KR20080019628A - 닥터 블레이드 - Google Patents

Abstract

그라비아 인쇄 롤에 사용되고 있는 닥터 블레이드에 있어서, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 적용시켜 유성 잉크사용 그라비아 인쇄와 같은 인쇄속도로 해서도 판흐림이 생기지 않고, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 실용 레벨이 되도록 하는 동시에 긴수명을 도모할 수 있는 닥터 블레이드를 제공한다.

선단부를 나이프 에지부로 한 닥터 블레이드 본체를 갖고, 그라비아 인쇄 롤에 상기 나이프 에지부를 접촉시킨 상태에서 상대적으로 이동시켜 그라비아 셀에 잉크를 담고 동시에 여분의 잉크를 긁어내는 닥터 블레이드에 있어서, 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부를 이산화규소 피막에 의해 피복하고, 상기 이산화규소 피막을 퍼하이드로 폴리실라잔용액을 사용해서 형성하는 것을 특징으로 하였다.

닥터 블레이드, 그라비아 인쇄 롤, 퍼하이드로 폴리실라잔, 이산화규소 피막, 판흐림

Description

닥터 블레이드{Doctor Blade}

본 발명은 그라비아(gravure) 인쇄에 관한 그라비아 인쇄 롤에 나이프(knife) 에지(edge)부를 접촉시킨 상태에서 상대적으로 이동시켜 그라비아 셀(cell)에 잉크를 담고 여분의 잉크를 긁어낼 수 있도록 작동하는 닥터 블레이드에 관한 것으로서, 상세하게 말하면, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 적용해서 유성 잉크사용 그라비아 인쇄와 동등한 인쇄 속도에서도 판흐림이 생기지 않고, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 실용 레벨이 될 수 있도록 하는 동시에 오래 사용할 수 있도록 한 닥터 블레이드에 관한 것이다.

도 4는, 종래의 그라비아 인쇄기에 관한 닥터(doctor) 장치를 나타낸다. 도 4에서, 부호(10)은 그라비아 인쇄 롤, 부호(12)는 닥터 장치의 닥터 블레이드(doctor blade)를 나타낸다. 닥터 장치는, 닥터 블레이드(12)를 지지하고 그 선단부의 나이프 에지부(14)를 그라비아 인쇄 롤(10)에 접촉시킨 상태에서 상대적으로 이동시켜 그라비아 셀에 잉크를 담고 여분의 잉크를 긁어낼 수 있는 장치이다.

닥터 블레이드(12)는 인쇄 중에 화살표 A로 나타낸 천천히 움직이도록 한 횡 슬라이드를 행함에 따라, 닥터 블레이드(12)의 나이프 에지부(14)의 한 점이 그라비아 인쇄 롤(10)의 롤표면 길이 방향의 정해진 한 점에만 접촉하는 것을 회피시켜 선단 형상의 균일한 마모를 도모하고 있다. 만약, 닥터 블레이드(12)가 인쇄 중에 화살표 A로 표시한 횡 슬라이드를 행하지 않게 된다면 닥터 블레이드(12)의 선단의 마모가 균일하지 않게 되고, 조기에 선단의 여러 곳이 크게 마모되고 그곳의 잉크를 긁어내는 기능이 상실되어 판화상에 존재하지 않는 인쇄면의 주방향에 연속하는 직선, 즉 닥터 줄무늬가 예상하지 못한 여러 곳에서 발생한 상태로 인쇄하게 된다.

닥터 블레이드에 관한 선행기술 문헌으로서, 특허문헌 1~19가 있다. 이들 문헌의 대부분이 내구성 향상에 관한 것이다. 특허문헌 17은 판흐림의 해소를 목적으로 하고 있지만, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 있어서 효과가 있지는 않다. 또, 특허문헌 20과 21이 있지만, 모두 닥터 블레이드의 형상, 유지 구조에 관한 개선이다.

유성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 판흐림에 대한 기술적 개선이 달성되고 있다. 한편, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 판흐림에 대한 기술적 개선이 달성되어 있지 않고 실용화가 완전히 진행되어 있지 않다. 지금까지는, 패키지용 포장필름이나 캘린더, 잡지에 집어넣는 그래픽 사진 인쇄 등은, 모두 유성 잉크사용 그라비아 인쇄로 사용되고 있다.

특허문헌 1: 일본 특개소 61-12396호 공보

특허문헌 2: 일본 특개소 62-227645호 공보

특허문헌 3: 일본 특개소 62-238743호 공보

특허문헌 4: 일본 특개소 62-503085호 공보

특허문헌 5: 일본 특개소 63-25038호 공보

특허문헌 6: 일본 특개소 63-116852호 공보

특허문헌 7: 일본 특개소 63-246249호 공보

특허문헌 8: 일본 특개평 3-007394호 공보

특허문헌 9: 일본 특개평 4-012853호 공보

특허문헌 10: 일본 특개평 4-070341호 공보

특허문헌 11: 일본 특개평 4-070342호 공보

특허문헌 12: 일본 특개평 4-296556호 공보

특허문헌 13: 일본 특개평 6-039991호 공보

특허문헌 14: 일본 특개평 7-276601호 공보

특허문헌 15: 일본 특개평 8-164598호 공보

특허문헌 16: 일본 특개평 9-254356호 공보

특허문헌 17: 일본 특개평 10-337840호 공보

특허문헌 18: 일본 실개소 62-005959호 공보

특허문헌 19: 일본 실개소 63-094576호 공보

특허문헌 20: 미국특허 제5,638,751호

특허문헌 21: 미국특허 제4,895,071호

특허문헌 22: 일본 특개2000-79775호 공보

특허문헌 23: 일본 특개2001-089126호 공보

특허문헌 24: 일본 특개2002-105676호 공보

특허문헌 25: 일본 특개2003-197611호 공보

특허문헌 26: 일본 특개2003-336010호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

상기의 선행기술 문헌에서 판명된 것처럼, 지금까지, 닥터 블레이드에 관한 개선 및 개량은 마모성 향상, 내구성 향상, 수명의 연장, 닥터 줄무늬의 해소라고 하는 관점에서 한결같이 제안되고 있다. 예를 들면, 잉크에 티탄 화이트(Titan White)등을 포함하는 경우에는 마모 속도가 비교적 크게 되고, 소모품인 닥터 블레이드의 러닝 코스트(running cost)를 줄이기 위해서 어떻게 마모성을 가진 수명을 향상시킬 수 있을까 하는 것이 문제가 된다.

