KR102673728B1 - 친환경 잉크 조성물 및 그라비아 인쇄방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 잉크 조성물 및 그라비아 인쇄방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은, 안료; 수지; 첨가제; 및 에탄올을 포함하는 단일 용제;를 포함하고, 휘발성 유기 용제 및 유해한 용제의 사용을 배제하여 작업자의 안전을 확보하고 대기환경 오염을 저감할 수 있다.
Description
본 발명은 친환경 잉크 조성물 및 그라비아 인쇄방법에 관한 것이다.
그라비아 인쇄는 오목판 인쇄 방식으로서, 인쇄될 형상이 그라비아 판의 표면에 오목하게 형성되고 오목한 부분에 잉크를 수용하도록 한 후, 닥터 블레이드로 여분의 잉크를 긁어내어 원하는 인쇄 형상으로만 수용된 잉크를 전사하는 음각사진 제판법을 의미한다. 이러한 그라비아 인쇄는 다른 인쇄 방식에 비해 고속인쇄가 가능하고, 피인쇄체에 대한 제한이 적어, 종이는 물론, 플라스틱 필름, 금속, 목재 등에도 쉽게 인쇄할 수 있는 장점이 있다. 또한, 그라비아 인쇄는 다른 인쇄 방식보다 고정밀 인쇄가 가능하여 위조 방지 등의 보안 인쇄물 제작에 주로 사용되고, 식품, 의약, 사료, 농산물 및 가정용품용 플라스틱 등의 포장지 인쇄 산업, 그 중에서도 식품 포장지 인쇄 산업에 많이 적용되고 있다.
그러나, 종래의 각종 포장재에 사용되는 그라비아 인쇄는, 휘발성 유기화합물(VOC) 규제 물질인 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone; MEK), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate; EA), 크실렌(Xylene), 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve; EC) 등을 용제 또는 희석용 용제로 사용한 잉크를 이용하면서 악취는 물론 그 자체로서도 인체나 환경에 유해한 문제점이 있다.
보다 구체적으로, 유기용제는 잉크의 건조 공정에서 대기 중으로 방출되어 대기 오염원이 되고, 작업자에 직접 노출되어 인체에 유해하며, 인쇄 작업 시 화재의 위험성이 있다. 특히 그라비아 인쇄용 잉크는 식품 포장지에 주로 사용하고 있어 인쇄물에 유기용제가 잔류하여 위생적인 인쇄물을 얻을 수 없거나, 포장지에 잔류된 유기용제에 의해 소비자에게까지 유해한 영향을 미칠 수 있는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 인쇄 공정 시 비점이 낮은 유기용제들이 증발함으로써 잉크의 점도를 변화시켜 인쇄 적성을 악화시키는 문제점이 있다.
이에, 유기용제를 사용하지 않는 수성 그라비아 잉크의 사용이 고려되었으나, 건조 공정에 상대적으로 많은 에너지가 필요하고 건조에 소요되는 시간이 증가하여 작업 속도가 감소하고 생산성이 저하되는 문제, 인쇄물의 품질 저하 등의 이유로 인해 범용적으로 사용되지 않고 있으며, 기존의 그라비아 인쇄설비에서는 사용이 불가능하다는 단점이 있어, 실제 현장에서 적용하기 곤란한 문제점이 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해, 휘발성 유기 용제 및 유해한 용제의 사용을 배제하여 작업자의 안전을 확보하고 대기환경 오염을 저감하는 우수한 품질의 친환경 잉크 및 이를 적용한 그라비아 인쇄방법을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은, 안료; 수지; 첨가제; 및 에탄올을 포함하는 단일 용제;를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료는, 아조-레이크, 불용성아조, 축합아조, 프탈로시안, 퀴나크리돈, 이소인돌리논, 건염 염료, 필로콜린, 플루오르빈, 퀴노프탈론, 메탈 콤플렉스, 디스아조, 모노아조, 이산화티타늄, 산화철, 카본블랙 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 10 중량% 내지 45 중량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지는, 폴리우레탄, 폴리비닐부티랄, 니트로셀룰로오스, 알데히드수지, 아크릴 수지, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염소화폴리프로필렌, 폴리아마이드 수지, 에폭시 수지 및 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 5 중량% 내지 25 중량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가제는, 블로킹 방지제, 피막 보강제, 접착 보강제, 내열 보강제, 용제 이탈제, 대전 방지제, 분산제 및 산화 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가제는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 0.01 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 단일 용제는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 50 중량% 내지 70 중량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료 