KR20080047422A - 그라비아제판 롤 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

독성이 없는 동시에 공해발생의 염려도 전무한 표면강화 피복층을 구비하는 것과 동시에 내쇄력 및 인쇄성능에 뛰어난 신규한 그라비아제판 롤 및 그의 제조방법을 제공한다. 중공 롤과, 중공 롤의 표면에 만들어지고 그리고 표면에 다수의 그라비아 셀이 형성된 구리도금층과, 구리도금층의 표면을 피복하는 다이아몬드 라이크 카본 피막을 포함하는 그라비아제판 롤에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 하였다.
다이아몬드 라이크 카본, 구리도금층, 표면강화피복층, 탄화금속층, 금속층

Description

그라비아제판 롤 및 그의 제조방법{Gravure Printing Roll and Method for Manufacture Thereof}
본 발명은 크롬도금을 사용하지 않고 충분한 강도를 가지는 표면강화 피복층을 구비하는 동시에 극히 얕은 심도의 그라비아 셀을 가지는 그라비아제판 롤 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 크롬층을 대체하는 표면강화 피복층으로서 다이아몬드 라이크 카본(DLC)층을 만들 수 있는 것과 동시에 그라비아 인쇄에 있어서 충분한 인쇄농도(광학농도, 투과율 농도) 및 은폐성을 달성할 수 있도록 한 그라비아제판 롤 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
종래의 그라비아제판 롤은, 일반적으로 1인치당 175개의 스크린선을 가지고, 또 마지막 그림자부의 셀의 심도가 25㎛~30㎛인 판이 이용되고, 그리고 2, 3㎛이상의 입자경인 것이 90%이상을 차지하고 있는 무기안료 및 유기안료를 포함하는 그라비아 잉크를 사용해서 그라비아 인쇄가 행해지고 있다.
잉크의 기본조성은, 주제주(主劑)로서 잉크에 색을 입히는 물질인 안료와, 안료를 피인쇄물에 고착시켜 균일하게 분산시키는 물질인 수지와, 잉크의 유동성·전이성·건조성 등을 조정하는 물질인 용제: 비이클(展色劑,vehicle)과, 조제(助劑)로서 포소(泡消)하거나 정전기 방지 등의 여러 가지 효과를 첨가하는 첨가제의 4개로 이루어지고 있다.
유성잉크의 용제는 톨루엔, 크실렌, 초산에틸, 초산n-프로필, MEK, MIBK, IPA, 에탄올, n-프로판올 등이 사용되고 있고, 수성잉크의 용제는 에탄올, n-프로판올, IPA, 물이 사용되고 있다.
톨루엔·MEK등 유성잉크에 사용되고 있는 화학물질은 (1)자극적인 냄새가 강하다. (2)인화점이 낮고, 휘발성도 높기 때문에 충만했을 때에 인화·폭발하기 쉽다. (3)인체에 흡인되면 건강에 피해를 미치게 한다. (4)환경에도 영향이 있다. (5)탄산가스 배출량 감소에 마이너스이다.
인쇄공정에서 증발하는 용제 등의 유기 화학물(VOC)은 (1)공장 밖으로 배출되서 대기오염이나 공장주변의 악취 문제로 연결되어 있다. (2)완전히 배출되지 않는 것은 공장내에 충만하여 인화·폭발의 위험성 또는 작업원의 건강피해 등 작업환경의 위험성이 있다. (3)완전히 증발하지 않는 용제는 필름에 남고, 인쇄된 자루의 특유한 냄새의 원인이 된다. 특히 식품업계에서 문제이다.
잔류용제 문제는 상품의 이미지를 저하시킬 뿐만 아니라, 식품의 경우 풍미를 손상하거나 악취를 흡착하기 쉽기 때문에 맛이 변화되는 경우가 있다.
수성잉크는 기본적으로 물과 알코올을 사용함에 따라 유성잉크의 여러 문제를 해결하고 있지만, 에탄올이 잔류하는 문제는 남는다. 그러나 에탄올＋물은 강한 자극적인 냄새도 없고, 내용물의 풍미를 변화시키지 않는다. 에탄올이 주는 영향은 환경이나 건강상 영향을 주는 허용범위보다도 꽤 낮다. 공장안은 에탄올에도 충만하지만, 악취는 거의 없다. 그러나 알코올이기 때문에 인화의 위험성이 없는 것은 아니지만, 유기용제에 비교하면 위험도는 상당히 낮은 것이 된다.
종래의 레이저 제판에 의해 만들어지는 그라비아판은 일반적으로 1인치당 175개의 스크린선을 가지고, 또한 마지막 그림자부의 셀에 심도가 25㎛ ~ 30㎛인 판이 이용된다. 이 조건에서 수성 그라비아 인쇄를 실시하면 잉크의 건조속도가 늦어지기 때문에 판흐림이 생기기 쉽다. 잉크의 건조속도가 늦어지기 때문에 유성잉크 사용의 그라비아 인쇄에 비해서 인쇄속도가 낮게 할 필요가 있어 인쇄효율(생산효율)이 나쁘게 된다.
수성 그라비아 인쇄에 사용되는 판은 잉크의 건조속도를 빠르게 하기 위해서 유성 그라비아 인쇄와 비교하면 셀이 얕고 스크린선 수가 많은 것이 특징이다. 이것에 의해 유성과는 다른 촉감의 인쇄가 완성된다. 일반적으로 색조가 밝아지고, 또 강점재현성(촘촘한 곳)이 좋아지고, 하이라이트성이 좋아지고, 얇은 판화 하는 것에 의해 잉크 사용량이 감소하고, 잉크사용량이 감소함에 따라 더욱 용제에 의한 영향은 적게 된다. 특허문헌 9 및 10에 의하면 수성 그라비아 잉크를 이용하고, 메시(mesh)의 선수가 200 ~ 400선, 판심이 10 ~ 17㎛의 판을 이용하는 그라비아 인쇄방법이 제안되고 있다.
