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KR102567301B1 - 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조기술 - Google Patents

친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조기술 Download PDF

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KR102567301B1
KR102567301B1 KR1020210055773A KR20210055773A KR102567301B1 KR 102567301 B1 KR102567301 B1 KR 102567301B1 KR 1020210055773 A KR1020210055773 A KR 1020210055773A KR 20210055773 A KR20210055773 A KR 20210055773A KR 102567301 B1 KR102567301 B1 KR 102567301B1
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KR
South Korea
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substrate
resin
eco
layer
organic solvent
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김준기
변철웅
조진희
이승석
김문식
신직수
손병삼
이유창
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롯데알미늄 주식회사
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Abstract

본 발명은 친환경 접착제 조성물 및 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조기술에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 친환경 포장재는, 제1 기재, 인쇄층, 압출수지층 및 제2 기재를 포함할 수 있다.

Description

친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조기술{ECO-FRIENDLY PACKAGING MATERIAL MANUFACTURING PROCESS}
본 발명은 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조기술에 관한 것이다.
최근 다양한 산업분야에서 건강과 안전을 위해 친환경 이슈가 크게 부각됨에 따라, 친환경 소재 및 공정에 대한 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있다.
특히, 식품, 의약품 등의 기술 분야는 유해 물질이 인체에 직접적으로 작용할 확률이 높아 유해 물질 사용이나 발생을 저감 시킬 필요성이 더욱 크다.
종래 사용되고 있는 포장재는 화학물질관리법으로 규제되고 있는 유해 화학 물질인 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene) 등을 함유하고 있으며, 이를 희석 용제로 사용한 잉크를 사용하여 그라비어 인쇄 공정을 통해 제조되고 있다. 또한, 필름 합지 시 사용하는 접착제 역시 규제 대상 물질인 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK) 및 톨루엔(toluene) 등을 희석 용제로 사용하고 있어 인체에 유해한 영향을 미칠 뿐만 아니라 환경 오염을 유발하고 있다.
이에 따라, 포장재 제조 시 사용하는 잉크, 접착제에서 유해 용제의 사용을 저감시키기 위한 기술이 요구되고 있다.
한편, 포장재 제조 시 일반적으로 고온에서 수지를 용융시켜 합지 혹은 코팅하는 작업을 수행하고 있는데, 구현하려는 층구성에 따라 다수의 합지 공정을 필요로 하게 되고, 수지를 용융시켜 형성되는 도막층의 두께 조정을 통한 관리가 어렵게 되는데, 이와 같은 제조 공정은 전력 소모량이 많고 공정 변환 시 준비시간이 소요되며, 원부자재 손실이 발생하여 생산 효율이 떨어지는 문제점이 존재한다.
따라서, 유해 물질을 저감하면서 생산 효율을 증가시킬 수 있는 가공 기술에 대한 개발이 필요하다.
전수한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 친환경 포장재로서 유해 용제를 사용하지 않는 포장재를 제공하고자 하는 것이다.