및 상기 단일 용제의 중량비는 2 : 3 내지 1 : 8인 것이고, 상기 수지 및 상기 단일 용제의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 7인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 친환경 잉크 조성물은 유해 용제-프리인 것이고, 상기 유해 용제는, 메틸 에틸 케톤 (MEK, Methyl Ethyl Ketone), 에틸 아세테이트 (Ethyl Acetate, EA), 이소 프로필 알코올 (Iso Propyl Alcohhol, IPA), 톨루엔(Toluene), 아세톤(Acetone), 크실렌(Xylene) 및 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve; EC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 그라비아 인쇄방법은, 원단을 준비하는 단계; 상기 원단에 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 그라비아 인쇄하는 단계; 및 건조하는 단계;를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 그라비아 인쇄하는 단계는, 롤투롤 방식으로 수행하는 것이고, 동판의 선수가 100 lpi 내지 200 lpi이고, 심도가 10 ㎛ 내지 70 ㎛이고, 수행 속도가 130 rpm 내지 250 rpm인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 건조하는 단계는, 이세이버(E-SAVER) 챔버로 건조하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 건조하는 단계는, 챔버 온도가 70 ℃ 내지 100 ℃이고, 풍량이 70 cm/m 내지 100 cm/m이고, 건조 시간이 1 초 내지 5 초인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 친환경 잉크 조성물은, 용제가 대기 집진시설을 통해 배출되는 것일 수 있다.
본 발명은 휘발성 유기 용제 및 유해한 용제의 사용을 배제하여 작업자의 안전을 확보하고 대기환경 오염을 저감하는 우수한 품질의 친환경 잉크 및 그라비아 인쇄방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 친환경 잉크는, 단일 용제로 에탄올을 포함함으로써, 지건제를 사용하지 않으면서 휘발성 유기 용제의 사용을 제거하여 화기에 의한 폭발적인 연소, 경구 안구 등의 작업자 흡착 시 건강 악영향, 만성 중독 및 급성 중독에서 더 안전한 형태의 작업성을 확보할 수 있다. 특히, 에탄올 잉크는, 포트라이프(Pot-life)가 길어 잉크가 낭비되는 것을 방지하여 폐기에 사용되는 에너지 및 자원의 낭비를 감소시킬 수 있으며, 일정한 건조속도에 의한 초기와 종단의 색상 편차가 없다.
또한, 본 발명에 따른 그라비아 인쇄방법은, 종래에 두가지 이상의 용제를 사용하여 잉크가 중간에 갇히면서 나타나는 블로킹을 개선할 수 있으며, 인쇄 품질 향상이 가능하고, 현장 적용이 용이하며 식품 포장재에 이용 시 섭취의 안전성을 높일 수 있다.
이하에서, 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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.
또한, 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은, 안료; 수지; 첨가제; 및 에탄올을 포함하는 단일 용제;를 포함한다.
본 발명에 따른 친화경 잉크 조성물은, 포장지, 라벨, 벽지, 봉투, 종이, 기저귀 등에 적용되어 제품에 대한 정보제공과 외관상의 미려함을 제공하기 위해 사용되는 인쇄층을 형성하기 위한 잉크 조성물로 사용될 수 있다. 종래에는 휘발성 유기 용제를 다량으로 사용하는 잉크를 사용하여 작업자의 건강에 해로운 물질이 노출되어 신체적 이상을 발현할 수 있어 작업 시 별도의 환경 또는 방어구를 착용하는 불편함이 존재하였고, 기존의 용제가 노출될 경우 스파크 등에 의한 폭발적 연소로 작업장 및 작업자의 생명과 재산에 피해를 줄 수 있었다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은, 인체 유해한 용제의 사용을 배제함으로써 작업자의 안전과 대기 환경에 오염을 저감하고자 한다. 특히, 독성 성분이 강한 휘발성 유기 용제의 사용을 식물 또는 합성에 의해 제조된 에탄올로 변환함으로써 대기 및 주변 동식물에 환경적 영향을 보전할 수 있으며, 방어구를 착용할 필요 없이 대기 집진시설을 통해 배출되어 경구, 안구 등의 작업자 흡착 시 건강의 악영향, 만성 중독과 급성 중독에서 작업자의 건강에 해로운 영향을 줄이며, 화기에 의한 폭발적 연소를 예방하고 스파크 등의 화기에 노출되어도 쉽게 진화가 가능하여 좀 더 안전한 형태의 작업성을 확보할 수 있다. 특히, 잉크의 엉김현상으로 인쇄성에 문제가 될 수 있는 수분 함량을 낮춰 수분 함량이 0.1 % 이하인 순수 에탄올 잉크를 사용함으로써 지건제를 사용하지 않을 수 있고, 경화 반응이 3 - 5일로 포트라이프(Pot-life)가 길어 잉크가 낭비되는 것을 방지하여 폐기에 사용되는 에너지 및 자원의 낭비를 감소시키며 인쇄성이 우수할 수 있다.
