KR102565983B1 - 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관한 것으로서, 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성잉크(AQUA-FLEX) 조성물를 사용함으로써 환경 및 인체에 대하여 친환경적이고, 경제적으로 인쇄가 가능하며, 고선수의 아니롤스 롤을 사용하고, 자동 점도 시스템과 색차계를 이용하여 인쇄 상태를 검사함으로써 고효율로 인쇄가 가능한 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성잉크(AQUA-FLEX)는 VOC 및 화재 대비를 위해 휘발성 용매를 포함하지 않으며, 상기 잉크는 인쇄시 건조 챔버 통과 후 물성(접착, 내수성) 문제 없으면서 아니록스롤 및 수지판에 물에 대한 용해력 향상시킬 수 있다.

Description

후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물{Eco-friendly ink composition for flexographic printing}

본 발명은 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성 잉크(AQUA-FLEX) 조성물을 사용함으로써 환경 및 인체에 대하여 친환경적이고, 경제적으로 인쇄가 가능하며, 고선수의 아니록스 롤을 사용하고, 자동 점도 시스템과 색차계를 이용하여 인쇄 상태를 검사함으로써 고효율로 인쇄가 가능한 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관한 것이다.

식품을 보호하기 위한 포장재의 사용량이 증가하고 있으며, 식품포장재는 단순히 내용물을 보호하는데 그치지 않고 외면적으로는 광고 효과를 높이고, 내면적으로는 식품이 직접 접촉되더라도 인체에 무해할 필요가 있다.

최근 천연, 유기농, 친환경성 등을 추구하는 소비자들이 증가함에 따라, 식품 포장재 분야에서도 이러한 경향을 반영하여 다양한 기능성을 가지는 포장재들이 개발되고 있다.

이러한 포장재들을 일반적으로 그라비아 인쇄를 통하여 제조되며, 그라비아 필름 인쇄 시 MEK, TOL, EA 등 휘발물성 용매를 50~70% 사용하며, 후렉소 필름 인쇄 시 휘발성 용매(알코올)를 사용하는데 이러한 용매는 과량 사용으로 VOC 발생 및 화재사고 우려가 있다.

구체적으로, 이러한 유기용제는 잉크의 건조 공정에서 대기 중으로 방출되어 대기 오염원이 되고, 작업자에 직접 노출되어 인체에 유해하며, 인쇄 작업시 화재의 위험성을 안고 있다. 특히, 포장재에 이러한 유기 용제가 잔류하면 위생적인 인쇄물을 얻을 수 없고 인체에도 유해하다는 문제점이 있다.

한편, 후렉소 인쇄(Flexographic printing) 방식은 활판방식에 속하지만 포장 인쇄 분야에서는 그라비아 인쇄와 함께 많이 사용되어 별도로 취급한다. 이 방식에서는 통상의 활판보다도 연한 고무나 감광성 수지판이 판재료로서 이용되고 잉크는 그라비아 잉크와 유사한 낮은 점도의 것으로 용제계 또는 수분계의 것이 이용된다.

후렉소 인쇄는 기타 다른 인쇄 특히, 그라비아 인쇄에 비해서 제판이 간단하고 코스트도 싸며 판의 복제도 쉬우므로 판의 부분적인 교환이 가능한 점 등 많은 메리트를 갖고 있으며 그 경제성으로 인해 소량 로트의 인쇄에도 적합하다. 잉크 도막이 얇고 물 또는 알코올 사용함으로 잔류용제가 적거나 무해하여 클린 패키지 작업환경를 실현할 수 있다.

후렉소 잉크는 저점도, 고농도의 잉크를 사용하며, 저점도는 화상을 정확하게 재현할 수 있고 잉크의 순환성도 좋아 작업적성이 향상되며 고농도는 원고의 색을 충실하게 재현하고 물을 혼입하여도 농도 저하의 영향이 적다.

근래에는 화재에 대한 안전성, 위생적인 작업환경, 인쇄물의 잔류용제 저감의 필요로 필름이나 알루미늄 호일 등의 비흡수성의 피인쇄체까지 수성잉크를 사용하고 있다. 또한 인쇄공정에서의 온도, 습도의 영향을 적게 받고 비교적 광폭 인쇄조건에도 안정한 인쇄 작업을 행한다.

