KR20140037365A - 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 인쇄 롤 - Google Patents

초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 인쇄 롤 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 인쇄 롤에 관한 것으로서, 원통형으로 가공된 롤 실린더의 표면으로부터 수분 및 가공유 제거를 위해 80℃~100℃로 프리히팅하여 전처리하는 단계; 전처리 된 롤 실린더의 표면에 철계 및 그리트(Grit)으로 블라스팅하여 표면이 조면화하는 단계; 롤 실린더의 표면에 코팅될 텅스텐 카바이드 합금 표면에 새길 인쇄패턴을 설계하는 단계; 조면화 된 롤 실린더의 표면에 초고속용사(HVOF)로 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)을 코팅하는 단계; 텅스텐 카바이드 합금이 코팅된 롤 실린더의 표면에 조도를 갖도록 1차 연마하는 단계; 표면 연마 자국제거 및 광택을 위해 슈퍼마이크로 피니싱하여 2차 연마하는 단계; 2차 연마된 텅스텐 카바이드 합금의 표면에 레이저로 인쇄패턴을 요철형태로 가공하는 단계; 가공된 인쇄패턴으로부터 발생한 이물질(Bur)을 제거하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는바, 텅스텐 카바이드 합금을 입자화 한 초경 분말을 초고속 용사방법을 통해 롤 실린더 표면에 초경 코팅층을 형성하고, 이를 레이저가공으로서 인쇄패턴 형성 후 조밀한 연마과정을 거쳐 이물질 제거 및 표면을 치밀한 형태로 제작되도록 함으로써, 인쇄표면의 경도가 높고 내마모성을 향상시켜 인쇄품질향상은 물론, 그라비어 인쇄 롤의 사용수명을 대폭 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 인쇄 롤 {Manufacture method and gravure roll using high velocity oxy fuel type}
본 발명은 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 롤에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 그라비어 인쇄에 사용되는 그라비어 인쇄 롤의 인쇄패턴 표면을 강화하여 그라비어 인쇄 롤을 통한 인쇄품질을 지속시킴과 동시에, 그라비어 롤의 수명을 대폭 연장시킬 수 있도록 한 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 롤에 관한 것이다.
일반적으로 그라비어 인쇄는 볼록판과 반대로 판의 움푹 들어간 부분에 용제타입의 잉크를 채워, 튀어나온 부분의 불필요한 잉크를 긁어내어, 움푹 들어간 부분의 잉크를 압력(인압)을 걸어 피인쇄물에 전이시키는 방식의 인쇄로 광범위하게 사용되고 있다.
이에 사용되고 있는 그라비어 인쇄 롤은 대량인쇄를 위한 인쇄기에 장착되어 사용되는 것으로, 그 형태는 원통형으로서 외주면에 인쇄패턴을 갖기 위해 요철이 형성된다.
그라비어 인쇄 롤(1)은 첨부된 도 1에서와 같이 회전과 동시에 표면에 잉크(2)를 묻힌 후 닥터 블레이드(Doctor blade)(3)에 의해 표면에 잉크가 제거되고, 다시 묻는 형태로 요철에 의한 인쇄영역과 비인쇄영역으로 나뉘어 설정된 패턴으로 하여금 고무롤러(4)의 압착 이송으로서 원단(5)을 프린팅시키는 롤이다.
따라서 그라비어 인쇄 롤의 인쇄패턴 표면은 매끄럽게 가공되어야 하는 조건과 패턴의 깊이, 인쇄시 원활한 인쇄체에 전달되어야 하며, 홈의 폭과 깊이는 잉크의 성질에 따라 설정되어야 한다.
통상적으로 그라비어 인쇄 롤은 외측둘레에 구리층을 감는 금속으로 되어 있으며, 구리를 조각하는 조각기술은 다이아몬드 스타일러스(Stylus)를 사용하는 전자 조각 공정이거나, 화학약품을 사용하여 에칭하는 화학적 공정을 이용한다.
