KR20140146583A - 잉크 건조 방법 및 잉크 건조 장치 - Google Patents

잉크 건조 방법 및 잉크 건조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140146583A
KR20140146583A KR1020147024667A KR20147024667A KR20140146583A KR 20140146583 A KR20140146583 A KR 20140146583A KR 1020147024667 A KR1020147024667 A KR 1020147024667A KR 20147024667 A KR20147024667 A KR 20147024667A KR 20140146583 A KR20140146583 A KR 20140146583A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ink
superheated
drying
nano
steam
Prior art date
Application number
KR1020147024667A
Other languages
English (en)
Inventor
겐타로 아사쿠라
?스케 하세가와
시게유키 다카하시
요시히로 도바
마사오 후쿠도메
센닌 고바야시
도시아키 야마구치
야스오 야마구치
Original Assignee
다이도 산교 가부시키가이샤
겐타로 아사쿠라
니혼 덴네쯔 가부시키가이샤
후지 쇼코 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이도 산교 가부시키가이샤, 겐타로 아사쿠라, 니혼 덴네쯔 가부시키가이샤, 후지 쇼코 가부시키가이샤 filed Critical 다이도 산교 가부시키가이샤
Publication of KR20140146583A publication Critical patent/KR20140146583A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M7/00—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock
    • B41M7/009—After-treatment of prints, e.g. heating, irradiating, setting of the ink, protection of the printed stock using thermal means, e.g. infrared radiation, heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/003—Supply-air or gas filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B25/00—Details of general application not covered by group F26B21/00 or F26B23/00
    • F26B25/06—Chambers, containers, or receptacles
    • F26B25/14—Chambers, containers, receptacles of simple construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/02—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air
    • F26B3/04—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by convection, i.e. heat being conveyed from a heat source to the materials or objects to be dried by a gas or vapour, e.g. air the gas or vapour circulating over or surrounding the materials or objects to be dried
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254—After-treatment
    • B05D3/0272—After-treatment with ovens

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은, 과열 건조 증기를 잉크 건조에 최적인 특성으로 개질하는 것에 의해, 기재에 도포한 잉크의 건조 시간을 대폭 단축시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 포화 수증기를 가열해 건조시킨 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여함으로써, 그 과열 건조 증기의 입자를 미세화해 클러스터화하고, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여함으로써, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기의 입자를 한층 더 미세화해 나노화 과열 건조 증기를 생성하고, 기재를 설치한 챔버 내에 상기 나노화 과열 건조 증기를 초과 포화 상태로 공급해 상기 챔버 내에 무산소 분위기를 형성하고, 그 무산소 분위기중에서 상기 나노화 과열 건조 증기를 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시키는 것으로, 상기 잉크에 상기 나노화 과열 건조 증기의 에너지를 부여하고, 상기 잉크의 수분 증발 및 유기용제의 분해내지는 저감을 시키는 것을 특징으로 한다.

Description

잉크 건조 방법 및 잉크 건조 장치 {INK DRYING METHOD AND INK DRYING DEVICE}
본 발명은, 과열 건조 증기를 그대로 이용하는 것이 아니라, 그 과열 건조 증기를 잉크 건조에 최적인 특성으로 개질(과열 건조 증기 개질)하는 것으로, 기재에 도포한 잉크의 건조 시간을 단축하는 잉크 건조 방법 및 그 장치에 관한다.
기재에 도포한 잉크를 건조하는 방법은, 예를 들면 에폭시 수지의 프린트 기판에 도포한 잉크를 건조하는데 이용되고 있다.
그 잉크 건조 방법에 대해 설명한다. 에폭시 수지의 프린트 기판에는, 핸더 도금을 하는 개소(예를 들면, 랜드, 스루홀(through-hole), 패드 등)가 형성되고, 그 핸더 도금의 개소가 형성된 프린트 기판의 마무리 공정에 있어서 잉크가 도포되고 있다.
프린트 기판의 반면(盤面)에 도포된 잉크로써, 자외선 경화성의 잉크를 이용하는 경우에는, 우선, 동박 배선이 형성된 프린트 기판의 전면에 잉크를 도포하고, 그 후, 잉크가 도포된 프린트 기판을 예열실에 셋팅하여, 80℃의 온풍을 약 15분간 프린트 기판의 잉크에 내뿜는다.
다음으로, 예비 가열한 프린트 기판의 주로 부품을 탑재하는 패턴의 동박부를 마스킹하여 자외선 조사를 하고, 그 동박부 개소 이외의 영역을 노광한다. 이 노광 처리에 의해, 마스킹되지 않은 동박부의 개소 이외의 영역이 노광되고, 그 개소의 잉크가 경화한다.
다음으로, 알칼리성 수용액을 이용해 현상 처리를 한다. 이 현상 처리를 할 때, 마스킹하지 않은 동박부의 개소 이외의 잉크는, 자외선 조사에 의해 경화하고, 제거되지 않고 프린트 기판상에 남게 되며, 부품을 탑재하는 동박부의 개소 이외의 동박 패턴의 보호 및 절연을 유지한다.
최종적으로 프린트 기판상의 잉크를 본경화시키기 위해, 프린트 기판의 반면에 150℃의 온풍을 60분 ~ 90분간 내뿜는 처리를 하고 있다.
특허문헌 1 : 일본국 특원2009-524328호 (재공표 특허 공보)
그러나, 프린트 기판에 150℃의 온풍을 60분 ~ 90분간 내뿜는 처리를 하기 때문에, 프린트 기판에 열스트레스를 부여해 버리는 과제가 있었다.
또한, 프린트 기판에 도포한 잉크의 건조에 60분 ~ 90분간의 시간을 소비하기 때문에, 제조 효율이 나쁠 뿐만 아니라, 60분 ~ 90분간 온풍을 계속 공급해야 하므로 에너지 절약화를 도모하는 것이 곤란하다는 과제가 있었다.
특허출원인의 한 명인 다이도 산교 가부시키가이샤에서는, 과열 건조 증기를 인쇄물의 건조에 이용한 기술을 개발하고 있다(특허문헌 1 : 재공표 특허 공보). 이 건조 방법을 상술한 프린트 기판의 잉크를 건조하는 방법에 채용하는 것도 생각할 수 있다.
상술한 인쇄물의 건조 방법에 있어서는, 인쇄물을 전자현미경으로 관찰하여, 인쇄물이 섬유의 엉킴에 의해 시트상을 이루고, 얽힌 섬유간에 인쇄물의 표리면을 관통하는 구멍(pores)이 존재하는 것에 주목하고, 이 구멍를 통과시켜 과열 건조 증기의 일부를 빼는 구성을 채용함으로써, 인쇄물의 함수율을 약 7%로 보유시키는 독자적인 구성(주름 방지, 히트 링클(heat wrinkles), 물집 방지)을 구축하고 있다.
인쇄물과 같이 함수율을 약 7% 유지시키는 경우에는, 구멍를 통과해 과열 건조 증기의 일부를 빼는 구성을 채용하고 있지만, 프린트 기판에 도포한 잉크를 건조시키는데는, 프린트 기판의 함수율이 가능한 제로(zero)에 가까운 것이 요구되므로, 인쇄물의 건조 방법을 그대로 프린트 기판에 도포한 잉크의 건조에 적용할 수 없고, 프린트 기판에 도포한 잉크를 건조시키는 독자적인 방식을 개발할 필요가 있다.
프린트 기판 등의 기재의 잉크를 건조시키는 방법을 개발함에 있어서는, 기재 등에 주는 열스트레스를 경감하여 잉크를 단시간에 건조시키는 것이 중요하다.
