KR102625297B1 - 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트 - Google Patents

친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트 Download PDF

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Abstract

본 발명은　친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트, 이를 이용한 플렉소 인쇄 방법 및 이를 적용한 레토르트 포장재에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 수성 잉크액과 경화제를 포함하는 코팅액을 별도로 구비/처리하여 플렉소 인쇄함으로써, 고온 고압의 고성능 조건에 노출되는 레토르트 포장재에서도 친환경적인 수성 잉크를 적용하여 우수한 품질로 대량 인쇄하는 것이 가능하다.

Description

친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트{ECO-FRIENDLY COMPOSITION SET FOR FLEXOGRAPHIC PRINTING}
본 발명은　친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트에 관한 것이다.
음식료품의 포장은 종이, 금속, 유리, 플라스틱 등 다양한 재료가 사용되고 있으나, 편의성, 안전성, 유통성, 환경보호성, 자원순환성 등을 고하여 필름류를 이용한 연포장이 주류를 이루고 있다. 특히, 상온에서 안정한 제품을 제공할 수 있는 플렉서블 레토르트 포장재에 대한 수요가 증가하고 있다.
레토르트 포장재는 그 포장 특성상 살균 조건의 높은 온도 및 압력 변화를 겪는다. 일반적으로, 레토르트 처리는 내용물을 충전한 후에, 열수중에 침지하여 살균처리를 실시한다. 레토르트 살균 처리는 120℃이하의 온도에서 1.5 내지 1.8 kgf/cm2의 압력에서 20분 내지 30분, 또는 125 내지 138℃의 온도에서 2 내지 3 kgf/cm2의 압력에서 30분 내지 90분 수행되므로, 레토르트 포장재의 인쇄층은 실질적으로 열화되지 않고 이러한 살균 조건의 레토르트 공정을 견딜 수 있어야 한다.
레토르트 포장재에는 그라비아 인쇄 방식이 주로 적용되고 있으며, 그라비아 인쇄는 톨루엔, 크실렌 등의 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound; VOC)인 유기 용제를 활용한다. 이러한 유기용제는 인쇄의 건조 공정에서 대기 중으로 방출되어 화재 위험을 유발하며, 유해한 작업환경의 원인이 되고 있다.
이를 극복하고자 수성 잉크를 활용하는 플렉소 인쇄 방식을 레토르트 포장재에 적용하려는 시도가 이루어지고 있으나, 고무나 감광성 수지 인쇄판을 활용하는 플렉소 인쇄 방식에 적합하면서도 강한 고성능 레토르트 조건에서 성능이 저하되지 않는 물성을 갖는 잉크를 개발하는 데에 어려움이 있다. 예를 들어, 레토르트 조건이 가능하기 위해 고물성 폴리우레탄 바인더를 사용하는 경우 재용해력이 부족해지고, 이로 인해 고무 재질의 인쇄판을 사용하는 플렉소 인쇄에서는 잉크의 연속 작업이 떨어져 산업용 인쇄에는 적합하지 않다.
따라서, 친환경적인 수성 플렉소 인쇄 방식을 레토르트 포장재의 인쇄층에 적용하면서도, 극한의 압력 및 온도 조건에서도 우수한 인쇄 품질을 나타낼 수 있는 플렉소 인쇄용 조성물 또는 인쇄 방식의 개발이 필요한 실정이다.
상술한 기술적 배경 하에서 본 발명은 (i) 안료, 수분산성 폴리우레탄 수지, 물 및 분산제를 포함하는 잉크액; 및 (ii) 수분산 이소시아네이트 경화제, 수분산성 폴리우레탄 수지 및 물을 포함하는 코팅액;을 별도로 포함함으로써, 친환경적이면서도 우수한 품질의 인쇄물을 구현할 수 있는 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 이용한 플렉소 인쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 상기 방법을 통해 플렉소 인쇄된 인쇄층을 포함하는 레토르트 포장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, (i) 안료, 수분산성 폴리우레탄 수지, 물 및 분산제를 포함하는 잉크액; 및 (ii) 수분산 이소시아네이트 경화제, 수분산성 폴리우레탄 수지 및 물을 포함하는 코팅액;을 포함하는 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 제공한다.
또한, 상기 잉크액은 경화제를 포함하지 않을 수 있다.
