KR20180098771A - 발포 잉크 조성물 및 이를 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지 - Google Patents

발포 잉크 조성물 및 이를 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오 폴리머를 포함하여 생분해성이 우수하고, 에멀젼 타입으로 취급이 용이하고 이용범위가 넓으며, 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드의 방출량이 적어 안전한 실내공간 구현이 가능하고, 발포층에 PVC-sol 함량 증가 없이도 깊은 엠보의 구현이 가능한 발포 잉크 조성물 및 이를 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지에 관한 것이다.

Description

발포 잉크 조성물 및 이를 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지{A foaming ink composition and a wallpaper comprising a foaming ink layer formed by using the same}
본 발명은 바이오 폴리머를 포함하여 생분해성이 우수하고, 에멀젼 타입으로 취급이 용이하고 이용범위가 넓으며, 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드의 방출량이 적어 안전한 실내공간 구현이 가능하고, 발포층에 PVC-sol 함량 증가 없이도 깊은 엠보의 구현이 가능한 발포 잉크 조성물 및 이를 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지에 관한 것이다.
벽지는 다양한 문양 또는 입체적 형상을 포함하고 있어 벽에 장식적 미를 부여하는 인테리어 수단이다. 일반적으로 빌딩 등의 건물 내부, 특히 가정의 실내에는 벽면의 인테리어를 위해 각종 문양이 인쇄된 벽지가 시공되어 오고 있다.
벽지는 2 이상의 종이가 합지된 합지 벽지, 종이에 PVC 수지로 코팅한 실크 벽지, 직물이 합지된 직물 벽지 등으로 구분되고, 그중 실크 벽지는 PVC 벽지라고도 불리며 표면질감이 실크처럼 부드럽고 고급스러운 느낌을 주며 물걸레질도 가능하여 가장 선호되고 있는 벽지이다.
도 1은 기존의 PVC 벽지의 일 예를 개략적으로 나타낸 측단면도로, 기존의 PVC 벽지(100)는 기재층(110) 상에 PVC 수지 조성물을 코팅 및 발포하여 PVC 발포층(120)을 형성한 후, 순차적으로 인쇄층(130)과 표면보호층(140)이 형성된 구조이다. 이러한 PVC 벽지(100)는 PVC 수지를 이용하여 제조하므로 가공성이 좋고 외관 구현이 자유로우며 PVC 발포층(120)이 유연하여 시공에 별다른 어려움이 없는 장점이 있으나, PVC 수지와 함께 사용되는 프탈레이트계 가소제와 PVC 발포층(120)에서 발생되는 휘발성 유기화합물로 인해 친환경적이지 못한 단점이 있었다.
상기와 같은 종래 PVC 벽지의 단점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0048193호는 기재 시트, 이 기재 시트 상에 생분해성 수지(PLA 수지)를 함유하는 수지층이 형성된 바이오 벽지를 개시하고 있다.
상기의 바이오 벽지는 내광성 및 내후성은 PVC 벽지보다 좋고, 휘발성 유기화합물이 배출되지 않는 등 환경친화적이나, PLA 수지의 단점인 치수안정성이 좋지 않아 수축, 뒤틀림 등 변형이 심하게 일어날 수 있고, 사용온도 범위가 좁아(20 내지 35℃), 위 사용온도 범위를 벗어나는 경우, 즉, 20℃ 이하에서는 지나치게 경화되는 경향이 있고 35℃ 이상에서는 탄성을 잃어 지나치게 연화되는 경향이 있어 벽지 제조 후에 파손되거나 컬링 현상이 발생되며, 가공온도 범위가 좁아(130 내지 150℃) 가공성이 낮고, 다양한 외관 구현이 어려운 문제점이 있었다. 또한, 바이오 벽지는 PVC 벽지에 비해 가격이 비싼 단점이 있다.
따라서, 종래의 PVC 벽지의 장점인 가공성이 우수하고 외관구현이 자유로우며 가격이 바이오 벽지에 비해 저렴한 효과를 구현하면서도 바이오 벽지의 장점인 환경친화적인 효과를 모두 구현할 수 있는 새로운 벽지의 개발이 요구되는 것이다.