그러나, 이러한 수성 후렉소 인쇄 시 재용해 부족, 건조 부족으로 인쇄속도가 느려 상용화가 어렵다는 문제가 있고, 후렉소 인쇄기 수지판 이음매 연결부위 발생으로 디자인 시각적 품질이 저하되는 문제가 있으므로 이러한 문제를 개선하려는 지속적인 요구가 있다.

한국 등록번호 제10-2160953호(2020년09월23일) 한국 등록번호 제10-2068154호(2020년01월14일) 한국 공개번호 제10-2022-0153586호(2022년11월18일)

이에 본 발명자들은 후렉소 인쇄용 잉크에 수반되는 종래 기술의 문제점들을 해소하기 위하여 예의 연구한 결과, 후술하는 바와 같이 자가 가교형 친환경 잉크 조성물을 사용하고 후렉소 인쇄 공정을 개선함으로서 우수한 물성을 나타내고 경제적인 방식으로 인쇄가 가능함을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은, 우수한 물성을 나타내고 경제적인 방식으로 인쇄가 가능한 자가 가교형 친환경 잉크 조성물 및 이를 사용한 후렉소 인쇄 방법을 제공하는 것에 있다.

위와 같은 본 발명의 목적은, 일면에 있어서 안료 20~23 중량%, 에테닐벤젠과 2-프로페노익산의 중합체 22~25 중량%, 폴리우레탄 프리폴리머 3~5 중량%, 첨가제 0~3 중량%, 및 물 50~55 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 가교형 친환경 후렉소 인쇄용 잉크 조성물에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성 잉크(AQUA-FLEX)는 VOC 및 화재 대비를 위해 휘발성 용매를 포함하지 않으며, 또한, 상기 잉크는 인쇄 시 건조 챔버 통과 후 물성(접착, 내수성) 문제 없으면서, 아니록스롤 및 수지판에 물에 대한 용해력 향상시킬 수 있고, 또한, 본 발명의 방법에 의하면 볼록 인쇄로 오목인쇄(그라비아) 대비 도막량이 적어 필요한 건조열량을 감소하는 효과가 있으며, 고점도 잉크를 사용함으로써 용제의 사용량 감소 가능하며, 800 LPI 이상의 아니록스롤 사용함으로써 인쇄 속도 향상이 가능하며, 고선수의 아니록스 이용한 인쇄는 그라비아 대비 20~30% 잉크 사용량을 감소할 수 있고, 잉크 점도를 자동적으로 맞춰주는 자동 점도시스템과 검사 시 색차계를 활용한 검사 방법을 채용함으로써 불량률을 감소시킬 수 있으며, 인쇄 오류의 판단에 따른 정확도를 높일 수 있는 유용함을 달성할 수 있다. 종전에 방식으로 수지판 제작 시에는 수지판을 부착 시 필연적으로 이음매가 발생하는데, 이음매를 없애기 위해 잔여 도수를 활용하여 이음매 연결 부분에 백색 라인판을 추가 제작하여 메꾸고, 그라비아 인쇄와 근접한 인쇄물 구현이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 공정도이다.
도 2는 원통형 슬리브에 부착되는 수지판의 구조를 나타낸다.
도 3은 인쇄시 이음매발생 부위를 나타내는 사진이다.
도 4 및 도 5는 수지판 백색라인판의 예시도이다.
도 6은 Lab 값에 따른 색상 좌표를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 인쇄물의 사진이다.

본 발명은, 일면에 있어서, 안료 20~23 중량%, 에테닐벤젠과 2-프로페노익산의 중합체 22~25 중량%, 폴리우레탄 프리폴리머 3~5 중량%, 첨가제 0~3 중량%, 및 물 50~55 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 가교형 친환경 후렉소 인쇄용 잉크 조성물을 제공한다.

