KR102672289B1 - 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화하여 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 인쇄 시 종래 알코올 베이스 잉크 조성물 대비 건조성이 향상되며 인쇄속도 및 작업속도가 우수한 효과가 있다. 또한 발색력, 박리강도 등이 우수한 고품질의 인쇄층을 형성할 수 있으며, 내구성, 내후성 및 방오성이 우수하고, 인쇄층 표면에서의 항균성 금속 입자의 분포도를 높일 수 있는 등 항균 특성이 우수한 효과가 있다.
Description
본 발명은 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법에 관한 것으로, 상세하게는, 총 휘발성 유기화합물(Total volatile organic compounds, TVOC)의 함량을 최소화할 수 있고 인쇄 시 작업자에게 안전한 환경을 조성할 수 있으면서도 품질이 우수한 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법에 관한 것이다.
친환경이라는 단어는 현재 모든 산업 분야의 흐름으로 자리잡고 있다. 이는 지속 가능한 사회발전을 위한 기업과 투자자의 사회적 책임이 중요해지면서 더 가속화되고 있다.
식품 등에 사용되는 포장은 제품과 기업의 이미지를 효과적으로 표현할 수 있도록 미려한 외관을 구현하기 위해, 또한 상세내용을 표현하기 위해, 포장재의 표면부에 인쇄층을 형성한다. 이러한 인쇄층은 일반적으로 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 공정으로 잉크 조성물이 기재 필름에 인쇄되어 형성된다. 그라비아 인쇄는 용매의 속건성을 이용한 생산성이 높은 인쇄 방법으로, 국내 인쇄 잉크 시장의 약 30%의 점유율을 갖는 인쇄 방법이며, 여기에 사용되는 잉크 조성물은 기본적으로 안료, 바인더 수지 및 용매를 포함한다.
이러한 그라비아 인쇄 공정에 사용되는 종래 잉크 조성물은 VOC 규제물질이 사용됨에 따라 환경오염의 원인이 되며, 조성적으로 50% 이상의 휘발성 유기화합물이 용매로 사용되기 때문에 인체에 유해한 영향을 미쳐 작업환경 열악해지고, 환경오염을 유발하는 등 문제점이 있다. 구체적으로, 종래까지는 용매로 VOC 규제물질, 예를 들어 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methylethylketone, MEK), 에틸아세테이트(Ethyl acetate, EA), 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA) 등의 인체에 해로운 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOC)이 주로 사용되었다. 그러나 이러한 종류의 용매는 산업안전 보건기준 관리대상 유해물질에 속하며, 이러한 유해물질을 포함하는 잉크 조성물은 총 휘발성 유기화합물(Total volatile organic compounds, TVOC)의 함량이 높아 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.
하지만 휘발성 유기화합물을 사용하지 않거나, 그 사용 함량을 감소시킬 경우, 휘발성 유기화합물의 특징인 휘발성이 떨어져 잉크 조성물을 인쇄할 시 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 등 전체 인쇄속도가 느리게 조절될 수밖에 없으며, 공정 효율 및 인쇄 품질이 더 향상되어야 할 필요가 있다.
또한 포장재는 인체 접촉, 특히 손과의 접촉이 잦은 물품이므로, 세균, 바이러스가 표면에 생존하여 인체에 감염을 유발할 뿐만 아니라, 이물질 등의 부착이 쉬워 항균성, 내오염성이 떨어지는 문제가 있다. 구체적으로, 인쇄층의 표면이 세균이나 악취의 원인균 등으로 오염될 경우, 오염된 인쇄층에 접촉한 사용자가 관련 질병에 감염될 확률이 높아질 수 있다.
이에 필름 기재에 항균 기능성을 부여하기 위한 다양한 방법이 제안되었으며, 그 중 항균 활성을 갖는 항균성 금속 입자를 활용한 코팅 방법이 있다. 그러나 항균성 금속 입자는 표면에서 분포도가 높아야 항균 효율을 기대할 수 있는데, 종래의 경우 항균성 금속 입자의 큰 비중에 의해 코팅 조성물 도포 후 건조 과정에서 입자가 코팅층 아래로 침하하여 층을 형성하므로 항균 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 항균성을 오랜 시간 유지하기 위해서는 높은 경도, 내후성 등이 필요할 뿐만 아니라 방오성도 요구된다.
이에, 휘발성 유기화합물의 사용량을 감소시켜 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 종래 대비 건조성 및 발색력이 우수하며, 내구성, 내후성과 함께 항균성 및 방오성도 우수한 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법에 대한 연구가 필요하다.
본 발명의 목적은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화하여 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 인쇄 시 종래 알코올 베이스 잉크 조성물 대비 건조성이 향상되며 인쇄속도 및 작업속도가 우수한 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화함에도 발색력, 박리강도 등이 우수한 고품질의 인쇄층을 형성할 수 있는 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인쇄 및 건조 후 인쇄층에 용매가 잔류하는 문제를 방지하여 식품 포장재 용도에 적합한 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내구성, 내후성 및 방오성이 우수하고, 인쇄층 표면에서의 항균성 금속 입자의 분포도를 높일 수 있는 등 항균 특성이 우수한 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은, 친환경 잉크 조성물을 기재 필름(10) 상에 인쇄하여 용매 함유 인쇄층(11)을 형성하는 인쇄 단계 및 상기 용매 함유 인쇄층(11)의 용매를 증발시켜 건조 인쇄층(11)을 형성하는 건조 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 인쇄 단계에서, 상기 인쇄는 상기 잉크 조성물이 외주면에 로딩된 롤 형태의 동판(100)을 상기 기재 필름(10)의 일 면에 접촉시키는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄이되, 중력 방향을 기준으로 상기 기재 필름(10)의 하측에 상기 동판(100)이 위치하고, 상기 기재 필름(10)의 하면에 상기 동판(100)의 외주면이 접촉 및 인쇄되어 상기 용매 함유 인쇄층(11)이 상기 기재 필름(10)의 하면에 형성될 수 있으며, 상기 건조 단계에서, 상기 건조는 상기 용매 함유 인쇄층이 형성된 기재 필름(10)의 면이 중력 방향을 향하여 위치한 상태에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 인쇄 단계에서, 상기 친환경 잉크 조성물은 안료(12), 바인더 수지(13) 및 용매를 포함하되, 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
GP/GS > 2.5
상기 식 1에서, GP는 상기 안료의 비중이고, GS는 상기 용매의 비중이다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 인쇄 단계에서, 상기 친환경 잉크 조성물은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
GP/GB > 2
상기 식 2에서, GP는 상기 안료의 비중이고, GB는 상기 바인더 수지의 비중이다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은, 상기 건조 단계 이후에, 상기 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)과 보호 필름(20)을 합지하여 적층 필름(30)을 제조하되, 상기 건조 인쇄층이 상기 기재 필름(10)과 상기 보호 필름(20) 사이에 개재되도록 하는 합지 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 합지 단계의 보호 필름(20)은, 이형 필름(50) 상에 항균성 코팅 조성물을 분사하여 용매 함유 코팅층을 형성하는 코팅 단계, 상기 용매 함유 코팅층을 건조하여 건조 코팅층을 형성하는 용매 제거 단계 및 상기 이형 필름(50)으로부터 건조 코팅층을 떼어내어 보호 필름(20)을 수득하는 박리 단계를 포함하여 제조될 수 있으며, 상기 코팅 단계에서, 중력 방향을 기준으로 상기 이형 필름(50)의 하측에 분사 장치(300)가 위치하고, 상기 이형 필름(50)의 하면에 상기 분사 장치(300)로부터 상기 항균성 코팅 조성물이 분사되어 상기 용매 함유 코팅층이 상기 이형 필름(50)의 하면에 형성될 수 있으며, 상기 용매 제거 단계에서, 상기 건조는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름(50)의 면이 중력 방향을 향하여 위치한 상태에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 코팅 단계에서, 상기 항균성 코팅 조성물은 항균성 금속 입자(21), 구조 형성제(22) 및 용매를 포함하되, 하기 식 3 및 하기 식 4를 만족할 수 있다.