또한 인쇄 및 가공 단계에서 생산효율을 높일 수 있는 제조 기술을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 포장재는, 제1 기재; 상기 제1 기재 상에 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층 상에 형성되는 압출수지층; 및 상기 압출수지층 상에 형성되는 제2 기재;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄층은, 잉크로 인쇄되는 것으로서, 상기 잉크는, 수지, 안료 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 수지는, 폴리우레탄, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염소화폴리프로필렌, 니트로셀룰로오스, 아크릴수지, 폴리아마이드 수지, 에폭시 수지 및 알키드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 용제는, 에탄올을 포함하는 것이고, 상기 수지 및 상기 안료의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것이고, 상기 수지 및 상기 용제의 중량비는, 1 : 5 내지 1 : 50인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재의 두께는, 각각, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄층의 두께는, 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압출수지층 상에 형성되는 접착층;을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층은, 폴리에틸렌이민계 수지, 이민계 수지 또는 둘 다를 포함하는 제2 수지 및 에탄올을 포함하는 유기 용제를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기 용제는, 유해성 유기 용제-프리인 것이고, 상기 유해성 유기 용제는, 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 이소프로필알콜(IPA), 싸이클론헥산(Cyclohexane) 및 아세톤(Acetone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기 용제의 함량은, 50 중량% 내지 99 중량%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 수지 및 상기 유기 용제의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착층의 두께는, 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 기재 상에 형성되는 제3 기재;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 기재 상에 형성되는 제4 기재;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법은, 제1 기재의 일면에 잉크로 인쇄층을 형성하는 단계; 상기 인쇄층 상에 압출수지층을 형성하는 단계; 및 상기 압출수지층 상에 제2 기재를 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 기재를 접합하는 단계는, 압출 가공에 의해 수행되는 것이고, 상기 압출 가공은, 170 ℃ 내지 350 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 오존 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 코로나 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압출수지층을 형성하는 단계 이후에, 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 이후에, 상기 제2 기재 상에 제3 기재를 접합하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 및 상기 제3 기재를 접합하는 단계는, 동시에 수행되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 포장재는, 유해 용제를 사용하지 않아 친환경적인 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술은 오존 처리를 적용하여 수지 산화반응을 촉진시켜 접착력을 향상시키고, 다수 기재를 접합 해야할 경우 접합공정을 단일화하여 연속적으로 수행함으로써, 전력 소모량을 줄이고, 공정 변환에 따른 준비 시간을 단축하며, 원부자재 소모를 방지하여 생산 효율이 증가되는 효과가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술은, 인쇄 단계 및 가공 단계에서 잉크 및 접착제에 단일 용제를 사용함으로써 생산성이 향상되고, 단일 용제로 유해 용제를 사용하지 않으면서 재료 손실, 용제 사용량 및 제조과정에서의 전력 소모량을 감소시킴으로써 환경 친화적이라는 장점이 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 포장재의 단면을 도시한 개념도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법에 사용되는 인쇄 장치의 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법에 사용되는 가공 장치의 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법에 사용되는 오존 처리 작업의 모식도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 친환경 포장재는, 제1 기재; 상기 제1 기재 상에 형성되는 인쇄층; 상기 인쇄층 상에 형성되는 압출수지층; 및 상기 인쇄층 상에 형성되는 제2 기재;를 포함할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 포장재의 단면을 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 포장재는 제1 기재(101), 인쇄층(102), 압출수지층(103) 및 제2 기재(104)로 구성된다.
여기서, 제1 기재(101)는 인쇄 가능 기재를 제한 없이 사용할 수 있고, 제2 기재(104)는 합지 가능한 기재를 제한 없이 사용할 수 있다.
또한, 인쇄층(102)은 제1 기재(101)의 일면에 잉크를 사용하여 인쇄되어 형성될 수 있고, 압출수지층(103)은 인쇄층(102)의 일 면에 고분자 수지를 도포하여 형성될 수 있다. 또한, 압출수지층(103)은 인쇄층(102) 상에 고분자 수지를 압출 가공하여 형성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 압출수지층은, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴수지 및 폴리아마이드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층은, 잉크로 인쇄되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 잉크는, 수지, 안료 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 수지는, 폴리우레탄, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염소화폴리프로필렌, 니트로셀룰로오스, 아크릴 수지, 폴리아마이드 수지, 에폭시 수지, 및 알키드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 수지 및 상기 안료의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것이고, 상기 수지 및 상기 용제의 중량비는, 1 : 5 내지 1 : 50인 것일 수 있다.
상기 수지 및 상기 안료의 중량비는, 바람직하게는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것이고, 더욱 바람직하게는, 1 : 2 내지 1 : 9인 것이며, 더욱 더 바람직하게는, 1 : 2 내지 1 : 8.5일 수 있다.
상기 수지 및 상기 안료의 중량비가 상기 범위를 벗어날 경우, 인쇄 품질이 저하될 수 있다.
상기 수지 및 상기 용제의 중량비는, 바람직하게는 1 : 5 내지 1 : 40인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 1 : 7 내지 1 : 40인 것일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는, 1 : 7 내지 1 : 30인 것일 수 있다.
상기 수지 및 상기 용제의 중량비는 잉크의 점도를 적절하게 조절하는데 중요한 요소이다.
