KR102214188B1

KR102214188B1 - 포장재의 오버프린트 공정을 위한 무광 opv 조성물.

Info

Publication number: KR102214188B1
Application number: KR1020200183193A
Authority: KR
Inventors: 전순분; 이진태
Original assignee: 전순분
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-02-08

Abstract

본 발명은 포장재에 오버프린트(overprint)를 하여 무광 처리를 하기 위한 OPV(overprint vanish) 조성물에 관한 것으로서, 상기 OPV 조성물은 비닐수지 및 유기용제를 포함하며, 상기 유기용제는 아세톤, 디메틸카보네이트, 및 n-프로필아세트산으로 이루어짐으로써 유해한 유기용제를 함유하지 않으면서도 양호한 코팅 처리를 할 수 있는 OVP 조성물에 관한 것이다.

Description

포장재의 오버프린트 공정을 위한 무광 OPV 조성물.{OPV COMPOSITION FOR OVERPRINTING ON PACKING FILM}

본 발명은 포장재의 오버프린트(overprint) 공정을 위한 무광 OPV 조성물에 관한 것으로서, 포장재의 표면에 오버프린트하여 무광 처리를 할 수 있으면서도 유해한 유기용제를 함유하지 않는 OPV 조성물에 관한 것이다.

필름으로 이루어진 식품의 포장재에 대한 인쇄 공정에서 포장재의 표면에 오버프린트(overprint) 공정을 수행하는데, 인쇄면에 광택 또는 무광을 주어 인쇄 효과를 높이고, 잉크 피막의 보호, 내마찰성 증가, 내광성, 내습성, 내수성 향상을 목적으로 하는 공정으로서 고품질 인쇄물의 제작에 사용되고 있다. 또한, 상기 오버프린트 공정을 위해서는 OPV(over printing varnish) 조성물을 사용하여 포장재 표면에 니스인쇄를 하게 된다.

상기 OPV 조성물은 유성 및 수성 조성물이 있는데, 이중 유성 OPV 조성물의 경우 건조가 빨라 엔드레스용으로 사용되고 있는데, 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤(MEK), 에틸아세테이트(EAC)와 같은 유해한 극성 유기용제를 사용하고 있어 용제의 증발에 의한 점도 변화나 작업환경에서나 포장재 인쇄 후 발생하는 유기화합물에 의해 작업자나 소비자의 건강에 유해한 영향을 끼칠 우려가 있다.

이러한 이유로 대한민국 공개특허공보 10-2008-0071859호에서는 수분산 스티렌-아크릴 공중합체 20 내지 80 중량%, 아크릴 공중합체 20 내지 80 중량%, 및 유화분산제 1 내지 10 중량%로 이루어진 수성 OPV 조성물을 개시하고 있다. 그러나 수성 OPV를 사용하더라도 엔드레스 공정에 유성 OPV를 병용하는 경우가 많으며, 무광 처리를 하는 경우에는 수성 OPV로는 그 효과를 구현하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 10-2017-0134471호에서는 왁스 분산액을 포함하는 OPV 조성물이 개시되어 있으나 이 역시 수성 OPV로서 무광 처리에는 부적합한 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2008-0071859호 대한민국 공개특허공보 10-2017-0134471호

