KR100582867B1 - 피브이씨 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유기 용제를 포함하지 않는 수용성의 그라비어 잉크 조성물에 관한 것으로서, 그라비어 잉크 조성물 100중량%를 기준으로, 10 내지 14.9중량%의 안료와; 40.1 내지 60중량%의 하기 화학식 1로 표시되며, 평균 분자량이 6,000 내지 10,000인 음이온계 수성 우레탄 수지와; 기타 보조제로서 0.3 내지 2중량%의 수용성 소포제, 3 내지 8중량%의 수용성 왁스, 2 내지 5중량%의 아민, 2 내지 5중량%의 글리콜; 및 잔량으로서 물을 포함함으로서, 화재의 위험성, 인체 유해성 등을 배제하고, 인쇄 작업 중에 발생되는 잉크의 점도 변화 등이 발생되지 않는 그라비어 잉크 조성물을 제공 하였다.

그라비어 잉크 조성물, 음이온계 수분산성 우레탄 수지.

Description

피브이씨 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물{Composition of water-soluble gravure ink for PVC film}

도 1은 알콜 농도에 따른 PVC 필름에 대한 표면 장력 그래프.

도 2는 본 발명의 실시예를 이용하여 인쇄한 PVC 필름 사진.

도 3은 기존의 유기 용제형 잉크를 이용하여 인쇄한 PVC 필름 사진.

본 발명은 그라비어 잉크 조성물에 관한 것으로, 특히, 유기 용제를 포함하지 않는 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물에 관한 것이다.

부식하여 오목판으로 한 것에 잉크를 묻혀 닥터로 여분의 잉크를 긁어내고 인쇄하는 형식을 그라비어 인쇄라 하며, 여기에 사용되는 잉크를 그라비어 잉크라 한다. 일반적으로 그라비어 인쇄는 피인쇄체의 소재가 광범위하여, 그라비어 잉크의 종류도 광범위하나, 특히, 본 발명은 PVC 필름 인쇄용으로서 수성 그라비어 잉크 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 그라비어 잉크 조성물은 안료와, 수지, 용제, 기타 보조제 등을 포함하여 이루어지며, 그라비어 잉크 조성물에 최대 중량비로 포함되는 용제로는 톨루엔, 크실렌, 시크로헥사논, 지크로벤졸, MEK, MIBK 등의 탄화수소계의 유기 용제가 주로 사용되었다.

그러나, 이러한 유기 용제는 잉크의 건조 공정에서 대기 중으로 방출되어 대기 오염원의 하나가 되며, 인체에 유해하고, 인쇄 작업 환경을 악화시키며, 화재의 위험성을 안고 있는 것이다. 특히, 인쇄물에 이러한 유기 용제가 잔류하면 위생적인 인쇄물을 얻을 수 없고, 인쇄 공정 시 비점이 낮은 유기 용제들이 증발함으로서 잉크의 점도를 변화시켜 인쇄 적성을 악화시키는 문제점이 있는 것이다.

더욱이, 최근에는 환경 보호 등에 대한 관심이 높아지면서, 유기 용제를 많이 사용하는 산업인 그라비어 인쇄업계는 탄화수소류의 배출 규제를 위한 소방법 또는 노동안전 위생 관련법 등 각종 법규제의 대상이 되고 있다.

따라서, 그라비어 인쇄 업계에서는 필수적으로 탈용제화에 대한 연구가 진행되었고, 이러한 방법의 하나로서 그라비어 잉크 조성물 자체를 수성화하는 방법이 제시되어 연구되고 있다.

현재, 일본의 경우, 출판 그라비어 잉크 조성물을 제외한 포장, 건재용도의 특수 그라비어 잉크 조성물은 종이를 대상으로 하는 분야에서 약 30중량%가 수성화 되고 있다고 추정되나, 물을 흡수하지 않는 플라스틱 필름이나 알루미늄 호일에 대한 수성화율은 채 5중량%도 미치지 않는 것으로 추정된다.

일반적인 일본의 수성 그라비어 잉크의 조성은 안료, 수지(수용성, 에멀젼), 물, 보조제(알콜계 용제), 수용화제(암모니아, 아민), 첨가제(소포제, 왁스)로 이루어져 있다.