[식 3]
GM/GS > 5
[식 4]
GM/GC > 2
상기 식 3에서, GM은 상기 항균성 금속 입자의 비중이고, GS는 상기 용매의 비중이며, 상기 식 4에서, GM은 상기 항균성 금속 입자의 비중이고, GC는 상기 구조 형성제의 비중이다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화하여 친환경적이고 인체 안정성이 향상되면서도, 인쇄 시 종래 알코올 베이스 잉크 조성물 대비 건조성이 향상되며 인쇄속도 및 작업속도가 우수한 효과가 있다.
본 발명의 에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은 휘발성 유기화합물의 사용량을 최소화함에도 발색력, 박리강도 등이 우수한 고품질의 인쇄층을 형성할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은 인쇄 및 건조 후 인쇄층에 용매가 잔류하는 문제를 방지하여 식품 포장재 용도에 적합한 효과가 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은 내구성, 내후성 및 방오성이 우수하고, 인쇄층 표면에서의 항균성 금속 입자의 분포도를 높일 수 있는 등 항균 특성이 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 기재 필름에 인쇄층 형성 시 인쇄 단계 및 건조 단계의 하부 인쇄 방법을 간단하게 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 보호 필름 제조 시 코팅 단계 및 건조 단계의 하부 코팅 방법과 박리 단계를 간단하게 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 기재 필름의 적층 구조, 보호 필름의 적층 구조, 그리고 이들이 합지된 적층 필름의 적층 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 기재 필름과 보호 필름을 합지하는 합지 단계를 간단하게 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 보호 필름 제조 시 코팅 단계 및 건조 단계의 하부 코팅 방법과 박리 단계를 간단하게 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 기재 필름의 적층 구조, 보호 필름의 적층 구조, 그리고 이들이 합지된 적층 필름의 적층 구조를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 인쇄 방법에서, 기재 필름과 보호 필름을 합지하는 합지 단계를 간단하게 나타낸 공정도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법을 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.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은, 친환경 잉크 조성물을 기재 필름(10) 상에 인쇄하여 용매 함유 인쇄층(11)을 형성하는 인쇄 단계 및 상기 용매 함유 인쇄층(11)의 용매를 증발시켜 건조 인쇄층(11)을 형성하는 건조 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 인쇄 단계에서 인쇄는 하부 인쇄 방법, 즉, 중력 방향의 역 방향으로 상기 기재 필름(10)의 하면에 수행됨으로써, 형성되는 인쇄층(11)의 발색력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 구체적으로, 상기 인쇄 단계에서, 상기 인쇄는 상기 잉크 조성물이 외주면에 로딩된 롤 형태의 동판(100)을 상기 기재 필름(10)의 일 면에 접촉시키는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄이되, 도 1에 도시된 바와 같이, 중력 방향을 기준으로 상기 기재 필름(10)의 하측에 상기 동판(100)이 위치하고, 상기 기재 필름(10)의 하면에 상기 동판(100)의 외주면이 접촉 및 인쇄되어 상기 용매 함유 인쇄층(11)이 상기 기재 필름(10)의 하면에 형성될 수 있다. 이처럼 아래에서 위를 향하여 인쇄되어 인쇄층(11)이 기재 필름(10)의 하면에 형성될 경우, 상기 인쇄층(11)의 용매 내에 분산되어 존재하는 안료 입자가 중력에 의해 인쇄층(11)의 표면 측으로 침강함으로써, 안료의 색을 더 잘 나타낼 수 있다.
또한 상기 건조 단계에서, 상기 건조는 상기 용매 함유 인쇄층이 형성된 기재 필름(10)의 면이 중력 방향을 향하여 위치한 상태에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 기재 필름(10)의 용매 함유 인쇄층(11)이 형성된 면이 지면을 향하도록 상기 기재 필름(10)을 위치하여 건조가 수행될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기재 필름(10)의 용매 함유 인쇄층(11)이 형성된 면 하측에 열풍기가 위치하여 건조가 수행될 수 있다. 이처럼 인쇄층(11)이 중력 방향으로, 즉, 지면을 향하도록 기재 필름(10)을 위치하여 건조가 수행될 경우, 상기 인쇄층(11)의 용매 내에 분산되어 존재하는 안료 입자가 중력에 의해 인쇄층(11)의 표면 측으로 침강하면서 용매가 증발 및 제거됨으로써, 전술한 바와 같은 우수한 발색력을 구현할 수 있다.
상기 건조 단계에서, 건조 온도 및 건조 시간은 용매 함유 인쇄층(11)의 용매가 모두 제거될 수 있을 정도로서, 예를 들어 40 내지 90℃ 및 0.5 내지 100 분 동안 수행될 수 있다.
