 냉각에 의하여 제어되는, 강성 롤러의 제작방법에 의하여 달성된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 제1 단계에서는 롤러 코어가 제공된다. 통상적인 롤러 코어는 금속, 특히 스틸(steel) 및 알루미늄으로 만들어진다. 그러나, 롤러 코어는 비금속성의 롤러 코어일 수도 있는바, 예를 들어 세라믹, 유리섬유 강화 플라스틱(glass-fiber reinforced plastic; GFRP) 또는 탄소섬유 강화 플라스틱(carbon-fiber reinforced plastic; CFRP)으로 만들어진 것일 수 있다.
본 발명에 따른 롤러 코어는 내부적으로 가열 또는 냉각되는 롤러를 위해 의도된 것이다. 내부 가열 또는 냉각을 가진 롤러는, 열 전달 매체에 의하여 온도가 제어될 수 있는 롤러이다. 그 열 전달 매체는 액체이거나 또는 온도제어되는 공기일 수 있다. 냉각을 위해서는 보통 온도 제어 시스템이 채택된다. 해당 롤러는 예를 들어 DE 93　169　324에 공지되어 있다.
일 실시예에서, 롤러 코어는 0.1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛의 조도(Rz)를 가질 수 있다.
상기 롤러 코어에는 액체 코팅 조성물이 적용된다. 코팅 조성물은 본질적으로 폴리이미드 또는 폴리아미드 프리폴리머를 포함한다. 폴리이미드는, (C=O)-NR-(C=O) 그룹(group)을 포함하는 폴리머이고, 폴리아미드-이미드는, 폴리이미드 (C=O)-NR-(C=O) 및 폴리아미드(C=O)-NR2 유닛(unit)으로 이루어진 코폴리머(copolymer)이다. 폴리이미드의 준비를 위한 시작 재료는, 바람직하게는 방향족 테트라카르복실산 디안하이드리드(aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides)를 가진 방향족 및 지방족 디아민(aromatic and aliphatic diamines)인데; 디아민 대신에 디이소시아네이트(diisocyanates)가 채택될 수도 있다. 제1 단계에서는 폴리아믹산이 형성되고, 이것은 추가적인 반응을 거쳐서 폴리이미드를 형성한다. 한편, 폴리아미드-이미드를 위한 시작 재료는, 바람직하게는 방향족 및 지방족 디아민 또는 디이소시아네이트(aromatic or aliphatic diamines or diisocyanates)를 가진 방향족 트리카르복실산 앤하이드라이드(aromatic tricarboxylic acid anhydrides)이다.
"프리폴리머"는 폴리머를 형성하도록 부분적으로는 반응하였지만 완전히 반응하지는 않은 반응성 모노머(reactive monomers)의 혼합물을 의미한다. 폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머의 경우에, 경화 반응은 롤러 코어에 대한 적용 후에 수행된다. 그 경화는 가열에 의하여 이루어지거나 또는 촉진된다.
층 두께로서는, 원칙적으로 1 내지 1000 ㎛ 의 범위가 적합한 것으로 밝혀졌으며, 10 내지 200 ㎛ 또는 20 내지 120 ㎛ 의 범위가 바람직하다.
코팅 조성물이 본질적으로 폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머를 기초로 한 것으로서 채택되더라도, 코팅 조성물은 다른 재료, 특히 필러, 첨가제, 착색제 등을 함유할 수 있다. 바람직하게는, 코팅 조성물이 주요 성분으로서 (50 중량% 이상의) 폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머를 함유한다.
일 실시예에서, 코팅 조성물은 상기 프리폴리머로서 폴리이미드 프리폴리머만을 함유한다.
다른 실시예에서, 코팅 조성물은 폴리아미드-이미드 프리폴리머만을 함유한다.
다른 실시예에서, 코팅 조성물은 폴리이미드 프리폴리머와 폴리아미드-이미드 프리폴리머 둘 다를 함유한다.