더욱이, 에탄올 단일 용제를 사용함으로써, 보다 빠른 건조 및 종래에 두 가지 용제의 혼합 용제를 사용할 때 발생하는 인쇄 트러블 해소가 가능하여 인쇄 품질 향상이 가능하고 인쇄 속도를 조정하기에 새로운 설비 투자 없이 기존 공정과 소재의 조합이 가능할 수 있다. 상기 인쇄 트러블 중에는 두 가지 용제의 증기압 차이로 인해 진용제가 휘발 시 챔버에 존재함으로써 조용제가 잉크 내부에서 빠져나오지 못하고 표면이 굳어 원단의 권취시 블로킹(blocking/접착)으로 인해 색이 뭉개지거나, 원단이 후 가공이 불가능한 이슈가 발생되지만, 에탄올 단일 용제로써 잉크가 중간에 갇히는 블로킹현상을 유발하지 않으며, 일정한 건조 속도에 의한 초기와 종단의 색상 편차가 없으므로 품질 이슈 발생이 없다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료는, 아조-레이크, 불용성아조, 축합아조, 프탈로시안, 퀴나크리돈, 이소인돌리논, 건염 염료, 필로콜린, 플루오르빈, 퀴노프탈론, 메탈 콤플렉스, 디스아조, 모노아조, 이산화티타늄, 산화철, 카본블랙 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 안료는, 착색제 역할을 할 수 있으며, 색상, 농도, 투명성 등 잉크 조성물의 기본적인 특성을 제공하며, 용도에 따라 착색력, 은폐력, 내열성 또는 내후성 등의 특징을 제공할 수 있다.
상기 안료는 무기 안료, 유기 안료 또는 이들의 혼합물을 모두 사용할 수 있으며, 잉크에 사용될 수 있는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 10 중량% 내지 45 중량%인 것일 수 있다.
상기 안료는, 바람직하게는, 10 중량% 내지 40 중량%; 10 중량% 내지 35 중량%; 10 중량% 내지 30 중량%; 10 중량% 내지 25 중량%; 10 중량% 내지 20 중량%; 10 중량% 내지 15 중량%; 15 중량% 내지 45 중량%; 15 중량% 내지 40 중량%; 15 중량% 내지 35 중량%; 15 중량% 내지 30 중량%; 15 중량% 내지 25 중량%; 15 중량% 내지 20 중량%; 20 중량% 내지 45 중량%; 20 중량% 내지 40 중량%; 20 중량% 내지 35 중량%; 20 중량% 내지 30 중량%; 20 중량% 내지 25 중량%; 25 중량% 내지 45 중량%; 25 중량% 내지 40 중량%; 25 중량% 내지 35 중량%; 25 중량% 내지 30 중량%; 30 중량% 내지 45 중량%; 30 중량% 내지 40 중량%; 30 중량% 내지 35 중량%; 35 중량% 내지 45 중량%; 35 중량% 내지 40 중량%; 또는 40 중량% 내지 45 중량%;인 것일 수 있다.
