KR102219373B1

KR102219373B1 - 항균포장재의 제조방법

Info

Publication number: KR102219373B1
Application number: KR1020200116375A
Authority: KR
Inventors: 양대중; 양창운
Original assignee: 우리인쇄 (주)
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2021-02-24

Abstract

본 발명은 항균포장재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항균잉크를 제조하는 항균잉크제조단계, 상기 항균잉크제조단계를 통해 제조된 항균잉크를 포장재에 인쇄하는 인쇄단계 및 상기 인쇄단계를 통해 인쇄층이 형성된 포장재의 표면에 항균코팅제를 코팅하는 항균코팅단계로 이루어지며, 상기 항균코팅제는 육각판상 산화아연이 함유되는 것을 특징으로 한다.
상기의 과정을 통해 제조되는 항균포장재는 육각판상 산화아연이 함유된 항균코팅제가 적용되어 인체에 무해하며 우수한 항균효과와 물성을 나타낼 뿐만 아니라 제조비용이 저렴하다.

Description

항균포장재의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF ANTIBACTERIAL PACKAGING MATERIAL}

본 발명은 항균포장재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육각판상 산화아연이 함유된 항균코팅제가 적용되어 인체에 무해하며 우수한 항균효과와 물성을 나타낼 뿐만 아니라 제조비용이 저렴한 항균포장재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 백화점, 식품점 및 재래시장 등에서 고객이 구매한 물품을 담아주기 위한 쇼핑백은 일회성으로 한번 사용한 후 그대로 폐기처리하게 되어 환경오염에 절대적인 원인 제공을 할 뿐만 아니라 제조비용이 낭비되는 문제점이 있다.

쇼핑백은 주로 비닐 코팅된 종이를 재단하여 형태를 접고, 측면과 밑면을 본드와 같은 접착제 또는 양면테이프를 통해 접착한 후 손잡이를 조립하여 완성하는 것으로, 이러한 쇼핑백은 옷과 같이 무게가 가벼운 물품을 담는데 주로 사용되었다.

그러나, 이러한 종이로 된 쇼핑백은 종이의 특성상 견고함이 떨어져 물품을 많이 넣거나 물품을 넣은 상태에서 외부의 충격이나 수분에 의해 쉽게 파손되며, 오픈된 구조로 인해 야채나 과일 등과 같은 신선식품이나 음식물 등을 담기에는 부적합한 단점이 있었다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 합성수지 성분이 코팅되거나, 합성수지로 제조된 쇼핑백이 개발되었으나, 상기와 같이 합성수지 성분이 일부 사용되거나 합성수지로 제조된 쇼핑백의 경우 물리적인 강도와 내수성은 향상되었으나, 항균성능이 낮아 야채나 과일 등과 같은 식선식품이나 음식물 등을 담기에는 여전히 부적합한 문제점을 해소하지 못하고 있다.

특히, 최근에는 1인 가구의 증가와 외식 문화 발달로 인해 식품의 보관, 포장 및 배달 등의 과정에서 식품의 변질을 억제하여 보존성을 향상시킬 수 있는 항균성능을 갖는 쇼핑백에 대한 요구가 증가하고 있다.

이러한 요구에 부응하기 위해 종래에는 바인더 성분에 은이나 구리 성분을 함유시켜 이루어진 코팅제를 쇼핑백 재료의 표면에 도포하는 방법이 주로 사용되었는데, 구리나 은의 경우 식품의 첨가제로는 사용이 불가능하기 때문에 식품포장용 쇼핑백에 적용하기에는 적합하지 않고, 은의 경우 가격이 고가이기 때문에 쇼핑백의 제조비용을 지나치게 증가시키는 문제점이 있다.

또한, 구리의 경우 가격은 저렴하지만 투명도가 낮아 구리성분이 함유된 코팅제가 적용된 쇼핑백의 경우 다양한 인쇄무늬를 적용하기가 어렵고 쇼핑백의 색상이 쉽게 변질되어 상품성을 저하시키는 문제점이 있다.

