KR20050001470A - 수성 그라비어 인쇄방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 다수의 인쇄 유닛 공정으로 이루어져 있으며, 각각의 인쇄 유닛 공정이 인쇄 공정, 건조 공정 및 냉각 공정을 포함하고, 각각의 인쇄 유닛에서 건조 공정에 공급되는 열량을, 인쇄된 웹의 온도를 후속 인쇄 공정 전에 균일하게 하기 위해, 냉각 공정에서 제거함을 특징으로 하는, 수성 다색 그라비어 인쇄방법과 이를 위한 장치를 제공한다.

Description

수성 그라비어 인쇄방법 및 이를 위한 장치{Method for aqueous gravure printing and apparatus therefor}
본 발명은 수성 그라비어 인쇄방법, 특히 냉각 공정을 특징으로 하는 다색 그라비어 인쇄방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
포장 재료의 인쇄는 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄 등에 의해 수행되며, 그라비어 인쇄는 디자인과 계조(gradation)의 미세한 부분까지 우수하게 재현하여 사진과 같은 인쇄물을 생성시키기 때문에 상품에 대한 디스플레이효과를 요하는 물질을 포장하는 데 종종 사용된다. 그라비어 인쇄는 통상적인 그라비어, 요판 그라비어, 전자 사진판화 등에 의해 새겨진 드럼 표면 상의 요면에 유성 잉크를 채우고, 잉크를 원료 웹으로 전사한 다음, 잉크의 용매를 증발 건조시키기 위해 열풍을 송풍하는 단계를 포함한다. 유성 잉크는 폴리우레탄, 아크릴 수지, 니트로셀룰로즈 또는 염소화 폴리올레핀과 같은 수지를 용매 속으로 용해시켜 제조한 비이클 중의 안료의 분산물이다.
통상적인 용매는, 톨루엔(40%)-에틸 아세테이트(40%)-이소프로필 알콜(20%)의 혼합물 또는 메틸 에틸 케톤(40%)-에틸 아세테이트(40%)-이소프로필 알콜(20%)의 혼합물 등이다. 유성 잉크의 고형분, 즉 고체 및 안료는 통상 8 내지 10%이고, 차폐성이 필요한 백색 고체 잉크의 경우, 고형분이 30%인 것이 사용된다. 일반적으로, 열풍의 온도는 55 내지 60℃이고, 송풍 용적은 30 내지 70m3/분이다. 이러한 조건하에, 인쇄 속도를 120 내지 200m/분으로 설정할 수 있다. 다색 인쇄시, 사용된 색상의 수는 2 내지 10개이고, 색상의 수가 많을수록 인쇄는 보다 더 사진과 같이 미려해진다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 배향된 폴리프로필렌(OPP), 배향된 나일론(O-NY) 필름 등이 인쇄시 빈번하게 사용되는 포장재이지만, 기타 적용 가능한 필름은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC) 등의 단층필름, PET, PP, PS, PE, PVC 등의 수축 가능한 필름, 및 PE 및 PVC의 신장된 필름이다.
최근, 유성 잉크의 용매로 인한 인쇄 작업시의 악취, 작업 환경에서 건강에 미치는 악영향, 폭발의 위험성, 인쇄물의 잔류 용매 냄새, 공장 주변의 환경 오염, CO2의 감소, 모든 용매가 인쇄 공정에서 증기화됨으로 인한 용매 공급원의 소비 등의 문제로 인해, 그라비어 인쇄는 수성 잉크를 사용하는 수성 방법으로 이행하고 있다[참조; 일본 특허 제3249223호, 일본 공개특허공보 제2001-030611A호 및 일본 공개특허공보 제2002-096448A호].
그러나 수성 잉크에 사용되는 용매는, 예를 들면 증기화 잠열이 470.7cal/g인 물(70%)-에탄올(30%)인데, 이의 증기화 잠열은 유성 잉크의 용매, 예를 들면, 톨루엔(40%)-에틸 아세테이트(40%)-이소프로필 알콜(20%)의 경우 101.9cal/g이나 메틸 에틸 케톤(40%)-에틸 아세테이트(40%)-이소프로필 알콜(20%)의 경우 109.1cal/g와 크게 대비된다. 즉, 건조에 필요한 열량이 통상적인 유성 잉크의 4.3 내지 4.6배나 많다. 그라비어 잉크에서 사용되는 주요 용매의 특성을 표 1에 요약해두었다.
대응책으로, 인쇄물의 농도가 소용적의 수성 잉크를 사용하는 경우에도 변하지 않는 범위에서 안료의 양을 증가시킴으로써 수성 잉크의 고형분을 증가시킬 수 있는데, 이러한 수단은 잉크 농도의 20% 증가로 제한된다. 따라서, 안료의 양을 증가시킨다 하더라도 유성 잉크의 경우 여전히 열을 3.4 내지 3.7배 공급해야 하며 이로 인해 건조 공정에서의 체류 시간을 연장시켜 열풍의 송풍 용적을 증가시키거나 열풍 온도를 상승시켜야 한다.
