WO2021133094A1 - 전사 필름과 종이를 분리하여 재활용할 수 있는 친환경 종이 포장재에 사용 가능한 스탬핑 포일 - Google Patents

전사 필름과 종이를 분리하여 재활용할 수 있는 친환경 종이 포장재에 사용 가능한 스탬핑 포일 Download PDF

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Definitions

  • the hot stamping process is a type of heat dry printing method in which a stamping foil is placed on a transfer object such as plastic, textile, leather, or paper, and the stamping foil is pressed with a heated platen to attach a pattern such as letters or shapes. You can print the design, color, picture, and text you want to produce. The design can be printed in the same location regardless of the quantity of the product.
  • the release layer has low adhesion with the base film, which is the transfer film, and when the base film is removed after the stamping foil is transferred onto the adherend, the release layer is located on the uppermost layer of the transferred surface, so UV ink printing is possible And it is preferable that the UV ink adhesion is good after printing.
  • wax-based OP Wax, PE Wax
  • cellulose-based Cellulose Acetate, Cellulose Acetate Buthylate
  • acrylic (methyl methacrylate) resin as a release agent
  • various inks to be printed PVC ink, Acryl ink, PET Ink, PP ink
  • UV offset printing and printing work are impossible due to the limitations of ink aptitude and ink bonding power.
  • the abrasion-resistant layer uses an acrylic resin having bonding strength with the polyurethane-based release layer as a matrix resin, and an ethene-based polymer is used to solve the above-mentioned problems. It is characterized by addition.
  • the drying furnace proceeded to a drying furnace with 6 sections.
  • a 210 mesh gravure roll was used so that the dry application amount was 1.2g/m2. was applied.
  • the 6 sections of the drying furnace each 2 m in length, were maintained at 110, 140, 150, 170, 190, and 100° C., and the production speed was 120 m/min.
  • a coating solution in which 8 wt% of a stamping foil adhesive for textiles, 15 wt% of a vinyl resin, and 77 wt% of a solvent were mixed was applied so that the dry coating amount was 1.0 g/m 2 .
  • the release and wear resistance layer it was appropriate to mix 10 wt% of a polyurethane-based release agent, 60 wt% of an acrylic resin, 4 wt% of an ethene-based polymer, and other solvents.
  • the thick film protectant When applying the thick film protectant, it was carried out in a drying furnace with 6 sections of drying furnace, and after preparing a solution in which the conventional textile stamping foil adhesive 8wt%, vinyl resin 15wt%, and solvent 77wt% ratio was prepared, the dry coating amount of 210 mesh gravure roll was 1.0 It applied so that it might become g/m ⁇ 2>. At this time, the thick film protectant was maintained at 90, 90, 100, 120, and 100°C in 6 sections of the drying furnace, each 2 m in length, and the production rate was 120 m/min.

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Abstract

본 발명은 스탬핑 포일이 적용된 피착재 제조공정 및 취급 시 발생하는 표면 긁힘 문제를 개선하고 피착재를 접을 때 꺽인 부분에서 스탬핑 포일의 전사층이 떨어지는 문제를 방지하며, 각종 잉크와 인쇄 결합력을 확보하고, 스탬핑 포일을 제조공정중 제품 규격별로 절단시 발생하는 가루를 원천적으로 방지하고자 한다. 이를 위해 본 발명의 스탬핑 포일은 (a) 스탬핑 전사 후 제거하는 기재 필름; (b-1) 기재 필름 상에 형성된, 폴리우레탄계 이형제, 아크릴계 수지 및 에텐계 고분자 첨가제를 함유하는 내마모성 이형층; 또는 (b-2) (i) 기재 필름 상에 형성된 폴리우레탄계 이형층; 및 (ii) 폴리우레탄계 이형층 상에 형성된, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 내마모층; (c) 수분 침투 방지 및 금속증착 내열 경화 도막층; (d) 수분 침투 방지 경화 도막층 상에 형성된 금속증착층; 및 (e) 선택적으로(optionally), 금속증착층 상에 형성된, 금속증착층 부식방지 후막보호층을 구비한다.

Description

전사 필름과 종이를 분리하여 재활용할 수 있는 친환경 종이 포장재에 사용 가능한 스탬핑 포일
본 발명은 전사 필름과 종이를 분리하여 재활용할 수 있는 친환경 종이 포장재에 사용가능한 스탬핑 포일; 및 상기 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법에 관한 것이다.
기존 방식의 합지(合紙) 포장재는, 종이에 금속증착 필름이나 플라 스틱 필름(주로 PET Film. BOPP Film)을 합지하여 제조한다. 플라스틱 필름과 종이를 일일이 분리하는 것이 고비용 저효율인 관계로 비경제적이므로, 사용 후 합지상태로 폐기한다. 나아가, 합지상태의 포장재는 매립이 불가능하므로 플라스틱 필름이 합지된 합지 포장재의 처리는 전량 소각해야 하는 문제점이 있다.
기존 종이 포장재는 플라스틱 필름이나 플라스틱 필름에 금속을 증착한 후, 플 라 스틱 필름 또는 금속증착면에 폴리졸(Polysol, Poly Vinyl Acetate) 또는 다양한 종이접착제(Poly Urethane등)를 도포하고, 종이에 직접 합지한 후 플라스틱 필름 면에 다양한 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크, UV옵셋잉크)를 사용하여 인쇄하는 방식으로 제조하고 있다. 이때 인쇄적성과 인쇄결합력을 부여하기 위하여 프라이머(Primer)제를 염료와 섞어 도포한다. 따라서, 기존 종이 포장재를 사용 후 폐기할 경우, 폐기 대상 포장재에 플라스틱 필름이 남아 있게 된다. 이 경우 플라스틱 필름이 자연 상태에서 분해되려면 백년 이상의 시간이 소요되므로, 매립하는 것이 불가능하여 전량 소각하는 방식으로 폐기물을 처리할 수밖에 없는 실정이다.
최근 상기 플라스틱 필름 대신 생분해가 가능한 생분해성 필름이나 생분해성 필름에 증착하여 포장재 제조를 시도하고 있으나, 포장재로 사용시 생분해성 필름이 시간이 지남에 따라서 변형되므로, 포장재의 유통기한의 보장이 어려워 사용할 수 없다.
종이제품, 플라스틱 성형품, 가죽제품, 목제품 등 다양한 소재의 피착재에 금속성분의 그래픽 패턴이나 문자 등을 전사시키는 방법으로서, 스탬핑 포일이 사용되고 있다. 이러한 스탬핑 포일은 전사하고자 하는 형태의 다이를 이용하여 열과 압력을 가해 전사시키는 건식 인쇄방식의 일종으로 핫 스탬핑(Hot Stamping) 공정이 사용된다.
핫 스탬핑(Hot Stamping) 공정이란 플라스틱, 섬유, 가죽, 종이 등의 전사 대상물에 스탬핑 포일을 얹고서 가열한 압판으로 상기 스탬핑 포일을 가압하여 문자 또는 모양 등의 패턴을 붙이는 일종의 가열 건식 인쇄법이다. 연출하고 싶은 디자인, 색상, 그림, 글씨 등을 인쇄할 수 있다. 제품의 수량에 관계없이 동일한 위치에 디자인을 인쇄할 수 있다.
스탬핑 포일은 통상적으로 폴리에스테르 수지로 구성된 기재 필름 상에, 이형층, 착색층, 금속 증착층 및 접착층이 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다. 스탬핑 포일은 핫 스탬프 테이프(Hot Stamp Tape) 또는 열전사 테이프(Thermal Transfer Tape) 등으로 불리기도 한다.
최근 디자인의 명시성 확보를 위해 스탬핑 포일에 다양한 칼라나 디자인을 적용하는 것으로는 한계가 있어, 시장에서는 스탬핑 후 스탬핑된 면 위에 다양한 칼라의 UV 잉크 인쇄가 가능한 스탬핑 포일에 대한 요구가 크다. 따라서, 전사된 피착재 면 위에 다양한 칼라의 UV 잉크 인쇄가 가능한 스탬핑 포일이 개발되고 있다.
스탬핑 포일은 코팅가공을 위한 기재 필름 위에 이형층, 칼라를 내는 염료 또는 안료를 넣어 색을 발현하는 착색층, 알루미늄 등의 금속을 증착하여 금속광택을 발현하게 되는 금속증착층, 및 피착재에 대한 접착력을 제공하는 역할 또는 증착층을 보호하는 역할을 하는 보호층을 적층한 형태일 수 있다. 또는, 기재 필름 상에 위의 이형층, 착색층(또는 보호층), 금속증착층(주로 알루미늄층) 및 접착층을 순서대로 코팅하여 스탬핑 포일을 제조할 수 있으며, 각층의 구성성분 및 조성과 두께 등은 사용용도에 따라 달라질 수 있다.
