KR100916017B1 - 백토를 이용한 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 백토를 이용한 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법에 있어서, (1) 백토 분말을 나노화하는 단계, (2) 상기 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계, 및 (3) 상기 제조된 백토 인쇄 잉크를 필름의 일측 또는 양측 표면에 일정 두께로 인쇄 또는 코팅하여 백토 필름 포장지를 제조하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법에 따르면, 항균성을 가지는 나노화된 백토 분말이 포함된 잉크 조성물을 필름에 인쇄 또는 코팅하여 항균성 인쇄 층을 가지거나 래미네이트 구조를 갖는 포장지로 제조함으로써, 필름 수지 자체에 기능성 물질을 포함시킬 경우 발생하는 연신 작용의 어려움과 이로 인해 발생하게 되는 생산성 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 기능성 물질로서 백토를 이용함으로써, 항균 필름 자체의 색상 및 표현하고자 하는 다양한 색상을 깨끗하게 발색시킬 수 있으며, 백토로 인한 항균성 및 원적외선 방사 기능 또한 발휘할 수 있게 된다.
백토, 항균 필름

Description

백토를 이용한 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법{THE METHOD AND APPARATUS FOR ANTI-BIOTIC FILM WRAPPER USING WHITE CLAY}
본 발명은 백토를 이용한 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항균성을 가지는 나노화된 백토 분말이 포함된 잉크 조성물을 필름에 인쇄 또는 코팅하여 항균성 인쇄 층을 가지거나 래미네이트 구조를 갖는 포장지로 제조함으로써, 필름 수지 자체에 기능성 물질을 포함시킬 경우 발생하는 연신 작용의 어려움과 이로 인해 발생하게 되는 생산성 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 기능성 물질로서 백토를 이용함으로써, 항균 필름 자체의 색상 및 표현하고자 하는 다양한 색상을 깨끗하게 발색시킬 수 있으며, 백토로 인한 항균성 및 원적외선 방사 기능 또한 발휘할 수 있는 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
생활수준의 향상 및 이로 인한 건강에 대한 관심의 증대로 인하여 주변에서 활성탄, 맥반석, 황토, 금, 은, 구리 또는 게르마늄 등의 기능성 물질을 이용한 제품들이 화장품, 매트, 의류, 건축용 내외장제 등에서 많이 개발되어 출시되고 있다. 이러한 제품들은, 기능성 물질에서 발생되는 원적외선 방사 기능, 은나노 발 생 기능 또는 항균 기능 등을 이용하여 전자파, 환경 호르몬, 다양한 세균들로부터 인체를 보호하여 건강에 도움을 주고자 하는 것인데, 이를 위하여 황토와 무기질의 맥반석 또는 숯을, 열가소성 수지 폴리에틸렌(PE), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 계면 활성제가 포함된 EVA, 왁스류 아크릴 계통의 수지, 불소 계통의 수지, 우레탄 계통의 수지 등에 첨가하여 형성된 무기질 코팅층을 이용하는 방법이 종래에 개발되었다.
그러나 이와 같은 무기질 코팅층을 형성하기 위해서는 많은 제조 단계를 거쳐야 하므로 제조에 따른 작업 시간이 많이 소모되고, 불량률 또한 높다는 문제가 있어, 활성탄이 함유된 인쇄용 잉크(대한민국 공개 특허 번호 2003-0094884)에서는 인쇄 잉크에 기능성 물질인 활성탄을 포함시켜 이용하는 방법을 개발하였다. 그러나 이러한 활성탄과 같은 기능성 물질을 인쇄용 잉크에 이용하는 경우, 역시 그 제조 조건이 너무 까다롭다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 황토 등의 기능성 물질을 필름 수지 자체에 포함시켜 가공하고자 하는 경우에는 연신이 어려워 생산성의 저하 및 불량률의 증가가 발생하고, 또한 황토나 활성탄과 같은 경우, 물질 자체에 고유의 색을 가지므로 이를 가공하여 제품을 생산하는 경우에 그 고유의 색으로 인해 가공되는 제품에 원하는 색상을 깨끗이 표현하기 어렵다는 문제점 또한 있다. 이를 개선하기 위하여 기능성 투명 필름을 제조하기 위한 칩 제조 방법(대한민국 등록 특허 번호 10-0783566)에서는 황 토 분말에서 이산화규소(SiO2) 일부를 추출, 제거하는 과정을 거치도록 하였으나, 이를 위한 작업 과정으로 인하여 작업 기간이 길어지는 점 및 기타 기능성 소재가 갖는 발색의 어려움 등은 여전히 큰 문제점으로 남아 있다.