KR102046361B1

KR102046361B1 - 이취 저감용 무용제 잉크용 비히클 조성물, 그 제조 방법 및 잉크 조성물

Info

Publication number: KR102046361B1
Application number: KR1020180021092A
Authority: KR
Inventors: 한영대; 오정문; 황점수; 김상현
Original assignee: 대한잉크 주식회사
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-11-19
Also published as: KR20190101128A

Abstract

개시된 이취 저감용 무용제 잉크용 비히클 조성물은, 로진 변성 페놀 수지 30 내지 60 중량%, 콩기름 15 내지 40 중량%,지방산 에스테르 20 내지 40 중량%, 겔화제 0.1 내지 2 중량% 및 친유성 산화 방지제 0.1 내지 5 중량%를 포함한다. 상기 비히클 조성물은 잉크의 이취를 감소시켜 친환경 잉크에 사용될 수 있다.

Description

이취 저감용 무용제 잉크용 비히클 조성물, 그 제조 방법 및 잉크 조성물{SOLVENT-FREE TYPE INK VEHICLE COMPOSITION FOR REDUCING SMELL, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND INK COMPOSITION}

본 발명은 잉크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이드로카본계 용제를 포함하지 않는 친환경 잉크에 사용될 수 있는 이취 저감용 무용제 잉크용 비히클 조성물, 그 제조 방법 및 잉크 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 각종 서적, 포장재 등의 인쇄를 이용하여 사용되는 잉크는, 수지, 용제, 오일 및 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 용제로는 하이드로카본계 용제가 이용되어 왔는데, 최근 친환경 설계를 위하여 식물유로 대체하여 사용되는 경우가 증가하고 있다.

그러나, 식물유의 경우 산패 등으로 인하여 이취(냄새)가 발생하는 경우가 잦은데, 이로 인한 소비자의 불만 또는 이행(migration)에 의한 제품 품질 저하의 문제가 발생하고 있다.

또한, 식품 포장용 등의 용도로 사용되는 잉크의 경우, 친환경성에 대한 규제가 점점 증가하고 있다. 예를 들어, 잉크 저장성을 높이기 위하여 사용되는 하이드로퀴논, 산화 건조를 위하여 추가되는 코발트계 건조제 또는 망간계 건조제의 감량 또는 대체에 대한 요구가 증가하고 있다.

1. 등록특허공보 제10-1071763호 (2011.10.11.)
2. 공개특허공보 제10-2013-0106963호(2013.10.01.)

본 발명의 목적은 이러한 요구에 초점을 맞춘 것으로, 이취 저감용 무용제 잉크용 비히클 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 친환경 잉크용 비히클의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 친환경 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비히클 조성물은, 로진 변성 페놀 수지 30 내지 60 중량%, 콩기름 15 내지 40 중량%,지방산 에스테르 20 내지 40 중량%, 겔화제 0.1 내지 2 중량% 및 친유성 산화 방지제 0.1 내지 5 중량%를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 로진 변성 페놀 수지는, 중량 평균 분자량이 80,000~140,000 범위이고, 연화점이 150~185℃ 범위이고, 산값이 15~20mgKOH/g 범위이고, 가드너 점도가 S~V 범위이고, n-헵탄 희석성이 10~16 범위이다.