그러나, 체류 시간을 연장시키면 인쇄 속도가 저하되고, 송풍 용적을 증가시키면 에너지 효율이 저하되고 사용하기전의 웹이 송풍에 의해 플랩핑을 일으킨다. 효율적 가열의 견지에서 열풍 온도를 증가시키는 것이 가장 적합하지만, 웹의 신장에 의해 유도되는 각 색상의 인쇄 핏치 사이의 슬리패지를 포함해서, 원료 웹의 온도를 상승시키는 결과를 가져온다.
PET 필름, O-NY 필름 및 OPP 필름의 신도(핏치 신도)의 온도 의존도가 도 3에 도시되어 있다. OPP 필름의 신도가 가장 높고, 그 다음이 O-NY 필름이 높고, 그 다음이 PET 필름이다.
인쇄 핏치의 슬리패지는 스캐닝 헤드에 의해 원료 웹의 가장자리에 인쇄된 사다리꼴(거의 삼각형) 형태의 색 제어 마크를 판독함으로써 교정하고, 사다리꼴 마크의 저변(10mm) 말단으로부터 후속 마크의 전방 말단까지의 거리(20.0mm)가 0.2mm 이상 어긋나면, 보정 롤을 자동적으로 살짝 이동시킴으로써 인쇄하기까지 통과하는 길이를 조절한다.
그러나, 신도가 큰 경우, 선행 인쇄 유닛으로 인쇄한 패턴의 신장에 의해 변형이 발생한다(제1 인쇄 유닛에 인쇄된 패턴의 변형이 가장 크다). 결과적으로, 컬러 드리프트(인쇄의 슬리패지)가 선행 인쇄 패턴과 그 위에 인쇄된 패턴 사이에 발생하고, 이는 보정 롤에 의해 제거될 수 없다.
한편, 신도가 작은 PET 필름과 O-NY 필름이 120m/분 이상의 인쇄 속도에서, 120℃ 이상의 건조용 열풍 온도에서 인쇄될 수 있지만, 신도가 큰 OPP 필름은 저렴하고 광범위하게 사용되기는 하지만 컬러 드리프트(인쇄의 슬리패지)를 포함하는 패턴의 변형으로 인해 인쇄될 수 없다.
본 발명의 목적은, OPP 필름 또는 OPP 필름보다 신도가 높은 필름이라 하더라도 이러한 필름을 120m/분 이상의 인쇄 속도에서 컬러 드리프트(인쇄의 슬리패지) 없이 건조용 열풍 온도를 120℃ 이상으로 하여 인쇄할 수 있는, 수성 다색 그라비어 인쇄방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수성 다색 그라비어 인쇄 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 장치를 도시한 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따르는 장치의 부분 확대도이며,
도 3은 다양한 필름의 신도(핏치 신도)의 온도 의존성을 보여주는 그래프이고,
도 4는 다양한 필름의 인장탄성율의 온도 의존성을 보여주는 그래프이다.
도 1 및 2에 제시된 부호는 다음과 같이 정의된다:
l: 원료 웹
11: 인쇄면
12: 액체 도포면
100: 급지부
200: 제1 인쇄 유닛
210: 인쇄부
211; 판통
212: 압통
213: 퍼니셔 롤
220:건조부
230:냉각부
231:냉각롤
232: 냉풍 송풍기
233: 몰레톤 롤
234: 냉풍 노즐
300: 제2 인쇄 유닛
400: 제3 인쇄 유닛
500: 제4인쇄 유닛
600: 제5 인쇄 유닛
본 발명자들은 상기한 목적을 달성하기 위해 예의 연구한 결과 수성 다색 그라비어 인쇄의 각각의 색상에 대한 인쇄 유닛의 인쇄-건조-냉각 공정에 있어서, 유성 그라비어 인쇄의 경우 3.5배의 열량이 열풍 온도의 상승에 의해 건조 공정에서 공급되는 경우, 원료 웹의 온도가 불충분한 냉각에 의해 상승된다는 사실을 발견하였다. 따라서, 제2 색상 인쇄, 제3 색상 인쇄 등으로 진행되어 갈수록 열이 서서히 누적되어, 원료 웹의 온도가 서서히 상승한다. 결과적으로, 신도는 (신도의 온도 의존성을 도시하는) 도 3에서 라인(OPP-20㎛)을 따라 증가하여, 패턴(변형)이 허용될 수 없을 정도로 팽창하고 컬러 드리프트(인쇄 슬리패지)가 발생한다.