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 항균성을 가지는 나노화된 백토 분말이 포함된 잉크 조성물을 필름에 인쇄 또는 코팅하여 항균성 인쇄 층을 가지거나 래미네이트 구조를 갖는 포장지로 제조함으로써, 필름 수지 자체에 기능성 물질을 포함시킬 경우 발생하는 연신 작용의 어려움과 이로 인해 발생하게 되는 생산성 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있는 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 기능성 물질로서 백토를 이용함으로써, 항균 필름 자체의 색상 및 표현하고자 하는 다양한 색상을 깨끗하게 발색시킬 수 있으며, 백토로 인한 항균성 및 원적외선 방사 기능 또한 발휘할 수 있는 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 항균 필름 포장지 제조 방법은, 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법에 있어서,
(1) 백토 분말을 나노화하는 단계;
(2) 상기 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계; 및
(3) 상기 제조된 백토 인쇄 잉크를 필름의 일측 또는 양측 표면에 일정 두께로 인쇄 또는 코팅하여 백토 필름 포장지를 제조하는 단계를 포함하는 것을 그 구 성상의 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 항균 필름 포장지 제조 방법은, 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법에 있어서,
(1) 백토 분말을 나노화하는 단계;
(2) 상기 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계;
(3) 상기 제조된 백토 인쇄 잉크를 Dry Laminator 접착제에 혼합하여 적어도 2장 이상의 필름 사이에 도포하는 단계; 및
(4) 상기 적어도 2장 이상의 필름을 상호 접촉시킨 후 가열 압착하여 래미네이트 구조로 형성된 백토 필름 포장지를 제조하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수지는, 우레탄 및 비닐계 수지를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 첨가제는, 분산제, 가소제, 계면 활성제, 접착보강제, 블로킹 방지제 및 솔벤트를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 백토 인쇄 잉크는, 상기 백토 분말 28~32중량%, 상기 수지 14~16중량%, 상기 첨가제 2~3중량%, 및 상기 유기용제 52~53중량%로 구성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 항균 필름 포장지는, 합성수지 필름지의 단면 또는 양 표면상에 나노화된 백토 분말이 포함된 3~7㎛이내의 백토 인쇄 잉크 층을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 따른 항균 필름 포장지는, 적어도 2장 이상의 합성수지 필름지 사이에 나노화된 백토 분말이 포함된 백토 인쇄 잉크와 Dry Laminator 접착제를 혼합하여 도포한 다음, 가열 압착하여 래미네이트 구조를 형성시킨 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 백토 인쇄 잉크는, 백토 분말 28~32중량%, 수지 14~16중량%, 첨가제 2~3중량%, 및 유기용제 52~53중량%로 구성될 수 있다.
본 발명에서 제안하고 있는 항균 필름 포장지 및 그 제조 방법에 따르면, 항균성을 가지는 나노화된 백토 분말이 포함된 잉크 조성물을 필름에 인쇄 또는 코팅하여 항균성 인쇄 층을 가지거나 래미네이트 구조를 갖는 포장지로 제조함으로써, 필름 수지 자체에 기능성 물질을 포함시킬 경우 발생하는 연신 작용의 어려움과 이로 인해 발생하게 되는 생산성 및 품질 저하 문제를 해결할 수 있다. 또한, 기능 성 물질로서 백토를 이용함으로써, 항균 필름 자체의 색상 및 표현하고자 하는 다양한 색상을 깨끗하게 발색시킬 수 있으며, 백토로 인한 항균성 및 원적외선 방사 기능 또한 발휘할 수 있도록 한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 제조 방법은, 백토 분말을 나노화하는 단계(S110), 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계(S120), 및 제조된 백토 인쇄 잉크를 필름의 일측 또는 양측 표면에 일정 두께로 인쇄 또는 코팅하여 백토 필름 포장지를 제조하는 단계(S130)를 포함한다.
단계 S110은, 백토 분말을 나노화하는 역할을 한다. 백토 분말의 경우, 고온 소성하지 않아도 매우 많은 량의 원적외선이 방사되며, 항균성 또한 우수하므로 백토를 숙성시킨 다음, 100 내지 300 ㎚로 분쇄하여 나노화시킨 후에 바로 기능성 물질로 사용할 수 있게 된다. 이때 백토를 나노화하는 이유는, 잉크 원료와의 혼합을 용이하게 하기 위함이며, 또한 분산성을 향상시키기 위함이다.