KR 10-2010-0048193 A (2010. 5. 11)
상기와 같은 종래의 PVC 벽지 또는 바이오 벽지의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 바이오 폴리머를 포함하여 생분해성이 우수하고, 에멀젼 타입으로 취급이 용이하고 이용범위가 넓으며, 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드의 방출량이 적어 안전한 실내공간 구현이 가능하고, 발포층에 PVC-sol 함량 증가 없이도 깊은 엠보의 구현이 가능한 발포 잉크 조성물 및 이를 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바이오 폴리머 에멀젼, 발포제 및 안료를 포함하는 발포 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 발포 잉크 조성물로 형성한 발포 잉크층을 포함하는 벽지를 제공한다.
본 발명의 발포 잉크 조성물은 바이오 폴리머를 포함하므로 생분해성이 우수하여 친환경적인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크 조성물은 에멀젼 타입으로 취급이 용이하고 이용범위가 넓으며, 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드의 방출량이 적어 이를 벽지의 표면처리용으로 사용시 안전한 실내공간 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 벽지 최상부층을 바이오 폴리머를 포함하는 발포 잉크 조성물로 형성함으로써, 친환경적이고 쾌적하며 안전한 실내공간을 구현할 수 있으면서, 벽지 하부에 위치하는 층으로부터 발생될 수 있는 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드를 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 발포 잉크층만으로도 입체감과 인쇄효과를 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 발포층에 PVC-sol 함량 증가 없이도 깊은 엠보의 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 바이오 폴리머를 이용하므로 기존 PVC 실크 벽지에 비해 색상 투명도가 우수하고, 기존 바이오 벽지에 비해 가격이 저렴한 효과가 있다.
도 1은 종래의 PVC 벽지를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제4실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제1실시예의 측단면의 전자현미경 사진이다.
이하에서는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 발포 잉크 조성물은 바이오 폴리머 에멀젼, 발포제 및 안료를 포함한다.
상기 바이오 폴리머 에멀젼은 바이오 폴리머를 분산제를 이용하여 물에 분산시킨 수계 분산체이다. 상기 바이오 폴리머로는 폴리유산, 유산과 다른 하이드록시 카르복실산과의 공중합체, 폴리부틸렌석시네이트, 폴리에틸렌석시네이트, 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리카프로락톤 또는 카프로락톤과 다른 하이드록시 카르복실산과의 공중합체를 들 수 있으며, 이를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
바람직하게는 상기 바이오 폴리머로 폴리유산을 이용하는 것이다. 상기 폴리유산은 락타이드(lactide)를 중합하여 얻어진 지방족 폴리에스테르 수지이면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 중합에 이용되는 락타이드로는 D-락타이드 또는 L-락타이드 또는 D-락타이드 및 L-락타이드의 혼합물을 사용해도 좋다.
상기 바이오 폴리머 에멀젼 내 바이오 폴리머의 함량 범위는 5-40중량%인 것이 바람직하다. 5중량% 미만 시 친환경적인 효과가 미흡하고, 40중량% 초과 시 내스크래치성, 내마모성 등과 같은 박막으로서의 물성저하가 발생될 수 있어 바람직하지 않아, 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 분산제로는 폴리비닐알콜을 사용할 수 있다. 바람직하게는 비누화도가 85-100몰%인, 더욱 바람직하게는 90-100몰%인 폴리비닐알콜을 사용하는 것이 발포 잉크층 형성시 잉크층의 착색을 방지할 수 있어 바람직하다.
유화방법으로는 밀폐조 내에 바이오 폴리머와 분산제, 물을 동시에 투입하고, 가열교반하면서 가압하여 바이오 폴리머를 분산시키는 가압 분산법, 상압 또는 가압 하에서 유지되는 열수 중에 바이오 폴리머를 첨가 교반하여 분산시키는 직접 분산법, 바이오 폴리머를 유기용매에 녹인 용액을 분산제를 포함하는 물에 첨가 교반하여 분산시킨 후 유기용매를 제거하는 방법, 바이오 폴리머를 가열 용융시키고 이것에 분산제를 포함하는 물을 첨가교반하여 바이오 폴리머를 물에 분산시키는 전상법 등이 있다. 상기 이외 방법에 의해서도 바이오 폴리머 에멀젼을 얻을 수 있는 방법이면 사용할 수 있지만, 다양한 종류의 바이오 폴리머를 유화하기에 적합하다는 점에서 바이오 폴리머를 유기용매에 녹인 용액을 분산제를 포함하는 물에 첨가 교반하여 분산시킨 후 유기용매를 제거하는 방법이 바람직하다.