또, 그라비아 인쇄에서는 그라비아제판 롤(그라비아 실린더)에 대하여, 제판정보에 따른 미소한 요부(그라비아셀)를 형성하여 판면을 제작하고, 당해 그라비아 셀에 잉크를 충전해서 피인쇄물에 전사하는 것이다. 일반적으로 그라비아제판 롤에 있어서는 알루미늄이나 철 등의 금속제 중공 롤의 표면에 판면형성용의 구리도금층(판재)를 만들고, 이 구리도금층에 에칭에 의해 제판정보에 따른 다수의 미소한 요부(그라비아 셀)를 형성하고, 그 다음에 그라비아제판 롤의 내쇄력(耐刷力)을 늘리기 위해 크롬도금에 의해 경질의 크롬층을 형성하여 표면강화 피복층으로 하고, 제판(판면의 제작)을 완료한다. 그러나 크롬도금공정에 있어서는 독성 높은 6가 크롬을 사용하고 있기 때문에 작업의 안전 유지를 도모하기 위해서 여분의 비용이 드는 것 외에 공해발생의 문제도 있어서 크롬층을 대체하는 표면강화 피복층의 출현이 요구되고 있는 상황이다.
한편, 그라비아제판 롤(그라비아 실린더)의 제조에 대해서 셀을 형성한 구리도금층에 다이아몬드 라이크 카본(DLC)을 형성하여 표면강화피복층으로 이용하는 기술(특허문헌 1 ~ 3)이나 구리도금층에 DLC층을 형성한 후, 셀을 형성하여 인쇄판을 제조하는 기술(특허문헌 4)은 알려져 있지만, DLC층은 구리와 밀착성이 약하여 박리(剝離)되기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 또 본 출원인은 중공 롤에 고무 또는 수지층을 형성하고, 그 위에 다이아몬드 라이크 카본(DLC)의 피막을 형성한 후 셀을 형성하여, 그라비아 인쇄판을 제조하는 기술을 이미 제안하고 있다(특허문헌 5 ~ 7).
특허문헌 1: 일본 특개평4-282296호 공보
특허문헌 2: 일본 특개2002-172752호 공보
특허문헌 3: 일본 특개2000-10300호 공보
특허문헌 4: 일본 특개2002-178653호 공보
특허문헌 5: 일본 특개평11-309950호 공보
특허문헌 6: 일본 특개평11-327124호 공보
특허문헌 7: 일본 특개2000-15770호 공보
특허문헌 8: 일본 특개2003-145952호 공보
특허문헌 9: 일본 특개2001-30611호 공보
특허문헌 10: 일본 특개2002-178622호 공보
발명의 개시
발명을 해결하고자 하는 과제
본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 고려하여, 크롬층을 대체하는 표면강화 피복층에 대하여 예의 연구를 계속한 결과, 다이아몬드 라이크 카본(DLC)의 박층(薄層)(예를 들면, 1㎛의 두께)을 이용하는 것에 의해 크롬도금의 두꺼운 층(예를 들면, 8㎛)에 필적하는 강도를 가지고 동시에 독성이 없고 공해발생 염려도 전혀 없는 표면강화 피복층을 얻을 수 있는 것을 견출하였다.
그리고, 이 다이아몬드 라이크 카본(DLC)의 박막(예를 들면, 1㎛)을 사용하는 것에 의해 그라비아 셀의 심도가 얕은 그라비아제판 롤을 용이하게 제조할 수 있고, 그리고 이 심도가 얕은 그라비아 셀을 가지는 그라비아제판 롤을 이용해서 인쇄를 실시하는 것에 의해 필요한 인쇄농도(광학농도, 투과율 농도)를 확보할 수 있는 동시에 고정밀한 그라비아 인쇄를 얻을 수 있고, 또한 은폐성을 향상시킬 수 있고, 잉크의 막두께가 적어서 건조부하가 적고 인쇄속도를 증가할 수 있고, 또 판흐림을 해소할 수 있고, 잉크 사용량도 적게 사용할 수 있고, 인쇄비용을 저감할 수 있는 것을 견출하고 본 발명을 완성한 것이다.