만일, 잉크의 점도가 너무 높을 경우 인쇄 시 색감이 저하되거나 인쇄 표면의 평탄도가 낮아질 수 있고, 점도가 너무 낮을 경우 피인쇄체로의 점착이 어려워질 수 있다.
일 실시형태의 따르면, 상기 안료의 함량은 10 중량% 내지 20 중량%이고, 상기 용제의 함량은 50 중량% 내지 70 중량%일 수 있다.
바람직하게는, 상기 안료의 함량은 15 중량% 내지 20 중량%이고, 상기 용제의 함량은 50 중량% 내지 60 중량%일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 안료의 함량은 15 중량% 내지 17 중량%이고, 상기 용제의 함량은 55 중량% 내지 60 중량%일 수 있다.
만일, 상기 안료 및 용제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 인쇄 시 색감이 흐려지거나 탁해질 수 있고, 선명도가 저하될 수 있다.
상기 안료는, 무기 안료, 유기 안료 또는 이들의 혼합물을 모두 사용할 수 있다.
상기 무기 안료는, 예를 들면, 산화철(FeO·FeO3), 카본 블랙, 크롬산납(PbCrO4), 황색 산화철(FeO[OH], Fe2O3·H2O), 카드뮴 옐로우(CdS, CdS+ZnS), 티타튬 옐로우(TiO2·NiO·Sb2O3), 크롬 오렌지(PbCrO4·PbO), 몰리브데늄 오렌지(PbCrO4·PbMoO4·PbSO4), 적색 산화철(Fe2O3), 광명단(Pb3O4), 카드뮴 레드(CdS+CdSe), 망간 바이올렛(NH4MnP2O7), 감청(Fe[NH4]Fe[CN]6·xH2O), 군청(Na6~8Al6Si6O24S2~4), 코발트 블루(CoO·Al2O3), 크롬 그린(PbCrO4 + Fe[NH4]Fe[CN]6·xH2O), 에메랄드 그린(Cu(CH3CO2)2·3Cu(AsO2)2), 금속 광택 안료(알미늄분(은분), bronze powder), 형광 안료(황화 아연), 진주 광택 안료(염기성 탄산납, 옥시염화비스무스, 운모티탄), 오염 방지 안료(아연, 안산화동), 부식 방지 안료(광명단, 크롬산 아연), 유리 프릿, 실리카, 알루미나 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 유기 안료는, 예를 들면, 모노아조, 디스아조, 나프톨, 디옥사존, 아조메틴, 아조축합물, 금속 착물, 니트로, 페리논, 퀴놀린, 안트라퀴논, 벤즈이미다졸론, 이소인돌린, 이소인돌리논, 퀴나크리돈, 하이드록시안 트라퀴논, 아미노안크라퀴논, 안트라피리미딘, 인단트론, 플라반트론, 피란트론, 안탄트론, 이소비올란트론, 디케토 피롤로피롤, 카바졸, 페릴렌, 인디고, 티오인디고 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 잉크에 포함된 용제는, n-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, 에탄올, n-펜탄올, 이소펜탄올, 2-펜탄올, n-헥산올, 2-헥산올, 시클로헥산올 및 4-메틸-1-펜탄올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 용제는 에탄올을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 잉크에 포함된 용제는 유해성 유기 용제-프리인 것이고, 상기 유해성 유기 용제는, 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 이소프로필알콜(IPA), 메탄올(Methanol), 싸이클론헥산(Cyclohexane) 및 아세톤(Acetone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일반적으로, 인쇄는 선명하고, 다양한 무늬의 표현, 고속 및 연속(endless) 인쇄, 및 대량 생산이 가능한 장점을 가지고 있는 반면, 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone; MEK), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate; EA), 크실렌(Xylene), 에틸 셀로솔브(Ethyl Cellosolve; EC) 등의 유기 용제를 함유한 잉크가 사용되고 있었다.
그러나, 이러한 유기 용제들은 모두 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound; VOC)에 해당하여, 악취는 물론 그 자체로서 인체나 환경에 유해한 영향을 미치는 것으로 알려졌다. 구체적으로, 이러한 유기 용제는 잉크의 건조 공정에서 대기 중으로 방출되어 대기 오염원이 되고, 작업자에 직접 노출되어 인체에 유해하며, 인쇄 작업 시 화재의 위험성을 안고 있다. 특히, 포장재에 이러한 유기 용제가 잔류하면 위생적인 인쇄물을 얻을 수 없고, 인체에도 유해하다는 문제점이 존재하였다.