종래에 있어서는, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 있어서 판흐림을 해소하여 실용화를 달성하는 관점에서 닥터 블레이드의 개량이 행해진 예는 존재하지 않는다. 유성 잉크사용 그라비아 인쇄는 유성 잉크에 포함된 50% 초과된 유기 용제가 휘발되어서 대기 오염의 원인이 되고 있으므로 알코올 함량이 5~10%로 적은 수성 잉크사용 그라비아 인쇄로의 교체가 주목되고 있다. 그러나 수성 잉크사용 그라비아 인쇄는 판흐림이 현저하게 생기기 쉽고 정밀도 높은 인쇄가 완전히 실현되지 않고 있다.

그라비아 인쇄는 닥터 블레이드를 그라비아 인쇄 롤에 찔러서 꽂은 셀에 잉크를 담고 여분의 잉크를 긁어낼 수 있으므로, 이론적으로는 비화선부에 잉크가 남아 있지 않지만, 실제로는 잉크가 닥터 블레이드를 빠져나가 비화선부에 남게 되므로 판흐림이 생긴다. 판흐림이라는 것은 잉크가 닥터 블레이드를 빠져나가 인쇄면의 비화선부에 남겨져 해당 잉크가 인쇄되기 전까지의 사이에 필요한 건조도를 맞추기 위해서 피인쇄물에 이전되어 화상이 오염되는 현상으로, 인쇄 속도가 너무 빠르게 되거나, 인쇄 매수가 많아지게 되어 닥터 블레이드의 마모가 진행될 때 생기는 현상이다. 판흐림은, 특히 수성 잉크를 사용할 때 현저하게 생기는 현상으로 피하기 어려운 문제이지만, 유성잉크를 사용하더라도 생기는 현상이다.

판흐림이 생기는 메카니즘(mechanism)에 대하여 설명한다. 가령, 롤표면을 정밀도가 높은 거울면에 버프(buffing)연마하고 셀을 형성하여 내쇄력을 부여한 크롬 도금층 등의 보호 피복층을 형성한 후 도금 차단층을 제거하고 동시에 정밀도가 높은 거울면으로 유성 잉크사용 그라비아 인쇄를 한다는 것과, 또 닥터 블레이드는 잉크를 긁어내는 기능이 매우 양호하게 행해질 수 있는 칼끝을 구비하고 있다는 것이다. 이 경우에, 닥터 블레이드는 최초 아주 짧은 시간에 인쇄면의 비화선부에 유성잉크가 전부 남겨지지 않도록 긁어낼 수 있다.

그러나, 이 과정에서 잉크를 긁어내는 것은, 닥터 블레이드와 인쇄면 사이에 윤활제가 존재하지 않도록 하게 한다. 그 때문에, 닥터 블레이드와 인쇄면의 비화선부의 상대마찰계수가 커지게 되어, 닥터 블레이드와 인쇄면의 마찰이 생기기 쉽게 되고 닥터 블레이드의 잉크를 긁어내는 기능이 저하되는 동시에 인쇄면이 곧 거칠게 되버린다. 따라서, 유성잉크가 닥터 블레이드를 통과해서 비화선부에 남겨져 이것이 판흐림이 된다. 또, 닥터 블레이드와 인쇄면 사이에 윤활제가 존재하지 않게 되면 닥터 블레이드와 인쇄면의 비화선부에 상관적으로 생기는 마찰력이 인쇄 롤의 편심과 더불어 끊임없이 변화되어 진동이 발생하게 되고, 이 때문에 유성잉크가 닥터 블레이드를 통과해 비화선부에 남겨져 판흐림이 크게 생긴다.

그래서, 2000~3000번의 숫돌로 표면이 거친 롤면을 정밀도가 높은 경면으로 버프 연마하고 나서 셀을 형성하여 내쇄력을 부여한 보호 피복층을 형성, 예를 들면 크롬 도금을 하고 차단층을 제거하는 동시에 충분히 균일하게 샌드 페이퍼 자국이 남는 손마무리 연마를 하게 되면 인쇄면에 자기 윤활성이 생긴다. 이로 인해서 유성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 판흐림이 생기지 않는 인쇄를 할 수 있다.

인쇄면의 자기 팽윤성은 하기와 같이 설명할 수 있다. 인쇄면에 내쇄력을 부가한 크롬도금을 샌드 페이퍼로 문지르면 비화선부에 샌드 페이퍼 자국이 남는다. 닥터 블레이드를 그라비아 인쇄 롤에 접촉시킨 상태로 상대적으로 이동시켜 그라비아 셀에 잉크를 담고 여분의 잉크를 긁어낸다. 그러면, 샌드 페이퍼 자국에 들어간 극미량의 유성잉크가 닥터 블레이드를 빠져 나간다. 닥터 블레이드를 빠져 나간 샌드 페이퍼 자국에 남은 유성잉크는 안료가 적고 수지분과 용제가 많다. 그래서, 샌드 페이퍼 자국에 남겨진 유성잉크는, 닥터 블레이드를 빠져 나갈 때에 수지분과 용제가 닥터 블레이드와 인쇄면 사이에 윤활제로서 게재된다.