본 발명의 목적은, 과열 건조 증기를 그대로 이용하는 것이 아니라, 그 과열 건조 증기를 기재의 잉크 건조에 최적인 특성으로 개질함으로써, 기재에 도포한 잉크의 건조 시간을 단축함과 동시에 기재 등에 주는 열스트레스를 경감하여 잉크를 건조시키는 잉크 건조 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 기재에 도포한 잉크에 과열 건조 증기를 분무하여 잉크를 건조하는 실험을 하고, 기재에 도포한 잉크에 나노화 과열 건조 증기의 에너지를 부여함으로써, 상기 잉크의 수분을 증발시키는 것은 물론 유기용제를 분해 및 저감 시킬 수 있다고 하는 식견을 얻었다.
또한, 상기 잉크에 나노화 과열 건조 증기의 에너지를 부여할 때, 잉크의 건조 시간을 단축하고, 동시에 기재 등에 주는 열스트레스를 경감하는데는, 잉크의 분자 및 분자 계면에 나노화 과열 건조 증기를 침투시키는 것이 필요하다는 식견을 얻었다.
나아가, 잉크의 분자 및 분자 계면에 나노화 과열 건조 증기를 침투시키는데 있어서는, 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여해 미세화함에 따라 클러스터(cluster)화하고, 그 클러스터화한 나노화 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여해 더욱 더 미세화 하는 적어도 2단계의 처리를 거칠 필요가 있다는 식견을 얻었다.
본 발명자들은, 이상의 식견에 근거하여, 포화 수증기를 가열해 건조시킨 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여해 미세화함에 따라 클러스터화하고, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여해 더욱 더 미세화함으로써, 나노화 과열 건조 증기를 생성하고, 상기 기재를 설치한 챔버 내에 상기 나노화 과열 건조 증기를 초과 포화 상태로 공급함으로써 상기 챔버 내에 무산소 분위기를 형성하고, 그 무산소 분위기 속에서 상기 나노화 과열 건조 증기를 상기 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시킴에 따라, 상기 잉크에 상기 나노화 과열 건조 증기의 에너지를 부여해, 상기 잉크의 수분 증발 및 유기용제를 분해하고 저감시키는 잉크 건조 방법을 완성했다.
또한, 본 발명자들은, 상기 잉크 건조 방법을 실시하는 잉크 건조 장치로써, 포화 수증기를 가열하여 건조시킨 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여해 미세화함에 따라 클러스터화하고, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여해 더욱 더 미세화함으로써, 나노화 과열 증기를 생성하는 나노화 수단과, 상기 나노화 수단으로부터의 나노화 과열 건조 증기가 초과 포화 상태로 공급되어 잉크를 건조시키기 위한 무산소 분위기를 형성하는 챔버와, 상기 챔버 내의 기재에 상기 나노화 과열 건조 증기를 분무함으로써, 상기 나노화 과열 건조 증기를 상기 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시키는 나노화 과열 건조 증기 공급 수단을 가지는 구성을 구축한 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여해 클러스터화하고, 그 클러스터화한 나노화 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여하는 적어도 2단계의 나노 처리를 거침으로써, 과열 건조 증기를 나노화 과열 건조 증기로 개질시키고, 그 나노화 과열 건조 증기를 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시키기 때문에 기재에 도포한 잉크를 단시간에 건조시킬 수 있다.
실험 결과, 기재로서 이용한 프린트 기판에 약 20μm의 막두께로 도포한 잉크에, 170℃로 가열하여 상술한 나노화 처리를 한 나노화 과열 건조 증기를 약 3분간 침투시킴으로써, 프린트 기판의 잉크를 건조시킨다는 결과를 얻었다. 또한, 실험에서는, 170℃ 뿐만 아니라, 예를 들면 180 ~ 210℃의 나노화 과열 건조 증기를 이용한 경우도 같은 결과를 얻을 수 있다.
종래에는 150℃의 온풍을 60 ~ 90분간 프린트 기판에 내뿜었지만, 본 발명에서는, 잉크의 건조 시간을, 예를 들면 170℃ 3분으로 단축할 수 있기 때문에, 프린트 기판 등의 기재에 주는 열스트레스를 대폭 경감할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 절약화를 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명에 관한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크의 건조 메카니즘을 설명하는 도면이다.
도 2는, 본 발명에 관한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크 건조 장치를 나타내는 구성도이다.
도 3은, 본 발명에 관한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크 건조 장치의 챔버를 나타내는 사시도이다.
도 4(a)는, 본 발명에 관한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크 건조 장치에 있어서의 나노화 수단을 나타내는 구성도, (b), (c)는 나노화 수단에 이용하는 진동판의 변경예를 나타내는 사시도이다.
도 5는, 본 발명에 관한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크 건조 장치의 노즐 플레이트의 일례를 나타내는 정면도이다.
도 6은, 본 발명에 관한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크 건조 장치에 있어서의 나노화 수단과 기재과의 관계를 나타내는 사시도이다.
도 7은, 기재에 20μm의 막두께로 잉크를 도포하고, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 5분간 건조시킨 기재의 잉크 단면을 SEM에 의해 관찰한 SEM상(像)이다.
도 8은, 기재에 20μm의 막두께로 잉크를 도포하고, 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 5분간 건조시킨 기재의 잉크 단면을 SEM에 의해 관찰한 SEM상이다.
도 9는, 기재의 잉크 부착도를 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은, 건조 후 잉크의 경도(硬度)를 시험할 때의 단면을 나타내고 있는 현미경 사진이다.
도 11은, 도 10에 의한 비커스(vickers) 경도 시험기에 의한 시험 결과를 나타내고 있는 도면이다.
도 12는, 기재로 이용한 프린트 기판의 동박 패턴상에서의 산화 상태를 X선 광전자 분광법(XPS)으로 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은, 기재로 이용한 프린트 기판의 동박 패턴상에서의 산화 상태를 X선 광전자 분광법(XPS)으로 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 3분간 건조시킨 상태의 프린트 기판을 나타내는 외관도이다.
도 15는, 과열 건조 증기에 의한 톨루엔 농도의 변화를 나타내는 도면이다.
도 16은, 프린트 기판에 실크 잉크를 도포하고, 170℃의 나노화 과열 건조 증기 및 200℃의 나노화 과열 건조 증기에 의해 건조 시간을 바꿈으로써, 실크 잉크의 정착성을 조사한 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은, 본 발명의 나노화 과열 건조 증기에 의한 잉크의 건조 방법을 이용하여 다이렉트 플로터용 실크 잉크를 건조시킨 외관을 나타내는 도면이다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태를 도면에 근거해 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 상술한 바와 같이, 기재에 도포한 잉크에 과열 건조 증기를 분무하여 잉크를 건조하는 실험을 실시함으로써, 기재에 도포한 잉크를 나노화 과열 건조 증기에 의해 건조시키는 방법을 구축한 것이다.
본 발명자들이 얻은 식견에 의하면, 기재의 잉크를 건조시키는데 있어서, 상기 잉크에 나노화 과열 건조 증기의 에너지를 부여할 때, 잉크의 건조 시간을 단축하고, 동시에 기재 등에 주는 열스트레스를 경감하는데에는 잉크의 분자 및 분자 계면에 나노화 과열 건조 증기를 침투시키는 것이 필요하다.
상술한 결론에 이른 과정에 대해 설명한다. 기재에 도포한 잉크에 대해 검토하면, 기재의 표면이 완전한 경면(鏡面)이면, 건조하는 과정에서 잉크는 수축하기 때문에 기재로부터 벗겨져 버린다. 그 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기재(1)의 반면은 조면(rough surface)(1a)이 되는 것이다. 기재(1)의 반면에 잉크(2)를 도포했을 때, 잉크(2)의 유기용제는 기재(1)의 조면(1a)의 요철에 들어감으로써, 잉크(2)가 기재(1)의 반면에 밀착해 기재의 반면에 정착하게 된다.