이후, 본 발명자들은 컬러 드리프트가 유발되는 상기 원인을 제거하기 위해 추가로 연구한 결과, 심지어 열풍 온도가 상승하여 신장이 일어나는 경우에도, 인쇄 유닛에 공급되는 열량을 제거하기 위해 냉각 공정에서 이를 충분하게 냉각시킴으로써 컬러 드리프트 문제가 해결될 수 있음을 발견하였다. 즉, 웹의 온도 또는 각각의 색상의 인쇄가 거의 균일하게 되도록 웹을 냉각시키는 경우, 웹의 신도가 인쇄시 거의 동일해진다. 따라서, 패턴은 변형되지 않으며, 컬러 드리프트가 발생하지 않는다.
온도 상승에 따른 신도의 증가는 온도 증가시 인장탄성율이 감소된데 기인하므로, 필름의 신도와 인장탄성율은 상반되는 관계에 있다.
인장탄성율의 온도 의존성은 도 4에 도시되어 있다. PET와 OPP의 신도(장력: 폭 800mm 당 8kg)와 30℃에서의 인장탄성율의 관계에 관해서는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, PET의 신도가 약 0.15%이고, OPP의 신도가 약 0.45%이며, PET의 인장탄성율이 약 440kgf/mm2이고, OPP의 인장탄성율은 약 150kgf/mm2이다. 따라서, OPP/PET의 신도비는 0.45%/0.15% = 3.0이고, OPP/PET의 인장탄성율의 비는 150kgf/mm2/440kgf/mm2= 1/3이므로, 이들 인자는 상반 관계에 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 온도가 상승하면서 인장탄성율이 감소됨에 따라 필름이 신장된다고 하더라도, 필름이 냉각 공정에서 원래의 원도로 냉각되는 경우, 인장탄성율은 원래의 수치로 회복되며, 신장된 필름도 원래 상태로 복귀된다.
OPP 필름(20㎛)의 경우, 크기가 5cm인 패턴이 0.2mm 이상 어긋나는 경우가 컬러 드리프트로 인지될 수 있다. 따라서, 각 색상의 인쇄시 신도의 차이는 0.4%(0.2/50 x 100) 이하만이 허용될 수 있다. 제1 색상의 인쇄 온도(인쇄시 원료 웹의 온도)가 25℃인 경우, 25℃에서의 신도가 도 3의 전체 라인(OPP-20㎛)으로부터 약 0.3%임을 확인할 수 있으므로, 컬러 드리프트가 인식되지 않는 신장 허용 한계는 0.7% 이하로 추정될 수 있는데, 이는 0.3%에 상기 0.4%를 합산하여 수득한다. 신도 0.7%는 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 약 43℃에서 발생한다. 따라서, 각각의 인쇄시 원료 웹을 43℃ 이하로 냉각시킴으로써 인지될 수 있는 컬러 드리프트가 발생되지 않음을 확인할 수 있다.
더욱이, 본 발명자들은 또한, 기존의 냉각이 원료 웹의 인쇄될 면, 즉 한 면에 냉풍 또는 냉각 롤에 의해 순간적으로 수행되기 때문에 이러한 냉각 공정이 수행된 후 인쇄면의 뒷면에 남아 있는 잔류 열이 열전사에 의해 퍼지기 때문에 냉각이 불충분함을 발견하였다. 이후, 본 발명자들은 냉풍 및 냉각 롤에 의한 냉각 이외에도 인쇄면의 뒷면에 액체를 도포한 다음, 냉풍을 송풍함으로써 증기화 잠열에 의해 맞은편 표면을 냉각시키는 것을 고안하였다. 본 발명자들은 이러한 수단이 매우 효과적임을 발견하였다.
본 발명은 이러한 발견을 근거로 완성되었으며, 다음과 같은 수성 다색 그라비어 인쇄방법을 제공한다:
다수의 인쇄 유닛 공정으로 이루어져 있으며, 각각의 인쇄 유닛 공정이 인쇄 공정, 건조 공정 및 냉각 공정을 포함하고, 각각의 인쇄 유닛에서 건조 공정에 공급되는 열량을, 인쇄된 웹의 온도를 후속 인쇄 공정 전에 균일하게 하기 위해, 냉각 공정에서 제거함을 특징으로 하는, 수성 다색 그라비어 인쇄방법.
본 발명의 수성 다색 그라비어 인쇄방법에서, 원료 웹의 온도가 각각의 인쇄 유닛에서의 인쇄시 거의 동일해지도록 원료 웹이 냉각되기 때문에, 원료 웹의 신도는 각 색상의 인쇄시 거의 동일해지며, 신도의 차이가 거의 없다. 따라서, 인쇄 슬리패지가 발생하지 않는다. 더욱이, 신도는 냉각에 의해 작아진다.