상기 유기용매로서, 디에틸 케톤(3-펜타논), 메틸프로필 케톤(2-펜탄온), 메틸 이소부틸 케톤(4-메틸-2-펜탄온), 2-헥산온, 5-메틸-2-헥산온, 2-헵탄온, 3-헵탄온, 4-헵탄온, 시클로펜탄온, 시크롤헥산온 등의 케톤류, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 솔베소(Solvesso) 100, 솔베소(Solvesso) 150 등의 방향족 탄화수소류, 부탄, 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 노난 등의 지방족 탄화수소류, 클로로 메틸렌, 클로로포름, 사염화탄소, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2,2,-테트라클로로에탄, 클로로벤젠, o-디클로로벤젠, m-디클로로벤젠, p-디클로로벤젠 등의 할로겐 포함류, 초산 에틸, 초산 이소프로필, 초산-n-부틸, 초산 이소부틸, 초산-sec-부틸, 초산-3-메톡시부틸, 프로피온산 메틸, 프로피온산 에틸, 탄산디에틸, γ-부티로락톤, 이소포론 등의 에스테르류 등 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
또한, 상기 바이오 폴리머 에멀젼을 제조할 때 고압 균질기 등의 유화장치를 병용해도 좋다.
상기 바이오 폴리머 에멀젼은 발포 잉크 조성물 내에 10-80중량%, 바람직하게는 30-70중량% 포함될 수 있다. 10중량% 미만 포함 시 묽어서 코팅성능이 저하되고, 친환경 성능 및 휘발성 유기화합물을 차단효과가 저하되며, 80중량% 초과 포함 시 고형분 함량이 늘어남에 따라 코팅 막의 투명도가 저하되어 표면 발색력 저하가 유발되고, 발포 잉크층의 경도가 높아져 굽힘 시 균열이 발생되므로, 상기 범위 내로 바이오 폴리머 에멀젼이 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 발포제는 고분자 반응에 참여하지 않는 물리적 발포제를 사용하는 것이 바람직하다. 물리적 발포제로 가스, 휘발성 액체, 또는 휘발성 액체가 고분자 쉘(shell) 내에 함유된 캡슐형 발포제가 있으며 바람직하게는 취급이 용이하면서도 발포효율이 우수하고 열적 안정성이 우수하며 바이오 폴리머의 가공성 저하를 유발하지 않는 캡슐형 발포제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 휘발성 액체로는 에탄, 에틸렌, 프로판, 프로펜, 메틸부탄, n-부탄, 이소부탄, 부텐, 이소부텐, n-펜탄, 이소펜탄, 네오펜탄, n-헥산, 헵탄, 이소옥탄, 석유 에테르 등의 저분자량 탄화수소; CCl3F, CCl2F2, CClF3, CClF2-CClF2 등의 클로로플루오로카본; 테트라메틸실란, 트리메틸에틸실란, 트리메틸이소프로필실란, 트리메틸-n-프로필실란 등의 테트라알킬실란 등의 휘발성 탄화수소가 이용가능하며, 각각 단독으로 2 종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 고분자 쉘은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, a-클로르아크릴로니트릴, a-에톡시아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 공중합체 또는 이들의 임의의 혼합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴 공중합체일 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
이러한 캡슐형 발포제로는 발포 온도가 120℃-200℃인 것을 사용하는 것이 바람직한 것으로, 120℃ 미만에서 발포되는 발포제 사용시 발포셀이 쉽게 터지고, 200℃ 초과해서 발포되는 발포제 사용시 발포가 제대로 일어나지 않으며 바이오 폴리머의 물성에 영향을 일으킬 수 있으므로 상기 범위 내의 발포제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 캡슐형 발포제의 평균 입경은 15-40㎛인 것을 이용할 수 있다. 평균 입경이 15㎛ 미만시 발표효과가 미미하고, 40㎛ 초과시 발포 후 코팅 층 위로 셀이 노출되어 표면이 고르지 못하므로, 상기 범위 내인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발포 잉크 조성물 내 발포제 함량은 1-10중량%, 바람직하게는 1-6중량% 포함될 수 있다. 1중량% 미만 포함 시 발포효과가 미미하고, 10중량% 초과 포함 시 발포 잉크층의 내구성이 저하될 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 안료는 무기 안료 또는 유기 안료를 사용할 수 있으며 그 종류 및 함량은 특별히 제한하지 않는다.