일 실시예에 따르면, 상기 지방산 에스테르는, 지방산 메틸에스테르를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 겔화제는, 킬레이트 알콕사이드, 알콕시화물 및 알루미늄 킬레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 친유성 산화방지제는 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비히클 조성물의 제조 방법은, 로진 변성 페놀 수지 30 내지 60 중량%, 콩기름 8 내지 12 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 8 내지 12 중량%를 혼합하고 180 내지 200℃에서 가열하는 단계, 상기 가열된 혼합물에 콩기름 8 내지 12 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 14 내지 18 중량%를 투입하며, 상기 혼합물을 145 내지 155℃로 냉각하는 단계, 상기 냉각된 혼합물을 155 내지 165℃로 승온하며, 겔화제 0.1 내지 2 중량%를 투입하는 단계, 상기 겔화제가 투입된 혼합물에 콩기름 2 내지 5 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 1 내지 4 중량%를 투입하며, 상기 혼합물을 135 내지 145℃로 냉각하는 단계 및 상기 냉각된 혼합물에 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔 0.1 내지 5 중량%를 투입하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은, 비히클 조성물 40 내지 80 중량%, 안료 10 내지 30 중량%, 무기 필러 2 내지 10 중량%, 건조제 0.05 내지 3 중량% 및 지방산 에스테르 5 내지 20 중량%를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 잉크 조성물은 크기 조절제(sizer), 유화 안정제, 왁스 및 친수성 산화방지제 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 크기 조절제는 전분을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 왁스는 PTFE계 왁스를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 친수성 산화방지제는 하이드로퀴논(HQ) 및 테트라하이드록시-1,4-퀴논(THQ)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 건조제는 망간계 건조제를 포함하며, 코발트계 건조제를 포함하지 않는다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 비히클 조성물 및 잉크 조성물에 따르면, 잉크 건조시 발생하는 이취를 방지 및/또는 감소시킬 수 있으며, 고속 인쇄에 적합한 빠른 건조 속도 및 뒷묻음 방지 성능을 가질 수 있다.

또한, 상기 잉크 조성물은, 휘발성 용제 및 코발트 같은 유해 중금속을 사용하지 않고, 금속 건조제 및 하이드로퀴논 등의 함량을 최소화함으로써 친환경 잉크로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 비히클 조성물 및 이를 포함하는 잉크 조성물, 이들을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

친환경 비히클 조성물 및 비히클 조성물의 제조 방법

본 발명의 일 실시예에 따른 비히클 조성물은, 로진 변성 페놀 수지, 콩기름, 지방산 에스테르, 겔화제 및 친유성 산화방지제를 포함한다.

예를 들어, 상기 비히클 조성물은, 로진 변성 페놀 수지 30 내지 60 중량%, 콩기름 15 내지 40 중량%, 지방산 에스테르 20 내지 40 중량%, 겔화제 0.1 내지 2 중량% 및 친유성 산화 방지제 0.1 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.

상기 로진 변성 페놀 수지는 고체 상을 가지며, 상기 비히클 조성물을 제조하는 과정에서, 상기 콩기름 및 상기 지방산 에스테르와 함께 가열에 의해 용해되며, 알루미늄 킬레이트와 같은 겔화제를 이용하여 겔화될 수 있다.

상기 로진 변성 페놀 수지는 중량 평균 분자량이 80,000~140,000 범위이고, 연화점이 150~185℃ 범위이고, 산값이 15~20mgKOH/g 범위이고, 가드너 점도가 S~V 범위이고, n-헵탄 희석성이 10~16 범위일 수 있다.

상기 로진 변성 페놀 수지의 중량 평균 분자량이 80,000 미만이면, 잉크 조성물에 적용시, 침투 건조성이 저하되어, 건조 지연이 나타날 수 있다. 또한, 중량 평균 분자량이 140,000을 초과하면 잉크의 유동성이 급격하게 불야해져서, 전이성 저하의 원인이 될 수 있다. 따라서 상기 로진 변성 페놀 수지의 중량 평균 분자량은 80,000 내지 140,000 정도가 바람직하다.

상기 로진 변성 페놀 수지의 연화점이 150℃ 미만이면, 열에 의한 처짐 현상이 심해져, 인쇄 작업시, 색상 농도, 광택 등이 불균일해지고, 잉크 튐, 건조 지연 등이 발생할 수 있다. 또한, 연화점이 185℃를 초과하면, 잉크의 경시 변화가 심해지고, 저장 안정성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 로진 변성 페놀 수지의 연화점은 150℃ 내지 185℃ 범위 내인 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 로진은 검로진(gum rosin), 탈로진 및 우드로진(wood rosin) 중에서 적어도 하나가 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

예를 들어, 상기 로진 변성 페놀 수지는 로진, 다가 알코올, 페놀 화합물 및 파라포름알데히드를 반응시켜서 제조될 수 있다. 구체적으로, 상기 로진 변성 페놀 수지는 로진과 다가 알코올의 에스테르화 반응에 의해 얻어진 중간체를 페놀 화합물 및 파라포름알데히드와 반응시켜 제조될 수 있다. 필요에 따라, 상기 로진 변성 페놀 수지의 분자량과 용해력을 증가시킴으로써 세트 건조 시간을 단축시키고 유화 적성을 향상시키기 위하여, 상기 로진과 석유 수지의 혼합물이 사용될 수도 있다.