상기 인쇄층(11)을 형성하는 친환경 잉크 조성물은 안료(12), 바인더 수지(13) 및 용매를 포함한다. 상세하게, 인쇄 단계에서 기재 필름(10) 상에 형성된 용매 함유 인쇄층(11)은 건조 단계를 거치면서 용매가 증발되어 제거됨으로써, 바인더 수지(13)의 매트릭스 내부에 안료(12)가 함입되어 건조 인쇄층(11)으로 전환된다. 이때 안료(12)는 용매보다 비중이 크므로, 용매가 증발되어 제거되는 건조를 거치면서 아래로 침강하므로, 일반적인 상부 인쇄 방법을 사용할 경우, 바인더 수지(13)로 형성된 매트릭스의 하부에 안료(12)가 위치할 확률이 높아진다. 하지만 본 발명에서와 같이 하부 인쇄 방법을 사용할 경우, 인쇄층(11)의 표면이 중력 방향, 즉, 지면을 향하고 있으므로, 바인더 수지(13)로 형성된 매트릭스의 상부인 표면부에 안료(12)가 위치할 확률이 높아진다. 따라서 전술한 바와 같이 안료의 색을 더 잘 나타낼 수 있어 발색력이 우수한 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 안료(12)는 용매보다 비중이 더 높으며, 상기 안료(12)를 포함하는 친환경 잉크 조성물은 하기 식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 식 1에서, GP는 상기 안료의 비중이고, GS는 상기 용매의 비중이다.
[식 1]
GP/GS > 2.5
또한 상기 안료(12)는 상기 바인더 수지(13)보다 비중이 더 높으며, 상기 안료(12)를 포함하는 친환경 잉크 조성물은 하기 식 2를 만족하는 것이 바람직할 수 있다. 하기 식 2에서, GP는 상기 안료의 비중이고, GB는 상기 용매의 비중이다.
[식 2]
GP/GB > 2
이와 같이, 상기 식 1 및/또는 상기 식 2를 만족하는 안료(12)와 용매가 사용될 경우, 상기 인쇄(건조) 단계에서 인쇄(건조) 시 안료(12)가 중력 방향으로 더 잘 침강하도록 함으로써, 인쇄층(11)의 표면부에 상기 안료(12)가 위치할 확률이 크게 증가할 수 있다. 따라서 상기 인쇄층(11)의 발색력이 크게 향상될 수 있다.
바람직한 일 예로, 상기 안료(12)의 비중은 2.5~10일 수 있다.
상기 안료(12)는 용매보다 큰 비중, 바람직하게는 상기 식 1 및/또는 상기 식 2를 만족하는 것으로서, 요구되는 색을 구현할 수 있도록 이 분야에 공지된 다양한 종류의 것이 사용될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 안료(12)는 산화물, 수산화물, 황화물, 페로시안화물, 크롬산염, 규산염, 황산염, 탄산염, 인산염, 탄소 화합물 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 성분을 포함하는 무기안료를 포함할 수 있다. 상기 성분은 광물로부터 유래된 것일 수 있으며, 예를 들어 광물성 무기안료가 사용될 수 있다.
상기 안료(12)의 평균입경은 잉크 조성물 내에 잘 분산될 수 있으면서 요구 발색을 구현할 수 있을 정도로서, 예를 들어 1 내지 10 ㎛일 수 있다.
상기 바인더 수지(13)는 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 수지 및 폴리비닐부티랄(Polyvinyl butyral, PVB) 수지 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 바인더 수지(13)로 폴리우레탄 수지가 사용되는 것이 바람직할 수 있으며, 폴리우레탄 수지와 폴리비닐부티랄 수지가 함께 사용되는 것이 더 바람직할 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지 및 상기 폴리비닐부티랄 수지가 함께 사용될 경우, 이들의 중량비는 전술한 효과와 함께 기재 필름(10)과 안료(11)간 접착력을 더 잘 구현할 수 있는 측면에서, 예를 들어 1:1~5인 것이 바람직할 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지는 상기 용매에 잘 용해될 수 있도록 알코올 용해성 폴리우레탄 수지가 사용되는 것이 좋다. 상기 알코올 용해성 폴리우레탄 수지는 시판되는 공지된 것을 사용하면 된다. 상기 폴리비닐부티랄 수지도 마찬가지로 시판되는 공지된 것을 사용하면 된다.
상기 폴리우레탄 수지 또는 상기 폴리비닐부티랄 수지의 중량평균분자량은 상기 용매와의 혼화성이 좋으면서 필름 등의 기재에 대한 적절한 접착력을 가질 수 있을 정도로서, 예를 들어 3,000 내지 100,000 g/mol, 구체적으로, 5,000 내지 50,000 g/mol, 보다 구체적으로 5,000 내지 20,000 g/mol일 수 있다.
상기 용매는 바인더 수지(13)가 용해될 수 있으면서 안료(12)의 비중보다 작은 것이 사용되면 되며, 예를 들어 비중이 0.3~1.2, 구체적으로 0.5~1, 보다 구체적으로 0.6~0.9인 것이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 용매로 에탄올(Ethanol)(비중 : 0.8)이 사용될 수 있으며, 이를 만족할 경우, 작업자에게 유해하지 않고, 전술한 바와 같은 높은 발색력을 구현할 수 있다.
상기 용매는 물을 더 포함할 수 있고, 상기 친환경 잉크 조성물은 수성 잉크 조성물일 수 있으며, 용매로 물을 더 포함할 경우, 물의 사용 함량은 각 성분이 잘 분산될 수 있을 정도로서, 예를 들어 상기 에탄올 100 중량부에 대하여 물이 50 내지 300 중량부로 상기 잉크 조성물에 포함될 수 있다. 이를 만족할 경우, 전술한 우수한 발색력을 유지할 수 있으면서도, 인화점을 높여 화재 위험을 감소시킬 수 있으며, 잉크 조성물의 제조 비용을 낮출 수 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, 각 첨가제의 기능을 구현할 정도로서 예를 들어 0.1 내지 5 중량%로 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 종류로, 인쇄성 향상 보조제, 저장 안정성 향상제, 가공성 향상제, 점도 조절제, 건조 조절제, 산화제, 소포제, 가소제, 광안정제, 마찰 방지제, 얼룩 방지제, 내스크레치제, 분산제, 피막보강제, 블로킹 방지제, 정전기 방지제, 접착보강제, 내열보강제 및 전이성개량제 등에서 선택되는 어느 하나 이상이 사용될 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.