이 때문에, 닥터 블레이드와 인쇄면 비화선부의 상대마찰계수를 작게 하고, 닥터 블레이드의 칼끝 마모와 인쇄면의 마모를 작게 억제한다. 샌드 페이퍼 자국에 남겨진 극미량의 유성 잉크는 매우 얇은 막이 되어 있기 때문에 건조공기로 처리하는 면적비율이 비약적으로 크게 되므로 해당 유성잉크 중의 용제부분은 110~130m/min의 인쇄 속도로 인쇄 위치에 이동할 때까지의 아주 짧은 시간 내에 휘발한다. 그 결과, 안료와 수지분은 샌드 페이퍼 자국 밑으로 끌어 당겨져 가볍게 건조시킨 상태로 된 피인쇄물로 이전하지 않는다.

그래서, 샌드 페이퍼 자국 밑으로 끌어당겨져 가볍게 건조시킨 안료와 수지분은, 다시 도포되는 유성잉크와 합쳐지게 될 때, 유제가 함침되어 젖어지게 되므로 샌드 페이퍼 자국 밑에 건조 퇴적되지 않는다. 이 때문에, 인쇄 시간이 경과되더라도 판흐림이 생기지 않는다. 그러나, 인쇄 속도가 커지게 되면, 닥터 블레이드를 빠져나간 비화선부에 형성된 샌드 페이퍼 자국에 남겨진 극미량의 유성잉크는, 인쇄 위치로 이동될 때까지의 경과 시간 내에 휘발되지 않으므로 판흐림이 생긴다. 이것은 유성 잉크사용 그라비아 인쇄에 있어서, 인쇄면의 자기 윤활성을 갖게 하는 판흐림이 생기지 않는 이유이다.

이에 대해서, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 관해서는, 인쇄면의 자기 윤활성을 갖게 하는 것과 판흐림이 생기지 않는 것의 원인 관계를 동일하게 논할 수는 없다. 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 판흐림이 생기는 별개의 상황이 존재한다. 우선, 롤 표면을 매우 높은 정밀도의 경면에 버프 연마하고 나서 셀을 형성하는 내쇄력을 부여한 보호 피복층을 형성, 예를 들면, 크롬도금을 하고, 차단층을 제거하고 매우 높은 정밀도의 경면으로 수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 하는 경우, 상술한 유성 잉크사용 그라비아 인쇄를 하는 경우와 같이, 닥터 블레이드는 최초의 아주 짧은 시간에 인쇄면의 비화선부에 유성잉크가 전부 남겨지지 않도록 긁어낼 수 있지만, 닥터 블레이드와 인쇄면의 비화선부의 상대적인 마찰계수가 크기 때문에 마찰이 커지게 되어서 표면이 곧 거칠어져 버리고, 수성잉크가 닥터 블레이드를 통과하여 비화선부에 남아서, 판흐림이 크게 생기게 된다.

그래서, 유성 잉크사용 그라비아 인쇄할 때와 동일하게, 2000~3000번의 숫돌로 표면이 거친 롤면을 매우 높은 정밀도의 경면에 버프 연마하고 나서 셀을 형성하고 내쇄력을 입힌 보호 피막층을 형성, 예를 들면, 크롬 도금을 한 후, 차단층을 없애고 충분히 균일한 샌드 페이퍼 자국이 남는 손마무리 연마해서 인쇄 롤을 제작하면, 인쇄면에 자기윤활성이 생기지만, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 판흐림이 현저하게 생기고 정밀도가 높은 인쇄가 완전하게 실현될 수 없다

그 이유로서는, 몇 개의 복합적인 원인이 있다. 수성잉크는 유성잉크에 비해서 안료성분 농도가 30%이상 많으므로, 샌드 페이퍼 자국이 존재해서 닥터 블레이드가 긁어낸 것을 빠져 나가는 수성잉크는 안료농도가 많다는 점과, 물의 증발-안료의 건조는 유기 용제의 휘발-안료의 건조에 비해서 건조부하가 지나치게 커 건조가 매우 늦어져서 닥터 블레이드를 빠져 나간 수성잉크가 인쇄 위치로 이동할 때까지의 아주 짧은 경과 시간내에 충분히 마르지 않는다는 점과, 특히 안료 및 수지에 결합되어 있는 결합수는 용이하게 증발되지 않는다는 점과, 또한, 샌드 페이퍼 자국 밑에 끌어 당겨져 가볍게 건조된 안료 및 수지성분은 물성분과의 친화성이 용제와의 친화성과 비교해서 작고, 다시 퍼니셔(furnisher) 롤에 의해 도포된 수성잉크와 합쳐지더라도 잉크성분의 물과 알코올의 친화가 지연되어 샌드 페이퍼 자국 밑에 퇴적되는 점과, 또 종래에는 탄소강으로 이루어진 닥터 블레이드를 사용했으므로 20,000m 로 인쇄하면, 마찰이 커서 칼끝이 많이 후퇴하여 칼끝 두께가 처음의 55㎛에서 100㎛로 되어서 잉크를 긁어내는 기능을 현저하게 저하시켜 닥터 블레이드가 긁어낸 것을 빠져 나간 수성 잉크량이 많아지는 점이 고려되고 있다.

이와 같이, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 비화선부에 샌드 페이퍼 자국을 형성하는 것이, 인쇄면에 자기 윤활성을 부여하기는 하였으나 판흐림의 해소가 되지 않고, 오히려 판흐림의 원인이 되어 버린다. 따라서, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는 인쇄면의 비화선부에 샌드 페이퍼 자국을 형성하지 않고 별개의 수단으로 닥터 블레이드와 인쇄면의 상대적인 윤활성을 높이고 동시에 판흐림이 생기지 않도록 할 필요가 있다.