본 발명은 추가의 일면에 있어서,

볼록 수지판을 이용하는 후렉소 인쇄 방법에 있어서,

a) 후렉소 인쇄용 자가가교형 친환경 잉크를 제조하는 공정;

b) 언와인더(Unwinder)에 종이, PE, PET, 나일론(NY) 또는 OPP 필름으로 된 피인쇄체 원단을 장착하는 언와인딩 공정;

c) 원단 내면에 코로나 처리기를 이용하여 36~40 DYNE으로 코로나 처리하고, 추가로 4 kW 코로나 방전 처리를 실시하는 코로나 처리 공정;

d) 상기 후렉소 인쇄용 자가 가교형 친환경 잉크를 800 LPI 이상의 고선수 아니록스롤을 통하여 볼록 수지판을 거쳐서 원단에 공급하는 잉크 전이 공정;

e) 원단에 전이된 잉크를 건조 챔버를 통과시켜 1차 건조하는 공정;

f) 상기 건조 챔버에서 건조된 잉크를 아치형 챔버를 거쳐 2차 건조시켜 인쇄물을 얻는 공정,

g) 아치형 챔버를 거쳐 건조된 인쇄물을 리와인더를 거쳐 두루마리 형태로 롤을 감는 리와인딩 공정; 및

h) 인쇄물의 외면에 인쇄된 상태를 색차계를 이용하여 검사하는 검사 공정;을 포함하고,

상기 후렉소 인쇄용 자가 가교형 친환경 잉크는 안료 20~23 중량%, 에테닐벤젠과 2-프로페노익산의 중합체 22~25 중량%, 폴리우레탄 프리폴리머 3~5 중량%, 첨가제 0~3 중량% 및 물 50~55 중량%를 포함하며,

상기 폴리우레탄 프리폴리머는 헥산디오익산, 헥산디올, 디메틸올프로피온산, 메틸렌비스(시클로헥산이소시아네이트)중합체, 트리에틸아민염(Hexanedioic acid, hexanediol, dimethylolpropionic acid, methylenebis(cyclohexane-isocyanate)polymer, triethylamine salt, C₃₆H₇₁N₃O₁₂)이고,

상기 b) 언와인딩 공정에 앞서, 상기 볼록 수지판의 이음매 연결부위를 백색 라인판으로 메꾸는 공정을 포함하고,

상기 첨가제는 슬립 방지제, 블로킹 방지제, 분산제, 소포제, 왁스류 및 산화방지제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 후렉소 인쇄 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 자가 가교형 후렉소 인쇄용 친환경 잉크 조성물 및 이를 이용한 인쇄 방법에 관하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 있어서 후렉소 인쇄용 자가 가교형 친환경 잉크 조성물(이하, 편의상 문맥에 따라 약칭하여 "자가 가교형 친환경 잉크", "친환경 잉크" 또는 "잉크" 로도 약칭하여 표기하기도 하고, "잉크 조성물"은 편의상 "잉크"라고도 표기함.) 이 중량부 또는 중량%로 표기되고, 개별 성분의 합이 계산식에 의하여 100 중량%를 초과하는 실시 불가능한 부분을 포함할 수 있으나, 그러한 초과부 또는 실시 불가능한 부분은 본 발명의 범위에서 포함되지 않음은 자명하고, 특히 특허 청구범위에 있어서 이를 명확히 하는 보정, 예를 들면 100 중량%를 초과하는 범위는 본 발명의 범위에서 제외한다 등의 단서 조항을 추가하는 보정은 불명료한 기재를 석명하는데 그치는 것이고, 본 발명의 성질이나 범위에 영향을 주지 않는 것은 자명한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자가 가교형 친환경 잉크 조성물을 이용한 인쇄 공정도이고, 도 2는 원통형 슬리브에 부착되는 수지판의 구조를 나타내며, 도 3은 인쇄시 이음매발생 부위를 나타내는 사진이고, 도 4 및 도 5는 수지판 백색라인판의 예시도이며, 도 6은 Lab 값에 따른 색상 좌표를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 인쇄물의 사진이다.