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로, 포장재의 표면에 오버프린트 공정을 수행하여 무광 처리를 할 수 있는 OPV 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 유성 OPV 조성물을 구성하는 유기용제로 인체에 유해한 유기용제를 사용하지 않음으로써 친환경적 공정을 수행할 수 있는 OPV 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 OPV 조성물은 포장재에 오버프린트 공정을 통해 표면의 무광 처리를 하기 위한 것으로서, 상기 OPV 조성물은 비닐수지 및 유기용제를 포함하며, 상기 유기용제는 아세톤, 디메틸카보네이트, 및 n-프로필아세트산으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 유기용제는 아세톤 20 내지 30 중량부, 디메틸카보네이트 10 내지 20 중량부, 및 n-프로필아세트산 5 내지 10 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 OPV 조성물은 소광제로 미분말 실리카를 포함하며, 상기 미분말 실리카는 실리콘 오일 수용액으로 표면처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 OPV 조성물은 포장재의 표면에 오버프린트 공정을 수행하여 무광 처리를 할 때 사용되는 유성 OPV 조성물로서, 유성 OPV 조성물을 구성하는 유기용제로서 유해성이 적은 유기용제를 사용하지 않음으로써 친환경적 공정을 수행할 수 있으며 무광 코팅 품질을 향상시킬 수 있는 효과를 나타낸다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 OPV(overprint vanish) 조성물은 포장재에 오버프린트(overprint)를 하여 포장재의 표면에 무광 처리를 하기 위하여 사용되는 것이다. 이는 옵셋 인쇄 공정을 통해 포장재의 표면에 오버프린트 할 때 사용되는 OPV 조성물로서, 본 발명에서는 인쇄 품질의 향상을 위하여 유성 OPV 조성물을 사용하고 있다.

상기 포장재는 각종 식품의 포장용도로 사용되는 필름 형태의 포장재이며, 이러한 필름의 표면에 원활한 인쇄를 위하여 유성 OPV 조성물을 사용하게 된다. 이러한 유성 OPV 조성물에는 톨루엔, 자일렌, 메틸에틸케톤(MEK), 에틸아세테이트(EAC)와 같은 유해한 극성 유기용제가 사용되나, 본 발명의 OPV 조성물은 유기용제로서 아세톤, 디메틸카보네이트, 및 n-프로필아세트산으로 이루어진 유기용제를 사용한다. 따라서 상기 OPV 조성물은 비닐수지 및 유기용제를 포함하며, 또한, 인쇄 공정의 효율을 향상시키 위하여 충전제, 소광제, 침전방지제, 슬립제, 왁스, 접착 보강제 등의 첨가제가 부가되어 OPV를 형성하게 된다.

상기 비닐수지는 통상적으로 OPV에 사용되는 비닐수지라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 특히 염화비닐, 아세트산비닐 및 비닐알코올의 삼원 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 삼원 중합체를 구성하는 염화비닐은 89 내지 90 질량%, 아세트산비닐은 4 내지 5 질량%, 비닐알코올은 6 내지 7 질량%로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 삼원 중합체는 유리전이온도(Tg)가 75 내지 80℃이며, 인히런트 점도가 0.50 내지 0.55DL/g으로서 옵셋 인쇄 공정 시 고른 인쇄에 유리하며 상용성이 우수한 것으로 나타났다. 이러한 비닐수지의 구체예로는 UMOH, VAGH 등을 들 수 있다.

또한, 상기 비닐수지와 배합되는 유기용제는 아세톤 20 내지 30 중량부, 디메틸카보네이트 10 내지 20 중량부, 및 n-프로필아세트산 5 내지 10 중량부로 이루어지는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 상기 범위를 벗어나 용제의 성분이나 배합비율이 달라지는 경우 오버프린트 공정에서 불량이 발생하는 것으로 나타났다.

또한, 상기 비닐수지 25 내지 35 중량부에 대하여 유기용제 45 내지 50 중량부의 비율로 배합하여 OPV 조성물을 형성하는 것이 바람직한 것으로 나타났다. 상기 유기용제에 함유되는 비닐수지의 함량이 너무 많으면 점도가 높아져 오버프린트 공정에서 불량이 발생하며 너무 적으면 인쇄에 의해 형성된 코팅층의 내구성이 저하되는 것으로 나타났다.

또한, 상기 OPV 조성물은 소광제를 포함하여 무광 효과를 구현하게 되는데, 상기 소광제로는 미분말 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 소광제는 5 내지 10 중량부의 범위에서 함유되는데, 특히, 상기 미분말 실리카는 실리콘 오일 수용액으로 표면처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

일반적으로 실리콘 오일은 물에 불용성이며 소수성이므로 실리카의 표면에 형성된 수산기와 결합에 불리하며 실리카의 표면 처리를 위해서는 친수성기를 포함하는 화합물로 처리하는 것이 일반적이다. 그럼에도 불구하고 실리콘 오일이 실리카의 표면에 코팅되면 실리카의 분산성 특히 비닐수지와의 상용성이 증가하는 것으로 나타났으며, 이로 인해 오버프린트에 의해 인쇄된 코팅층의 불량률이 낮아져 대면적의 포장재의 표면에도 균일한 오버프린트가 가능하게 된다.