따라서, 기재(1)의 조면(1a)이 고온, 예를 들면 150℃에 장시간, 예를 들면 60분 ~ 90분이나 노출되면, 기재(1)의 조면(1a)이 풀려서 잉크(2)와의 밀착성이 저하하므로 잉크(2)가 기재(1)로부터 쉽게 벗겨지는 현상이 생길 수 있다.
이상의 것을 생각하면, 잉크의 건조에는 고온의 열에너지를 부여하는 시간을 단축시킬 필요가 있다.
또한, 예를 들면 프린트 기판에 도포한 잉크를 건조시키는데는, 기재에 도포된 잉크의 표면에서 내부를 향해 열에너지를 작용하게 하여 건조시키고 있다. 그런데, 고온의 열풍을 대신해 과열 건조 증기를 이용하는 것에 의해, 식품의 가열·조리 등을 하는 것이 제안되고 있는데, 그 제안은 과열 건조 증기가 가진 잠열 에너지를 이용하는 것에 주목하고 있을 뿐, 분자 레벨에서의 과열 메카니즘을 해명하지 않는 것이 현상이다.
본 발명자들은, 기재의 잉크 건조에 대해 분자 레벨에서의 해석을 하고, 그 해석 결과에 근거하여 잉크의 건조 방법으로서 성립시킨 것이다.
본 발명자들이 한 분자 레벨에서의 기재의 잉크 건조에 대해 설명한다. 특허 문헌 1에 있어서는, 노즐로부터 과열 건조 증기를 분출함으로써, 나노 오더의 입자를 가진 과열 건조 증기를 생성하여 인쇄지의 잉크를 건조시키고 있다. 이것은, 인쇄지의 구멍에 과열 건조 증기의 일부를 뺌으로써, 인쇄지의 함수율을 약 7%로 유지하는데 최적의 방법이었다.
그러나, 잉크를 도포하는 기재는 구멍를 가지지 않은 비투과성의 것과, 투과성의 것이 있고, 그들 기재에는 인쇄지와 같이 7%의 함수율을 유지시킬 필요가 없으며, 오히려 기재의 일례인 프린트 기판과 같이, 그 반면에 동박에 의한 배선 패턴 등이 형성되는 것에 있어서는, 배선 패턴의 부식을 회피하기 위해 함수율을 제로로 하는 것이 바람직한다.
또한, 기재의 일례인 프린트 기판에 도포되는 잉크에는, 인쇄지의 잉크와는 다른 요구 사항으로써, 경년 변화에 따라 전기 절연성이 열화(劣化)하지 않는 것, 프린트 기판에 부품을 실장할 때 받는 열응력에 의한 열화가 생기지 않게 하는 것, 인장력 등에 의해 박리하지 않는 것 등이 있다.
기재의 일례인 프린트 기판에 이용되는 잉크는 인쇄지의 잉크와 다른 성분을 가지고 있는 경우가 많고, 인쇄지의 잉크보다 점성 등이 높은 특성을 가지는 경우가 많다. 따라서, 노즐에서 분출하는 것에 의한 나노 오더의 과열 건조 증기에 의해 기재의 잉크를 건조시키는데는 불충분한 면이 있고, 인쇄물과 다른 기재의 잉크를 건조시키는데는 독자적인 건조 방법을 구축할 필요가 있다.
본 발명자들은, 기재의 일례인 프린트 기판에 잉크가 정착하고 있는 상태에 기술적인 해석을 시도했다.
잉크가 기재의 반면에 정착하는 것을 생각하면, 기재의 반면에 잉크를 도포했을 때, 도 1에 나타내는 바와 같이, 잉크(2)의 유기용제는 기재(1)의 조면(1a)의 요철에 들어가고, 또한, 기재(1)의 반면에 도포된 잉크(2)의 표면에는 표면 장력이 작용하며, 거기에, 잉크의 유기용제를 이루는 개개의 분자(2a) 표면에도 표면 장력이 작용하며, 나아가서는, 잉크의 유기용제를 이루는 각각의 분자(2a, 2a) 사이의 계면(2b)에는, 그 분자들을 연결하는 분자 계면력이 작용하는 것으로 생각되고, 이것들이 종합하는 것에 의해 잉크(2)가 기재(1)의 반면에 정착하는 것으로 생각할 수 있다.
그래서, 본 발명자들은 도 1에 나타내는 바와 같이, 상술한 표면 장력이나 분자 계면력에 저항해 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 강제적으로 침투시키는데 적합한 나노화 과열 건조 증기(3)를 생성시키고 있다.
구체적으로는, 본 발명에 있어서, 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여해 미세화함으로써 클러스터화하고, 그 클러스터화한 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여해 한층 더 미세화하는 적어도 2단계의 나노 처리를 거침에 따라 나노화 과열 건조 증기(3)를 생성하여, 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 나노화 과열 건조 증기(3)를 강제적으로 침투시키고, 상기 잉크(2)에 상기 나노화 과열 건조 증기(3)의 에너지를 부여하여, 상기 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 일으키게 하고 있다.
본 발명에 있어서의 잉크 건조의 과정을 설명하면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 있어서의 나노화 과열 건조 증기(3)는 상술한 적어도 2단계의 나노화 처리를 거치기 때문에, 다음과 같은 거동을 취하게 된다.
즉, 도 1에 나타내는 바와 같이, 일부의 나노화 과열 건조 증기(31, 33)는 잉크(2)의 분자(2a, 2a) 사이의 분자 계면(2b)에 강제적으로 침투하고, 그 나노화 과열 건조 증기(31, 33)가 보유하고 있는 에너지를 잉크(2)의 분자 계면(2b)에 부여하여, 잉크 계면(2b)에 존재하는 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 일으키게 하고 있다.
또한, 일부의 나노화 과열 건조 증기(32)는, 잉크(2)의 분자(2a)의 표면 장력을 이겨내고 잉크(2)의 분자(2a) 내에 침투하여, 그 나노화 과열 건조 증기(32)가 보유하고 있는 에너지를 잉크(2)의 분자(2a)에 부여해, 잉크(2)의 분자(2a) 내에 존재하는 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 일으키게 하고 있다.
또한, 일부의 나노화 과열 건조 증기(34)는, 잉크(2)의 분자 계면(2b)에 강제적으로 침투하고, 그 나노화 과열 건조 증기(34)가 보유하고 있는 에너지를 잉크(2)의 분자 계면(2b)에 부여해, 잉크 계면(2b)에 존재하는 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 일으키게 할 뿐만 아니라, 잉크(2)의 분자 계면(2b)를 통과해, 잉크(2)의 분자(2a)의 표면 장력을 이겨서 잉크(2)의 분자(2a) 내에 침투하고, 그 나노화 과열 건조 증기(32)가 보유하고 있는 에너지를 잉크(2)의 분자(2a)에 부여하여, 잉크(2)의 분자(2a) 내에 존재하는 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 일으키게 하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 있어서의 나노화 과열 건조 증기(3)는 상술한 적어도 2단계의 나노화 처리를 거치기 때문에, 도 1에서 설명한 바와 같은 거동을 취함으로써, 기재(1)에 도포한 잉크(2)의 건조 시간을 단축할 수 있고, 잉크의 건조 시간을 단축하는 것에 의해, 잉크(2)를 도포한 기재(1)에 열스트레스가 가해지는 시간도 단축할 수 있는 것이다.
