KR20180114447A

KR20180114447A - 그라비아 인쇄용 잉크 조성물 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20180114447A
Application number: KR1020170046219A
Authority: KR
Inventors: 장혁준; 이진택
Original assignee: (주)성보잉크; (주)오리온홀딩스
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-10-18
Also published as: KR102001124B1

Abstract

본 발명은 그라비아 인쇄용 잉크 조성물 및 이의 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 3 내지 6 중량 퍼센트의 비닐 수지, 30 내지 40 중량 퍼센트의 우레탄 수지, 10 내지 40 중량 퍼센트의 안료 및 20 내지 25 중량 퍼센트의 에탄올 용제를 포함하는 그라비아 인쇄용 잉크 조성물이 제공된다.

Description

그라비아 인쇄용 잉크 조성물 및 이의 제조 방법{Ink compositions for gravure print and Method for making of the same}

본 발명은, 그라비아 인쇄용 잉크 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 그라비아 인쇄는 다른 인쇄 방식에 비해 고속인쇄가 가능하고, 피인쇄체에 대한 제한이 적어 종이는 물론 플라스틱 필름, 금속, 나무 등에도 쉽게 인쇄할 수 있어 포장재 필름 등에 많이 적용하고 있다.

현재 그라비아 인쇄소에서 사용하는 식품포장용 잉크 중 용제형 그라비아 잉크로 사용하는 용제는 VOC 규제물질인 톨루엔, MEK(메틸에틸케톤), EAc(에틸 아세테이트)를 포함하고 있다.

또한, 희석용제도 TOL, MEK, EAc를 사용하고 있으며 그에 따른 대기환경오염 및 작업 환경 불량이 발생하는 문제점이 있다.

특히 그라비아 인쇄용 잉크는 식품 포장지에 주로 사용하고 있어 잔류용제가 인체에 유해한 영향이 미치는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-1623408호

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 친환경적인 그라비아 인쇄용 잉크 조성물 및 이의 제조 방법을 제안하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 3 내지 6 중량 퍼센트의 비닐 수지, 30 내지 40 중량 퍼센트의 우레탄 수지, 10 내지 40 중량 퍼센트의 안료 및 20 내지 25 중량 퍼센트의 에탄올 용제를 포함하는 그라비아 인쇄용 잉크 조성물이 제공된다.

상기 에탄올은 단독 용제로 사용될 수 있다.

상기 우레탄 수지는 우레아와 실란커플링제를 반응시켜 제조되는 자기경화형 우레탄 수지일 수 있다.

상기 실란커플링제는 기능기로 아미노기를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 우레아와 실란커플링제를 반응시켜 제조된 자기경화형 우레탄수지와, 비닐 수지, 안료 및 단독 용제로서 에탄올 용제를 혼합하는 단계; 및 상기 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하는 그라비아 잉크 조성물 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 에탄올만을 단독 용제로 사용하기 때문에 친환경적인 그라비아 잉크 조성물을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 용제가 에탄올 단독으로 이루어진 그라비아 인쇄용 잉크 조성물 및 이의 제조 방법을 제안하는 것이다.

본 실시예에 따른 잉크 조성물은 롤투롤 방식으로 인쇄하는 그라비아 인쇄 방식에 적용된다.

본 실시예에 따른 잉크 조성물은 VOC 규제 물질을 전혀 사용하지 않으며, 1액형 타입으로 경화제를 사용하지 않아도 되기 때문에 친환경적인 특징이 있다.

상기한 바와 같이, 경화제를 사용하지 않기 때문에 인쇄 후 잔존 잉크에 대한 재사용이 가능하다.

또한, OPP 필름, PET 필름, 나이론 필름에 모두 사용 가능한 범용 가능한 특성을 갖는다.

본 실시예에 따른 그라비아 잉크 조성물은 비닐 수지, 우레탄 수지, 안료 및 기타 첨가제와 용제로서는 에탄올이 단독으로 사용된다.

바람직하게, 비닐 수지의 함량은 3 내지 6 중량 퍼센트, 우레탄 수지는 30 내지 40 중량 퍼센트, 안료는 10 내지 40 중량 퍼센트, 첨가제는 2 내지 3 중량 퍼센트일 수 있다.

또한, 에탄올을 20 내지 25 중량 퍼센트일 수 있으며, 바람직하게는 20 내지 22 중량 퍼센트일 수 있다.