또한, 상기 잉크액은 안료 10 내지 30 중량%, 수분산성 폴리우레탄 수지 25 내지 45 중량%, 물 25 내지 45 중량% 및 분산제 0.5 내지 8 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅액은 수분산 이소시아네이트 5 내지 25 중량%, 수분산성 폴리우레탄 수지 35 내지 55 중량% 및 물 35 내지 55 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅액의 수분산 이소시아네이트 경화제는 지방족 또는 방향족 이소시아네이트 화합물일 수 있다.
또한, 상기 잉크액 및 코팅액의 수분산성 폴리우레탄 수지는 고형분 함량 35 내지 45 중량%의 수분산 형태일 수 있다.
또한, 상기 코팅액의 수분산 이소시아네이트 경화제는 고형분 함량 20 내지 30 중량%의 수분산 형태일 수 있다.
또한, 상기 잉크액의 중량평균분자량은 10,000 내지 20,000 Da, 상기 코팅액의 중량평균분자량은 30,000 내지 50,000 Da일 수 있다.
또한, 상기 잉크액의 25℃에서 측정된 점도는 300 내지 900 cps일 수 있다.
또한, 상기 코팅액의 pH는 5 내지 6일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 전술한 잉크액을 양각 인쇄판을 이용하여 피인쇄체 필름에 전사하는 단계; 및 (b) 전술한 코팅액으로 상기 단계 (a)에서 잉크가 전사된 필름의 피전사면을 코팅하는 단계;를 포함하는 플렉소 인쇄 방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (b)에서 코팅된 피전사면을 70 내지 90℃의 온도로 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 방식으로 플렉소 인쇄된 인쇄층을 포함하는 레토르트 포장재를 제공한다.
이와 같이, 수성 잉크액과 경화제를 포함하는 코팅액을 별도로 구비/처리하여 플렉소 인쇄함으로써, 고온 고압의 고성능 조건에 노출되는 레토르트 포장재에서도 친환경적인 수성 잉크를 적용하여 우수한 품질로 대량 인쇄하는 것이 가능하다.
본 발명의 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트는 고온 고압을 견딜 수 있는 물성을 갖는 수성 잉크가 감광성 수지 또는 고무 재질 등의 플렉소 인쇄판에서의 작업 연속성을 유지하는 바, 레토르트 포장재 등 식품 포장재의 인쇄층에 적용되어 우수한 인쇄 품질을 구현할 수 있다.
또한, 상기 플렉소 인쇄 조성물 세트가 적용된 인쇄층은 상하부 필름 원단과 접착력 및 결합력이 우수하며, 높은 산소차단성, 수분차단성, 내열성 및 내충격성을 가지기 때문에 레토르트 포장재에 적용되어 제품의 포장 특성을 향상시킬 수 있다.
아울러, 상기 플렉소 인쇄용 조성물 세트는 유기 용제를 사용하지 않음으로써 작업 환경에서의 화재에 대한 위험성을 낮추고 작업자 건강에 대한 안정성 및 잔류 용제가 저감된 포장재의 위생성을 보장할 수 있고, 다른 인쇄방식 대비 비용 경제적이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레토르트 포장재의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레토르트 포장재의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3a 내지 3c는 실시예 및 비교예의 조성물이 적용된 인쇄층을 포함하는 레토르트 파우치에 대하여 면상태 측정방법에 따라 육안으로 확인되는 사진을 나타낸 것이다.
본 발명자들은 레토르트 처리 조건에서 열화되지 않으면서도 재현성을 유지하는 친환경적 플렉소 인쇄 방식에 대해 연구하던 중, 인쇄판으로부터 피인쇄체로의 잉크 전이 단계와 경화제 코팅 단계를 분리함으로써 레토르트 포장재에도 대량 생산 플렉소 인쇄가 가능함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.　 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트
본 발명의 일 측면에 따르면, (i) 안료, 수분산성 폴리우레탄 수지, 물 및 분산제를 포함하는 잉크액; 및 (ii) 수분산 이소시아네이트 경화제, 수분산성 폴리우레탄 수지 및 물을 포함하는 코팅액;을 포함하는 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 제공한다.
상기 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결한 것으로, 경화제를 포함하지 않는 상기 수성 잉크액과, 경화제를 포함하는 코팅액을 별도로 구비하는 것으로써, 유해한 유기 화합물로 인한 위험없이 저비용으로 대량 플렉소 인쇄 방식을 통해 고온 고압의 살균 조건을 견딜 수 있는 인쇄층을 구현할 수 있다.