상기 실리콘 오일을 수용성으로 개질한 예는 J. Colloid and Interface Sci. 351(2010) 102-107에서 실리콘 오일과 PEO-b-PCL(poly(ethylene oxide)-b-poly(ε-caprolactone)을 혼합하여 W/O(오일-물) 에멀전을 형성함으로써 수용성으로 개질하는 실험결과가 알려져 있으며, 이러한 W/O 에멀전을 형성할 때 실리콘 오일이 가용 상태를 이룰 수 있게 된다.

이러한 결과를 바탕으로 본 발명에서는 상기 미분말 실리카를 표면처리하였다. 상기 미분말 실리카는 소광제로 사용되는 시판되는 제품을 사용할 수 있으며, 이러한 예로는 입자 크기가 3 내지 4㎛인 SS-SIL 52, SS-SIL 54, SS-SIL 230, SS-SIL 240, SS-SIL 335, SS-SIL 530을 들 수 있다.

상기 미분말 실리카를 표면처리하는 방법은 다음과 같다.

먼저 증류수 100 중량부에 대하여 실리콘 오일 30 내지 35 중량부, PEO-b-PCL(poly(ethylene oxide)-block-poly(ε-caprolactone)) 공중합체 15 내지 20 중량부를 혼합하여 실리콘 오일 수용액을 제조한다. 이 상태에서 실리콘 오일은 W/O 에멀전을 형성하게 된다. 상기 실리콘 오일로는 디메틸실리콘 오일 또는 메틸페닐실리콘 오일을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 실리콘 오일과 PEO-b-PCL 공중합체를 상기 비율로 혼합할 때 W/O 에멀전을 안정적으로 형성하는 것으로 나타났다.

상기 W/O 에멀전 100 중량부에 대하여 미분말 실리카를 50 내지 60 중량부의 범위에서 혼합하면 미분말 실리카가 실리콘 오일의 수용액에 함침된 상태가 되며, 이를 60℃의 오븐에서 건조하여 수분을 제거하면 실리콘 오일이 표면에 코팅된 미분말 실리카를 수득할 수 있다.

상기 OPV 조성물은 ZAHN VISCOSITY CUP#4를 이용한 점도가 10 내지 20 sec이며, 인쇄적성이 우수하고 잔류용제가 없으며 유기용제로 인한 취기가 적어 인쇄공정에 적합한 특성을 나타내었다.

또한, 상기 OPV 조성물을 이용한 인쇄 공정은 인쇄지에 옵셋 인쇄하고, 상기 옵셋 인쇄된 인쇄지에 OPV 조성물을 코팅하는 오버프린트 공정을 수행한 후, 상기 코팅층을 상온 건조하는 단계로 수행될 수 있으며, 이는 통상의 옵셋 인쇄 장비를 이용하는 것이다. 또한, 옵셋 인쇄와 오버프린트는 인쇄 공정의 필요에 따라 공정 순서를 반대로 할 수도 있다.

본 발명에 따른 OPV 조성물을 사용하여 면류의 포장재로 사용되는 OPP/VMCPP 연포장재의 표면에 대한 오버프린트 공정을 실시하여 그 효과를 확인하였다. 상기 OPV 조성물은 표 1에서와 같이 조성되었으며, 각각의 단위는 중량부이다. 소광제 1은 디메틸실리콘 오일로 표면처리된 미분말 실리카(SS-SIL 230)이며, 소광제 2는 표면처리를 하지 않은 미분말 실리카이다. 충전제는 고령토(BR-1000)를 사용하였으며, 침전방지제로는 THIXCLAY-170을 사용하였고, 슬립제로는 MJU-WAX-7200을 사용하였고, 왁스로는 폴리프로필렌 왁스(GC-390-50)을 사용하였으며, 접착보강제로는 GC-1004를 사용하였다.