상기 안료(12), 상기 바인더 수지(13) 및 상기 용매를 포함하는 친환경 잉크 조성물의 조성비로, 예를 들어 상기 안료 5 내지 30 중량%, 상기 바인더 수지 10 내지 40 중량% 및 상기 용매 30 내지 70 중량%가 상기 잉크 조성물에 포함될 수 있다.
상술한 바와 같이, 바람직한 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물은 환경부고시 제2015-181호(2015.9.11.)에 고시된 규제대상의 휘발성 유기화합물 용매를 대신하여 알코올 베이스의 용매가 사용될 수 있다. 따라서 인체 안정성이 향상되고 친환경인 이점이 있다. 또한 특별한 인쇄 방법을 통해 인쇄 시 강한 접착강도를 유지할 수 있으며, 발색력이 크게 향상되는 효과가 있다.
상기 인쇄 단계의 인쇄를 더 구체적으로 설명하면, 상기 인쇄는 롤투롤(Roll-to-roll) 방식의 그라비아 인쇄(Gravure printing)일 수 있다. 따라서 대량의 인쇄 공정이 가능하면서도, 지속적인 인쇄 공정 중에도 잉크 수용 장비에서의 증발에 의한 잉크의 농도 변화를 최소화하여, 우수하고 일정한 품질의 인쇄층을 형성할 수 있다. 상기 그라비아 인쇄는 원기둥 형태의 동판(100)의 표면부에 친환경 잉크 조성물이 도포된 후, 상기 동판(100)의 표면부가 기재 필름(10)에 접한 상태에서 상기 동판(100)이 회전하여 상기 기재 필름(10)에 잉크 조성물이 로딩되어 수행된다. 보다 상세하게는, 상기 동판(100)의 표면부는 원하는 인쇄층(11)이 기재 필름(10)에 출력될 수 있도록 요구 형상이 음각으로 조각되어 망점이 형성되어 있으며, 상기 망점 내부에 잉크 조성물이 수용된다. 그리고 닥터 블레이드(Doctor blade)를 통해 상기 망점 외부의 백그라운드 영역에 잉크 조성물이 존재하지 않도록 한 다음, 동판(100)이 회전하면서 기재 필름(10)에 접촉하여 기재 필름(10)의 표면 상에 잉크 조성물이 로딩되어 인쇄된다. 바람직하게는 상기 동판(100)은 레이저로 망점이 형성된 저심도 레이저 동판일 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 동판(100)은 선수가 160 내지 250 선, 구체적으로 170 내지 230 선인 것이 사용될 수 있고, 조각 심도가 10 내지 20 ㎛인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법에서, 상기 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)의 면에 보호 필름(20)이 추가적으로 적층될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은, 상기 건조 단계 이후에, 상기 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)과 보호 필름(20)을 합지하여 적층 필름(30)을 제조하되, 상기 건조 인쇄층이 상기 기재 필름(10)과 상기 보호 필름(20) 사이에 개재되도록 하는 합지 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 합지 단계의 보호 필름(20)은, 이형 필름(50) 상에 항균성 코팅 조성물을 분사하여 용매 함유 코팅층을 형성하는 코팅 단계, 상기 용매 함유 코팅층을 건조하여 건조 코팅층을 형성하는 용매 제거 단계 및 상기 이형 필름(50)으로부터 건조 코팅층을 떼어내어 보호 필름(20)을 수득하는 박리 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
바람직하게는, 상기 합지 단계의 보호 필름(20)은 하부 코팅 방법으로 제조되는 항균성 금속 입자(21)를 포함하는 것일 수 있으며, 이를 통해 높은 항균성을 확보할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 코팅 단계에서, 중력 방향을 기준으로 상기 이형 필름(50)의 하측에 분사 장치(300)가 위치하고, 상기 이형 필름(50)의 하면에 상기 분사 장치(300)로부터 상기 항균성 코팅 조성물이 분사되어 상기 용매 함유 코팅층이 상기 이형 필름(50)의 하면에 형성되는 하부 코팅 방법이 수행될 경우, 높은 항균성을 확보할 수 있다. 이처럼 아래에서 위를 향하여 코팅 조성물이 분사되어 코팅층이 이형 필름(50)의 하면에 형성될 경우, 상기 코팅층의 용매 내에 분산되어 존재하는 항균성 금속 입자가 중력에 의해 코팅층의 표면 측으로 침강함으로써, 더 높은 항균성을 나타낼 수 있다.상기 코팅 단계에서, 항균성 코팅 조성물의 분사량은 요구 코팅층의 평균두께를 가지도록 조절될 수 있으며, 예를 들어 10 내지 100 ㎛의 평균두께가 되도록 분사량이 조절되는 것이 바람직할 수 있다.
또한 상기 용매 제거 단계에서, 상기 건조는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름(50)의 면이 중력 방향, 즉, 지면을 향하여 위치한 상태에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 이형 필름(50)의 용매 함유 코팅층이 형성된 면이 지면을 향하도록 상기 이형 필름(50)을 위치하여 건조가 수행될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이형 필름(50)의 용매 함유 코팅층이 형성된 면 하측에 열풍기가 위치하여 건조가 수행될 수 있다. 이처럼 코팅층이 중력 방향으로, 즉, 지면을 향하도록 이형 필름(50)을 위치하여 건조가 수행될 경우, 상기 코팅층의 용매 내에 분산되어 존재하는 항균성 금속 입자가 중력에 의해 코팅층의 표면 측으로 침강하면서 용매가 증발 및 제거됨으로써, 전술한 바와 같은 우수한 항균력을 구현할 수 있다.
