가구, 바닥재, 캐비닛, 벽 패널 및 라미네이트 제품에 사용되는 인쇄 표면 재료인 장식 용지는 산업 규모에서 안정적으로 제공하는 단 하나의 인쇄 기술인 그라비어 인쇄만이 제공할 수 있는 일정 수준의 패턴 일관성, 색상 정밀도 및 생산 처리량을 요구합니다. 장식용 종이 그라비아 인쇄기는 매년 수십억 평방미터의 적층 제품에 나타나는 나뭇결, 돌, 직물 및 추상 패턴을 생산하는 장식 표면 산업의 중심에 있는 고도로 전문화된 자본 장비입니다. 이 가이드는 구매자, 공장 관리자 또는 생산 엔지니어가 이러한 기계에 대해 이해해야 하는 모든 것(작동 방식, 주요 사양의 의미, 공급업체를 평가하는 방법, 장식용 종이의 엄격한 품질 요구 사항을 충족하기 위해 고군분투하는 기계와 고성능 장비를 구분하는 요소)을 다룹니다.
장식 용지에는 대부분의 경쟁 인쇄 기술을 실제 고려 사항에서 제외시키는 특정 인쇄 요구 사항이 있습니다. 패턴은 롤 전체에 걸쳐 미세한 일관성으로 재현되어야 합니다. 부엌 캐비닛의 인접한 패널에 사용된 두 롤 사이에서 0.1mm 이동하는 나뭇결 반복은 불일치 결함으로 즉시 눈에 띄게 됩니다. 장식용 종이는 패널, 가장자리 및 일치하는 요소가 서로 다른 생산 배치에서 생산되는 대규모 제품 시스템의 구성 요소이기 때문에 몇 주 또는 몇 달로 구분된 생산 실행 전반에 걸쳐 색상이 동일하게 유지되어야 합니다. 그리고 처리량은 특수 종이 기판, 원통 조각 및 관련된 잉크 시스템의 비용을 정당화할 만큼 충분히 높아야 합니다.
윤전 그라비어 인쇄 — 다음에 사용되는 기술 장식적인 종이 그라비아 인쇄기 — 기본 프로세스를 통해 이러한 모든 요구 사항을 충족합니다. 잉크는 크롬 도금 구리 실린더에 직접 새겨진 미세한 셀에 유지되고, 닥터 블레이드로 실린더 표면에서 여분의 잉크를 닦아내고, 셀에 남아 있는 잉크는 임프레션 롤러의 압력을 받아 종이 기판으로 전달됩니다. 각인된 셀은 영구적이므로 인상 사이에 변경되지 않습니다. 따라서 패턴 기하학이 실린더에 기계적으로 고정됩니다. 이는 동일한 생산 속도에서 다른 인쇄 공정이 따라올 수 없는 패턴 간 등록 및 반복 정밀도를 제공합니다.
이에 비해 플렉소그래픽 인쇄는 온도 및 압력 변화에 따라 치수 변화를 나타내는 고무 또는 포토폴리머 판을 사용하여 기하학적 정밀도가 낮습니다. 잉크젯 및 디지털 인쇄 기술은 유연성을 제공하지만 현재 그라비어의 표면 적용 밀도, 내마모성 잉크 레이다운 및 분당 200미터를 초과하는 생산 속도의 조합을 따라잡을 수 없습니다. 대량 장식지 생산의 경우 그라비아 인쇄는 단순히 선호되는 기술이 아니라 상업적 규모의 응용 분야의 결합된 요구를 충족하는 유일한 기술입니다.
장식용 윤전 그라비어 인쇄 기계의 작동 원리를 이해하려면 풀기부터 되감기까지 기계의 각 단계에서 종이와 잉크를 따라가야 합니다. 프로세스는 연속적입니다. 종이 기판은 완성된 출력 롤에 감겨지기 전에 피드 롤에서 각 인쇄 스테이션과 모든 인쇄 후 처리 시스템을 통해 깨지지 않은 웹으로 이동합니다.
