KR102595107B1 - 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물을 이용한 포장재 제조 방법 및 이로부터 제조된 포장재 - Google Patents

알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물을 이용한 포장재 제조 방법 및 이로부터 제조된 포장재 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화하여 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 종래 알코올 베이스 잉크 조성물 대비 건조성이 향상되고 인쇄속도 및 작업속도가 우수한 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 잉크 조성물로 인쇄된 포장재는 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화함에도 발색력, 박리강도 등이 우수한 고품질의 인쇄층을 가지는 효과가 있다.

Description

알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물을 이용한 포장재 제조 방법 및 이로부터 제조된 포장재{The method for manufacturing packaging material using alcohol-based eco-friendly ink composition and packaging material thereby}
본 발명은 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물을 이용한 포장재 제조 방법 및 이로부터 제조된 포장재에 관한 것으로, 상세하게는, 총 휘발성 유기화합물(Total volatile organic compounds, TVOC)의 함량을 최소로 하는 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물 및 이로 인쇄된 포장재에 관한 것이다.
종래 연포장 기술 및 이에 인쇄되는 잉크 조성물은 가격 및 제품의 품질이 경쟁력의 중요 요소로 작용했다. 연포장은 식품의 포장 용도로 주로 사용되며, 예를 들어 플라스틱 필름, 종이, 알루미늄 호일, 섬유 등 유연성 재료를 사용하여 단일층 또는 복합 다층의 형태로 구성된 포장재이다.
연포장의 가장 중요한 점은 내용물의 품질 보존이지만, 이외에도 제품과 기업의 이미지를 효과적으로 표현할 수 있도록 미려한 외관을 가지고 있는 특징이 있으며, 이를 위해 포장재의 표면부에 인쇄층이 존재한다. 이러한 인쇄층은 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 공정으로 잉크 조성물이 기재에 인쇄되여 형성되며, 상기 잉크 조성물은 기본적으로 착색제, 수지 및 용제를 포함한다.
종래까지는 상기 용제로 VOC 규제물질, 예를 들어 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methylethylketone, MEK), 에틸아세테이트(Ethyl acetate, EA), 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA) 등의 인체에 해로 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOC)이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 종류의 용제는 산업안전보건기준 관리대상 유해물질에 속하며, 이를 포함하는 잉크 조성물은 총 휘발성 유기화합물(Total volatile organic compounds, TVOC)의 함량이 높고 환경오염의 원인이 될 뿐만 아니라 인체에 유해한 영향을 미치므로, 인쇄 공정 시 작업환경이 열악해지는 문제점이 있다. 특히 최근에는 안전 및 환경 문제가 더욱 중요시되면서, 휘발성 유기화합물의 사용을 최소화하기 위한 친환경적 요소가 필수적이다.
그러나 휘발성 유기화합물을 사용하지 않거나, 그 사용 함량을 감소시킬 경우, 휘발성 유기화합물의 특징인 휘발성이 떨어져 잉크 조성물의 건조 효율 및 인쇄속도가 저하되며, 발색력 또한 감소되는 문제가 발생한다. 따라서 고품질의 인쇄물을 제조할 수 없을 뿐만 아니라, 건조에 필요한 열풍 공정 및 이를 위한 건조 설비에 대한 비용이 증가되는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 한국등록특허공보 제10-2465827호에는 ‘에탄올 베이스 잉크를 이용한 포장재 제조방법 및 이로부터 제조된 포장재’가 개시되어 있다. 그러나 상기 특허의 잉크 조성물은 여전히 건조 효율 및 발색력이 떨어지는 것은 물론, 특히 인쇄물의 백그라운드(Back ground)에 적용되는 백색의 잉크 조성물이 사용될 경우, 그 사용량이 타색의 경우보다 큰 이유로 건조에 가장 많은 에너지 및 시간이 소요된다. 따라서 전체 인쇄속도가 백색의 잉크 조성물의 건조에 소요되는 만큼 느리게 조절되어야 하므로, 공정 효율 및 인쇄 품질이 저하되는 문제가 발생한다.
이에, 휘발성 유기화합물의 사용량을 감소시켜 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 종래 대비 건조성 및 발색력이 현저히 향상된 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물 및 이로 인쇄된 포장재에 대한 연구가 필요하다.
한국등록특허공보 제10-2465827호 (2022.11.07)
본 발명의 목적은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화하여 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 종래 알코올 베이스 잉크 조성물 대비 건조성이 향상되고 인쇄속도 및 작업속도가 우수한 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물을 이용한 포장재 제조방법 및 이로 부터 제조된 포장재에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화함에도 발색력, 박리강도 등이 우수한 고품질의 인쇄층을 형성할 수 있는 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물을 이용한 포장재 제조방법 및 이로 부터 제조된 포장재에 관한 것이다.