스탬핑 포일이 핫 스탬핑 공정에서 바람직하게 사용되려면 몇 가지 조건이 충족되어야 한다. 첫째로, 광택성, 내약품성을 가져야 하고, 둘째로, 접착액 도포 공정 후 고온의 가열 압착공정에 견딜 수 있도록 내열성이 있어야 한다. 셋째로, 원하는 패턴을 전사대상물(종이, 섬유, 가죽 등)에 전사한 후 기재 필름과 이형층을 분리해내는 공정시 착색층이 금속층과 분리되지 않도록 이들 층간의 접착력이 좋아야 한다. 또한, 기재필름과 이형층은 분리가 용이하도록 사용용도에 알맞은 박리력을 가져야 하고, 이외에도 내용제성이 좋아야 한다. 또한 스탬핑 포일은 전사 다이(Stamping Die)의 무늬를 선명하게 구분하여 주는 절단성 또한 요구된다.
본 발명은 박리가능한 플라스틱 필름을 구비한 스탬핑 포일을 종이에 전사한 후 플라스틱 필름이 제거된 종이 포장재를 사용후 폐기 시, 종이 재활용 설비 (Pulper, 해리기) 처리를 통해 원료로 재활용이 가능한 친환경 종이포장재를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 스탬핑 포일이 적용된 피착재 제조공정 및 취급 시 발생하는 표면 긁힘 문제를 개선하고 피착재를 접을 때 꺽인 부분에서 스탬핑 포일의 전사층이 떨어지는 문제를 방지하고자 한다.
또한, 본 발명은 스탬핑 포일이 전사된 종이 피착재에 인쇄시 각종잉크와 인쇄 결합력 및 잉크적성을 부여하고자 한다.
또한, 본 발명은 제조공정상 스탬핑 포일을 제품 규격별로 절단시 발생할 수 있는 가루를 원천적으로 방지하고자 한다.
본 발명의 제1양태는 (a) 스탬핑 전사 후 제거하는 기재 필름; (b-1) 기재 필름 상에 형성된, 폴리우레탄계 이형제, 아크릴계 수지 및 에텐계 고분자 첨가제를 함유하는 내마모성 이형층; 또는 (b-2) (i) 기재 필름 상에 형성된 폴리우레탄계 이형층; 및 (ii) 폴리우레탄계 이형층 상에 형성된, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 내마모층; (c) 수분 침투 방지 및 금속증착 내열 경화 도막층; (d) 수분 침투 방지 및 내열 경화 도막층상에 형성된 금속증착층; 및 (e) 선택적으로(optionally), 금속증착층 상에 형성된, 금속증착층 부식방지 후막보호층; 을 구비한 스탬핑 포일을 구비한 스탬핑 포일을 제공한다.
본 발명의 제2양태는 (i) 스탬핑 포일의 후막보호층에 접착층을 도포하거나 후막보호층 상에 접착층이 형성된 스탬핑 포일을 사용하고/사용하거나, (ii) 피착재의 전면 또는 일부에 접착층을 도포하는 제1단계; 스탬핑 포일을 피착재에 스탬핑 전사하는 제2단계; 스탬핑 포일의 기재 필름을 제거하는 제3단계; 및 선택적으로(optionally), 기재 필름이 제거되어 노출된 이형층 면에 인쇄하는 제4단계를 포함하는 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법에 있어서, 제1양태의 스탬핑 포일을 사용하는 것이 특징인 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 설명한다.
스탬핑 포일이 적용된 피착재 제조공정 및 취급 시 발생하는 표면 긁힘 문제를 개선하고 피착재를 접을 때 꺽인 부분에서 스탬핑 포일의 전사층이 떨어지는 문제를 방지할 수 있으며, 각종 잉크와 인쇄 결합력을 확보하고, 스탬핑 포일을 제조공정중 제품 규격별로 절단시 발생하는 가루를 원천적으로 방지하는 본 발명의 스탬핑 포일은
(a) 스탬핑 전사 후 제거하는 기재 필름;
(b-1) 기재 필름 상에 형성된, 폴리우레탄계 이형제, 아크릴계 수지 및 에텐계 고분자 첨가제를 함유하는 내마모성 이형층; 또는
(b-2) (i) 기재 필름 상에 형성된 폴리우레탄계 이형층; 및 (ii) 폴리우레탄계 이형층 상에 형성된, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 내마모층;
(c) 수분 침투 방지 및 금속증착 내열 경화 도막층;
(d) 수분 침투 방지 도막층 상에 형성된 금속증착층; 및
(e) 선택적으로(optionally), 금속증착층 상에 형성된, 금속증착층 부식방지 및 제품 절단시 가루 발생 방지 후막보호층
을 구비한다.
본 발명의 스탬핑 포일에서, 스탬핑 전사 후 제거하는 기재 필름은 플라스틱 필름일 수 있다.
기재 필름의 비제한적인 예로는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate, PET) 필름 및 이축연신 폴리플로필렌 (Biaxially Oriented Polypropylene, BOPP) 필름 등이 있다. 통상 다른 소재의 기재 필름은 스탬핑 포일 제조가 물성상 어려워 사용되지 않는다.
PET 소재 (Polyethylene Terephthalate)는 상대적으로 밀도가 높은 폴리 에스테르 수지로 결정성 또는 비결정성 열가소성 플라스틱이다. 비결정성 PET의 특성은 높은 투명성을 가지지만, 낮은 인장강도와 낮은 슬라이딩 특성을 가지고 있어 주로 병 (Bottle)이나 포장용을 사용된다. 결정성 PET는 높은 경도, 강성 및 강도 그리고 우수한 슬라이딩 특성과 내마모성 (POM과 비교시)의 특성을 가지고 있어서 스탬핑 포일 제조시 기재 필름으로 주로 사용된다.
BOPP 필름은 폴리프로필렌을 주원료로 기계방향 및 기계수직방향으로 이축연신한 필름이며, 이축연신에 의해 필름의 기계적 강도와 광학적특성이 우수하고 식품포장 및 합지 용도로 널리 이용된다.
스탬핑 포일에서 이형층은 전사 필름인 기재 필름과의 접착력이 낮아, 스탬핑 포일이 피착재 상에 전사된 후 기재 필름이 제거되면 이형층이 전사된 면의 최상층에 위치하므로, UV 잉크의 인쇄가 가능하고 인쇄 후 UV잉크 접착력이 양호한 것이 바람직하다. 이형제로 왁스계열(OP Wax, PE Wax), 셀룰로우스 계열(Cellulose Acetate, Cellulose Acetate Buthylate), 아크릴계열(Methyl Methacrylate)의 수지를 사용하는 경우 인쇄하고자 하는 각종 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크) 및 UV 옵셋 인쇄와 잉크적성 및 잉크결합력의 한계로 인쇄 작업이 불가능하다.
반면, 본 발명의 일구체예에 따른 스탬핑 포일(A)에서, 기재 필름 상에 형성된 이형층(b-2)(i)은 폴리우레탄계 수지이다.
폴리우레탄계 수지는 폴리우레탄, 폴리에테르폴리우레탄, 폴리카보네이트 폴리우레탄으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있다.
이형층을 형성하기 위한 도포액은 폴리우레탄계 수지와 희석용제를 함유할 수 있다.
이형층은 그라비아 코팅방식으로 코팅하며, 그라비아롤의 메쉬는 175 메쉬이며 고형분 조정을 위해 사용된 희석용제는 메틸셀루솔브(Ethylene Glycol monomethyl ether)가 적당하다. 위의 방식으로 코팅할 때 폴리 우레탄계 이형조성물의 고형분 함량이 0.5 ~ 3중량% 범위이고 바람직하게는 0.8 ~ 1.5중량%인 것이 바람직하다.
그라비아 인쇄는 음각인쇄의 한 종류이며, 인쇄 판면에 오목한 부분에 잉크를 채워 인쇄하는 방식이다.
이형층은 코팅된 두께에 따라 이형효과가 다르다.
폴리우레탄계 이형제의 건조 도포량은 0.1 ~ 1 g/㎡ 일 수 있다. 상기 도포량 범위에서 기재 필름과 용이한 박리가 가능하면서, 완벽한 잉크 인쇄적성과 잉크 결합력(특히 UV 옵셋잉크)을 확보할 수 있다. 폴리우레탄 수지를 건조 도포량 0.1g/㎡ 미만으로 도포하면 전사 후 기재 필름 박리 시 뜯기는 문제가 발생할 수 있으며, 건조 도포량 1.0g/㎡을 초과하여 도포하면 전사 작업 시 너무 쉽게 이형층이 떨어져서 떨어진 조각들이 스탬핑 포일의 피착재를 오염시킬 수 있다.