종이 기판(일반적으로 응용 분야에 따라 기본 중량이 50~130g/m²인 알파 셀룰로오스 장식 기본 종이)은 기계 입구의 풀기 스탠드에 대구경 롤로 로드됩니다. 전문 장식용 종이 그라비어 프레스는 플라잉 스플라이스 또는 버트 스플라이스 시스템을 사용하여 기계를 멈추지 않고도 고갈된 롤을 새 롤로 교체할 수 있어 장시간 실행 시 지속적인 생산을 유지할 수 있습니다. 기계 전체의 장력 제어는 속도 변화, 롤 직경 감소 또는 인쇄물 특성 변화에 관계없이 모든 인쇄 스테이션에서 일정한 웹 장력을 유지하는 댄서 롤러 및 로드 셀 피드백 시스템에 의해 관리됩니다. 일관된 웹 장력은 정합 정확도에 매우 중요합니다. 변화로 인해 웹이 고르지 않게 늘어나고 실린더 반복에 비해 인쇄 위치가 이동됩니다.
장식 패턴의 각 색상에는 전용 인쇄 스테이션이 필요합니다. 표준 장식용 종이 그라비아 인쇄 기계에는 4~12개의 인쇄 스테이션이 일렬로 배열되어 있으며, 종이 웹은 각 스테이션을 순차적으로 통과합니다. 각 스테이션에는 그라비어 실린더, 닥터 블레이드 어셈블리, 임프레션 롤러 등 세 가지 주요 구성 요소가 포함되어 있습니다.
그라비어 실린더는 공정의 핵심입니다. 이것은 약 100-150 미크론의 두께로 구리 도금된 강철 베이스 튜브이며, 셀 패턴은 전기 기계 조각 헤드 또는 화학적 에칭 공정으로 새겨져 있습니다. 조각 후 구리 표면은 약 900-1000 비커스의 경도로 크롬 도금되어 닥터 블레이드의 마모와 잉크 접촉을 방지합니다. 셀은 특정 양의 잉크를 보유합니다. 셀 깊이와 개구부 직경은 잉크 밀도와 적용 범위를 제어합니다. 장식용 종이 응용 분야의 경우 원통 둘레의 범위는 일반적으로 패턴의 반복 길이에 해당하는 600mm ~ 1200mm입니다.
닥터 블레이드는 제어된 압력 하에서 회전하는 실린더 표면을 지탱하는 얇은 강철 또는 폴리머 블레이드로, 셀 자체에는 잉크를 남기고 셀 사이의 랜드 영역에서 잉크를 닦아냅니다. 닥터 블레이드 각도, 접촉 압력, 재료 및 진동 속도는 모두 인쇄 품질과 실린더 수명에 영향을 미칩니다. 실린더 반대편에 위치한 고무로 덮인 강철 롤러인 임프레션 롤러는 제어된 힘으로 잉크가 묻은 실린더 표면에 대해 종이 웹을 눌러 잉크를 셀에서 종이로 전달합니다. 압착 압력은 잉크 전달 효율을 결정하며 다양한 용지 흡수성과 잉크 점도에 따라 조정됩니다.
잉크는 그라비어 실린더 아래의 잉크 트레이를 통해 저장소에서 잉크를 펌핑하는 폐쇄 루프 순환 시스템에 의해 인쇄 스테이션으로 전달됩니다. 실린더는 잉크 트레이를 통해 회전하여 닥터 블레이드 와이프 사이클 전에 새겨진 셀에 잉크를 채웁니다. 실린더 표면에서 닦아낸 잉크는 리턴 채널을 통해 저장소로 돌아가므로 지속적인 순환을 유지하여 트레이에서 잉크가 건조되는 것을 방지하고 잉크 특성을 일정하게 유지합니다. 자동 점도 제어 시스템(일반적으로 자동화된 용제 주입을 통한 유출 컵 측정을 기반으로 함)은 생산 실행 전반에 걸쳐 목표 값의 ±0.5초 이내로 잉크 점도를 유지합니다. 점도 드리프트는 그라비어 인쇄에서 색상 변화의 주요 원인 중 하나이며, 자동 제어를 통해 작업자의 수동 측정 및 조정 부담이 제거됩니다.