이상에서는, 나노화 과열 건조 증기는 분사 에너지와 충돌 에너지를 부여하여 2단계에 나노화 처리를 하는 것에 의해, 기재(1)에 도포한 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 침투하는 에너지(주로 열에너지)를 부여하는 구성을 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 과열 건조 증기에 분사 에너지, 충돌 에너지를 가한 후, 더욱 더 초음파나 전자파에 의한 여기 에너지를 부여하는 3단계의 나노화 처리를 해도 괜찮다. 이와 같이, 여기 에너지를 부여하면, 충돌 에너지를 부여한 경우보다, 나노화 과열 건조 증기의 입자가 초미세화되는 동시에, 그 초미세화된 입자가 여기 에너지를 가지게 되기 때문에, 이 나노화 과열 건조 증기가 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 침투했을 때, 그 여기 에너지에 의해 잉크(2)의 분자 내 진동 및 분자 계면에서의 분자 진동을 촉진하게 되고, 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 촉진할 수 있다. 초음파에 의한 여기 에너지를 부여한 경우에는, 그 주파수를 30kHz ~ 300kHz의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 전자파에 의한 여기 에너지를 부여하는 경우에는, 그 주파수를 0.3GHz ~ 400THz의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 단, 초음파의 사용 주파수 및 전자파의 파장은, 기재에 도포하는 잉크의 성분 및 기재에 도포하는 두께 등에 의해서 적절히 변경해 설정하게 된다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 관한 잉크 건조 방법을 실시하기 위한 잉크 건조 장치에 대해 설명한다.
본 발명의 실시 형태에 관한 잉크 건조 장치는 도 2에 나타내는 바와 같이, 포화 수증기를 170℃ ~ 210℃ 사이로 과열하여 과열 건조 증기로서 생성하는 과열 건조 증기 생성 수단(4)과, 상기 생성한 과열 건조 증기를 적어도 2단계의 나노화 처리를 해 나노화 과열 건조 증기(3)를 생성하는 나노화 수단(5)과, 상기 나노화 수단(5)으로부터의 나노화 과열 건조 증기가 초과 포화 상태로 공급되어 잉크(2)를 건조시키기 위한 무산소 분위기를 형성하는 챔버(6)와, 상기 챔버(6) 내의 기재(1)에 상기 나노화 과열 건조 증기(3)를 분무하는 것에 의해, 상기 나노화 과열 건조 증기(3)를 도 1에 나타내는 바와 같이 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 침투시키는 나노화 건조 증기 공급 수단(7)을 가지는 구성으로 구축하고 있다.
상기 과열 건조 증기 생성 수단(4)의 일례를 도 2에 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 과열 건조 증기 생성 수단(4)은, 수도물을 저장하는 연수기(4a)와, 연수기(4a)로부터의 연수를 받고 히터(4b)로 가열하여 포화 수증기(4c)를 생성하는 보일러(4d)와, 상기 보일러(4d)에서 생성된 포화 수증기(4c)를 170 ~ 210℃ 사이로 IH(전자 유도) 가열 방식에 의해 과열하여 과열 건조 증기(4e)를 생성하는 IH 히터(4f)를 포함하고 있다. 덧붙여, 포화 수증기를 170 ~ 210℃ 사이로 가열하는 방식으로서 IH 히터(4f)에 의한 IH(전자 유도) 가열 방식을 채용했지만, 포화 수증기를 170 ~ 210℃ 사이로 가열하는 방식이라면, 이외의 가열 방식을 채용해도 괜찮다.
상기 연수기(4a)의 입구에는 개폐 밸브(4g)가 장착되고, 상기 연수기(4a)와 상기 보일러(4d) 사이에는, 개폐 밸브(4h)와 급수용의 펌프(4j)가 장착되어 있고, 상기 보일러(4d)와 상기 IH 히터(4f) 사이는 개폐 밸브(4k)에 의해 접속되어 있다. 필요에 따라, 상기 IH 히터(4f)의 출력측에는 재가열기(4m)를 접속해도 된다.
덧붙여, 도 2에 나타낸 과열 건조 증기 생성 수단(4)은 일례를 나타내는 것으로, 도 2의 구성으로 한정되는 것은 아니며, 요점은, 포화 수증기(4c)를 170℃ ~ 210℃ 사이로 가열하여 건조한 과열 건조 증기(4e)로 생성하는 기능을 가지는 것이라면, 과열 건조 증기 생성 수단(4)의 구성은 어느 것이라도 괜찮다.
상기 챔버(6)의 일례를 도 2, 도 3에 나타내고 있다. 챔버(6)는, 나노화 수단(5)이 생성하는 나노화 과열 건조 증기(3)를 초과 포화 상태로 받아들여 170 ~ 210℃ 사이의 온도를 유지한 채 상기 나노화 과열 건조 증기(3)의 분위기속을 형성하는 처리실(6a)(도 2)과, 상기 처리실(6a)의 전후단에 배치한 예비 가열실(6b) 및 서랭실(annealing room)(6c)(도 3)을 구비하고, 예비 가열실(6b), 처리실(6a) 및 서랭실(6c)에 걸쳐 벨트 컨베이어(6d)(도 2, 도 3)가 설치되어 있다. 또한, 예비 가열실(6b)과 처리실(6a) 사이에는 개폐문(6j)이 설치되고, 개폐문(6j)을 닫는 것에 의해 예비 가열실(6b)과 처리실(6a) 사이를 차단하고, 개폐문(6j)을 여는 것에 의해 예비 가열실(6b)과 처리실(6a) 사이를 연통하는 구조로 되어 있다(도 3). 마찬가지로, 처리실(6a)과 서랭실(6c) 사이에는 개폐문(6k)이 설치되고, 개폐문(6k)을 닫는 것에 의해 예비 가열실(6b)과 처리실(6a) 사이를 차단하고, 개폐문(6k)을 여는 것에 의해 예비 가열실(6b)과 처리실(6a) 사이를 연통하는 구조로 되어 있다(도 3).
도 3에서는, 예비 가열실(6b)의 개폐시키는 반입문 및 천장, 서랭실(6c)의 개폐시키는 반출문 및 천장, 처리실(6a)의 외벽을 생략하고 있다.
도 2에는, 기재(1)를 가로놓기로 하여 벨트 컨베이어(6d)에 의해 반송하는 구조를 나타내고 있고, 기재(1)의 좌우단을 벨트 컨베이어(6d)로 지지해 반송하고 있다. 도 3에는, 기재(1)를 세로놓기로 하여 벨트 컨베이어(6d)에 의해 반송하는 구조를 나타내고 있고, 기재(1)의 하단을 지그(6h)로 지지해 반송하고 있다. 도 2및 도 6의 반송 방식은, 기재(1)의 매수 등을 고려해 적절히 선택한다.
도 2에 나타내는 상기 처리실(6a)은, 그 내벽에 방수 가공이 되고, 그 외벽에 단열층(6e)이 이루어진 항온조의 구조로 되어 있다. 도 3에 나타내는 예비 가열실(6b)은, 그 내벽에 도시하지 않은 히터가 장착되고, 처리실(6a)에 반입하는 기재(1) 및 잉크(2)를 예비 가열하는 구조로 되어 있다. 도 3에 나타내는 서랭실(6c)은, 그 내벽에 팬(6f)이 장착되고, 처리실(6a)에 가열된 기재(1) 및 잉크(2)를 서랭하는 것에 의해, 기재(1) 및 잉크(2)의 표면에 물방울이 부착하는 것을 방지하는 구조로 되어 있다.
도 2에 나타내는 처리실(6a)에는, 벨트 컨베이어(6d)의 양단을 가이드하는 가이드부(6g)가 스테이(6m)에 장착되어 있다.