패턴의 일차 가공 후에는 그라비어 인쇄 롤의 부식방지 및 조각된 패턴의 마모 수명을 향상시키기 위한 목적에서 표면 개질 처리를 필요로 하며, 표면 개질 처리는 구리보다 경도가 높고 표면이 매끄러운 크롬(Cr)이 전기도금에 의해 이루어지고, 용사에는 Cr2 O3(산화크롬)이 사용되었다.
참고로, 용사(溶射)코팅(thermal spraying)은 금속이나 세라믹 입자 등을 용융시키면서 가속 비산시켜 모재의 표면에 코팅을 실시하는 것으로서, 용사재료는 주로 10~120㎛의 입자형태가 쓰이고, 전기나 화염으로 이 용사재료를 녹이며, 약 50~500㎛ 두께의 코팅을 이룬다.
상기와 같이 그라비어 인쇄 롤에 적용한 산화크롬의 용사는 전기 크롬도금에 비해 내마모성과 내부식성을 갖지만, 기공율이 높아서 용사 피막의 품질 재현성이 현저히 떨어지는 단점이 지적되고 있다.
상기와 같이 전기도금처리를 하여도 그라비어 인쇄 롤은 인쇄기에 설치되어 고속 회전이 이루어짐에 있어, 그라비어 인쇄 롤 표면에 잉크가 묻고 제거되는 수회의 반복작용에 의해 그 표면이 점차 마멸되어 가고, 표면을 긁어 잉크를 제한하는 닥터 블레이드 작용에 의한 마모가 이루어지기 때문에 실질적인 그라비어 인쇄 롤의 수명이 짧은 단점이 지적되고 있으며, 이러한 점은 인쇄체 생산능력이 현저히 떨어진다.
또한, 상기와 같은 크롬의 전기도금처리방식은 비환경적인 산업에서 제조가 이루어지기 때문에 수질 오염 및 대기오염을 발생하는 문제점이 있다.
상기와 같은 점을 고려하여 세라믹(Ceramic)을 코팅하여 제작된 애니록스(anilox) 롤의 경우, 상술한 크롬의 전기도금처리에 비해 오랜 수명을 유지토록 하였으나, 이는 세라믹소재의 특성상 취성에 약한 부분이 결점이 있다.
세라믹 코팅은 탄화물, 산화물 등의 세라믹 재료를 고온의 화염 또는 플라즈마 제트로 순간 용융시키고, 용융된 입자를 매우 빠른 속도로 가속시켜, 금속 등의 모재 위에 다양한 특성을 갖는 세라믹 재료의 후막층을 용사공법으로 형성시켜 내부식성, 내마모성, 내산화성, 절연성, 단열성 등의 표면 성질을 크게 개선할 수 있는 기술이지만, 취성과 기공을 갖기 때문에 그라비어 인쇄 롤에 적합하지 못한 단점이 지적되고 있다.
참고로 플라즈마 용사법에 의한 표면코팅 관련기술들은 대한민국 공개특허공보 10-2010-63216호(명칭: 플라즈마 용사법에 의한 세라믹 코팅막 형성방법)에 개시되어 있으나, 인쇄패턴의 표면강화, 내마모성, 내부식성 등을 극복하기 위한 그라비어 인쇄 롤의 제작하기 위한 방법에는 적용이 쉽지 않았다.