본 발명에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재는, 상기 잉크 역시 후술할 친환경 접착제 조성물과 동일한 친환경적인 용제를 사용함으로써, 인체 유해성을 감소시킬 수 있으며, 공정 수행 시 안전성을 높이고, 환경 유해한 영향을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 잉크는, 첨가제를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 첨가제는, 지건제, 피막보강제, 블로킹 방지제, 정전기 방지제, 소포제, 접착보강제, 내열보강제 및 전이성 개량제로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 피막보강제는, 예를 들면, 폴리에틸렌 왁스(Poly Ethylene Wax)가 사용될 수 있고, 잉크 피막에 활성을 부여하여, 긁힘 현상을 방지하기 위해 사용될 수 있다.
상기 블로킹 방지제는, 예를 들면, SiO2가 사용될 수 있고, 잉크 피막표면을 거칠게 하여, 점착성을 적게 하고 블로킹(Blocking)을 방지한다.
상기 정전기 방지제는 계면활성제로서 잉크의 전기저항을 낮게 하여, 인쇄중의 정전기 장해를 보조적으로 방지할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재의 두께는, 각각, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.
상기 제1 기재는 잉크가 롤투롤 방식을 통해 인쇄되는 기재로, 인쇄 가능한 기재를 제한 없이 사용할 수 있다.
일례로, 상기 제1 기재는, 연신폴리프로필렌(OPP: oriented polypropylene), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET: polyethylene terephthalate), 나일론, 알루미늄 호일, 페이퍼 등을 사용할 수 있다.
상기 제2 기재는, 접착층 상에 압착 접합하여 제1 기재와 접합되는 기재로, 합지 가능한 기재를 제한 없이 사용할 수 있다.
일례로, 상기 제2 기재는, 폴리프로필렌 무연신 필름(CPP), 알루미늄 증착 무연신 필름(VM-CPP), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE: linear low density polyethylene), 알루미늄 호일(Al-Foil), 알루미늄 증착 필름(VM-PET: Vacuumm Metalized PolyEthylene Terephthalate Film), NY 필름, 염화 비닐리덴 필름(PVDC: Polyvinyliolene chloride), EVOC 필름 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 포장재는, 제2 기재 상에 복수 개의 기재(예: 제3 기재, 제4 기재)를 더 포함할 수 있고, 복수 개의 기재는, 각각, 폴리프로필렌 무연신 필름(CPP), 알루미늄 증착 무연신 필름(VM-CPP), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE: linear low density polyethylene), 알루미늄 호일(Al-Foil), 알루미늄 증착 필름(VM-PET: Vacuumm Metalized PolyEthylene Terephthalate Film), NY 필름, 염화 비닐리덴 필름(PVDC: Polyvinyliolene chloride), EVOC 필름 등을 사용할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 친환경 포장재는, ① 제1 기재/인쇄층/압출수지층/제2 기재, ② 제1 기재/인쇄층/압출수지층/접착층/제2 기재, ③ 제1 기재/인쇄층/압출수지층/접착층/제2 기재/제3 기재, ④ 제1 기재/인쇄층/압출수지층/접착층/제2 기재/제3 기재/제4 기재의 구조를 가지는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 압출수지층 상에 형성되는 접착층을 더 포함하는 것일 수 있다.