다른 실시예의 롤러에서는, 코팅 조성물이 폴리이미드 프리폴리머를 함유하고, 그 코팅 조성물 내에 폴리아미드 또는 폴리아미드-이미드가 추가적으로 함유된다.
다른 실시예의 롤러에서는, 코팅 조성물이 이미드 프리폴리머 대신에 용해된 폴리이미드(dissolved polyimides)를 함유한다.
일 실시예에서, 코팅 조성물은 폴리아미드 또는 폴리아미드 프리폴리머를 추가적으로 함유한다. 바람직하게는, 폴리이미드 프리폴리머 대 폴리아미드 + 폴리아미드 프리폴리머의 비율은 10:0 내지 10:9 이다.
특히, 코팅 조성물은 용해된 폴리아미드-이미드를 함유할 수도 있다.
액체 코팅 조성물을 적용하는 적합한 방법에는, 특히 분무, 나이프 코팅, 박막 스핀 캐스팅, 또는 링 코팅이 포함된다.
그 적용 후에는, 액체 코팅 조성물이 경화 공정(curing process)에 의하여 응고되는바, 즉 추가적인 반응을 통하여 폴리머를 형성한다. 프리폴리머가 용해제를 함유한다면, 그 응고는 용해제의 건조/증발에 의하여 지원받는다. 본 발명에 따라 적용되는 재료는, 바람직하게도 균일하고 높은 품질을 갖는 표면을 갖게 되는바, 경화 후에 그 코팅 조성물의 연마가 필요하지 않다.
이것은 열의 충분한 분산을 위한 낮은 층 두께와 낮은 제작 비용으로 귀결된다. 또한, 본 발명에 따른 롤러는 인쇄 공정에서의 우수한 특성들을 갖는바, 즉 높은 마모 저항성, 높은 화학물 저항성, 우수한 잉크 수용성(good ink reception), 우수한 잉크 분리성(good ink release), 및 우수한 청결화 특성을 갖는다. 이 특성들은, 상기 표면이 연마되지 않기 때문에 어떠한 소공(pore)들을 가지지 않아서 인쇄 공정 중에 있어서의 침전물에 대한 저항성이 우수하다는 사실로부터 귀결되는 것이다.
또한 본 발명은 본 발명에 의한 방법에 의하여 얻어질 수 있는, 내부적으로 가열 또는 냉각되는 강성 롤러에 관한 것이기도 하다. 본 발명에 따른 롤러는 롤러 코어와 그 위에 제공된 코팅을 특징으로 하는바, 그 코팅은 응고되되 바람직하게는 연마되지 않은 폴리이미드 기재의 코팅이며, 그 코팅의 층 두께는 1 내지 1000 ㎛ 이다.
본 발명에 따른 롤러의 코팅은 0.5 내지 500 MPa 범위 내의 탄성 계수를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 롤러 코어는 0.1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 1 내지 30 ㎛ 의 조도(Rz)를 갖는다. 그 코팅 조성물의 적용은, 조도의 감소로 귀결될 수 있다. 일반적으로, 응고된 코팅의 조도는 롤러 코어의 조도보다 낮다.
본 발명은 롤러의 미리 결정된 조도를 조정하기 위한 방법에 관한 것이기도 한데, 여기에서는 결정된 조도를 갖는 롤러 코어가 코팅됨으로써, 코팅 조성물의 결정된 조도를 갖는 롤러가 얻어진다.
특히, 본 발명에 따른 롤러는 내부적으로 가열 또는 냉각되는 롤러 및/또는 진동 롤러에 적합하다. 내부적으로 가열 또는 냉각되는 롤러는, 롤링 공정(rolling process)으로부터의 열을 분산시키기 위하여 이용되고, 따라서 균일한 인쇄 조건을 제공한다. "진동"이라 함은 작동시에 (예를 들어 회전하는 상태에서) 롤러가, 잉크막의 균일성의 향상을 위하여 축방향으로 왕복됨을 의미한다.