본 발명의 수성 다색 그라비어 인쇄장치는 각각 인쇄부, 인쇄면이 롤 표면을 향하도록 원료 웹이 권취되어 있는 건조부 및 냉각부를 포함하는 다수의 인쇄 유닛을 갖고, 냉각부가 냉각 롤, 인쇄면에 냉풍을 송풍하는 송풍기, 인쇄면의 뒷면에냉각 액체를 도포하는 어플리케이터, 및 인쇄면의 뒷면으로부터 냉각 액체의 증기화를 가속시키기 위해 인쇄면의 뒷면에 바람을 송풍하는 또 다른 송풍기를 포함한다.
본 발명의 장치에서, 인쇄면이 냉각 롤 및 송풍기에 의해 냉각될 뿐만 아니라, 원료 웹의 뒷면이 어플리게이터에 의해 도포된 냉각용 액체를 증발시키기 위해 또 다른 송풍기로부터 송풍된 냉풍에 의해 냉각된다. 따라서, 원료 웹이 효과적으로 냉각된다. 더욱이, 어플리케이터에 의해 도포된 냉각용 액체는 서서히 증발하므로 냉각이 상당 기간 동안 지속된다.
본 발명의 수성 다색 그라비어 인쇄방법에서, 원료 웹을 냉각 공정에서 냉각시켜, 웹의 온도가 각각의 인쇄 유닛 공정에서의 인쇄시 균일해지도록 한다. 웹을 냉각시키는 수단은 웹의 온도가 선행 인쇄 공정의 온도와 거의 동일하게 할 수 있는 한 특별히 구애되지 않는다.
당해 웹은 인쇄면 측만 냉각될 수 있으나, 뒷면도 냉각되는 것이 바람직하다. 웹의 양면을 냉각시킴으로써, 냉각이 효율적으로 수행될 수 있으며, 웹의 온도가 후속 인쇄 공정에서 인쇄 속도를 저하시키지 않으면서 소정의 수치로 저하될 수 있다.
웹의 양면의 냉각 수단은, 냉풍 및 냉각 롤에 의해 인쇄면을 냉각시키는 한편, 인쇄면의 뒷면에 냉각용 액체를 도포한 다음 냉풍을 송풍하여 증기화 잠열을 이용하여 냉각시키는 것이다. 냉각용 액체의 증기화를 사용함으로써, 냉각이 단순한 구조를 통해 효과적으로 수행될 수 있다. 냉각 롤과 냉풍 송풍 수단은 기존의것일 수 있다.
냉각용 액체는 증기화 잠열에 의해 열을 제거하며, 용이하게 증기화되도록 증기화 잠열이 크고 비점이 낮으며 증기압이 높아야 하며, 균일하게 도포되도록 표면장력이 작아야 한다. 당해 냉각용 액체는 단일 액체이거나 2가지 이상의 유형의 혼합물일 수 있다. 예를 들면, 메탄올 또는 에탄올과 같은 탄소수 1 내지 4의 저급 알콜일 수 있다. 그러나, 증기화 잠열이 증가되는 경우, 주요 성분으로서 물을 함유하는 액체 혼합물이 바람직한데, 그 이유는 물의 증기화 잠열이 크기 때문이다. 물과 혼합될 바람직한 액체는 수 혼화성이고, 물에 부족한 증발력과 낮은 표면장력을 상쇄시킨다.
물과 혼합될 바람직한 액체의 예는 탄소수 1 내지 4의 저급 알콜, 에스테르(예: 에틸 아세테이트) 및 케톤(예: 아세톤)이며, 저급 알콜이 증기화 잠열과 증기압이 높기 때문에 바람직하고, 메탄올 및 에탄올, 특히 에탄올이 가장 바람직하다. 물, 메탄올, 에탄올 및 에틸 아세테이트의 비점, 증기화(증발) 잠열, 증기압 및 표면장력이 표 2에 요약되어 있다.
액체 혼합물의 특성은 증기압만 제외하고는, 물의 특성과 메탄올, 에탄올 또는 에틸 아세테이트의 특성 사이의 범주에 속한다. 각각의 성분은 개별적으로 증발하므로, 증기압은 양 성분의 합이다. 혼합비와 관련해서, 물의 비를 증가시키면 증기화 잠열은 증가하지만, 증발력이 저하된다. 한편, 메탄올, 에탄올 또는 에틸 아세테이트의 비가 증가되는 경우, 증발력이 개선됨에도 불구하고, 증기화 잠열이 낮아진다. 물 대 유기 용매의 적합한 혼합비는, 증기화율과 필요로 하는 증기화 잠열을 고려하여, 용적 기준으로 10:90 내지 90:10, 특히 30:70 내지 90:10이다.
냉각용 액체의 도포는 분무 또는 롤 피복기와 같이 냉각용 액체를 가장 균일하게 도포할 수 있는 임의의 수단에 의해 수행될 수 있다. 바람직한 수단은 냉각용 액체가 침지되어 있는 천 속에서 몰레톤(molleton) 롤[판넬(fannel) 천과 같은 융기된 천이 감겨 있는 금속 롤]을 사용하는 것이며, 이는 단순한 장치로 균일하게 도포할 수 있기 때문에 냉각 롤 위에서 원료 웹과 접촉시킨다.