한편, 본 발명의 발포 잉크 조성물은 아크릴, 증점제, 습윤제, 블로킹 방지제 또는 가수분해 방지제 등의 첨가제 등을 혼합하여 그라비아 인쇄가능한 제조될 수 있다.
상기 아크릴은 코팅성능을 향상시키고, 고형분 함량 증가를 통한 박막 형성 쉽게 하기 위해 사용되는 것으로, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, sec-부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, 아밀메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 사이크로헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 펜타데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 페닐메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 페녹시에틸메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타크릴레이트, 2-메톡시에틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, sec-부틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 아밀아크릴레이트, 이소아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 사이크로헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 펜타데실아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 이소보르닐아크릴레이트, 페닐아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 페녹시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-메톡시에틸아크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트 및 알릴아크릴레이트 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 단량체를 중합한 것일 수 있다. 바람직하게는 유연성 측면을 고려할 때 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 도데실아크릴레이트 중 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 단량체를 중합한 것일 수 있다.
상기 아크릴은 발포 잉크 조성물 내에 10-70중량%, 바람직하게는 10-50중량% 포함될 수 있다. 10중량% 미만 포함 시 잉크 조성물의 점도가 너무 낮고, 70중량% 초과 포함 시 점도가 너무 높아 코팅이 불가능하므로, 상기 범위 내로 아크릴이 포함되는 것이 바람직하다.
상기 증점제는 발포 잉크 조성물의 점도를 높이기 위해 사용되는 것으로, 폴리에틸렌 글리콜 등의 폴리알콕사이드계 고분자, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀롤로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스 등의 셀롤로오스 유도체, 양이온화 전분, 에테르화 전분 등의 전분 유도체, 아라비아검, 구아검, 잔탄검 등의 식물 검(gum), 카세인, 키토산, 키틴 등의 동물성 고분자 등 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 상기 증점제는 발포 잉크 조성물 내에 0.01-5중량% 포함될 수 있다. 0.01중량% 미만 포함 시 발포 잉크 조성물의 점도가 낮고, 5중량%를 초과하여 포함 시 점도가 높아 인쇄에 적합하지 않으므로, 상기 범위 내로 증점제가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 습윤제(wetting agent)는 발포 잉크 조성물의 표면장력을 낮춰 코팅성을 향상시키기 위한 것으로, 소듐 디옥틸 설포석시네이트 또는 폴리옥시알킬렌 중 선택된 어느 하나 일 수 있다. 상기 습윤제는 발포 잉크 조성물 내에 0.01-5중량% 포함될 수 있다. 0.01중량% 미만으로 포함 시 표면장력이 높아 방울방울 맺히고, 5중량% 초과하여 포함 시 그 이상의 효과가 미미하여 적합하지 않으므로, 상기 범위 내로 습윤제가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 블로킹 방지제(blocking agent)는 발포 잉크 조성물을 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지를 권취할 때 블로킹되는 것을 방지하기 위한 것으로 실리콘계 슬립제; 폴리에틸렌 왁스, 파라핀 왁스, 합성 왁스 또는 몬탄 왁스 등의 왁스류; 폴리에틸렌글리콜 등의 글리콜류중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 상기 블로킹 방지제는 발포 잉크 조성물 내에 0.5-5중량% 포함될 수 있다. 0.5중량% 미만 시 블로킹 방지 효과가 미미하고, 5중량% 초과 시 내스크래치성, 내마모성 등과 같은 발포 잉크층으로서의 물성저하가 발생될 수 있어 바람직하지 않아, 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 가수분해 방지제는 바이오 폴리머의 가수분해를 통하여 내충격성 등의 기계적 물성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 첨가될 수 있는 것으로, 카보디이미드(carbodiimide) 화합물이 이용될 수 있다. 바람직하게는 카보디이미드기의 평균 관능기수가 3 이상이고 말단에 이소시아네이트기를 가지는 카보디이미드 화합물을 이용하는 것이, 가수분해 억제 효과와 함께 수산기와의 상호작용에 의해 도막 성능을 안정화시킬 수 있어 바람직하다. 상기 가수분해 방지제는 발포 잉크 조성물 내에 0.1-5중량% 포함될 수 있다. 0.1중량% 미만 시 가수분해 방지효과가 미미하고, 5중량% 초과 시 가수분해 방지효과의 차이는 미미하면서 제품 가격 상승이 크게 나타나며, 가수분해 방지제와 바이오 폴리머 사이의 화학반응으로 발포 잉크층의 물성저하가 발생될 수 있어 바람직하지 않아, 상기 범위 내로 포함되는 것이 바람직하다.