도 2및 도 3에 나타낸 챔버(6)는 일례를 나타내는 것으로, 이 구성에 한정되는 것이 아니며, 요점은, 상기 나노화 과열 건조 증기를 초과 포화 상태로 받아들여 170 ~ 210℃의 온도를 유지한 채 상기 나노화 과열 건조 증기(3)의 분위기를 형성하는 기능을 가지는 것이라면, 챔버(6)의 구성은 어느 것이라도 괜찮다.
상기 나노화 수단(5)의 일례를 도 2 및 도 4에 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 나노화 수단(5)은, 기재(1)를 끼고 배치한 전송관(5a, 5a)과, 상기 전송관(5a, 5a)의 기재(1)에 대향하는 개구부에 장착한 노즐 플레이트(5b)와, 진동판(5c)을 가지고 있다.
상기 전송관(5a, 5a)은, 처리실(6a) 내의 스테이(6m)에 지지되어 있고, 도입관(6n)을 통해 상기 과열 건조 증기 생성 수단(4)의 IH 히터(4f)의 출력측에 접속되어 있다. 상기 노즐 플레이트(5b)에는 도 3 및 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 길고 가는 노즐(5d)이 개구되어 있다. 이 노즐(5d)의 형상은, 이것에 한정되는 것이 아니고, 환(丸) 형상이어도 좋고, 요점은, 상기 전송관(5a) 내에 도입된 과열 건조 증기(4e)를 과열 건조 증기 생성 수단(4)에서 발생한 증기압에 의해 분출함에따라, 과열 건조 증기(4e)에 분사 에너지를 부여하여 미세화함으로써, 과열 건조 증기(4e)를 클러스터화하는 구조라면, 어떤 구조라도 괜찮다.
상기 진동판(5c)은 도 4(a) 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 노즐 플레이트(5b)의 전방에 배치되고, 복수의 노즐(5e)이 설치되어 있다. 상기 노즐(5e)은, 상기 노즐 플레이트(5b)의 노즐(5d)에 대해서 어긋난 위치에 개구되어 있고, 상기 노즐 플레이트(5b)로 클러스터화한 과열 건조 증기(4e)가 상기 진동판(5c)의 반면에 충돌하여 충돌 에너지가 부여되고, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기(4e)가 더욱 더 미세화되는 것으로써, 나노화 과열 건조 증기(3)로 생성되게 된다.
상기 나노화 과열 건조 증기(3)는, 상기 노즐 플레이트(5b)의 노즐(5d)로부터 분출되어 분사 에너지가 부여되고 미세화됨으로써 클러스터화하는 처리와, 상기 진동판(5c)의 반면에 충돌하여 충돌 에너지가 부여되는 것으로, 상기 클러스터화한 입자가 한층 더 미세화되는 2단계를 거쳐 나노화되는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
즉, 도 4 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 상기 진동판(5c)의 일단(5c1)을 고정하고, 그 외 단(5c2)에 초음파 진동 소자(5f)를 장착하여, 상기 초음파 진동 소자 (5f)에 의해 상기 진동판(5c)에 여기 에너지를 부여하고 초미세화하는 것으로써, 상기 진동판(5c)의 반면에 충돌하여 한층 더 미세화된 과열 건조 증기(4e)에 여기 에너지를 부여하여 초미세화하는 3단계의 나노화 처리를 거치는 것으로, 나노화 과열 건조 증기(3)로 개질시키는 구조로 해도 좋다.
상기 진동판(5c)에 개구하는 노즐(5e)은 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 길고 가는 형상의 것, 혹은 도 4(c)에 나타내는 바와 같이 환공 형상의 것이어도 좋고, 요점은, 상기 진동판(5c)에 충돌하여 2단계 혹은 3단계의 나노화 처리를 거친 나노화 과열 건조 증기(3)를 기재(1)을 향해 방사할 수 있는 형상이라면 어떤 것이라도 괜찮다.
상기 나노화 건조 증기 공급 수단(7)은, 도 4(a)에 나타내는 진동판(5c)의 노즐(5e)을 포함해, 과열 건조 증기 생성 수단(4)에서 발생한 증기압에 의해, 진동판(5c)의 노즐(5e)로부터 상기 나노화 과열 건조 증기(3)를 도 1에 나타내는 바와 같이 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 침투시키는 구조로 되어 있다.
다음으로, 도 1에 나타내는 잉크 건조 장치를 이용해 기재(1)의 반면에 도포한 잉크(2)를 건조시키는 과정을 설명한다.
우선, 도 2에 나타내는 바와 같이, 과열 건조 증기 생성 수단(4)에 의해 포화 수증기(4c)를 발생시키고, 나아가, 그 포화 수증기(4c)를 170 ~ 210℃의 사이로 가열하여 건조한 과열 건조 증기(4e)를 생성한다.
다음으로, 과열 건조 증기 생성 수단(4)이 출력하는 과열 건조 증기(4e)를 펌프(4j)에 의해 처리실(6a)의 전송관(5a) 내에 도입하여 노즐 플레이트(5b)의 노즐(5d)로부터 진동판(5c)의 반면을 향해 분사시킨다. 3단계의 나노화 처리의 경우에는, 진동자(5f)에 의해 상기 진동판(5c)에 초음파를 인가해 둔다.
과열 건조 증기(4e)는 상기 노즐 플레이트(5b)의 노즐(5d)로부터 분사될 때 분사 에너지가 부여되고 미세화되어 클러스터화되며, 그 클러스터화된 과열 건조 증기는 상기 진동판(5c)의 반면에 충돌하여 충돌 에너지가 부여되고, 그 입자가 한층 더 미세화되어 나노화 과열 건조 증기로 생성된다. 상기 나노화된 과열 건조 증기는, 진동판(5c)에 초음파에 의한 여기 에너지가 부여되어 있으면, 그 여기 에너지가 부여되어 한층 더 초미세화되고 한층 더 나노화 처리된 나노화 과열 건조 증기(3)로 개질된다.
상기 나노화 과열 건조 증기(3)는, 과열 건조 증기 생성 수단(4)에서 발생한 증기압에 의해 진동판(5c)의 노즐(5e)로부터 초과 포화 상태로 처리실(6a) 내에 분사되므로, 처리실(6a) 내에는 170 ~ 210℃로 가열된 나노화 과열 건조 증기(3)에 의한 무산소 분위기가 형성된다. 처리실(6a)에는, 그 나노화 과열 건조 증기(3)의 일부를 폐기하면서, 진동판(5c)의 노즐(5e)로부터 나노화 과열 건조 증기(3)를 계속적으로 보급하여, 처리실(6a) 내에 나노화 과열 건조 증기(3)를 초과 포화 상태로 공급시킴에 따라, 벨트 컨베이어(6d)의 주위를 무산소 분위기로 한다.
한편, 잉크(2)가 도포된 기재(1)는 예비 가열실(6b)에서 예비 가열되고, 그 온도가 예비 가열 온도에 이르렀을 때, 벨트 컨베이어(6d)에 의해 처리실(6a)의 정위치에 반입되며, 처리실(6a)에 반입된 기재(1)에는, 무산소 분위기중에서 진동판(5c)의 노즐(5e)로부터 나노화 과열 건조 증기(3)가 분무된다.
진동판(5c)의 노즐(5e)로부터 분무된 나노화 과열 건조 증기(3)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(1)의 잉크(2)의 분자(2a) 및 분자 계면(2b)에 강제적으로 침투하기 때문에, 도 1에서 설명한 바와 같이 잉크(2)의 수분 증발 및 유기용제의 분해와 저감을 촉진시킨다.