냉각용 액체 도포면에, 냉풍을 송풍하여 냉각용 액체의 증발을 촉진시킨다. 즉, 냉각용 액체의 증기가 냉각용 액체 도포면 주변에서 증기상으로부터 제거되므로, 증발이 촉진된다. 도포된 냉각용 액체가 특정한 정도로 잔류하더라도, 잔여 냉각용 액체는 후속 주행 라인에서 증발하여 웹을 냉각시키고, 후속 인쇄 이전에 증발이 종결된다. 결과적으로, 웹의 온도는 이전의 인쇄 공정에 대한 인쇄 온도로 낮아진다.
웹이 냉각될수록, 신도가 낮아진다. 따라서, 냉각이 많이 될수록 보다 효과적이다. 그러나, 본 발명에서는 제1 색상으로부터 최종 색상까지의 각 색상의 인쇄에 대한 웹의 온도가 균일한 것이 중요하다.
본 발명에서 요구되는 온도의 균일도는 컬러 드리프트가 인지되지 않는 범위에서 설정한다. 본 발명자들은, 각각의 인쇄 사이의 슬리패지가 0.2mm 이상인 경우, 컬러 드리프트가 인지됨을 확인하였다. 따라서, 각각의 인쇄가 도입되는 웹의 온도의 균일도(허용 가능한 온도 범위)는, 각각의 인쇄 사이의 웹의 신도 차이가 0.2mm 이내이도록 결정된다. 인쇄의 바람직한 슬리패지는 0.15mm 미만, 보다 바람직하게는 0.1mm 미만이다. 당해 슬리패지는 라인과 같은 형체의 중심과 동일한 가장자리 사이의 차이다. 허용 가능한 온도 범위는 각각의 웹에 대해 도 3에 도시한 바와 같이 신도와 온도와의 관계를 측정함으로써 설정될 수 있다.
본 발명에 적용 가능한 웹은 OPP 필름; 신도가 OPP 필름보다 낮아서 인쇄 속도가 빨라질 수 있는 필름(예: PET 필름 및 O-NY 필름); 및 OPP 필름보다 신장하기 쉬운 필름(예: PE, PP, PS 및 PVC의 단일층, PET, PE, PS 및 PVC의 수축 가능한 필름, 및 PE 및 PVC의 연신된 필름)이다. 본 발명은, PE, PP, PS 및 PVC의 단일층, PET, PE, PS 및 PVC의 수축 가능한 필름 및 PE 및 PVC의 연신된 필름와 같이 OPP 필름보다 신장하기 쉬운 필름에 대해 특히 효과적이다. 필름의 두께는 일반적으로 5 내지 100㎛, 특히 7 내지 50㎛이다.
본 발명의 장치의 양태는 도면을 참고로 하여 설명될 것이다.
도 1은 수성 다색 그라비어용 장치를 도식적으로 도시한 다이어그램이고, 도 2는 제1 인쇄 유닛 부분의 부분 확대도이다.
본 발명의 장치는 급지부(100) 및 5개의 인쇄 유닛, 즉 제1 색상을 인쇄하는제1 인쇄 유닛(200), 제2 색상을 인쇄하는 제2 인쇄 유닛(300), 제3 색상을 인쇄하는 제3 인쇄 유닛(400), 제4 색상을 인쇄하는 제4 인쇄 유닛(500) 및 제5 색상을 인쇄하는 제5 인쇄 유닛(600)을 갖는다.
제1 인쇄 유닛(200)은 제1 색상이 원료 웹(1)에 인쇄되는 인쇄부(210), 인쇄 중인 웹(1)이 건조되는 건조부(220) 및 건조된 웹(1)이 냉각되는 냉각부(230)을 포함한다.
인쇄부(210)에에는 판통(211), 압통(212) 및 퍼니셔 롤(213)이 장착되어 있다. 건조부(22)에는 다수의 롤러(221, ... , 221)가 구비된다.
냉각부(230)에는 웹(1)의 인쇄면을 냉각시키기 위해 접촉하는 냉각 롤(231), 및 냉각 롤(231)의 주변에서 업스트림측에 웹(1)의 인쇄딘 표면(11)에 냉풍을 송풍하는 냉풍 송풍기가 구비되어 있다. 몰레톤 롤(223)에는 냉각 롤(231)과 접촉하도록 제공되고, 냉각용 액체는 몰레톤 롤(233)의 표면에 구비된 천 재료 속으로 혼입된다. 추가로, 냉풍 노즐(234)이 냉각용 액체의 증기화를 가속시키기 위한 송풍기로서 냉각롤(231)의 출구측에 배열된다. 냉풍 노즐(234) 및 냉풍 송풍기(232)는 공급원(도시되지 않음)에 연결되고, 웹(1)의 인쇄면 및 도포면 각각에 냉풍을 송풍한다.