각 인쇄 스테이션 사이에서 인쇄된 웹은 다음 색상이 적용되기 전에 잉크의 용제나 물이 증발하는 건조 터널을 통과합니다. 컬러 대 컬러 정합 정확도를 위해서는 스테이션 간 완전한 건조가 필수적입니다. 첫 번째 스테이션의 젖은 잉크가 두 번째 실린더로 다시 이동(백트래핑이라고 함)하면 색상 오염과 실린더 오염이 발생하여 인쇄 품질이 급격히 저하됩니다. 장식용 종이용 그라비아 프레스는 웹의 양면을 향하는 온도 조절식 공기 제트를 갖춘 열풍 충돌 건조 시스템을 사용합니다. 용제형 잉크의 건조기 온도 범위는 일반적으로 60°C~120°C입니다. 수성 잉크 시스템은 동일한 증발 속도를 달성하기 위해 더 높은 온도나 적외선 보충이 필요합니다. 건조 터널에서 추출된 용매 증기는 대부분의 관할 구역에서 환경 규정 준수에 필요한 용매 회수 또는 열 산화 시스템을 통해 수집됩니다.
장식용 종이 그라비어 프레스는 특정 생산 요구 사항에 대한 기계의 성능, 용량 및 적합성을 함께 정의하는 다양한 매개변수에 걸쳐 지정됩니다. 다음 사양은 장비 옵션을 평가할 때 상업적으로나 기술적으로 가장 중요합니다.
| 사양 | 일반적인 범위 | 생산에 있어서의 의미 |
| 인쇄 폭 | 1000~2200mm | 최대 용지 롤 너비와 패스당 생산 처리량을 결정합니다. |
| 최대 생산 속도 | 80~300m/분 | 출력 용량 한도를 설정합니다. 실제 속도는 잉크와 인쇄물에 따라 다릅니다. |
| 인쇄 스테이션 수 | 4~12색 | 패턴의 복잡성을 제한합니다. 더 많은 스테이션이 더 풍부한 디자인을 가능하게 합니다. |
| 실린더 반복 길이 | 400~1500mm | 목재/석재 디자인의 최대 비반복 패턴 길이를 결정합니다. |
| 등록 정확도 | ±0.1~0.3mm | 색상 대 색상 정렬 정밀도; 미세한 디테일 패턴에 중요 |
| 잉크 시스템 호환성 | 용제/수성/UV | 잉크 옵션, VOC 준수 및 건조 시스템 유형을 결정합니다. |
| 기판 평량 범위 | 40~180g/m² | 웹 처리 문제 없이 기계가 처리할 수 있는 용지 무게 범위 |
| 풀기 / 되감기 롤 직경 | 800~1500mm | 더 큰 롤은 접합 빈도를 줄이고 생산 효율성을 향상시킵니다. |
인쇄 너비는 기계를 통과하는 웹 1m당 완성된 종이의 양을 결정하므로 생산 출력에 가장 영향을 미치는 단일 사양입니다. 150m/분의 속도로 작동하는 1600mm 폭의 인쇄기는 절단 전 시간당 1440m²의 인쇄 용지를 생산합니다. 1000mm 폭에서 동일한 작업을 수행하면 시간당 900m²만 생산됩니다. 이는 동일한 기계 속도에서 출력이 37% 감소하는 것입니다. 가구 및 바닥재 패널 생산을 위한 대부분의 장식지 그라비아 인쇄기는 장식지 제조업체에서 공급하는 기판 롤의 표준 너비와 일치하는 1250mm~1800mm 사이의 인쇄 너비에서 작동합니다. 더 넓은 기계는 더 많은 생산량을 생산하지만 그에 비례하여 더 무겁고 더 비싼 실린더, 닥터 블레이드 및 임프레션 롤러가 필요하며 생산 시설에 더 큰 인프라 요구 사항을 부과합니다.