상기 잉크액은 안료, 수분산성 폴리우레탄 수지, 물 및 분산제를 포함할 수 있으며, 경화제를 포함하지 않을 수 있다.
상기 안료는 종래 공지된 플렉소 인쇄용 안료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 아조계, 프탈로시아닌계, 이소인돌리논계, 안트라퀴논계, 인디고계 등의 유기안료 및 황화아연, 산화철, 이산화티탄, 카본블랙, 탄산칼슘 등의 무기안료를 들 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 상기 안료의 종류에 따라 잉크액의 적절한 물성 구현을 위해 기타 첨가제 및 다른 조성의 중량을 조절하여 배합할 수 있다.
상기 잉크액은 잉크액의 총 중량을 기준으로, 안료를 10 내지 30 중량%, 12 내지 28 중량%, 15 내지 25 중량%, 17 내지 23 중량%, 또는 19 내지 21 중량% 포함할 수 있다. 본 발명의 잉크액의 용매는 물로 수성이기 때문에, 유기용제 대비 불리한 건조성을 보완하기 위해 고선수 인쇄가 필수적이다. 안료의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우, 고선수 인쇄하기에 농도가 부족하거나 잉크액의 점도가 너무 높아져 인쇄 품질을 저하시킬 우려가 있다.
상기 수분산성 폴리우레탄 수지는 상기 잉크액의 바인더로, 기재층에 대한 부착력, 안료의 저장 안정성을 향상시키며, 인쇄 후 인쇄층의 내수성도 보장할 수 있다. 예를 들어, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지는 선형의 카보네이트 폴리올과 지방족 이소시아네이트를 사용하여 합성된 수분산성 폴리우레탄 수지로서, 통상의 시판되는 수분산 형태의 수지를 사용할 수 있으며, pH가 7∼8, 점도는 8∼15 sec(ZAHN cup #3 점도계)이고, MFT(Minimum film forming temperature)가 5℃이하인 제품이 바람직하다. 또한, 상기 잉크액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지는 음이온성 폴리우레탄 수지일 수 있으며, pH가 7 내지 8의 실란이 포함된 음이온성 폴리우레탄 수지인 것이 바람직하다.
상기 잉크액은 잉크액의 총 중량을 기준으로, 수분산성 폴리우레탄 수지를 25 내지 45 중량%, 28 내지 42 중량%, 30 내지 40 중량%, 33 내지 38 중량%, 또는 34 내지 36 중량% 포함할 수 있다. 본 발명의 잉크액의 수분산성 폴리우레탄 수지의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 잉크액의 저장안정성, 인쇄 연속작업성, 인쇄층의 기재층에 대한 접착성을 최적으로 구현할 수 있다.
또한, 상기 잉크액은 잉크액의 총 중량을 기준으로, 물 25 내지 45 중량%, 28 내지 42 중량%, 30 내지 40 중량% 또는 33 내지 38 중량% 포함할 수 있고, 분산제를 0.5 내지 8 중량%, 1 내지 7 중량%, 2 내지 5 중량%및 3 내지 4 중량%포함할 수 있다. 상기 안료를 물(예를 들어, 증류수)에 고농도로 분산하고, 수분산성 폴리우레탄 수지 및 분산제와 충분히 교반시켜 혼합하여 수분산액 형태로 구현된 잉크액을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 기타 첨가제로서 증점제, 중화제, 소포제 등을 효과량 사용할 수 있으며, 해당 기술 분야에서 사용될 수 있는 첨가제라면 제한되지 않는다. 또한, 첨가제의 함량은 본 발명의 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트로 구현하는 인쇄층의 물리화학적 특성을 유지하는 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.
상기 코팅액은 수분산 이소시아네이트 경화제, 수분산성 폴리우레탄 수지 및 물을 포함할 수 있으며, 상기 수분산 이소시아네이트 경화제는 지방족 또는 방향족 이소시아네이트 화합물일 수 있다. 상기 수분산 이소시아네이트 화합물은 분자 구조 내에 적어도 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물을 의미한다.
본 발명은 레토르트 조건을 견딜 수 있는 친환경 플렉소 인쇄 방법을 구현하는 것의 기술적 한계가 수성 잉크액 자체가 경화제를 포함함에 따라 나타내는 물성이 플렉소 인쇄 구성과 적합하지 않기 때문임을 확인하고, 이를 해결하기 위하여 경화제의 처리 단계를 구분하여 수성 잉크액과 별도의 수분산 이소시아네이트 경화제를 포함하는 코팅액을 구비하는 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 제공한다.