이 때, 인쇄층(102)을 형성하는 인쇄용 잉크와 접착층을 형성하는 접착제 조성물의 용제가 단일화될 수 있고, 이를 통해 재료비와 공정비가 절감될 수 있다. 또한, 단일 용제로 유해 용제를 제외한 용제를 사용함으로써, 친환경적인 효과를 얻을 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 접착층은, 폴리에틸렌이민계 수지, 이민계 수지 또는 둘 다를 포함하는 제2 수지 및 에탄올을 포함하는 유기 용제를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 용제는, 유해성 유기 용제-프리인 것이고, 상기 유해성 유기 용제는, 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 이소프로필알콜(IPA), 싸이클론헥산(Cyclohexane) 및 아세톤(Acetone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 접착층은, 유해성이 없는 유기 용제를 포함하고, 경화제를 포함하지 않아 친환경적인 특징이 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 용제는, n-프로판올, n-부탄올, 2-부탄올, 이소부탄올, 에탄올, n-펜탄올, 이소펜탄올, 2-펜탄올, n-헥산올, 2-헥산올, 시클로헥산올 및 4-메틸-1-펜탄올로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 용제는 유해성 유기 용제-프리인 것이고, 상기 유해성 유기 용제는, 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 이소프로필알콜(IPA), 싸이클론헥산(Cyclohexane) 및 아세톤(Acetone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 상기 유해성 유기 용제는 화학물질관리법, 식품의약품 안전처 등에 의해 규제되는 유해 물질일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 용제의 함량은, 50 중량% 내지 99 중량%인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 유기 용제의 함량은, 90 중량% 내지 99 중량%인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 90 중량% 내지 96 중량%인 것일 수 있다.
만일, 상기 유기 용제의 함량이 상기 범위 미만일 경우, 제2 수지가 충분히 용해되지 않아 접착 성능이 불균일하게 나타날 수 있고, 상기 범위를 초과할 경우 제2 수지의 함량이 낮아져 접착성이 떨어질 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 수지 및 상기 유기 용제의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것일 수 있다. 상기 제2 수지 및 상기 유기 용제의 중량비가 상기 범위 내일 때, 접착층의 접착성 및 도포성이 동시에 최적화될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층은, 잉크로 인쇄되는 것으로서, 상기 잉크는, 수지, 안료 및 용제를 포함하는 것이고, 상기 수지는, 폴리우레탄, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염소화폴리프로필렌, 니트로셀룰로오스, 아크릴수지, 폴리아마이드 수지, 에폭시 수지 및 알키드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 용제는, 에탄올을 포함하는 것이고, 상기 수지 및 상기 안료의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것이고, 상기 수지 및 상기 용제의 중량비는, 1 : 5 내지 1 : 50인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재의 두께는, 각각, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층의 두께는, 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 압출수지층 상에 형성되는 접착층;을 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 접착층은, 폴리에틸렌이민계 수지, 이민계 수지 또는 둘 다를 포함하는 제2 수지 및 에탄올을 포함하는 유기 용제를 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 용제는, 유해성 유기 용제-프리인 것이고, 상기 유해성 유기 용제는, 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 이소프로필알콜(IPA), 싸이클론헥산(Cyclohexane) 및 아세톤(Acetone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 유기 용제의 함량은, 50 중량% 내지 99 중량%인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 수지 및 상기 유기 용제의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 접착층의 두께는, 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 기재 상에 형성되는 제3 기재;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제3 기재 상에 형성되는 제4 기재;를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법은, 제1 기재의 일면에 잉크로 인쇄층을 형성하는 단계; 상기 인쇄층 상에 압출수지층을 형성하는 단계; 및 상기 압출수지층 상에 제2 기재를 접합하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층의 두께는, 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛이고, 상기 접착층의 두께는, 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛인 것일 수 있다.
상기 인쇄층은 상기 제1 기재 상에 인쇄되어 형성된 층이고, 상기 압출수지층은 인쇄된 인쇄층 상에 폴리에틸렌 수지를 도포하여 형성된 층이다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 기재를 접합하는 단계는, 압출 가공에 의해 수행되는 것이고, 상기 압출 가공은, 170 ℃ 내지 350 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 오존 처리기술을 통해 압출 가공온도를 10 ℃ 내지 50 ℃ 낮출 수 있고, 코로나 처리를 함으로써 유사한 기능 및 접착력을 보강할 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 오존 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 코로나 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 인쇄층이 형성된 제1 기재에 오존 처리를 하여 접착력을 보강할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 오존 처리를 통해 접착력을 부여하여, 별도의 접착층을 형성하지 않고 제2 기재를 접합할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 오존 처리 및 코로나 처리가 병행될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 압출수지층을 형성하는 단계 이후에, 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 압출수지층은, 폴리에틸렌이민계 수지, 이민계 수지 또는 둘 다를 포함하는 제2 수지와 에탄올을 포함하는 유기 용제를 포함하는 조성물을 도포하여 형성하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 압출수지층은, T-die 공정 또는 압출 공정을 이용하여 형성되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 인쇄층을 형성하는 단계; 압출수지층을 형성하는 단계; 및 제2 기재를 접합하는 단계;는 수행 속도가 동일한 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 수행 속도는, 100 mpm 내지 300 mpm인 것일 수 있다.