본 발명에 따른 포장재의 제조 방법은, 제1 필름층 상에 친환경 잉크 조성물을 인쇄하고 건조하여 인쇄층을 형성하는 인쇄 단계, 상기 인쇄층 상에 접착제를 도포하고 건조하여 접착층을 형성하는 접착 단계 및 상기 접착층 상에 제2 필름층을 적층하여 상기 제1 필름층과 상기 제2 필름층을 합지하는 합지 단계를 포함한다. 이때 상기 인쇄 단계에서, 그라비아 인쇄 공정은 선수가 200 내지 220 선인 동판으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은 안료, 바인더수지 및 알코올계 용제를 포함하며, 상기 알코올계 용제는 에탄올 및 t-부탄올을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물은 상기 안료 100 중량부에 대하여 상기 바인더수지 20 내지 80 중량부 및 상기 알코올계 용제 200 내지 300 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 알코올계 용제는 상기 에탄올 100 중량부에 대하여 상기 t-부탄올 5~20 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 알코올계 용제는 벤질알코올 및 2-부톡시에탄올 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물은 상기 안료 100 중량부에 대하여 상기 바인더수지 20 내지 80 중량부 및 상기 알코올계 용제 200 내지 300 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 알코올계 용제는 상기 에탄올 100 중량부에 대하여 상기 t-부탄올 5~20 중량부, 상기 벤질알코올 0.5 내지 5 중량부 및 상기 2-부톡시에탄올 0.1 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물은 열전도성 입자를 더 포함할 수 있으며, 상기 열전도성 입자의 열전도율은 200 내지 600 W/mK일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 열전도성 입자는 친수성 표면 개질된 구리 입자일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 친수성 표면 개질된 구리 입자는, 피롤리돈계 화합물을 포함하는 비양자성 분산매에 구리 입자를 분산시키는 분산액 제조 단계 및 상기 분산액에 산 또는 염기를 첨가하고 반응시켜 상기 피롤리돈계 화합물을 개환하는 표면 개질 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 분산액 제조 단계에서, 상기 피롤리돈계 화합물은 N-메틸피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-프로필피롤리돈, N-n-부틸피롤리돈, N-이소부틸피롤리돈, N-t-부틸피롤리돈, N-n-펜틸피롤리돈, N-(메틸부틸)피롤리돈 및 N-메톡시프로필피롤리돈 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 분산액 제조 단계에서, 상기 분산액은 상기 비양성자성 분산매 100 중량부에 대하여 상기 구리 입자 5~100 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 분산액 제조 단계에서, 상기 분산액은 물을 포함하는 양성자성 분산매를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 분산액 제조 단계에서, 상기 분산액은 상기 비양성자성 분산매 100 중량부에 대하여 상기 양성자성 분산매 10~90 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 표면 개질 단계에서, 상기 산 또는 상기 염기는 상기 비양성자성 분산매 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 표면 개질 단계에서, 상기 산이 첨가될 경우, 상기 분산액의 pH가 8 이상이 되도록 첨가될 수 있으며, 상기 염기가 첨가될 경우 상기 분산액의 pH가 6 이하가 되도록 첨가될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 친환경 잉크 조성물은 상기 안료 100 중량부에 대하여 상기 열전도성 입자 0.1 내지 3 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 열전도성 입자의 평균입경은 5 내지 100 nm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 열전도성 입자는 제1 평균입경을 가지는 제1 열전도성 입자 및 제2 평균입경을 가지는 제2 열전도성 입자를 포함할 수 있으며, 상기 제1 평균입경은 5 내지 40 nm일 수 있고, 상기 제2 평균입경은 50 내지 150 nm일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 열전도성 입자 및 상기 제2 열전도성 입자의 중량비는 1:0.5~2일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 안료는 산화물, 수산화물, 황화물, 페로시안화물,, 크롬산염, 규산염, 황산염, 탄산염, 인산염, 탄소 화합물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 무기안료; 및 아조계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 니트로소계 안료, 알리자린계 안료, 아닐린계 안료 및 축합다환계 안료 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 유기안료; 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 안료는 평균입경이 1 내지 10 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 안료는 제1 평균입경을 가지는 제1 안료 및 제2 평균입경을 가지는 제2 안료를 포함할 수 있으며, 상기 제1 평균입경은 1 내지 3 ㎛일 수 있고, 상기 제2 평균입경은 4 내지 10 ㎛일 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 바인더수지는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 폴리우레탄은 알코올 용해성 폴리우레탄 수지일 수 있다.
본 발명에 따른 포장재는, 제1 필름층; 상기 제1 필름층 상에 상기 친환경 잉크 조성물이 인쇄되어 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층 상에 적층되는 접착층; 및 상기 접착층 상에 적층되는 제2 필름층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 인쇄층의 인쇄는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 공정에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 제1 필름층 또는 상기 제2 필름층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 나일론 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화하여 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 종래 알코올 베이스 잉크 조성물 대비 건조성이 향상되고 인쇄속도 및 작업속도가 우수한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 잉크 조성물로 인쇄된 포장재는 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화함에도 발색력, 박리강도 등이 우수한 고품질의 인쇄층을 가지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용하여 필름에 인쇄하기 위한 인쇄 설비를 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 인쇄 설비를 통해 필름에 인쇄하는 장면을 나타낸 이미지이다.
이하 본 발명에 따른 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물 및 이로 인쇄된 포장재를 상세히 설명한다.
본 명세서에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 몇몇의 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
본 명세서에서 언급되는 ‘포함한다’는 ‘구비한다’, ‘함유한다’, ‘가진다’, ‘특징으로 한다’ 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 또한 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치 범위 외의 값 역시 정의된 수치 범위에 포함된다.
본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 ‘%’의 단위는 별다른 정의가 없는 한 ‘중량%’를 의미한다.
일반적으로, 잉크 조성물은 크게 안료, 바인더수지 및 용제로 구성되며, 종래 친환경 잉크 조성물은 휘발성 유기화합물의 용제를 대신하여 알코올 베이스의 용제가 사용됨으로써 인체 안정성이 향상되고 친환경인 장점이 있으나, 건조성이 떨어져 인쇄속도 및 작업속도가 좋지 못했다. 또한 상기 잉크 조성물 내 바인더수지의 경우 상기 알코올 베이스의 용제와 혼화성이 떨어져 용해력 및 분산력이 좋지 못하여 필름에 인쇄 시 강한 접착강도를 유지할 수 없고, 상기 조성물 내 안료의 경우도 상기 용제와 혼화성 떨어져 발색력이 저하되는 등 인쇄 품질이 현저히 저하되는 한계가 있었다.
이에, 본 발명에 따른 알코올 베이스의 친환경 잉크 조성물은 후술하는 성분을 포함함으로써, 환경부고시 제2015-181호(2015.9.11.)에 고시된 규제대상의 휘발성 유기화합물을 포함하지 않아 인체 안정성이 높고 친환경적이면서도, 종래 알코올 베이스의 잉크 조성물 대비 높은 건조성을 가지는 효과가 있다. 특히 알코올 베이스의 용제가 사용됨에도 상기 용제에 대한 바인더수지의 혼화성이 우수하여 포장재 재질의 필름에 인쇄 시 높은 접착강도를 구현하는 효과가 있으며, 상기 용제에 대한 안료의 혼화성도 우수하여 높은 발색력을 구현하는 효과가 있다.