한국특허등록 제10-1437233호(2014.08.27) 한국특허등록 제10-1913031호(2018.10.23)

본 발명의 목적은 육각판상 산화아연이 함유된 항균코팅제가 적용되어 인체에 무해하며 우수한 항균효과와 물성을 나타낼 뿐만 아니라 제조비용이 저렴한 항균포장재의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 항균잉크를 제조하는 항균잉크제조단계, 상기 항균잉크제조단계를 통해 제조된 항균잉크를 포장재에 인쇄하는 인쇄단계 및 상기 인쇄단계를 통해 인쇄층이 형성된 포장재의 표면에 항균코팅제를 코팅하는 항균코팅단계로 이루어지며, 상기 항균코팅제는 육각판상 산화아연이 함유되는 것을 특징으로 하는 항균포장재의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 항균잉크는 바인더수지, 용매, 염료, 매염제, 계면활성제 및 육각판상 산화아연으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 항균잉크는 바인더수지 100 중량부, 용매 90 내지 110 중량부, 염료 1 내지 10 중량부, 매염제 5 내지 15 중량부, 계면활성제 4 내지 10 중량부 및 육각판상 산화아연 0.1 내지 1 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 바인더수지는 폴리비닐부틸알코올, 폴리아크릴아미드, 요소수지, 멜라민수지 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 계면활성제는 알킬벤질디메틸암모늄클로라이드로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 항균코팅제는 접착제 100 중량부, 비극성용매 40 내지 60 중량부 및 육각판상 산화아연 0.1 내지 1 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 접착제는 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명에 따른 항균포장재의 제조방법은 육각판상 산화아연이 함유된 항균코팅제가 적용되어 인체에 무해하며 우수한 항균효과와 물성을 나타낼 뿐만 아니라 제조비용이 저렴한 항균포장재를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 항균포장재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 항균포장재의 제조방법은 항균잉크를 제조하는 항균잉크제조단계(S101), 상기 항균잉크제조단계(S101)를 통해 제조된 항균잉크를 포장재에 인쇄하는 인쇄단계(S103) 및 상기 인쇄단계(S103)를 통해 인쇄층이 형성된 포장재의 표면에 항균코팅제를 코팅하는 항균코팅단계(S105)로 이루어진다.

상기 항균잉크제조단계(S101)는 포장재에 인쇄될 잉크를 제조하되, 항균성이 부여된 항균잉크를 제조하는 단계로, 상기 항균잉크는 바인더수지, 용매, 염료, 매염제, 계면활성제 및 육각판상 산화아연으로 이루어지며, 바인더수지 100 중량부, 용매 90 내지 110 중량부, 염료 1 내지 10 중량부, 매염제 5 내지 15 중량부, 계면활성제 4 내지 10 중량부 및 육각판상 산화아연 0.1 내지 1 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 바인더수지는 항균잉크를 구성하는 염료, 매염제, 계면활성제 및 육각판산 산화아연을 결속할 뿐만 아니라, 항균잉크에 접착성능을 부여하여 포장재의 표면에 항균잉크의 인쇄효율성을 향상시키는 역할을 한다.

이때, 상기 바인더수지는 폴리비닐부틸알코올, 폴리아크릴아미드, 요소수지, 멜라민수지 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용매는 90 내지 110 중량부가 함유되는데 상기 항균잉크를 구성하는 각 성분이 고르게 혼합될 수 있도록 하여 균질한 물성을 갖는 항균잉크가 제공될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 물 및 에탄올의 혼합물로 이루어지는 것이 바람직하며 물과 에탄올이 1:1 내지 3 중량부의 비율로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 용매의 함량이 90 중량부 미만이면 상기 바인더 성분의 용해도가 저하될 수 있으며, 상기 용매의 함량이 110 중량부를 초과하게 되면 항균잉크의 점도가 지나치게 낮아져 인쇄공정의 효율성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 염료는 1 내지 10 중량부가 함유되는데 상기 바인더 성분과 고르게 혼합되어 우수한 인쇄품질을 나타낼 수 있는 염료라면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용할 수 있다.