상기 콩기름(대두유)은, 린시드유 등과 같은 다른 식물성 오일보다 요오드값(iodine value)이 낮다. 식물성 오일의 요오드 값이 높을 경우, 리놀레산 등의 함량이 높으며, 이는 금속계 건조제와 반응하여 알데하이드 또는 알케인(alkane) 가스를 방출함으로써 잉크 이취를 발생시킬 수 있다. 본 발명에서는 요오드 값이 상대적으로 낮은 콩기름을 이용하여 잉크의 이취 발생을 억제할 수 있다. 예를 들어, 상기 콩기름은 요오드값이 125~140 범위이고, 비누화값이 180~200 범위인 것이 사용될 수 있다.

상기 지방산 에스테르는, 식물성 오일에 비하여 적은 양으로도 비히클 조성물 및 잉크 조성물의 점도를 조절할 수 있다. 따라서, 상대적으로 수지 또는 비히클 함량을 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 건조 속도를 개선할 수 있다.

예를 들어, 상기 지방산 에스테르는 식물유와 모노 알코올을 에스테르 교환하여 얻어지거나, 식물유의 지방산과 모노 알코올을 직접 에스테르 반응시켜 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 모노 알코올은, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올 등을 예로 들 수 있다. 바람직하게, 상기 지방산 에스테르는, 지방산 메틸 에스테르가 사용될 수 있다.

상기 겔화제는, 비히클 조성물의 분자량 증대 및 잉크의 점탄성 조정을 위하여 사용되는 성분으로서 킬레이트 알콕사이드(chelated alkoxides), 알콕시화물(alkoxides), 알루미늄 킬레이트 (Al-chelate) 중에서 어느 하나가 사용될 수 있다. 구체적으로는 ASB (aluminum sec-butoxide), AIE-M(aluminum di-isopropoxide acetoacetic ester chelate), OAO(oxyaluminum octoate) 등을 예로 들 수 있다.

상기 겔화제의 함량이 0.1 중량% 미만이면 잉크의 탄성이 불량해질 수 있으며, 2 중량%를 초과하면 점도가 불량해질 수 있다. 따라서, 상기 겔화제의 함량은 0.1 내지 2 중량% 인 것이 바람직하다.

상기 친유성 산화 방지제는, 식물성 오일의 산화를 방지하여, 잉크 이취 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 친유성 산화 방지제는 친유성을 가지므로, 잉크가 인쇄 과정에서 물과 접촉하더라도 빠져나가지 않고, 인쇄층에 잔류하여 이취 방지 효과를 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 친유성 산화 방지제는 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔을 포함할 수 있다.

상기 비히클 조성물은, 상기 로진 변성 페놀 수지, 상기 콩기름 및상기 지방산 에스테르의 혼합 가열(cooking)에 의해 얻어질 수 있다.

일 실시예에 따르면, 먼저, 로진 변성 페놀 수지 30 내지 60 중량%, 콩기름 8 내지 12 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 8 내지 12 중량%를 혼합하고 180 내지 200℃에서 가열한다. 상기 과정에서, 로진 변성 페놀 수지가 용해되고, 수지, 콩기름 및 지방산 메틸 에스테르의 결합 및 반응이 일어날 수 있다. 예를 들어, 상기 가열 시간은 0.5 내지 3시간일 수 있다.

다음으로, 콩기름 8 내지 12 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 14 내지 18 중량%를 투입하며, 상기 혼합물을 145 내지 155℃로 냉각한다.

다음으로, 155 내지 165℃로 승온하며, 겔화제 0.1 내지 2 중량%를 투입한다. 예를 들어, 상기 온도는 0.5 내지 3시간 유지될 수 있다.

다음으로, 콩기름 2 내지 5 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 1 내지 4 중량%를 투입하며, 상기 혼합물을 135 내지 145℃로 냉각한다.