상기 용매 제거 단계에서, 건조 온도 및 건조 시간은 용매 함유 코팅층의 용매가 모두 제거될 수 있을 정도로서, 예를 들어 40 내지 90℃ 및 0.5 내지 12 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 코팅층을 형성하는 항균성 코팅 조성물은 항균성 금속 입자(21), 구조 형성제(22) 및 용매를 포함한다. 상세하게, 코팅 단계에서 이형 필름(50) 상에 형성된 용매 함유 코팅층은 용매 제거 단계를 거치면서 용매가 증발되어 제거됨으로써, 구조 형성제(22)의 매트릭스 내부에 항균성 금속 입자(21)가 함입되어 건조 코팅층으로 전환된다. 이때 항균성 금속 입자(21)는 용매보다 비중이 크므로, 용매가 증발되어 제거되는 건조를 거치면서 아래로 침강하므로, 일반적인 상부 코팅 방법을 사용할 경우, 구조 형성제(22)로 형성된 매트릭스의 하부에 항균성 금속 입자(21)가 위치할 확률이 높아진다. 하지만 본 발명에서와 같이 하부 코팅 방법을 사용할 경우, 코팅층의 표면이 중력 방향, 즉, 지면을 향하고 있으므로, 구조 형성제(22)로 형성된 매트릭스의 상부인 표면부에 항균성 금속 입자(21)가 위치할 확률이 높아진다. 항균력은 사람의 신체가 접촉하는 필름의 표면에서 그 활성이 중요하므로, 본 발명에서는 하부 코팅 방법을 사용하여 필름의 표면부에 항균성 금속 입자(21)가 많이 분포함에 따라, 항균력이 우수한 보호 필름(20)을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 항균성 금속 입자(21)는 용매보다 비중이 더 높으며, 상기 항균성 금속 입자(21)를 포함하는 항균성 코팅 조성물은 하기 식 3을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 식 3에서, GM은 상기 항균성 금속 입자의 비중이고, GS는 상기 용매의 비중이다.
[식 3]
GM/GS > 5
또한 상기 항균성 금속 입자(21)는 상기 구조 형성제(22)보다 비중이 더 높으며, 상기 항균성 금속 입자(21)를 포함하는 항균성 코팅 조성물은 하기 식 4를 만족하는 것이 바람직할 수 있다. 하기 식 4에서, GM은 상기 항균성 금속 입자의 비중이고, GC는 상기 구조 형성제의 비중이다.
[식 4]
GM/GC > 2
이와 같이, 상기 식 3 및/또는 상기 식 4를 만족하는 항균성 금속 입자(21)와 용매가 사용될 경우, 상기 코팅(용매 제거) 단계에서 코팅(건조) 시 항균성 금속 입자(21)가 중력 방향으로 더 잘 침강하도록 함으로써, 코팅층의 표면부에 상기 항균성 금속 입자(21)가 위치할 확률이 크게 증가할 수 있다. 따라서 제조된 보호 필름(20)의 발색력이 크게 향상될 수 있다.
상기 항균성 금속 입자(21)는 항균 기능을 가지는 금속 입자로서, 예를 들어 구리(Cu), 은(Ag), 아연(Zn), 티타늄(Ti) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 금속 입자일 수 있다. 상기 항균성 금속 입자(21)의 평균입경은 항균 기능을 부여할 수 있을 정도로서, 예를 들어 5 내지 500 nm일 수 있다. 상기 항균성 금속 입자(21)의 형상은 항균 기능을 부여할 수 있을 정도로서, 예를 들어 구형, 박편형, 로드형, 와이어형 등일 수 있다.
상기 구조 형성제(22)는 필름을 이룰 수 있는 폴리머 또는 폴리머 형성이 가능한 화합물로서, 예를 들어 폴리비닐알코올(Poly vinyl alcohol, PVA), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리염화비닐리덴(Polyvinylidene chloride, PVDC) 및 나일론(Nylon) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 바람직한 일 예로, 상기 구조 형성제(22)는 폴리비닐알코올인 것이 친환경적이면서 전술한 효과를 잘 구현할 수 있는 측면에서 바람직할 수 있다.
상기 구조 형성제(22)의 중량평균분자량은 상기 용매와의 혼화성이 좋으면서 필름 등의 기재에 대한 적절한 접착력을 가질 수 있을 정도로서, 예를 들어 3,000 내지 100,000 g/mol, 구체적으로, 5,000 내지 50,000 g/mol, 보다 구체적으로 5,000 내지 20,000 g/mol일 수 있다.
상기 용매는 구조 형성제(22)가 용해될 수 있으면서 항균성 금속 입자(21)의 비중보다 작은 것이 사용되면 되며, 예를 들어 비중이 0.3~2, 구체적으로 0.5~1.5, 보다 구체적으로 0.6~1.3인 것이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 용매로 물, 에탄올 등이 사용될 수 있으며, 이를 만족할 경우, 작업자에게 유해하지 않고, 전술한 바와 같은 높은 항균력을 구현할 수 있다.
상기 합지 단계는 상기 건조 인쇄층이 형성된 기재 필름(10)과 보호 필름(20)을 합지하여 적층 필름(30)을 제조하는 단계로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 건조 인쇄층(11)이 상기 기재 필름(10)과 상기 보호 필름(20) 사이에 위치하도록 각 필름들이 합지된다. 구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 합지 단계는 기재 필름(10)과 보호 필름(20)이 각각 보호 필름 이송 롤러(510)와 기재 필름 이송 롤러(520)에 의해 이송되면서 압착 롤러(600)에 의해 서로 압착되는 롤투롤 방식의 연속 제조 방법으로 수행될 수 있다. 이때 상기 압착은 열압착일 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 압착 롤러(600)의 직경은 200 내지 240 mm, 구체적으로 215 내지 225 mm일 수 있다. 상기 합지 단계에서 압착 온도는 각 필름들이 충분히 합지되어 내구성을 갖는 적층체를 이룰 수 있을 정도로서, 예를 들어 80 내지 170℃일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은, 상기 건조 단계와 상기 합지 단계 사이에, 상기 기재 필름(10) 또는 상기 보호 필름(20)의 일면에 접착제를 도포하는 접착 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서 상기 합지 단계에서 각 필름들이 잘 열압착되어 견고한 적층 필름(30)을 제조할 수 있다. 상기 도포는 다양한 도포 방법이 사용될 수 있으며, 일 예로 분사법이 사용될 수 있다.