상기 안료가 상기 범위 미만일 경우 농도가 낮아 인쇄 색상에 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 잉크의 점도 상승으로 인해 유동성이 떨어져 인쇄성에 악영향을 주거나 분산성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
바람직하게는, 구체적으로 백색 안료인 경우에는 25 중량% 내지 35 중량%이거나, 유색 안료인 경우에는 5 중량% 내지 15 중량%인 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지는, 폴리우레탄, 폴리비닐부티랄, 니트로셀룰로오스, 알데히드수지, 아크릴 수지, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염소화폴리프로필렌, 폴리아마이드 수지, 에폭시 수지 및 알키드 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 수지는 잉크에 사용될 수 있는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있으나, 에탄올 용제를 사용하는 경우, 알코올 용해성 수지를 사용하여야 하며, 이에 따라 인쇄 속도가 저하되는 작업성 저하 문제나 발색 정도가 감소하는 등 인쇄물 품질 문제가 상존한다. 따라서, 상기 수지는, 바람직하게는 폴리우레탄인 것일 수 있고, 더 바람직하게는 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄인 것일 수 있다.
상기 폴리우레탄 및 상기 폴리비닐부티랄은 피인쇄체에 대하여 잉크 조성물을 접착시키는 바인더로서의 역할을 수행하는 것으로서, 잉크와 피인쇄체 간의 밀착성을 높여주고, 그라비아 인쇄의 품질을 향상시킨다. 폴리우레탄은 잔류 용제가 적고, 라미네이트 가공성, 내내용물성(유, 식초, 향료), 내레토르트(Retort)성 등의 우수한 피막성능을 가지고 있어, 스낵(Snack), 보일(Boil), 고압 레토르트(Hi-Retort) 제품의 포장지 등에도 적합하게 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 수지는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 5 중량% 내지 25 중량%인 것일 수 있다.
상기 수지는, 바람직하게는, 5 중량% 내지 20 중량%; 5 중량% 내지 15 중량%; 5 중량% 내지 10 중량%; 10 중량% 내지 25 중량%; 10 중량% 내지 20 중량%; 10 중량% 내지 15 중량%; 15 중량% 내지 25 중량%; 15 중량% 내지 20 중량%; 또는 20 중량% 내지 25 중량%;인 것일 수 있다.
상기 수지가 상기 범위 미만일 경우 분산성, 잉크착육성 등의 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 발색력, 건조 등의 문제가 있을 수 있다.
구체적으로, 바람직하게는, 상기 수지는, 폴리우레탄 수지 및 폴리비닐부티랄 수지를 포함하는 것일 수 있고, 상기 폴리우레탄 수지는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 5 중량% 내지 15 중량%인 것일 수 있고, 상기 폴리비닐부티랄 수지는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 1 중량 % 내지 10 중량%인 것일 수 있다.
상기 폴리우레탄의 함량이 상기 범위 미만일 경우 잉크의 부착성 저하, 잉크도막의 강도 저하 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 잉크 조성물의 점도 증가로 인해 잉크 유동성, 인쇄 적합성이 저하하며, 인쇄판 오염 및 원재료비가 상승하는 문제가 있을 수 있다. 상기 폴리비닐부티랄 함량이 상기 범위 미만일 경우 분산성이 떨어져 잉크의 발색도에 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 잉크의 점도가 높아지고 기재와의 접착성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.
폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄의 중량비가 1 : 1 내지 3 : 1인 경우 에탄올의 단일 용제만을 사용하였을 때도 우수한 품질을 나타내는 잉크를 제조할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가제는, 블로킹 방지제, 피막 보강제, 접착 보강제, 내열 보강제, 용제 이탈제, 대전 방지제, 분산제 및 산화 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 첨가제는, 잉크에 사용될 수 있는 것이라면 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 블로킹 방지제는, 예를 들면, SiO2 또는 에루카아미드(Erucamide)가 사용될 수 있고, 잉크 피막표면을 거칠게 하여, 점착성을 적게 하고 블로킹을 방지한다. 많이 사용할 경우 광택저하 및 라미네이트물의 외관 불량의 원인이 되기 때문에 주의를 필요로 한다.
상기 피막보강제는, 예를 들면, 폴리에틸렌 왁스(Polyethylene Wax)가 사용될 수 있고, 잉크 피막에 슬립성을 부여하여, 긁힘 현상을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
상기 접착 보강제는, 예를 들면, 우레아 알데히드 수지 도는 로진변성 말레인 수지가 사용될 수 있고, 잉크의 접착성을 향상시킬 수 있다.