폴리우레탄계 이형층은 다양한 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크) 및 UV 옵셋잉크 인쇄에 양호한 인쇄적성 및 완벽한 인쇄결합력을 부여하면서 전면 전사작업이 용이하도록, 신율 100% 이상인 폴리우레탄계 이형제를 사용할 수 있다.
본 발명의 일구체예는 스탬핑 포일(A)의 기재 필름 제거 시 노출되는 폴리우레탄계 이형층 바로 아래에 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐(Ethene)계 고분자 첨가제를 함유하는 내마모층을 적용함으로써, 스탬핑 포일이 적용된 피착재 제조공정 및 취급 시 발생하는 표면 긁힘 문제를 개선하고 피착재를 접을 때 꺽인 모서리 부분에서 스탬핑 포일의 전사층이 떨어지는 문제를 개선하는 것이 특징이다(실시예 2).
본 발명의 일구체예 따른 스탬핑 포일(A)에서 내마모층은 폴리우레탄계 이형층과 결합력이 있는 아크릴계 수지를 매트릭스 수지로 사용하면서, 여기에 전술한 문제를 해결하기 위해 에텐(Ethene)계 고분자를 첨가하는 것이 특징이다.
내마모 특성 및 폴리우레탄계 이형층과 결합력을 유지하기 위해, 기재 필름 상에 형성된 폴리우레탄계 이형층 상에 도포되는 내마모층의 도포액은 아크릴계 수지 16~18 wt% 및 내마모 Ethene계 고분자 3~5wt%, 기타 용제 77~81wt%를 함유할 수 있다. 따라서, 아크릴계 수지 함량이 상기 함량 밖으로 클 수록 내마모 특성이 떨어지게 되고, Ethene계 고분자 함량이 상기 함량 밖으로 클 수록 폴리우레탄계 이형층과 결합력이 떨어질 수 있다.
내마모층을 건조 도포량 0.4 ~ 2 g/㎡ 범위로 도포하면 종이 포장재 취급 시 종이 표면 긁힘 현상 및 접힌부분의 떨어짐이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일구체예에 따른 스탬핑 포일(B)은 기재 필름 상에 폴리우레탄계 이형수지, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 코팅액을 도포하여 잉크결합력 있는 내마모성 이형층(b-1)을 형성하는 것이 특징이다(실시예 6).
본 발명의 다른 일구체예에 따른 스탬핑 포일(B)에서 내마모성 이형층(b-1)은 본 발명의 일구체예에 따른 스탬핑 포일(A)에서, (b-2) (i) 기재 필름 상에 형성된 폴리우레탄계 이형층; 및 (ii) 폴리우레탄계 이형층 상에 형성된, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 내마모층이 결합된 형태이다.
기재 필름 상에 상기 혼합수지 코팅액으로 형성된 도막은 기재 필름 제거가 용이할 뿐만 아니라 표면 긁힘 면에서 내마모성을 동시에 발휘할 수 있다. 폴리우레탄 수지는 이형제로 기재 필름과의 박리를 용이하게 하며 동시에 각종 잉크 (특히 UV Offset 잉크)와 완벽한 잉크 결합력 및 인쇄 적성을 부여한다. 에텐계 고분자 첨가제는 스탬핑 포일의 피착재 상 스탬핑 전사 및 기재 필름 제거 후 노출면에 내마모 특성을 부여하는 기능을 한다. 아크릴계 수지는 폴리우레탄 이형수지 및 내마모 특성을 부여하는 에텐계 고분자 첨가제에 모두 혼화성 있는 매트릭스 수지로 사용된다. 이 경우 아크릴계 수지 대신 각종 다른 수지를 채용할 수도 있으나, 아크릴계 수지 사용시 투명도가 가장 좋아 추후 금속증착시 광택도가 가장 좋아진다.
또한, 상기 혼합수지 코팅액으로 형성된 도막은, 코팅액 성분들간 혼화성이 우수하여, 인쇄가능한 폴리우레탄계 이형 수지의 도막층이 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제와 함께 균일하게 혼화되어 있어도 인쇄가능하다. 또한, 코팅액 성분들간 혼화성이 좋아 도막 형성시 거울처럼 빛을 일정한 방향으로 반사할 정도로 매끄러운 도막 표면 구현이 가능하다.
본 발명의 다른 일구체예에 따른 스탬핑 포일(B)에서, 내마모성 이형층의 건조 도포량은 0.5 ~ 2 g/㎡ 일 수 있다.
또한, 내마모성 이형층 형성시 이형과 동시에 내마모 특성을 부여하려면, 폴리우레탄 이형제를 5~30 wt%, 아크릴계 매트릭스 수지 50~80 wt% 및 에텐계 고분자 첨가제 2~5wt%, 기타 용제를 함유할 수 있다.
상기 건조 도포량 및 함량 범위에서 기재 필름과 용이한 박리가 가능하면서, 완벽한 잉크 인쇄적성과 잉크 결합력(특히 UV 옵셋잉크)을 확보할 수 있으며, 동시에 내마모 특성도 부여된다.
또한 상기 건조 도포량을 0.5g/㎡ 미만으로 도포하면 전사 후 기재 필름 박리 시 뜯기는 문제가 발생할 수 있으며, 건조 도포량 2 g/㎡을 초과하여 도포하면 전사 작업 시 너무 쉽게 이형층이 떨어져서 떨어진 조각들이 스탬핑 포일의 피착재를 오염시킬 수 있다.
본 명세서에서, 폴리우레탄계 이형 수지로는 다양한 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크) 및 UV 옵셋잉크 인쇄에 양호한 인쇄적성 및 완벽한 인쇄결합력을 부여하면서 전면 전사작업이 용이하도록, 신율 100% 이상인 폴리우레탄계 이형제를 사용할 수 있다.
본 명세서에서, 아크릴계 수지는 아크릴산이나 메타크릴산 또는 그 유도체의 중합체로부터 이루어지는 열가소성 합성수지의 총칭으로 그 대표적인 것이 폴리메틸 메타아크릴레이트이다.
아크릴계 수지의 비제한적인 예로는 폴리메틸메타 아크릴레이트 (Poly Methyl Methacrylate, PMMA)외에 변성 폴리메틸 메타아크릴레이트(Modified PMMA), 등이 있다
PMMA는 MMA(Methyl MethAcrylate) Monomer를 주원료로 하여 중합한 아크릴 수지이다.
PMMA는 수지는 가장 뛰어난 투과성과 함께 내후성이 우수하며 뛰어난 착색성 및 아름다운 외관으로 널리 사용되어 지고 있다. 또한, PMMA는 선형 고분자로 무정형이고 표면 강도가 우수하고, 내마모성, 내열성, 고강성률(Rigidity)을 발휘한다.
에텐(Ethene)계 고분자로는 에텐 호모폴리머(Ethene Homopolymer)를 주로 사용하는데 에틸렌 호모폴리머(Ethylene Homopolymer) 또는 폴리에틸렌 왁스 (Polyethylene Wax), 에틸렌레진 (Ethylene Resin)이라고도 한다.
에텐(Ethene)계 고분자(Polyethylene)의 비제한적인 예로는 상기 에텐 호모 폴리머 외에 에틸렌 아크릴릭산 공중합체 (Ethylene Acrylic Acid Coploymer), 폴리 디메틸 실록산(Polydimethyl Siloxane) 등이 있다.
이형 및 내마모 특성을 동시에 부여하는 폴리우레탄계 이형 수지, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 코팅액은 각 성분의 함량에 따라 다양한 스탬핑 포일의 기능을 부여할 수 있다.
예컨대, 폴리우레탄 이형 수지의 함량이 많아질수록, 기재 필름과의 박리가 용이하고, 각종 잉크 결합력과 인쇄 적성이 좋아지나, 반면 내마모성이 부족해진다. 에텐계 고분자 첨가제의 함량이 많아질수록, 내마모성이 좋아지나 잉크결합력과 인쇄적성이 부족해진다. 아크릴계 매트릭스 수지의 함량이 많아질수록, 금속증착후 광택도가 월등히 좋아진다.
본 발명의 일구체예에 따른 스탬핑 포일(A)은 내마모층 상에 형성된 수분 침투방지 및 금속 증착시 내열성을 부여하는 경화된 도막층이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일구체예에 따른 스탬핑 포일(B)은 내마모성 이형층 상에 수분 침투방지 및 금속 증착시 내열성을 부여하는 경화된 도막층이 형성된 것일 수 있다.
경화된 도막층은 도막액에 색상을 구현하기 위한 염료가 혼합되어 착색층을 형성할 수 있다. 따라서, 착색층은 금속 증착층을 보호하고 컬러를 부여하기 위해 주로 경화형 수지 (Resin)과 염료(Dye)를 혼합한 액을 도포한 것으로, 스탬핑 포일의 내구성, 내후성 등에 영향을 미친다.