상기 접착제는 접착제 원액이거나, 접착제 원액과 희석용매를 포함할 수 있다. 상기 접착제 원액은 용제를 포함하지 않거나 접착제 원액 전체 중량 중 5 중량% 이하로 포함하는 무용제 타입의 폴리머 조성물일 수 있다. 상기 접착제 원액은 포장재 분야에서 사용되는 것으로서 기재층 재질의 접착에 적합한 종류가 사용되면 무방하며, 예를 들어 폴리우레탄계 접착제, 폴리이민(Polyimine)계 접착제 등이 사용될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 폴리우레탄계 접착제로 무용제 타입의 폴리우레탄 접착제 원액이 사용될 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 폴리이민계 접착제는 이민 계열의 수성 타입 앵커 코팅제(Anchor coating)일 수 있으며, 필름간 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 접착제 원액은 주제와 경화제로 구성되는 2액형일 수 있다. 상기 경화제는 이소시아네이트계 경화제일 수 있으며, 예를 들어 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate, TDI) 등을 포함하는 지방족 이소시아네이트계 화합물이 사용될 수 있다. 경화제가 사용될 경우, 포장재의 내구성, 인쇄층의 박리강도 등 전술한 효과를 더 잘 구현할 수 있는 측면에서 주제 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부로 사용될 수 있다. 상기 희석용매는 에탄올 및 메틸 아세테이트 등에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 접착제 원액 및 상기 희석용매의 중량비는 전술한 효과를 구현할 수 있을 정도라면 적절히 조절될 수 있으며, 예를 들어 상기 접착제는 상기 접착제 원액 100 중량부에 대하여 상기 희석용매를 100 내지 1,000 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법은, 상기 합지 단계 이후에 적층 필름(30)을 건조하는 냉각 단계를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 내구성이 우수한 적층 필름(30)의 제조가 가능하다. 상기 건조는 압착 롤러(600)에 의해 수행될 수 있으며, 상기 냉각 온도는 예를 들어 상온 범위, 구체적으로 10 내지 30℃일 수 있다. 냉각 시간은 필름간 충분히 냉각되어 내구성을 갖는 적층체가 될 수 있을 정도로서, 냉각 온도에 따라 적절히 조절될 수 있다.
본 발명에 따른 인쇄 방법으로 제조되는 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10) 또는 적층 필름(30)은 다양한 용도로 사용 가능하며, 예를 들어 고분자 필름 재질의 포장재, 특히 식품 포장재의 용도로 사용될 수 있다. 특히 본 발명에 따른 인쇄 방법으로 제조되는 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10) 또는 적층 필름(30)은 항균성이 우수하며, 잔류 용매가 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>
비중이 1.3(Specific gravity; g/cm3)인 아조계 유기안료(PY-183-RP-N, COLORANT COREA) 15 kg, 알코올 가용성 폴리우레탄 수지(PU-3300B, iSuo Chem) 10 kg, 폴리비닐부티랄 수지(B06HX, Kelley Associates) 15 kg 및 용매인 에탄올 60 kg을 혼합하고 충분히 믹싱하여 잉크 조성물을 제조하였다. 상기 폴리우레탄 수지와 상기 폴리비닐부티랄 수지의 비중은 1.08~1.19였다.
<인쇄층 형성 공정>
인쇄 공정
상기 잉크 조성물을 연신폴리프로필렌(5014U, 대한유화주식회사) 기재 필름의 일면에 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 방법으로 인쇄하여 용매 함유 인쇄층이 형성된 기재를 제조하였다.
상세하게, 상기 인쇄는 상기 잉크 조성물이 외주면에 로딩된 롤 형태의 동판을 상기 기재 필름의 일 면에 접촉시키는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 방법으로 수행되었다. 이때 상기 동판은 중력 방향을 기준으로 상기 기재 필름의 상측에 위치하여, 상기 기재 필름의 상면에 상기 동판의 외주면이 접촉된 상태에서 인쇄되었다. 상기 동판은 190 선, 조각 심도가 14 ㎛인 것이 사용되었다.
2. 건조 공정
상기 용매 함유 인쇄층이 형성된 기재 필름을 70℃에서 5 분 동안 열풍기로 열풍 건조를 통해 용매를 증발시켜 건조 인쇄층이 형성된 기재 필름을 제조하였다. 이때 건조는 상기 용매 함유 인쇄층이 형성된 기재 필름의 면이 중력 방향의 반대 방향으로 향하여(하늘을 향하여) 위치한 상태, 즉, 열풍기가 기재 필름의 상측에 위치하여 열풍기가 기재 필름의 인쇄층이 형성된 면과 대향한 상태에서 수행되었다.
실시예 1의 인쇄층 형성 공정 중 인쇄 공정에서 기재 필름의 상면에서 인쇄한 것 대신 도 1 및 하기 인쇄 공정과 같이 기재 필름(10)의 하면에서 인쇄한 것을 제외하고, 또한 실시예 1의 인쇄층 형성 공정 중 건조 공정에서 도 1 및 하기 건조 공정과 같이 기재 필름의 인쇄층이 지면을 향하여 건조한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)을 제조하였다.
<인쇄 공정>
실시예 1의 잉크 조성물 제조 공정에서 제조된 잉크 조성물을 두께 30 ㎛의 연신폴리프로필렌(5014U, 대한유화주식회사) 기재 필름(10)의 일면에 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 방법으로 인쇄하여 용매 함유 인쇄층(11)이 형성된 기재를 제조하였다.
상세하게, 상기 인쇄는 상기 잉크 조성물이 외주면에 로딩된 롤 형태의 동판(100)을 상기 기재 필름(10)의 일 면에 접촉시키는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄 방법으로 수행되었다. 이때 도 1과 같이 상기 동판(100)은 중력 방향을 기준으로 상기 기재 필름(10)의 하측에 위치하여, 상기 기재 필름(10)의 하면에 상기 동판(100)의 외주면이 접촉된 상태에서 인쇄되었다. 상기 동판은 190 선, 조각 심도가 14 ㎛인 것이 사용되었다.
<건조 공정>
실시예 1의 인쇄층 형성 공정 중 인쇄 공정의 용매 함유 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)을 70℃에서 1 분 동안 열풍기로 열풍 건조를 통해 용매를 증발시켜 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)을 제조하였다. 이때 도 1과 같이 건조는 상기 용매 함유 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)의 면이 중력 방향으로 향하여(지면을 향하여) 위치한 상태, 즉, 열풍기가 기재 필름(10)의 하측에 위치하여 열풍기가 기재 필름(10)의 인쇄층(11)이 형성된 면과 대향한 상태에서 수행되었다.
실시예 2의 잉크 조성물 제조 공정에서 비중이 1.3인 아조계 유기안료 대신 비중이 5.8인 무기안료(PR-104, 욱성화학)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 건조 인쇄층이 형성된 기재 필름을 제조하였다.
도 3 및 도 4 및 하기 합지 공정과 같이 실시예 3에서 최종 제조된 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)과 보호 필름(20)을 합지하여 적층 필름(30)을 제조하였다.
<합지 공정>
도 4와 같은 연속식 합지 공정으로서, 보호 필름의 건조 인쇄층(11)이 형성된 면에 접착제를 분사 도포한 후, 보호 필름을 적층 및 열압착하여 기재 필름(10)과 보호 필름 사이에 인쇄층(11)이 형성된 적층 필름(30)을 제조하였다. 이때 도 3과 같이 상기 건조 인쇄층(11)이 상기 기재 필름(10)과 상기 보호 필름(20) 사이에 위치하도록 하였다.