상기 대전 방지제는 계면활성제로서 잉크의 전기저항을 낮게 하여, 인쇄중의 정전기 장해를 보조적으로 방지할 수 있다.
상기 산화방지제는, 잉크의 색상 변색을 방지 내지 지연시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 첨가제는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 0.01 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
상기 첨가제는, 바람직하게는, 0.01 중량% 내지 0.1 중량%이거나, 0.1 중량% 내지 1 중량%인 것일 수 있다.
상기 첨가제가 상기 범위 미만일 경우 개선 효과가 미흡한 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 판남음, 건조 등의 문제가 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 단일 용제는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 50 중량% 내지 70 중량%인 것일 수 있다.
상기 단일 용제는, 바람직하게는, 50 중량% 내지 65 중량%; 50 중량% 내지 60 중량%; 50 중량% 내지 55 중량%; 55 중량% 내지 70 중량%; 55 중량% 내지 65 중량%; 55 중량% 내지 60 중량%; 60 중량% 내지 70 중량%; 60 중량% 내지 65 중량%; 또는 65 중량% 내지 70 중량%;인 것일 수 있다.
상기 단일 용제가 상기 범위 미만일 경우 수지가 충분히 용해되지 않아 잉크가 불균일하게 나타나는 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 지나치게 낮은 점도, 건조 저하, 잉크착육성 등의 문제가 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 안료 및 상기 단일 용제의 중량비는 2 : 3 내지 1 : 8인 것이고, 상기 수지 및 상기 단일 용제의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 7인 것일 수 있다.
상기 안료 및 상기 단일 용제의 중량비는, 바람직하게는, 2 : 3 내지 2 : 13; 2 : 3 내지 2 :11; 2 : 3 내지 1 : 4 ; 2 : 3 내지 1 : 3; 1 : 3 내지 1 : 8; 1 : 3 내지 2 : 13; 1 : 3 내지 2 :11; 1 : 3 내지 1 : 4 ; 1 : 4 내지 1 : 8; 1 : 4 내지 2 : 13; 1 : 4 내지 2 :11; 2 : 11 내지 1 : 8; 2 : 11 내지 2 : 13; 또는 2 : 13 내지 1 : 8;인 것일 수 있다.
상기 수지 및 상기 단일 용제의 중량비는, 바람직하게는, 1 : 2 내지 1 : 6; 1 : 2 내지 1 : 5; 1 : 2 내지 1 :4; 1 : 2 내지 1 : 3; 1 : 3 내지 1 : 7; 1 : 3 내지 1 : 6; 1 : 3 내지 1 : 5; 1 : 3 내지 1 :4; 1 : 4 내지 1 : 7; 1 : 4 내지 1 : 6; 1 : 4 내지 1 : 5; 1 : 5 내지 1 : 7; 1 : 5 내지 1 : 6 또는 1 : 6 내지 1 : 7;인 것일 수 있다.
상기 안료 및 상기 단일 용제의 중량비가 상기 범위를 벗어날 경우, 인쇄 시 색감이 흐려지거나 탁해질 수 있고, 선명도가 저하될 수 있다.
상기 수지 및 상기 용제의 중량비는 잉크의 점도를 적절하게 조절하는데 중요한 요소이다. 만일, 잉크의 점도가 너무 높을 경우 인쇄 시 색감이 저하되거나 인쇄 표면의 평탄도가 낮아질 수 있고, 점도가 너무 낮을 경우 피인쇄체로의 점착이 어려워질 수 있다.
안료 및 수지가 단일 용제와 상기 언급된 범위의 중량비로 포함될 경우, 우수한 인쇄 품질의 잉크를 최적화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 친환경 잉크 조성물은 유해 용제-프리인 것이고, 상기 유해 용제는, 메틸 에틸 케톤 (Methyl Ethyl Ketone, MEK), 에틸 아세테이트 (Ethyl Acetate, EA), 이소 프로필 알코올 (Iso Propyl Alcohhol, IPA), 톨루엔(Toluene), 아세톤(Acetone), 크실렌(Xylene) 및 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve; EC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물은, 유해 용제를 포함하지 않음으로써, 작업자의 안전을 확보하고 대기 환경에 오염을 저감하는 등의 친환경적 특성을 가질 수 있다. 상기 유해 용제는 화학물질관리법, 식품의약품 안전처 등에 의해 규제되는 유해 물질일 수 있다.