상술했던 점에 대해 비추어 보건대, 본 출원인은, 다이아몬드 라이크 카본 피막을 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부에 형성하는 것에 의해서, 닥터 블레이드의 긴 수명을 도모하고, 동시에 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 적용시켜 유성 잉크사용 그라비아 인쇄와 동등한 인쇄 속도로 하더라도 판흐림이 생기기 어렵게 하고, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 실용 레벨이 될 수 있는 닥터 블레이드에 관해서 이미 제안하였다.(특허문헌 22).

상술했던 다이아몬드와 같은 카본피막은, 성능적으로는 우수한 것이긴 하지만, 그 피막형성 상태가 반드시 안정하다고는 말할 수 없고, 또, 비용면에서도 문제가 있어, 실용화를 도모하는 것은 곤란하다. 따라서, 본 발명자들은 다이아몬드 라이크 카본 피막으로 바꾸는 우수한 피막재료에 관해서 연구를 계속 해오던 중, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 사용해서 형성되는 이산화규소 피막이 성능적으로는 다이아몬드 라이크 카본 피막에 필적하고 비용면에서도 문제가 없고, 안정적인 피복형성을 할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시킨 것이다. 퍼하이드로 폴리실라잔에 관한 문헌으로서는 특허문헌 23~26을 제시하고 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명의 닥터 블레이드는 선단부를 나이프 에지부로 한 닥터 블레이드 본체를 가지고, 그라비아 인쇄롤에 상기 나이프 에지부를 접촉시킨 상태로 상대적으로 이동시켜 그라비아 셀에 잉크를 담고 동시에 여분의 잉크를 긁어낼 수 있는 닥터 블레이드에 있어서, 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부를 이산화규소 피막에 의해서 피복시키는 것을 특징으로 한다. 상기 닥터 블레이드 본체는 박육강판(薄肉綱板), 스테인레스 스틸판, 또는 플라스틱판 등으로부터 형성시키면 된다.

상기의 이산화규소 피막은, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 사용해서 형성시킨다. 구체적으로는, 상기 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 상기 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부를 도포해서 소정 막두께의 도포막을 형성하고, 상기 도포시킨 퍼하이드로 폴리실라잔 도포막을 과열 수증기에 의해서 소정의 시간으로 가열하여 소정 경도의 이산화규소 피막을 형성한다.

퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 도포막의 두께는 퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 농도에 의존해서 변동하지만, 피막형성 열처리 후의 이산화규소 피막의 두께는 0.1~5㎛, 바람직하게는 0.1~3㎛, 더욱 바람직하게는 0.1~1㎛가 되도록 도포하면 된다. 예를 들면, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 농도가 20%인 경우에는, 목표로 하는 이산화규소 피막 두께의 5배 정도의 도포두께로 하면 된다.

상기 과열 수증기의 온도는 100℃를 초과하는 것으로서, 바람직하게는 300℃이하인 것이 사용되지만, 닥터 블레이드 본체가 플라스틱판으로 형성되어 있는 경우에는 플라스틱판의 내열 온도 이하의 과열 수증기를 사용하는 것이 필요하다.

가열처리 시간은 과열 수증기 온도에 의해서 변동하지만, 5분~1시간 정도로 충분하다. 형성되는 이산화규소 피막의 경도는 비커스(vickers) 경도로 800~3000정도이다.

상기 가열처리에 의해서 형성된 이산화규소 피막의 표면을 냉수 또는 온수로 세정하는 것에 의해서, 이산화규소 피막의 품질을 향상시킬 수 있다. 냉수는 상온수를 사용하면 되고, 온수는 40℃~100℃ 정도의 가열수를 사용하면 좋다. 세정시간은 30초~10분정도가 충분하다.

상기 퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 도포방법으로서는, 스프레이 코팅, 잉크젯 도포, 메니스커스 코팅, 파운딩 코팅, 딥 코팅, 회전 도포, 롤 도포, 와이어바 도포, 에어 나이프 도포, 블레이드 도포, 커튼 도포 등을 사용할 수 있다.

상기 퍼하이드로 폴리실라잔을 용해하는 용제로서는 공지된 것을 사용하면 되지만, 예를 들면, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에테르, THF, 염화메틸렌, 사염화탄소 외에 특허문헌 25에 기재된 것처럼, 아니솔, 데카린, 사이클로헥산, 사이클로헥센, 메틸 사이클로헥산, 에틸 사이클로헥산, 리모넨, 헥산, 옥탄, 노난, 데칸, C8-C11 알칸 혼합물, C18-C11 방향족 탄화수소 혼합물, C8 이상의 방향족 탄화수소를 5중량% 이상 25중량%이하를 함유하는 지방족/지환식 탄화수소 혼합물, 솔베소, 디이소 프로필 에테르, 메틸터셜부틸 에테르, 데카하이드로 나프탈렌 및 디부틸 에테르 등을 사용할 수 있다.

상기한 각종 용제에 용해시켜 제작된 퍼하이드로 폴리실라잔 용액은, 그상태로도 과열 수증기에 의한 가열처리에 의해서 이산화규소로 전화되지만, 반응속도의 증가, 반응시간의 단축, 반응온도의 저하, 형성된 이산화규소 피막의 밀착성 향상 등을 도모하는 목적으로 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 이들의 촉매도 공지되어 있고, 예를 들면, 아민과 팔라디움이 이용되지만, 구체적으로는, 특허문헌 23에 기재된 것처림, 유기아민, 예를 들면, C1-5 알킬기가 1-3개 배치된 제1-제3급의 직선 체인형 지방족 아민, 페닐기가 1-3개 배치된 제1-3급의 방향족 아민, 피리딘 또는 이것에 메틸, 에틸기 등의 알킬기가 핵치환된 고리형 지방족 아민 등을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는, 디에틸아민, 트리에틸 아민, 모노부틸 아민, 모노프로필 아민, 디프로필 아민등을 들 수 있다. 이것들의 촉매는 퍼하이드로 폴리실라잔 용액에 미리 첨가해도 되고, 또는 과열 수증기에 의한 가열 처리시 처리 분위기 중에 기상상태로 함유시킬 수도 있다.