비닐 수지는 염화비닐 초산비닐공중합체가 사용될 수 있다. 이는 염화비닐의 강인성, 내약품성과 초산비닐의 이용성(용해성, 가소성, 부착성)를 병행시킨 수지이다. OH기(수산기) 및 카르복실기를 가지고 있어, 접착성 및 경화제와의 반응에 관계가 있다.

바람직하게, 비닐 수지 함량이 낮은 경우, 점도가 낮아 고속인쇄가 가능하고 물성부여 수지와 사용성이 우수하나, 분산성이 떨어지는 문제점이 있다. 반대로 비닐수지 함량이 높은 경우, 안료 분산성이 우수해지고 잉크 점도가 높아지나, 재료비가 높아지고 물성부여 수지와의 사용성이 떨어진다.

안료는 착색제 역할을 하며 유기안료, 무기안료 등을 포함할 수 있다.

안료는 색상, 농도, 투명성 등 기본적인 것 외에 용도에 따라 내열성, 내후성, 내약품성, 내이행성이 필요하다.

안료의 분산상태는 잉크의 유동성, 판가부리, 전이성 등의 인쇄적성에 영향을 끼친다. 잉크로서의 가장 중요한 성질은 분산 안정, 유동성이다. 유동성은 안료의 흡유량, 입자의 크기, 형상수지와의 Wetting성, 안료와 수지의 산성 염기성 등에 의해 좌우된다. 흡유량이 큰 안료는 유동성이 나쁘고, 또 안료에 표면처리가 되어 있지 않은 안료의 점도는 일반적으로 안료 입자의 크기에 반비례한다. 안료의 종류로는 아조-레이크, 불용성아조, 축합아조계, 프탈로시안계, 산화티탄, 카본블랙 등이 색상 및 품질에 따라 사용되고 있다.

우레탄 수지는 많은 소재에 접착이 가능하며 잔유용제가 적고 Laminate 가공적성, 또한 내내용물성(유, 식초, 향료), 내Retort성 등 우수한 피막성능을 가지고 있어 범용성Laminate 잉크의 수지로 가장 많이 사용되고 있다.

우레탄 수지 함량이 낮은 경우, 인쇄성이 우수해지고 하이라이트 전이성이 개선되나, 후가공 접착성이 떨어지며 블로킹 현상이 발생하지 않는다.

반대로 우레탄 수지 함량이 높은 경우, 후가공 접착성이 우수해지며 점도가 높아 희석율이 높아진다. 반면 원재료비가 상승하는 문제점이 있다.

안료는 10 내지 40 중량 퍼센트 포함될 수 있는데, 구체적으로 유색안료인 경우에는 12 내지 15 중량 퍼센트, 백색안료인 경우에는 35 내지 40 중량 퍼센트 포함될 수 있다.

유색안료는 저점도 타입으로 농도가 높고 안료 함량이 높아 블로킹 현상이 방지되나, 가격이 높고 피인쇄물에 대한 접착성이 떨어진다.

백색안료의 경우 은폐력 및 백색도가 우수하나, 가격이 높아지고, 피인쇄물에 대한 접착력이 약하다. 또한, 시간 경과 시 저장성에 불량이 발생할 수 있다.

용제는 수지의 용해, 안료의 습윤, 점도 조정, 건조속도 조정이다. 대표적인 용제는 방향족계인 톨루엔, 케톤계인 MEK, Ester계인 Ethyl Acetate, 알콜계인 IPA, 에테르계인 Propylene Gylcol 등이다.

본 실시예에 따른 잉크 조성물은 용제로 에탄올만을 포함한다. 에탄올 용제는 유독물질이 아니며 이산화탄소 저감 효과가 있고 식품 포장지의 잔류 용제가 없는 장점이 있다.

첨가제는 피막보강제, 블로킹 방지제, 정전기 방지제, 소포제, 접착보강제, 내열보강제 및 전이성 개량제 등을 포함할 수 있다.

피막보강제로는 Poly Ethylene Wax가 사용될 수 있고, 잉크 피막에 활성을 부여하여, 긁힘 현상을 방지하기 위해 사용된다.

블로킹 방지제로 SiO₂가 사용될 수 있고, 잉크 피막표면을 거칠게 하여, 점착성을 적게 하고 Blocking을 방지 한다. 많이 사용할 경우 광택저하 및 Laminate물의 외관 불량의 원인이 되기 때문에 주의를 필요로 한다.

정전기 방지제는 계면활성제로서 잉크의 전기저항을 낮게 하여, 인쇄중의 정전기 장해를 보조적으로 방지한다.