또한, 상기 친환경 잉크 조성물은, 지건제-프리인 것일 수 있다. 지건제는, 유기 용제형 잉크에서 건조 지연제로 사용되는 것으로서, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르아세트산(PMA)을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 그라비아 인쇄방법은, 원단을 준비하는 단계; 상기 원단에 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 그라비아 인쇄하는 단계; 및 건조하는 단계;를 포함한다.
상기 원단은, 잉크가 인쇄되는 기재인 것으로 인쇄 가능 기재를 제한 없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는, 폴리에틸렌(PE: polyethylene), 연신폴리프로필렌(OPP: oriented polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET: polyethylene terephthalate), 나일론, 알루미늄 호일, 페이퍼 및 합성지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크를 사용함으로써, 친환경적이고 인체에 안정적이며 작업 안정성을 확보함과 동시에 기존 설비에도 적용할 수 있다. 더욱이, 전력량 증강 없이 사용이 가능하기에 식품 인쇄가 많은 그라비아 인쇄에 적합할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 그라비아 인쇄하는 단계는, 롤투롤 방식으로 수행하는 것이고, 동판의 선수가 100 lpi 내지 200 lpi이고, 심도가 10 ㎛ 내지 70 ㎛이고, 수행 속도가 130 rpm 내지 250 rpm인 것일 수 있다.
작업성이나 인쇄 품질을 만족하기 위해서 잉크 도포량이 최소화되면서, 에너지와 잉크 사용량이 절감되는 동시에 인쇄 속도 및 건조 속도가 향상되기 위한 최적의 동판 조건이 필요하다.
동판의 선수 및 심도가 상기 범위 미만일 경우 잉크 발현력, 지나치게 빠른 건조 등의 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 동판 셀(cell) 잉크가 넘치는 문제가 있을 수 있다. 동판의 선수 및 심도가 상기 범위일 때, 유기 용제 잉크와 동일한 작업성을 확보하여 추가적 장비의 투자 없이 기존 설비에서 잉크와 공정조건으로 제작할 수 있다.
상기 수행속도는 인쇄 대상물의 이동속도를 의미하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 150 rpm 내지 200 rpm인 것일 수 있다. 상기 수행속도가 상기 범위 미만인 경우 잉크 과전이로 인해 인쇄 품질 및 생산 효율성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과인 경우 잉크 전이가 제대로 되지 않아 인쇄성이 떨어지고 판을 자주 교체해야하는 문제가 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 건조하는 단계는, 이세이버(E-SAVER) 챔버로 건조하는 것일 수 있다.
상기 건조하는 단계는, 이세이버를 사용하여, 전력량 증강 없이 대기 오염을 방지할 수 있으며, 건조 후 원단의 후가공이 용이한 품질이 우수한 인쇄를 가능하게 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 건조하는 단계는, 챔버 온도가 70 ℃ 내지 100 ℃이고, 풍량이 70 cm/m 내지 100 cm/m이고, 건조 시간이 1 초 내지 5 초인 것일 수 있다.
상기 챔버 온도는, 바람직하게는, 70 ℃ 내지 95 ℃; 70 ℃ 내지 90 ℃; 70 ℃ 내지 85 ℃; 70 ℃ 내지 80 ℃; 70 ℃ 내지 75 ℃; 75 ℃ 내지 100 ℃; 75 ℃ 내지 95 ℃; 75 ℃ 내지 90 ℃; 75 ℃ 내지 85 ℃; 75 ℃ 내지 80 ℃; 80 ℃ 내지 100 ℃; 80 ℃ 내지 95 ℃; 80 ℃ 내지 90 ℃; 80 ℃ 내지 85 ℃; 85 ℃ 내지 100 ℃; 85 ℃ 내지 95 ℃; 85 ℃ 내지 90 ℃; 90 ℃ 내지 100 ℃; 90 ℃ 내지 95 ℃; 또는 95 ℃ 내지 100 ℃;인 것일 수 있다.