상기 착색층 형성 시 채용하는 착색액 제조방식으로는 이소시안네 이트(Isocyanate) 경화방식, 멜라민(Melamine) 경화방식, 블록화한 이소시안 네이 트 (Blocked Isocyanate) 경화방식이 있다.
이소시안네이트 경화방식은 주제로 디알릴프탈레이트(Diallyl Phthalate) 수 지, 니트로셀룰로우스(Nitro Cellulose) 수지, 비닐(Vinyl Chloride Vinyl Acetate Copolymer) 수지, 하이드록시아크릴(Hydroxed Acrylate) 수지를 각종 용제와 일정 비율로 혼합한 용액으로 하고, 여기에 경화제로 이소시안네이트(Isocyanate)를 일정비율 혼합한 용액을 건조온도 185℃ ~ 195 ℃에서 5~10초 정도 건조하면, 금속증착 후 내열성(금속증착층의 열변화가 없는 최고온도)이 180 ℃까지 도달하는 스탬핑 포일을 제조할 수 있다.
멜라민 경화방식은 주제로 멜라민(Mellamine) 수지, 말레익(Malleic) 수지를 일정비율로 혼합한 다음, 경화촉매로 디에틸포스페이트(Diethyl Phosphate)를 각종 용제와 일정비율 혼합한 용액을, 건조온도 185℃ ~ 195℃에서 5~10초 정도 건조하면, 금속증착 후 내열성(금속증착층의 열변화가 없는 최고온도)이 160℃까지 도달하는 스탬핑 포일을 제조할 수 있다.
블록화한 이소시안네이트 경화방식은 주제로 디알릴프탈레이트(Diallyl Phthalate) 수지, 니트로렐룰로우스(Nitro Cellulose) 수지, 비닐(Vinyl Chloride Vinyl Acetate Copolymer) 수지, 블록화한 이소시안네이트(Blocked Isocyanate) 수지를 각종 용제와 동시에 혼합한 용액을, 건조온도 185℃ ~ 195℃에서 5~10초 정도 건조하면, 금속증착 후 내열성(금속증착 층의 열변화가 없는 최고온도) 이 150℃까지 도달하는 스탬핑 포일을 제조할 수 있다.
상기 착색액의 세가지 제조방식인 이소시안네이트(Isocyanate) 경화방식, 멜라민(Melamine) 경화방식, 블록화한 이소시안네이트(Blocked Isocyanate) 경화 방식에서 금속증착층 내열온도는 각각 180℃, 160℃, 150℃인 바, 이소시안네이트 (Isocyanate) 경화방식을 채용하는 것이 유리하다.
이소시안네이트 경화방식을 채용한 종이 포장재는 보관온도가 180℃까지도 포장재의 변화가 없음을 의미한다.
상기 착색액을 사용할 경우, 전사 후 각종 잉크를 인쇄한 후라도 착색층 고유의 경화된 도막으로 인하여 외부로부터의 수분과 기타 오염을 차단할 수 있고 금속증착시 내열성을 부여할 수 있으므로, 포장재 장시간의 유통에도 전혀 포장재의 변화가 없다.
또한, 상기 착색액을 사용 시 착색액 제조과정에서 각종 염료를 투입하면, 거의 무한대의 색깔을 발현할 수 있다.
상기 착색액을 사용할 경우, 착색액의 건조 도포량은 1 ~ 2 g/㎡ 범위가 적당하다.
통상, 스탬핑 포일에서 금속 증착층은 광택성을 부여하기 위해 사용한다.
스탬핑 포일 제조 시 광택특성을 부여하는 금속증착 시 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 은(Ag), 구리(Cu)를 사용하는데, 대부분 알루미늄(Al)을 진공증착하여 사용한다.
니켈(Ni)이나 크롬(Cr)을 진공증착하면 티타늄(Titanium) 색깔이 발현되고, 구리(Cu)를 진공증착하면 황동색이 발현되는 특성이 있지만, 알루미늄(Al)을 진공증착하기 전에 착색액에 염료를 투입하면, 상기 색깔뿐만 아니라 거의 무한대의 광택 있는 색깔을 발현할 수 있으므로 알루미늄(Al)을 진공증착하는 방식이 주로 사용된다. 상기 알루미늄 진공증착 시 증착층의 두께는 0.001~0.0001Å(Angstrong), OD(Optical Density) 2.4±0.5가 적당하다.
본 발명의 스탬핑 포일은 바람직하게는 금속증착층 상에 후막보호층이 형성된 것이다. 이때, 스탬핑 포일 접착제 및 금속결합력이 있는 비닐계 수지 또는 폴리우레탄계 접착수지를 용제와 혼합하여 후막 보호층을 형성하면, 금속증착층 부식방지 뿐만 아니라, 스탬핑 포일 제조공정상 각종 규격별로 제품 절단시 가루 발생을 방지할 수 있다(실시예 7).
금속을 진공증착한 경우, 증착층이 수분(H₂O) 및 기타 오염물질에 노출되면, 시간이 지남에 따라 증착층이 부식되어 포장재에 곰팡이 등이 발생된 것처럼 변형이 되므로, 기존 스탬핑 포일에 사용하는 각종 용제형 접착제(종이용, 섬유용, Plastic용 등)에 금속결합력이 좋은 각종 비닐(Vinyl)계 수지(Poly Vinyl Chloride, Vinyl Chloride Vinyl Acetate Copolymer, Poly Vinyl Acetate 등) 또는 폴리우레탄계 접착수지를 혼합하여, 건조 도포량 0.2~2 g/㎡ 범위가 되게 후막보호층을 형성하면, 스탬핑 포일 제조공정상 제품을 규격별로 절단시 발생하는 가루의 혼입을 완벽하게 차단할 수 있으므로, 종이와의 전사작업시 피착재의 오염을 완벽하게 차단할 수 있다.
이 경우 후막 보호층으로 기존 스탬핑 포일 접착제(종이용, 섬유용, Plastic 용 접착제 등) 5~30 wt%, 상기 비닐계 수지 또는 폴리우레탄계 접착수지 10~50 wt%, 기타 용제를 함유할 수 있다.
스탬핑 포일 접착제의 비제한적인 예로는 용제형 접착제일 수 있으며, 천연고무계, 합성고무계, 아크릴계 접착제가 있다.
상기 비닐계 수지 대신 다른 각종 고분자 수지(특히 폴리우레탄 접착수지)를 사용할 수도 있으나, 비닐계 수지가 금속증착층과 가장 결합력이 우수하므로 비닐계 수지를 사용하는 것이 유리하다.
또한, 상기 후막 보호층은 종이접착 시 사용하는 폴리졸(Polysol,Poly vinyl Acetate), 각종 종이접착제(Poly Urethane) 및 종이 내부에 포함된 수분의 침투도 막을 수 있으므로 안심하고 종이 포장재를 유통시킬 수 있다.
본 발명의 스탬핑 포일은 피착재 상에 결합되는 접착층을 포함할 수도 있으며, 대신 피착재에 접착층을 형성시킬 수도 있다. 스탬핑 전사하고자 하는 피착재 종류에 따라 적합한 수지(Resin)을 선택하여 도포한 접착층이 제공될 수 있다. 전사할 피착재에 따라 제형(Formulation)이 다르다.
본 발명에서 상기 이형층과 후막보호층 이외의 구성에 대해서는 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 성분들이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
본 발명의 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법은,
(i) 스탬핑 포일의 후막보호층에 접착층을 도포하거나 후막보호층 상에 접착층이 형성된 스탬핑 포일을 사용하고/사용하거나, (ii) 피착재의 전면 또는 일부에 접착층을 도포하는 제1단계;
스탬핑 포일을 피착재에 스탬핑 전사하는 제2단계;
스탬핑 포일의 기재 필름을 제거하는 제3단계; 및
선택적으로(optionally), 기재 필름이 제거되어 노출된 이형층 면에 인쇄하는 제4단계를 포함한다.
이때, 피착재가 종이제품 또는 목제품이면, 본 발명의 스탬핑 포일을 통해 인쇄된 피착재는 재활용가능하다.
예컨대, 본 발명에 따른 스탬핑 포일을 종이에 전사용으로 사용할 경우, 스탬핑 포일의 후막보호층에 폴리졸 또는 각종 접착제를 도포하여 종이와 합지 후, 스탬핑 포일의 플라스틱 필름을 박리하면 종이만 남게 되고 이를 사용하여 재활용이 가능한 친환경 종이포장재를 제조할 수 있다.