한편, 본 실시예에 따른 우레탄 수지는 경화제를 사용하지 않도록 하기 위해 우레아와 실란커플링제를 반응시켜 제조되는 자기경화형 우레탄 수지이다.

아래는 자기경화형 우레탄 수지 제조를 위한 반응 메커니즘이다.

1) 우레탄(URETHANE)반응

OCN-R-NCO + HO-R'-OH → OCN-R-NHCOO-R'-OH

2) 우레아(UREA)반응

OCN-R-NCO + H₂N-R'NH₂ → OCN-R-NHCONH-R-NH₂

3) 실란커플링제 첨가 반응

OCN-R-NHCONH-R-NH₂ ＋ NH₂(CH₂)3Si(OC₂H₅)₃ → ₂HN-R-NHCONH-R-HNCOHN(CH₂)3Si(OC₂H₅)₃

실시예(비닐 수지 5%, 우레탄 수지 40%, 안료 30%, 에탄올 22%, 기타 첨가제 3%일 때 지표들 및 특징)

- 인쇄 line speed 150m/M 이상으로 작업이 가능함

- 원단에 대한 접착력 양호하며 후가공 접착력도 우수함

- 건조상태가 양호하며 블로킹 현상도 발생되지 않음

- 인쇄 압통 롤 오염이 발생되지 않음

비교예1 (비닐 수지 5%, 우레탄 수지 43%, 안료 30%, 에탄올 22%, 기타 첨가제 3%일 때 지표들 및 특징 - 우레탄 수지의 함량이 40 중량 퍼센트를 초과하는 경우)

- 우레탄 수지 과다시 원단의 접착력은 우수하고 , 후가공 접착력도 우수함

- 그러나 건조가 늦어지고 블로킹 현상이 발생됨

- 인쇄 압통 롤 오염이 심하게 발생됨

비교예2 (비닐 수지 5%, 우레탄 수지 40%, 안료 30%, 에탄올 19%, 기타 첨가제 3%일 때 지표들 및 특징 - 에탄올이 20 중량 퍼센트를 미만인 경우)

- 점도가 높아져서 잉크 층분리 현상이 발생되지 않음

- 잉크 안료 농도가 높아져서 색상이 진하게 나타남

- 잉크 고형분이 높아짐

- 잉크 원재료비가 높아짐

표 1은 기존의 용제형 잉크와 본 실시예에 따른 에탄올을 단일 용제로 하는 알코올형 잉크의 살균 전 후의 박리력을 나타낸 것이다. 표 1에 나타난 바와 같이, 알코올형의 경우에 살균 이후에도 박리력이 양호한 상태로 유지되는 것을 확인할 수 있다.

			백색	흑/백색	청/백색	적/백색	황/백색
PET/LLD	용제형	살균전	317	60-102	130-162	70-100	243
	용제형	살균후	436	20-81	50-102	20-56	161
	알코올형	살균전	234	207	298	260	398
	알코올형	살균후	247	160-194	449	473	470
NY/LLD	용제형	살균전	1028	150-200	180-250	150-170	747
	용제형	살균후	580	150-180	230-270	110-137	400-495
	알코올형	살균전	1300	1357	1476	180-213	1194
	알코올형	살균후	370-400	150-220	300-564	180-270	350-500

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

3 내지 6 중량 퍼센트의 비닐 수지, 30 내지 40 중량 퍼센트의 우레탄 수지, 10 내지 40 중량 퍼센트의 안료 및 20 내지 25 중량 퍼센트의 에탄올 용제를 포함하는 그라비아 인쇄용 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 에탄올은 단독 용제로 사용되는 그라비아 인쇄용 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 우레탄 수지는 우레아와 실란커플링제를 반응시켜 제조되는 자기경화형 우레탄 수지인 그라비아 인쇄용 잉크 조성물.
제3항에 있어서,
상기 실란커플링제는 기능기로 아미노기를 포함하는 그라비아 인쇄용 잉크 조성물.
우레아와 실란커플링제를 반응시켜 제조된 자기경화형 우레탄수지와, 비닐 수지, 안료 및 단독 용제로서 에탄올 용제를 혼합하는 단계; 및
상기 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하는 그라비아 잉크 조성물 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 비닐 수지는 3 내지 6 중량 퍼센트, 상기 우레탄 수지는 30 내지 40 중량 퍼센트, 상기 안료는 10 내지 40 중량 퍼센트, 상기 에탄올 용제는 20 내지 25 중량 퍼센트 포함되는 그라비아 인쇄용 잉크 조성물 제조 방법.