진화하는 LED UV 

최근 일본의 상업인쇄분야에서 UV인쇄기술 도입이 현저하다.
종래 패키징 및 특수원반에 이용되어오던 UV인쇄가 상업인쇄분야에서도 도입하기 시작되었다.
몇 가지 이유를 생각해볼 수 있다 단납기화에 대응하기 위해.
인쇄후 건조대기시간 없이 다음 공정으로 이행할 수 있는 것은 인쇄회사에 있어 큰 메리트가 된다.
또 블록킹, 드라이다운 등의 인쇄트러블, 파우더에 의한 후공정에서의 악영향 및
인쇄기 주변의 오염을 방지하는 것도 목적의 하나로 종종 들어진다.
이처럼 종래 유성 인쇄기만을 사용해온 일반적인 상업인쇄회사에 있어서도 UV화함으로써 얻는 이점이 있다.
글 | Soshino Yasuyuki 정리 | 월간 PT 편집부

한편 잉크를 비롯한 모든 자재의 가격상승 및 소비전력 문제, 색감 및 유성인쇄와의 컬러매칭 등의 인쇄품질, 후가공에서의 등터짐 문제 등 지금 UV화를 망설이게 하는 원인도 명확하게 해결되어 있지 않다. 즉 UV화함에 있어서의 장점과 단점의 균형이 각사에 따라서 다르다고 말해지고 있다.
상업인쇄분야에 있어서는 종래의 일반적인 UV와 비교해 보다 심플한 사양 및 감등타입의 드라이어를 이용하는 것이 일반적이다 고감도 UV잉크의 기술이 진척되고 컬러매니지먼트 노하우도 축적됨에 따라 유성과의 컬러매칭에 있어서는 수년 전과 비교해 크게 진전되었다. 하지만 전술과 같이 가동비용을 비롯한 UV화 할 수 없는 이유가 명확히 해결되었다고는 말 할 수 없는 상황임은 여전하다.

여기에 LED 기술을 이용한 드라이어가 조금씩 시장에 소개되기 시작했다. 하지만 경화능력 부족 및 잉크가격이 고감도 UV 잉크보다 더욱 비싸다는 점, 니스의 황변 등 여러 가지 문제를 안고 있어 단번에 시장에 확대되지는 않았다.
LED에 대해서는 ‘저전력, 장수명, 열 및 오존발생 억제’ 등의 긍정적인 이미지가 먼저 알려졌기 때문에 지금까지 UV화할 수 없었던 인쇄회사에 있어서 LED 드라이어가 언제 실용수준에 이를지는 큰 관심사가 되고 있다.

UV인쇄의 경화와 LED UV의 생산성
UV인쇄에서는 잉크내의 광중합개시제가 어느 일정의 스펙트럼 UV광을 받아서 경화가 시작된다. 드라이어 아래의 용지(원반)가 통과한 시점에서 70~80%의 광중합개시제가 반응을 개시하고 있으며 즉시 경화되어 잉크가 완전히 경화하기까지의 그렇게 시간이 필요하지 않는다. 전술의 에너지 절감형, 감등타입의 드라이어로 종래의 UV잉크를 사용하게 되면 조사에너지 부족의 원인으로 드라이어 통과시점에서 반응이 충분하지 않는 경우가 많다. 때문에 고감도 UV잉크를 사용할 필요가 있으며 또 종래의 UV와 비교하면 사후경화의 비율이 높은 경향이 있다.

그러면 LED는 어떠할까? LED는 단파장이기 때문에 보다 정확하게 광중합개시제까지 UV광을 닿게 해야할 필요가 있다. 때문에 드라이어와 용지(원반)와의 거리는 좁게 설정되어야 한다. 하지만 인쇄기 내부에 드라이어를 설치하는 것은 기류의 흐트러짐 발생으로도 이어지고 이 난기류에 의해 용지가 들러붙어 드라이어와 거리를 일정하게 유지하지 못하는 딜레마를 안고 있다. 즉 LED드라이어의 조사능력 그 자체와 용지의 안정성에 결함이라고 하는 단점이 생산속도를 올리지 못하는 원인이 된다.

원래 UV인쇄를 도입하려고 하는 이유가 제조프로세스의 단축일 경우 생산속도가 올라가지 않는다는 것은 본말전도이며, 추가되는 가동비용을 고려하면 비용대비 효과는 극적으로 어려운 것이다. 또 생산시간이 길게 늘어난다는 것은 LED의 큰 이점인 에너지 절약 성능을 살리기도 힘든 것이 된다.

제3세대 LED UV기술
하이델베르그에서는 신개발의 DryStar UV LED(사진1)를 제3세대 LED UV드라이어로 제안하고 있다. 근거로는 경화능력의 뛰어남이다.
종래 소자가 한 줄로 배열된 타입 및 곡면렌즈를 사용하여 포커스시키는 타입이 주류였다. 즉 용지는 ‘선’으로 UV광을 받아들인다고 바꾸어 말할 수 있다.
본장치에서는 와이드포커스렌즈라고 하는 특수기술에 의해 에너지 감소를 최소화로 억제하면서 ‘면’으로 조사한다. 이로써 압도적인 조사에너지를 실현하고 생산성을 떨어뜨리지 않는 LED UV인쇄가 가능하게 되었다.

