KR100912615B1 - 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물 - Google Patents

Abstract

전자파 흡수 및 탈취 효과가 있고 음이온 성분을 방출하며 유해물질이 배제된 잉크 조성물이 개시된다. 잉크 조성물은 수성 알콜 15 내지 30 중량부, 착색제 0은 아니고 15 중량부 이하, 질산 섬유소 수지 5 내지 20 중량부 및 부티랄 수지 5 내지 20 중량부, 제올라이트 10 내지 25 중량부, 음이온 액상 물질 5 내지 10 중량부, 항균제 약 2 중량부를 포함한다.

전자파 흡수, 탈취, 바인더, 잉크, 질산 섬유소, 부티랄, 제올라이트, 항균제.

Description

전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물{Ink Composition Excluding Harmful Components and Having Absorption Property of Electromagnetic waves}

본 발명은 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 상대적으로 시공성이 간단한 바인더 분산물에 첨가제로서 제올라이트, 음이온 액상 물질, 항균제를 포함하여 항균성 및 탈취성을 가지며 음이온을 방사 및 전자파 흡수의 상승효과를 갖는 잉크 조성물에 관련된다.

일반적으로 잉크는 종이, 합지, 백상지, 플라스틱 필름(PE, OPP 등)에 인쇄한 후 탄소 등 무기 물질이 발생되고 유해 유기물질이 묻어 나온다.

잉크 조성물에는 합성 수지 바인더가 사용되어 주재료를 이루고, 각종 유기 용매가 사용되고 있다. 따라서, 각종 휘발성 유기 화합물(TVOC)인 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 스티렌, 이소부틸벤젠, 에틸벤젠, 등의 유해한 유기물질이 조성물의 제조 시에 교반, 숙성과정에서 포함되게 된다. 특히, 착색제로서 각종 무기 및 유기 안료 또는 염료가 사용될 때, 각종 유기 물질 첨가제가 사용되고 있다.

근래에는 많은 수성 잉크 조성물이 개발되어 각종 유기 물질의 첨가량을 줄이고 알콜,물 등을 사용한 잉크 조성물들이 다수 사용되고 있으나, 무기 안료로부 터의 각종 무기 물질과 유기 안료 및 각종 첨가제로부터의 유해 유기 물질은 필연적으로 포함되게 되고, 유기 바인더의 사용시 유기 용제의 사용 또한 불가피하여 유해 유기 물질이 포함되는 것을 피할 수 없다.

특히, 질산 섬유소 수지는 종래 락커 등에 바인더 수지로서 통상 사용되어 톨루엔 등의 유기 용제가 함께 사용되었던 것이고, 수성 잉크 또는 수성 도료에 질산 섬유소 수지가 사용되는 경우에도 유기 용제의 사용량을 줄이고 있지만 여전히 유기 물질 첨가제가 포함되었다. 따라서, 여전히 안전성을 높이고 친환경적인 잉크 조성물의 필요가 있다.

본 발명의 목적은 보다 시공성이 간단한 바인더에, 첨가제로서 제올라이트, 음이온 액상 물질, 항균제를 함침시킴으로써 보다 안전하고 친환경적인 잉크 조성물을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본원 발명의 잉크 조성물은

수성 알콜 15 내지 30 중량부,

착색제 0은 아니고 15 중량부 이하,

질산 섬유소(nitrocellulose) 수지 5 내지 20 중량부 및 및 부티랄 수지(polyvinyl butyral) 5 내지 20 중량부,

제올라이트 10 내지 25 중량부.

음이온 액상 물질 5 내지 10 중량부,

항균제 약 2 중량부를 포함한다.

본원 발명의 잉크 조성물은

수성 알콜 15 내지 30 중량부에 대하여 착색제 0은 아니고 15 중량부 이하를 혼합하고, 질산 섬유소 수지 5 내지 20 중량부 및 부티랄 수지 5 내지 20 중량부를 함침시켜 교반하면서 50℃ 내지 55℃의 온도에서 6-7 시간 동안 반응시킨 다음 40 분간 숙성하는 동안 20℃ 이하의 저온으로 하여 바인더 분산물을 제조하는 제 1 단계,

상기 바인더 분산물에 제올라이트 10 내지 25 중량부를 첨가하고 30 내지 50분 동안 교반하면서 약 20℃의 온도를 유지하고, 음이온 액상 물질 5 내지 10 중량부, 항균제 약 2 중량부를 교반하면서 30분 간격으로 차례로 첨가하여 함침하는 제 2 단계,