다음으로, 상기 친유성 산화방지제 0.1 내지 5 중량%를 투입한다.

상기에서 각 성분의 함량은 얻어진 비히클 조성물 전체 중량에 대한 것이며, 중량부로 표시될 수도 있다.

상기와 같은 순서 및 온도 조절을 통해, 적절한 인쇄 적성(침투 검조성, 유동성 등)을 가지며, 용제 이탈 및 이취를 방지할 수 있는 비히클 조성물을 얻을 수 있다. 특히, 상기 1차 가열 온도가 200℃를 초과하는 경우, 비히클 조성물의 점도가 저하될 수 있으며, 180℃ 미만인 경우, 침투 건조가 저하되어 건조 지연이 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 비히클 조성물은, 식물유 성분의 산화를 억제하고 침투 건조를 향상시킴으로써, 잉크 인쇄시 이취 발생을 방지할 수 있다.

친환경 잉크 조성물

본 발명의 일 실시예에 따른 잉크 조성물은, 비히클 조성물, 안료, 무기 필러, 건조제 및 지방산 에스테르를 포함할 수 있다. 상기 잉크 조성물은, 필요에 따라, 크기 조절제(sizer), 유화 안정제, 왁스 및 친수성 산화방지제 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 잉크 조성물은, 비히클 조성물 40 내지 80 중량%, 안료 10 내지 30 중량%, 무기 필러 2 내지 10 중량%, 건조제 0.05 내지 3 중량%, 지방산 에스테르 5 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 잉크 조성물은, 크기 조절제 0.5 내지 3 중량%, 유화 안정제 0.1 내지 2 중량%, 왁스 0.1 내지 5 중량%, 건조제 0.01 내지 0.5 중량% 및 친수성 산화방지제 0.1 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.

상기 비히클 조성물은, 기설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 비히클조성물과 실질적으로 동일할 수 있다. 상기 비히클 조성물이 40 중량% 미만인 경우, 건조 속도가 낮아질 수 있으며, 80 중량%를 초과하는 경우 점도가 과도하게 증가하고 전이성이 불량해질 수 있다.

상기 안료는, 일반적인 유성 잉크에 사용되는 다양한 종류의 유기 또는 무기 안료가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 씨.아이 피그먼트 옐로우(C.I Pigment Yellow) 12(PANAX YELLOW GF-932), 씨.아이 피그먼트 레드(C.I Pigment Red) 57:1(PANAX CARMINE 10BK-B(T)), 씨.아이 피그먼트 블루(C.I Pigment Blue) 15:3(PANAX BLUE BS-7030), 카본 블랙 (코리아카본블랙, NEROX 505), 씨.아이 피그먼트 레드(C.I Pigment Red) 53:1(Panax Red 307DI), 씨.아이 피그먼트 그린(C.I Pigment Green) 7(PHTHALO COLORS, PIGMENT GREEN 7 PCB FREE), 씨.아이 피그먼트 바이올렛(C.I Pigment Violet) 3(HANGZHOU, SHANGDAMENT FAST VIOLET NO. 3)등을 예로 들 수 있다. 그러나 색상에 따라 다양한 안료를 선택적으로 사용할 수 있으며, 필요에 따라서는 단독으로 혹은 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 안료의 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 잉크의 농도 저하, 유화량 과다, 유동 과다 등의 문제로 인하여 인쇄 불량의 원인이 될 수 있으며, 30 중량%를 초과할 경우에는 잉크의 유동성 저하, 유화량 저하, 잉크 전이력 불량 등의 문제로 인하여 인쇄 품질이 저하될 수 있다.

상기 무기 필러는 침투 건조를 보조하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 무기 필러는 탄산칼슘, 실리카 등을 포함할 수 있으며, 입도는 1㎛ 이하일 수 있다.