피착재가 종이이고, 종이 전사용 스탬핑 포일이면, 스탬핑 포일 전사 후 플라스틱 필름이 제거된 종이 포장재의 폐기 시 종이 재활용 설비 (Pulper, 해리기) 처리를 통해 원료로 재활용이 가능하다. 따라서, 폐 종이포장재는 제지회사의 원료 처리공정에 설치되어 있는 종이 재활용 설비 (Pulper, 해리기)에서 처리하여 원료로 재활용함으로써 자원의 재활용, 에너지절감, 비용절감을 할 수 있다.
제4단계의 인쇄는 그래픽 패턴, 문자 또는 둘다일 수 있으며, 컬러인쇄도 가능하다.
제4단계의 인쇄는 PVC 잉크, Acryl 잉크, PET 잉크, PP 잉크를 사용할 수 있고, 또 UV 옵셋인쇄일 수도 있다.
옵셋인쇄는 잉크가 인쇄판에서 분리되어(Off), 고무판으로 옮겨진 다음 종이에 발라지기(Set) 때문에 "옵셋(Off-set)"이라 한다. 옵셋인쇄기는 인쇄판에서 직접 종이에 인쇄하지 않고 한 번 고무판에 인쇄한 다음 종이에 전사하는 간접적인 인쇄 방식을 쓴다.
옵셋 인쇄에서 사용되는 인쇄판은 요철이 없는 평판인데, 평판의 표면에는 특별한 화학처리가 되어 있다. 인쇄판에는 '물'을 바르는데 이 물은 잉크가 묻어 있는 화선부에는 묻지 않고 잉크가 없는 비화선부에만 발라지게 된다. 일반적으로 옵셋인쇄기는 판통, 고무통, 압력통 등 세가지장치로 구성되어 있다. 판면은 원통 바깥에 있고, 인쇄 부분만 고무통으로 이동된다. 압력통은 종이를 고무통의 인쇄면에 누르는 작업을 한다. 4도 옵셋인쇄의 경우, 잉크는 3원색이라 불리는 노랑·빨강·파랑에 검정색을 더하여, 이 색들을 여러 번 겹쳐서 인쇄를 함으로써 미묘한 색조를 표현해낸다.
UV옵셋인쇄와 관련하여, 용제형 잉크 사용시 환경 작업자의 건강에 문제가 되는 유기용제를 줄이기 위한 노력으로 자외선경화 잉크의 선택은 필연적이 되고 있으며 종래의 잉크와 비교하여 순간건조, 저온고속의 생산성, 생에너지, 무용제, 무공해 등 많은 이점이 있다.
자외선(UV)에 노출되면 순간적으로 단단하게 굳는 (경화)잉크를 사용한다.
일반적으로 피인쇄체가 PP, PVC, PET 등 건조가 잘 되지 않고 흡수가 잘되지 않는 곳에 주로 사용한다. 종류가 다양하게 나와 있어 옵셋 뿐만 아니라 윤전에서도 사용량이 늘어가고 있다. UV 일반 잉크에서부터 UVpp용 잉크(부착이 어려운 플라스틱류 인쇄), UV 마그네틱 잉크(자성잉크),UV 무광잉크, UV 형광잉크 UV크리어 등이 있다.
본 발명의 일구체예 따른 스탬핑 포일(예컨대, 플라스틱 필름에 내마모 이형층 또는 이형층/내마모층, 착색층, 금속증착층, 후막보호층 수지를 도포한 필름)은, 종이에 플라스틱 필름의 도포면을 전사시킨 후 플라스틱 필름을 박리(release)함에 따라 종이만을 사용하여 고지를 재활용할 수 있는 친환경 종이포장재의 제조에 사용가능하다.
본 발명의 다른 일구체예에서는 스탬핑 포일의 기재 필름 제거 시 노출되는 내마모성 이형층으로 폴리우레탄계 이형제, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제의 혼합물을 적용함으로써, 적당한 이형 박리력과 동시에, 다양한 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크) 및 UV 옵셋잉크 인쇄에 양호한 인쇄적성 및 완벽한 인쇄결합력을 부여하면서, 스탬핑 포일이 적용된 피착재 제조공정 및 취급 시 발생하는 표면 긁힘 문제를 개선하고 피착재를 접을 때 꺽인 모서리 부분에서 스탬핑 포일의 전사층이 떨어지는 문제를 개선할 수 있다.
나아가, 플라스틱 필름이 부착되지 않으므로 종이 포장재의 재활용이 가능할 뿐만 아니라,
PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크, UV 옵셋잉크 등을 사용한 UV 옵셋인쇄를 통해 완벽한 인쇄적성 및 인쇄결합력을 확보할 수 있고,
신율 100% 이상의 폴리우레탄(Polyurethane)수지를 사용할 경우 전면전사 작업에 더욱 용이하며,
아크릴(Acryl)계 매트릭스 수지에 에텐(Ethene)계 고분자 첨가제를 혼합 사용하므로 포장재 제조공정 및 포장재 취급 시에 발생하는 표면 긁힘 문제 및 포장재 접을 때 모서리에서 전사층이 떨어지는 문제가 거의 없으며,
경화된 착색도막으로 외부의 영향이 차단되므로 종이 전사 후 외부로부터의 수분 등 침투를 방지할 수 있어서 포장재의 유통기한을 보장할 수 있고,
착색액에 각종 염료를 혼합하여 다양한 색상의 구현이 가능하며,
금속증착층에 의한 광택효과로 포장재 고급화 실현 가능하고,
피착재인 종이층 수분에 의한 금속증착층 부식을 방지할 수 있으므로 종이 포장재의 장기간 유통 가능하다.
또한, 비닐계 수지(또는 폴리우레탄 접착수지)를 첨가한 후막 보호층을 채용함으로서, 스탬핑 포일 제조 공정상 제품을 규격별로 절단시 발생하는 가루의 혼입을 완벽하게 차단할 수 있으므로, 종이와의 전사작업시 피착재의 오염을 완벽하게 차단할 수 있다.
더불어, 종이 전사후 박리된 플라스틱 필름(주로 PET Film)을 녹여 칩(Chip)으로 만든 후 섬유(Polyester)나 포장용기 등으로 재활용할 수 있어서 자원을 절약할 수 있다.
또한, 기존 합지상태의 포장재를 소각 폐기시 발생하는 이산화탄소(CO₂)의 발생을 원천적으로 방지하여 대기 환경오염 차단 및 에너지 절약할 수 있다.
도 1은 일구체예 따른 스탬핑 포일 제품(A)(B)의 대표 구성도이다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 명확하게 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 보호범위를 한정하는 것은 아니다.
실시예 1: 폴리우레탄계 이형층이 적용된 스템핑포일 제조
스탬핑 포일 표본을 준비하기 위해, PET 기재 필름에 각종 이형제(OP wax, PE wax, Cellulose Acetate, Cellulose Acetate Butylate, Methyl Methacrylate, Polyurethane)를 용제와 혼합하여 각각 도포하였다. 폴리우레탄계 이형제의 경우 신율 100% 이상인 폴리우레탄계 수지를 사용하였으며 건조 도포량 0.4g/㎡을 도포하였다.
상기 이형제 도포 후 착색제로 금색염료와 혼합한 도막액을 사용하여 이소시안네이트(Isocyanate) 경화방식으로 수분 침투 방지 도막층을 형성하였다. 이어서, 알루미늄(Aluminium)으로 진공증착하였다. 후막보호층 형성을 위해 아크릴계 수지 5wt%, 비닐계수지 2wt%, 용제 93wt%을 혼합하여 도포하였다. 폴리졸을 사용하여 종이와 합지한 후 플라스틱 기재 필름을 박리하였다.
박리 후 표면에 드러난 각 이형층 위에 UV 옵셋잉크로 인쇄하였다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) UV옵셋잉크 인쇄결합력
OP wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
PE wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Cellulose Acetate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Cellulose Acetate Butylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Methyl Methacrylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Polyurethane / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 양호
UV 옵셋잉크를 인쇄한 후, 인쇄면에 각종 테이프(Scatch Tape, OPP 포장테이프)로 잉크 결합력을 확인한 결과, 폴리우레탄 이형제를 사용한 표본만이 UV옵셋잉크와 강한 인쇄결합력이 있음을 확인하였다(표 1).
또한 폴리우레탄 이형층에 각종 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크)를 사용하여 인쇄한 후 상기와 같은 방법으로 인쇄결합력을 확인한 결과 모두 강한 결합력이 있음을 확인하였다.
