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문제 정의
- 10～11) 따라서 피인쇄체에 전이되는 잉크의 뉴우톤성 잉크뿐만 아니라 슈도 플라스틱 흐름을 하는 특성을 고려한 모델을 시뮬레이션 하여, 보다 사실에 근접하는 그라비어 전이 모델을 시뮬레이션 하고자 하는 것이 본 연구의 목적이다.
- 따라서 종래의 그라비어 잉크 및 코팅 재료와 현재의 재료는 그 성질이 유동물성적으로 현저히 다르다. 또한 그라비어 잉크가 얼마나 셀에서 피인쇄체로 이동할 것인지, 또 이동된 잉크가 어떤 망점 모양을 만들 것인지에 대한 잉크 전이의 문제는 그라비어에서 가장 중요한 부분이므로 이 부분을 연구하여 전자인쇄를 할 때 최적 값을 찾는 데이터를 얻고자 한다.
- 이러한 특성을 고려하여 시뮬레이션 한 결과 실제 실험과 시뮬레이션 값이 근접하는 결과를 얻었다. 본 연구는 그라비어인쇄에서 종이로 침투되는 잉크의 거동을 예측하는 3차원 시뮬레이션이므로 잉크 전이의 효율성을 검토한 연구이며, 그 결과들이 매우 만족스럽게 여러 가지 측면을 관찰할 수 있게 되었다. 인쇄적성을 높이기 위해서는 그라비어 셀의 면적으로 고려하였고 차후 속도와 셀 모양 그리고 유체의 물리적 특성 등 다각도의 실험과 시뮬레이션을 하여 비교한다면 그라비어 인쇄의 인쇄적성을 연구하는데 매우 중요한 방법이 될 것이라고 생각된다.
- 지금까지 대부분의 연구자들은 그라비어 셀의 시뮬레이션을 Navier-Stokes의 식을 이용하여 2차원으로 계산하였다. 본 연구는 완전한 3차원적인 계산을 할 수 있었는데, 만일 2차원적으로 계산한 결과가 있다면 그런 모델은 밴드 모양의 셀에서 잉크의 공급과 전이를 설명하기 쉬우나 본 연구와 같은 완벽한 3차원적인 시뮬레이션은 궁극적으로 여러 모양의 셀에서 잉크의 거동을 시뮬레이션 하는 것이다. 또한 이 방법은 잉크 필라멘트를 잡아 늘리는 모델로서 일정한 거리에서 잉크가 분리되고, 분리된 잉크가 종이로 전달될 때 현상을 잘 설명할 수 있다.
- 그라비어 cell에 잉크의 채워지는 현상과 잉크가 종이로 전이되는 현상 및 침투하는 현상의 시뮬레이션은 삼차원 모델과 이차원 모델로 할 수 있는데 본 연구는 CPU 시간을 절약하기 위하여 우선 이차원 모델로 시뮬레이션을 한 후에, 다시 변화 요인이 될 수 있는 결과들을 가지고 삼차원 모델로 시뮬레이션 하였다. 이 모델은 밴드모양의 그라비어 셀에서 잉크의 공급과 전이를 설명할 수 있으나, 궁극적으로는 정사각형의 입구와 cavity 모양의 셀에서 잉크의 거동을 시뮬레이션 하고자 하였다. 또한 이 방법은 인쇄기계가 작동된다고 가정하고 움직이는 용지와 인쇄기계에서 전이와 침투 모양을 모델화 하였고, 잉크 필름을 잡아 늘리는 인장형 Oldroyd 모델로서 일정한 거리에서 잉크가 분리되고, 분리된 잉크가 종이로 침투 되는 것을 시뮬레이션 하였다.
- 9)즉, 그라비어 셀 속을 들어갔다가 피인쇄체로 침투하여 스며드는 잉크의 거동을 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 메커니즘을 규명하고, 실험을 통하여 증명하고자 한 것이다. 잉크가 셀에서 종이로 이동할 수 있는 전이성을 연구하기 위하여 방정식에 의한 완전한 3차원의 모델을 사용하여 모사하는 방법을 제시하고자 하였고, 그 결과들을 그라비어인쇄 및 실험결과와 비교하고자 하였다.
가설 설정
- 주 작업은 과도 흐름(transient flow)로 지정하여 주었고, 부작업은 미분 점탄성 단열흐름(differential viscoelastic isothermal flow)으로 하였다. 첫 번째의 점탄성 모드는 Oldroyd 모델로 가정하였는데, 이 모델에서 점도는 0.1부터 시작하였고, 연화 시간은0.05 부터, 비율 0.01부터 주었다. 그라비어 인쇄기의 속도가 대단히 빠른 관계로 관성은 존재한다고 보고, 시뮬레이션 단계는 Evol=2nd order로 주었다.
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