정합 정확도(각 색상이 다른 색상에 비해 상대적으로 배치되는 정밀도)는 장식용 종이 그라비아 인쇄기에서 품질에 가장 중요한 사양일 것입니다. 최신 전문 기계는 각 컬러 스테이션의 인쇄 위치를 실시간으로 모니터링하고 서보 구동 보정 액추에이터를 통해 실린더 위상 위치를 미세 조정하는 카메라 기반 등록 표시 감지 시스템을 사용하여 폐쇄 루프 레지스터 제어를 달성합니다. 이 시스템은 속도 변화, 온도 변화, 롤 변화 전반에 걸쳐 정렬을 유지하면서 0.05mm 이하의 정합 오류를 감지하고 수정할 수 있습니다. 개방형 루프 등록 시스템을 사용하는 보급형 또는 구형 기계는 수동 작업자 조정에 의존하며 특히 속도 변경 후 런인 기간이나 웹 역학이 더욱 복잡해지는 높은 생산 속도에서 동일한 정렬 정밀도를 유지할 수 없습니다.
장식용 종이 그라비아 인쇄에서 실린더는 기계 자체 외부에서 가장 중요한 반복 비용 및 품질 변수입니다. 실린더 사양, 조각 방법 및 수명주기 관리를 이해하는 것은 생산 경제성을 제어하고 인쇄 품질을 유지하는 데 필수적입니다.
장식용 종이 그라비아 실린더에는 두 가지 기본 조각 방법이 사용됩니다. 전기 기계 조각(EME)은 전자기 액추에이터로 구동되는 다이아몬드 팁 스타일러스를 사용하여 초당 최대 8,000개의 셀 속도로 개별 셀을 구리 표면으로 자릅니다. 스타일러스 깊이와 너비가 다양해 다양한 볼륨의 셀을 생성하므로 패턴 전반에 걸쳐 색조 그라데이션이 가능합니다. EME 조각은 일관된 모양으로 매우 정밀한 셀 형상을 생성하므로 사실적인 목재 기공 구조, 석재 표면 결 및 미세한 직물 직조와 같은 미세한 질감 디테일이 필요한 고화질 장식 패턴의 표준이 됩니다.
레이저 조각, 특히 구리 표면의 레이저 제거는 장식용 종이 실린더 생산에서 기반을 확보하는 대안입니다. 레이저 조각은 언더컷 셀과 단일 실린더 내의 다양한 셀 모양을 포함하여 보다 복잡한 셀 형상을 허용하므로 EME가 복제할 수 없는 잉크 방출 특성을 가능하게 합니다. 레이저 조각 실린더는 고급 장식용 종이 응용 분야에서 상업적으로 중요한 목재 및 석재 표면의 자연스러운 미세 질감을 더욱 밀접하게 모방하는 인쇄 효과를 얻을 수 있습니다. 레이저 조각 장비의 자본 비용은 EME보다 높지만 실린더당 운영 비용은 더 낮으며 기하학적 유연성이 뛰어나 설계 차별화 이점을 제공합니다.
셀 부피는 평방 인치당 BCM(십억 입방 미크론) 또는 평방 미터당 입방 센티미터(cm³/m²)로 측정되며 인쇄된 표면의 단위 면적당 침착되는 잉크의 양을 결정합니다. 장식용 종이 그라비아 인쇄의 경우 장식용 종이에는 흰색 기본 종이를 완전히 덮고 라미네이트에 함침 및 압착을 포함한 후속 표면 처리 공정을 견딜 수 있는 조밀하고 불투명한 잉크 필름이 필요하기 때문에 일반적으로 출판 또는 포장용 그라비아보다 셀 부피가 더 높습니다. 장식용 종이 패턴의 전체 톤 영역은 일반적으로 25-45 BCM 볼륨의 셀을 사용하는 반면, 하이라이트 및 텍스처 영역은 8-18 BCM의 더 얕은 셀을 사용합니다. 스크린 룰링(선형 인치 또는 센티미터당 셀 수)은 재현할 수 있는 디테일의 정밀도에 영향을 미칩니다. 장식용 종이 원통형은 일반적으로 센티미터당 70~120줄의 스크린 괘선을 사용하며, 고화질 나뭇결 및 돌 패턴 재현에 사용되는 미세한 괘선을 사용합니다.