상기 챔버 풍량은, 바람직하게는, 70 cm/m 내지 95 cm/m; 70 cm/m 내지 90 cm/m; 70 cm/m 내지 85 cm/m; 70 cm/m 내지 80 cm/m; 70 cm/m 내지 75 cm/m; 75 cm/m 내지 100 cm/m; 75 cm/m 내지 95 cm/m; 75 cm/m 내지 90 cm/m; 75 cm/m 내지 85 cm/m; 75 cm/m 내지 80 cm/m; 80 cm/m 내지 100 cm/m; 80 cm/m 내지 95 cm/m; 80 cm/m 내지 90 cm/m; 80 cm/m 내지 85 cm/m; 85 cm/m 내지 100 cm/m; 85 cm/m 내지 95 cm/m; 85 cm/m 내지 90 cm/m; 90 cm/m 내지 100 cm/m; 90 cm/m 내지 95 cm/m; 또는 95 cm/m 내지 100 cm/m;인 것일 수 있다.
챔버의 온도 및 풍량은, 본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물을 사용함으로써, 용제의 비점, 증발열을 고려하여 종래 풍량 및 온도 대비 20 % 이상 높은 것일 수 있다.
상기 온도가 상기 범위 미만일 경우 건조 및 잉크블로킹 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 인쇄 원자재 열변형 문제가 있을 수 있다.
상기 풍량이 상기 범위 미만일 경우 잔류용제 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 인쇄 초점 및 인쇄발현력 문제가 있을 수 있다.
상기 건조 시간이 상기 범위 미만일 경우 건조 및 잉크블로킹 문제가 있을 수 있고, 상기 범위 초과일 경우 인쇄 원자재 열변형 문제가 있을 수 있다.
상기 범위 내의 온도, 풍량, 시간으로 건조될 때, 잉크 도포량이 최소화된 구성으로, 에너지와 잉크 사용량이 현저히 절감되는 동시에 인쇄속도가 향상되고, 잉크의 건조속도가 더욱 촉진되며 잉크가 중간에 갇히는 블로킹 현상을 유발하지 않고 잔류하는 에탄올 용제가 최소화되는 최적 조건을 만족할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 친환경 잉크 조성물은, 용제가 대기 집진시설을 통해 배출되는 것일 수 있다.
용제가 대기 집진시설을 통해 배출됨으로써 잔류용제와 대기오염 물질 배출을 최소화할 수 있으며, 방어구를 착용할 필요 없이 경구, 안구 등의 작업자 흡착시 건강의 악영향, 만성 중독과 급성 중독에서 작업자의 건강에 해로운 영향을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 잉크 조성물 및 이를 이용한 그라비아 인쇄방법은, 에탄올의 단일 용제를 사용함으로써, 인체 유해성 및 환경 유해한 영향을 감소시킬 수 있으며, 공정 수행 시 안전성을 높이고, 인쇄 트러블을 해소할 수 있다.
포장재 제조 시 이를 적용할 수 있으며, 포장재는 제과, 제빙, 건식 식품 등에 사용함으로써 최종 구매자 중 연령이 낮은 소비자의 혹시 모를 포장재 섭취의 안전성을 향상하고 잉크의 외부 노출 시 대기 환경 및 동/식물 환경오염으로부터 좀 더 자유로울 수 있고, 사용자의 건강을 오래 유지할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 따른 조성으로 유해 용제를 사용하지 않은 실시예 및 기존에 사용되고 있는 비교예의 잉크 조성물을 제조하였다. 유해 용제를 사용하지 않은 실시예의 잉크 조성물을 기존 설비 상에서 사용하여 인쇄가 가능함을 확인하였고, 블로킹이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다.