이와 같이 수분산 이소시아네이트 경화제를 포함하는 코팅액을 플렉소 인쇄의 고무 재질의 양각 인쇄판을 통한 잉크 전이 단계 직후에 적용할 수 있도록 잉크액과 별도로 구비함으로써, 잉크액의 재현성, 작업 안정성 및 우수한 인쇄 품질을 보장할 수 있어 종래 극한 조건의 포장재, 예켠대, 레토르트 포장재에 대한 수성 플렉소 인쇄의 대량 생산의 어려움을 해결하였다.
한편, 수분산 이소시아네이트 방향족 이소시아네이트의 구체예로서는, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, o-크실릴렌디이소시아네이트, m-크실릴렌디이소시아네이트, 테트라메틸-1,3-자일렌 디이소시아네이트 및 2,4-톨릴렌 이량체를 들 수 있다. 또한, 수분산 이소시아네이트 지방족 이소시아네이트의 구체예로서는, 디메틸이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,1,6,6-테트라하이드로퍼플루오로-헥사메틸렌디이소시아네이트(1,1,6,6-Tetrahydroperfluoro-hexamethylene diisocyanate, THFDI), 메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 트랜스-1,4-시클로헥산 디이소시아네이트, 디메릴디이소시아네이트, 및 비시클로헵탄트리이소시아네이트를 들 수 있다.　
상기 수분산 이소시아네이트 화합물은 일반적으로 비이온성기(예를 들면 폴리옥시 알킬렌기) 또는 음이온성기(예를 들면 카르본산, 설폰산 또는 포스폰산)로부터 유도되는 기인 친수성기를 함유하는 이소시아네이트 화합물이 사용될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 코팅액은 코팅액의 총 중량을 기준으로, 상기 수분산 이소시아네이트 경화제를 5 내지 25 중량%, 7 내지 22 중량%, 10 내지 20 중량%, 또는 13 내지 17 중량% 포함할 수 있다. 상기 범위 내 함량의 수분산 이소시아네이트 경화제를 포함하는 경우, 잉크를 충분히 경화시킬 수 있고, 잉크액과 코팅액의 경화 반응으로 인한 기재층에 대한 접착성 및 밀착성이 향상될 수 있다.
상기 코팅액은 코팅액의 총 중량을 기준으로, 상기 수분산성 폴리우레탄 수지를 35 내지 55 중량%, 38 내지 52 중량%, 40 내지 50 중량% 또는 42 내지 48 중량% 포함할 수 있다. 상기 수분산성 폴리우레탄 수지는 전술한 잉크액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지와 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 잉크액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지는 음이온성이고, 상기 코팅액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지는 양이온성일 수 있다.
예를 들어, 상기 코팅액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지는 통상의 시판되는 수분산 형태의 수지를 사용할 수 있으며, pH가 5∼6 점도는 8∼15 sec(ZAHN cup #3 점도계)이고, MFT(Minimum film forming temperature)가 5℃이하인 제품이 바람직하다. 또한, 상기 코팅액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지는 양이온성 폴리우레탄 수지일 수 있으며, pH가 5 내지 6의 실란이 포함되지 않은 양이온성 폴리우레탄 수지인 것이 바람직하다.
한편, 상기 잉크액 및 코팅액의 수분산성 폴리우레탄 수지는 고형분 함량 35 내지 45 중량%, 37 내지 42 중량% 또는 39 내지 41 중량%의 수분산 형태일 수 있다. 이때, 잉크액과 코팅액에 포함되는 수분산성 폴리우레탄 수지의 고형분 함량은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 잉크액 및 코팅액의 수분산성 폴리우레탄 수지의 고형분 함량의 중량비는 1.5 : 1 내지 1 : 1.2, 1.3 : 1 내지 1 : 1, 1.2 : 1 내지 1.1 : 1일 수 있다. 상기 잉크액과 코팅액 각각의 저장안정성, 서로 간의 반응성 및 기타 인쇄층의 특성을 고려하여 적절한 고형분 함량을 선택할 수 있다.