따라서 본 발명은 친환경 잉크 조성물과 함께, 친환경 잉크 조성물로 인쇄된 포장재 및 이의 제조 방법을 제공하며, 포장재 제조 시 인쇄 과정에서 종래 대비 보다 친환경적으로 공정을 수행할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은 안료, 바인더수지 및 알코올(Alcohol)계 용제를 포함하며 상기 알코올계 용제가 에탄올(Ethanol)과 함께 t-부탄올(tert-butanol)을 포함함으로써, 상기 용제에 대한 바인더수지의 혼화성이 향상된다. 상기 바인더수지는 아래에서 더 구체적으로 설명되겠지만, 바람직하게는 폴리우레탄 수지일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지는 에탄올과 같은 일반적인 알코올계 용제에 대한 혼화성이 좋지 않으나, 용제로 에탄올과 함께 t-부탄올이 사용될 경우, 에탄올이 단독 용제로 사용되는 경우 대비 폴리우레탄 수지의 혼화성이 향상된다. 또한 상기 t-부탄올의 증기압은 에탄올의 증기압과 큰 차이를 가지지 않으므로, t-부탄올에 의한 건조성 저하가 크게 나타나지 않는다.
상기 t-부탄올은 이의 이성질체인 n-부탄올, sec-부탄올, 이소부탄올과는 증기압, 비열 등의 물성이 상이함에 따라, n-부탄올, sec-부탄올, 이소부탄올 등의 화합물이 t-부탄올을 대신할 경우 전술한 본 발명의 효과를 기대할 수 없다. 구체적으로, n-부탄올, sec-부탄올, 이소부탄올은 증기압이 1.3 kPa(at 20℃) 이하로 4 kPa(at 20℃) 이상인 t-부탄올보다 현저히 낮아, 건조성이 현저히 저하될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 알코올계 용제는 에탄올과 함께 t-부탄올을 후술하는 함량비 범위로 포함함으로써, 에탄올이 단독 용제로 사용되는 경우 대비 용제에 대한 바인더수지의 혼화성을 향상시킬 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 알코올계 용제는 에탄올을 포함하고 상기 에탄올 100 중량부에 대하여 t-부탄올을 5~20 중량부로 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 알코올계 용제는 벤질알코올(Benzyl alcohol) 및 2-부톡시에탄올(2-Butoxyethanol) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있으며, 벤질알코올 및 2-부톡시에탄올을 모두 포함하는 것이 보다 더 바람직하다.
상기 t-부탄올은 에탄올과 비교하여 비열이 높아 건조성에 부정적인 영향을 끼칠 수 있으나, 벤질알코올이 더 사용될 경우, t-부탄올에 의한 건조성 저하를 최소화할 수 있고, 바인더수지의 혼화성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상세하게, t-부탄올의 비열은 에탄올 대비 약 500 J/(Kg·K) 정도 높아 에탄올이 단독 용제로 사용되는 경우 대비 건조성이 떨어질 수 있으나, 벤질알코올의 비열은 에탄올 대비 약 1,000 J/(Kg·K) 정도 낮음에 따라 t-부탄올에 의한 건조성 저하를 개선할 수 있다. 또한 벤질알코올은 에탄올 대비 비교적 높은 탄소수 7로서 폴리우레탄과 같은 바인더수지와의 혼화성이 더 향상될 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 알코올계 용제는 에탄올 및 t-부탄올과 함께 벤질알코올을 후술하는 함량비 범위로 포함함으로써, t-부탄올에 의한 건조성 저하가 유의한 수준으로 나타나지 않으며, 용제에 대한 바인더수지의 혼화성을 더욱 향상시킬 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 알코올계 용제는 에탄올 100 중량부에 대하여 벤질알코올 0.5 내지 5 중량부를 포함하도록 조절될 수 있다.
상기 2-부톡시에탄올이 더 사용될 경우, 폴리우레탄 수지와 같은 바인더수지의 용제에 대한 혼화성을 현저히 향상시킬 수 있어 형성되는 인쇄층의 강도를 향상시키며, 용제에 대한 안료의 혼화성도 향상시켜 발색력을 높은 수준으로 구현할 수 있다. 상세하게, 2-부톡시에탄올은 OH기를 가지면서 동시에 에테르(ROR’)기를 가져 계면활성 특성을 가짐으로써, 폴리우레탄과 같은 바인더수지와의 혼화성을 현저히 향상시키는 것은 물론 안료와의 혼화성, 나아가 후술하는 추가 성분인 열전도성 입자와의 혼화성도 향상시킨다. 따라서 2-부톡시에탄올을 포함하는 용제에 상기 바인더수지 및 안료가 더 잘 분산되어 존재함으로써, 인쇄 후 건조되는 과정에서 형성되는 인쇄층의 접착강도가 더 향상되고, 발색력이 더 우수한 고품질의 인쇄층을 형성할 수 있다. 나아가 2-부톡시에탄올의 비열은 에탄올 대비 약 100 J/(Kg·K) 이상 낮음으로써, 더 높은 건조성을 기대할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 알코올계 용제는 에탄올 및 t-부탄올과 함께 2-부톡시에탄올을 후술하는 함량비 범위로 포함함으로써, 폴리우레탄 수지와 같은 바인더수지 및 안료의 용제에 대한 혼화성을 현저히 향상시킬 수 있어 형성되는 인쇄층의 강도 및 발색력을 더 높은 수준으로 구현할 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 알코올계 용제는 에탄올 100 중량부에 대하여 2-부톡시에탄올 0.1 내지 2 중량부를 포함하도록 조절될 수 있다.
상기 알코올계 용제가 에탄올 및 t-부탄올과 함께 벤질알코올 및 2-부톡시에탄올을 모두 포함할 경우, 전술한 효과, 즉, 안료 및 바인더수지의 혼화성, 건조성, 발색력, 인쇄층의 접착강도 등이 현저히 향상된다.
본 발명에 따른 잉크 조성물에서, 안료, 바인더수지 및 용제의 조성비는 크게 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 상기 안료 100 중량부에 대하여 상기 바인더수지 20 내지 80 중량부 및 상기 알코올계 용제 200 내지 300 중량부를 포함하도록 조절될 수 있다.