상기 함침된 바인더 혼합물을 30분간 더 교반하여 겔화하는 제 3 단계,

겔화된 조성물을 20℃ 내지 18℃의 온도에서 24시간 동안 저온 숙성하여 균질화된 잉크 조성물을 얻는 제 4 단계에 의하여 제조된다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 수성 알콜은 50% 에탄올 수용액인 것이 바람직하다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 착색제는 티타늄 산화물, 카본 블랙, C.I.Pigment류로부터 선택되는 무기 및 유기 안료 또는 염료 중에서 선택되는 것이 바람직하다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 음이온 액상 물질은 물 100 중량부에 견운모 분말 40 내지 60 중량부 및 귀양석 분말 40 내지 60 중량부를 혼합하여 나노분쇄하여 제조된 것이 바람직하게 사용된다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 항균제는 디-n-데실-디메틸암모늄 클로라이드를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 잉크 조성물은 제조 공정에서 합성 유해물질 성분들을 흡착, 산화 및 분해시킴으로써 얻어진 물질이기 때문에 친환경적이고, 포름알데히드와 같은 각 종 휘발성 유기 화합물의 배출이 저감된다.

또한, 본원 발명의 잉크 조성물은 제조 공정 중 열처리, 숙성 및 저온과정을 거치므로 안정한 바인더 분산물이 얻어지고, 잉크의 항균 및 탈취작용, 잉크가 도포된 종이, 필름 등의 내구성이 높으며, 전자파를 흡수하고 음이온 성분을 방출하여 친환경적이다.

본원 발명의 잉크 조성물은 바람직한 실시예에서 다음과 같이 제조된다.

제 1 단계에서, 수성 알콜, 바람직하게는 50% 에탄올 수용액 15 내지 30 중량부에 대하여 착색제 15 중량부 이하를 혼합한 다음, 질산 섬유소 수지 5 내지 20 중량부 및 부티랄 수지 5 내지 20 중량부를 함침시켜 교반하면서 50℃ 내지 55℃의 온도에서 6-7 시간 동안 반응시킨 다음 40 분간 숙성하는 동안 20℃ 이하의 저온으로 하여 바인더 분산물을 제조한다.

바인더 수지로서의 질산 섬유소 수지 및 부티랄 수지는 착색제와 알콜 용매 혼합물에 점도를 부여하기에 알맞는 양으로서 사용되며 알콜 용매 15 내지 30 중량부에 대해 질산 섬유소 수지 및 부티랄 수지를 각각 5 내지 20 중량부를 혼합하였을 때, 고온 교반 숙성 반응후 저온으로 유지한 후 바인더 혼합물에 알맞는 점도를 부여하고 착색제의 균일한 분산을 달성하게 된다. 상기 바인더 수지의 각각의 첨가량이 5중량부 이하이면 바인더 혼합물의 점착성이 저하되고 20 중량부 이상이면 점착성이 과도하여 바인더 자체의 엉김이 생기게 되고 분산성이 저하된다.

제 2 단계에서는, 제 1 단계에서 제조된 바인더 분산물에 제올라이트 10 내 지 25 중량부를 첨가하고 30 내지 50분 동안 교반하면서 약 20℃의 온도를 유지하여서 제올라이트의 안정한 분산을 달성한 다음, 음이온 액상 물질 5 내지 10 중량부, 항균제 약 2 중량부를 교반하면서 30분 간격으로 차례로 첨가하게 된다. 그 다음, 바인더 혼합물을 30분간 더 교반하여 겔화한 다음, 겔화된 조성물을 20℃ 내지 18℃의 온도에서 24시간 동안 저온 숙성하도록 둠으로써 최종적으로 균질화된 잉크 조성물이 얻어진다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 사용되는 착색제는 무기 및 유기 안료 또는 염료 중에서 선택되며, 그 종류는 제한되지 않으나, 무기 안료로서 티타늄 산화물, 카본 블랙 등이 사용될 수 있고, 유기 염료로서 C.I.Pigment Red 57:1, C.I.Pigment Red 48:1, C.I.Pigment Yellow 14, C.I.Pigment Blue 15:3, C.I.Pigment Green 7, C.I.Pigment Violet 23, C.I.Pigment Orange 13 등이 사용될 수 있다.