그러나, 폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 기재의 코팅을 갖는 롤러는 내부적으로 가열 또는 냉각되는 롤러의 경우에만 유리한 것이 아니라, 냉각 또는 가열이 없는 형태의 롤러의 경우에도 유리하다. 한편으로는, 표면의 연마가 필요하지 않다는 사실로 인하여 그 제작이 용이하게 된다. 특히, 그 코팅의 조도는 롤러 코어의 조도 및 코팅의 두께를 선택함에 의하여 설정될 수 있다.
그러므로, 본 발명은:
롤러 코어(roller core)를 제공하는 단계;
폴리이미드(polyimide) 또는 폴리아미드-이미드(polyamide-imide) 프리폴리머(prepolymer) 기재의 액체 코팅 조성물(liquid coating composition)을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 얻을 수 있는 강성 롤러(rigid roller)의 배급기 롤러 또는 릴산 롤러(Rilsan roller)로서의 용도에 관한 것이기도 하다.
또한 본 발명은 강성 배급기 롤러들 및 탄성 롤러들을 포함하는 잉크 시스템에 관한 것이기도 한데, 그 잉크시스템에서,
적어도 하나의 강성 배급기 롤러는,
롤러 코어를 제공하는 단계;
폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머 기재의 액체 코팅 조성물을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 얻을 수 있는 롤러이다.
본 발명에 따른 롤러는, 특히 배급기 롤러 및 릴산 롤러로서 적합하다. 이 롤러의 바람직한 적용 분야는 오프셋 프린팅이다.
본 발명은 하기의 예들에 의하여 추가적으로 예시된다.
도 1 에는 잉크 공급원 롤러(ink fountain roller; 1), 옮김 롤러(ductor roller; 2), 배급기 롤러(3)들, 전달 롤러(transfer roller; 4)들, 및 잉크판 롤러(ink forme roller; 5)들을 구비한 잉크 시스템이 도시되어 있다.
예 1
박막 스핀 캐스팅 공정(thin film spin casting process)에 의하여, 폴리아믹산(polyamic acid)의 용액이 스틸 코어에 가해진다. 그 재료는 회전 상태에서 가열되어, 용해제의 상당 부분(substantial part)이 증발하게 된다. 이것은 그 회전 종료 후에, 코팅 조성물이 안정적으로 남게 되도록 한다. 후속하여, 그 롤러는 250　℃ 까지 어닐링(annealling)된다. 이러한 롤러에 의한 인쇄 실험에 따르면, 뛰어난 결과가 얻어진다.
예 2
예 1 에 따른 방법에서는 15　㎛의 조도(Rz)를 가진 스틸 코어가 채택되었다. 예 1 에 따른 80　㎛의 두께를 갖는 코팅에서는, 대략 2.2　㎛의 조도(Rz)가 그 표면 상에 남게 된다. 30　㎛의 층 두께를 가진 코팅에서는 대략 5　㎛ 의 조도(Rz)가 남는바, 즉 그 코팅의 조도는 코팅 두께를 선택함에 의하여 조정될 수 있다.