다운스트립측 인쇄 유닛, 즉 제2 색상용 제2 인쇄 유닛(300), 제3 색상용 제3 인쇄 유닛(400), 제4 색상용 제4 인쇄 유닛(500) 및 제5색상용 제5 인쇄 유닛(600)의 구조는 제1 인쇄 유닛(200)과 유사하고 각각은 판통(311, 411, 511, 611), 압통(312, 412, 512, 612), 퍼니셔 롤(313, 413, 513, 613), 롤러(321, 421, 521,621), 냉각 롤(331, 431, 531, 631), 냉풍 송풍기(332, 432, 532, 632), 몰레톤 롤(333, 433, 533, 633) 및 냉풍 노즐(334, 434, 534, 634)을 갖는다.
상기한 수성 다색 그라비어 인쇄 장치를 사용하여, 급지부(100)로부터 제1 인쇄 유닛(200)으로 원료 웹(1)을 전달함으로써 그라비어 인쇄를 수행한다. 제1 인쇄 유닛(200)에서, 제1 색상(예: 백색 고체)이 인쇄부(210)에서 웹(1) 위에 인쇄되면서, 판통(211)와 압축통(212) 사이에 압착된다. 이어서, 웹(1)이 건조부(220)에서 열기에 의해 건조되고, 냉각부(230)로 전달된다.
냉각부(230)에서, 웹(1)은 냉풍 송풍기(232)로부터 인쇄면(11)을 향해 냉기를 송풍시킴으로써 냉각된 다음, 인쇄면으로부터 냉각 롤(231)을 가압함으로써 냉각된다. 냉각 롤(231)을 압착하면서, 몰레톤 롤(233)이 가압하에 웹(1)과 접촉하므로, 몰레톤 롤(233) 내로 함침된 냉각용 액체가 웹(1)의 뒷면에 도포된다. 추가로, 냉기가 냉풍 노즐(234)로부터 냉각롤(231)의 출구측의 냉각용 액체 도포면(12)으로 송풍된다. 용이하게 증기화하는 냉각용 액체가 증발되어 증기화 잠열에 의해 웹(1)로부터 열을 제거한다. 냉풍 노즐(234)로부터 송풍된 냉기에 의해, 증발된 냉각용 액체가 웹(1) 주변으로부터 제거되고, 이에 따라 냉각용 액체의 증발이 가속화된다.
따라서, 웹(1)의 인쇄면(11)측이 냉풍 송풍기(232)로부터의 냉풍과 냉각롤(231)에 의해 주로 냉각되고, 웹(1)의 냉각용 액체 도포면(12) 측이 냉각용 액체의 증기화 잠열에 의해 주로 냉각되어, 결과적으로 웹이 전체적으로 효과적으로 냉각된다. 이러한 냉각에 의해, 인쇄부(210)에서 인쇄된 웹(1)의 온도가 그 안에 도입된 동일한 온도로 거의 복귀한다.
제2 인쇄 유닛 및 후속 인쇄 유닛에서, 유사한 동작을 반복하여, 그라비어 인쇄를 완성하기 위해 웹(1)로 5가지 색상으로 이루어진 수성 그라비어 인쇄를 부가한다.
본 발명의 각각의 인쇄 유닛에서, 건조 공정에 공급된 열량은 후속 냉각 공정에서 냉각에 의해 신속하게 제거되고, 냉각 공정에서 웹은 웹의 온도가 각각의 색상 인쇄시의 온도와 거의 동일하게 되도록 냉각된다. 따라서, 심지어 웹의 온도가 건조 공정에서 상승하는 경우에도, 웹의 온도는 후속 인쇄시 낮아지고, 웹의 신도 차이는 각각의 인쇄 공정에서 작아질 수 있다. 게다가, 웹의 신도 자체도 작아진다. 따라서, 건조 온도가 높은 경우에도, 각각의 색상 사이의 인쇄 슬리패지가 발생하지 않는다. 이는 열에 의해 신장되기 쉬운 OPP 필름의 경우와 PE, PP, PS 및 PVC의 단층 필름, PET, PE, PP, PS 및 PVC의 수축 가능한 필름 및 PE 및 PVC의 신장된 필름과 같이, OPP 필름보다 신장되기 쉬운 필름의 경우 특히 효과적이다.
더욱이, 본 발명에서, 냉각부에는 인쇄면의 뒷면에 냉각용 액체를 도포하기 위한 냉각 적용 수단과 냉각용 액체 도포면에 냉풍을 송풍하기 위한 냉각 송풍 수단이 제공되어 있으며, 당해 웹은 냉각용 액체의 증기화 잠열에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다. 따라서, 가열부에서 공급된 열은 인쇄 유닛에서 제거될 수 있고, 후속 인쇄 유닛에서의 웹의 온도는 이전의 인쇄 공정의 온도에 근접해질 수 있다.