분산 안정화를 달성하기 어려운 무기 안료의 경우에도 본원 발명의 잉크 조성물의 제조방법에 의한 제 1 단계에서의 열처리, 숙성 및 저온과정에 의해 물리적으로 안정한 분산성이 달성된다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 제올라이트는 마이크로 입자 크기의 제올라이트(모오데나이트) 분말이 사용된다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 음이온 액상 물질은 물 100 중량부에 견운모 분말 40 내지 60 중량부 및 귀양석 분말 40 내지 60 중량부를 혼합하여 나노분쇄하여 제조된 것이 바람직하게 사용된다.

이러한 음이온 액상 조성물은 견운모와 귀양석과 같은 광물을 주성분으로하여 제조된다.

음이온 액상 조성물의 주성분인 견운모는 인체의 혈액 순환을 촉진하고 세포활성을 활성화하는 원적외선을 90%이상 방사하는 물질로서, 강력한 음이온을 발산하여 각종 유해물질을 흡착하는 기능을 지닌다.

또한 귀양석은 장석계 중에서 음이온이 가장 많이 방출(24.140 ed/cc.sec)하는 물질로서 상온인 25℃에서 원적외선을 최고로 방출(96%)하는 물질이다. 이러한 귀양석은 높은 계면활성효과를 나타내고 뇌파 중에서 알파파를 다량 증가시키고 혈류량을 4.9% 증가시키는 반면, 혈류속도는 7.2% 감소시키는 광물이다.

물 100 중량부에 상기 견운모, 귀양석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 음이온 분말 40 내지 60 중량부의 비율로 혼합하여 음이온수 혼합액을 형성한다.

상기 음이온수 혼합액의 형성과정에서 물 100 중량부에 대한 음이온 분말의 함량이 40 중량부 미만이면 음이온 분말의 농도가 감소되어 원적외선 방출량이 저하되고 물 100 중량부에 대한 견운모 분말의 함량이 60 중량부를 초과하면 음이온 분말의 과다 사용으로 인한 낭비가 발생한다.

상기와 같이 형성된 음이온 수혼합액을 나노 분쇄기에 의하여 상기 광물의 입경이 10nm이하가 되도록 나노 분쇄하고 상기 나노 분쇄된 음이온 수혼합액을 일정한 시간동안 방치하여 슬러리와 상등액으로 구분한다. 상등액인 액상 조성물을 회수하여 본원 발명의 잉크 조성물에 5 내지 10 중량부 정도로 사용함으로써 계면활성제 효과 및 이온 방출 효과를 달성할 수 있다.

본원 발명에서는 바인더 분산물에 제올라이트를 첨가하여 분산시킨 후에 음이온 액상 물질을 첨가함으로써 제올라이트 입자의 구조적 특성과 함께 바인더 분산물의 분산성을 더욱 안정화시키는 역할을 하게 된다. 이는 음이온 액상 물질에 함유된 귀양석과 같은 광물의 높은 계면 활성 효과는 바인더 분산물의 분산 안정화에 크게 기여하는 것으로 생각된다.

본원 발명의 잉크 조성물에서, 제올라이트는 마이크로 크기의 미세 입자 분말로서 10 내지 25 중량부의 양으로 첨가되어, 유해물질 흡착 및 탈취, 항균력, 전자파 흡수 효과를 알맞게 나타내게 된다.

본원 발명의 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물에서, 항균제는 디-n-데실-디메틸암모늄 클로라이드를 포함하는 유기 항균제를 바람직하게 사용할 수 있다. 본원 발명에서 사용하는 항균제는 제품명 「박토싸이드 DA50」(아성 정밀화학 주식회사제품)으로 시중에서 구입할 수 있다.

본원 발명의 잉크 조성물의 제조방법의 제 3 단계는 제 2 단계에서 제조된 잉크 조성물의 30분간의 추가 교반에 의해 겔화시키는 단계이다.

제 4 단계에서, 겔화된 조성물을 20℃ 내지 18℃의 온도에서 24시간 동안 저온 숙성하여 균질화된 잉크 조성물을 제조한다. 이 저온 숙성 단계에서 잉크 조성물의 구성 성분들이 균질화된 상태에서 숙성과정을 거쳐 균질화된 겔화 액상 잉크 조성물이 제조된다.