상기 건조제는 오일과의 산화 중합을 촉진하여 산화 건조를 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 건조제는, 철, 코발트, 망간, 아연, 지르코늄, 티탄 또는 칼슘의 염을 포함할 수 있다. 이 중 코발트계 건조제의 경우, 유해 물질로서 사용에 대한 규정이 점차적으로 강화되고 있으므로, 바람직하게, 상기 건조제는 코발트계 건조제를 배제할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 건조제는 망간 나프테네이트, 망간 옥토에이트 등과 같은 망간계 건조제를 포함할 수 있다. 상기 망간계 건조제를 사용하는 경우, 망간 함량이 300ppm 미만으로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 지방산 에스테르는 앞서 설명한 것과 동일할 수 있으며, 잉크의 점도를 조절하는 역할을 할 수 있다. 상기 지방산 에스테르는 비교적 소량으로 점도 조절이 가능하여, 이취의 원인이 되는 식물유 성분을 감소시킬 수 있다. 또한, 식물유에 비하여 침투 건조성이 빠르고, 내수성 및 수지 용해력이 높다.

예를 들어, 상기 크기 조절제는 전분을 포함할 수 있다. 상기 크기 조절제의 입도는, 잉크 인쇄층 두께보다 클 수 있으며, 예를 들어, 20 내지 30㎛일 수 있다. 따라서, 상기 크기 조절제는 인쇄물 사이에 공극을 발생시키는 스페이서 역할을 함으로써, 인쇄물들의 들러붙음 및 뒷묻음을 방지할 수 있다. 본 발명의 잉크 조성물은 저취 잉크를 위한 것으로서, 통상의 잉크보다 과량의 크기 조절제를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 유화 안정제는, 잉크의 분산을 안정시키기 위한 것으로, 종래에 알려진 것들이 사용될 수 있다.

상기 왁스는, 잉크의 슬립성과 내마모성을 향상시킬 수 있으며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계 왁스, 폴리에틸렌(PE)계 왁스 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게 PTFE계 왁스가 사용될 수 있다. PTFE계 왁스는 PE계 왁스 대비 경도가 높아, 슬립성이 우수하여 뒷묻음 방지를 위하여 저취 잉크 설계에 적용하는 것이 바람직하다.

상기 친수성 산화방지제는, 상기 잉크의 산화 억제 및 저장 안정성을 위하여 소량 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 친수성 산화 방지제는 하이드로퀴논(HQ), 테트라하이드록시-1,4-퀴논(THQ) 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 잉크 조성물은, 잉크 건조시 발생하는 이취를 방지 및/또는 감소시킬 수 있으며, 고속 인쇄에 적합한 빠른 건조 속도 및 뒷묻음 방지 성능을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 잉크 조성물은, 오프셋 인쇄에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 적용 가능한 다양한 인쇄 방식에 이용될 수 있다.

이하에서는 구체적인 실시예, 비교예 및 실험을 통하여, 본 발명의 비히클 조성물 및 잉크 조성물의 제조 및 효과를 살펴보기로 한다.

비히클 조성물의 제조

<실시예 1>

온도계, 콘덴서, 교반기 및 수분 분리기가 장착된 가압 케틀에 질소 분위기 하에서 로진 변성 페놀 수지(LATON, LA-795) 46 중량%, 콩기름 10 중량% 및 지방산 메틸에스테르 10 중량%를 혼합하고 190℃로 온도를 상승 시킨 후, 1시간 유지하여 혼합물을 충분히 용해하고 혼합하였다. 다음으로, 콩기름 10 중량% 및 지방산 메틸에스테르 16 중량%를 투입하며 150℃로 냉각하였다. 다음으로, 160℃로 승온하여, 겔화제로서 알루미늄 킬레이트 0.75 중량%를 첨가한 후 이를 1시간 정도 유지하였다. 다음으로, 콩기름 3.5 중량% 및 지방산 메틸에스테르 2.25 중량%를 투입하며 140℃로 냉각하고 30분간 유지하였다. 다음으로 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔 1.5 중량%를 투입하여 비히클 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

온도계, 콘덴서, 교반기 및 수분 분리기가 장착된 가압 케틀에 질소 분위기 하에서 로진 변성 페놀 수지 39 중량% 및 콩기름 20 중량%를 혼합하고 190℃로 온도를 상승 시킨 후, 1시간 유지하여 혼합물을 충분히 용해하고 혼합하였다. 다음으로, 콩기름 34 중량%를 투입하며 150℃로 냉각하였다. 다음으로, 160℃로 승온하여, 겔화제로서 알루미늄 킬레이트 0.5 중량%를 첨가한 후 이를 1시간 정도 유지하였다. 다음으로, 콩기름 6.5 중량%를 투입하며 140℃로 냉각하고 30분간 유지하여 비히클 조성물을 제조하였다.