실시예
나선형 그라비어(200개의 라인, 130°)의 전자조각으로 새겨진 판통 위에 새겨진 각각 1.0mm 사각형 격자 형태의 패턴을 갖는 그라비어 롤을 사용하여, 5색 그라비어 인쇄기("FM-5S 타입", 제조원: 후지 기카이 가부시키가이샤)에 설치한다. 수성 잉크("하이드릭(Hydric) PRP-401, 아크릴 수지 비이클 중의 안료의 분산액임, 제조원: Dainichi Seika Color & Chemicals Manufacturing Co., Ltd.)를 물(70용적%) 및 에탄올(30용적%)로 희석시킴으로써, 백색 고체(고형분: 30중량%), 황색(고형분: 12중량%), 적색(고형분: 12중량%), 청색(고형분: 12중량%) 및 흑색(고형분 12중량%)의 5가지 형태의 잉크를 제조하였다.
OPP 필름의 롤(두께: 20㎛, 폭: 1000mm, 길이: 2000m, 한쪽에 코로나 처리함, 제조원: Tocello Kabushiki Kaisha)을 원료 웹(1)으로서 5색 그라비어 인쇄기의 급지부(100)에 부착되고, 사각형 격자 형태의 패턴의 층 인쇄를 코로나 처리된 층에 대해 120m/분의 인쇄 속도와 장력이 폭 1000mm당 8.0kg의 장력으로, 백색 고체[제1 인쇄 유닛(200)], 황색[제2 인쇄 유닛(300)], 적색[제3 인쇄 유닛(400)], 청색[제4 인쇄 유닛(500)] 및 흑색[제5 인쇄 유닛(600)]의 순서로 수행하였다.
건조부(220, 320, 420, 520, 620)에서의 열풍은, 제1 인쇄 유닛(200)의 경우 60m3/분에서 120℃로 하고, 제 2 인쇄 유닛(300) 및 후속 인쇄 유닛(400, 500, 600)의 경우 60m3/분에서 100℃로 하였다.
냉각부(230, 330, 430, 530, 630)에서, 30℃의 냉풍이 기존의 탑재된 송풍기(232, 332, 432, 532, 632)로부터 인쇄면(11) 측을 향해 송풍되고, 이후 웹이 이미탑재되어 통과하는 30℃의 냉각수에 의해 냉각된 냉각롤(231, 331, 431, 531, 631)을 통과하여, 인쇄면(11)을 냉각하였다.
동시에, 웹의 뒷면을, 물(70%)과 메탄올(30%)의 혼합액체로 이루어지는 냉각용 액체가 천에 함침되어 있는 몰레톤 롤(233, 333, 433, 533, 633)과 접촉시켜, 인쇄면의 뒷면에 액체를 도포시켰다. 후속적으로, 30℃의 냉풍을 액체 도포면(12)에 송풍 용적 0.8m3/분에서 냉풍 노즐(234, 334, 434, 534, 634)로부터 송풍시켜, 액체가 증발됨에 따라 이를 냉각시켰다.
인쇄하는 동안, 도 2에서 a 내지 g의 위치에서의 온도를 인쇄를 개시한 지 10분 후에 측정하여 온도 거동을 파악하고, 웹의 온도가 제1 색상으로부터 제5 색상까지의 각 색상의 인쇄시 거의 동일해지는지를 검사하였다. 온도는 방사선 온도계를 사용하여 측정하였다.
결과를 표 3에 요약하였다.
측정된 위치 a 내지 g는 도 2에 지시되어 있으며, 보다 상세하게는 다음과 같다:
a: 선행 인쇄 유닛의 냉각공정을 종료한 후, 후속 인쇄 유닛에 도입시 웹의인쇄면(11)의 온도(각각의 유닛에서의 인쇄시 원료 웹의 온도)
b: 건조 직후의 인쇄면(11)의 온도
c: 냉풍 송풍기를 통과한 후의 인쇄면(11)의 온도
d: 냉각롤의 표면온도
e: 몰레톤 롤의 표면온도
f: 냉각노즐 통과 직후의 액체 도포면(12)의 온도
g: 냉각노즐 통과 후의 인쇄면(11)의 온도
*: 원료 웹의 보관 온도(실온)
후속적으로, 제2 인쇄 유닛을 예로 하여 온도 거동을 설명한다.