그러나, 이러한 일본의 수성 그라비어 잉크 조성물의 경우에는 유기 용제를 포함하지 않은 상태에서 수용화 수지를 통하여 잉크의 접착력을 향상 시키기 위하여, 수지를 포함하는 고형분을 용제형 잉크보다 더 많이 사용해야 하므로 그 제조 경비가 많이 들고, 또한, 유기 용제 대신 사용되는 물의 비점이 매우 높기 때문에 잉크의 건조 속도가 매우 느리다는 문제점이 있는 것이다.

특히, PVC 필름의 인쇄에 있어서는 그라비어 잉크 조성물의 수성화가 거의 이루어지지 않았다.

본 발명은 PVC 필름용 그라비어 잉크 조성물에 있어서, 종래의 유기 용제형 그라비어 잉크 조성물의 문제점인 화재의 위험성, 인체 유해성 등을 배제하고, 인쇄 작업 중에 발생되는 잉크의 점도 변화 등이 발생되지 않도록 하며, 특히, PVC 필름에 있어서, 유기 용제를 사용하지 않으면서도 유기 용제 그라비어 잉크 조성물의 건조성, 접착성, 인쇄성, 색상 등의 인쇄 효율을 유지하고, 또한, 잉크의 건조 속도도 향상되고, 무광택으로서 자연목에 가까운 PVC 필름 인쇄물을 얻을 수 있는 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물은 그라비어 잉크 조성물 100중량%를 기준으로, 10 내지 14.9중량%의 안료와; 40.1 내지 60중량%의 하기 화학식 1로 표시되며, 평균 분자량이 6,000 내지 10,000인 음이온계 수성 우레탄 수지와; 기타 보조제로서 0.3 내지 2중량%의 수용성 소포제, 3 내지 8중량%의 수용성 왁스, 2 내지 5중량%의 아민, 2 내지 5중량%의 글리콜; 및 잔량으로서 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물은 그 구성 성분 중의 하나인 수지로서 음이온계 수성 우레탄 수지를 포함함으로서 유기 용제가 아닌 물로서 수지를 용해ㆍ희석시켜 적절한 유동성과 점성을 가지게 할 수 있다.

상기 음이온계 수성 우레탄 수지는 PVC 필름에 있어서 인쇄 특성을 특히 향상 시킬 수 있는 것으로서, 하기 화학식 1로 표시되는 음이온계 수성 우레탄 수지인 것이 바람직하다.

상기 화학식 1의 음이온계 수성 우레탄 수지는 PVC 필름에 접착력이 좋은 에테르(ether) 타입의 폴리올과 에스테르(ester) 타입의 폴리올을 공중합한 폴리올 및 무황변 타입의 HDI(hexamethylene diisocyanate)와, IPDI(isophorone diisocyanate)를 공중합한 이소시아네이트(isocyanate)를 이용하여 합성됨으로서, 수용성과 수분산성이 혼합된 특성을 가지게 되어 순수한 수용성 수지 및 수분산성 수지보다 PVC에 대한 접착력을 향상시키는 것이 바람직하다.

삭제

그리고, PVC 필름에 있어서 인쇄 특성을 향상시키고, 수성화의 효과를 현저하게 높히기 위하여, 상기 음이온계 수성 우레탄 수지의 평균 분자량은 5,000 내지 10,000인 것이 바람직하다. 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 구성 성분을 이루는 음이온계 수성 우레탄 수지는 그라비어 잉크 조성물의 접착력을 향상시키고, 물과의 혼합성이 우수한 특성이 있으며, 그 분자량이 5,000 미만일 경우에는 잉크의 접착력이 저하되며, 그 분자량이 10,000 초과일 경우에는 엉김 현상 등으로 인하여 물과의 혼합성이 저하되어 잉크로서 사용되지 못하는 것이다.

수성 그라비어 잉크 조성물의 수성 우레탄 수지로서 친수성기를 가지게 하는 수성 우레탄 수지로는 양이온계 또는 음이온계의 수성 우레탄 수지를 모두 사용할 수 있으나, 본 발명자는 그라비어 잉크 조성물의 점도 및 건조성, 접착성, 인쇄성, 색상 등에 대한 테스트를 통하여 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물에 적합한 수성 우레탄 수지를 개발하게 되었다. 즉, 양이온계 수성 우레탄 수지와 다양한 음이온계 수성 우레탄 수지 등을 사용하여 수성 그라비어 잉크 조성물을 제조하여 그 점도 및 건조성, 접착성, 인쇄성, 색상 등을 테스트하는 실험 결과, 음이온계 수성 우레탄 수지가 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 수지로서 가장 적합하다는 것을 알게 되었으며, 이에 대한 보다 상세한 설명은 본 발명의 실시예에 대한 설명에서 후술한다.