Claims (24)

  1. 롤러 코어(roller core)를 제공하는 단계;
    폴리이미드(polyimide) 프리폴리머(prepolymer) 또는 폴리아미드-이미드(polyamide-imide) 프리폴리머(prepolymer) 기재의 액체 코팅 조성물(liquid coating composition)을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
    상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 얻을 수 있는, 배급기 롤러 또는 릴산 롤러(Rilsan roller)로서의 이용을 위한 강성 롤러(rigid roller).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강성 롤러는 오프셋 프린팅(offset printing)을 위하여 이용되는, 강성 롤러.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강성 롤러는, 롤러 코어, 및 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께를 갖는 폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 기재의 응고된 코팅을 포함하는, 강성 롤러.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 롤러 코어는, 0.1 내지 100 ㎛ 의 조도(roughness; Rz)를 갖는, 강성 롤러.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조도(Rz)는 1 내지 30 ㎛인, 강성 롤러.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은, 폴리아미드, 폴리아미드 프리폴리머, 폴리아미드-이미드, 필러(filler), 첨가제(additive) 및 착색제(colorant) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 추가적으로 함유하는, 강성 롤러.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 층 두께는 10 내지 200 ㎛ 의 범위 내에 있는, 강성 롤러.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 층 두께는 20 내지 120 ㎛ 의 범위 내에 있는, 강성 롤러.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    액체 코팅 조성물의 적용은, 분무(spraying), 나이프 코팅(knife coating), 박막 스핀 캐스팅(thin-film spin casting), 또는 링 코팅(ring coating)에 의하여 수행되는, 강성 롤러.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물의 응고는 상기 프리폴리머를 경화시킴에 의하여 수행되는, 강성 롤러.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물의 응고는, 용해제(solvent)를 건조시킴과 함께, 상기 프리폴리머를 경화시킴에 의하여 수행되는, 강성 롤러.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 상기 응고 후에 연마되지 않는, 강성 롤러.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    응고된 코팅 조성물의 탄성 계수(modulus of elasticity)는 0.5 내지 500 MPa 의 범위 내에 있는, 강성 롤러.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    롤러 코어의 조도는 응고된 코팅 조성물의 조도보다 높은, 강성 롤러.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 강성 롤러는, 내부적으로 가열 또는 냉각되는 롤러이고 그리고/또는 진동하는 롤러(oscillating roller)인, 강성 롤러.
  16. 롤러 코어를 제공하는 단계;
    폴리이미드 프리폴리머 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머 기재의 액체 코팅 조성물을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
    상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하고,
    상기 롤러의 온도는 내부적인 가열 또는 냉각에 의하여 제어되는, 강성 롤러의 제작방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    액체 코팅 조성물의 상기 적용은, 분무, 나이프 코팅, 박막 스핀 캐스팅, 또는 링 코팅에 의하여 수행됨을 특징으로 하는, 강성 롤러의 제작방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    코팅 조성물의 상기 응고는 프리폴리머를 경화시킴에 의해 이루어짐을 특징으로 하는, 강성 롤러의 제작방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    코팅 조성물의 상기 응고는, 용해제를 건조시킴과 함께, 프리폴리머를 경화시킴에 의해 이루어짐을 특징으로 하는, 강성 롤러의 제작방법.
  20. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은 응고 후에 연마되지 않는, 강성 롤러의 제작방법.
  21. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 코팅 조성물은, 폴리아미드, 폴리아미드 프리폴리머, 폴리아미드-이미드, 필러, 첨가제 및 착색제 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 추가적으로 함유하는, 강성 롤러의 제작방법.
  22. 제 16 항 또는 제 17 항에 따른 강성 롤러의 제작방법에 의하여 얻어질 수 있는 강성 롤러로서, 내부적으로 가열 또는 냉각되는, 강성 롤러.
  23. 강성 배급기 롤러들 및 탄성 롤러들을 포함하는 잉크 시스템으로서,
    적어도 하나의 강성 배급기 롤러는,
    롤러 코어를 제공하는 단계;
    폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머 기재의 액체 코팅 조성물을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계; 및
    상기 롤러 코어 상의 상기 액체 코팅 조성물을 응고시키는 단계;를 포함하는 방법에 의하여 얻을 수 있는 롤러인, 잉크 시스템.
  24. 결정된 조도를 갖는 롤러 코어를 제공하는 단계; 및
    폴리이미드 또는 폴리아미드-이미드 프리폴리머 기재의 액체 코팅 조성물을 1 내지 1000 ㎛ 의 층 두께로 적용하는 단계;를 포함하고,
    상기 층 두께는 롤러의 미리 결정된 조도를 얻도록 선택되는, 롤러의 조도를 조정하는 방법.
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