본 발명은 상기와 같이 제반되는 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 그 목적은 그라비어 인쇄에 사용되는 그라비어 인쇄 롤의 인쇄패턴 표면을 강화하여 그라비어 인쇄 롤을 통한 인쇄품질을 지속시킴과 동시에, 그라비어 롤의 수명을 대폭 연장시킬 수 있도록 한 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 롤을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 원통형으로 가공된 롤 실린더의 표면으로부터 수분 및 가공유 제거를 위해 80℃~100℃로 프리히팅하여 전처리하는 단계; 전처리된 롤 실린더의 표면에 철계 및 그리트(Grit)로 블라스팅하여 표면이 조면화하는 단계; 롤 실린더의 표면에 코팅될 텅스텐 카바이드 합금 표면에 새길 인쇄패턴을 설계하는 단계; 조면화된 롤 실린더의 표면에 초고속용사(HVOF)로 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)을 코팅하는 단계; 텅스텐 카바이드 합금이 코팅된 롤 실린더의 표면에 조도를 갖도록 1차 연마하는 단계; 표면 연마 자국제거 및 광택을 위해 슈퍼마이크로 피니싱하여 2차 연마하는 단계; 2차 연마된 텅스텐 카바이드 합금의 표면에 레이저로 인쇄패턴을 요철형태로 가공하는 단계; 가공된 인쇄패턴으로부터 발생한 이물질(Bur)을 제거하는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 텅스텐 카바이드 합금(Cermet)은 세라믹에 금속을 혼합한 성분으로서 텅스텐 카바이드(WC)-니켈 크롬(NiCr), 텅스텐 카바이드(WC)-코발트 크롬(CoCr), 텅스텐 카바이드(WC)-코발트(Co) 및 텅스텐 카바이드(WC)-니켈(Ni) 중 어느 하나를 이용한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 텅스텐 카바이드 합금의 코팅층은 100㎛~200㎛의 두께로 코팅한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 텅스텐 카바이드 합금이 코팅된 롤 실린더의 1차 연마시 표면조도 Ra 0.3~0.5㎛이고, 2차 연마시 표면조도 Ra 0.01㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 코팅층의 레이저가공에 의한 인쇄패턴은 1회 가공 깊이가 3~5㎛ 로 일정횟수로 가공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 이물질(Bur)의 제거는 롤 실린더를 회전하면서 인쇄패턴 표면에 15 마이크로 스펀지 페이퍼를 마찰시켜 레이저 가공시 인쇄패턴에 타고 남은 재를 제거하여 연마하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 연마된 인쇄패턴은 다이아몬드 휠을 장착한 연마기로서 2~3㎛ 더 연마하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)의 코팅층 성분에 대한 중량비는 각각 텅스텐 카바이드(WC) 73중량%, 크롬(Cr) 20중량%, 니켈(Ni)7중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상기 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)의 코팅층 성분에 대한 중량비는 각각 텅스텐 카바이드(WC) 86중량%, 코발트(Co) 10중량%, 크롬(Cr) 4중량%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 텅스텐 카바이드 합금을 입자화 한 초경 분말을 초고속 용사방법을 통해 롤 실린더에 인쇄패턴이 형성되는 초경 코팅층을 형성하고, 이를 레이저가공으로서 인쇄패턴 형성 후 조밀한 연마과정을 거쳐 이물질 제거 및 표면을 치밀한 형태로 제작되도록 함으로써, 인쇄표면의 경도가 높고 내마모성을 향상시켜 인쇄품질향상은 물론, 그라비어 인쇄 롤의 사용수명을 대폭 연장할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 일반적인 그라비어 인쇄 롤의 구성을 개략적으로 도시한 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 그라비어 인쇄 롤의 제조공정을 순차적으로 도시한 블럭흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 그라비어 인쇄 롤에 초고속용사방식으로 텅스텐 카바이드 합금이 코팅되는 상태를 예시한 용사 건(Gun)의 개략적인 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 텅스텐 카바이드 합금이 코팅된 그라비어 인쇄 롤의 표면 경도시험 테스트 실시예에 따른 시험결과표,
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로 텅스텐 카바이드 합금이 코팅된 그라비어 인쇄 롤의 표면 경도시험 테스트에 따른 시험결과표이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 그라비어 인쇄 롤의 제조방법은, 첨부된 도 2에서 그 흐름공정과 같다.
원통형으로 가공이 이루어진 롤 실린더(1)로부터 그 표면에 잔존하는 수분 및 가공유 제거를 위해 80℃~100℃로 프리히팅을 실시한다.