실시예

1) 정제수 300ml와 에탄올 300ml를 혼합하고 여기에 카본블랙 50g을 혼합교 반하여 혼합물을 형성한 다음, 티타늄 산화물 300g과 질산섬유소 수지 400g 및 부티랄 수지 400g을 혼합하고 게이지 온도 50℃ 내지 55℃의 온도에서 6-7 시간 동안 교반하면서 반응시켰다. 그 다음 20-18℃의 저온으로 냉각한 후 40분간 보존하여 숙성시켰다.

2) 제조된 분산물에 평균 입도 3-4㎛의 제올라이트(모오데나이트) 분말 500g을 300 내지 400rpm의 속도로 충분히 혼합될 때까지 약 40분간 교반하는 동안 온도는 20℃로 유지하였다. 이것을 1시간 내지 1시간 20분 동안 20℃로 유지하면서 추가로 교반한 후, 정제수 140ml에 음이온 분말 60g이 함유된 음이온 액상 물질 200g을 첨가하고 30분간 교반하였다. 그 다음, 제품명 「박토싸이드 DA50」(아성 정밀화학 주식회사제품)의 항균제를 50g 첨가하여 30 분간 교반하였다.

3) 앞서 제조된 분산물을 30 분간 교반하면서 겔화가 이루어지는 것을 관찰하였다.

4) 겔화된 조성물을 20℃ 내지 18℃의 온도에서 24시간 동안 저온 숙성하여 겔화 액상 잉크 조성물을 완성하였다.

실험예 1

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물의 물성을 실험한 결과는 다음과 같았다.

시 험 항 목	시 험 결 과	시 험 방 법
냉 동 안 정 성	이 상 없 음	KS M 6010 : 2004
밀 도 (g/ml)	0.992	KS M ISO 2811-1:2007
점 도 (Cp)	130	KS M ISO 2555:2007

실험예 2

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물의 시료를 염소화페놀류 성분을 측정한 실험에서 그 함유량은 검출불가한 수준이었다.

시 험 항 목	시 험 결 과
	시료	검출한계
염소화페놀류 함량 (mg/kg) : KS K 0733:2007 PCP(PentachIorophenol) 검출안됨 0.5 TeCP(2,3,5,6-Tetrachlorophenol) 검출안됨 0.5 * 검출안됨 : 검출한계 미만 * 참고사항 1. 시료전처리 : 유기용매 추출법 2. 분석기기 : 기체크로마토그래프-전자포획검출기(GC-ECD)

실험예 3 (전자파 흡착 시험)

전자파의 차폐는 외부에서 입사되는 전자파 전력을 매질의 표면에서 반사시키거나, 매질의 내부에서 흡수하여 매질외부로 투과되어지는 전력을 방지하는 것이다. 매질의 고유저항이 적을수록 전도도가 커져서 반사량이 증가하며, 매질의 내부에서 흡수량이 커질수록 흡수 감쇄량이 커지게 되므로 투과량이 적어지게 되어 차폐효율이 높아진다.

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물의 시료를 전자파의 차폐 효과를 측정하기 위해서는 무반향실에서 측정하는 방법이 있으나, 시료의 경우에는 ASTM D-4935-89(Standard Test Method for Measurement the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials)에 준하여 속이 빈 동축케이블 내에 전자파 차폐용 도료로 코팅된 시편을 삽입하여 주파수에 대한 연속적인 측정을 하는 방법을 사용하였다.

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물 시료가 코팅된 시편을 전자파 흡착률 측정용 지그(Zig)에 삽입한 후에 1.7GHz - 2.6GHz 주파수 대역 범위 내에서, 시료에 대한 반사손실과 흡수손실량을 측정한 결과를 도 1에 나타내었다.

반사손실은 잉크 표면에서 발생되는 음이온에 의하여 전자파 흡착율이(전도성이) 증가되어지므로 시료에 대한 체적 고유저항이 변화하게 되므로 발생된다. 측정 결과 도 1a에 나타난 바와 같이 이들 반사손실량은 주파수에 따라서 변화하고 있으며 평균적으로 -15 ㏈ (약 3 %) 정도이다. 투과손실량은 도 1b에 나타난 바와 같이 주파수 변화에 따라서 거의 일정하였으며, 평균적으로 -2.3 ㏈ (약 59 %)를 나타내고 있으므로 실제 제조된 잉크의 전자파 흡착율은 평균적으로 약 40 %를 나타내었다. 일반적으로 전자파 흡수량은 시료의 두께에 비례하므로 측정된 시료의 두께가 약 45㎛인 점을 감안하면 양호한 특성을 보였다.