단계 S120은, 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 역할을 한다. 이 경우, 먼저 잉크 원료인 수지와 유기 용제를 넣고 수지가 용제에 완전히 용해되도록 한 후, 첨가제와 단계 S110에서 나노화한 안료인 백토 분말을 넣어 수지 용해물에 잘 혼합되도록 섞는다. 이렇게 섞인 혼합물은 통상의 다이노 밀에 의해 3시간 정도 분산 교반시켜 점도 30 내지 80 mPas로 조절하게 된다. 이때 점도가 30 mPas 미만일 경우, 제조된 잉크의 점도가 낮아 분산성이 저하되어 안료의 침전 현상이 발생하게 되고, 원하는 색 즉, 선명한 색상을 얻을 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된다. 반대로 점도가 80 mPas를 초과할 경우, 제조된 잉크의 점도가 높아 잉크의 유출이 불량하게 되는 문제가 발생하게 된다. 이때 점도의 측정은 50mL의 비커에 제조된 백토 인쇄 잉크를 300g 취하여 넣고 온도를 25℃로 조절한 후, TOKIMEC.BH형 점도계로 Rotor No.1을 사용하여 20 rpm에서 점도계 회전판이 2회전하면 정지시켜 그때의 눈금을 표시함으로써 이루어질 수 있다. 혼합물에 포함되는 수지는, 우레탄 및 비닐계 수지를 포함할 수 있고, 첨가제는, 분산제, 가소제, 계면 활성제, 접착보강제, 블로킹 방지제 및 솔벤트를 포함할 수 있다.
단계 S130은, 제조된 백토 인쇄 잉크를 필름의 일측 또는 양측 표면에 일정 두께로 인쇄 또는 코팅하여 백토 필름 포장지를 제조하는 역할을 한다. 여기서 제조된 백토 인쇄 잉크는, 백토 분말 28~32중량%, 수지 14~16중량%, 첨가제 2~3중량%, 및 유기용제 52~53중량%로 구성될 수 있으며, 필름의 일측 또는 양측 표면상에 3~7㎛이내 두께로 인쇄 또는 코팅되어 백토 필름 포장지가 우수한 원적외선 방사 기능과 항균성을 나타내게 한다. 이때 백토 분말의 함량을 28~32중량%로 한정한 이유는 백토 분말이 25중량% 미만이면 완제품에 있어 백토의 고유 효능이 방사되는 양이 미흡할 뿐만 아니라 안료(Pigment)로서의 백토 색상이 선명하게 나타나지 못하게 되는 문제가 있고, 반대로 35중량%를 초과하는 경우에는 잉크 원료에 대한 유동성을 저하시켜 인쇄 작업이 잘 이루어지지 않는 문제가 발생하기 때문이다. 여기서 백토 인쇄 잉크를 필름이 아닌 천 혹은 종이에 적용하는 경우라도 필름에 적용한 경우와 동일한 효과를 나타내게 된다.
다음은 본 발명에 따른 백토 필름 포장지 제조 방법에 의해 제조된 백토 필름(필름 포장지)을 한국 원적외선응용평가연구원 등에 의뢰하여 백토 필름(필름 포장지)의 원적외선 방사율 시험을 수행한 결과이다. 다음 표 1은 본 발명의 백토 필름 포장지의 방사율과 방사 에너지를 나타낸 것이며, ET-IR Spectrometer를 이용한 BLACK BODY(방사율을 측정하기 위한 기준 시편임) 대비 측정 결과이다.
방사율(5~20㎛) 방사 에너지 (W/m2㎛, 37℃)
0.902 3.48 x 102
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 제조 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 제조 방법은, 백토 분말을 나노화하는 단계(S210), 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계(S220), 제조된 백토 인쇄 잉크를 Dry Laminator 접착제에 혼합하여 적어도 2장 이상의 필름 사이에 도포하는 단계(S230), 및 적어도 2장 이상의 필름을 상호 접촉시킨 후 가열 압착하여 래미네이트 구조로 형성된 백토 필름 포장지를 제조하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
단계 S210과 단계 S220은 도 1에서의 단계 S110 및 단계 S120과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
단계 S230은, 제조된 백토 인쇄 잉크를 Dry Laminator 접착제에 혼합하여 적어도 2장 이상의 필름 사이에 도포하는 역할을 한다. 여기서 Dry Laminator란 접착제를 필름에 도포한 뒤 건조 후드에서 용제를 증발시키고 난 후 접합할 필름을 압착, 접합하는 방법을 말하며, 단계 S230에서는 이러한 방법에 사용되는 접착제에 항균성 및 원적외선 방사 기능을 갖는 백토 인쇄 잉크를 혼합하여 도포함으로써 필름 포장지가 백토 인쇄 잉크가 가지는 유효 기능을 발휘하도록 한 것이다.