상기 염료의 함량이 1 중량부 미만이면 항균잉크의 선명도가 저하되며, 상기 염료의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 항균잉크의 선명도는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 증가시키게 된다.

또한, 상기 매염제는 5 내지 15 중량부가 함유되는데, 항균잉크에 접착성과 발생성을 향상시켜 항균잉크가 포장재의 표면에 우수한 인쇄품질로 인쇄될 수 있도록 하는 역할을 한다.

이때, 상기 매염제의 성분은 식물성 잿물, 식물성 탄닌, 수피, 사과 과즙, 오미자 과즙, 금속성분이 함유된 경수, 인간을 포함한 동물성 소변 등의 천연 매염제가 사용될 수 있으며, 상기에 나열된 천연 매염제가 단독으로 사용되거나 합성 매염제 성분과 혼합되어 사용될 수 있다.

상기 매염제의 함량이 5 중량부 미만이면 항균잉크에 접착성 향상효과가 미미하며, 상기 매염제의 함량이 15 중량부를 초과하게 되면 항균잉크의 접착성이 과도하게 향상되어 항균잉크의 인쇄공정 효율성이 저하될 수 있다.

또한, 상기 계면활성제는 4 내지 10 중량부가 함유되며, 알킬벤질디메틸암모늄클로라이드로 이루어지는데, 상기 항균잉크를 구성하는 각 성분이 고르게 혼합되도록 하는 역할을 할 뿐만 아니라 항균잉크의 항균성능을 더욱 향상시키는 역할을 한다.

상기 알킬벤질디메틸암모늄클로라이드는 알킬트리메틸 암모늄 클로라이드(Alkyl Trimethylammonium Chloride)의 CH3-기 한 개를 벤질기로 치환한 4차 암모늄연으로, 계면활성제의 역할 뿐만 아니라 항균성이 우수하여 항균제로의 역할도 한다.

상기 계면활성제의 함량이 4 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 계면활성제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 항균잉크의 인쇄성능을 저하시킬 수 있다.

또한, 상기 육각판상 산화아연은 0.1 내지 1 중량부가 함유되는데 항균잉크네 항균성을 부여하는 역할을 한다. 일반적으로 산화아연은 항균성이 우수하면서도 인체에 무해하고, 은이나 구리에 비해 가격이나 변색 등의 조건에서 우수한 장점을 나타낸다. 그러나, 일반적인 산화아연은 아연분말의 입자가 뭉침현상으로 인해 항균잉크 내에 고르게 분산되지 못하기 때문에 균질한 항균특성을 나타내는 항균잉크를 제공할 수 없었다. 그러나 육각판상 아연의 경우 판상으로 제조되어 극면이 넓어지고 넓은 극면에 Zn²⁺이온이 다량분포하기 때문에 뭉친현상이 개선될 뿐만 아니라 항균성이 향상되어 일반적인 산화아연 대비 우수한 항균성능을 나타내게 된다.

이때, 상기 육각판상 산화아연은 미립자 산화아연을 아연염 수용액 중에서 숙성하는 공정을 통해 제조될 수 있는데, 더욱 상세하게는 입자크기가 0.01 내지 1 ㎛인 미립자 산화아연을 아연염 수용액에 분산시키고, 그 상태에서 가열하여, 결정성장시키는 과정으로 이루어지며, 용매로는 저가이고 취급성도 안전한 물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 아연염 수용액은 특별히 한정되지 않으며, 아세트산아연, 질산아연, 황산아연, 염화아연, 포름산아연 등을 사용할 수 있고, 아연염 수용액 중에서도 특히 아세트산아연 수용액을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 육각판상 산화아연은 직경이 0.05 내지 5㎛인 것이 바람직한데 상기 산화아연의 함량이 0.1 중량부 미만이면 항균잉크의 항균성능이 저하되며, 상기 육각판상 산화아연의 함량이 1 중량부를 초과하게 되면 항균잉크의 항균성능은 크게 향상되지 않으면서 항균잉크의 인쇄성능이 저하될 수 있다.