주파수 1.865 ㎓와 2.250 ㎓에서 측정 결과를 표 3에 나타내었다.

시험 항목	전자파 흡착율 시험
시험 결과	반사량	투과량	흡착량
1.865 ㎓	-18.48 ㏈(1.42 %)	-2.32 ㏈(58.6 %)	39.98 %
2.250 ㎓	-11.93 ㏈(6.41 %)	-1.62 ㏈(68.87 %)	24.72 %
시험 방법	WR430 측정용 Zig Test

실험예 4(원적외선 방출량)

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물의 원적외선 방출량을 실험한 결과는 다음과 같았다.

시 험 항 목		시 험 결 과	시 험 방 법
원 적 외 선 방 출 량 (40℃)	방 사 율 (5~20μm)	0.784	KICM-FIR-1005
	방 사 에 너 지 (W/m2)	3.16 × 102

(비고) 본 시험결과는 FT-IR Spectrometer를 이용한 Black Body 대비 측정 결과이다.

실험예 5

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물의 음이온 방출량을 실험한 결과는 다음과 같았다.

시 험 항 목		시 험 결 과	시 험 방 법
음 이 온 (ION/cc)	Blank	7 5	KICM-FIR-1042
	Sample	1 0 6 3

실험예 6

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물의 탈취시험 결과는 다음과 같았다.

시험항목	탈취시험(HCHO)
	경과시간 (분)	Blank농도 (ppm)	시료농도 (ppm)	탈취율 (%)
시험결과	0	200	200	-
	30	176	61	65.3
	60	169	22	87.0
	90	152	9	94.1
	120	145	5	96.6
시험방법	KICM-FIR-1085

실험예 7

상기 실시예에서 제조된 잉크 조성물을 합지에 도포하여 시간 경과에 따른 항균 시험(KICM-FIR-1042 시험방법) 결과 잉크 조성물의 99.05%의 항균성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.

시험항목	단위	균감소율	사용균주
항균성	%	24시간 경과후 98.05%	황색포도상 구균 / MRSA대장균

이상의 실험 결과들을 통하여, 본 발명의 잉크 조성물은 바인더 분산물, 제올라이트, 및 음이온 액상 물질 및 항균제의 상승적 작용에 의해 음이온 방출 효과 및 전자파 흡착효과를 달성하는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명의 잉크 조성물로 종이, 합지, 백상지, 플라스틱 필름(PE, OPP 등)에 인쇄되었을 때, 인쇄된 물품으로부터의 유해물질의 방출이 억제된다. 더욱이, 본 발명의 잉크 조성물은 인쇄 적성이 우수하며 선명한 인쇄를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제조된 잉크 조성물 시료가 코팅된 시편을 전자파 흡착률 측정용 지그에 삽입한 후에 1.7GHz - 2.6GHz 주파수 대역 범위 내에서, 시료에 대한 반사손실량(도 1a)과 흡수손실량(도 1b)을 측정한 결과를 나타낸다.

Claims (7)

1. 수성 알콜 15 내지 30 중량부,

   착색제 0은 아니고 15 중량부 이하,

   질산 섬유소 수지 5 내지 20 중량부 및 및 부티랄 수지 5 내지 20 중량부,

   제올라이트 10 내지 25 중량부.

   음이온 액상 물질 5 내지 10 중량부,

   항균제 2 중량부를 포함하는, 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 수성 알콜은 50% 에탄올 수용액인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 착색제는 티타늄 산화물, 카본 블랙, C.I.Pigment류로부터 선택되는 무기 및 유기 안료 또는 염료 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.
4. 제 1 항에 있어서, 착색제는 티타늄 산화물 및 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.
5. 제 1 항에 있어서, 착색제는 티타늄 산화물인 것을 특징으로 하는 전자파 흡 수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.
6. 제 1 항에 있어서, 음이온 액상 물질은 물 100 중량부에 견운모 분말 40 내지 60 중량부 및 귀양석 분말 40 내지 60 중량부를 혼합하여 나노분쇄하여 제조된 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.
7. 제 1 항에 있어서, 항균제는 디-n-데실-디메틸암모늄 클로라이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자파 흡수 및 유해물질 배제 잉크 조성물.

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