상기 OPV 조성물은 비닐수지와 유기용제를 혼합하여 바니시를 제조한 후 여기에 첨가제인 소광제, 충전제, 침전방지제, 슬립제, 왁스, 접착보강제를 혼합하여 제조하였다.

OPV 조성물의 코팅량은 코팅 전후의 포장재에 대한 중량 측정으로 확인하였으며, 0.6±0.2g·㎡이었다.

	실시예	비교예1	비교예2	비교예3
비닐수지	28	28	28	28
아세톤	23	23	33
DMC	15	15	10
NPAC	9.5	9.5	4.5
MEK				46
소광제1	5		5	5
소광제2		5
충전제	6	6	6	6
침전방지제	2	2	2	2
슬립제	3	3	3	3
왁스	1.5	1.5	1.5	1.5
접착보강제	3	3	3	3

실시예 및 비교예 1 내지 3의 OPV 조성물을 사용하여 포장재의 표면에 오버프린트 공정을 실시하였다. 오버프린트한 포장재에 대하여 표면강도, 광택도, 내오염도를 측정하였다.

표면강도는 전동식 연필 경도 시험기(Coretech)를 사용하여 상기 OPV 코팅층의 표면에 대한 연필경도를 측정하였다.

또한, 광택도는 광택도 측정기(BYK)를 사용하여, 코팅층 표면의 20, 60, 85° 각도에서의 광택도를 측정하였다. 그 결과는 표 2와 같다.

	실시예	비교예1	비교예2	비교예3	무처리
표면강도	H	F	HB	HB	-
광택도(20°)	0.6	0.6	0.8	0.7	1.6
광택도(60°)	1.2	1.6	1.7	1.8	12.0
광택도(85°)	2.3	2.8	2.8	3.2	42.5
광택도(60°)편차	±0.1	±0.3	±0.5	±0.5

시험결과를 살펴보면, 실시예의 포장재는 코팅층의 표면강도가 높고 광택도가 낮아 무광 효과를 가장 잘 구현하는 것으로 나타났으나, 비교예 1 내지 3은 실시예에 비해 낮은 표면강도를 나타내었고 특히 무광 효과가 낮은 것으로 나타났다. 이러한 무광 효과의 차이가 발생하는 이유를 알기 위하여 실시예 및 비교예 1 내지 3의 OPV 조성물을 사용한 오버프린트 공정을 각각 100장씩 수행한 후 각각의 포장재에 대한 광택도를 측정값의 측정편차를 구하였다. 그 결과 실시예의 경우 100장의 포장재에 대한 광택도의 측정편차가 ±0.1에 불과해 오버프린트 공정에서 균일한 무광 효과를 구현할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이에 대하여 표면처리하지 않은 소광제를 사용한 비교예 1에서는 광택도 측정값의 편차가 ±0.3이며, 비교예 2와 3에서는 각각 ±0.5로 나타났다. 이러한 시험결과는 비교예 1 내지 3의 OPV 조성물을 적용할 때 오버프린트한 각각의 포장재 표면에 대한 무광 처리의 균일성이 상대적으로 낮은 것을 시사하는 것이다. 따라서 고품질의 무광 처리를 위해서는 실시에에 따른 OPV 조성물을 사용한 오버프린트 공정이 가장 적합한 것을 알 수 있었다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims

포장재에 오버프린트(overprint)를 하여 무광 처리를 하기 위한 OPV(overprint vanish) 조성물로서,
상기 OPV 조성물은 비닐수지 및 유기용제를 포함하며,
상기 유기용제는 아세톤 20 내지 30 중량부, 디메틸카보네이트 10 내지 20 중량부, 및 n-프로필아세트산 5 내지 10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 OPV 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 OPV 조성물은 소광제로 미분말 실리카(micronized silica)를 포함하며, 상기 미분말 실리카는 실리콘 오일 수용액으로 표면처리되는 것을 특징으로 하는 OPV 조성물.