또한, 상기 잉크액의 중량평균분자량은 10,000 내지 20,000 Da, 12,000 내지 18,000 Da 또는 14,000 내지 16,000 Da일 수 있고, 상기 코팅액의 중량평균분자량은 30,000 내지 50,000 Da, 35,000 내지 45,000 Da 또는 38,000 내지 42,000 Da일 수 있다. 본원에서 "중량평균분자량"은 Mw를 지칭하며, 예시로서, 중량평균분자량은 광 산란, 소각 중성자 산란, X-선 산란 및 침강 속도를 사용하여 결정될 수 있다.
또한, 상기 잉크액의 25℃에서 측정된 점도는 300 내지 900 cps, 350 내지 800 cps, 400 내지 700 cps 또는 500 내지 600 cps일 수 있다. 상기 수성 잉크액은 플렉소 인쇄 방식에서 고선도 인쇄를 수행하기 위하여 점도가 높지 않을 필요가 있으며, 조성이 전술한 성분 및 함량 범위를 만족하는 경우, 이와 같은 범위 내에서 잉크액의 점도 물성이 달성될 수 있다.
또한, 상기 코팅액의 25℃에서 측정된 점도는 300 내지 900 cps, 350 내지 800 cps, 400 내지 700 cps 또는 500 내지 600 cps일 수 있다. 코팅액의 점도가 상기 범위 내로 구현되는 경우, 전술한 수성 잉크액과의 반응성 및 이로 인한 상하부 기재층과의 접착성 및 내열성 등이 우수하다.
또한, 상기 잉크액의 pH는 7 내지 8일 수 있다. 상기 잉크액의 pH범위가 상기 범위를 만족하는 경우, 감광성 수지 또는 고무 재질의 인쇄판을 손상시키지 않으면서도 안료의 고유 물성을 유지할 수 있어 선명한 인쇄 품질을 구현할 수 있다.
또한, 상기 코팅액의 pH는 5 내지 6일 수 있다. 상기 코팅액의 pH는 특히, 코팅액의 저장 안정성에 가장 영향을 미치는 바, 상기 범위를 벗어나는 경우 산업용 플렉소 인쇄용 조성물 세트로서 보관 및 공급 등이 여의치 않을 우려가 있다.
플렉소 인쇄 방법
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 전술한 잉크액을 양각 인쇄판을 이용하여 피인쇄체 필름에 전사하는 단계; 및 (b) 전술한 코팅액으로 상기 단계 (a)에서 잉크가 전사된 필름의 피전사면을 코팅하는 단계;를 포함하는 플렉소 인쇄 방법을 제공한다.
본 발명의 플렉소 인쇄 방법은, 인쇄층을 형성하는 단계가 피인쇄체에 잉크액만이 전달되는 것이 아니라 상기 단계 (a) 및 단계 (b) 두 단계로 처리되는 것을 제외하고는, 종래 알려진 플렉소 인쇄 방식 및 해당 기술 분야의 기술자라면 유추할 수 있는 플렉소 인쇄 방식이 모두 적용될 수 있다.
본 발명은 상술한 본 발명의 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트의 원리를 따르므로, 이들 사이의 공통된 내용은 본 명세서의 복잡성을 초래하는 과도한 중복을 피하기 위해 생략한다.
상기 단계 (a)는, 경화제를 포함하지 않는 수성 잉크액이 플렉소 인쇄 플레이트인 양각 인쇄판을 이용하여 피인쇄체 필름에 전사된다.
일 예시로서, 상기 수성 잉크액은 잉크 저장 챔버에서 500 내지 1,000 rpm의 범위로 교반되는 상태로 저장되어 있을 수 있다. 이러한 조건으로 수성 잉크액이 보존되는 경우, 인쇄층의 접착성 및 내수성에 영향을 주지 않으면서 불필요한 건조 열량을 감소시킬 수 있다.
상기 수성 잉크액은 아니록스롤러에 공급되고, 양각으로 프린팅된 플렉소 인쇄판에 아니록스롤이 잉크를 전달하고, 수성 잉크액을 구비한 인쇄판의 양각 부분이 피인쇄체 필름에 전이되어 인쇄된다. 이때, 900 LPI 이상의 고선수 아니록스롤러를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 단계 (b)는, 수분산 이소시아네이트 경화제를 포함하는 코팅액으로 상기 단계 (a)에서 잉크가 전사된 필름의 피전사면을 코팅한다. 종래 플렉소 인쇄 방식은 경화제를 포함하는 잉크액을 이용하여 인쇄 후 건조하는 공정을 이용하였으나, 본 발명은 이액형 폴리우레탄을 사용하지 않고, 수성 잉크액과 경화제를 별도로 분리함으로써, 고온 고압 조건에서 견딜 수 있는 물성의 수성 잉크액을 플렉소 인쇄 방식에서도 적용 가능하게 하였다.