본 발명은 독성이 없는 동시에 공해발생의 염려도 전무한 표면강화 피복층을 구비하는 것과 동시에 내쇄력 및 인쇄성능에 뛰어난 신규한 그라비아제판 롤 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 그라비아제판 롤의 제 1의 태양은 중공 롤과, 이 중공 롤의 표면에 만들어지고, 그리고 표면에 다수의 그라비아 셀이 형성된 구리도금층과, 이 구리도금층의 표면을 피복하는 다이아몬드 라이크 카본 피막을 포함하는 그라비아제판에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 그라비아제판 롤의 제 2의 태양은 중공 롤과, 중공 롤의 표면에 만들어지고, 그리고 표면에 다수의 그라비아 셀이 형성된 구리도금층과, 구리도금층의 표면에 만들어진 금속층과, 금속층의 표면에 만들어진 당해 금속의 탄화금속층과, 탄화금속층의 표면을 피복하는 다이아몬드 라이크 카본 피막을 포함하는 그라비아제판에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 그라비아제판 롤의 제조방법의 제 1의 태양은 중공 롤을 준비하는 공정과, 중공 롤의 표면에 구리도금층을 형성하는 구리도금공정과, 구리도금층의 표면에 다수의 그라비아 셀을 형성하는 그라비아 셀 형성공정과, 구리도금층의 표면에 다이아몬드 라이크 카본 피막을 형성하는 다이아몬드 라이크 카본 피막형성공정을 포함하는 그라비아제판 롤의 제조방법에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 그라비아제판 롤의 제조방법 제 2의 태양은 중공 롤을 준비하는 공정과, 중공 롤의 표면에 구리도금층을 형성하는 구리도금공정과, 구리도금층의 표면에 다수의 그라비아 셀을 형성하는 그라비아 셀 형성공정과, 구리도금층의 표면에 금속층을 형성하는 금속층형성공정과, 금속층의 표면에 당해 금속의 탄화금속층을 형성하는 탄화금속층 형성공정과, 탄화금속층의 표면에 다이아몬드 라이크 카본 피막을 형성하는 다이아몬드 라이크 카본 피막형성공정을 포함하는 그라비아제판 롤의 제조방법에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 탄화금속층이 바람직하게는 탄화금속경사층이고, 이 탄화금속경사층에 있어서 탄소의 조성비가 상기 금속층 측에서 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막방향에 대해서 탄소의 비율이 서서히 증대하도록 설정되어 있다. 또한 상기 금속층 및 탄화금속층을 개재시키는 것에 의해 구리도금층에 대해서 다이아몬드 라이크 카본피막의 밀착성이 향상한다.
상기 구리도금층의 두께가 50~200㎛, 상기 금속층의 두께가 0.001~1㎛, 바람직하게는 0.001~0.05㎛, 상기 탄화금속층의 두께가 0.1~1㎛ 및 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막의 두께가 0.1~2㎛인 것이 바림직하다. 상기 다이아몬드 라이크 카본피막에 피복된 그라비아 셀의 심도로서는 5㎛이상 10㎛미만이 사용되지만, 바람직하게는 6㎛이상 9㎛이하, 더 바람직하게는 7㎛이상 8.5㎛이하를 사용할 수 있다. 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막의 두께로서는 0.1~2㎛가 사용되지만, 0.5~1.5㎛가 바람직하고, 0.8~1.2㎛가 더 바람직하다.
상기 금속층, 상기 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층 및 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막을 스퍼터링법에 의해 각각 형성하는 것이 적합하다.
상기 금속으로서는 탄화가능하고 그리고 구리와 친화성이 높은 금속인 것이 바람직하다.
상기 금속이 텅스텐(W), 규소(Si), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군에서 선택되는 일종 또는 이종 이상의 금속인 것이 바람직하다.
상기 그라비아 셀의 형성은 에칭법 또는 전자조각법에 의해 실시하면 되지만, 에칭법이 적합하다. 여기에서 에칭법은 그라비아 실린더의 판동면에 감광액(感光液)을 도포해서 직접 인화한 후, 에칭하여 그라비아 셀을 형성하는 방법이다. 전자조각법은 디지털 신호에 의해 다이아몬드 조각침을 기계적으로 작동시켜서 그라비아 실린더의 구리표면에 그라비아 셀을 조각하는 방법이다.
도 1은 본 발명의 그라비아제판 롤의 제조공정을 모식적으로 나타내는 설명도이며, (a)는 중공 롤의 전체 단면도, (b)는 중공 롤의 표면에 구리도금층을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (c)는 중공 롤의 구리도금층에 그라비아 셀을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (d)는 중공 롤의 구리도금층 표면에 탄화 텅스텐층을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (e)는 중공 롤의 금속 층 표면에 탄화금속층을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (f)는 중공 롤의 탄화금속층 표면에 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막을 피복한 상태를 나타내는 부분 확대단면도이다.
도 2는 본 발명의 그라비아제판 롤의 제조방법을 나타내는 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 그라비아제판 롤의 요부 확대단면도이다.
도 4는 그라비아 셀의 하나의 형성예를 나타내는 단면 개략도이며, (a)는 본 발명에 관계되는 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막에 의한 피복을 실시한 경우, (b)는 종래의 크롬도금층에 의한 피복을 실시한 경우를 나타낸다.
도 5는 도 4의 표면도이며, (a)는 도 4(a)의 표면도, (b)는 도 4(b)의 표면도이다.
도 6은 그라비아 셀의 다른 형태를 나타내는 단면 개략도이며, (a)는 본 발명에 관계되는 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막에 의해 피복을 실시한 경우, (b)는 종래의 크롬도금층에 의해 피복을 실시한 경우를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 관계되는 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막에 의한 피복을 실시한 그라비아 셀의 다른 형성예를 나타내는 단면 개략도이다.
부호의 설명
10:판모재(중공 롤), 10a:그라비아제판 롤, 11:잉크, 12:구리도금층, 13,13a,13b: 격벽부(隔璧部), 14:그라비아 셀, 14a:DLC피막에서 피복한 본 발명구조의 그라비아 셀, 14b:크롬도금층에서 피복한 종래 구조의 그라비아 셀, 16:금속층, 18:탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층, 20:다이아몬드 라이크 카 본(DLC)피막, 21:크롬도금층.
이하에서 본 발명의 실시형태를 설명하지만, 이들 실시의 형태는 예시적으로 나타내는 것이므로, 본 발명의 기술사상에서 벗어나지 않는 한 다양한 변형이 가능하다는 것은 말할 것도 없다.