상기의 성분으로 이루어지는 항균잉크는 상기 용매에 바인더수지, 염료 및 매염제 및 계면활성제를 혼합하여 용해물을 제조한 후에, 상기 용해물에 육각판상 산화아연을 혼합하고 교반하는 과정을 통해 제조된다.

상기 인쇄단계(S103)는 상기 항균잉크제조단계(S101)를 통해 제조된 항균잉크를 포장재에 인쇄하는 단계로, 상기 항균잉크제조단계(S101)를 통해 제조된 항균잉크를 포장재의 포면에 오프셋 방식이나 도포장치를 이용하여 직접도포하는 방식 등으로 인쇄한 후에, 자연건조하거나 열풍건조기를 이용하여 50 내지 90℃로 건조시키는 등의 과정을 통해 이루어진다.

이때, 상기 포장재의 재질은 종이, 골판지, 플라스틱, 천 및 금속 등 다양하게 적용될 수 있으며, 플라스틱 필름 등과 같은 비흡수성 재질은 인쇄단계 이전에 표면을 코로나 처리하는 것이 인쇄후 박리현상 억제와 인쇄공정의 효율성을 고려했을 때 바람직하다.

상기 항균코팅단계(S105)는 상기 인쇄단계(S103)를 통해 인쇄층이 형성된 포장재의 표면에 항균코팅제를 코팅하는 단계로, 상기 인쇄단계(S103)를 통해 인쇄층이 형성된 포장재의 표면에 항균코팅제를 100 내지 200 마이크로미터의 두께로 코팅하는 과정으로 이루어진다.

상기 항균코팅제의 코팅두께가 100 마이크로미터 미만이면 항균포장재의 항균성능이 제대로 발현되지 못하고, 상기 항균코팅제의 코팅두께가 100 마이크로미터를 초과하게 되면 항균포장재의 항균성능은 크게 향상되지 않으면서 제조비용이 지나치게 증가하게 된다.

이때, 상기 항균코팅제는 육각판상 산화아연이 함유되며, 접착제 100 중량부, 비극성 용매 40 내지 60 중랴부 및 육각판상 산화아연 0.1 내지 1 중량부를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 접착제는 아크릴계, 우레탄계 및 에폭시계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 투명도와 내스크레치성이 우수한 아크릴계 접착제를 사용하는 것이 더욱 바람직하며, 아크릴계 접착제로는 메틸메타아크릴계 접착제를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 비극성 용매는 상기 접착제 성분의 점도를 낮춰주기 때문에, 상기 육각판상 산화아연이 상기 접착제 성분에 고르게 도포될 수 있도록 하는 역할을 하는데, 헥산, 헵탄, 옥탄, 부틸 아세테이트, 에틸 셀로소브 및 부틸 셀로소브로 이루어진 그룹에서 선택되 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람지하다.

또한, 상기 육각판상 산화아연은 0.1 내지 1 중량부가 함유되는데 항균코팅제에 항균성을 부여하는 역할을 하는데, 상기 항균코팅제에 함유되는 육각판상 산화아연의 구체적인 설명은 상기 항균잉크게 기재된 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 항균포장재의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 항균포장재의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<제조예 1> 항균잉크의 제조

바인더수지(카르복시메틸셀룰로오스) 100 중량부에 용매(물 33 중량부 및 에탄올 67 중량부) 100 중량부, 염료(카본블랙) 5 중량부, 매염제(식물성 탄닌) 10 중량부 및 계면활성제(알킬벤질디메틸암모늄클로라이드) 7 중량부를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 용해한 후에, 상기 용해물에 육각판상 산화아연(직경 2~3㎛) 0.5 중량부를 추가로 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 항균잉크를 제조하였다.

<제조예 2> 항균코팅제의 제조

접착제(메틸메타아크릴레이트) 100 중량부, 비극성 용매(부틸 아세테이트) 50 중량부 및 육각판상 산화아연(직경 2~3㎛) 0.5 중량부를 교반기가 구비된 혼합장치에 투입하고 150rpm의 속도로 10분 동안 교반하여 항균코팅제를 제조하였다.