| 백색 | 홍색 | 청색 | 황색 | 흑색 | ||||||
| 실시예 1 | 비교예 1 | 실시예 2 | 비교예 2 | 실시예 3 | 비교예 3 | 실시예 4 | 비교예 4 | 실시예 5 | 비교예 5 | |
| 안료 | 28-32 | 28-32 | 10-13 | 10-13 | 10-13 | 10-13 | 10-13 | 10-13 | 10-13 | 10-13 |
| 첨가제 | 0-1 | 1-2 | 0-1 | 1-2 | 0-1 | 1-2 | 0-1 | 1-2 | 0-1 | 1-2 |
| 비닐 아세트산-비닐알코올-비닐염화물 중합체 | - | 2-5 | - | 4-8 | - | 4-8 | - | 4-8 | - | 4-8 |
| 폴리우레탄 | 7-10 | 7-10 | 7-10 | 6-15 | 7-10 | 6-15 | 7-10 | 6-15 | 7-10 | 6-15 |
| 폴리비닐부티랄 | 4-7 | - | 4-7 | - | 4-7 | - | 4-7 | - | 4-7 | - |
| 메틸에틸케톤 | - | 19-24 | - | 25-35 | - | 25-35 | - | 25-35 | - | 25-35 |
| 에틸아세테이트 | - | 11-21 | - | 10-20 | - | 10-20 | - | 10-20 | - | 10-20 |
| 이소프로필 알코올 | - | 4-8 | - | 2-5 | - | 2-5 | - | 2-5 | - | 2-5 |
| 에탄올 | 50-60 | - | 60-70 | - | 60-70 | - | 60-70 | - | 60-70 | - |
| 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르아세트산 | - | - | - | 15-25 | - | 15-25 | - | 15-25 | - | 15-25 |
이상과 같이 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
Claims (15)
- 안료;
수지;
첨가제; 및
에탄올을 포함하는 단일 용제;를 포함하는, 친환경 잉크 조성물로서,
상기 수지는, 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄의 중량비가 1 : 1 내지 3 : 1인 것이고,
상기 수지는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 5 중량% 내지 25 중량%인 것이고,
상기 단일 용제는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 50 중량% 내지 70 중량%인 것이고,
상기 안료 및 상기 단일 용제의 중량비는 2 : 3 내지 1 : 8인 것이고,
상기 수지 및 상기 단일 용제의 중량비는 1 : 2 내지 1 : 7인 것인,
친환경 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 안료는, 아조-레이크, 불용성아조, 축합아조, 프탈로시안, 퀴나크리돈, 이소인돌리논, 건염 염료, 필로콜린, 플루오르빈, 퀴노프탈론, 메탈 콤플렉스, 디스아조, 모노아조, 이산화티타늄, 산화철, 카본블랙 및 탄산칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
친환경 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 안료는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 10 중량% 내지 45 중량%인 것인,
친환경 잉크 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 첨가제는, 블로킹 방지제, 피막 보강제, 접착 보강제, 내열 보강제, 용제 이탈제, 대전 방지제, 분산제 및 산화 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
친환경 잉크 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 첨가제는, 상기 친환경 잉크 조성물 중 0.01 중량% 내지 1 중량%인 것인,
친환경 잉크 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 친환경 잉크 조성물은 유해 용제-프리인 것이고,
상기 유해 용제는, 메틸 에틸 케톤 (MEK, Methyl Ethyl Ketone), 에틸 아세테이트 (Ethyl Acetate, EA), 이소 프로필 알코올 (Iso Propyl Alcohhol, IPA), 톨루엔(Toluene), 아세톤(Acetone), 크실렌(Xylene) 및 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve; EC)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
친환경 잉크 조성물.
- 원단을 준비하는 단계;
상기 원단에 제1항의 친환경 잉크 조성물을 그라비아 인쇄하는 단계; 및
건조하는 단계;를 포함하는,
그라비아 인쇄방법.
- 제11항에 있어서,
상기 그라비아 인쇄하는 단계는, 롤투롤 방식으로 수행하는 것이고,
동판의 선수가 100 lpi 내지 200 lpi이고, 심도가 10 ㎛ 내지 70 ㎛이고,
수행 속도가 130 rpm 내지 250 rpm인 것인,
그라비아 인쇄방법.
- 제11항에 있어서,
상기 건조하는 단계는, 이세이버(E-SAVER) 챔버로 건조하는 것인,
그라비아 인쇄방법.
- 제11항에 있어서,
상기 건조하는 단계는, 챔버 온도가 70 ℃ 내지 100 ℃이고,
풍량이 70 cm/m 내지 100 cm/m이고,
건조 시간이 1 초 내지 5 초인 것인,
그라비아 인쇄방법.
- 제11항에 있어서,
상기 친환경 잉크 조성물은, 용제가 대기 집진시설을 통해 배출되는 것인,
그라비아 인쇄방법.
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