상기 이산화규소 피막의 두께가 0.1~5㎛, 바람직하게는 0.1~3㎛, 더욱 바람직하게는 0.1~1㎛ 인 것이 적당하다.

상기 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 상기한 스프레이 코팅이나 잉크젯 도포 등의 도포방법에 의해 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부에 도포하여 소정 막두께의 도포막을 형성하고, 상기 도포된 퍼하이드로 폴리실라잔 도포막을 과열 수증기에 의해 소정시간으로 가열하여 소정 경도의 이산화규소피막을 형성하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명 닥터 블레이드의 하나의 실시형태를 나타낸 요부 단면도이다.

도 2는 본 발명 닥터 블레이드의 제조방법을 나타낸 플로우 챠트(flow chart)이다.

도 3은 본 발명 닥터 블레이드의 제조공정을 모식적으로 나타낸 설명도이고, (a)는 닥터 블레이드 본체의 단면도, (b)는 닥터 블레이드 본체의 표면에 퍼하이드로 폴리실라잔 도포층을 형성한 상태를 표시하는 단면도, 그리고 (c)는 퍼하이드로 폴리실라잔 도포층을 과열 수증기에 의한 열처리에 의해서 이산화규소 피막으로 한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 4는 종래의 닥터 장치를 나타내는 개략 도시도이다.

부호의 설명

10: 그라비아 인쇄롤, 12,20: 닥터 블레이드, 14,22: 나이프 에지부, 24: 닥터 블레이드 본체, 25: 퍼하이드로 폴리실라잔 도포층 26: 이산화규소 피막.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하에는, 본 발명의 실시형태를 첨부도면중 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 닥터 블레이드의 한 가지 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다. 도 1에 있어서, 닥터 블레이드(20)은, 그라비아 인쇄롤(10)의 직경에 맞추어 위치를 조정시켜 나이프 에지부(22)를 그라비아 인쇄롤(10)에 대해서 경사 상태로 접촉시켜 여분의 잉크를 긁어냄과 동시에 그라비아 인쇄롤(10)의 그라비아 셀에 잉크를 담는 역할을 완수한다. 이 닥터 블레이드(20)은, 끈기가 강하고 가연성이 있는 박육강판, 스테인레스 스틸판, 또는 플라스틱판등으로 형성되고, 선단부가 나이프 에지부(22)로 되어 있는 닥터 블레이드 본체(24)와, 해당 닥터 블레이드 본체(24)의 양측전면에 형성되는 0.1~5㎛ 막두께의 이산화규소 피막(26)으로 구성된다.

상기 닥터 블레이드 본체(24)는, 소입시킨 탄소강으로 이루어져, 예를 들면 길이 1030mm X 폭 60mm X 두께 150㎛ 의 매우 얇은 띠형상 강판의 한쪽 끝의 가장자리 길이 1030mm X 폭 1200㎛ 의 면적에 대해서 선단에 대한 두께가 55㎛ 가 되도록 경사면을 주어, 이 경사면을 나이프 에지부(22)로서, 소입시켜 실시한다. 소입시킨 탄소강으로 이루어진 닥터 블레이드 본체(24)의 비커스 경도는 약 600이다.

또한, 닥터 블레이드(20)은 양측에 나이프 에지부(칼끝)(22)을 형성하는 양칼형이 좋다. 상기 이산화규소 피막(26)은, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 사용해서 형성시킨다. 더욱 구체적으로는, 상기 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부에 도포하여, 소정의 막두께의 도포막을 형성하고, 상기 도포시킨 퍼하이드로 폴리실라잔 도포막을 과열 수증기에 의해서 소정의 시간으로 가열하여 소정 경도의 이산화규소 피막을 형성한다. 상기 퍼하이드로 폴리실라잔 용액 도포방법으로서는, 스프레이 코팅, 잉크젯 도포, 메니스커스 코팅, 파운딩 코팅, 딥 코팅, 회전 도포, 롤 도포, 와이어바 도포, 에어 나이프 도 포, 블레이드 도포, 커튼 도포 등을 사용할 수 있다.

상기 퍼하이드로 폴리실라잔을 용해할 수 있는 용제로서는 공지된 것을 사용하면 되지만, 예를 들어, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에테르, THF, 염화메틸렌, 사염화탄소 외에 특허문헌 25에 기재된 것처럼, 아니솔, 데카린, 사이클로헥산, 사이클로헥센, 메틸 사이클로헥산, 에틸 사이클로 헥산, 리모넨, 헥산, 옥탄, 노난, 데칸, C8-C11 알칸 혼합물, C18-C11 방향족 탄화수소 혼합물, C8 이상의 방향족 탄화수소를 5중량% 이상 25중량% 이하 함유하는 지방족/지환식 탄화수소 혼합물, 솔베소, 디이소프로필 에테르, 메틸터셜 부틸 에테르, 데카하이드로 나프탈렌과 디부틸 에테르 등을 사용할 수 있다.