또한, 상기 단계 (b)에서 코팅된 피전사면을 60 내지 90℃의 온도로 건조시킬 수 있다. 상기 온도 범위에서 잉크액과 코팅액의 반응이 원활히 진행되어, 현저히 빠른 건조속도를 나타낼 뿐만 아니라, 내열성, 내수성 및 기재 접착성이 우수한 인쇄층이 구현될 수 있다.
레토르트 포장재
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 전술한 방식으로 플렉소 인쇄된 인쇄층을 포함하는 레토르트 포장재(100, 200)를 제공한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 레토르트 포장재를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레토르트 포장재(100)는 기재층(10) 상부에 인쇄층(20), 인쇄층 상부에 접착층(30), 접착층 상부에 기재층(11), 기재층 상부에 접착층(30)이 위치하며, 접착층 상부에 기재층(12)이 위치한다.
기재층(10, 11, 12, 13)은 종이, PET 필름, OPP 필름, PE 필름, 나일론 필름, LLDPE 필름, 알루미늄 필름, CPR 필름 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 다양한 재질을 사용하여 식품용 포장필름을 규격에 맞게 가공하면서 다양한 형태로 제조할 수 있고, 본 발명의 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 통해 우수한 품질을 갖는 레토르트 포장재를 용이하게 구현할 수 있다.
인쇄층(20)은 전술한 친환경 플렉소 조성물 세트에 포함된 잉크액을 선처리 후 코팅액을 도포하여 경화되어 형성된 것으로, 하부의 기재층의 다양한 필름재와 우수한 밀착성 및 접착력을 나타낸다.
접착층(30)은 레토르트 포장재에 사용되는 접착제라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어, 무용제 타입의 폴리우레탄계 또는 폴리에스테르계 접착제일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레토르트 포장재(100)는 PET 필름 기재층(10) 상부에 본 발명의 플렉소 인쇄용 조성물 세트로 구현된 인쇄층(20), 인쇄층 상부에 접착층(30), 접착층 상부에 알루미늄 필름 기재층(11), 기재층 상부에 접착층(30)이 위치하며, 접착층(30) 상부에 CPR 필름 기재층(12)이 위치한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 레토르트 포장재를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레토르트 포장재(200)는 기재층(10) 상부에 인쇄층(20), 인쇄층 상부에 접착층(30), 접착층 상부에 기재층(11), 기재층 상부에 접착층(30), 접착층 상부에 기재층(13), 기재층 상부에 접착층(30) 및 접착층 상부에 기재층(12)이 위치한다.
기재층, 인쇄층, 접착층에 대해서는 앞서 제1 실시예에 따른 레토르트 포장재에 관하여 기술한 내용을 참조한다.
일 실시예에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 레토르트 포장재(200)는 PET 필름 기재층(10) 상부에 본 발명의 플렉소 인쇄용 조성물 세트로 구현된 인쇄층(20), 인쇄층 상부에 접착층(30), 접착층 상부에 알루미늄 필름 기재층(11), 기재층 상부에 접착층(30), 접착층 상부에 나일론 필름 기재층(13)이 위치하며, 접착층(30) 상부에 CPR 필름 기재층(12)이 위치한다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 및 비교예: 친환경 플렉소 인쇄 조성물의 준비
아래 표 1에 기재된 조성으로(중량%) 실시예의 플렉소 인쇄 조성물 세트와 비교예의 잉크액 또는 조성물 세트를 준비하였다.
안료(Carbon Black, Raven 760 Ultra Birla Carbon, Columbian)를 용제로서 물에 분산시킨 후, 수분산성 폴리우레탄 수지(ESACOTE® PU-850, Lamberti, 고형분35%)를, 분산제(Polyacrylate Polymer Typ, BYK-190)와 혼합하여 실시예의 잉크액을 제조하였다. 또한, 수분산 이소시아네이트 화합물((Aliphatic isocyanate, NCO17%), 수분산성 폴리우레탄 수지(고형분40%) 및 물을 혼합하여 실시예 및 비교예의 코팅액을 제조하였다.