실시예 2: 폴리우레탄계 이형층 하부에 내마모층이 적용된 스템핑포일 제조
폴리우레탄 이형제 도포 후, 내마모층으로 폴리메틸 메타아크릴레이트 (Polymethyl Methacrylate, PMMA) 17wt%, 에텐호모폴리머 (Ethene Homopolymer) 3.5wt%, 용제 79.5% 비율로 혼합한 수지 도포액을 건조 도포량이 1.0g/㎡ 되도록 도포한 후, 표면 긁힘 여부를 실시예 1에서 준비한 내마모층이 없는 표본들과 비교하였다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) 표면 긁힘 여부
OP wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
PE wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Cellulose Acetate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Cellulose Acetate Buthylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Methyl Methacrylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Polyurethane / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Polyurethane / 내마모층 도포 / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘 없음
표면긁힘은 전사한 후 표면 이형층에서 손톱으로 2~5회씩 긁는 방식으로 평가하였다. 또한 내마모성 측정기를 사용하여 하중 500g에서 분당 70회 마찰한 결과 5000회 이상 마찰하여도 표본에 긁힘 현상이 없음을 확인하였다.
폴리우레탄계 이형층 하부에 내마모층이 적용된 경우만 표면긁힘 및 접을 때 모서리 전사층 떨어짐 현상이 없었다.
실시예 3: 금속증착층 하부에 후막 보호층이 적용된 스템핑포일 제조
PET 기재 필름에 신율 100% 이상인 폴리우레탄계 수지 함유 도포액을 건조 도포량 0.4g/㎡이 되도록 도포하여 폴리우레탄계 이형층을 형성하였다.
내마모층으로 폴리메틸 메타아크릴레이트 (Polymethyl Methacrylate, PMMA) 17wt%, 에텐호모폴리머 (Ethene Homopolymer) 3.5wt%, 용제 79.5% 비율로 혼합한 수지 도포액을 건조 도포량이 1.0g/㎡ 되도록 도포하였다.
이어서, 착색제로 금색염료 1.2wt%인 도막액을 건조 도포량이 1.2g/㎡ 되도록 도포하여 이소시안네이트(Isocyanate) 경화방식으로 착색층이 고온에서 경화되도록 건조온도 190℃에서 약 8초 건조하여, 수분 침투 방지 및 금속증착 변화가 없는 착색층을 형성하였다.
이어서, 알루미늄(Aluminium)을 진공증착하여 금속증착층을 형성하였다. 금속증착층 상에 후막 보호층을 형성하기 위해 아크릴계 수지 5wt%, 비닐계수지 2wt%, 용제 93wt%을 혼합한 도포액을 건조 도포량이 0.5g/㎡되도록 도포하였다. 폴리졸을 사용하여 종이와 합지한 후 PET 기재 필름을 박리하였다.
종이에 전사한 후 항온항습기를 사용하여 습도 80%, 온도 24℃에서 6개월 동안 방치하여 항온항습 평가를 실시하였다.
종이 전사표면의 변화여부 확인 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) 포장재 표면변화
Polyurethane / 내마모층 도포 / 착색 / 증착 / 폴리졸 / 종이 3개월 경과부터
검은점 발생
Polyurethane / 내마모층 도포 / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 6개월 경과까지
변화 없음
후막 보호층을 도포한 경우 6개월이 지나도 포장재의 표면에 아무런 변화가 없었다.
진공 증착만 하고 후막 보호층을 도포하지 않은 상태의 표본은, 3개월 지나자 곰팡이가 핀 것 같은 검은 점들이 발생하기 시작하였다.
실시예 4: 각 도포층의 건조 도포량 설정
스탬핑 포일 제품 구성은 PET Film에 폴리우레탄 이형층, 내마모 아크릴 내마모층, 이소시아네이트 착색층, 알루미늄 증착층, 후막보호층으로 선정하였다.
4-1. 폴리우레탄 이형층
폴리우레탄층 건조 도포량 전사후 결과
0.08g/㎡ 필름박리후 일부 뜯김
1.20g/㎡ 필름박리후 일부 전사조각 혼입
폴리우레탄계 이형층의 건조 도포량은 0.1~1.0g/㎡이 되도록 도포하는 것이 적당하였다.
4-2. 내마모 아크릴계 내마모층
(1) 메틸메타아크릴레이트 17wt%, 에텐호모폴리머 3.5wt% 비율로 혼합할 경우
내마모층 건조 도포량 손톱 긁힘 결과 접을시 전사층 떨어짐 결과
0.30g/㎡ 긁힘 일부 발생 전사층 떨어짐 없음
2.50g/㎡ 긁힘 없음 일부 전사층 떨어짐
내마모층의 건조 도포량은 0.4~2 g/㎡이 되도록 도포하는 것이 적당하였다.
(2) 메틸메타아크릴레이트(MA)와 에텐호모폴리머(EH) 비율대비 차이점
MA와 EH 중량 비율 내마모층 건조도포량 손톱 긁힘 결과
17 : 1.5 1.0g/㎡ 긁힘 일부 발생
17 : 4.5 1.0g/㎡ 폴리우레탄 이형층과 일부분리
내마모층으로 아크릴계 수지 Methyl Methacrylate 17wt%와 Ethene Homopolymer 2~4 wt% 비율로 혼합한 수지를 0.4~2.0g/㎡ 도포하는 것이 적당하다.
4-3. 착색층의 선택
착색층 경화방식 증착후 내열온도
이소시안네이트 경화 180℃
멜라민 경화 160℃
블록화한 이소시안네이트 경화 150℃
이소시안네이트 경화방식 도포로 착색층을 형성하는 경우 금속 증착 후 내열온도 측면에서 유리하다.
4-4. 금속증착층
알루미늄(Al)이 경제적이고 다양한 색깔의 구현이 가능하므로 진공증착 시 유리하다.
4-5. 후막보호층으로 아크릴(Acryl)계 수지와 비닐(Vinyl)계 혼합비율
아크릴계와 비닐계 혼합비율 (wt) 건조 도포량 결과
5 : 1 0.5g/㎡ 증착 결합력 떨어짐
5 : 4 0.5g/㎡ 수분 침투 빨라짐
후막 보호층은 아크릴계 수지 5와 비닐계 수지 2의 중량비율로 건조 도포량이 0.5g/㎡로 도포하는 것이 적당하였다.
실시예 5: 스탬핑 포일 표준 제품 제조(생산) 방법
스탬핑 포일 제품 제조 시 2도 코팅기를 사용하면, 플라스틱 필름에 이형제를 도포 건조한 후, 같은 면에 내마모제를 도포 건조하는 공정을 동시에 할 수 있다.
플라스틱 기재 필름은 PET Film (SF-100, (주)화승인더스트리) 16 ㎛을 사용하였다.
첫 번째 이형제 도포 시에는 폴리우레탄 이형제 4 wt%, 용제 96wt% 비율로 섞은 용액을 210 메쉬 그라비아롤로 건조 도포량이 0.4g/㎡이 되도록 도포하였다. 이형제 도포시 각각 2m인 건조로 4구간을 100, 100, 110, 110℃로 유지하고 생산속도는 120m/min로 하였다.
두 번째 내마모제 도포 시에는 메틸메타아크릴레이트 17wt%, 에텐호모폴리머 3.5wt%, 용제 79.5wt% 비율로 혼합한 용액을 210 메쉬 그라비아롤로 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하였다. 내마모제 도포시 각각 2m인 건조로 6구간을 100, 130, 140, 150, 130, 100℃로 유지하고 생산속도는 이형제 도포시와 동일한 120m/min로 하였다.
착색제 도포 시에는 건조로가 6구간인 건조로로 진행하였는 바, 이소시안네이트 경화방식의 용액에 금색염료를 1.2wt%를 섞은 용액을 제조한 후, 210 메쉬 그라비아롤로 건조 도포량이 1.2g/㎡이 되도록 도포하였다. 착색제 도포시 각각 2m인 건조로 6구간을 110, 140, 150, 170, 190, 100℃로 유지하고 생산속도는 120m/min로 하였다.
착색층 형성 후 알루미늄(Al)으로 진공증착하였다. 이때, 증착두께는 광학밀도계(Optical Density)로 2.4가 되도록 유지하였다.
후막보호제 도포 시에는 건조로가 6구간인 건조로에서 실시하였고, 아크릴계 수지 5wt%, 비닐계 수지 2wt%, 용제 93wt% 비율로 섞은 용액을 제조한 후, 210 메쉬 그라비아롤 건조 도포량이 0.5g/㎡이 되도록 도포하였다. 이때, 후막보호제는 각각 2m인 건조로 6구간을 90, 90, 100, 120, 100℃로 유지하고 생산속도는 120m/min로 하였다.
실시예 6:
6-1. 이형성 및 내마모성이 동시부여된 스탬핑 포일의 표본 제작
먼저, 폴리우레탄 이형제 10wt%, 아크릴계 수지 60 wt%, 에텐호모폴리머 고분자 4wt% 및 용제를 혼합하여 코팅액을 준비하였다.