<제조예 3> 항균코팅제의 제조

상기 제조예 2와 동일하게 진행하되, 육각판상 산화아연(직경 2~3㎛) 0.1 중량부를 혼합하여 항균코팅제를 제조하였다.

<제조예 4> 항균코팅제의 제조

상기 제조예 2와 동일하게 진행하되, 육각판상 산화아연(직경 2~3㎛) 1 중량부를 혼합하여 항균코팅제를 제조하였다.

<실시예 1>

골판지의 전표면에 상기 제조예 1을 통해 제조된 항균잉크를 인쇄한 후에 자연건조하여 인쇄층을 형성하고, 상기 인쇄층이 형성된 골판지의 표면에 상기 제조예 2를 통해 제조된 항균코팅제를 150㎛의 두께로 도포한 후에 자연건조하여 항균포장재를 제조하였다.

<실시예 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 3을 통해 제조된 항균코팅제를 도포하여 항균포장재를 제조하였다.

<실시예 3>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 상기 제조예 4를 통해 제조된 항균코팅제를 도포하여 항균포장재를 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 항균포장재의 항균성능을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

{단, 항균성능은 용기 내부에 18시간 배양한 대장균과 상기 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 항균포장재를 시료를 투입하고, 다른 용기에는 대장균만 투입하여 시간대별로 대조시료와 시험시료의 균수를 비교하여 대장균의 감소율을 측정하는 방법을 이용하였다.

대장균 : Escherichia coil ATCC 25922

시험조건 : 시험균액을 35±1℃. RH 90± 5%에서 1시간, 2시간, 4시간 정치 배양 후 균수 측정

항균포장재 시료의 표면적 : 25cm²

감소율(％):({(Mb-Mc) / Mb)×100

Ma : 대조시료의 초기 균수(평균치)

Mb : 1 시간, 2시간, 4시간 배양 후 대조시료의 균수(평균치)

Mc : 1 시간, 2시간, 4시간 배양 후 시험시료의 균수(평균치)}

<표 1>

상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 3을 통해 제조된 항균포장재는 우수한 항균성능을 나타내는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 항균포장재의 제조방법은 육각판상 산화아연이 함유된 항균코팅제가 적용되어 인체에 무해하며 우수한 항균효과와 물성을 나타낼 뿐만 아니라 제조비용이 저렴한 항균포장재를 제공한다.

S101 ; 항균잉크제조단계
S103 ; 인쇄단계
S105 ; 항균코팅단계

Claims

항균잉크를 제조하는 항균잉크제조단계;
상기 항균잉크제조단계를 통해 제조된 항균잉크를 포장재에 인쇄하는 인쇄단계; 및
상기 인쇄단계를 통해 인쇄층이 형성된 포장재의 표면에 항균코팅제를 코팅하는 항균코팅단계;로 이루어지며,
상기 항균코팅제는 접착제 100 중량부, 비극성 용매 40 내지 60 중량부 및 육각판상 산화아연 0.1 내지 1 중량부로 이루어지고,
상기 접착제는 아크릴계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균포장재의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 항균잉크는 바인더수지, 용매, 염료, 매염제, 계면활성제 및 육각판상 산화아연으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균포장재의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
상기 항균잉크는 바인더수지 100 중량부, 용매 90 내지 110 중량부, 염료 1 내지 10 중량부, 매염제 5 내지 15 중량부, 계면활성제 4 내지 10 중량부 및 육각판상 산화아연 0.1 내지 1 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균포장재의 제조방법.
청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 바인더수지는 폴리비닐부틸알코올, 폴리아크릴아미드, 요소수지, 멜라민수지 및 카르복시메틸셀룰로오스로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균포장재의 제조방법.
청구항 2 또는 3에 있어서,
상기 계면활성제는 알킬벤질디메틸암모늄클로라이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 항균포장재의 제조방법.
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