통상적으로, 인쇄 공정, 이후 더 구체적으로 설명되겠지만, 포장재에 사용되는 필름에 적용되는 그라비아 인쇄 공정은 인쇄 중 또는 인쇄 후 열풍건조가 수행됨에 따라 용제의 기화에 필요한 열에너지를 충분히 공급받을 수 있는 환경이다. 그러나 상기 환경이 지속적으로 유지된다고 하더라도, 잉크 조성물에 열에너지가 신속히 전달 가능하지 않을 경우, 건조성은 떨어질 수 있다. 일반적으로 사용되는 포장재 재질은 내열성이 좋지 않으므로 건조 온도를 높게 유지할 수 없어 건조 속도가 느리고 작업속도에 제한이 따른다. 하지만 본 발명은 알코올계 용제가 에탄올과 함께, t-부탄올, 벤질알코올, 2-부톡시에탄올 등을 포함함으로써 인쇄 후 건조 온도를 종래 대비 더 낮출 수 있으며, 인쇄속도 및 작업속도를 향상시킬 수 있다.
특히 휘발성 유기화합물 베이스의 용제가 사용되는 종래 잉크 조성물 이상의 건조성 확보를 위한 측면에서, 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물은 열전도성 입자를 더 포함할 수 있다. 잉크 조성물 내에 열전도성이 높은 열전도성 입자가 존재할 경우, 공기를 통해 잉크 조성물의 용제로 열에너지를 신속히 전달할 수 있음에 따라, 휘발성 유기화합물 베이스의 용제가 사용되는 종래 잉크 조성물 이상의 건조성 향상을 기대할 수 있다.
상기 열전도성 입자는 열전도성이 높은 재질을 가지며, 예를 들어 200 내지 600 W/mK의 열전도성을 가지는 것일 수 있다. 상기 열전도성을 가지는 입자의 예로, 구리 입자일 수 있으며, 바람직하게는 친수성 표면 개질된 구리 입자일 수 있다. 상기 열전도성 입자로 친수성 표면 개질된 구리 입자가 사용될 경우, 건조성을 현저히 향상시킬 수 있으면서, 용제에 대한 열전도성 입자의 분산력을 향상시켜 유의한 발색력의 저하 없이 건조성을 현저히 향상시킬 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 친환경 잉크 조성물은 상기 열전도성 입자를 후술하는 함량비 범위로 포함함으로써, 발색력의 저하 및 인쇄층의 접착강도의 저하는 없으면서, 건조성을 현저히 향상시킬 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 친환경 잉크 조성물은 안료 100 중량부에 대하여 열전도성 입자 0.1 내지 3 중량부를 포함하도록 조절될 수 있다.
상기 친수성 표면 개질된 구리 입자는 구리 입자 표면에 친수기를 가지는 화합물을 도입함으로써, 표면이 친수성으로 개질된 입자이다. 친수성 표면 개질 방법으로 공지된 다양한 방법들이 있겠지만, 전술한 t-부탄올, 벤질알코올, 2-부톡시에탄올 등을 포함하는 에탄올 베이스의 용제와의 혼화성 측면에서, 상기 친수성 표면 개질된 구리 입자는, 피롤리돈계 화합물을 포함하는 비양자성 분산매에 구리 입자를 분산시키는 분산액 제조 단계 및 상기 분산액에 산 또는 염기를 첨가하고 반응시켜 상기 피롤리돈계 화합물을 개환하는 표면 개질 단계를 포함하여 제조되는 것이 바람직하다.
상기 분산액 제조 단계에서, 상기 비양성자성 분산매는 입자의 표면에 -10mV 이상의 (-) 전하를 부여할 수 있음에 따라 유도된 입자 간 정전기적 힘에 의한 반발력이 별도의 분산제 없이도 입자의 초기 분산을 용이하게 하여 후속되는 표면 개질화에 유리하게 작용할 수 있다.
상기 분산액 제조 단계에서, 상기 피롤리돈계 화합물은 개환반응이 가능하여 친수기를 가지는 화합물로 전환될 수 있는 것이라면 무방하며, 예를 들어 (C1-C5)알킬피롤리돈계 화합물 또는 (C1-C5)알콕시(C1-C5)알킬피롤리돈계 화합물일 수 있다. 상기 (C1-C5)알킬피롤리돈계 화합물의 일 예로, N-메틸피롤리돈, N-에틸-2-피롤리돈, N-프로필피롤리돈, N-n-부틸피롤리돈, N-이소부틸피롤리돈, N-t-부틸피롤리돈, N-n-펜틸피롤리돈 및 N-(메틸부틸)피롤리돈 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. (C1-C5)알콕시(C1-C5)알킬피롤리돈계 화합물의 예로, N-메톡시프로필피롤리돈 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 분산액 제조 단계에서, 상기 분산액의 조성비는 피롤리돈계 화합물의 개환반응 및 구리 입자의 표면 친수화 반응이 수행될 수 있을 정도라면 크게 제한되지 않으며, 예를 들어 상기 분산액은 비양성자성 분산매 100 중량부에 대하여 구리 입자를 5~100 중량부로 포함하도록 조절될 수 있다.
상기 분산액 제조 단계에서, 상기 분산액은 양성자성 분산매를 더 포함할 수 있으며, 상기 양성자성 분산매는 예를 들어 물, 에탄올, 프로판올 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 분산액이 상기 양성자성 분산매를 포함할 경우, 상기 비양성자성 분산매 100 중량부에 대하여 상기 양성자성 분산매 10~90 중량부를 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐 이에 본 발명이 제한되지 않음은 물론이다.
상기 표면 개질 단계는 상기 분산액에 산 또는 염기를 첨가하여 피롤리돈계 화합물을 개환반응시키는 단계이다. 피롤리돈계 화합물이 개환반응할 경우, 양 말단에 각각 NH2기와 COOH기를 가지는 화합물로 전환되며, 이때 개환 반응한 화합물은 구리 입자의 표면 상에 결합되어 구리 입자의 표면이 친수성으로 개질된다. 여기서 기환 반응한 화합물은 매질(분산액)의 pH, 즉, 산 또는 염기 중 어떠한 것을 첨가하여 반응을 유도했느냐에 따라 입자의 표면에 결합되는 기(NH2 또는 COOH)가 달라진다. 바람직한 일 예로, 상기 표면 개질 단계에서 산이 사용될 경우, 개환된 화합물의 NH2기가 입자의 표면에 결합되어 입자의 표면층 외부가 COOH기로 개질됨에 따라 알코올 베이스의 용제에 대한 혼화성이 더 향상될 수 있다.