그 외 선택적으로, 분산제, 대전 방지제, 자외선 흡수제, 난연제, 천연 왁스, 산화 방지제, 윤활제, 착색제, 안정화제, 기포제, 소포제, 응고제, 겔화제, 침강 방지제, 노화방지제 등 중 선택된 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수 있으며, 이들의 종류 및 함량은 특별히 제한되지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 발포 잉크 조성물은 바이오 폴리머를 포함하므로 생분해성이 우수하여 친환경적인 효과가 있고, 에멀젼 타입으로 취급이 용이하고 이용범위가 넓으며, 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드의 방출량이 적어 이를 벽지의 표면처리용으로 사용시 안전한 실내공간 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 발포 잉크 조성물을 이용하여 형성된 발포 잉크층을 포함하는 벽지에 관한 것이다.
이하에서는 본 발명의 도면과 함께 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제1실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도로, 본 발명은 기재층(10); 기재층(10) 상에 형성된 발포층(20); 발포층(20) 상에 형성된 인쇄층(30); 인쇄층(30) 상에 형성된 발포 잉크층(40);을 포함하는 벽지(1)로서, 상기 발포 잉크층(40)은 본 발명의 발포 잉크 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 기재층(10)은 당해 기술분야에서 공지된 일반적인 기재층을 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들면 종이 또는 부직포(폴리에스테르/펄프 복합 부직포) 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기와 같은 기재층은 평량이 80-200g/m2인 것이 바람직하다. 평량이 80g/m2 미만이면 시공 또는 사용 과정에서 벽지의 찢어짐 등의 손상이 발생할 우려가 있고, 200g/m2를 초과하면 벽지 자체가 무겁고, 틈벌어짐 및 컬링 등 시공성에 문제가 발생될 수 있으므로, 상기 범위 내 평량을 갖는 기재층을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 발포층(20)은 PVC(polyvinyl chloride) 수지, PLA(polylacticd acid) 같은 고분자 수지, 가소제, 발포제, 발포촉진제, 안정제, 안료, 충전제를 포함하는 졸(sol) 상태의 조성물을 상기 기재층(10) 상에 코팅하고 겔화시킨 후 발포하여 형성된다. 상기 발포층(20) 형성을 위한 조성물의 일예로 중합도 500-1500의 PVC 수지 100중량부에, 가소제로 디옥틸테레프탈레이트(dioctylterephthalate : DOTP) 또는 디옥틸프탈레이트 (Dioctylphthalate : DOP) 50 내지 80중량부, 아조디카본아미드, 아조비스포름아미드, 또는 아조비스이소 부티로니트릴 같은 화학발포제 1-5중량부, 발포촉진제 1-5중량부, 바륨-아연계 열안정제 1 -5중량부, 충전제로 탄산칼슘 50-100중량부, 안료인 이산화티탄 5-10중량부를 포함할 수 있다.
이러한 조성물을 0.1-1.0mm의 두께로 코팅한 후 발포하여 발포층(20)이 형성된다.