장식용 종이 생산용 그라비어 실린더는 상당한 투자를 의미합니다. 일반적으로 크기, 조각의 복잡성, 실린더 소유 또는 실린더 공급업체 서비스를 통한 임대 여부에 따라 실린더당 €3,000 ~ €15,000입니다. 각인된 구리를 보호하는 크롬 표면은 닥터 블레이드의 접촉을 통해 점진적으로 마모되며 마모율은 닥터 블레이드 재질, 접촉 압력, 잉크 마모성 및 생산 속도에 따라 다릅니다. 현대 장식용 종이 그라비어 프레스의 잘 관리된 실린더는 크롬 마모로 인해 인쇄 품질이 허용할 수 없는 수준으로 떨어지기 전에 일반적으로 50,000 ~ 150,000 선형 미터의 인쇄를 달성합니다. 이 시점에서 실린더의 크롬 및 구리 층이 벗겨지고 다시 구리 처리되고, 다시 조각되고, 다시 크롬 처리됩니다. 이러한 재조정 주기는 동일한 강철 베이스 튜브에서 여러 번 반복될 수 있어 실린더 자산의 유효 수명 비용을 크게 줄여줍니다.
장식용 종이 그라비아 인쇄기에 사용되는 잉크 시스템은 인쇄 품질, 색 영역, 건조 성능, 환경 적합성 및 후속 처리 단계에서 완성된 인쇄 용지의 적합성에 영향을 미치는 중요한 프로세스 변수입니다. 장식용 종이 그라비아 생산에는 세 가지 주요 잉크 시스템 유형이 사용됩니다.
용제 기반 잉크는 높은 기계 속도에서의 빠른 건조 속도, 처리된 종이 표면에 대한 탁월한 접착력, 높은 색 밀도 및 장식용 종이가 겪는 후속 고온 및 고압 라미네이션 공정에 대한 강한 저항성으로 인해 역사적으로 장식용 종이 그라비어 인쇄를 지배해 왔습니다. 용매 캐리어(일반적으로 톨루엔, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 혼합물)는 건조 터널에서 빠르게 증발하므로 여러 컬러 스테이션에서도 200m/분의 인쇄 속도가 가능합니다. 주요 단점은 휘발성 유기 화합물(VOC) 배출이 환경 및 직업 건강에 미치는 영향으로, 용매 회수 시스템(응축 기반 또는 활성탄 흡착)과 점점 더 엄격해지는 대기질 규정 준수가 필요하다는 것입니다. 용제 그라비어 프레스를 운영하는 대부분의 기존 장식지 생산업체는 방출된 용제의 90~95%를 재활용하여 환경에 미치는 영향과 용제 비용을 크게 줄이는 통합 용제 회수 시스템에 투자했습니다.
수성 그라비어 잉크는 용제 시스템의 VOC 배출 문제를 제거하며 더욱 엄격한 환경 규제에 직면하거나 완제품에 대해 엄격한 실내 공기 품질 요구 사항이 있는 시장을 목표로 하는 장식지 생산업체에서 점점 더 많이 지정되고 있습니다. 장식지 그라비아용 수성 잉크는 지난 10년 동안 색상 밀도, 접착력, 건조 속도가 크게 향상되었지만 여전히 솔벤트 시스템에 비해 기술적인 어려움이 있습니다. 물의 증발 엔탈피는 유기 용매의 증발 엔탈피보다 상당히 높기 때문에 동일한 건조 성능을 달성하려면 더 낮은 생산 속도, 더 긴 건조 터널, 더 높은 건조기 온도 또는 적외선 보충이 필요합니다. 또한 수성 잉크는 표면 장력이 더 높기 때문에 그라비어 셀의 잉크 방출에 영향을 미치고 셀 형상 및 인상 압력 설정을 조정해야 할 수 있습니다. 수성 잉크 작업용으로 지정된 그라비어 인쇄 기계는 향상된 건조 시스템과 수성 매체에 적합한 수정된 잉크 순환 구성 요소를 갖추고 있습니다.