후렉소 인쇄용 자가가교형 친환경 잉크 조성물

본 발명에 따른 후렉소 인쇄용 자가 가교형 친환경 잉크 조성물은 안료 20~23 중량%, 에테닐벤젠과 2-프로페노익산의 중합체 22~25 중량%, 폴리우레탄 프리폴리머 3~5 중량%, 첨가제 0~3 중량%, 및 물 50~55 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

위 조성물은 VOC 및 화재 대비를 위해 휘발성 용매가 없는 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성잉크(AQUA-FLEX)이다.

본 발명의 잉크 조성물에 포함되는 안료는 색상을 표현하기 위한 물질로, 유기안료, 무기안료 등을 포함할 수 있다. 상기 안료로는 특별히 한정하지 않으며, 통상적으로 사용되는 안료를 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 아조-레이크(azo lake), 불용성 아조계, 축합 아조계, 프탈로시안계, 산화티탄, 카본블랙, 탄산칼슘, 알루미늄분, 브론즈 분, Solvent Dye 등을 색상 및 품질에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

상기 안료는 적색 안료로써 C.I. Pigment Red 146(Cas No. 5281-04-09), 흑색 안료로써 카본 블랙, C.I. Pigment Blue, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14, 또는 백색 안료로써 TiO₂ CR-50 AS 인것이 더욱 바람직할 수 있다.

상기 에테닐벤젠과 2-프로페노익산의 중합체(2-propenoic acid polymer with ethenylbenzene)는 피인쇄체에 대하여 후렉소 잉크 조성물을 접착시키는 바인더로서의 역할을 수행하는 것으로서, 잉크와 피인쇄체 간의 밀착성을 높여주고, 후렉소 인쇄의 품질을 향상시킨다.

예를 들어, 본 발명의 후렉소 인쇄용 자가 가교형 친환경 잉크 조성물은 OPP 필름, PET 필름, 나일론 필름의 내면 혹은 종이 표면에 인쇄되는 것으로서, 상기 중합체는 다양한 소재에 대하여 우수한 접착성을 제공할 수 있고, 특히, Cas No. 25085-34-1의 제품을 22~25 중량%로 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

수지 함량이 상기 범위를 벗어나면 잉크의 접착력이 현저히 떨어질 뿐만 아니라 잉크의 점도에 있어 문제가 발생될 수 있다.

또한, 상기 폴리우레탄 프리폴리머는 상기 수지의 내열성능 및 부착력을 위한 성분으로써 헥산디오익산, 헥산디올, 디메틸올프로피온산, 메틸렌비스(시클로헥산이소시아네이트) 중합체, 트리에틸아민염(Hexanedioic acid, hexanediol, dimethylolpropionic acid, methylenebis(cyclohexaneisocyanate) polymer, triethylamine salt, C₃₆H₇₁N₃O₁₂, Cas No. 71173-87-0)의 제품을 사용할 수 있고, 본 발명의 자가 가교형 잉크 조성물의 전체 중량을 기준으로 3~5 중량%로 사용하는 것이 바람직하며, 이를 벗어나면 후공정상 층간 접착력(De-lamination)에도 문제가 될 소지가 있다.

상기 첨가제는 슬립 방지제, 블로킹 방지제, 분산제, 소포제, 왁스류 및 산화방지제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상을 사용하여 수성 잉크의 흐름, 표면 장력, 슬러리 점조도 및 광택 특성을 보조할 수 있다.

상기 첨가제는 조성물의 전체 중량을 기준으로 0 ~ 3.0 중량%로 포함되는 것이 바람직할 수 있다.

슬립제 방지제는 통상적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 이들에 한정되지 않으나, 에루카아마이드, 올레아마이드, 스테아마이드 등을 들 수 있다.

블로킹 방지제는 서로 달라붙어 작업상 지장을 주는 블로킹을 방지하기 위한 성분으로써 통상적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 적용할 수 있다. 예를 들면, 이들에 한정되지 않으나, 왁스, 탄산칼슘 CaCO₃, 탈크(Talc), 실리카(SiO₂), 알루미늄실리케이트, 및 실리콘 비드 등을 들 수 있다. 이들 블로킹 방지제는 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 분산제는 중합체성 분산제, 예를 들어, 폴리비닐 부티랄로 제조되거나, 예를 들어, 니트로셀룰로오스 베이스와 블렌딩하여 제조된다.