상기의 각종 용제에 용해시켜 제작된 퍼하이드로 폴리실라잔 용액은, 그 상태로도 과열 수증기에 의한 가열처리에 의해서 이산화규소로 전화되지만, 반응속도의 증가, 반응시간의 단축, 반응온도의 저하, 형성되는 이산화규소 피막의 밀착성 향상 등을 도모하는 목적으로 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 이들의 촉매도 공지되어 있고, 예를 들면, 아민이나 팔라디움이 이용되지만, 구체적으로는, 특허문헌 23에 기재된 것처림, 유기아민, 예를 들면, C1-5 알킬기가 1-3개 배치된 제1-제3급의 직선 체인형 지방족 아민, 페닐기가 1-3개 배치된 제1-3급의 방향족 아민, 피리딘 또는 이것에 메틸, 에틸기 등의 알킬기가 핵치환된 고리형 지방족 아민등을 들 수 있고, 더욱 바람직하게는, 디에틸 아민, 트리에틸 아민, 모노부틸 아민, 모노프로필 아민, 디프로필 아민 등을 들 수 있다. 이들의 촉매는 퍼하이드로 폴리실라잔 용액에 미리 첨가해도 되고, 또는 과열 수증기에 의한 가열처리시 처리분위기 중에 기상 상태로 함유시킬 수도 있다.

상기 이산화규소피막의 두께가 0.1~5㎛, 바람직하게는 0.1~3㎛, 더욱 바람직하게는 0.1~1㎛인 것인 적당하다.

상기 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 상기 스프레이 코팅이나 잉크젯 도포 등의 도포방법에 의해 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부에 도포하여 소정의 막두께를 형성하고, 상기 도포된 퍼하이드로 폴리실라잔 도포막을 과열 수증기에 의해 소정시간으로 가열하여 소정 경도의 이산화규소피막을 형성하는 것이 바람직하다.

퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 도포막의 두께는 퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 농도에 의존해서 변동하지만, 피막형성 열처리 후의 이산화규소 피막의 두께는 0.1~5㎛, 바람직하게는 0.1~3㎛, 더욱 바람직하게는 0.1~1㎛가 되도록 도포하면 된다. 예를 들면, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액의 농도가 20%인 경우에는, 목표로 하는 이산화규소 피막 두께의 5배 정도의 도포막으로 하면 된다.

상기 과열 수증기의 온도는 100℃를 초과하고, 바람직하게는 300℃이하인 것이 사용되지만, 닥터 블레이드 본체가 플라스틱 판으로 형성되어 있는 경우에는 플라스틱판의 내열성 온도 이하의 과열 수증기를 사용하는 것이 필요하다.

가열처리 시간은 과열 수증기 온도에 의해서 변동하지만, 5분~1시간 정도로 충분하다. 형성되는 이산화규소 피막의 경도는 비커스 경도로 800~3000 정도이다.

상기 가열처리에 의해서 형성된 이산화규소 피막의 표면을 냉수 또는 온수로 세정하는 것에 의해서, 이산화규소 피막의 품질을 향상시킬 수 있다. 냉수는 상온 수를 사용하면 되고, 온수는 40℃~100℃ 정도의 가열수를 사용하면 된다. 세정시간은 30초~10분 정도가 충분하다.

이산화규소 피막(26)의 표면 거칠기는 Ra=0.03㎛~0.04㎛ 이고, 경질막인 Cr 도금막의 표면 거칠기는 Ra=0.03㎛~0.04㎛ 이다.

본 발명의 닥터 블레이드(20)은, 이산화규소 피막으로 칼끝의 양면을 피복하고, 세라믹 닥터와 비교해서, 딱딱하여 내마모성이 크고, 수명이 길다. 수성 잉크사용 그라비아 인쇄의 실용화는, 스크린 선수(線數)를 175선/인치미터에서 300선/인치미터로 바꾸어서 판화상을 고정밀화시켜 수분 증발시간을 단축화하는 것과, 닥터 블레이드의 마모와 인쇄면의 마모를 작게 하는 것과, 판흐림이 생기기 어려운 수성잉크를 사용하는 것 등의 개선이 필요하고, 특히 판을 형성하여 크롬 도금한 후 인쇄면의 표면 거칠기를 가능한 한 작게 하도록 경면 가공하는 것을 전제로 하여 해결할 필요가 있다.

그런데도, 인쇄면을 경면 가공하는 것은, 닥터 블레이드를 빠져나가는 잉크를 전무하게 가깝게 하는 것으로서, 인쇄면의 자기 윤활성을 낮게 억제하는 것이고, 닥터 블레이드와 인쇄면의 마찰계수가 커지게 되어서, 닥터 블레이드와 인쇄면의 쌍방의 마찰이 커지게 되는 것이 예상된다. 그러나, 본 발명의 닥터 블레이드는, 이산화규소 피막으로 탄소강 소입시킨 칼끝 또는 스테인레스강 칼끝의 양면을 피복하고, 반력을 내마모성이 매우 큰 동시에 마찰계수가 매우 작은 이산화규소 피막으로 주로 담지시켜, 마찰계수가 큰 탄소강으로 소입시킨 칼끝 또는 스테인레스강 칼끝의 단면의 반력의 분담을 작게 억제할 수 있으므로, 닥터 블레이드 전체로 서는 마찰계수가 작게 억제될 수 있다.

이산화규소 피막으로 샌드위치(sandwich)시킨 탄소강 소입시킨 칼끝 또는 스테인레스 강 칼끝의 단면은, 이산화규소 피막이 마찰되더라도 벗겨져 나오는 일이 없고, 이산화규소 피막이 존재하지 않는 경우에 큰 마찰계수를 수반하여 인쇄면에 접동하는 일은 없다. 이산화규소 피막으로 샌드위치시킨 탄소강 소입시킨 칼끝 또는 스테인레스 강의 칼끝의 단면은 이산화규소 피막보다도 내마모성이 작으므로, 이산화규소 피막의 마찰이 진행됨에 따라 신속히 따라간다.