상기 혼합수지 코팅액, 그리고 대조군으로 각종 이형제(OP wax, PE wax, Cellulose Acetate, Cellulose Acetate Butylate, Methyl Methacrylate)를 PET 기재 필름에 각각 도포하였다.
상기 이형제 도포 후 착색제로 금색염료와 혼합한 도막액을 사용하여 이소시안네이트(Isocyanate) 경화방식으로 수분 침투 방지 도막층을 형성하였다. 이어서, 알루미늄(Aluminium)으로 진공증착하였다. 후막보호층 형성을 위해 기존 섬유용 스탬핑포일 접착제 8wt%, 비닐계 수지 15wt%, 용제 77wt%을 혼합하여 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하였다. 폴리졸을 사용하여 종이와 합지한 후 플라스틱 기재 필름을 박리하여 각 스탬핑 포일 표본을 제작하였다.
6-2. 스탬핑 포일 표본별 UV 옵셋잉크 결합력 비교
플라스틱 기재 필름 제거 후 표면 노출된, 각 스탬핑 포일 표본들의 이형층에 UV 옵셋잉크로 인쇄한 후 결합력을 비교하였다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) UV옵셋잉크
인쇄결합력
OP wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
PE wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Cellulose Acetate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Cellulose Acetate Butylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 전혀 없음
Methyl Methacrylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 다소 있음
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 양호
UV 옵셋잉크를 인쇄한 후, 인쇄면에 각종 테이프(Scatch Tape, OPP 포장테이프)로 잉크 결합력을 확인한 결과, 본 실시예에 따라 폴리우레탄수지, 아크릴수지 및 에텐계 고분자 함유 코팅액을 사용한 표본만이 UV옵셋잉크와 강한 인쇄결합력이 있음을 확인하였다(표 9).
또한, 본 실시예에 따라 폴리우레탄수지, 아크릴수지 및 에텐계 고분자 함유 코팅액을 사용한 표본에 각종 잉크(PVC잉크, Acryl잉크, PET잉크, PP잉크)를 사용하여 인쇄한 후 상기와 같은 방법으로 인쇄결합력을 확인한 결과 모두 강한 결합력이 있음을 확인하였다.
6-3. 스탬핑 포일 표본별 내마모 특성 비교
실시예 6-1에서 제작한 표본들에 대해, 플라스틱 기재 필름 제거 후 노출된 표면의 긁힘 여부를 비교하였다. 표면 긁힘은 손톱으로 2~5회씩 긁는 방식으로 평가하였다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) 표면 긁힘 여부
OP wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
PE wax / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Cellulose Acetate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Cellulose Acetate Buthylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
Methyl Methacrylate / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 / 보호 / 폴리졸 / 종이 표면 긁힘 없음
그 결과 폴리우레탄수지, 아크릴수지 및 에텐계 고분자 함유 코팅액을 사용한 표본만이 표면 긁힘이 없음을 확인하였다(표 10).
또한, 폴리우레탄수지, 아크릴수지 및 에텐계 고분자 함유 코팅액을 사용한 표본에 내마모성 측정기를 사용하여 하중 500g에서 분당 70회 마찰한 결과 5000회 이상 마찰하여도 표본에 긁힘 현상이 없음을 확인하였다.
폴리우레탄수지, 아크릴수지 및 에텐계 고분자 함유 코팅액을 사용한 표본의 경우 접을 때 모서리 전사층 떨어짐 현상도 거의 없었다.
요컨대, 본 실시예에 따라 폴리우레탄수지, 아크릴수지 및 에텐계 고분자 함유 코팅액의 코팅막은 스탬핑 포일 표면에 이형성 및 내마모성을 동시에 모두 부여할 수 있을뿐만아니라, 잉크결합력도 우수하다는 것을 확인하였다.
실시예 7:
7-1. 비닐수지 혼합 후막보호층을 구비한 스탬핑 포일의 표본 제작
폴리우레탄 이형 수지 10wt%, 아크릴계 수지 60 wt%, 에텐호모폴리머 고분자 4wt% 및 용제를 혼합한 코팅액을, 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 PET 기재 필름에 도포하였다.
상기 내마모성 및 이형성을 발휘하는 혼합수지 코팅액 도포 후, 착색제로 금색 염료와 혼합한 도막액을 사용하여 이소시안네이트(Isocyanate) 경화방식으로 수분 침투 방지 도막층을 형성하였다. 이어서, 알루미늄(Aluminium)으로 진공증착하였다.
대조군으로 후막보호층 형성을 위해, 기존 섬유용 접착제[실리카 다아옥사이드(SiO₂) + 비닐수지 (Vinyl Chloride Vinyl Acetate Copolymer) + 아크릴 코폴리머 (Acryl Copolymer) + 니트로 셀룰로우스 (Nitro Cellulose) + 용제] 및 종이용 접착제 [폴리에스터 수지(Polyester Resin) + 폴리비닐 아세테이트 수지(Poly Vinyl Acetate) + 폴리비닐 부티랄 수지(Poly Vinyl Butylral) + 페놀수지 (Phenolic Resin) + 실리콘 다이옥사이드(SiO2) + 증점제 + 용제]를 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 각각 도포하였다.
본 실시예에 따라 후막보호층 형성을 위해, 섬유용 스탬핑포일 접착제 8wt%, 비닐계수지 15wt%, 용제 77wt%을 혼합한 코팅액을 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하였다.
이어서, 폴리졸을 사용하여 종이와 합지한 후 플라스틱 기재 필름을 박리하여 각 스탬핑 포일 표본을 제작하였다.
7-2. 비닐수지 혼합 후막보호층의 가루 발생 여부 확인
상기 제작한 스탬핑 포일 표본들을 절단기(Slitter)에 걸어서 단부 가루발생 여부를 확인하였다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) 가루발생 여부
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 /
기존섬유용 접착제 / 폴리졸 / 종이		 가루 발생
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 / 기존종이용 접착제 / 폴리졸 / 종이 가루 발생
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 / 섬유용 접착제+비닐수지 / 폴리졸 / 종이 가루 발생 없음
표 11에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따라 기존 섬유용 접착제에 비닐수지를 혼합하여 후막보호층을 형성한 표본만이 가루의 발생이 전혀 없었다.
7-3. 비닐수지 혼합 후막보호층의 수분차단 효과 비교
대조군으로 알루미늄(Aluminium)으로 진공증착 후 후막보호층 없이 종이에 전사한 포장재 표본과, 본 실시예에 따라 비닐 수지 혼합 후막보호층을 형성하고 종이에 전사한 포장재 표본에 대해, 수분 차단 여부를 비교하였다.
표본제작 (스탬핑포일을 종이에 전사후 필름제거) 포장재 표면변화
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 / 폴리졸 / 종이 3개월 경과부터 검은점 발생
폴리우레탄수지+아크릴수지+에텐계 고분자 / 착색 / 증착 / 비닐수지 혼합보호층 / 폴리졸 / 종이 6개월 경과까지 변화 없음
진공 증착만 하고 후막 보호층을 도포하지 않은 상태의 포장재 표본은, 3개월 지나자 곰팡이가 핀 것 같은 검은 점들이 발생하기 시작하였다. 반면, 본 실시예에 따라 비닐수지 혼합 후막 보호층을 도포한 경우, 습도 80%, 온도 24℃에서 6개월이 지나도 종이 포장재의 표면에 아무런 변화가 없었다.
실시예 8: 각 도포층의 수지 함량 및 건조 도포량 설정
실시예 6 및 실시예 7의 결과를 반영하여, 각 도포층의 수지 함량 및 건조 도포량 설정하기 위해, 스탬핑 포일 제품 구성은 PET Film에 내마모성 이형층(폴리우레탄계 이형수지, 아크릴계 매트릭스 수지, 에텐계 고분자 첨가제), 이소시아네이트 경화 착색층, 알루미늄 증착층, 비닐수지를 함유한 후막보호층으로 선정하였다.
8-1. 내마모성 이형층 내 혼합 수지(폴리우레탄계 이형수지, 아크릴계 매트릭스 수지, 에텐계 고분자 첨가제) 비율 설정.
사용 수지 사용비율 사용결과
에텐계 호모폴리머 2 wt% 표면 긁힘 발생
에텐계 호모폴리머 5 wt% 옵셋잉크 결합력 부족
폴리우레탄 이형제 5 wt% 박리가 잘 않됨
폴리우레탄 이형제 30 wt% 절단 가루발생
아크릴계 수지 50 wt% 광택도 부족
아크릴계 수지 80 wt% 옵셋잉크 결합력 부족
이형 및 내마모층은 폴리우레탄계 이형제 10wt%, 아크릴계 수지 60 wt%, 에텐계 고분자 4wt%, 기타 용제를 혼합하는 것이 적당하였다.