도 1은 본 발명의 그라비아제판 롤의 제조공정을 모식적으로 나타내는 설명도이며, (a)는 중공 롤의 전체 단면도, (b)는 중공 롤의 표면에 구리도금층을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (c)는 중공 롤의 구리도금층에 그라비아 셀을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (d)는 중공 롤의 구리도금층 표면에 금속층을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (e)는 중공 롤의 금속층 표면에 탄화금속층을 형성한 상태를 나타내는 부분 확대단면도, (f)는 중공 롤의 탄화금속층 표면에 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막을 피복한 상태를 나타내는 부분 확대단면도이다. 도 2는 본 발명의 그라비아제판 롤의 제조방법을 나타내는 플로차트이다. 도 3은 본 발명의 그라비아제판 롤의 요부 확대단면도이다.
본 발명방법을 도 1 ~ 도 3을 이용해서 설명한다. 도 1(a) 및 도 3에 있어서, 부호(10)는 판모재로서, 알루미늄 또는 철 등으로 이루어진 금속제 또는 탄소섬유강화수지(CFRP)등의 강화수지제의 중공 롤이 사용되고 있다(도 2의 스텝 100). 이 중공 롤(10)의 표면에는 구리도금처리에 의해 구리도금층(12)이 형성된다(도 2의 스텝 102).
이 구리도금층(12)의 표면에는 다수의 미소한 요부(그라비아 셀)(14)가 형성 된다(도 2의 스텝 104). 그라비아 셀(14)의 형성방법으로서는 에칭법(판동면에 감광액을 도포해서 직접 인화한 후, 에칭하여 그라이바 셀(14)을 형성한다)이나 전자조각법(디지털 신호에 의해 다이아몬드 조각침을 기계적으로 작동시켜서 구리표면에 그라비아 셀(14)을 조각한다) 등의 공지의 방법을 이용할 수 있지만 에칭법이 적합하다.
그 다음으로 그라비아 셀(14)을 형성한 구리도금층(12)(그라비아 셀(14)을 포함)의 표면에 금속층(16)을 형성한다(도 2의 스텝 106). 또한, 이 금속층(16)의 표면에 당해 금속의 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층(18)을 형성한다(도 2의 스텝 108). 금속층(16) 및 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층(18)의 형성방법으로서는 스퍼터링법, 진공증착법(일렉트론빔(Electron beam)법), 이온플레이팅법, MBE(분자선 에피탁시(Epitaxy)법), 레이저 어블레이션법, 이온어시스트성막법, 플라즈마 CVD법 등의 공지의 방법을 적용할 수 있지만 스퍼터링법이 적합하다.
상기 금속으로서는 탄화가능하고 그리고 구리와 친화성이 높은 금속이 바람직하다. 이 금속으로서는 텅스텐(W), 규소(Si), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 및 지르코늄(Zr) 등을 이용할 수 있다.
상기 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층(18)에 있어서 금속은 상기 금속층(16)과 동일한 금속을 이용한다. 탄화금속 경사층(18)에 있어서 탄소의 조성비는 금속층(16) 측에서 후술하는 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20) 방향에 대하여 탄소의 비율이 서서히 증대하도록 설정한다. 결국 탄소의 조성비는 0%부터 서서히(단계상 또는 무단계상으로) 비율을 늘리고, 마지막은 거의 100%가 되도록 성막을 실시한다.
이 경우 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층(18) 중 탄소의 조성비의 조정방법은 공지의 방법을 이용하면 되지만, 예를 들면, 스퍼터링법(고체금속 타겟을 이용하고, 아르곤가스 분위기에서 탄화수소가스, 예를 들면, 메탄가스, 에탄가스, 프로판가스, 부탄가스, 아세틸렌가스 등의 주입량을 단계상 또는 무단계상으로 서서히 증대한다)에 의해 탄화금속층(18) 중 탄소의 비율이 구리도금층(12)의 측에서 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20) 방향에 대하여 단계상 또는 무단계상으로 천천히 증대하도록 탄소 및 금속의 양자의 조성비율을 변화시킨 탄화금속층, 즉 탄화금속 경사층(18)을 형성할 수 있다.
이와 같이 탄화금속층(18)의 탄소의 비율을 조정하는 것에 의해 금속층(16) 및 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)의 쌍방에 대하여 탄화금속층(18)의 밀착도를 향상시킬 수 있다. 또 탄화수소가스의 주입량을 일정하게 하면, 탄소 및 금속의 조성 비율을 일정하게 한 탄화금속층으로 할 수 있고, 탄화금속 경사층과 동일한 작용을 실시하게 할 수 있다.
계속해서 상기 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층(18)의 표면에 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)을 피복 형성한다(도 2의 스텝 110). 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)의 형성방법으로는 금속층(16) 및 탄화금속층, 바람직하게는 탄화금속 경사층(18)의 형성과 동일하게 스퍼터링법, 진공증착법(일렉트론빔법), 이온플레이팅법, MBE(분자선 에피탁시법), 레이저 어블레이션법, 이온어 시스트성막법, 플라즈마 CVD법 등의 공지의 방법을 적용할 수 있지만, 스퍼터링법이 적합하다.
상기한 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)을 피복하고, 이 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막(20)을 표면강화 피복층으로서 작용시키는 것에 의해 독성이 없는 동시에 공해 발생의 염려도 전무하게 되고, 또한 내쇄력이 뛰어난 그라비아제판 롤(10a)을 얻을 수 있다.