따라서, 본 발명의 닥터 블레이드는, 경면 가공한 인쇄면과의 사이의 마찰계수가 커지게 되는 것을 피할 수 있고, 이산화규소 피막의 내마모성이 매우 커지게 되므로, 실용적인 인쇄 속도, 인쇄길이로 인쇄를 행하더라도 닥터 블레이드의 칼끝의 잉크 조각을 언제까지라도 양호하게 유지할 수 있다.

본 발명의 닥터 블레이드(20)은, 이산화규소 피막의 탄소강 소입시킨 칼끝 또는 스테인레스 강의 칼끝의 양면을 피복해 놓고, 내마모성이 세라믹보다 우수하며 긴수명을 갖고, 칼날 이빠짐이 일어나지 않고 닥터 줄무늬가 생길 염려가 없어서, 닥터 블레이드로서의 신뢰성이 높다. 한편, 세라믹제 닥터 블레이드는 마찰계수가 작아서 수명이 길지만, 칼날의 이가 빠지고 닥터 줄무늬가 생기는 일이 있다.

계속해서, 본 발명의 방법을 도 2와 도 3을 사용해서 설명한다. 우선 강판 또는 스테인레스 스틸 등으로 이루어진 선단을 나이프 에지부(22)로 한 닥터 블레이드 본체(24)를 준비한다(도 3(a)와 도 2의 스텝100).

다음으로, 상기 닥터 블레이드 본체(24)중 적어도 나이프 에지부(22)에 퍼하 이드로 폴리실라잔 도포층(25)를 형성한다(도 3(b)과 도 2의 스텝102). 퍼하이드로 폴리실라잔 도포층(25)의 형성방법으로서는 전술했던 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 스프레이 코팅방식이나 잉크젯 방식으로 도포하면 된다.

또한, 상기 퍼하이드로 폴리실라잔 도포층(25)에 대해서 과열 수증기에 의한 열처리를 행하는 것에 의해, 이산화규소 피막(26)으로 한다(도 3(c)과 도 2의 스텝104)

상기한 이산화규소 피막(26)을 피복하는 것에 의해, 판흐림이 생기기 어렵고, 우수한 닥터 블레이드(20)을 얻을 수 있다. 더욱이, 본 발명 방법에 의한 각종 처리 조건등에 관해서는, 본 발명의 닥터 블레이드에 관한 설명이 적용될 수 있는 것은 물론이다.

실시예

이하에서는 본 발명의 실시예를 들어서 설명하지만, 이 실시예들은 예시적으로 보여주는 것이므로, 한정적으로 해석되어서는 안되는 것은 물론이다.

(제조예 1)

본 발명에 관계된 이산화규소 피막의 형성을 이하와 같이 행하였다. 퍼하이드로 폴리실라잔의 20% 디부틸 에테르 용액(제품명: 아크아미카 NL120A-20, 「아크아미카」는 AZ 일렉트로닉 머티리얼 주식회사의 등록상표)을 탄소강으로 이루어진 닥터 블레이드 본체에 대하여 HVLP 스프레이 도포를 행하였다. 당해 닥터 블레이드 본체에 균일하게 도포시킨 도포막은 1.0㎛ 이었다. 이 퍼하이드로 폴리실라잔이 도포된 닥터 블레이드 본체를 과열 수증기( 200℃ /100% RH)로 30분간 처리하여 이산 화규소 피막(두께 0.2㎛)을 형성했다. 이와 같이 해서, 본 발명의 닥터 블레이드를 완성하였다. 이 닥터 블레이드 표면의 비커스 경도를 측정했더니 2500이었다.

(실시예 1)

수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 하고 판흐림의 발생을 관찰할 수 없는 적당한 인쇄 속도를 조사했다. 그 결과, 제조예 1에서 제조했던 본 발명의 닥터 블레이드에서는, 유성 잉크사용 그라비아 인쇄와 동일하게 110~130m/min의 실용적인 인쇄 속도에서 판흐림 발생이 발견되지 않았다. 이에 대해서, 종래의 매우 얇은 띠형상의 강판제인 닥터 블레이드에서는 95m/min의 인쇄 속도에서 판흐림 발생이 발견되었다.

(실시예 2)

제조예 1에서 제조한 본 발명의 닥터 블레이드를 장착하고, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄[수성잉크는 동양 잉크 주식회사제의 아크아피아백(상품명/티탄화이트 함유)를 사용]를 하고, 28,000m 인쇄한 후, 칼끝의 마모량을 측정한 결과, 187㎛의 마모가 있었다. 이것은 인쇄길이 10,000m에 해당하고, 67㎛의 마모가 발생하는 비율이었다. 이에 대하여 종래 초박형 강판제 닥터 블레이드에서 수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 하고 20,000m 인쇄한 후, 칼끝의 마모량을 측정한 결과, 660㎛의 마모가 있었다. 이것은 인쇄길이 10,000m에 해당하고, 330㎛의 마모가 발생하는 비율이었다. 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에서는, 유성 잉크사용 그라비아 인쇄 경우와 같은 닥터 블레이드 칼끝의 마찰·후퇴가 있으면 판흐림이 현저하게 나타날 수 있다.

(실시예 3)

제조예 1에서 제조한 본 발명의 닥터 블레이드를 장착하고, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄[수성잉크는 동양잉크주식회사의 아쿠아에콜(상품명)을 사용]를 하고, 50,000m 인쇄한 후, 인쇄면의 마모량을 측정한 결과, 인쇄롤러는 화선부에서 2㎛, 비화선부에서 0~1㎛의 마모가 있었다. 이것에 대해서, 종래의 매우 얇은 띠형상의 강판제의 닥터블레이드로 수성 잉크사용 그라비아 인쇄를 행하고 동일하게 50,000m 인쇄 후 인쇄면의 마모량을 측정한 결과, 인쇄 롤은 화선부에서 4㎛, 비화선부에서 2㎛의 마모가 있었다.