본 발명에서 상기 인쇄층(30)은 상기 발포층(20) 상에 그라비아 인쇄 또는 스크린 인쇄하여 형성된다. 이러한 인쇄층(30)은 인쇄를 통해 무늬를 부여해주게 되어, 심미감이 우수한 외관 및 디자인 효과를 부여하는 기능을 한다.
인쇄층(30)은 0.01-0.3mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 발포 잉크층(40)은 상기 인쇄층(30) 상에 발포 잉크 조성물로 코팅하고 겔화시킨 후 발포하여 형성된다. 상기 발포 잉크 조성물의 조성은 위에서 자세히 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기 발포 잉크층(40)은 그라비아 인쇄 또는 스크린 인쇄방식으로 형성할 수 있으며, 상기 발포 잉크 조성물을 10-50g/wet의 도포량으로 도포하여, 1-20㎛의 두께로 도막 형성 후 발포하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도로, 본 발명은 기재층(10); 기재층(10) 상에 형성된 발포층(20); 발포층(20) 상에 형성된 제1발포 잉크층(41); 제1발포 잉크층(41) 상에 형성된 제2발포 잉크층(42)를 포함하는 벽지(1)로서, 상기 제1발포 잉크층(41) 및 제2발포 잉크층(42)은 본 발명의 발포 잉크 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
제1실시예의 벽지와 비교할 때 인쇄층(30) 대신 발포 잉크층(41)(42)을 복수로 형성한다는 점을 제외하고 각 층의 조성과 두께 및 형성방법이 동일하므로 이에 대한 구체적인 기재는 생략한다.
도 4는 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제3실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도로, 기재층(10); 기재층(10) 상에 형성된 비발포층(21); 비발포층(21) 상에 형성된 인쇄층(30); 인쇄층(30) 상에 형성된 발포 잉크층(40)을 포함하는 벽지(1)로서, 상기 발포 잉크층(40)은 본 발명의 발포 잉크 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 비발포층(21)은 PVC(polyvinyl chloride) 수지, PLA(polylacticd acid) 같은 고분자 수지, 가소제, 안정제, 안료, 충전제를 포함하는 졸(sol) 상태의 조성물을 상기 기재층(10) 상에 코팅하고 겔화시켜 형성된다. 상기 비발포층(20) 형성을 위한 조성물의 일예로 중합도 500-1500의 PVC 수지 100중량부에, 가소제로 디옥틸테레프탈레이트(dioctylterephthalate : DOTP) 또는 디옥틸프탈레이트 (Dioctylphthalate : DOP) 50 내지 80중량부, 바륨-아연계 열안정제 1 -5중량부, 충전제로 탄산칼슘 50-100중량부, 안료인 이산화티탄 5-10중량부를 포함할 수 있다.
이러한 조성물을 0.1-1.0mm의 두께로 코팅한 후 겔링하여 비발포층(21)이 형성된다.
제1실시예의 벽지와 비교할 때 발포층(20) 대신 비발포층(21)을 형성한다는 점을 제외하고 각 층의 조성과 두께 및 형성방법이 동일하므로 이에 대한 구체적인 기재는 생략한다.
도 5는 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지의 제2실시예를 개략적으로 나타낸 측단면도로, 기재층(10); 기재층(10) 상에 형성된 비발포층(21); 비발포층(21) 상에 형성된 제1발포 잉크층(41); 제1발포 잉크층(41) 상에 형성된 제2발포 잉크층(42)를 포함하는 벽지(1)로서, 상기 제1발포 잉크층(41) 및 제2발포 잉크층(42)은 본 발명의 발포 잉크 조성물을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.
제1실시예의 벽지와 비교할 때 발포층(20) 대신 비발포층(21)을 형성하고, 인쇄층(30) 대신 발포 잉크층(41)(42)을 복수로 형성한다는 점을 제외하고 각 층의 조성과 두께 및 형성방법이 동일하므로 이에 대한 구체적인 기재는 생략한다.