UV 경화 잉크는 용매 증발이 아닌 자외선 램프 아래에서 광화학 가교를 통해 경화되므로 VOC 방출이 전혀 없고 거의 순간적으로 경화됩니다. 이 제품은 경화 필름에 탁월한 내마모성과 내화학성을 제공하며, 이는 라미네이션 처리 또는 최종 사용 시 직접적인 기계적 접촉에 직면하게 되는 장식용 종이에 유리합니다. 그러나 그라비어용 UV 잉크는 용제 또는 수성 시스템보다 훨씬 비싸며 UV 경화 잉크 필름은 함침 및 압착 중에 인쇄된 용지가 겪는 변형에 대해 평가해야 하는 다양한 유연성 특성을 가지고 있습니다. 장식용 종이용 UV 그라비어 시스템은 특히 고급 및 특수 응용 분야에서 성장하는 부문이지만 주류 대량 생산을 위한 주요 기술인 용제 시스템을 아직 대체하지 못했습니다.
인쇄 공정 자체는 현대 장식용 종이 그라비아 인쇄기가 수행하는 작업의 일부일 뿐입니다. 대부분의 장식용 종이 제품의 경우 인라인 인쇄 후 처리 시스템이 인쇄기에 통합되어 인쇄 직후와 최종 와인딩 전에 기능성 코팅이나 표면 처리를 적용합니다.
가구 및 바닥재 적용을 위한 많은 장식용 종이 그라비어 프레스에는 최종 인쇄 스테이션 뒤에 위치하는 하나 이상의 인라인 코팅 스테이션이 포함되어 있습니다. 이는 웹에 있는 동안 인쇄된 용지에 프라이머, 베이스 코팅 또는 표면 처리 레이어를 적용하므로 별도의 오프라인 코팅 작업이 필요하지 않습니다. 장식용 종이의 일반적인 인라인 코팅에는 롤 처리 및 운송 중에 인쇄된 잉크 필름을 보호하는 얼룩 방지 보호 코팅, 후속 함침 공정에서 보다 일관된 수지 흡수를 위해 종이 표면을 전처리하는 함침 프라이머, 특정 최종 사용 요구 사항에 적용되는 기능성 차단 코팅이 포함됩니다. 인라인 코팅 장치는 일반적으로 조각된 실린더가 아닌 매끄러운 실린더 또는 아닐록스 실린더를 사용하는 그라비어 코팅 스테이션으로, 전체 용지 너비에 걸쳐 제어된 코팅 중량으로 코팅을 적용합니다.
고해상도 라인 스캔 카메라와 이미지 처리 소프트웨어를 사용하는 인라인 웹 검사 시스템은 현대 장식용 종이 그라비아 프레스의 표준입니다. 이 시스템은 인쇄된 웹 표면을 최대 생산 속도로 100% 스캔하여 실시간 인쇄 이미지를 저장된 참조와 비교하고 결함(정합 오류, 색상 줄무늬, 닥터 블레이드 라인, 실린더 손상 표시 및 인쇄물 결함)을 실시간으로 표시합니다. 결함 위치는 웹 좌표와 함께 기록되므로 운영자는 되감기 검사 또는 다운스트림 처리 중에 표시된 영역을 찾아 평가할 수 있습니다. 검사 시스템 감도는 생산되는 제품의 결함 허용 기준에 맞게 조정 가능합니다. 고부가가치 바닥재 응용 분야에는 일반적으로 낮은 등급의 가구용 종이보다 더 엄격한 결함 기준이 필요합니다.
장식용지 그라비아 인쇄에 가장 일반적으로 영향을 미치는 결함을 이해하면 운영자는 문제를 신속하게 진단하고 올바른 시정 조치를 구현하여 낭비와 가동 중지 시간을 최소화하는 데 도움이 됩니다.
장식용 종이 그라비아 인쇄기는 수십 년에 걸쳐 측정되는 서비스 수명을 갖춘 수백만 달러의 자본 투자입니다. 공급업체 평가는 비례적인 노력을 기울일 가치가 있습니다. 기계의 품질, 상업적 조건 및 판매 후 지원 구조는 모두 총 소유 비용과 투자의 운영 성공에 큰 영향을 미칩니다.
세계 여러 지역의 개발 요구를 충족하는 다양한 모델.
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