상기 접착제는 접착제 원액 및 희석용매(에탄올)가 1:5 중량비로 혼합된 것이 사용되었다. 상기 접착제 원액은 주제인 2액형 폴리우레탄계 접착제(HIPOL 880ET, HICHEM)와 경화제(880H, HICHEM)로 구성되며, 상기 경화제는 상기 주제 100 중량부에 대하여 10 중량부로 사용되었다.
상기 보호 필름은 하기 보호 필름 제조 공정과 같은 방법으로 제조된 것이 사용되었다.
<보호 필름 제조 공정>
1. 코팅 공정
이형 필름 상에 항균성 코팅 조성물을 분사 장치로 분사 도포하여 용매 함유 코팅층이 일면에 형성된 이형 필름을 제조하였다. 이때 분사는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름의 면이 중력 방향과 반대 방향으로 향하여(하늘을 향하여) 위치한 상태, 즉, 분사 장치가 이형 필름의 상측에 위치하여 분사 장치가 이형 필름의 코팅층이 형성된 면과 대향한 상태에서 수행되었다.
상기 항균성 코팅 조성물은 항균성 금속 입자로 평균 입경이 50 nm인 구형의 구리 나노 금속 입자 1.5 중량%, 구조 형성제 33.5 중량% 및 용매로 물 65 중량%를 75℃에서 충분히 혼합하여 제조되었다. 상기 구조 형성제는 폴리비닐알코올(341584, Sigma-Aldrich)과 폴리에틸렌글리콜(455008, Sigma-Aldrich)이 4:1 중량비로 구성된 것이 사용되었다.
2. 용매 제거 공정
상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름을 70℃에서 1 분 동안 열풍기로 열풍 건조를 통해 용매를 증발시켜 건조 코팅층이 형성된 이형 필름을 제조하였다. 이때 건조는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름의 면이 중력 방향의 반대 방향으로 향하여(하늘을 향하여) 위치한 상태, 즉, 열풍기가 이형 필름의 상측에 위치하여 열풍기가 이형 필름의 코팅층이 형성된 면과 대향한 상태에서 수행되었다.
3. 박리 공정
상기 이형 필름으로부터 건조 코팅층을 떼어내어, 상기 건조 코팅층으로 이루어진 평균 두께가 30 ㎛인 보호 필름을 수득하였다.
실시예 4의 보호 필름 제조 공정 중 코팅 공정에서 이형 필름의 상면에서 코팅한 것 대신 도 2 및 하기 코팅 공정과 같이 이형 필름(50)의 하면에서 코팅한 것을 제외하고, 또한 실시예 4의 보호 필름 제조 공정 중 용매 제거 공정에서 도 2 및 하기 용매 제거 공정과 같이 이형 필름(50)의 코팅층이 지면을 향하여 건조한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 보호 필름(20)을 제조하여 적층 필름(30)을 제조하였다.
<보호 필름 제조 공정>
1. 코팅 공정
이형 필름(50) 상에 실시예 4의 항균성 코팅 조성물을 분사 장치로 분사 도포하여 용매 함유 코팅층이 일면에 형성된 이형 필름(50)을 제조하였다. 이때 분사는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름(50)의 면이 중력 방향으로 향하여(지면을 향하여) 위치한 상태, 즉, 분사 장치가 이형 필름(50)의 하측에 위치하여 분사 장치가 이형 필름(50)의 코팅층이 형성된 면과 대향한 상태에서 수행되었다.
2. 용매 제거 공정
상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름(50)을 70℃에서 1 분 동안 열풍기로 열풍 건조를 통해 용매를 증발시켜 건조 코팅층이 형성된 이형 필름(50)을 제조하였다. 이때 건조는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름(50)의 면이 중력 방향으로 향하여(지면을 향하여) 위치한 상태, 즉, 열풍기가 이형 필름(50)의 하측에 위치하여 열풍기가 이형 필름(50)의 코팅층이 형성된 면과 대향한 상태에서 수행되었다.
3. 박리 공정
상기 이형 필름(50)으로부터 건조 코팅층을 떼어내어, 상기 건조 코팅층으로 이루어진 보호 필름(20)을 수득하였다.
[실험예 1] 총 휘발성 유기화합물 시험
실시예 1 내지 실시예 5에서 공정 중 발생하는 휘발성 유기화합물의 총량을 측정하였다. 상기 휘발성 유기화합물은 환경부고시 제2015-181호(2015.9.11)에 고시된 규제대상 화합물이다.
그 결과, 실시예 1 내지 실시예 5의 총 공정에서 총 휘발성 유기화합물이 0.002 mg/m2h 미만으로 측정되어, 오차 범위 내에서 실질적으로 휘발성 유기화합물이 거의 발생하지 않음을 확인하였다.
[실험예 2] 발색력 시험
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 기재 필름의 인쇄층에 대한 발색력을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 상기 발색력 측정은 상기 인쇄층을 대상으로 X-Rite 社 eXactTM 장치를 사용하여 CIELAB 색공간을 측정하는 방법이 사용되었다. 여기서 색 좌표는 L*, a*, b*로 표시되며, L*는 명도, a*는 Red와 Green의 정도, b*는 Yellow와 Blue의 정도를 나타내는 입체 좌표이다.
[실험예 3] 항균성 시험
실시예 4 및 실시예 5에서 제조된 적층 필름(30)에 대하여 KS K 0693의 시험규격에 따라 항균성 시험을 수행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 시편은 상기 최종 제조된 필름을 30℃ 및 상대습도 80%의 환경에서 2 주 동안 방치한 것이 사용되었다. 이러한 시편을 대상으로, 황색포도상구균인 Staphylococcus aureus ATCC 6538을 시험균으로 사용하여 항균성을 시험하였다. 또한 대조군으로 실시예 4에서 항균성 금속 나노 입자만 배제된 코팅 조성물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일한 방법으로 제조된 적층 필름이 사용되었다.