(실시예 4)

제조예 1에서 제조한 본 발명의 닥터 블레이드에 대해서, 어닐링(annealing) 경도의 측정을 하였다. 탄소강으로 이루어진 닥터 블레이드 본체의 소입된 온도는 300℃ 를 넘어서므로, 막형성시의 가열에 의한 닥터 블레이드 본체를 어닐링시키지 않고 비커스 경도 2500의 경도가 보존되고, 닥터 블레이드 본체를 이산화규소 피막의 지지체로서 경도가 지나치게 작아지는 일은 없다. 더욱이, 닥터 블레이드 본체가 스테인레스 스틸로 이루어졌을 때는, 소입은 할 수 없지만, 원래 경도가 커지게 되므로 문제가 없다.

(실시예 5)

제조예 1에서 제조한 본 발명의 닥터 블레이드에 대하여, 인쇄롤의 인쇄면의 표면 거칠기와 인쇄면의 젖음성과 판흐림의 관계를 조사한 결과는 인쇄면의 표면 거칠기가 커지면 커지는 정도로, 겉보기 젖음성이 작게 되어 적하액의 접촉각이 커 지게 되어, 판흐림이 크게 발견된다. 이것과 부합하도록, 이산화규소 피막은, 매우 평활한 표면을 갖고, 탄소강, 니켈, 세라믹 어느 것보다도 접촉각이 작게 되어 젖음성이 커지게 되는 것을 확인할 수 있었다.

이상 설명한 것처럼, 본 발명의 닥터 블레이드에 의하면, 닥터 블레이드 본체중 적어도 선단부에 이산화규소 피막을 형성하는 것이므로, 그라비아 인쇄 롤에 나이프 에지부를 접촉시킨 상태에서 상대적으로 이동시켜 여분의 잉크를 긁어내는 닥터 블레이드의 자기 팽윤기능과 내연마성을 확보하여 긴수명화를 도모할 수 있고, 인쇄면에 대해서 상처가 생길 염려가 없다.

본 발명의 닥터 블레이드에 의하면, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄에 있어서 실용적인 인쇄 속도, 실용적인 인쇄길이(인쇄매수)를 인쇄하더라도 판흐림이 생기지 않는다. 이산화규소 피막의 닥터 블레이드를 사용하면, 칼끝의 평활도직선도가 높고, 흐름성이 커지게 되고, 표면에 유연성이 있으므로, 인쇄면의 비화선부에 형성되는 샌드 페이퍼 자국이 존재하는 수성잉크에 접근하기 쉽고, 닥터 블레이드를 빠져 나가는 잉크량을 매우 적게 억제할 수 있으므로 판흐림을 유효하게 회피할 수 있다.

종래에 있어서 수성 잉크사용 그라비아 인쇄는, 실용적인 인쇄 속도로 인쇄하게 되면 판흐림이 생겼지만, 본 발명의 닥터 블레이드를 사용하면, 수성 잉크사용 그라비아 인쇄의 상업적 실용성이 처음부터 실현될 수 있다. 본 발명의 닥터 블레이드에 의하면, 잉크를 긁어내는 기능을 보장하는 칼끝의 마모가 종래품의 약 1/5 정도이므로, 닥터 블레이드의 수명을 종래품과 비교해서 5배로 연장할 수 있고, 판흐림의 발생을 장시간에 걸쳐 회피할 수 있다. 또한, 닥터 블레이드를 단시간에 매번 교체할 필요가 없게 되고, 유지보수가 용이하게 된다.

본 발명의 닥터 블레이드에 의하면, 인쇄면의 마모를 작게 억제할 수 있으므로, 인쇄면의 내쇄매수를 실용적으로 2배 이상 높일수 있고, 보호 피막층을 다시 형성할 수 있어, 예를 들면 다시 크롬도금을 행하는 횟수를 반감시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 선단부를 나이프 에지부로 한 닥터 블레이드 본체를 갖고, 그라비아 인쇄 롤에 상기 나이프 에지부를 접촉시킨 상태에서 상대적으로 이동시켜 그라비아 셀에 잉크를 담고 동시에 여분의 잉크를 긁어내는 닥터 블레이드에 있어서,

   상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부를 이산화규소 피막에 의해 피복하고, 상기 이산화규소 피막을 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 사용해서 형성하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이산화규소 피막의 두께가 0.1~5㎛ 인 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드.
3. 선단부를 나이프 에지부로 한 닥터 블레이드 본체를 준비하는 공정과, 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부에 이산화규소 피막을 형성하는 이산화규소 피막공정을 포함하고, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 사용해서 상기 이산화규소 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 이산화규소 피막형성 공정이, 퍼하이드로 폴리실라잔 용액을 상기 닥터 블레이드 본체중 적어도 나이프 에지부를 도포해서 소정 막두께의 도포막을 형성하는 도포막 형성처리와, 상기 도포된 퍼하이드로 폴리실라잔 도포막을 과열 수증기에 의해서 소정 시간동안 가열하여 소정 경도의 이산화규소 피막으로 하는 피막형성 가열처리로 이루어진 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 가열처리에 의해 형성된 이산화규소 피막의 표면을 냉수 또는 온수로 세정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 제조 방법.
6. 청구항 3 내지 청구항 5중 한 항에 있어서, 상기 이산화규소 피막의 두께가 0.1~5㎛인 것을 특징으로 하는 닥터 블레이드의 제조 방법.

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