여기에서 스퍼터링법은 박막으로 하고 싶은 재료(타겟 재료)에 이온을 부딪치면 재료가 날려 떨어지게 되지만, 이것은 날려 떨어진 재료를 기판상에 퇴적시켜 박막을 제작하는 방법이고, 타겟재료의 제약이 적고, 박막을 대면적으로 재현성이 좋게 제작할 수 있는 등의 특징이 있다.
진공증착법(일렉트론빔법)은 박막으로 하고 싶은 재료에 전자빔을 조사하고 가열 증발시켜, 이 증발시킨 재료를 기판상에 부착(퇴적)시켜 박막을 제작하는 방법이고, 성막속도가 빠르고 기판에 피해가 적다는 등의 특징이 있다.
이온플레이팅법은 박막으로 하고 싶은 재료를 증발시킨 후 고주파(RF)(RF 이온플레이팅법) 또는 아크(아크이온플레이팅법)에 의해 이온화시킨 기판상에 퇴적시켜 박막을 제작하는 방법이며, 성막속도가 빠르고 부착강도가 크다는 등의 특징이 있다.
분자선 에피탁시법은 초고진공 중에서 원료물질을 증발시켜서 가열한 기판상에 공급하고 박막을 형성하는 방법이다.
레이저 어블레이션법은 타겟에 고밀도화한 레이저펄스를 입사하는 것에 의해 이온을 방출시켜 마주하는 기판상에 박막을 형성하는 방법이다.
이온어시스트 성막법은 진공용기 안에 증발원과 이온원을 설치하고, 이온을 보조적으로 이용해서 성막하는 방법이다.
플라즈마 CVD법은 감압(減壓)하에서 CVD법을 실시할 때 보다 저온에서 박막형성을 실시하는 목적으로 플라즈마 여기(勵起)를 이용해서 원료가스를 분해시켜 기판상에 반응 퇴적시키는 방법이다.
또한, 상기 실시의 형태에서는 다이아몬드 라이크 카본 피막의 밀착성을 향상시키기 위해서 금속층(16) 및 탄화금속층(18)을 구리도금층(12)과 다이아몬드 라이크 카본 피막(20)의 사이에 개재시키는 구성을 설명하지만, 금속층(16) 및/또는 탄화금속층(18)을 만들 수 없는 경우에라도 다이아몬드 라이크 카본 피막(20)의 형성에 기인하는 본 발명의 작용 효과가 달성되는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명의 특징은 얻어진 그라비아제판 롤(10a)에 있어서는 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막에 의해 피복된 그라비아 셀(14a)의 심도를 5㎛이상 10㎛미만, 바람직하게는 6㎛이상 9㎛이하, 더 바람직하게는 7㎛이상 8.5㎛이하와, 종래에 비교해서 극히 얕게 형성되는 점에 있다. 이러한 극히 얕은 심도의 그라비아 셀의 형성은 다이아몬드 라이크 카본 피막이 얇은 층(예를 들면, 0.1~2㎛)에 있어서도 종래의 크롬도금의 두꺼운 층(예를 들면, 8㎛)에 필적하는 강도를 가진다고 하는 뛰어난 특징을 가지기 위해서 달성할 수 있는 것이지만, 이러한 극히 얕은 심도의 그라비아 셀의 실현에 의해 다음과 같은 많은 이점을 얻을 수 있다.
즉, 심도가 얕은 그라비아 셀을 가지는 그라비아제판 롤을 이용해서 인쇄를 실시하는 것에 의해 필요한 인쇄농도(광학농도, 투과율 농도)를 확보할 수 있는 동시에 고정밀한 그라비아 인쇄를 얻을 수 있고, 동시에 은폐성을 향상시킬 수 있고, 잉크의 막두께가 작아서 건조부하가 작고, 인쇄속도를 증대할 수 있고, 또 판 흐림도 해소할 수 있고, 잉크 사용량도 적게 할 수 있고, 인쇄비용을 저감할 수 있다.
이하에서 도 4 ~ 도 7을 이용해서 종래의 크롬도금피복층(예를 들면, 8㎛)의 경우와 본 발명의 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막층(예를 들면, 1㎛)의 경우의 그라비아 셀(14a)의 구조를 비교해서 얇은 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막층(예를 들면, 1㎛)이 두꺼운 크롬도금 피막층(예를 들면, 8㎛)에 비하여 뛰어난 구조인 것을 설명한다.
도 4는 그라비아 셀의 한 개의 형성예를 나타내는 단면 개략도이며, (a)는 본 발명에 관계되는 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막에 의한 피복을 실시한 경우, (b)는 종래의 크롬 도금층에 의한 피복을 실시한 경우를 나타낸다. 도 5(a)는 도 4(a)의 표면도 및 도 5(b)는 도 4(b)의 표면도이다. 도 6은 그라비아 셀의 다른 형태를 나타내는 단면 개략도이며, (a)는 본 발명에 관계되는 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막에 의한 피복을 실시한 경우, (b)는 종래의 크롬 도금층에 의한 피복을 실시한 경우를 나타낸다. 도 7은 본 발명에 관계되는 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막에 의한 피복을 실시한 그라비아 셀의 별도의 형성예를 나타내는 단면개략도이다. 또한, 구리도금층(12)과 DLC피막(20)의 사이에는 금속층(16) 및 탄화금속층(18)을 만드는 것이 적합하지만, 도 4(a), 도 5, 도 6(a) 및 도 7에서는 상기 층의 설치를 생략한 구조를 나타내고 있다.