한편, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는, 필요할 경우, 발포 잉크층을 3도 이상으로 더 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는, 선택적으로 발포 잉크층 형성 후 엠보싱을 수행함으로써, 입체감을 더욱 돋보이게 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 선택적으로 발포층 또는 비발포층 및 인쇄층의 형성 없이 기재층 상에 직접 발포 잉크층이 형성된 것일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 벽지 최상부층을 바이오 폴리머를 포함하는 발포 잉크 조성물로 형성함으로써, 친환경적이고 쾌적하며 안전한 실내공간을 구현할 수 있으면서, 벽지 하부에 위치하는 층으로부터 발생될 수 있는 휘발성 유기화합물이나 포름알데히드를 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 발포 잉크층만으로도 입체감과 인쇄효과를 동시에 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 발포층에 PVC-sol 함량 증가 없이도 깊은 엠보의 구현이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 발포 잉크층을 포함하는 벽지는 바이오 폴리머를 이용하므로 기존 PVC 실크 벽지에 비해 색상 투명도가 우수하고, 기존 바이오 벽지에 비해 가격이 저렴한 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
(발포 잉크 조성물의 제조)
유기 용매에 바이오 폴리머 넣고 교반하여 녹인 후, 분산제 및 고분자 링오픈을 통한 바이오 폴리머 에멀젼을 제조하였다. 구체적로는, MEK(Methyl Ethyl Ketone) 100g에 PLA(poly lactic acid) 수지 40g을 녹인 용액을 폴리비닐알콜 용액에 첨가 교반하여 분산시킨 후 감압하여 상기 유기용매를 제거함으로써, 바이오 폴리머 에멀젼을 제조하였다. 바이오 폴리머 에멀젼 내 고형분은 40% 였다.
이후 상기 바이오 폴리머 에멀젼에 발포제, 안료, 아크릴, 증점제, 습윤제 등 각종 첨가제을 넣어 인쇄 가능한 발포 잉크 조성물로 제조하였다.
구체적으로는, 상기 바이오 폴리머 에멀젼 100g, 아크릴(아크릴계 잉크 미디움) 40g, 증점제(BYK 420, BYK-Chemie GmbH) 1g, 습윤제(BYK 349, BYK-Chemie GmbH) 2g, 블로킹 방지제 1g, 가수분해 방지제(Eustab HS-700, Eutech chemical) 0.5g, 발포제(Unicell MS4600, Dongjin Semichem co.,ltd.) 3g, 안료 0.1g를 포함하는 발포 잉크 조성물을 제조하였다..
(발포 잉크 조성물로 발포 잉크층을 형성한 벽지의 제조)
종이 기재 상에 PVC 100중량부, DOP 60중량부를 포함하는 PVC 졸을 0.2mm 두께로 도포한 후 200℃ 오븐에서 발포시켜 0.5mm두께의 PVC 발포층을 형성하였다.
상기 PVC 발포층 상에 스크린 인쇄 방식을 통해 0.02mm두께의 인쇄층을 형성하였다.
그 후, 상기 제조된 발포 잉크 조성물을 그라비아 인쇄방식으로 10g의 양으로, 0.01mm 두께로 도포한 후 160℃에서 발포하여 발포 잉크층이 형성된 벽지를 제조하였다.
도 6은 이렇게 제조된 실시예의 벽지의 전자현미경 사진으로, 발포 잉크층(40)으로 인해 발포층(20)에 PVC-sol 함량 증가 없이도 깊은 엠보의 구현이 가능한 효과가 있음을 확인할 수 있다.
[비교예]
종래 실크 벽지(㈜엘지하우시스, 지니아)를 이용하였다.
참고로 지니아 벽지는 표면코팅층으로 광촉매(TiO2)가 코팅된 벽지이다.