더욱이 즉시에 ON/OFF를 전환할 수 있다는 LED 특성을 살려 조사는 천지,좌우 방향으로 필요최소한의 영역에 한정된다. 이러한 설정이 인쇄기의 용지정보에 기초해 자동으로 정열되는 것도 중요한 포인트의 하나이다. 하이델베르그가 자사개발 드라이어를 고집하는 이유는 이것만 아니라 전술과 같이 기류의 흐트러짐을 제어하고 드라이어와 용지(원반)의 거리를 일정하게 유지하기 위한 것도 있다. 프리셋 플러스델리버리에서는 체인그리퍼가 스포일러의 역할을 다함으로써 공기의 흐름을 정리해 용지 위로 흘러가는 특징이 있다.

용지가 공기에 안긴 상태로 반송되는 ‘에어트랜스퍼 시스템’은 상처, 긁힘을 방지할 뿐만 아니라 드라이어의 경화능력을 최대한 끌어내는 것에도 크게 공헌하고 있다.
이러한 기술에 의해 본 장치는 높은 경화능력을 가지고 그 결과로서 현재 잉크제조사와의 협력으로 광중합개시제를 저감한 타입의 잉크를 사용해 경화테스트를 실시하고 있다.

LED UV의 열과 에너지 절감성
LED UV에 기대되는 것 중의 하나로서 열을 발생시키지 않는 것이 있다. 엄밀하게는 열은 발생한다. 램프를 사용한 종래 UV와 비교해 압도적으로 낮다라고 표현하는 쪽이 정확하다.
주목해야할 점은 열을 발생한다, 발생하지 않는다라는 하는 것이 아니라 열에 약하다고 하는 LED 자체의 성질이다. 적절히 방열하지 않으면 효율저하 및 수명단축으로 LED로서의 장점을 잃어버리게 된다. 물론 각 시스템도 그 점에 관해서는 배려되고 있어 냉각수의 순환으로 LED가 보호받고 있다. 단, 이 순환수의 냉각에 큰 전기에너지를 소비해버리게 되면 에너지 절감형이라고 하는 큰 단점을 살리지 못하게 되어버린다.
또 순환수의 설정온도를 극단적으로 낮게 해버리면 온도차에 의한 결로를 막기 위해 항상 순환할 수 없게 되어버릴 가능성이 있다. 주변온도가 크게 차이 날 경우 냉각수 온도를 상온으로 설정해 이러한 문제를 회피하고 있다.

LED UV의 가능성
이처럼 매엽인쇄기에 있어서의 LED 드라이어의 가능성을 고려할 경우 ‘생산성’ ‘에너지 절감능력’ ‘냉각’이 중요한 포인트가 된다. 제3세대 드라이어의 등장에 의해 그 실용성, 더 나은 가능성은 비약적으로 전진했다. 또 잉크 및 니스를 비롯한 각종 자재도 앞으로 더욱더 기술적 개량이 이루어지리라 기대할 수 있다.
종래에는 그 경화성 및 잉크, 니스의 제품종류 부족 때문에 패키징 인쇄회사에는 LED UV기술이 그다지 받아들여지지 않았다. 하지만 PP, PET를 비롯한 필름 원반을 취급할 경우 종래의 UV와 비교해 격단으로 발열량이 적은 LED UV드라이어 쪽이 큰 장점이 되고 있다. 필름원반을 사용하지 않는 패키징회사에 있어서도 에너지 절감, 고생안성, 고밀착성 등의 조건이 해결, 실증되면 앞으로 큰 관심사항이 될 것이다.

UV인쇄기의 안전기준 : BG인증
독일의 ‘BG인증(DGUV)’은 세계에서 가장 엄격한 노동안전기준으로 알려져 있다. BG란 노동조합을 말하는 것으로 이 BG가 여러 가지 기기의 안전성에 대한 규제를 정해 인증마크를 발행하고 관리하고 있다.

하이델베그르의 인쇄기는 대부분의 사양이 이 인증을 받고 있다. BG규격에는 UV인쇄기에 관한 규정도 있어 ’스피드마스터 SX/CX102 DryStar UV LED’ 는 인쇄기와 UV드라이어를 통합한 하나의 시스템으로서 BG로부터 인증을 받고 있다. 물론 LED UV인쇄기로서 유일한 BG인증된 기종이다.(2013년 12월) 여기에도 하이델베그르가 자사제 드라이어의 개발, 탑재를 고집한 이유가 있다.
생산성, 에너지 절감성, 자재의 가능성, 더욱이 안전성까지 겸비한 제3세대 LED UV 드라이어가 LED UV의 가능성을 크게 진전시켰다. 하이델베르그는 앞으로도 이 페이스로 나아갈 것이다.