상기 표면 개질 단계에서, 상기 산 또는 상기 염기의 사용 함량은 피롤리돈계 화합물이 충분히 개환반응하여 구리 입자의 표면이 친수성으로 개질될 수 있을 정도라면 무방하다. 예를 들어 상기 산이 첨가될 경우, 상기 분산액의 pH가 8 이상이 되도록 첨가될 수 있으며, 상기 염기가 첨가될 경우 상기 분산액의 pH가 6 이하가 되도록 첨가될 수 있다. 중량이 관점에서 상기 산 또는 상기 염기는 상기 비양성자성 분산매 100 중량부에 대하여 1 내지 30 중량부로 상기 분산액에 첨가될 수 있다.
상기 산은 피롤리돈계 화합물의 개환반응을 유도할 수 있는 것이라면 무방하며, 예를 들어 염산, 황산, 아황산, 질산, 인산, 규산, 붕산, 아세트산, 포름산, 시트르산, 락트산, 아미노산, 타르타르산, 히알루론산, 아스코르브산, 글루코오스(glucose), 모노소듐 시트레이트(monosodium citrate), 다이소듐 시트레이트(disodium citrate), 트리소듐 시트레이트(trisodium citrate), 니트릴로트리아세트산(nitrilotriacetic acid, NTA), EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid), DPTA(diethylene triamine pentaacetic acid), EGTA(ethylene glycol tetraacetic acid), BAPTA(1,2-bis(o-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid), NOTA(1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic acid), DOTA(1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid), 니코티안아민(nicotianamine), 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA), 소듐 폴리아크릴레이트(sodium polyacrylate), 산성 백토(acid clay) 및 토산금속(earth-acid metal) 산화물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 염기는 피롤리돈계 화합물의 개환반응을 유도할 수 있는 것이라면 무방하며, 예를 들어 암모니아, 수산화암모늄, 수산화마그네슘, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화나트륨, 수산화바륨, 수산화알루미늄, 수산화철, 탄산수소나트륨, 탄산나트륨, 탄산칼슘, 탄산칼륨, 메틸아민, 암모늄퍼설페이트 및 아닐린으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 강염기일 수 있고, 바람직하게는 수산화암모늄일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 표면 개질 단계에서, 반응 온도는 피롤리돈계 화합물이 충분히 개환반응하여 구리 입자의 표면이 친수성으로 개질될 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 50 내지 120℃, 구체적으로 60 내지 100℃일 수 있다.
상기 열전도성 입자의 평균입경은 인접한 주변의 매질에 열을 효율적으로 전달할 수 있으면서 상기 매질에 잘 분산될 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 5 내지 100 nm인 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 상기 열전도성 입자는 제1 평균입경을 가지는 제1 열전도성 입자 및 제2 평균입경을 가지는 제2 열전도성 입자를 포함할 수 있으며, 이때 상기 제1 평균입경은 5 내지 40 nm이고, 상기 제2 평균입경은 50 내지 150 nm이다. 이처럼 2 이상의 다른 범위의 평균입경을 가지는 입자들이 사용될 경우, 인쇄층 형성 시 입자가 더 조밀하고 밀도가 더 높은 상태로 존재할 수 있어, 접착강도가 더 높은 인쇄층을 형성할 수 있고, 발색력의 저하를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
상기 제1 열전도성 입자 및 상기 제2 열전도성 입자의 중량비는 상기 효과가 구현될 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 1:0.5~2일 수 있다.
상기 바인더수지는 폴리우레탄 수지를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 폴리우레탄 수지는 잉크 분야에서 공지된 것을 사용하면 무방하다. 특히 상기 폴리우레탄 수지의 구체적 종류로 알코올 용해성 폴리우레탄 수지가 사용되는 것이 더욱 바람직하며, 상기 알코올 용해성 폴리우레탄 수지는 이미 잉크 사용 용도로 널리 시판되어 사용되므로, 공지된 것들을 사용하면 무방하다. 상기 폴리우레탄 수지의 중량평균분자량은 상기 알코올계 용제와의 혼화성이 좋으면서 필름 등의 기재에 대한 적절한 접착력을 가질 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 3,000 내지 100,000 g/mol, 구체적으로 3,000 내지 50,000 g/mol, 보다 구체적으로 3,000 내지 20,000 g/mol, 바람직하게는 3,000 내지 7,000 g/mol일 수 있다.
상기 안료는 공지된 다양한 종류의 안료가 사용되면 무방하며, 예를 들어 산화물, 수산화물, 황화물, 페로시안화물, 크롬산염, 규산염, 황산염, 탄산염, 인산염, 탄소 화합물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 무기안료; 및 아조계 안료, 프탈로시아닌계 안료, 니트로소계 안료, 알리자린계 안료, 아닐린계 안료 및 축합다환계 안료 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 유기안료; 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐 이에 본 발명이 제한되지 않음은 물론이다.
상기 안료는 평균입경은 잉크 조성물 내에 잘 분산될 수 있으면서 요구 발색력을 구현할 수 있을 정도라면 무방하며, 예를 들어 1 내지 10 ㎛일 수 있다. 본 발명의 일 예에 있어서, 상기 안료는 제1 평균입경을 가지는 제1 안료 및 제2 평균입경을 가지는 제2 안료를 포함할 수 있으며, 상기 제1 평균입경은 1 내지 3 ㎛일 수 있고, 상기 제2 평균입경은 4 내지 10 ㎛일 수 있다. 이를 만족할 경우, 분산성을 확보할 수 있어 인쇄 작업 시 높은 발색도를 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물은 물성, 가공성, 작업성, 저장 안정성 향상 측면에서 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 잉크 조성물이 첨가제를 더 포함할 경우, 그 함량은 크게 제한되는 것은 아니며, 일 예로, 안료 100 중량부에 대하여 상기 첨가제가 0.1 내지 40 중량부, 구체적으로 1 내지 30 중량부로 사용될 수 있다.