단계 S240은, 적어도 2장 이상의 필름을 상호 접촉시킨 후 가열 압착하여 래미네이트 구조로 형성된 백토 필름 포장지를 제조하는 역할을 한다. 본 단계는 2장 이상의 필름을 가열 압착하여 접합시킴으로써, 필름이 유효 기능을 발휘하는 백토 인쇄 잉크를 포함하고 있는 래미네이트 구조의 백토 필름 포장지로 형성하도록 하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 단면을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 항균 필름 포장지는, 합성수지 필름지(10)의 단면 또는 양 표면상에 나노화된 백토 분말이 포함된 3~7㎛이내의 백토 인쇄 잉크(20) 층을 가지게 된다. 여기서 사용된 백토 인쇄 잉크는 역시 백토 분말 28~32중량%, 우레탄 및 비닐계 수지 14~16중량%, 분산제, 가소제, 계면 활성제, 접착보강제, 블로킹 방지제 및 솔벤트로 이루어진 첨가제 2~3중량%, 및 유기용제 52~53중량%로 구성될 수 있다. 이러한 백토 인쇄 잉크에 대한 보다 상세한 함량은 다음 표 2에 나타나 있다.
품 명 함량 비고
수지(Resin) Urethane Vinyl Terpolymer 10~11 4~5 수지
첨가제(Additive) BYK #165 DOS Chemistat Chlorinated Poly Propylene Silica 0.2 1 0.1~0.2 0.2~0.3 0.3 분산제 가소제 계면 활성제 접착 보강제 브로킹 방지제
안료(Pigment) 나노백토 분말 25~35
용매(Solvent) Ketone Ester Alcohol GlycolEther 40 4~5 5 3 희석제
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 단면을 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 항균 필름 포장지는, 적어도 2장 이상의 합성수지 필름지(10) 사이에 나노화된 백토 분말이 포함된 백토 인쇄 잉크와 Dry Laminator 접착제를 혼합(30)하여 도포한 다음(a), 가열 압착하여(b), 래미네이트 구조를 형성(c)하도록 할 수 있는데, 이는 도 2에서의 항균 필름 포장지 제조 방법에 의해 제작된 항균 필름 포장지에 해당한다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 제조 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 제조 방법을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 단면을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 항균 필름 포장지의 단면을 나타내는 도면.
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 필름지
20: 백토 인쇄 잉크
30: 백토 인쇄 잉크와 Dry Laminator 접착제의 혼합체
S110: 백토 분말을 나노화하는 단계
S120: 인쇄 잉크를 제조하는 단계
S130: 제조된 백토 인쇄 잉크를 필름의 일측 또는 양측 표면에 일정 두께로 인쇄 또는 코팅하여 백토 필름 포장지를 제조하는 단계

Claims (8)

  1. 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법에 있어서,
    (1) 백토 분말을 나노화하는 단계;
    (2) 상기 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 제조된 백토 인쇄 잉크를 필름의 일측 또는 양측 표면에 일정 두께로 인쇄 또는 코팅하여 백토 필름 포장지를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법.
  2. 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법에 있어서,
    (1) 백토 분말을 나노화하는 단계;
    (2) 상기 나노화된 백토 분말을 수지, 첨가제 및 유기 용제와 혼합하여 백토 인쇄 잉크를 제조하는 단계;
    (3) 상기 제조된 백토 인쇄 잉크를 Dry Laminator 접착제에 혼합하여 적어도 2장 이상의 필름 사이에 도포하는 단계; 및
    (4) 상기 적어도 2장 이상의 필름을 상호 접촉시킨 후 가열 압착하여 래미네이트 구조로 형성된 백토 필름 포장지를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수지는, 우레탄 및 비닐계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 첨가제는, 분산제, 가소제, 계면 활성제, 접착보강제, 블로킹 방지제 및 솔벤트를 포함하는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 백토 인쇄 잉크는, 상기 백토 분말 28~32중량%, 상기 수지 14~16중량%, 상기 첨가제 2~3중량%, 및 상기 유기용제 52~53중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지 제조 방법.
  6. 합성수지 필름지의 단면 또는 양 표면 상에 나노화된 백토 분말이 포함된 3~7㎛이내의 백토 인쇄 잉크층을 가지는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지.
  7. 적어도 2장 이상의 합성수지 필름지 사이에 나노화된 백토 분말이 포함된 백토 인쇄 잉크와 Dry Laminator 접착제를 혼합하여 도포한 다음, 가열 압착하여 래미네이트 구조를 형성시킨 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 백토 인쇄 잉크는, 백토 분말 28~32중량%, 수지 14~16중량%, 첨가제 2~3중량%, 및 유기용제 52~53중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 백토를 이용한 항균 필름 포장지.
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