잉크(2)가 건조된 기재(1)는, 벨트 컨베이어(6d)에 의해 처리실(6a)로부터 서랭실(6c)로 반출되고, 서랭실(6c)의 팬(6f)에 의해 냉각된다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 관한 잉크 건조 방법을 이용해 기재의 잉크를 건조시킨 제품의 평가를 실시했다. 제품의 평가를 실시하는데 있어서는, 분사 에너지의 부여, 충돌 에너지의 부여 및 여기 에너지의 부여라고 하는 3단계의 나노화 처리에 의한 나노화 과열 건조 증기를 이용하는 경우와, 여기 에너지의 부여를 실시하지 않는 2단계의 나노화 처리에 의한 나노화 과열 건조 증기를 이용하는 경우를 생각할 수 있다. 3단계의 나노화 처리에 의한 나노화 과열 건조 증기의 에너지는 2단계의 것보다 크고, 잉크의 분자 및 분자 계면에의 침투력 및 이들에 부여하는 에너지도 크다.
이것을 고려하여, 상기 제품의 평가는, 3단계의 나노화 처리보다 약간 뒤떨어지는 2단계의 나노화 과열 건조 증기를 이용하고, 종래 이루어지고 있는 150℃의 온풍 60 ~ 90분간의 과열에 의해 잉크를 건조시킨 경우와 대비하여 우열의 판정을 실시했다. 따라서, 2단계의 나노화 처리에 의한 잉크 건조가 종래의 방법보다 우수하다면, 3단계의 나노화 처리에 의한 잉크 건조도 종래의 방법보다 우수한 것이 간접적으로 검증된다.
종래 이루어지고 있는 150℃의 온풍 60 ~ 90분간의 과열에 의해 잉크를 건조한 경우와 대비하기 위해, 80℃의 온풍 15분간의 잉크의 가(假)경화 처리를 한 프린트 기판을 기재로 이용했다. 잉크의 막두께는 20μm였다. 잉크는, 일례로써 타이요 잉크 세이죠 가부시키가이샤 제품명 CA-40 G24를 이용하고, 경화제로써 동사 제품명 PSR-4000 G24K를 혼합한 것을 이용했다.
도 7(a), (b)는, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 5분간 건조시킨 기재의 잉크 단면을 SEM에 의해 관찰한 SEM상이며, 도 7(a)는, 1000배의 SEM상, 도 7(b)는 2000배의 SEM상이다.
기재에 도포한 잉크(2)의 일부에는 건조 후에 보이드(void)가 형성되지만, 그 보이드(B)의 크기는, 170℃ 나노화 과열 건조 증기의 용적에 비해 작고, 잉크(2)의 막두께 이하이며, 그 보이드를 통해 기재의 반면이 노출하는 일은 없었다.
도 8(a), (b)는, 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 5분간 건조시킨 기재의 잉크 단면을 SEM에 의해 관찰한 SEM상이며, 도 8(a)은, 1000배의 SEM상, 도 8(b)는 2000배의 SEM상이다.
기재에 도포한 잉크(2)의 일부에는 건조 후에 보이드가 형성되지만, 그 보이드(B)의 크기는, 잉크(2)의 막두께 이하이며, 그 보이드를 통해 기재의 반면이 노출하는 일은 없었다.
도 9는, 기재의 잉크의 부착도를 크로스컷법(바둑판 시험법)을 이용해 조사한 결과를 나타내는 도면이다. 도 9에는, 종래의 150℃의 온풍으로 잉크를 60분 건조한 경우(온풍로(爐) 마무리), 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 3분간 건조한 경우(170℃-3 min), 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 5분간 건조한 경우(170℃-5 min), 180℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 3분간 건조한 경우(180℃-3 min-1, 180℃-3 min-2, 180℃-3 min-3), 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 3분간 건조한 경우(200℃-3 min), 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 5분간 건조한 경우(200℃-5 min-1, 200℃-5 min-2)의 결과를 나타내고 있다. 잉크의 테이프에의 부착도에 대해서는, 흑점이 많을 수록 잉크가 셀로판 테이프측에 전사한 것이 된다.
종래의 온풍로 마무리와 비교하여, 본 발명에 있어서, 170℃-3~5 min으로 잉크를 건조시킨 경우가 가장 우수했다. 180 ~ 200℃의 온도에 있어서도, 기재에의 잉크의 부착도는 실용 범위였다.
도 10은, 건조 후의 잉크의 경도를 시험할 때의 단면을 나타내고 있다. 단면도로부터 기재의 일례인 프린트 기판(수지 기판)에 도포한 잉크의 막두께는 20μm였다. 잉크의 경도을 시험했을 때의 압흔 깊이(d)는 대각선 길이에 1/7를 곱해서 구하면, 잉크의 표면으로부터 2.6μm 부근에서 시험을 하게 되고, 충분한 객관적인 데이터라고 할 수 있다.
도 11은, 도 10에 의한 빅커스 경도 시험기에 의한 시험 결과를 나타내고 있다. 도 11의 세로축은 마이크로 빅커스 경도(MHV), 가로축은 시료를 나타내고 있다. 시료의 as Received는, 종래의 80℃의 온풍으로 15분간 건조시킨 가경화 상태의 시료이다. Completed는 종래의 가경화 상태로부터 나아가 150℃의 온풍으로 60분 본건조시킨 상태의 시료이다. 170℃-3 min은, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 3분간 건조한 시료, 180℃-3 min은, 180℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 3분간 건조한 시료, 170℃-5 min은, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 5분간 건조한 시료, 180℃-5 min은, 180℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 5분간 건조한 시료, 200℃-3 min은, 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 3분간 건조한 시료, 200℃-5 min은, 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 잉크를 5분간 건조한 시료이다. 덧붙여, 210℃의 나노화 과열 건조 증기로 건조시킨 경우도, 실용상 지장이 없는 정도의 결과를 얻을 수 있었다.
본 발명에 의한 잉크 건조 방법에서는, 170℃ ~ 210℃의 범위로 가열한 나노화 과열 건조 증기로 3 ~ 5분간 잉크를 건조시킴으로써, 종래품과 동등 혹은 그 이상의 경도을 얻을 수 있고, 실용상 문제가 없는 것이 확인되었다.
다음으로, 기재로써 이용한 프린트 기판의 동박 패턴상에서의 산화 상태를 X선 광전자 분광법(XPS)을 이용해 조사한 결과를 도 12 및 도 13에 나타내고 있다. 도 12(a)는, 종래의 150℃의 온풍으로 60분 건조시킨 시료, 도 12(b)는, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 5분간 건조시킨 시료를 나타내고 있다. 도 13(a)는, 180℃의 나노화 과열 건조 증기로 3분간 건조시킨 시료, 도 13(b)는, 200℃의 나노화 과열 건조 증기로 3분간 건조시킨 시료를 나타내고 있다.
결과는, 종래의 150℃의 온풍으로 60분 건조시킨 시료에서도, 동박 패턴에는 이미 Cu2O가 생성되어 있었다. 본 발명에 있어서, 나노 과열 건조 증기 170 ~ 200℃하에 의한 처리에서도 거의 같은 Cu2O가 생성되어 있고, 특히 새로운 산화물은 검지되지 않았다.
따라서, 나노화 과열 건조 증기를 이용하는 잉크의 건조에서는, 나노화 과열 건조 증기를 초과 포화로 공급시켜서 무산소 분위기중에서 잉크의 건조를 실시하기 때문에, 종래의 150℃ 온풍을 분무하여 잉크 건조를 하는 경우와 비교해, 산화를 촉진시키는 요소가 없는 것이 밝혀졌다.
도 14는, 170℃의 나노화 과열 건조 증기로 3분간 건조시킨 상태의 프린트 기판을 나타내는 외관도이다. 이 외관으로부터도, 나노화 과열 건조 증기에 의한 프린트 기판의 표면에 손상을 주는 것은 아닌 것을 알았다.