8-2. 내마모성 이형층 건조 도포량 설정
내마모성 이형층 건조 도포량 전사후 결과
0.50g/㎡ 필름박리후 일부 뜯김
2.0g/㎡ 필름박리후 일부 전사조각 혼입
내마모성 이형층은 폴리우레탄계 이형제 10wt%, 아크릴계 수지 60 wt%, 에텐계 고분자 4wt%, 기타 용제를 혼합한 도포액을 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하는 것이 적당하였다.
8-3. 착색층의 선택
착색층 경화방식 증착후 내열온도
이소시안네이트 경화 180℃
멜라민 경화 160℃
블록화한 이소시안네이트 경화 150℃
이소시안네이트 경화방식 도포로 착색층을 형성하는 경우 금속 증착 후 내열온도 측면에서 유리하다.
8-4. 금속증착층
알루미늄(Al)이 경제적이고 다양한 색깔의 구현이 가능하므로 진공증착 시 유리하다.
8-5. 후막보호층 내 섬유용 접착제와 비닐(Vinyl)계 수지의 혼합비율
섬유용 접착제와 비닐계 수지 혼합비율 (wt) 건조 도포량 결과
5 : 50 1.0g/㎡ Blocking 발생
30 : 10 1.0g/㎡ 가루발생
후막보호층 형성을 위해 기존 섬유용 스탬핑포일 접착제 8wt%, 비닐계 수지 15wt%, 용제 77wt%을 혼합한 도포액을 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하는 것이 적당하였다.
실시예 9: 스탬핑 포일 표준 제품 생산 방법
스탬핑 포일 제품 제조 시 2도 코팅기를 사용하면, 플라스틱 필름에 이형 및 내마모제를 도포 건조한 후, 같은 면에 착색제를 도포 건조하는 공정을 동시에 할 수 있다.
플라스틱 기재 필름은 PET Film (SF-100, (주)화승인더스트리) 16 ㎛을 사용하였다.
첫 번째 내마모성 이형층 도막형성을 위해 폴리우레탄계 이형제 10wt%, 아크릴계 수지 60 wt%, 에텐호모폴리머 고분자 4wt%, 기타 용제 26wt%를 혼합한 코팅액을 210 메쉬 그라비아롤로 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하였다. 이형 및 내마모제 도포시 각각 2m인 건조로 4구간을 100, 100, 110, 110℃로 유지하고 생산속도는 120m/min로 하였다.
착색제 도포 시에는 건조로가 6구간인 건조로로 진행하였는 바, 이소시안네이트 경화방식의 용액에 금색염료를 1.2wt%를 섞은 용액을 제조한 후, 210 메쉬 그라비아롤로 건조 도포량이 1.2g/㎡이 되도록 도포하였다. 착색제 도포시 각각 2m인 건조로 6구간을 110, 140, 150, 170, 190, 100℃로 유지하고 생산속도는 내마모성 이형층 도막 형성시와 동일한 120m/min로 하였다.
착색층 형성 후 알루미늄(Al)으로 진공증착하였다. 이때, 증착두께는 광학밀도계(Optical Density)로 2.4가 되도록 유지하였다.
후막보호제 도포 시에는 건조로가 6구간인 건조로에서 실시하였고, 기존 섬유용 스탬핑포일 접착제 8wt%, 비닐계수지 15wt%, 용제 77wt% 비율로 섞은 용액을 제조한 후, 210 메쉬 그라비아롤 건조 도포량이 1.0g/㎡이 되도록 도포하였다. 이때, 후막보호제는 각각 2m인 건조로 6구간을 90, 90, 100, 120, 100℃로 유지하고 생산속도는 120m/min로 하였다.

Claims (14)

  1. (a) 스탬핑 전사 후 제거하는 기재 필름;
    (b-1) 기재 필름 상에 형성된, 폴리우레탄계 이형제, 아크릴계 수지 및 에텐계 고분자 첨가제를 함유하는 내마모성 이형층; 또는
    (b-2) (i) 기재 필름 상에 형성된 폴리우레탄계 이형층; 및 (ii) 폴리우레탄계 이형층 상에 형성된, 아크릴계 매트릭스 수지 및 에텐계 고분자 첨가제 함유 내마모층;
    (c) 수분 침투 방지 및 금속증착 내열 경화 도막층;
    (d) 수분 침투 방지 경화 도막층 상에 형성된 금속증착층; 및
    (e) 선택적으로(optionally), 금속증착층 상에 형성된, 금속증착층 부식방지 후막보호층;
    을 구비한 스탬핑 포일.
  2. 제1항에 있어서, (b-1) 내마모성 이형층의 건조 도포량; 또는 (b-2)(ii) 내마모층의 건조 도포량은 0.4 ~ 2 g/㎡ 인 것이 특징인 스탬핑 포일.
  3. 제1항에 있어서, (b-1) 내마모성 이형층은 폴리우레탄계 이형제 5~30 wt%, 아크릴계 수지 50~80 wt% 및 에텐계 고분자 첨가제 2~5wt% 및 잔여량의 용제를 함유하는 도포액을 도포하여 형성하는 것이거나;
    (b-2)(ii) 내마모층은 아크릴계 수지 16~18wt%, 에텐계 고분자 첨가제 3~5wt% 및 잔여량의 용제를 함유하는 도포액을 도포하여 형성하는 것이 특징인 스탬핑 포일.
  4. 제1항에 있어서, 금속증착층 부식방지 후막 보호층은 스탬핑 포일 접착제 5~30 wt% 및 금속결합력이 있는 비닐계 수지 또는 폴리우레탄계 접착수지 10~50 wt%를 용제와 혼합하여 건조 도포량 0.2 ~ 2 g/㎡ 로 도포하여 형성하는 것이 특징인 스탬핑 포일.
  5. 제1항에 있어서, 피착재 상 스탬핑 포일 전사 및 기재 필름 제거 후 이형층의 노출면에 인쇄가 가능한 것이 특징인 스탬핑 포일.
  6. 제1항에 있어서, 피착재 상에 스탬핑 포일 전사 후 기재 필름을 제거한 후 노출된 내마모성 이형층(b-1)은 인쇄적성과 전면 전사특성이 있는 신율 100% 이상인 폴리우레탄계 수지를 아크릴계 수지 및 에텐계 고분자 첨가제와 혼합한 도포액을 도포하여 형성하는 것이거나;
    피착재 상에 스탬핑 포일 전사 및 기재 필름 제거한 후 노출된 이형층(b-2) (i)은 인쇄적성과 전면 전사특성이 있는 신율 100% 이상인 폴리우레탄계 수지가 도포된 것이 특징인 스탬핑 포일.
  7. 제1항에 있어서, 스탬핑 전사 후 제거하는 기재 필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene Terephthalate, PET) 필름 또는 이축연신 폴리프로필렌 (Biaxially Oriented Polypropylene, BOPP) 필름인 것이 특징인 스탬핑 포일.
  8. 제1항에 있어서, 수분 침투 방지 및 금속증착 내열 경화 도막층은 도막액에 색상을 구현하기 위한 염료가 혼합되어 착색층을 형성하는 것이 특징인 스탬핑 포일.
  9. 제1항에 있어서, 금속증착층은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 은(Ag) 및 구리(Cu)로 구성된 군에서 선택된 금속을 진공 증착하여 형성된 것이 특징인 스탬핑 포일.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 종이 전사용 스탬핑 포일인 것이 특징인 스탬핑 포일.
  11. (i) 스탬핑 포일의 후막보호층에 접착층을 도포하거나 후막보호층 상에 접착층이 형성된 스탬핑 포일을 사용하고/사용하거나, (ii) 피착재의 전면 또는 일부에 접착층을 도포하는 제1단계;
    스탬핑 포일을 피착재에 스탬핑 전사하는 제2단계;
    스탬핑 포일의 기재 필름을 제거하는 제3단계; 및
    선택적으로(optionally), 기재 필름이 제거되어 노출된 이형층 면에 인쇄하는 제4단계
    를 포함하는 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 스탬핑 포일을 사용하는 것이 특징인 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 피착재는 종이이고, 스탬핑 포일은 종이 전사용이며, 스탬핑 포일 전사 후 플라스틱 필름이 제거된 종이 포장재 폐기 시 종이 재활용 설비 처리를 통해 원료로 재활용이 가능한 것이 특징인 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 피착재는 종이제품 또는 목제품이고, 스탬핑 포일을 통해 인쇄된 피착재는 재활용가능한 것이 특징인 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서, 제4단계의 인쇄는 PVC 잉크, Acryl 잉크, PET 잉크, PP 잉크, UV옵셋잉크를 사용한 인쇄인 것이 특징인 스탬핑 포일이 적용된 피착재의 제조방법.
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