<비교예 2>

온도계, 콘덴서, 교반기 및 수분 분리기가 장착된 가압 케틀에 질소 분위기 하에서 로진 변성 페놀 수지 39 중량% 및 린시드(linseed)유 20 중량%를 혼합하고 190℃로 온도를 상승 시킨 후, 1시간 유지하여 혼합물을 충분히 용해하고 혼합하였다. 다음으로, 린시드유 34 중량%를 투입하며 150℃로 냉각하였다. 다음으로, 160℃로 승온하여, 겔화제로서 알루미늄 킬레이트 0.5 중량%를 첨가한 후 이를 1시간 정도 유지하였다. 다음으로, 콩기름 6.5 중량%를 투입하며 140℃로 냉각하고 30분간 유지하여 비히클 조성물을 제조하였다.

<비교예 3>

온도계, 콘덴서, 교반기 및 수분 분리기가 장착된 가압 케틀에 질소 분위기 하에서 로진 변성 페놀 수지 46 중량%, 콩기름 10 중량% 및 지방산 메틸에스테르 10 중량%를 혼합하고 190℃로 온도를 상승 시킨 후, 1시간 유지하여 혼합물을 충분히 용해하고 혼합하였다. 다음으로, 콩기름 10 중량% 및 지방산 메틸에스테르 16 중량%를 투입하며 150℃로 냉각하였다. 다음으로, 160℃로 승온하여, 겔화제로서 알루미늄 킬레이트 0.75 중량%를 첨가한 후 이를 1시간 정도 유지하였다. 다음으로, 콩기름 3.0 중량% 및 지방산 메틸에스테르 4.25 중량%를 투입하며 140℃로 냉각하고 30분간 유지하여 비히클 조성물을 제조하였다.

<비교예 4>

온도계, 콘덴서, 교반기 및 수분 분리기가 장착된 가압 케틀에 질소 분위기 하에서 로진 변성 페놀 수지 47.5 중량%, 콩기름 10 중량% 및 지방산 메틸에스테르 10 중량%를 혼합하고 220℃로 온도를 상승 시킨 후, 1시간 유지하여 혼합물을 충분히 용해하고 혼합하였다. 다음으로, 콩기름 10 중량% 및 지방산 메틸에스테르 14 중량%를 투입하며 150℃로 냉각하였다. 다음으로, 160℃로 승온하여, 겔화제로서 알루미늄 킬레이트 0.75 중량%를 첨가한 후 이를 1시간 정도 유지하였다. 다음으로, 콩기름 3.5 중량% 및 지방산 메틸에스테르 2.75 중량%를 투입하며 140℃로 냉각하고 30분간 유지하였다. 다음으로 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔 1.5 중량%를 투입하여 비히클 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 1 및 비교예 1~4에서 제조된 비히클 조성물에 대하여 취기, 세트 건조 시간, Flow 10/60분(mm), 고속 인쇄 적성을 평가하여 아래의 표 1에 나타내었다.

취기는 기기 평가 및 관능 평가를 나누어 수행하였으며, 기기 평가는 MiniRAE3000(RAE SYSTEM)으로 취기를 유발하는 휘발성 물질을 측정하고, 관능 평가는 10인의 인수 검사를 통하여 1(나쁨)부터 10(좋음)까지 스케일로 수치화하였다.

세트 건조 시간은 잉크의 침투 건조성을 측정하였다.