상기 산화방지제는 폴리우레탄 수지의 황변을 지연하고, 궁극적으로 잉크의 색상 변색을 방지 내지 지연시키기 위해 첨가된다. 상기 산화방지제는 폴리우레탄 수지에 통상적으로 첨가되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있는 것으로서, 이에 한정하는 것은 아니지만, 트리-(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트(tri-(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite)를 들 수 있다.

상기 첨가제의 함량이 상기 설정한 범위를 벗어나는 경우 블로킹 방지 특성, 분산성, 산화방지력, 및 슬립 억제성이 충분하지 못하고, 접착 성능 및 기계적 물성이 떨어질 수 있다.

본 발명은 추가의 일면에 있어서 상기 자가 가교형 친환경 후렉소 인쇄용 잉크 조성물을 사용한 후렉소 인쇄 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 후렉소(FLEXO) 인쇄는 블록판 인쇄의 종류로 유연한 블록수지판을 사용하고, 수성 또는 알코올 잉크 조성물을 사용하며 아니록스롤에 수성 잉크를 묻혀 수지판에 전이되게 하고, 수지판 양각 부분의 잉크는 필름(원단)에 전이되어 인쇄하는 방식으로써 패턴 주변부에 묻은 잉크가 강한 압력으로 밀려나와 진하게 인쇄되는 방식이다.

본 발명에 따른 후렉소 인쇄용 자가 가교형 친환경 잉크 조성물을 사용한 후렉소 인쇄 방법은 도 1에 나타낸 바와 같이 크게 친환경 후렉소 잉크 제조 공정, 언와인딩 공정, 코로나 처리 공정, 잉크 전이 고엉, 색상별 잉크 건조 공정, 2차 건조 공정, 리와인딩 공정 및 인쇄 검사 공정을 포함하여 이루어진다. 이하, 각 단계별로 자세히 설명한다.

a) 친환경 후렉소 잉크 제조 공정

상기한 바와 같은 후렉소 인쇄용 자가가교형 친환경 잉크 조성물을 이용하여 후렉소 인쇄용 잉크를 제조한다.

상기 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성잉크(AQUA-FLEX)는 VOC 및 화재 대비를 위해 휘발성 용매를 포함하지 않는다.

또한, 상기 잉크는 인쇄시 건조 챔버 통과 후 물성(접착, 내수성) 문제없으면서, 아니록스롤 및 수지판에 물에 대한 용해력 향상시킬 수 있다.

b) 언와인딩 공정

언와인더(Unwinder)에 피인쇄체 원단인 OPP 필름, PET 필름, 나일론 필름, 종이를 장착하는 파트로써, 최대 인쇄폭은 Max 1,270 mm가 바람직할 수 있다.

한편, 후렉소 인쇄기 판형태는 볼록판 형태로써 원통형 슬리브에 수지판을 부착하여 인쇄를 한다. 도 2는 원통형 슬리브에 부착되는 수지판의 구조를 나타낸다. 수지판 부착시 필연적으로 이음매가 발생하는데, 인쇄 시 도 3에서와 같이 이음매 발생부위가 나타난다. 도 3은 인쇄 시 이음매발생 부위를 나타내는 사진이다. 후렉소 인쇄기 수지판 이음매 연결부위 발생으로 디자인 시각적 품질 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위하여 잔여 도수를 활용하여 백색 라인판을 제작한 후 이음매 부분에 부착하여 이음매를 메꾸는 것이 바람직할 수 있다.

도 4 및 도 5는 수지판의 백색라인판의 예시도이다. 도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 인쇄물의 사진이다. 후렉소 인쇄기 수지판 이음시 연결 부위 이동 및 잔여 도수를 활용하여 백색 라인판으로 메꾸어 이질감 없고 그라비아 인쇄와 근접한 인쇄물 구현이 가능하다.

c) 코로나 처리 공정

필름 내면에 코로나 처리기를 이용하여 36~40 DYNE으로 코로나 처리하고, 추가로 4 kW 코로나 방전 처리를 실시하여 잉크의 접착력을 향상시킨다.