그리고, 본 발명에 이용되는 음이온계 수성 우레탄 수지는 비중이 1.0이며, 고형분이 35±1중량%인 것이 더욱 바람직하며, 또한, 그 점도는 2000 내지 3000cps인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물은 10 내지 15중량%의 안료와, 40 내지 60중량%의 음이온계 수성 우레탄 수지와, 물과, 기타 보조제 이외에 알콜을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물은 음이온계 수성 우레탄 수지를 용해ㆍ희석시켜, 적절한 유동성과 점성을 주는 용제로서 탄화 수소계 유기 용매 대신 물을 포함한다.

그러나, 본 발명의 용제로서 포함되는 물은 그 비점이 100℃로서 매우 높고, 표면 장력 또한 71.8dyne/cm로서 매우 크므로, 본 발명인 그라비어 잉크 조성물의 건조 속도 향상과 피인쇄체에 대한 점착성 강화를 위하여, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 용제로서 물 이외에 알콜을 더 포함하는 것이 바람직한 것이다.

이하, 본 발명의 용제로서 사용되는 물 또는 알콜(에탄올, 프로판올, IPA(Iso-propyl alcohol))의 물리적 특성을 다음 표 1에 나타내었다.

따라서, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 용제로서 물보다 비점이 낮고, 표면 장력이 매우 작은 알콜을 더 포함함으로서, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 물의 함량을 줄이고, 알콜의 함량을 증가시켜, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 건조 속도 및 피인쇄체에 대한 접착력을 향상시킬 수 있는 것이다. 여기에서, 본 발명의 용제로서의 알콜 선택시에는 인체의 유해성이 없는 알콜을 선택하여야 한다.

따라서, 본 발명의 용제로서의 알콜은 인체에 무해하면서, 비점 78.3℃인 에탄올 또는 비점 82.3℃인 IPA인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 피인쇄체로서 PVC 필름을 사용할 경우에는, PVC 필름이 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 용제 즉 물을 흡수하지 못하므로, 플라스틱 필름의 표면 장력과 수성 그라비어 잉크 조성물의 표면 장력을 적정하게 조절하여, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 접착력을 향상시킬수 있다.

PVC 필름의 표면 장력 영역과 알콜 농도의 상관 관계는 도 1에 도시된 그래프와 같다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 피인쇄체인 용제로서 에탄올(●)이 포함된 경우에는 그 농도가 수성 그라비어 잉크 조성물의 총중량을 기준으로, 18 내지 25중량%인 경우에 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 표면 장력이 PVC 필름의 표면 장력 영역과 동일해지고, IPA(○)가 포함된 경우에는 13 내지 18중량%인 경우에 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 표면 장력이 PVC 필름의 표면 장력과 동일해져, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물과 PVC 필름의 접착력이 향상되는 것이다.

본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물은 안료와, 음이온계 수성 우레탄 수지와, 물 또는 알콜을 포함하면서, 기타 보조제로, 그라비어 잉크 조성물의 총중량을 기준으로, 수용성 소포제 0.3 내지 2중량%, 수용성 왁스 3 내지 8중량%, 아민 2 내지 5중량%, 글리콜 2 내지 5중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

여기에서, 소포제는 인쇄시의 잉크의 기포 발생을 억제하고, 제거하는 역할을 한다. 또, 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물에서 포함되는 수지는 수용성의 수지이며, 그 용제로서 물 또는 알콜을 사용하므로 수용성의 소포제를 포함하여, 수지와의 상용성을 향상시키는 것이다. 특히, 본 발명에서는 실리콘 타입의 수계용 소포제를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

수용성 왁스는 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 슬립성 및 광택성, 인쇄 결과물의 내스크래치성을 향상시킨다.

아민은 수용화제로서 음이온계 수분산성 우레탄 수지를 물에 잘 용해시키는 역할을 하며, 본 발명에서는 트리에틸아민(triethylamine)이 포함됨으로서, 수성수지에 분산성을 향상시키는 것이 바람직하다.