제1 인쇄 유닛(200)의 냉각공정을 종료한 후, 웹(1)이 제2 인쇄 유닛(300)으로 도입되었다. 이 시점에서, 웹(1)을 위치 a에서 33℃로 냉각되고, 이 온도에서 인쇄되었다. 이어서, 웹(1)은 건조되고, 건조 공정 직후 웹(1)의 온도는 위치 b에서 47℃로 상승시셨다. 냉각부에서, 인쇄면(11)의 온도는 위치 c에서 냉풍(30℃)을 송품함으로써 42℃로 저하되었다. 인쇄면(11)은 34℃에서 냉각 롤(331)에 의해 추가로 냉각되는 한편, 액체 도포면(12)은 몰레톤 톨(333)에 의해 냉각용 액체로 도포된 후, 냉풍 노즐(334)로부터 냉풍을 30℃, 0.8m3/분으로 송풍되었다. 이어서, 웹(1)의 열을 증기화 잠열에 의해 제거하고 액체 도포면(12)의 온도를 위치 f에서 35℃로 저하시켰다. 한편, 인쇄면의 온도는 위치 g에서 42℃를 유지하는 데, 이는 온도 구배가 존재함을 지시한다. 그러나, 냉각 공정을 종결한 후, 당해 웹은 제3인쇄 유닛에 도입되었다. 이 시점에서 인쇄면(11)의 온도는 위치 a에서 34℃로 저하되었다. 따라서, 도포된 냉각용 액체의 증기화 잠열에 의해 냉각이 추가로 진행되는 것으로 여겨진다. 이와 같이, 인쇄면(11)을 냉풍 및 냉각 롤에 의해 냉각시키고 인쇄면의 뒷면을 냉각용 액체를 도포하고 이의 증기화 잠열을 사용함으로써 냉각시키는 것이 효과적이며, 특히 냉각용 액체는 웹이 주행하는 동안에도 계속 증발하여 냉각하는 것으로 나타난다.
인쇄시 웹의 온도는 표 3의 a란에 제시한 바와 같이 제1 색상으로부터 제5 색상까지 거의 동일하다.
백색 고체-황색-적색-청색-흑색의 순서로 인쇄된 사각형 격자 형태의 패턴의 적층 인쇄물 2000m를 색 밀림을 찾기 위해 육안으로 관찰하였다. 색 밀림은 인쇄의 슬리패지에 의해 유도되어 발생한다. 결과적으로, 사각형 격자 형태의 패턴이 전체 길이에 대해 깨끗하게 흑색으로 인쇄되고, 색 밀림이 발견되지 않았다. 즉, 인쇄의 슬리패지가 전혀 발생하지 않았다.
본 발명에 따르는 수성 다색 그라비어 인쇄방법은, OPP 필름 또는 OPP 필름보다 신도가 높은 필름이라 하더라도 이러한 필름을 120m/분 이상의 인쇄 속도에서 컬러 드리프트(인쇄의 슬리패지) 없이 건조용 열풍 온도를 120℃ 이상으로 하여 인쇄할 수 있다.

Claims (4)

  1. 다수의 인쇄 유닛 공정으로 이루어져 있으며, 각각의 인쇄 유닛 공정이 인쇄 공정, 건조 공정 및 냉각 공정을 포함하고, 각각의 인쇄 유닛에서 건조 공정에 공급되는 열량을, 인쇄된 웹의 온도를 후속 인쇄 공정 전에 균일하게 하기 위해, 냉각 공정에서 제거함을 특징으로 하는, 수성 다색 그라비어 인쇄방법.
  2. 다수의 인쇄 유닛 공정으로 이루어져 있으며, 각각의 인쇄 유닛 공정이 인쇄 공정, 건조 공정 및 냉각 공정을 포함하고, 각각의 인쇄 유닛에서 건조 공정에 공급되는 열량을, 인쇄된 웹의 온도가 인쇄물의 컬러 드리프트가 인지되지 않는 웹의 신장 허용 범위 내에 있도록 하기 위해, 후속 인쇄 공정 전에 냉각 공정에서 제거함을 특징으로 하는, 수성 다색 그라비어 인쇄방법.
  3. 제1항에 있어서, 냉각 공정에서의 냉각이, 인쇄면의 뒷면을 냉각시키기 위해, 액체를 도포하고, 냉풍을 송풍하여 인쇄면의 뒷면으로부터 냉각용 액체를 증기화시킴을 특징으로 하는, 수성 다색 그라비어 인쇄방법.
  4. 각각 인쇄부, 인쇄면이 롤 표면을 향하도록 원료 웹이 권취되어 있는 건조부 및 냉각부를 포함하는 다수의 인쇄 유닛을 갖고, 냉각부가 냉각 롤, 인쇄면에 냉풍을 송풍하는 송풍기, 인쇄면의 뒷면에 냉각 액체를 도포하는 어플리케이터, 및 인쇄면의 뒷면으로부터 냉각 액체의 증기화를 가속시키기 위해 인쇄면의 뒷면에 바람을 송풍하는 또 다른 송풍기를 포함함을 특징으로 하는, 수성 다색 그라비어 인쇄장치.
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