[실험예]
위 제조된 실시예 및 비교예의 벽지와의 TVOC(총휘발성유기화합물) 방출량을 비교실험하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
TVOC 방출량의 측정방법은 환경부 고시 제2010-24호, 실내공기질공정시험 기준 소형챔버법으로 수행하였으며, 이는 질량분석기/고성능액체크로마토그래피(MS/HPLC)에 연결된 용적 20L의 소형챔버 내에 시험재료인 벽지의 시편을 투입하고, 시편으로부터 방출되는 TVOC가 상기 소형챔버에 의해 수집되어 상기 질량분석기/고성능액체크로마토그래피에로 직접 유입되도록 하여 유입되는 공기 중의 TVOC를 측정하는 방법으로 수행하였으며, 다른 시험조건으로는 실제 생활환경 시에 벽지가 처하는 조건으로서, 이때 온도는 주변온도(약 25℃)이었으며, 동일한 온도에서 동일한 시간 동안에 실시예와 비교예의 벽지 시편들을 시험하여 객관적으로 동일한 조건에서의 TVOC 방출량을 비교할 수 있도록 하였다.
구분 TVOC(㎎/㎡·h) 측정방법
비교예 0.075 실내공기질 공정시험기준 소형챔버법
실시예 0.05
위 실험결과를 통해, 발포 잉크 조성물로 발포 잉크층을 형성한 실시예의 벽지는 비교예의 벽지에 비해 휘발성 유기화합물 방출 차단효과가 우수함을 확인할 수 있었다.
100 : 종래의 PVC 벽지
110 : 기재층 120 : PVC 발포층
130 : 인쇄층 140 : 표면보호층
1 : 벽지
10 : 기재층
20 : 발포층 21 : 비발포층
30 : 인쇄층
40 : 발포 잉크층
41 : 제1발포 잉크층 42 : 제2발포 잉크층

Claims (16)

  1. 바이오 폴리머 에멀젼, 발포제 및 안료를 포함하는 발포 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 폴리머는 폴리유산, 유산과 다른 하이드록시 카르복실산과의 공중합체, 폴리부틸렌석시네이트, 폴리에틸렌석시네이트, 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리카프로락톤 및 카프로락톤과 하이드록시 카르복실산과의 공중합체 중 단독 또는 2종 이상 혼합한 것인 발포 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 폴리머 에멀젼 내 바이오 폴리머 함량범위는 5-40 중량%인 것인, 발포 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 폴리머 에멀젼은 바이오 폴리머를 유기용매에 용해한 용액을 분산제를 포함하는 물에 첨가 교반하여 분산시킨 후 유기용매를 제거하여 제조된 것인, 발포 잉크 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기용매는 케톤류, 방향족 탄화수소류, 지방족 탄화수소류, 할로겐 포함류 및 에스테르류 중 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 사용하는 것인, 발포 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바이오 폴리머 에멀젼은 발포 잉크 조성물 내에 10-80중량% 포함되는 것인, 발포 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발포제는 발포 온도가 120℃-200℃인 캡슐형 발포제인 것인, 발포 잉크 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발포제는 발포 잉크 조성물 내에 1-10중량%로 포함되는 것인, 발포 잉크 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발포 잉크 조성물은 아크릴, 증점제, 습윤제, 블로킹 방지제 또는 가수분해 방지제를 더 포함하는 것인, 발포 잉크 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발포 잉크 조성물은 아크릴 10-70중량%, 증점제 0.01-5중량%, 습윤제 0.01-5중량%, 블로킹 방지제 0.5-5중량% 및 가수분해 방지제 0.1-5중량% 포함하는 것인, 발포 잉크 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 발포 잉크 조성물로 형성한 발포 잉크층을 포함하는 벽지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 벽지는 기재층; 기재층 상에 형성된 발포층 또는 비발포층; 발포층 또는 비발포층 상에 형성된 인쇄층; 인쇄층 상에 형성된 발포 잉크층;을 포함하는 것인, 벽지.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 벽지는 기재층; 기재층 상에 형성된 발포층 또는 비발포층; 발포층 또는 비발포층 상에 형성된 제1발포 잉크층; 제1발포 잉크층 상에 형성된 제2발포 잉크층를 포함하는 것인, 벽지.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 벽지는 기재층; 기재층 상에 형성된 발포 잉크층;을 포함하는 것인, 벽지.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 발포 잉크층은 그라비아 인쇄 또는 스크린 인쇄방식으로 형성된 것인, 벽지.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 발포 잉크층은 발포 잉크 조성물을 1-20㎛의 두께로 도막 형성 후 발포하여 형성된 것인, 벽지.
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