바람직하게는, 상기 수행 속도는, 120 mpm 내지 300 mpm인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 120 mpm 내지 250 mpm인 것일 수 있으며, 더욱 더 바람직하게는, 150 mpm 내지 250 mpm인 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 이후에, 상기 제2 기재 상에 제3 기재를 접합하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 및 상기 제3 기재를 접합하는 단계는, 동시에 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 접착층이 형성된 제1 기재에 오존 처리를 하여 접착층의 기능을 보강하고, 접착력을 보강하여 제2 기재를 접합하는 단계의 가공 온도를 낮출 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제2 기재를 접합하는 단계는, 압출 가공에 의해 수행되는 것일 수 있고, 접착층이 형성된 제1 기재에 오존 처리를 하여 접착력을 보강함으로써 제2 기재의 압출 가공 시의 수지의 용융 온도를 낮추어 수행할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 오존 처리는 제2 기재에 포함되는 수지의 산화 반응을 촉진할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 오존 처리하는 단계는, 코로나 처리도 동시에 수행하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법은, 셋 이상의 기재를 접합하는 것일 수 있고, 제3 기재는 제2 기재와 동일 또는 상이한 수지를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 기재 상에 제3 기재를 접합하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 및 상기 제3 기재를 접합하는 단계는, 동시에 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제2 기재 및 제3 기재는 공압출되어 동시에 접합되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제2 기재 및 제3 기재는 압출가공에 의해 수행되는 것이고, 압출 가공 시에 한 개 혹은 둘 이상의 수지를 혼합하여 사용하는 것일 수 있고, 두 개의 층으로 구분되도록 가공하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 제1 기재 및 제2 기재가 접합된 후, 제3 기재가 접합되고, 제4 기재가 접합될 수 있으며, 접합 가능한 기재는 이에 제한되지 않는다.
일 실시형태에 따르면, 제2 기재를 접합하는 단계, 제3 기재를 접합하는 단계 및 제4 기재를 접합하는 단계는, 순차적으로 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 접착제는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 접착제 조성물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 친환경 접착제 조성물 및 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법은 포장재 제조 시 사용할 수 있고, 특히, 식품 포장재 제조 시 사용 가능하다.
일 실시형태에 따르면, 제2 기재를 접합하는 단계는, 압출 가공에 의해 수행되는 것이고, 상기 압출 가공은, 170 ℃ 내지 350 ℃에서 수행되는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 오존 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 인쇄층을 형성하는 단계 이후에, 코로나 처리하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 압출수지층을 형성하는 단계 이후에, 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 이후에, 상기 제2 기재 상에 제3 기재를 접합하는 단계;를 더 포함하고, 상기 제2 기재를 접합하는 단계 및 상기 제3 기재를 접합하는 단계는, 동시에 수행되는 것일 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 인쇄용 잉크 조성물의 제조
에탄올(60 중량%), 폴리에틸렌 수지(15 중량%), 안료(15 중량%) 및 기타 첨가제를 혼합하여 에탄올 용제 기반의 잉크를 제조하였다.
실시예 2. 인쇄 및 가공 공정을 통한 포장재의 제조
연신폴리프로필렌(OPP: oriented polypropylene) 필름의 일 면에 실시예 1의 잉크를 사용하여 인쇄를 수행하고, 인쇄된 필름의 일 면에 폴리에틸렌을 포함하는 압출수지층을 압출 형성한 뒤, 폴리프로필렌 무연신 필름(CPP)을 압착하여 합지함으로써 친환경 포장재를 제조하였다.
상기 폴리프로필렌 무연신 필름의 합지 속도는 150 mpm - 250 mpm으로 진행하였다.