상기와 같이 전처리 된 롤 실린더의 표면에는 철계 및 그리트(Grit)로 블라스팅하여 향후 이루어지는 초고속 용사 코팅이 용이해 질 수 있도록 표면을 조면화 한다.
이때 사용되는 연마기기는 다이아몬드 연마석을 이용한 연마를 실시한다.
상기와 같이 조면화된 표면에는 롤 실린더의 표면에 코팅될 텅스텐 카바이드 합금의 코팅층 표면에 새겨질 인쇄패턴을 설계한다.
이는 인쇄하고자 하는 디자인에 잉크나 페이스트가 담길 홈(요철)을 설계하는 것으로서 패턴 및 잉크의 성분에 따라 깊이가 정해지고 깊이가 설정되면 홈의 폭이 정해진다. 이는 인쇄패턴의 요철이 적절한 크기로 맞추어야 양질의 인쇄품질을 얻을 수 있도록 한기 위한 설계가 이루어져야 한다.
상기와 같이 원통 둘레의 표면이 조면화 된 롤 실린더는 초고속용사(HVOF)로 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)을 100㎛~200㎛의 두께로 코팅한다. 그러나 코팅 두께는 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기 텅스텐 카바이드 합금은 금속 탄화물, 즉 코팅층을 지칭하는 것으로서, 첨부된 도 3에서 도시한 바와 같이 텅스텐 카바이드 합금을 분말화한 초경 입자를 용사 건(Gun)(10)의 중간지점에 형성된 투입구(11)를 통해 공급이 이루어지고, 상기 용사 건(10)은 점화플러그(12)를 통한 산소공급구(13)를 통한 산소 공급과 더불어 연소재 공급구(14)로 연소재의 공급에 의해 고온 열원을 발생하여 용융 상태로 변화시키면서 분사관(15)을 통해 초고속으로 롤 실린더(1)의 표면에 초경 입자를 분사, 충돌시켜 급냉 응고로 적층한 코팅층(1a)을 형성하게 된다.
도면 중 부호 16은 물을 공급하는 물공급구이고, 부호 17은 물배출구로서 초고속 용사가 이루어짐에 있어 용사 건(10)의 외관은 일측에서부터 물을 공급하여 쿨링시켜 용사건의 변형을 방지시킨다.
참고로 상기 초고속 용사법(HVOF : High Velocity Oxy Fuel)은 용사건 연소실의 압력을 높이는데 따라서 폭발연소화염을 능가하는 고속 화염을 발생시키며 이 연소화염 분사되는 분사관(15: Jet)중심에 코팅물질을 입자화한 분말을 공급하여 용융 또는 반용융 상태로서 고압, 고속으로 연속 분사하도록 한 것이다.
이는 분말 용사재료가 초고속으로 피용사체의 표면에 충돌하므로 대단히 치밀한 고밀착력 피막 즉, 코팅층을 형성할 수 있게 되고, 내마모성, 내부식성 초경피막을 형성하는데 탁월하며 균일한 코팅층을 얻을 수 있어 내마모성, 내부식성 부품 고온 마모품에 대한 우수한 용사피막을 형성할 수 있게 된다.
상기와 같이 초고속 용사방법에 의해 롤 실린더 상에 코팅되는 텅스텐 카바이드 합금(Cermet)은 세라믹에 금속을 혼합한 성분으로서 텅스텐 카바이드(WC)-니켈 크롬(NiCr), 텅스텐 카바이드(WC)-코발트 크롬(CoCr), 텅스텐 카바이드(WC)-코발트(Co) 및 텅스텐 카바이드(WC)-니켈(Ni) 중 어느 하나를 이용하여 롤 실린더(1)에 코팅층(1a)을 형성하는 것이다.
상기와 같이 텅스텐 카바이드 합금으로 코팅층이 형성된 표면에는 1차 연마와 2차 연마로서 인쇄패턴이 형성되기 이전 코팅층을 연마한다.