표 1

표 1을 참조하면, 지방산 메틸에스테르를 이용한 실시예 1, 비교예 3 및 비교예 4의 비히클 조성물이 침투 건조 성능이 우수함을 알 수 있다. 또한, 비교예 1과 비교예 2를 비교하면, 요오드값이 비교적 낮은 콩기름을 사용하는 것이 취기 감소에 유리함을 알 수 있다. 또한, 실시예 1과 비교예 3을 비교하면, 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔을 추가하는 것이 취기를 크게 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1과 비교예 4를 비교하면, 비히클 조성물 제조시 쿠킹 온도에 따라 고속 인쇄 적성 및 침투 건조성이 달라짐을 알 수 있다. 또한, Flow 10/60분 값을 참조하면, 쿠킹 온도가 220℃인 경우, 탄성이 과도하게 증가하여 잉크의 레벨링성이 저하되고 광택이 저하될 수 있음을 알 수 있다.

잉크 조성물의 제조

<실시예 2>

안료 19 중량%와 실시예 1에서 제조된 비히클 조성물 60 중량% 및 탄산칼슘 7 중량%를 투입한 후, 분산을 진행하여 잉크베이스를 제조하였다. 상기 분산된 잉크베이스에 전분 1 중량%, 유화 안정제 (LAWTER, OPTILITH 500) 0.3 중량%, PTFE계 왁스(SHAMROCK,FS-966(C)) 2.0 중량%, 망간계 건조제(10% 농도)(진양화성, 10% MN-NAPHTHENATE(망간))0.2 중량%, THQ 2.0 중량%를 넣고 혼합하였다. 다음으로, 점도 조절을 위하여 지방산 메틸에스테르 8.5 중량%를 추가하고 혼합하여 잉크 조성물을 제조하였다.

<비교예 5>

안료 19 중량%와 비교예 1에서 제조된 비히클 조성물 56 중량% 및 탄산칼슘 5 중량%를 투입한 후, 분산을 진행하여 잉크베이스를 제조하였다. 상기 분산된 잉크베이스에 전분 0.3 중량%, 유화 안정제 0.3 중량%, PTFE계 왁스 0.5 중량%, PE계 왁스 1.0 중량%, 망간계 건조제(10% 농도) 0.5 중량%, 코발트계 건조제(10% 농도) 1.0 중량%, THQ 0.7 중량%를 넣고 혼합하였다. 다음으로, 점도 조절을 위하여 콩기름 15.7 중량%를 추가하고 혼합하여 잉크 조성물을 제조하였다.

<비교예 6>

안료 19 중량%와 실시예 1에서 제조된 비히클 조성물 60 중량% 및 탄산칼슘 7 중량%를 투입한 후, 분산을 진행하여 잉크베이스를 제조하였다. 상기 분산된 잉크베이스에 전분 1 중량%, 유화 안정제 0.3 중량%, PE계 왁스 2.0 중량%, 망간계 건조제(10% 농도) 0.2 중량%, THQ 2.0 중량%를 넣고 혼합하였다. 다음으로, 점도 조절을 위하여 지방산 메틸에스테르 8.5 중량%를 추가하고 혼합하여 잉크 조성물을 제조하였다.

<비교예 7>

안료 19 중량%와 실시예 1에서 제조된 비히클 조성물 60 중량% 및 탄산칼슘 7 중량%를 투입한 후, 분산을 진행하여 잉크베이스를 제조하였다. 상기 분산된 잉크베이스에 유화 안정제 0.3 중량%, PTFE계 왁스 2.0 중량%, 망간계 건조제(10% 농도) 0.2 중량%, THQ 2.0 중량%를 넣고 혼합하였다. 다음으로, 점도 조절을 위하여 지방산 메틸에스테르 9.5 중량%를 추가하고 혼합하여 잉크 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 2 및 비교예 5~7에서 제조된 잉크 조성물에 대하여 취기, 세트 건조 시간, Flow 10/60분(mm), 마찰력, Set off(뒷묻음) 특성을 평가하여 아래의 표 2에 나타내었다.

마찰력은 인쇄 시편 제작 후, TOYOSEIK사의 마찰력 테스터로 측정하였으며, Set off 특성은 인쇄 작업시 인쇄면 반대편 백지 부분에 묻음 정도를 1(나쁨)~10(좋음) 스케일로 수치화하였다.