실시예 3. 인쇄 및 가공 공정을 통한 포장재의 제조
연신폴리프로필렌(OPP: oriented polypropylene) 필름의 일 면에 실시예 1의 잉크를 사용하여 인쇄를 수행하고, 인쇄된 필름의 일 면에 폴리에틸렌을 포함하는 압출수지층을 압출 형성한 뒤, 오존 처리를 수행하고, 폴리프로필렌 무연신 필름(CPP)을 압착하여 합지함으로써 친환경 포장재를 제조하였다.
상기 폴리프로필렌 무연신 필름의 합지 속도는 150 mpm - 250 mpm으로 진행하였다.
실시예 4. 인쇄 및 가공 공정을 통한 포장재의 제조
연신폴리프로필렌(OPP: oriented polypropylene) 필름의 일 면에 실시예 1의 잉크를 사용하여 인쇄를 수행하고, 인쇄된 필름의 일 면에 폴리에틸렌을 포함하는 압출수지층을 압출 형성한 뒤, 압출수지층 상에 에탄올(90 중량%)과 폴리에틸렌 수지(10 중량%)를 혼합한 친환경 접착제 조성물을 도포하여 접착층을 형성하고, 폴리프로필렌 무연신 필름(CPP)을 압착하여 합지함으로써 친환경 포장재를 제조하였다.
상기 폴리프로필렌 무연신 필름의 합지 속도는 150 mpm - 250 mpm으로 진행하였다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법에 사용되는 인쇄 장치의 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법에 사용되는 접합 장치의 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 인쇄 및 가공 기술을 적용한 친환경 포장재 제조방법에 사용되는 오존 처리 작업의 모식도이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
101: 제1 기재
102: 인쇄층
103: 압출수지층
104: 제2 기재

Claims (18)

  1. 제1 기재;
    상기 제1 기재 상에 형성되는 인쇄층;
    상기 인쇄층 상에 형성되는 압출수지층; 및
    상기 압출수지층 상에 형성되는 제2 기재;를 포함하고,
    상기 압출수지층 상에 형성되는 접착층;을 더 포함하는 것이고,
    상기 접착층은, 폴리에틸렌이민계 수지, 이민계 수지 또는 둘 다를 포함하는 제2 수지 및 유기 용제를 포함하는 것이고,
    상기 유기 용제는, 유해성 유기 용제-프리인 것이고,
    상기 유해성 유기 용제는, 에틸아세테이트(EA), 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔(toluene), 이소프로필알콜(IPA), 싸이클론헥산(Cyclohexane) 및 아세톤(Acetone)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 제2 기재 상에 형성되는 제3 기재;를 더 포함하는 것이고,
    상기 제3 기재 상에 형성되는 제4 기재;를 더 포함하는 것이고,
    상기 제3 기재 및 상기 제4 기재는, 각각, 알루미늄 호일(Al-Foil), 알루미늄 증착 필름(VM-PET: Vacuumm Metalized PolyEthylene Terephthalate Film), NY 필름, 염화 비닐리덴 필름(PVDC: Polyvinyliolene chloride) 및 EVOC 필름으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    친환경 포장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄층은, 잉크로 인쇄되는 것으로서,
    상기 잉크는, 수지, 안료 및 용제를 포함하는 것이고,
    상기 수지는, 폴리우레탄, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 염소화폴리프로필렌, 니트로셀룰로오스, 아크릴수지, 폴리아마이드 수지, 에폭시 수지 및 알키드 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고,
    상기 용제는, 에탄올을 포함하는 것이고,
    상기 수지 및 상기 안료의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것이고,
    상기 수지 및 상기 용제의 중량비는, 1 : 5 내지 1 : 50인 것인,
    친환경 포장재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재의 두께는, 각각, 10 ㎛ 내지 100 ㎛인 것인,
    친환경 포장재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인쇄층의 두께는, 0.5 ㎛ 내지 3 ㎛인 것인,
    친환경 포장재.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유기 용제의 함량은, 50 중량% 내지 99 중량%인 것인,
    친환경 포장재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수지 및 상기 유기 용제의 중량비는, 1 : 1 내지 1 : 9인 것인,
    친환경 포장재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 두께는, 0.1 ㎛ 내지 2 ㎛인 것인,
    친환경 포장재.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
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