도 15는, 과열 건조 증기에 의한 톨루엔 농도의 변화를 나타내고 있다. 세로축은 톨루엔 농도(ppm), 가로축은 처리 온도(℃)를 나타내고 있다.
잉크용의 지방족탄화수소 용제인 톨루엔, 크실렌, 벤젠 등은 인체의 호흡기나 피부로부터 흡수되면 주로 간장이나 중추신경계가 다치게 되므로 특히 주의깊게 처리되지 않으면 안된다. 만일, 이들 지방족탄화수소 용제가 나노화 과열 건조 증기에 의해서 분해된다면 환경 대책에 있어서 혁명적이다. 이것을 검증했다.
(1) 내(內)용적 125리터의 박스 중에는 본 발명의 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크 건조 장치가 구성되어 있다.
(2) 잉크 건조 장치의 처리실 내에 톨루엔 약 0.6g을 적하(滴下)하고, 그 농도 변화에 대해 가스 검지관을 이용해 조사했다. 이 결과를 도 15에 나타낸다.
10초 후에는, 톨루엔은 10 ~ 20ppm으로 약간 검지되었지만, 60초 후에는 170℃의 나노화 과열 건조 증기에 의한 처리에서는 150ppm, 180℃의 나노화 과열 건조 증기에 의한 처리에서는 60ppm, 200℃의 나노화 과열 건조 증기에 의한 처리에서는 20ppm이 되어, 고온으로 처리한 결과 만큼 톨루엔 농도가 저하했다.
이상의 결과로부터, 200℃ 부근의 나노화 과열 건조 증기의 온도에 대해 지방족탄화수소(톨루엔, 크실렌, 벤젠, 석유 나프타 등)의 농도가 저하하는 것이 밝혀졌다. 이 분해 메카니즘에 관한 상세는 검증하지 않으면 확실하지 않지만, 추측으로는 나노화 과열 건조 증기의 높은 열에너지에 의한 고효율의 열분해 작용에 의해 톨루엔 분자 사슬이 잘림으로써 다른 생성물로 변화했다고 생각할 수 있다.
다음으로, 다이렉트 플로터용 실크 잉크의 건조에 본 발명을 적용한 경우에 대해 검증을 실시했다.
현재 상태로는, 프린트 기판의 잉크를 완전히 건조시킨 후, 실크 잉크(흰색)를 프린트 기판상에 인쇄하고, UV로(爐)에서 건조시켜도 정착하지 않고 박리해 버린다. 그래서, 잉크가 반건조 상태로 프린트 기판에 실크 잉크를 인쇄하고, 그 후, 실크 잉크와 반건조의 잉크를 열로에서, 완전히 건조시키기(본건조) 때문에, 150℃60분간의 가열에 의해 잉크를 건조시키고 있는 것이 실정이다.
다이렉트 플로터용 실크 잉크의 건조에는, 기재인 프린트 기판에 자외선 노광형 잉크를 도포해 80℃ 15분간 가열한 후, 가열 후의 상기 잉크에 노광·현상 처리를 하여(프리큐어), 노광·현상 처리 후의 잉크상에 잉크젯 프린터에 의해 실크 잉크를 인쇄하고, 상기 자외선 노광형 잉크 및 실크 잉크를 본건조시키는 처리 공정과, 기재인 프린트 기판에 자외선 노광형 잉크를 도포해 80℃ 15분간 가열하고, 가열 후의 상기 잉크에 노광·현상 처리를 실시하여, 노광·현상 처리 후의 잉크를 본건조시켜(포스트큐어), 그 본건조 후의 잉크상에 잉크젯 프린터에 의해 실크 잉크를 인쇄하고, 실크 잉크를 본건조시키는 처리 공정을 생각할 수 있다.
본 발명자들은, 상기 본건조에 본 발명의 나노화 과열 건조 증기에 의한 잉크의 건조를 적용한 것이다. 잉크젯 프린터 잉크의 일례로서, 일본국 아그파 머테리얼즈 가부시키가이샤 제품 코드 4MDTY PCB용 잉크를 이용했다.
그래서, 프리큐커 및 포스트큐어를 거친 기재인 프린트 기판에 실크 잉크를 잉크젯 프린터에 의해 인쇄(도포)하고, 170℃의 나노화 과열 건조 증기 및 180℃의 나노화 과열 건조 증기에 의해 건조 시간을 바꾸는 것으로, 실크 잉크의 정착성을 조사했다. 그 결과를 도 16에 나타낸다. 도면에 있어서, ×는 실크 잉크가 박리한 것, ○은 실크 잉크의 박리가 없었던 것, △은, 실크 잉크가 박리하지 않지만 정착성에 문제가 남는 것을 나타내고 있다.
도 16으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명의 나노화 과열 건조 증기에 의한 잉크의 건조 방법은 다이렉트 플로터용 실크 잉크의 정착성을 유지하면서 단시간에 건조시키는 것을 알았다.
도 17은, 본 발명의 나노화 과열 건조 증기에 의한 잉크의 건조 방법을 이용해 다이렉트 플로터용 실크 잉크를 건조시킨 외관을 나타내고 있다. 도 17로부터도, 본 발명의 나노화 과열 건조 증기에 의한 잉크의 건조 방법은 다이렉트 플로터용 실크 잉크의 본건조에 최적인 것을 알 수 있었다.
이상과 같이, 2단계의 나노화 처리에 의한 잉크 건조는 종래의 방법보다 뛰어나고, 2단계의 나노화 처리에 의한 잉크 건조보다 에너지가 큰 3단계의 나노화 처리에 의한 잉크 건조는, 종래의 방법보다 우수하다는 것이 간접적으로 검증되었다.
이상의 설명에서는, 기재로서 프린트 기판을 이용한 예를 설명했지만, 나노화 과열 건조 증기에 의한 잉크의 건조 메카니즘이 도 1에 나타내는 바와 같이 기재에 좌우되는 일은 없으므로, 기재는 프린트 기판 이외의 것이어도 좋고, 게다가, 나노화 과열 건조 증기가 도 1에 나타내는 거동을 해 잉크를 건조시키므로, 기재의 반면이 투과성, 비투과성의 여하를 묻지 않는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 실시 형태에 의하면, 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여해 클러스터화하고, 그 클러스터화한 나노화 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여한다고 하는 적어도 2단계의 나노 처리를 거치는 것에 의해, 과열 건조 증기를 나노화 과열 건조 증기로 개질시키고, 그 나노화 과열 건조 증기를 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시키기 위해, 기재에 도포한 잉크를 단시간에 건조시킬 수 있다.
실험의 결과, 기재로서 이용한 프린트 기판에 약 20μm의 막두께로 도포한 잉크에, 170℃ ~ 210℃로 가열해 상술한 나노화 처리를 가한 나노화 과열 건조 증기를 약 3분간 침투시키는 것으로, 프린트 기판의 잉크를 건조시킬 수 있다는 결과를 얻고 있다. 또한, 실험에서는, 170℃ 뿐만 아니라, 포화 수증기를 건조시키는 온도를 예를 들면 180 ~ 210℃로 설정한 경우에도 같은 결과가 얻어지고 있다.
종래는 150℃의 온풍을 60분 ~ 90분에 걸쳐 프린트 기판에 분무하고 있었지만, 본 발명의 실시 형태에서는, 잉크의 건조 시간을 예를 들면 170℃ 3분으로 단축할 수 있기 때문에, 프린트 기판 등의 기재에 주는 열스트레스를 대폭 경감할 수 있을 뿐만 아니라, 에너지 절약화를 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 나노화 과열 건조 증기를 이용한 잉크의 건조 방법은, 프린트 기판의 제조 공정에서 사용하는 잉크나, 다이렉트 플로터용의 잉크 등의 건조에널리 응용할 수 있다.