1차 연마는 연마기로서 표면조도 Ra 0.3~0.5㎛로 연마를 실시하고, 2차 연마는 1차연마로 인한 표면 연마 자국제거 및 광택을 위해 슈퍼마이크로 피니싱하여 표면조도 Ra 0.01㎛ 이하로 2차 연마를 실시한다. 그러나 상기 표면조도는 여기에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 정밀하게 연마된 코팅층의 표면에는 레이저를 이용하여 요철형태로 인쇄 패턴을 3~5㎛ 깊이로 연속 가공하여 요구하는 깊이의 인쇄패턴을 형성한다. 여기서 인쇄패턴은 재질의 상태를 테스트하여 파워와 회전속도를 조절하면서 가공이 이루어지도록 한다.
상기 인쇄패턴의 가공깊이는 레이저 1회 가공시 3~5㎛로 가공한다.
상기와 같은 인쇄패턴의 가공은 일정 횟수를 반복하여 요구하는 가공깊이로 가공을 실시한다. 이는 레이저가공에 의해 인쇄패턴에 남게 되는 이물질(Bur)의 제거가 후속 공정에서 용이하게 이루어지도록 하기 위한 것으로, 최소 범위의 가공으로 1회 가공깊이의 수치는 이에 한정하지 않는다.
상기와 같은 인쇄패턴의 가공은 설계된 데이터를 받아 요구하는 그라비어 인쇄롤의 가공을 완료한다.
이후 가공된 인쇄패턴에 미세하게 남게 되는 이물질(Bur)을 제거하는 단계를 거쳐 그라비어 인쇄 롤의 제작을 완료하게 된다.
상기 이물질(Bur)의 제거는 완성된 그라비어 인쇄 롤을 이용한 인쇄시 닥터 블레이드의 마찰을 최대한 줄여 닥터 블레이드가 상하지 않게 표면 조도를 좋게 하는 마무리 단계로서, 이는 롤 실린더를 회전장치에 장착시켜 회전시키면서 15 마이크로 스펀지 페이퍼를 손으로 가볍게 인쇄패턴의 표면에 눌러 레이저 가공시 인쇄패턴에 타고 남은 재를 제거한다.
2차로 5 마이크로 다이아몬드 휠을 장착한 연마기를 이용하여 2~3㎛로 연마하여 마무리한다.
상기와 같은 연마공정으로서 미세한 이물질(Bur)제거와 동시에 인쇄패턴의 표면을 더욱 치밀한 형태로 형성시켜 줌으로써, 인쇄시 그라비어 인쇄 롤에 묻어 공급되는 잉크에 대해서 마멸성을 최대한 줄여줄 수 있으며, 잉크를 긁어내는 닥터 블레이드의 마찰을 최소화할 수 있기 때문에 본 발명에 따른 그라비어 인쇄 롤의 사용수명을 대폭 연장할 수 있게 된다.
아울러, 그라비어 인쇄 롤의 인쇄패턴이 갖는 기공률은 낮게 되어 인쇄시 인쇄패턴의 경계가 흐릿하게 번지는 인쇄불량을 해결할 수 있어 인쇄품질을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상기와 같이 제작된 본 발명의 롤 실린더 상에 코팅되는 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)의 코팅층 성분에 대한 중량비가 각각 텅스텐 카바이드(WC) 73중량%, 크롬(Cr) 20중량%, 니켈(Ni)7중량%로 제작된 그라비어 인쇄 롤의 경도와 내마모성 테스트 결과는 실험을 통해 첨부된 도 4 및 표 1에서 나타남을 알 수 있다.