상기 첨가제의 종류로, 인쇄성 향상 보조제, 저장 안정성 향상제 및 가공성 향상제 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 인쇄성 향상 보조제 또는 저장 안정성 향상제의 구체적 예로, 로진 변성 수지 등이 있고, 가공성 향상제의 구체적 예로, 왁스 등이 있으며, 상용화된 시판 제품들을 사용하면 무방하다. 상기 왁스의 구체적 예로, 파라핀 왁스, 몬탄 왁스, 사솔 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 피셔-트로 왁스, 오피 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스와 같은 각종 합성 왁스류, 석유계 왁스, 탄화수소계 왁스, 미리스틱 산, 팔미틱 산, 스테아릭 산과 같은 지방산들 및 이들의 유도체, 광물계 왁스, 카나우바 왁스, 칸델라 왁스 및 밀납 왁스 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 하지만 이는 구체적인 일 예로서 설명된 것일 뿐 이에 본 발명이 제한되지 않음은 물론이다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은 다양한 인쇄 공정에 적용 가능하며, 예를 들어 그라비아 인쇄 공정, 구체적으로 롤투롤(Roll-to-roll) 방식의 그라비아 인쇄(Gravure printing) 공정에 용이하게 적용 가능하다. 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 공정에 사용되어 대량의 인쇄 공정이 가능하면서도, 지속적인 인쇄 공정 중에도 잉크 수용 장비에서의 증발에 의한 잉크의 농도 변화를 최소화하여, 일정한 품질의 인쇄층을 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 그라비아 인쇄 공정 등에 적용하여 원하는 글자, 그림 등이 인쇄된 포장재를 제조할 수 있다. 즉, 본 발명은 전술한 친환경 잉크 조성물로 형성된 인쇄층을 포함하는 포장재를 제공할 수 있으며, 구체적으로 상기 포장재는, 제1 필름층; 상기 제1 필름층 상에 상기 친환경 잉크 조성물이 인쇄되어 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층 상에 적층되는 접착층; 및 상기 접착층 상에 적층되는 제2 필름층;을 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 포장재의 제조 방법은, 제1 필름층 상에 상기 친환경 잉크 조성물을 인쇄하고 건조하여 인쇄층을 형성하는 인쇄 단계, 상기 인쇄층 상에 접착제를 도포하고 건조하여 접착층을 형성하는 접착 단계 및 상기 접착층 상에 제2 필름층을 적층하여 상기 제1 필름층과 상기 제2 필름층을 합지하는 합지 단계를 포함할 수 있다.
상기 필름층의 재질은 일반적으로 사용되는 포장재 재질이면 무방하며, 예를 들어 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate) 및 나일론(Nylon) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 구체적 예로, 연신 폴리프로필렌, 증착 무연신 폴리프로필렌, 무연신 폴리프로필렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 등이 있다.
상기 인쇄층은 전술한 친환경 잉크 조성물이 상기 제1 필름층에 인쇄되어 형성되며, 상기 인쇄는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 공정으로 수행될 수 있다. 상기 롤투롤 방식의 그라입아 인쇄 공정은 원기둥 형태의 동판의 표면부에 친환경 잉크 조성물이 도포된 후, 상기 동판의 표면부가 필름에 접한 상태에서 상기 동판이 회전하여 상기 필름에 인쇄층이 형성된다. 상기 동판의 표면부는 원하는 인쇄물이 출력될 수 있도록 음각으로 조각되어 있으며, 구체적으로, 상기 동판은 선수가 190 내지 230 선, 구체적으로 200 내지 220 선인 것이 사용될 수 있고, 조각 심도가 10 내지 12 ㎛인 것이 사용될 수 있다. 이를 만족할 경우, 잉크 조성물의 사용량을 저감하여 공정 단가를 낮출 수 있고, 작업성 및 생산성이 우수하며 인쇄 품질을 향상시킬 수 있다.
상기 인쇄 단계는 a) 상기 친환경 잉크 조성물을 인쇄하는 단계 및 b) 건조하여 인쇄층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 b) 단계는 상기 a) 단계에서 필름의 표면 상에 인쇄되어 로딩된 잉크 조성물을 건조하여 인쇄층을 형성하는 단계이다. 상기 건조는 다양한 방법으로 수행될 수 있고, 예를 들어 열풍건조일 수 있다. 이처럼 인쇄 후 열에너지를 지속적으로 공급받을 수 있음에 따라, 용제를 쉽게 기화시킬 수 있으며, 특히 잉크 조성물이 전술한 열전도성 입자를 포함함으로써, 용제를 효과적으로 증발시켜 높은 건조성을 기대할 수 있다. 상기 건조 시 온도는 크게 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 50 내지 200℃, 구체적으로 60 내지 120℃일 수 있다.
상기 인쇄 단계에서, a) 단계 및 b) 단계는 서로 독립된 환경에서 수행되는 것이 더 정밀한 온도 제어를 할 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다. 즉, 인쇄 공정과 건조 공정이 독립적인 환경에서 수행될 경우, 인쇄 장치의 모터, 팬 등의 작동으로 인해 발생할 수 있는 열을 건조 과정에서 배제할 수 있어, 건조 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은 인쇄 분야라면 제한되지 않고 다양한 용도에 사용 가능하며, 예를 들어 필름 재질의 포장재, 특히 식품 포장재의 용도로 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은 잔류 용제가 매우 낮고 종래 대비 인체 친화적임에 따라, 인체에 부정적으로 미칠 수 있는 문제를 최소화할 수 있어, 식품 포장재 용도에 적합하다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<잉크 조성물 제조 공정>
안료(Black CB-1000, Red 5703, Blue D2162DD, Yellow 141G, 켐텍커머스) 10 kg, 알코올 가용성 폴리우레탄 수지(PU-3300B, iSuo Chem) 4 kg, 제1 첨가제로 로진 변성 말레인산 수지(DR-130, DERUN) 1.5 kg, 제2 첨가제로 폴리에틸렌 왁스(AQUACER 8030, BYK) 0.2 kg, 알코올계 용제를 혼합하고, 충분히 믹싱하여 잉크 조성물을 제조하였다. 이때 상기 알코올계 용제는 에탄올 25 kg 및 t-부탄올 3 kg를 포함한다.