코로나 방전은 정상압 조건하에 발생되는 것으로, 이온화된 기체로서는 공기가 일반적으로 사용된다. 코로나 방전시 이온화 기체로서의 공기의 이점은, 조작을 외부에 개방된 장치에서 수행할 수 있어서, 예를 들면 필름을 방전 전극 사이에 연속적으로 도입할 수 있다.

d) 잉크 전이 공정

자가 가교형 친환경 잉크를 800 LPI 이상의 고선수 아니록스롤을 통하여 공급하는 장치로써, 아니록스판에 전이된 후렉소 인쇄용 자가가교형 친환경 잉크는 독타나이프를 긁어 수지판에 전이된다.

이 때 800 LPI 이상의 아니록스롤 사용하는 것이 바람직하고, 고선수 아니록스롤 사용시 인쇄 도막량 감소로 인쇄 속도 향상이 가능하며, 고선수의 아니록스 이용한 인쇄는 그라비아 대비 20~30% 잉크 사용량이 감소될 수 있다.

또한, 잉크의 점도는 자동 점도 시스템을 이용하여 조정하는 것이 바람직할 수 있고, 고농도 및 저점도의 잉크 적용이 가능하다.

각 색상별 잉크의 점도는 리고샤 잔컵 4호로써 10 ~ 11 SEC로 맞추어져 있으며, 실제 수동으로 측정된 값과 기계상 점도를 자동 보정함으로써 점도 관리를 하는 것이 바람직할 수 있다.

후렉소 필름 인쇄기 최대속도 300 m/MIN으로 구현할 수 있다.

e) 잉크 건조(1차) 공정

색상별로 전이된 잉크는 건조 챔버를 통해 1차 건조된다. 건조 챔버 온도 75℃, 풍속은 65 m/s로 설정하여 최적화하는 것이 바람직할 수 있다.

각 색상별 인쇄도수는 9도이며, 색상은 다음의 표 1과 같으며, 필름에 전이된 잉크는 챔버를 통해 건조되고 고형분만 남게 된다.

구분	1도	2도	3도	4도	5도	6도	7도	8도	9도	10도
색상	흑색	군청	마크적	청색	적색	황색	오뚜기황		백색1	백색2

f) 잉크 건조(2차) 공정

건조 챔버에서 건조된 잉크는 C.I DRUM 상단부에 있는 아치형 챔버를 거쳐 2차 건조시킨다. 이 때, 건조 조건은 건조 챔버 온도 90℃, 풍속은 50 m/s 가 바람직할 수 있다. 상기 건조기로서 건조 챔버의 최대 풍속은 최대 120 m/s이고, 상기 냉각기의 냉각수의 온도는 18℃ 내지 22℃이고, 냉각 롤러는 크롬도금 처리된 방식의 롤러로써 물을 공급하여 수냉식으로 냉각을 처리함한다.

이와 같이 여러겹 중첩된 잉크를 최종 건조시켜줌으로써 잉크의 부착력을 강화시킨다.

g) 리와인딩 공정

아치형 챔버를 거쳐 2차 건조된 인쇄물은 최종 리와인더를 거치어 두루마리 형태로 롤을 감는다.

h) 인쇄물 검사 공정

상기 단계에서 외면에 인쇄된 상태를 색차계를 이용하여 검사한다. 이때, 인쇄된 원단은 인쇄물 색차계를 활용 인쇄 한도 견본과 상대 비교 및 정량적 수치화를 통하여 검사한다.

별색 SPOT COLOR의 경우 EXACT 색차계를 사용하고, 인쇄 한도견본과 실제 인쇄된 부위를 서로 상대 비교하여 △E 값을 비교 실시한다(조건 : 광원 D50, 각도 2˚). 도 6은 Lab 값에 따른 색상 좌표를 나타내는 도면이다. Lab 값이란 색차계를 이용해서 제품의 색을 측정하면 L값과 a값, b값으로 표시가 된다. L값은 반사율을 측정한 데이터로 인간의 시각과 같은 명도를 나타내며 0~100까지의 값으로 표시하며, a값은 색도 다이어그램으로 빨간색과 초록색을 한 축으로 만들어 +a로 표기되면 빨간색에 가깝고, -a로 표기되면 초록색에 가깝다는 의미한다. b값은 군청과 노란색을 한 축으로 만들어 정도를 비교한 값이다. +b값이 커질수록 노란색에 가깝고 -b값 커질수록 군청에 가깝다.