1 기재
2 잉크
3 나노화 과열 건조 증기
4 과열 건조 증기 생성 수단
5 나노화 수단
6 챔버
7 나노화 건조 증기 공급 수단

Claims (4)

  1. 기재에 도포한 잉크를 건조시키는 잉크 건조 방법에 있어서,
    포화 수증기를 가열해 건조시킨 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여하는 것에 의해, 그 과열 건조 증기의 입자를 미세화해 클러스터화하고, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여함으로써, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기의 입자를 한층 더 미세화해 나노화 과열 건조 증기를 생성하고,
    상기 기재를 설치한 챔버 내에 상기 나노화 과열 건조 증기를 초과 포화 상태로 공급하여 상기 챔버 내에 무산소 분위기를 형성하고, 그 무산소 분위기중에서 상기 나노화 과열 건조 증기를 상기 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시키는 것으로, 상기 잉크에 상기 나노화 과열 건조 증기의 에너지를 부여하고, 상기 잉크의 수분 증발 및 유기용제의 분해 내지는 저감시키는 것을 특징으로 하는 잉크 건조 방법.
  2. 청구항 1의 기재에 있어서,
    상기 충돌 에너지를 부여한 나노화 과열 건조 증기에 여기 에너지를 부여하는 것에 의해, 상기 나노화 과열 건조 증기의 입자를 초미세화하는, 잉크 건조 방법.
  3. 기재에 도포한 잉크를 건조시키는 잉크 건조 장치에 있어서,
    포화 수증기를 가열해 건조시킨 과열 건조 증기에 분사 에너지를 부여하는 것에 의해, 그 과열 건조 증기의 입자를 미세화해 클러스터화하고, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기에 충돌 에너지를 부여함으로써, 상기 클러스터화한 과열 건조 증기의 입자를 한층 더 미세화해 나노화 과열 건조 증기를 생성하는 나노화 수단과,
    상기 나노화 수단으로부터의 나노화 과열 건조 증기가 초과 포화 상태로 공급되어 잉크를 건조시키기 위한 무산소 분위기를 형성하는 챔버와,
    상기 챔버 내의 기재에 상기 나노화 과열 건조 증기를 분무하는 것에 의해, 상기 나노화 과열 건조 증기를 상기 잉크의 분자 및 분자 계면에 침투시키는 나노화 과열 건조 증기 공급 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 잉크 건조 장치.
  4. 청구항 3의 기재에 있어서,
    상기 나노화 수단은, 상기 충돌 에너지를 부여한 나노화 과열 건조 증기에 여기 에너지를 부여함으로써, 상기 나노화 과열 건조 증기의 입자를 초미세화하는 것인, 잉크 건조 장치.
KR1020147024667A 2012-02-03 2013-02-04 잉크 건조 방법 및 잉크 건조 장치 KR20140146583A (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012022537 2012-02-03
JPJP-P-2012-022537 2012-02-03
JP2012023417A JP5861224B2 (ja) 2012-02-03 2012-02-06 インク乾燥方法及びインク乾燥装置
JPJP-P-2012-023417 2012-02-06
PCT/JP2013/052517 WO2013115402A1 (ja) 2012-02-03 2013-02-04 インク乾燥方法及びインク乾燥装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140146583A true KR20140146583A (ko) 2014-12-26

Family

ID=48905426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147024667A KR20140146583A (ko) 2012-02-03 2013-02-04 잉크 건조 방법 및 잉크 건조 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9803920B2 (ko)
JP (1) JP5861224B2 (ko)
KR (1) KR20140146583A (ko)
WO (1) WO2013115402A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015045482A (ja) 2013-08-29 2015-03-12 株式会社コベルコ マテリアル銅管 管内単相流用伝熱管
JP6343669B2 (ja) * 2014-07-10 2018-06-13 太陽インキ製造株式会社 樹脂絶縁層の形成方法、樹脂絶縁層およびプリント配線板
CN107462002B (zh) * 2017-08-30 2021-12-10 湖南日进智能科技有限公司 一种集成电路板烘干装置
WO2019043952A1 (ja) * 2017-09-04 2019-03-07 シライ電子工業株式会社 インク乾燥方法及びインク乾燥装置
CN115094670A (zh) * 2022-07-05 2022-09-23 广东维敏特科技有限公司 一种应用于新闻纸的热敏涂布装置及其使用方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002048473A (ja) * 2000-07-31 2002-02-15 Katsumi Shibata 水蒸気を用いた加熱設備
JP4387279B2 (ja) * 2004-10-07 2009-12-16 サーモ・エレクトロン株式会社 過熱蒸気処理装置
KR100780575B1 (ko) * 2006-04-28 2007-11-30 재영솔루텍 주식회사 과열증기발생기를 이용한 가열, 살균, 건조기구
JP2008151391A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 The Herb Dining:Kk 過熱蒸気を利用した加熱・殺菌・乾燥器具
WO2008117624A1 (ja) * 2007-03-28 2008-10-02 Ngk Insulators, Ltd. ハニカム成形体の乾燥方法及び乾燥装置
US20100192402A1 (en) 2007-07-23 2010-08-05 Daido Sangyo Co., Ltd. Method of drying printed material and apparatus therefor
JP5556097B2 (ja) 2009-09-11 2014-07-23 東洋紡株式会社 銅薄膜製造方法および銅薄膜
JP2011064406A (ja) * 2009-09-17 2011-03-31 Yasui Seiki:Kk 複合材料シート製造機および複合材料シートの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5861224B2 (ja) 2016-02-16
WO2013115402A1 (ja) 2013-08-08
JP2013177986A (ja) 2013-09-09
US9803920B2 (en) 2017-10-31
US20150000155A1 (en) 2015-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140146583A (ko) 잉크 건조 방법 및 잉크 건조 장치
US20150093516A1 (en) Metal-film forming method, method for manufacturing a metal-film formed product and system for manufacturing the same
TW595284B (en) Method of drying materials, apparatus therefor and method of manufacturing circuit board
JP2017207250A (ja) 乾燥装置、印刷装置
JP6605608B2 (ja) 透明パターンプリント鋼板の製造方法
CN107075155A (zh) 含树脂片材、以及使用其的结构体和电路板
KR20180033462A (ko) 장식 건축판의 제조 방법
JP2023052583A (ja) 払拭装置、液体吐出装置、及び払拭方法
KR20060082800A (ko) 라커 코팅의 건조를 위한 방법 및 장치
CN106332460A (zh) 一种高精度电路及其制备方法
TWI613099B (zh) 印墨乾燥方法及印墨乾燥裝置
Bartnik et al. EUV-induced physico-chemical changes in near-surface layers of polymers
US8007098B2 (en) Inkjet printer and printing method
US7758918B2 (en) Method and device for providing a substrate with a coating layer of a polymeric material
JP5416353B2 (ja) 染色方法及びその装置
CN108348956A (zh) 印刷方法、树脂成型物和医疗设备
TW201026493A (en) Film with metal film
Abdulrhman et al. Low-power laser manufacturing of copper tracks on 3D printed geometry using liquid polyimide coating
JP2015104820A (ja) 記録方法及び記録装置
JP2016185618A (ja) 三次元造形物の製造方法、三次元造形物製造装置および三次元造形物
JP7205672B2 (ja) 金属皮膜形成方法
WO2024071100A1 (ja) 化粧シート、樹脂含浸化粧板および樹脂含浸化粧板の製造方法
KR100854124B1 (ko) 미세 회로패턴 형성방법
JP2001094260A (ja) 多層プリント配線板の製造方法
JP2024510371A (ja) 金属被膜を表面に塗布するための方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application