조성물 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 비교예1 비교예2 비교예3
잉크액 안료 20 20 20 20 20 20 인쇄용 조성물 10
폴리우레탄 수지 35 40 35 40 35 55 30
물 43 38 41 36 43 23 37
분산제 2 2 4 4 2 2 3
코팅액 수분산 이소시아네이트 화합물 10 10 10 10 3 10 20
폴리우레탄 수지 40 40 40 40 60 40 -
물 50 50 50 50 37 50 -
실험예
상술한 실시예 및 비교예의 조성물이 적용된 인쇄층 대한 특성(PET필름/잉크층/접착제층/CPR필름으로 적층된 레토르트 포장재)은 하기에 기재된 바와 같이 측정 및 평가되었으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
레토르트 파우치 면상태 측정 방법
먼저, 가로 10 cm 세로 10cm 로 2장의 3면을 씰링하여 부착 후 60g의 물을 내부에 넣은 뒤 남은 한쪽면도 씰링하고 육안으로 관찰하였다. 양호한 경우에는 도 3a와 같이 정상적인 상태로 잉크층과 나머지 기재층이 유지된다. 한편, 품질이 좋지 않은 경우에는, 도 3b 및 도 3c와 같이, 레토르트 면의 PET필름/잉크층/접착제층/CPR필름 층 사이에 강도가 약해지면서 1급지(PET) 2급지(CPR) 사이에 들뜸으로 인해 터널현상 이 생기는 것을 확인한다.
인쇄층 접착강도 측정방법
인쇄 후 레토르트 테스트를 진행한(135℃, 40분) 시료를 시편으로 채취하여 측정하였다. 시편의 구성은 PET필름/인쇄층(잉크층/코팅층)/접착제층/CPR필름 이렇게 구성되어 있으며 시편의 너비 15mm로 절단 후 90°박리 강도측정기를 이용하여 15mm/g의 단위로 강도를 비교하였다. 관련 측정 규격은 ASTM D 3330을 참고한다.
구분 레토르트 면상태 인쇄층 부착력
실시예 1 양호 200 15mm/g
실시예 2 양호 320 15mm/g
실시예 3 양호 400 15mm/g
실시예 4 양호 500 15mm/g
비교예1 NG 60 15mm/g
비교예 2 NG 10 15mm/g
비교예 3 NG 10 15mm/g
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예의 잉크층/코팅층을 별도로 적용한 본 발명의 친환경 플렉소 인쇄 조성물 세트를 적용하여 인쇄층을 형성한 경우, 레토르트 면상태가 양호할 뿐만 아니라, 레토르트 조건에서 처리된 후에도 인쇄층의 부착력이 현저히 우수하다. 한편, 비교예와 같이 종래 플렉소 인쇄 조성물은 레토르트 포장재로서 품질이 매우 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 플렉소 인쇄용 조성물 세트를 이용하여, 환경 오염 이슈를 해결하면서도 인쇄품질이 개선된 레토르트 포장재를 제공할 수 있을 것으로 예상된다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10, 11, 12, 13: 기재층
20: 인쇄층
30: 접착층
100, 200: 레토르트 포장재

Claims (10)

  1. (i) 안료 15 내지 25 중량%, 수분산성 폴리우레탄 수지 25 내지 45 중량%, 물 25 내지 45 중량% 및 분산제 0.5 내지 8 중량%를 포함하는 잉크액; 및
    (ii) 수분산 이소시아네이트 경화제 5 내지 25 중량%, 수분산성 폴리우레탄 수지 35 내지 55 중량% 및 물 35 내지 55 중량%를 포함하는 코팅액;을 포함하는, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉크액은 경화제를 포함하지 않는, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅액의 수분산 이소시아네이트 경화제는 지방족 또는 방향족 이소시아네이트 화합물인, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 잉크액 및 코팅액의 수분산성 폴리우레탄 수지는 고형분 함량 35 내지 45 중량%의 수분산 형태인, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코팅액의 수분산 이소시아네이트 경화제는 고형분 함량 20 내지 30 중량%의 수분산 형태인, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 잉크액의 중량평균분자량은 10,000 내지 20,000 Da, 상기 코팅액의 중량평균분자량은 30,000 내지 50,000 Da인, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 잉크액의 25℃에서 측정된 점도는 300 내지 900 cps인, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코팅액의 pH는 5 내지 6인, 친환경 플렉소 인쇄용 조성물 세트.
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