△E 값이란 다음의 식으로 계산하는데, 색차계를 사용 측정된 표준값에서 인쇄물 측정된 값을 빼 준 다음 L, a, b 항목별로 제곱을 한 후 각 값을 더한 다음 루트를 씌워준 값으로써 △E 값이라 한다. △E 값에 관리 기준은 3 이내로 관리하고 있으며, 조색이 어려운 색상의 경우 △E 6 이내로 관리하되 정량적 수치를 관리하는 것이 바람직할 수 있다.

파우치 제조시 인쇄 오류발생 검사를 색차계를 이용하여 불량률을 감소시킬 수 있고 인쇄 오류의 판단에 따른 정확도를 높일 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.

이어서, 인쇄 공정이후 후속 단계로서 무용제드라이나 T-DIE 합지하는 공정을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 자가 가교(SELF CROSSLINKING)가 가능한 친환경 수성잉크(AQUA-FLEX)는 VOC 및 화재 대비를 위해 휘발성 용매를 포함하지 않으며, 또한, 상기 잉크는 인쇄시 건조 챔버 통과 후 물성(접착, 내수성) 문제 없으면서, 아니록스롤 및 수지판에 물에 대한 용해력 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의하면 볼록 인쇄로 오목인쇄(그라비아) 대비 도막량이 적어 필요한 건조열량을 감소하는 효과가 있으며, 고점도 잉크를 사용함으로써 용제의 사용량 감소 가능하며, 800 LPI 이상의 아니록스롤 사용함으로써 인쇄 속도 향상이 가능하며, 고선수의 아니록스 이용한 인쇄는 그라비아 대비 20~30% 잉크 사용량을 감소할 수 있고, 잉크 점도를 자동적으로 맞춰주는 자동 점도시스템과 검사시 색차계를 활용한 검사 방법을 채용함으로써 불량률을 감소시킬 수 있으며, 인쇄 오류의 판단에 따른 정확도를 높일 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이러한 실시예는 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하고자 하는 것으로서, 이에 의해 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다.

실시예 1: 잉크 조성물의 제조

다음의 표 2 내지 6에 따른 잉크 조성물을 통상의 방법에 의해 혼합하여 잉크를 제조하였다. 표 2는 AQUA-FLEX 흑색이고, 표 3은 AQUA-FLEX 39 청색이며, 표 4는 AQUA-FLEX 16 홍적색이고, 표 5는 AQUA-FLEX 23 황색이며, 표 6은 AQUA-FLEX 백색이다.

성분	함량 (%)
Carbon Black	20~23
2-Propenoic acid polymer with ethylenebenzene	22~25
Polyurethane Prepolymer	3~5
Dispersant&Antiform	0~3
Water	50~55

성분	함량 (%)
C.I PIGMENT Blue 15:3	20~23
2-Propenoic acid polymer with ethylenebenzene	22~25
Polyurethane Prepolymer	3~5
Dispersant&Antiform	0~3
Water	50~55

성분	함량 (%)
C.I PIGMENT Red 146	20~23
2-Propenoic acid polymer with ethylenebenzene	22~25
Polyurethane Prepolymer	3~5
Dispersant&Antiform	0~3
Water	50~55

성분	함량 (%)
C.I PIGMENT YELLOW 13	10~12
CI PIGMENT YELLOW 14	10~12
2-Propenoic acid polymer with ethylenebenzene	22~25
Polyurethane Prepolymer	3~5
Dispersant&Antiform	0~3
Water	50~55

성분	함량 (%)
TiO2	35~40
2-Propenoic acid polymer with ethylenebenzene	22~25
Polyurethane Prepolymer	3~5
Dispersant&Antiform	0~3
Water	40~45

챔버에서 건조된 잉크를 2차 건조시켰다. 건조 챔버를 거쳐 건조된 인쇄물은 최종 리와인더를 거쳐 두루마리 형태로 롤을 감고 외층 필름의 외면에 인쇄된 상태를 색차계를 이용하여 검사하였다. 도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 인쇄물의 사진이다.