| 구성 | 실시예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 잉크 조성물 | 안료 비중 | 1.3 | 1.3 | 5.8 | 5.8 | 5.8 |
| 인쇄층 | 필름 상면에서 인쇄 | O | ||||
| 필름 하면에서 인쇄 | O | O | O | O | ||
| 합지 | 필름 상면에서 코팅 | X | X | X | O | |
| 필름 하면에서 코팅 | O | |||||
| 발색력 | L* | 66.58 | 66.71 | 69.72 | - | - |
| a* | 28.56 | 28.69 | 31.92 | - | - | |
| b* | 57.29 | 57.62 | 60.76 | - | - | |
| 항균성(대조군 대비 세균 감소율) | - | - | - | 51% | 99% 이상 | |
10 : 기재 필름, 11 : 용매 함유 인쇄층
12 : 안료, 13 : 바인더 수지
20 : 보호 필름, 21 : 항균성 금속 입자
22 : 구조 형성제, 30 : 적층 필름
50 : 이형 필름
510 : 보호 필름 이송 롤러, 520 : 기재 필름 이송 롤러
100 : 동판, 200 : 건조 장치
600 : 압착 롤러
12 : 안료, 13 : 바인더 수지
20 : 보호 필름, 21 : 항균성 금속 입자
22 : 구조 형성제, 30 : 적층 필름
50 : 이형 필름
510 : 보호 필름 이송 롤러, 520 : 기재 필름 이송 롤러
100 : 동판, 200 : 건조 장치
600 : 압착 롤러
Claims (6)
- 친환경 잉크 조성물을 기재 필름(10) 상에 인쇄하여 용매 함유 인쇄층(11)을 형성하는 인쇄 단계
상기 용매 함유 인쇄층(11)의 용매를 증발시켜 건조 인쇄층(11)을 형성하는 건조 단계 및
상기 건조 인쇄층(11)이 형성된 기재 필름(10)과 보호 필름(20)을 합지하여 적층 필름(30)을 제조하되, 상기 건조 인쇄층이 상기 기재 필름(10)과 상기 보호 필름(20) 사이에 개재되도록 하는 합지 단계를 포함하며,
상기 인쇄 단계에서,
상기 인쇄는 상기 친환경 잉크 조성물이 외주면에 로딩된 롤 형태의 동판(100)을 상기 기재 필름(10)의 일 면에 접촉시키는 롤투롤 방식의 그라비아 인쇄이되,
중력 방향을 기준으로 상기 기재 필름(10)의 하측에 상기 동판(100)이 위치하고, 상기 기재 필름(10)의 하면에 상기 동판(100)의 외주면이 접촉 및 인쇄되어 상기 용매 함유 인쇄층(11)이 상기 기재 필름(10)의 하면에 형성되며,
상기 친환경 잉크 조성물은 안료(12), 바인더 수지(13) 및 용매를 포함하고 하기 식 1을 만족하며,
상기 건조 단계에서, 상기 건조는 상기 용매 함유 인쇄층이 형성된 기재 필름(10)의 면이 중력 방향을 향하여 위치한 상태에서 수행되며,
상기 합지 단계의 보호 필름(20)은,
이형 필름(50) 상에 항균성 코팅 조성물을 분사하여 용매 함유 코팅층을 형성하는 코팅 단계
상기 용매 함유 코팅층을 건조하여 건조 코팅층을 형성하는 용매 제거 단계 및
상기 이형 필름(50)으로부터 건조 코팅층을 떼어내어 보호 필름(20)을 수득하는 박리 단계를 포함하여 제조되며,
상기 코팅 단계에서, 중력 방향을 기준으로 상기 이형 필름(50)의 하측에 분사 장치(300)가 위치하고, 상기 이형 필름(50)의 하면에 상기 분사 장치(300)로부터 상기 항균성 코팅 조성물이 분사되어 상기 용매 함유 코팅층이 상기 이형 필름(50)의 하면에 형성되며,
상기 용매 제거 단계에서, 상기 건조는 상기 용매 함유 코팅층이 형성된 이형 필름(50)의 면이 중력 방향을 향하여 위치한 상태에서 수행되는 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법:
[식 1]
GP/GS > 2.5
(상기 식 1에서, GP는 상기 안료의 비중이고, GS는 상기 용매의 비중이다.) - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 인쇄 단계에서, 상기 친환경 잉크 조성물은 하기 식 2를 만족하는 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법:
[식 2]
GP/GB > 2
(상기 식 2에서, GP는 상기 안료의 비중이고, GB는 상기 바인더 수지의 비중이다.) - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 코팅 단계에서, 상기 항균성 코팅 조성물은 항균성 금속 입자(21), 구조 형성제(22) 및 용매를 포함하되, 하기 식 3 및 하기 식 4를 만족하는 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법:
[식 3]
GM/GS > 5
[식 4]
GM/GC > 2
(상기 식 3에서, GM은 상기 항균성 금속 입자의 비중이고, GS는 상기 용매의 비중이며,
상기 식 4에서, GM은 상기 항균성 금속 입자의 비중이고, GC는 상기 구조 형성제의 비중이다.)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240001520A KR102672289B1 (ko) | 2024-01-04 | 2024-01-04 | 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240001520A KR102672289B1 (ko) | 2024-01-04 | 2024-01-04 | 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102672289B1 true KR102672289B1 (ko) | 2024-06-04 |
Family
ID=91466429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240001520A KR102672289B1 (ko) | 2024-01-04 | 2024-01-04 | 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102672289B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102313758B1 (ko) * | 2021-06-23 | 2021-10-19 | 오원색(주) | 친환경 잉크를 이용한 포장필름의 제조방법 및 이로부터 제조되는 포장필름 |
| KR102358118B1 (ko) * | 2021-11-29 | 2022-02-08 | 보성포장산업 주식회사 | 친환경 잉크를 이용하며 잔류 용제를 제거할 수 있는 포장재 제조 시스템 |
| KR102373844B1 (ko) * | 2021-08-30 | 2022-03-14 | 주식회사 아스팔트아트 | 실내 및 실외에 부착 가능한 항균 그래픽 필름 |
| KR102465827B1 (ko) | 2021-12-03 | 2022-11-10 | (주)원광지앤피 | 에탄올 베이스 잉크를 이용한 포장재 제조방법 및 이로부터 제조된 포장재 |
-
2024
- 2024-01-04 KR KR1020240001520A patent/KR102672289B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102313758B1 (ko) * | 2021-06-23 | 2021-10-19 | 오원색(주) | 친환경 잉크를 이용한 포장필름의 제조방법 및 이로부터 제조되는 포장필름 |
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| KR102465827B1 (ko) | 2021-12-03 | 2022-11-10 | (주)원광지앤피 | 에탄올 베이스 잉크를 이용한 포장재 제조방법 및 이로부터 제조된 포장재 |
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