도 4(b)에 있어서 구리도금층(12)의 표면에는 크롬(Cr) 도금층(21)이 피복되고, 종래 구조의 그라비아 셀(14b)이 형성되어 있다. 이 종래 구조의 그라비아 셀(14b)은 구리도금층(12)에 형성한 노출된 그라비아 셀(12)(노출된 격벽(13)의 두께:8㎛, 개구부:94㎛×94㎛, 심도12㎛)에 두께 8㎛의 크롬도금층(21)을 피복해서 형성되고 있다. 이와 같이 형성된 종래 구조의 그라비아 셀(14b)의 개구부는 78㎛×78㎛, 심도 12㎛가 되고, 크롬 도금층(21)에 의해 피복된 격벽(13b)의 두께는 24㎛로 되어 있다(도 4(b) 및 도 5(b)).
도 4(b)에 나타난 단면적 부분을 실측하면 914.9μ㎡이고, 이것에 높이 78㎛을 곱해서 얻어진 71362μ㎥가 용적의 실측치로 된다. 따라서 이 용적의 잉크(11)가 그라비아 셀(14b)에는 저류(貯留)하게 된다.
한편, 도 4(a)에 있어서 구리도금층(12)의 표면에는 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막 (20)이 피복되고, 본 발명의 구조의 그라비아 셀(14a)이 형성되어 있다. 이 본 발명의 구조의 그라비아 셀(14a)은 구리도금층(12)에 형성한 노출된 그라비아 셀(14)(노출된 격벽(13)의 두께:8㎛, 개구부 94㎛×94㎛, 심도:8㎛)에 두께 1㎛의 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)을 피막하여 형성되고 있다. 이와 같이 형성된 본 발명의 구조의 그라비아 셀(14a)의 개구부는 92㎛×92㎛, 심도 8㎛로 되어, 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막(20)에 의해 피복된 격벽(13a)의 두께는 10㎛으로 되어 있다(도 4(a) 및 도 6(a)).
도 4(a)에 나타난 단면적 부분을 실측하면 789.9μ㎡이고, 이것에 높이 92㎛을 곱해서 얻어진 72670μ㎥가 용적의 실측치로 된다. 따라서 이 용적의 잉크(11) 가 그라비아 셀(14b)에는 저류하게 된다.
상기한 종래 구조의 그라비아 셀(14b)과 본 발명의 구조의 그리비아 셀(14a)를 비교하면 양자는 격벽의 중심에서 측정한 윗면 사각형은 102㎛×102㎛와 동일 면적이고, 심도는 종래 구조의 그라비아 셀(14b)에서는 12㎛인 것에 대해서, 본 발명구조의 그라비아 셀(14a)에서는 8㎛로 극히 얕은 심도에도 불구하고 거의 동일한 양(그라비아 셀(14a))쪽이 약간 많지만)의 잉크(11)를 저류할 수 있고, 따라서 인쇄했을 때 동일한 인쇄농도(광학농도, 투과율 농도)를 달성할 수 있다.
게다가, 도 5(a)(b)에 잘 나타냈듯이 본 발명 구조의 그라비아 셀(14a)에는 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막(20)에 의해 피복된 격벽부(13a)의 두께가 10㎛이고, 이것은 종래 구조의 그라비아 셀(14b)의 격벽부(13b)의 두께 24㎛에 비교해서 훨씬 얇아지고 있기 때문에 인쇄시의 잉크의 손실이 줄어들어, 은폐성이 지극히 향상되게 된다.
또 상술한 것 같은 극히 얕은 심도의 그라비아 셀(14a)을 이용해서 인쇄하는 것에 의해 잉크의 막두께가 작아져서 건조부하가 작고, 인쇄속도를 증대할 수 있고, 또 판흐림도 해소할 수 있고, 잉크 사용량도 적게 할 수 있고, 인쇄 비용을 감소할 수 있다고 하는 장점을 향유할 수 있다.
도 6은 종래 구조의 그라비아 셀(도 6(b))과 본 발명 구조의 그라비아 셀(도 6(a))의 다른 형성예를 나타낸다. 도 6(b)에 나타난 종래 구조의 그라비아 셀(14b)은 구리도금층(12)에 형성한 노출된 그라비아 셀(14)(개구부:30㎛×30㎛, 심도:12㎛)에 두께 8㎛의 크롬도금층(21)을 피복해서 형성되고 있다. 이와 같이 형성된 종 래 구조의 그라비아 셀(14b)의 개구부는 14㎛×14㎛, 심도 12㎛로 되어 있다. 도 6(b)에 나타난 단면적 부분을 실측하면 148.232μ㎡이고, 이것에 높이 14㎛를 곱해서 얻어진 2075.248μ㎥가 실측치로 된다. 따라서 이 용적의 잉크가 그라비아 셀(14b)에는 저류하게 된다.
한편, 도 6(a)에 나타난 본 발명 구조의 그라비아 셀(14a)은 구리도금층(12)에 형성한 노출된 그라비아 셀(14)(개구부 30㎛×30㎛, 심도:8㎛)에 두께 1㎛의 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)을 피복하여 형성되고 있다. 이와 같이 형성된 본 발명 구조의 그라비아 셀(14a)의 개구부는 28㎛×28㎛, 심도 8㎛로 되어있다. 도 6(a)에 나타난 단면적 부분을 실측하면 216.91μ㎡이고, 이것에 높이 28㎛를 곱해서 얻어진 6073.48μ㎥가 실측치로 된다. 따라서 이 용적의 잉크가 그라비아 셀(14a)에는 저류하게 된다.