시험예 1: 인쇄 상태의 확인 시험

상기 실시예 2에 따른 인쇄물에 대하여 인쇄 제품의 고유한 색상인 흑, 별적 186C, 별황 108C의 3곳에서 측정하여 인쇄 상태를 확인하고 그 결과를 다음의 표 7에 나타내었다. 표 7은 인쇄된 부위를 서로 상대 비교한 △E 값을 나타낸다.

색상	흑색				별적 186C				별황 108C
구분	L	a	b	△E	L	a	b	△E	L	a	b	△E
표준값	10.30	1.04	1.68	-	46.12	73.41	50.91	-	84.66	3.32	92.05	-
측정값	9.93	1.04	1.62	0.14	45.89	73.01	50.54	0.34	84.89	3.30	92.28	0.11
	10.73	0.99	1.68	0.19	46.02	73.24	50.77	0.06	84.52	3.52	92.36	0.16
	10.23	1.08	1.74	0.01	46.44	73.97	51.41	0.68	84.57	3.14	91.51	0.33

상기 표 7의 결과로 부터 측정된 색상값은 △E 3 이내로써 인쇄 견본과 유사 수준으로 사료된다.

시험예 2: 물성 시험

실시예 2의 인쇄물에 대하여 2차례에 걸쳐서 물성을 시험하고 그 결과를 다음의 표 8에 나타내었다. 비교제품으로는 시중의 알코올 타입 후렉소 잉크를 사용한 것이다.

테스트항목	실시예 2 (1회차)	실시예 2 (2회차)	비교예 1	테스트방법
백색도(Lightness)	91.02	91.24	89.25	색차계 L값(인쇄물+증착)
잉크 부착력	양호	양호	양호	투명 OPP테잎 (50mm)
잉크 접착강도	양호	양호	양호	강제 분리
씰링강도(kg/15mm)	1.238	1.280	1.165	인장강도기

상기 시험 결과에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 인쇄물은 백색도, 잉크 부착력, 잉크 접착 강도 및 씰링강도의 물성에서 비교예의 것에 비하여 전반적으로 우수하였다.

따라서, 본 발명의 자가 가교형 친환경 수성 후렉소 인쇄 방법은 위와 같은 조성물 및 특정된 방법을 사용함으로써 현재 일반화 되어있는 그리비아 인쇄방식에서 사용 중인 유기 용제를 사용하지 않고도 대기환경 오염을 개선할 수 있는 절대적으로 우수한 인쇄방식인 것이 확인된다.

이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 바람직한 실시형태를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능함은 자명하다.

Claims (4)

1. 안료 20~23 중량%, 에테닐벤젠과 2-프로페노익산의 중합체 22~25 중량%, 폴리우레탄 프리폴리머 3~5 중량%, 첨가제 0~3 중량%, 및 물 50~55 중량%를 포함하되, 상기 폴리우레탄 프리폴리머는 헥산디오익산, 헥산디올, 디메틸올프로피온산, 메틸렌비스(시클로헥산이소시아네이트) 중합체, 트리에틸아민염(Hexanedioic acid, hexanediol, dimethylolpropionic acid, methylenebis(cyclohexane-isocyanate)polymer, triethylamine salt, C₃₆H₇₁N₃O₁₂)이고,
   상기 안료는 적색 안료로써 C.I. Pigment Red 146, 흑색 안료로써 카본 블랙, C.I. Pigment Blue, C.I. Pigment Yellow 13, C.I. Pigment Yellow 14, 또는 백색 안료로써 TiO₂이며,
   상기 첨가제는 슬립 방지제, 블로킹 방지제, 분산제, 소포제, 왁스류 및 산화방지제로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 자가 가교형 친환경 후렉소 인쇄용 잉크 조성물.
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