실시예 1에서 알코올 용제로 벤질알코올 0.8 kg을 추가로 혼합하여 잉크 조성물을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 1에서 알코올 용제로 2-부톡시에탄올 0.3 kg을 추가로 혼합하여 잉크 조성물을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 1에서 알코올 용제로 벤질알코올 0.8 kg 및 2-부톡시에탄올 0.3 kg을 추가로 혼합하여 잉크 조성물을 제조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
실시예 4의 잉크 조성물 제조 공정에서 하기 열전도성 입자 제조 공정에서 제조된 열전도성 입자 0.5 kg을 더 혼합하여 잉크 조성물을 제조한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
<열전도성 입자 제조 공정>
1. 구리 입자 제조 공정
구리아세테이트(Copper acetate) 50 g, 올레인산 30 g 및 톨루엔 300 g을 70℃에서 혼합하고, 환원제인 하이드라진 50 g을 더 혼합하여 반응시켰다. 이때 질소분위기에서 반응 온도를 10℃/min으로 100℃까지 증가시킨 후, 100℃를 유지하였다. 이렇게 총 2 시간 동안 반응시키고 25℃로 냉각한 후, 에탄올을 가해 세척하였다. 그리고 원심분리기를 이용하여 구리 입자를 분리 및 수득하였으며, 상기 구리 입자의 평균입경은 약 25 nm였다.
2. 표면 개질된 구리 입자 제조 공정
2.1. 분산액 제조 공정
상기 구리 입자 10 g, N-메틸피롤리돈 70 g 및 물 30 g을 혼합하고 교반하여 구리 입자가 분산된 분산액을 제조하였다.
2.2. 표면 개질 공정
상기 분산액에 pH 8.5가 될 함량으로 암모니아를 첨가하고, 80℃에서 12 시간 동안 교반하여 N-메틸피롤리돈을 개환 반응시켰다. 이때 개환 반응한 화합물은 구리 입자의 표면 상에 결합되어 입자 표면이 친수성으로 개질된다. 그리고 친수성 표면 개질된 구리 입자를 액상으로부터 분리한 후, 에탄올 및 물로 순차적으로 세척하여 열전도성 입자를 수득하였다.
실시예 4의 잉크 조성물 제조 공정에서 하기 열전도성 입자 제조 공정에서 제조된 제1 열전도성 입자 0.25 kg 및 제2 열전도성 입자 0.25 kg을 더 혼합하여 잉크 조성물을 제조한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
<열전도성 입자 제조 공정>
1. 제1 열전도성 입자 제조 공정
실시예 5의 열전도성 입자 제조 공정과 동일한 방법으로 평균입경이 약 25 nm인 제1 열전도성 입자를 제조하였다.
1. 제2 열전도성 입자 제조 공정
실시예 5와 동일하게 열전도성 입자를 제조하되, 반응 온도를 조절하여 평균입경이 약 100 nm인 제2 열전도성 입자를 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서 알코올 용제로 t-부탄올을 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 잉크 조성물을 제조하였다.
[실험예 1] 총 휘발성 유기화합물 시험
실시예 1 내지 실시예 6에서 제조된 잉크 조성물을 이용하여 그라비아 인쇄 시 발생하는 휘발성 유기화합물의 총량을 측정하였다. 구체적으로, 상기 잉크 조성물을 연신폴리프로필렌(OPP)에 그라비아 인쇄하여 잉크층을 형성한 후 8 시간 동안 열풍 건조하여 시편을 제작하였으며, 이때 시편의 총 제작 시간 동안 발생하는 휘발성 유기화합물의 총량을 측정하였다. 상기 휘발성 유기화합물은 환경부고시 제2015-181호(2015.9.11.)에 고시된 규제대상 화합물이다. 또한 상기 그라비아 인쇄 시, 사용된 실린더로 210 선, 조각 심도가 10 ㎛인 저심도 동판이 사용되었다.
그 결과, 실시예 1 내지 실시예 6의 잉크 조성물 모두에 대하여 총 휘발성 유기화합물이 0.004 mg/m2h 미만으로 측정되어, 오차 범위 내에서 휘발성 유기화합물이 실질적으로 발생하지 않음을 확인하였다.
[실험예 2] 발색력 시험
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에서 제조된 잉크 조성물을 이용하여 그라비아 인쇄 시 발색력을 측정하였다. 구체적으로, 도 1과 같은 인쇄 설비를 통해 상기 잉크 조성물을 연신폴리프로필렌(OPP)에 그라비아 인쇄하여 잉크층을 형성한 후 8 시간 동안 열풍 건조하여 시편을 제작하였다. 그리고 상기 시편에 대하여 X-Rite 社 eXactTM 장치를 사용하여 CIELAB 색공간을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 여기서 색 좌표는 L*, a*, b*로 표시되며, L*는 명도, a*는 Red와 Green의 정도, b*는 Yellow와 Blue의 정도를 나타내는 입체 좌표이다. 또한 상기 그라비아 인쇄 시, 사용된 실린더로 210 선, 조각 심도가 10 ㎛인 저심도 동판이 사용되었다.
[실험예 3] 건조 라미네이트 강도 시험
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에서 제조된 잉크 조성물을 필름에 그라비아 인쇄한 시편에 대하여 건조 라미네이트 강도를 측정하였다. 구체적으로, 도 1과 같은 인쇄 설비를 통해 상기 잉크 조성물을 연신폴리프로필렌(OPP)에 3 g/m2의 양으로 인쇄하고 45℃에서 50 초간 열풍 건조하여 인쇄층을 형성하였다. 상기 그라비아 인쇄 시, 사용된 실린더로 210 선, 조각 심도가 10 ㎛인 저심도 동판이 사용되었다. 그리고 상기 인쇄층 상에 2액형 폴리우레탄 접착제를 3 g/m2의 양으로 도포하고, 무연신 폴리프로필렌(CPP)을 적층한 후, 65℃의 오븐에서 1 일간 열처리하여 시편을 제작하였다. 이때 시편은 폭 15 mm의 크기로 절단하여 제작되었으며, 만능재료시험기를 이용하여 절단한 각 필름의 300 mm/min 속도에서의 T형 박리강도를 측정하였다. 이에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
[실험예 4] 건조 성능 시험
실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1에서 제조된 잉크 조성물을 필름에 그라비아 인쇄한 후, 완전히 건조될 때까지 걸리는 시간과, 문제가 발생하지 않는 최대 인쇄속도를 측정하였다. 구체적으로, 도 1과 같은 인쇄 설비를 통해 상기 잉크 조성물을 연신폴리프로필렌(OPP)에 인쇄하고 45℃에서 열풍 건조하여 인쇄층을 형성하였다. 그리고 완전히 마를 때까지 걸리는 시간을 측정하였다. 이때 완전히 마르는 기준은 다른 필름으로 인쇄층을 닦았을 시 묻어나지 않을 정도로 하였으며, 구역을 나눠 다수의 인쇄층을 형성하고, 5 초 단위 간격으로 각 구역의 인쇄층을 필름으로 닦아 묻어나는 정도를 반복 측정하였다. 또한 상기 건조 시간 측정과 함께 완전히 건조된 인쇄층이 형성되는 수준에서의 최대 인쇄속도를 측정하였다. 상기 그라비아 인쇄 시, 사용된 실린더로 210 선, 조각 심도가 10 ㎛인 저심도 동판이 사용되었다.