[실시예 1]
첨부된 도 4는 마이크로 비커즈 경도(Micro- Vickers hardness)시험을 통해 총 10회 측정하였고, 시험력은 1.961N(200g)으로 50 x 50 시편을 통해 최대, 최소값을 제외한 후 산정한 수치로 측정결과 평균 1048.5경도(HV)로 측정되었다. 또한, 아래 표 1의 내마모성 테스트는 내마모 테스트 장비인 SUGA ABRASION TESTER(NUS-ISO-9)의 롤 표면에 샌드페이퍼 #320을 감고 시편을 마모시키는데 마찰횟수는 샌드페이퍼 1장당 400회로 3번을 실시하여 총 1200회를 실시하였고 시편을 누르는 하중은 500g.f로 하여 시험 전후의 시편 무게를 측정함으로써 감소량을 측정하는 방식이다.
즉, 아래 표 1은 첨부된 도 4에서 동일 소재의 내마모성을 400회 주기로 측정하였는바, 그 테스트 결과 0회에서 400회까지 0.01g 감소되고, 400회부터 1200회까지는 마모변화가 없음이 측정치 및 사진에서와 같이 확인되었다.
횟수 내마모 테스트
0회
Figure pat00001
72.99g
400회
Figure pat00002
72.98g
800회
Figure pat00003
72.98g
1200회
Figure pat00004
72.98g
한편, 본 발명의 또 다른 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)의 코팅층 성분에 대한 중량비가 각각 텅스텐 카바이드(WC) 86중량%이고, 코발트(Co)는 10중량%, 크롬(Cr)은 4중량%로 제작된 그라비어 인쇄 롤의 경도와 내마모성 테스트 실험결과는 첨부된 도 5 및 표 2에서 나타남을 알 수 있다.
[실시예 2]
첨부된 도 5는 마이크로 비커즈 경도(Micro- Vickers hardness)시험을 통해 총 10회 측정하였고, 시험력은 1.961N(200g)으로 50 x 50 시편을 통해 최대, 최소값을 제외한 후 산정한 수치로 측정결과 평균 1290.5경도(HV)로 측정되었다. 또한, 아래 표 2의 내마모성 테스트도 내마모 테스트 장비인 SUGA ABRASION TESTER(NUS-ISO-9)의 롤 표면에 샌드페이퍼 #320을 감고 시편을 마모시키는데 마찰횟수는 샌드페이퍼 1장당 400회로 3번을 실시하여 총 1200회를 실시하였고 시편을 누르는 하중은 500g.f로 하여 시험 전후의 시편 무게를 측정함으로써 감소량을 측정하는 방식이다.
즉, 아래 표 2는 첨부된 도 5에서 동일 소재의 내마모성을 400회 주기로 측정하였는바, 0회에서 400회, 400회에서 800회까지는 각각 0.01g 감소되고, 800회부터 1200회까지는 마모변화가 없음이 측정치 및 사진에서와 같이 확인되었다.
횟수 내마모 테스트
0회
Figure pat00005
88.48g
400회
Figure pat00006
88.47g
800회
Figure pat00007
88.46g
1200회
Figure pat00008
88.46g
즉, 상기와 같은 높은 경도와 내마모성은 잉크에 대한 마멸성에 강하고, 닥터 블레이드의 마찰에 대해 큰 변화없이 그라비어 인쇄 롤의 인쇄능력을 향상되었음을 알 수 있다.
상기와 같은 높은 경도와 내마모성은 잉크에 대한 마멸성에 강하고, 닥터 블레이드의 마찰에 대해 큰 변화없이 그라비어 인쇄 롤의 인쇄에 따른 수명을 높일 수 있고, 치밀한 인쇄패턴으로 하여금 기공률을 최소화함으로써, 인쇄품질을 높임을 알 수 있다.
본 발명에 있어, 초경 입자를 초고속 용사방식에 의해 롤 실린더의 표면에 인쇄패턴을 형성시키기 위한 코팅층을 형성하고, 이물질 제거 및 연마공정을 통해 제작된 그라비어 인쇄 롤은 기존의 크롬(Cr)도금 및 Cr2 O3(산화크롬)을 이용한 플라즈마 용사방법에 비해 물성이 안정되어 코팅층의 재현이 용이한 이점이 있다.