표 2

표 2를 참조하면, 실시예 2의 잉크 조성물은, 비교예 5(종래의 비용제 친환경 잉크)에 비하여 침투 건조성, 취기, 슬립성 및 뒷묻음 특성이 우수함을 알 수 있다. 또한, 실시예 2와 비교예 6을 비교하면, PTFE계 왁스를사용하는 것이 슬립성 개선에 바람직하다는 것을 알 수 있다(마찰력이 클 경우 내스크래치성이 저하될 수 있다). 또한, 실시예 2와 비교예 7을 비교하면, 크기 조절제의 사용에 따라 뒷묻음을 크게 개선할 수 있음을 알 수 있다. 또한, Flow 10/60분 값을 참조하면, 비교예 5의 경우, 탄성이 과도하게 증가하여 잉크의 레벨링성이 저하되고 광택이 저하될 수 있음을 알 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 비히클 조성물 및 잉크 조성물은 친환경성을 가져, 식료품 포장재, 아동 완구용 포장재/인쇄물 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims

로진 변성 페놀 수지 30 내지 60 중량%;
콩기름 15 내지 40 중량%;
지방산 에스테르 20 내지 40 중량%;
겔화제 0.1 내지 2 중량%; 및
친유성 산화 방지제 1.5 내지 5 중량%를 포함하는 비히클 조성물.
제1항에 있어서, 상기 로진 변성 페놀 수지는, 중량 평균 분자량이 80,000~140,000 범위이고, 연화점이 150~185℃ 범위이고, 산값이 15~20mgKOH/g 범위이고, 가드너 점도가 S~V 범위이고, n-헵탄 희석성이 10~16 범위인 것을 특징으로 하는 비히클 조성물.
제1항에 있어서, 상기 지방산 에스테르는, 지방산 메틸에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 비히클 조성물.
제1항에 있어서, 상기 겔화제는, 킬레이트 알콕사이드, 알콕시화물 및 알루미늄 킬레이트로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비히클 조성물.
제1항에 있어서, 상기 친유성 산화방지제는 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔을 포함하는 것을 특징으로 하는 비히클 조성물.
로진 변성 페놀 수지 30 내지 57 중량%, 콩기름 8 내지 12 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 8 내지 12 중량%를 혼합하고 180 내지 200℃에서 가열하는 단계;
상기 가열된 혼합물에 콩기름 8 내지 12 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 14 내지 18 중량%를 투입하며, 상기 혼합물을 145 내지 155℃로 냉각하는 단계;
상기 냉각된 혼합물을 155 내지 165℃로 승온하며, 겔화제 0.1 내지 2 중량%를 투입하는 단계;
상기 겔화제가 투입된 혼합물에 콩기름 2 내지 5 중량% 및 지방산 메틸 에스테르 1 내지 4 중량%를 투입하며, 상기 혼합물을 135 내지 145℃로 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 혼합물에 부틸레이티드 하이드록시 톨루엔 1.5 내지 5 중량%를 투입하는 단계를 포함하는 비히클 조성물의 제조 방법.
청구항 1항 내지 5항 중에서 선택된 어느 하나의 비히클 조성물 40 내지 80 중량%;
안료 10 내지 30 중량%;
무기 필러 2 내지 10 중량%;
건조제 0.05 내지 3 중량%; 및
지방산 에스테르 5 내지 20 중량%를 포함하는 잉크 조성물.
제7항에 있어서, 크기 조절제(sizer), 유화 안정제, 왁스 및 친수성 산화방지제 중에서 선택된 적어도 하나의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제8항에 있어서, 상기 크기 조절제는 전분을 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제8항에 있어서, 상기 왁스는 PTFE계 왁스를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제8항에 있어서, 상기 친수성 산화방지제는 하이드로퀴논(HQ) 및 테트라하이드록시-1,4-퀴논(THQ)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제7항에 있어서, 크기 조절제 0.5 내지 3 중량%, 유화 안정제 0.1 내지 2 중량%, 왁스 0.1 내지 5 중량%, 건조제 0.01 내지 0.5 중량% 및 친수성 산화방지제 0.1 내지 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.
제7항에 있어서, 상기 건조제는 망간계 건조제를 포함하며, 코발트계 건조제를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 잉크 조성물.