상기한 종래 구조의 그라비아 셀(14b)과 본 발명의 구조의 그라비아 셀(14a)을 비교하면 명확한 것과 같이, 본 발명 구조의 그라비아 셀을 채용하는 것에 의해 개구부가 작은 경우에는 심도를 얕게 해도 잉크의 저류량은 종래구조의 그라비아 셀보다 대폭 증대한다고 하는 장점이 존재한다.
도 7은 본 발명 구조의 그라비아 셀의 다른 형성예를 나타낸다. 도 7에 나타난 본 발명 구조의 그라비아 셀(14a)은 극히 적은 개구부를 가지고 있다. 이 그라비아 셀(14a)은 구리도금층(12)에 형성한 노출된 그라비아 셀(14)(개구부:7㎛×7㎛, 심도:8㎛)에 두께 1㎛의 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막(20)을 피복하여 형성되고 있다. 이와 같이 형성된 본 발명 구조의 그라비아 셀(14a)의 개구부는 5㎛ ×5㎛, 심도 8㎛로 되어 있다.
도 7에 나타난 단면적 부분을 실측하면 37.25μ㎡이고, 이것에 높이 5㎛를 곱해서 얻어진 186.25μ㎥가 실측치로 된다. 따라서 이 면적의 잉크가 그라비아 셀(14a)에는 저류하게 된다. 본 발명에 의하면 이와 같이 극히 적은 개구부를 가지는 그라비아 셀(14a)도 용이하게 제작할 수 있다고 하는 이점이 있다.
실시예
이하에서 실시예를 들어서 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예는 예시적으로 나타낸 것이므로 한정적으로 해석되어서는 않된다는 것은 말할 것도 없다.
(실시예 1~3)
원주 600㎜, 면장(面長) 1100㎜의 그라비아 실린더(알루미늄 중공 롤)을 도금조에 장착하고, 양극실을 컴퓨터시스템에 의해 자동슬라이드 장치로 20㎜까지 중공 롤에 근접시키고 도금액을 오버플로우시켜서 중공 롤을 전몰시키고 18A/d㎡, 6.0V에서 80μm의 구리도금층을 형성했다. 도금시간은 20분, 도금표면은 부츠나 피트의 발생이 없고 균일한 구리도금층을 얻었다.
상기 형성한 구리도금층에 감광막을 입히고 화상을 레이저 노광해서 현상하고 버닝해서 레지스터 화상을 형성하고, 그 다음으로 플라즈마 에칭 등의 드라이에칭을 실시하여 그라비아 셀로 이루어진 화상을 음각하고, 그 후 레지스터 화상을 제거하는 것에 의해 인쇄판을 형성했다. 이때 그라비아 셀의 심도를 8μm(실시예 1)로 한 중공 롤을 제작했다.
이 그라비아 셀을 형성한 구리도금층의 표면에 스퍼터링법에 의해 텅스텐(W)층을 형성했다. 스퍼터링 조건은 다음과 같다. 텅스텐(W) 시료:고체 텅스텐 타겟, 분위기:아르곤가스 분위기, 성막온도:200~300℃, 성막시간:60분, 성막두께:0.03μm.
다음으로 텅스텐층(W)의 표면에 탄화 텅스텐층을 형성했다. 스퍼터링 조건은 다음과 같다. 텅스텐(W) 시료:고체 텅스텐 타겟, 분위기:아르곤가스 분위기에서 탄화수소가스를 천천히 증가함, 성막온도:200~300℃, 성막시간:60분, 성막두께:0.1μm.
또한, 탄화 텅스텐층의 윗면에 스퍼터링법에 의해 다아이몬드 라이크 카본(DLC) 피막을 피복 형성했다. 스퍼터링 조건은 다음과 같다. DLC시료:고체 카본 타겟, 분위기:아르곤가스 분위기, 성막온도:200~300℃, 성막시간:150분, 성막두께:1μm. 이와 같이하여 그라비아제판 롤(그라비아 실린더)을 완성했다.
상기한 그라비아 실린더를 이용해서 수성잉크를 적용하고, OPP필름(Oriented Polypropylene Film:2축 연신 폴리프로필렌 필름)을 사용하여 인쇄 테스트(인쇄속도:100m/분, OPP필름의 길이:4000m)를 실시했다. 얻어진 인쇄물은 판흐림(fogging)이 없고, 전이성(轉移性)이 양호했다. 이 결과로서 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막은 종래의 크롬층에 필적하는 성능을 가지고, 크롬층 대체품으로서 충분히 사용 할 수 있다는 것을 확인했다.
또, 극히 얕은 심도의 그라비아 셀을 가지는 그라비아 실린더에 있어서도, 필요한 인쇄농도(광학농도, 투과율 농도)를 확보할 수 있고(OD값에서 2.00이였다) 동시에 은폐성을 향상시킬 수 있고, 잉크의 막 두께가 작아서 건조부하가 작고 잉크 사용량도 적게할 수 있고, 인쇄비용을 저감할 수 있는 것을 확인했다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일하게 그라비아 셀의 심도를 8μm로 한 중공 롤을 제작했다. 상기 중공 롤에 대해서 텅스텐(W) 시료를 규소(Si)시료로 변경한 이외에는 실시예 1과 동일하게 처리해서 그라비아제판 롤을 완성하고, 동일하게 인쇄 테스트를 실시한 결과, 동일하게 판흐림이 없고 전이성(轉移性)이 양호한 인쇄물을 얻을 수 있었다. 이들 실시예에 있어서도 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 피막은 종래의 크롬층에 필적하는 성능을 가지고, 크롬층 대체품으로서 충분히 사용할 수 있는 것을 확인했다. 또 다른 인쇄성능에 대해서도 실시예 1과 동일한 결과를 얻을 수 있는 것을 확인했다. 또한 금속시료로서 티탄(Ti), 크롬(Cr)을 사용해서 동일한 실험을 실시하고 동일한 결과를 얻을 수 있다는 것을 확인했다.