구성 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1
안료(kg) 10
알코올 가용성 폴리우레탄 수지(kg) 4
제1 첨가제(kg) 1.5
제2 첨가제(kg) 0.2
알코올계 용제(kg) 에탄올 25 25 25 25 25 25 25
t-부탄올 3 3 3 3 3 3 -
벤질알코올 - 0.8 - 0.8 0.8 0.8 -
2-부톡시에탄올 - - 0.3 0.3 0.3 0.3 -
열전도성 입자(kg) 입경 25 nm - - - - 0.5 0.25 -
100 nm - 0.25
발색력 흑색 L* 6.43 6.61 6.53 7.21 7.13 7.17 5.81
a* 1.82 1.84 1.85 1.90 1.85 1.88 1.78
b* 2.17 2.32 2.45 2.72 2.61 2.65 1.92
미색 L* 87.31 88.51 88.79 91.12 91.01 91.07 86.17
a* 3.04 3.06 3.08 3.13 3.11 3.12 3.01
b* 21.82 22.34 22.51 23.34 23.08 23.25 21.35
건조 라미네이트 강도(g/mm) 157 163 238 261 267 272 153
건조 시간(초) 30 25 25 25 20 20 30
최대 인쇄속도(m/min) 190 195 190 195 205 205 180

Claims (6)

  1. 제1 필름층 상에 친환경 잉크 조성물을 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 공정으로 인쇄하고 건조하여 인쇄층을 형성하는 인쇄 단계
    상기 인쇄층 상에 접착제를 도포하고 건조하여 접착층을 형성하는 접착 단계 및
    상기 접착층 상에 제2 필름층을 적층하여 상기 제1 필름층과 상기 제2 필름층을 합지하는 합지 단계를 포함하며,
    상기 인쇄 단계에서, 그라비아 인쇄 공정은 선수가 190 내지 230 선인 동판으로 수행되고,
    상기 친환경 잉크 조성물은 안료, 바인더수지, 알코올계 용제 및 열전도성 입자를 포함하며,
    상기 바인더수지는 알코올 용해성 폴리우레탄 수지를 포함하며,
    상기 알코올계 용제는 에탄올, t-부탄올, 벤질알코올 및 2-부톡시에탄올을 포함하며,
    상기 열전도성 입자는 열전도율이 200 내지 600 W/mK인 친수성 표면 개질된 구리 입자이며,
    상기 친수성 표면 개질된 구리 입자는,
    피롤리돈계 화합물을 포함하는 비양자성 분산매에 구리 입자를 분산시키는 분산액 제조 단계 및
    상기 분산액에 산 또는 염기를 첨가하고 반응시켜 상기 피롤리돈계 화합물을 개환하는 표면 개질 단계를 포함하여 제조되는 포장재의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항의 제조 방법으로 제조되는 포장재로서,
    상기 포장재는,
    상기 제1 필름층;
    제1 필름층 상에 친환경 잉크 조성물이 인쇄되어 형성되는 인쇄층;
    상기 인쇄층 상에 적층되는 접착층; 및
    상기 접착층 상에 적층되는 제2 필름층;을 포함하는 포장재.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030007523A (ko) * 2000-04-17 2003-01-23 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 표시패널용 잉크와 이것을 이용한 플라즈마 디스플레이패널의 제조방법
KR101597856B1 (ko) * 2008-12-09 2016-02-25 다이스타 컬러스 디스트리뷰션 게엠베하 섬유-반응성 아조 염료 및 염료 혼합물, 이의 제조 및 이의 용도
KR101987387B1 (ko) * 2017-09-27 2019-06-10 한국화학연구원 광소결 전도성 전극 및 이의 제조방법
JP2022547235A (ja) * 2019-09-03 2022-11-10 グローバル グラフェン グループ，インコーポレイテッド グラフェン系弾性熱拡散フィルム
KR102465827B1 (ko) 2021-12-03 2022-11-10 (주)원광지앤피 에탄올 베이스 잉크를 이용한 포장재 제조방법 및 이로부터 제조된 포장재
KR102499792B1 (ko) * 2022-02-04 2023-02-14 주식회사 동서 Non VOC 잉크를 이용한 친환경 포장재 및 그 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030007523A (ko) * 2000-04-17 2003-01-23 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 표시패널용 잉크와 이것을 이용한 플라즈마 디스플레이패널의 제조방법
KR101597856B1 (ko) * 2008-12-09 2016-02-25 다이스타 컬러스 디스트리뷰션 게엠베하 섬유-반응성 아조 염료 및 염료 혼합물, 이의 제조 및 이의 용도
KR101987387B1 (ko) * 2017-09-27 2019-06-10 한국화학연구원 광소결 전도성 전극 및 이의 제조방법
JP2022547235A (ja) * 2019-09-03 2022-11-10 グローバル グラフェン グループ，インコーポレイテッド グラフェン系弾性熱拡散フィルム
KR102465827B1 (ko) 2021-12-03 2022-11-10 (주)원광지앤피 에탄올 베이스 잉크를 이용한 포장재 제조방법 및 이로부터 제조된 포장재
KR102499792B1 (ko) * 2022-02-04 2023-02-14 주식회사 동서 Non VOC 잉크를 이용한 친환경 포장재 및 그 제조방법

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