글리콜은 안료의 분산성과 잉크의 안정성을 향상시키며, 본 발명에서는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)이 포함되는 것이 바람직하다. 특히 에틸렌 글리콜을 사용함으로서 안료의 수성 수지에 분산 특성을 향상시켜서 안료의 응집현상을 방지 할수 있다.

다음은 본 발명인 수성 그라비어 잉크 조성물의 실시예에 대하여 설명한다.

본 발명의 실시예의 구성 성분비는 다음 표 2와 같다.

다음으로, 상술한 실시예를 PVC 필름에 그라비어 인쇄법으로 인쇄하여, 용제형 그라비어 잉크 조성물과 비교된 각각의 건조성, 접착성, 인새성, 색상 등의 평가 실험 결과는 다음 표 3과 같다.

즉, 상기 표 3의 실험 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 건조성 및 접착성, 인쇄성, 색상 모든 부분에 있어서 우수한 결과를 보여준다.

그리고, 본 발명의 실시예인 음이온계 수성 우레탄 수지를 사용한 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물을 이용하여 인쇄한 PVC 필름은 도 2의 사진과 같고, 기존의 유기 용제형 잉크를 이용하여 인쇄한 PVC 필름은 도 3의 사진과 같다. 즉, 기존의 유기 용제형 잉크를 이용하여 인쇄한 PVC 필름은 도 3의 사진과 같이, 인쇄시 잉크의 젤(Gel)화 현상 때문에 인쇄 적성이 좋지 못하고, 그 인쇄 결과물은 광택이 많이 나게 되어 자연스럽지 못하며, 또한, 인쇄 결과물이 열에 의해 변색이 된다는 문제점이 있다. 그러나, 본 발명의 실시예를 이용하여 인쇄한 PVC 필름은 도 2의 사진과 같이, 수성 잉크라는 특성에 의하여 무광택으로서 자연목에 까까운 특성을 나타내며, 인쇄시의 젤(Gel)화 현상이 없으며, 또한, 열에 의한 변색이 없음을 알 수 있다.

본 발명은 화재의 위험성, 인체 유해성 등을 배제하고, 인쇄 작업 중에 발생되는 잉크의 점도 변화 등이 발생되지 않도록 하며, 특히, PVC 필름에 있어서, 유기 용제를 사용하지 않으면서도 유기 용제 그라비어 잉크 조성물의 건조성, 접착성, 인쇄성, 색상 등의 인쇄 효율을 유지하고, 또한, 건조 속도도 향상되며, 무광택으로서 자연목에 가까운 인쇄물을 얻을 수 있는 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물을 제공하였다.

Claims (15)

1. 그라비어 잉크 조성물 100중량%를 기준으로,

   10 내지 14.9중량%의 안료와;

   40.1 내지 60중량%의 하기 화학식 1로 표시되며, 평균 분자량이 6,000 내지 10,000인 음이온계 수성 우레탄 수지와;

   기타 보조제로서 0.3 내지 2중량%의 수용성 소포제, 3 내지 8중량%의 수용성 왁스, 2 내지 5중량%의 아민, 2 내지 5중량%의 글리콜; 및

   잔량으로서 물을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물,

   [화학식 1]

   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 화학식 1의 음이온계 수성 우레탄 수지는 에테르(ether) 타입의 폴리올과, 에스테르(ester) 타입의 폴리올을 공중합한 폴리올 및;

   무황변 타입의 HDI(hexamethylene diisocyanate)와, IPDI(isophorone diisocyanate)를 공중합한 이소시아네이트(isocyanate)를 이용하여 합성된 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 음이온계 수성 우레탄 수지의 비중은 1.0인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 음이온계 수성 우레탄 수지의 점도는 2000 내지 3000cps인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 음이온계 수성 우레탄 수지의 고형분은 34 내지 36중량%인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
8. 제 1 항에 있어서,

   알콜을 더 포함하는 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 알콜은 에탄올 또는 IPA(Iso Propyl Acohol)인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 에탄올은, 그라비어 잉크 조성물의 총 중량%를 기준으로, 18 내지 25중량%인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 IPA는, 그라비어 잉크 조성물의 총중량을 기준으로, 13 내지 18중량%인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
12. 삭제
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 소포제는 수계용 실리콘 타입의 소포제인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 아민은 트리에틸아민(triethylamine)인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 글리콜은 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)인 PVC 필름용 수성 그라비어 잉크 조성물.

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