본 발명에 의하면, 표면강화 피복층으로서 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막을 사용하는 것에 의해 크롬도금 공정을 생략할 수 있으므로 독성 높은 6가 크롬을 사용하지 않게 되어 작업의 안전성을 도모하기 위하여 여분의 비용이 불필요하고, 공해발생의 염려도 전혀 없게 되고, 게다가 다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막은 크롬층에 필적하는 강도를 가지고 내쇄력에도 뛰어나다고 하는 큰 효과가 있다.
다이아몬드 라이크 카본(DLC)피막은 박층(예를 들면, 0.1~2㎛)에 있어서도 크롬도금층의 두꺼운 층(예를 들면, 8㎛)에 필적하는 강도를 가지고 있기 때문에 이 다이아몬드 라이크 카본(DLC)의 박막(예를 들면, 0.1~2㎛)을 사용하는 것에 의해 그라비아 셀의 심도가 얕은 그라비아제판 롤을 용이하게 제조할 수 있고, 동시에 이 심도가 얕은 그라비아 셀을 가지는 그라비아제판 롤을 이용해서 인쇄를 실시하는 것에 의해 필요한 인쇄농도(광학농도, 투과율농도)를 확보할 수 있는 동시에 고정밀한 그라비아 인쇄를 얻을 수 있고, 그리고 은폐성을 향상시킬 수 있고, 잉크의 막두께가 작아서 건조부하가 작고, 인쇄속도를 증대할 수 있고, 또 판 흐림도 해소할 수 있고, 잉크 사용량도 적게할 수 있고, 인쇄비용을 저감할 수 있고, 또 유성잉크를 이용하는 경우에는 VOC의 배출량도 저감하는 큰 효과가 달성된다.

Claims (14)

  1. 중공 롤과, 중공 롤의 표면에 만들어지고 그리고 표면에 다수의 그라비아 셀이 형성된 구리도금층과, 구리도금층의 표면을 피복하는 다이아몬드 라이크 카본 피막을 포함하는 그라비아 제판 롤에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤.
  2. 중공 롤과, 중공 롤의 표면에 만들어지고 그리고 표면에 다수의 그라비아 셀이 형성된 구리도금층과, 구리도금층의 표면에 만들어진 금속층과, 금속층의 표면에 만들어진 당해 금속의 탄화금속층과, 이 탄화금속층의 표면을 피복하는 다이아몬드 라이크 카본 피막을 포함하는 그라비아 제판 롤에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 탄화금속층이 탄화금속 경사층이고, 탄화금속 경사층에서 탄소의 조성비가 상기 금속층 측에서 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막방향에 대해서 탄소의 비율이 서서히 증대하도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 구리도금층의 두께가 50~200㎛, 상기 금속층의 두께가 0.001~1㎛, 상기 탄화금속층의 두께가 0.1~1㎛ 및 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막의 두께가 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속이 탄화가능하고 그리고 구리와 친화성이 높은 금속인 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속이 텅스텐(W), 규소(Si), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군에서 선택되는 일종 또는 이종 이상의 금속인 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤.
  7. 중공 롤을 준비하는 공정과, 중공 롤의 표면에 구리도금층을 형성하는 구리도금공정과, 구리도금층의 표면에 다수의 그라비아 셀을 형성하는 그라비아 셀 형성공정과, 구리도금층의 표면에 다이아몬드 라이크 카본 피막을 형성하는 다이아몬드 라이크 카본 피막형성공정을 포함하는 그라비아 제판 롤의 제조방법에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
  8. 중공 롤을 준비하는 공정과, 중공 롤의 표면에 구리도금층을 형성하는 구리도금공정과, 구리도금층의 표면에 다수의 그라비아 셀을 형성하는 그라비아 셀 형 성공정과, 구리도금층의 표면에 금속층을 형성하는 금속층 형성공정과, 금속층의 표면에 당해 금속의 탄화금속층을 형성하는 탄화금속층 형성공정과, 탄화금속층의 표면에 다이아몬드 라이크 카본 피막을 형성하는 다이아몬드 라이크 카본 피막 형성공정을 포함하는 그라비아제판 롤의 제조방법에 있어서, 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막에 의해 피복된 그라비아 셀의 심도가 5㎛이상 10㎛미만이 되도록 한 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 탄화금속층이 탄화금속 경사층이고, 탄화금속경사층에서 탄소의 조성비가 상기 금속층 측에서 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막방향에 대해서 탄소의 비율이 서서히 증대하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조 방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 구리도금층의 두께가 50~200㎛, 상기 금속층의 두께가 0.001~1㎛, 상기 탄화금속층의 두께가 0.1~1㎛ 및 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막의 두께가 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
  11. 제 8항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속층, 상기 탄화금속층 및 상기 다이아몬드 라이크 카본 피막을 스퍼터링법에 의해 각각 형성하는 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속이 탄화가능하고 그리고 구리와 친화성이 높은 금속인 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
  13. 제 8항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속이 텅스텐(W), 규소(Si), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈(Ta) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어진 군에서 선택되는 일종 또는 이종 이상의 금속인 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
  14. 제 7항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라비아 셀의 형성을 에칭법 또는 전자조각법에 의해 실시하는 것을 특징으로 하는 그라비아제판 롤의 제조방법.
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