또한, 초고속 용사방식(HVOF)을 이용함으로써, 코팅층 기공률이 1% 이하로 제어가 용이한 이유에서 인쇄패턴의 가공에 대한 잉크의 적성이 좋아 인쇄에 따른 인쇄품질이 향상되며, 인쇄패턴의 표면 경도가 높고 내마모성이 탁월하여 그라비어 인쇄 롤의 수명이 일반 도금처리 및 플라즈마 용사방법에 에 비해 오래가는 장점이 있다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형할 수 있음은 자명하다.
1: 롤 실린더 1a: 코팅층
10: 용사 건

Claims (10)

  1. (a) 원통형으로 가공된 롤 실린더의 표면으로부터 수분 및 가공유 제거를 위해 80℃~100℃로 프리히팅하여 전처리하는 단계(S100);
    (b) 전처리 된 롤 실린더의 표면에 철계 및 그리트(Grit)으로 블라스팅하여 표면이 조면화하는 단계(S200);
    (c) 롤 실린더의 표면에 코팅될 텅스텐 카바이드 합금 표면에 새길 인쇄패턴을 설계하는 단계(S300);
    (d) 조면화 된 롤 실린더의 표면에 초고속용사(HVOF)로 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)을 코팅하는 단계(S400);
    (e) 텅스텐 카바이드 합금이 코팅된 롤 실린더의 표면에 조도를 갖도록 1차 연마하는 단계(S500);
    (f) 표면 연마 자국제거 및 광택을 위해 슈퍼마이크로 피니싱하여 2차 연마하는 단계(S600);
    (g) 2차 연마된 텅스텐 카바이드 합금의 표면에 레이저로 인쇄패턴을 요철형태로 가공하는 단계(S700);
    (h) 가공된 인쇄패턴으로부터 발생한 이물질(Bur)을 제거하는 단계(S800);로 이루어진 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계(d)에서 상기 텅스텐 카바이드 합금(Cermet)은 세라믹에 금속을 혼합한 성분으로서 텅스텐 카바이드(WC)-니켈 크롬(NiCr), 텅스텐 카바이드(WC)-코발트 크롬(CoCr), 텅스텐 카바이드(WC)-코발트(Co) 및 텅스텐 카바이드(WC)-니켈(Ni) 중 어느 하나를 이용한 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계(d)에서 상기 텅스텐 카바이드 합금의 코팅층은 100㎛~200㎛의 두께로 코팅한 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계(e)의 1차 연마시 표면조도 Ra 0.3~0.5㎛이고 상기 단계(f)의 2차 연마시 표면조도 Ra 0.01㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계(g)에서 상기 코팅층의 레이저가공에 의한 인쇄패턴은 1회 가공 깊이가 3~5㎛ 로 일정횟수로 가공하는 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계(h)에서 상기 이물질(Bur)의 제거는 롤 실린더를 회전하면서 인쇄패턴 표면에 15 마이크로 스펀지 페이퍼를 마찰시켜 레이저 가공시 인쇄패턴에 타고 남은 재를 제거하여 연마하는 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연마된 인쇄패턴은 다이아몬드 휠을 장착한 연마기로서 2~3㎛ 더 연마하는 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)의 코팅층 성분에 대한 중량비는 각각 텅스텐 카바이드(WC) 73중량%, 크롬(Cr) 20중량%, 니켈(Ni) 7중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 텅스텐 카바이드 합금(WC-Cermet)의 코팅층 성분에 대한 중량비는 각각 텅스텐 카바이드(WC) 86중량%, 코발트(Co) 10중량%, 크롬(Cr) 4중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤.
KR1020120102791A 2012-09-17 2012-09-17 초고속 용사방식을 이용한 그라비어 인쇄 롤의 제조방법 및 그라비어 인쇄 롤 KR20140037365A (ko)

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