수성 잉크를 포함하는 팁페이퍼 및 이를 포함하는 담배

申请号 KR1020120079968 申请日 2012-07-23 公开(公告)号 KR1020140013307A 公开(公告)日 2014-02-05
申请人 주식회사 케이티앤지; 发明人 서만석; 이경준; 조현석; 김종열; 김홍성;
摘要 A cigarette includes: a cigarette pipe unit which includes a cigarette pipe and is surrounded by cigarette paper; a cigarette filter unit which is connected to the cigarette pipe unit; and tipping paper surrounding the cigarette pipe unit and the cigarette filter unit. The tipping paper contains water soluble ink including a binder and an additive. The binder is a copolymer which contains: one or more first monomers selected from methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, or propyl methacrylate; and one or more second monomers selected from butyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, or ethylene glycol dimethyl acrylate.
权利要求
  • 담배 각초를 포함하고 궐련지에 의해 둘러 싸여 있는 담배 각초부,
    상기 담배 각초부와 연결되어 있는 담배 필터부, 그리고
    상기 담배 각초부와 상기 담배 필터부를 둘러싸고 있는 팁페이퍼(tipping paper)
    를 포함하고,
    상기 팁페이퍼는 바인더 및 첨가제를 포함하는 수성잉크를 포함하고,
    상기 바인더는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 또는 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate) 중 하나 이상의 제1 모노머(monomer)와 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 아크릴레이트(ethylene glycol dimethyl acrylate) 중 하나 이상의 제2 모노머가 포함된 공중합체인 담배.
  • 제1항에서,
    상기 하나 이상의 제1 모노머와 상기 하나 이상의 제2 모노머의 혼합 비율은 1.5:1 내지 5:1인 담배.
  • 제2항에서,
    상기 수성 잉크의 유리 전이 온도는 섭씨 20 도 내지 섭씨 80도인 담배.
  • 제2항에서,
    상기 첨가제는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디메틸렌 글리콜(dimethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(tripropylene glycol monomethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(triethylene glycol monoethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(triethylene glycol monobutyl ether), 또는 폴리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(polyethylene glycol monomethyl ether) 중에서 하나 이상의 제1 화합물을 포함하는 담배.
  • 제4항에서,
    상기 첨가제는 글리세린을 더 포함하고, 상기 제1 화합물과 상기 글리세린의 혼합 비율은 2:1 내지 10:1인 담배.
  • 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 팁페이퍼는 3.5 mg/m 2 이하의 2-프로판올을 포함하는 담배.
  • 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 팁페이퍼의 손실 탄성률(loss modulus)에 대한 저장 탄성률(storage modulus)의 비율은 전단 속도(shear rate) 20 % 이상에서 2 내지 4인 담배.
  • 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 팁페이퍼의 표면 에너지는 20 mN/m 내지 50 mN/m인 담배.
  • 바인더 및 첨가제를 포함하는 수성잉크를 포함하고,
    상기 바인더는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 또는 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate) 중 적어도 하나의 모노머(monomer)와 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 아크릴레이트(ethylene glycol dimethyl acrylate) 중 적어도 하나의 모노머가 포함된 공중합체인 담배용 팁페이퍼(tipping paper).
  • 제9항에서,
    상기 하나 이상의 제1 모노머와 상기 하나 이상의 제2 모노머의 혼합 비율은 1.5:1 내지 5:1인 담배용 팁페이퍼.
  • 제10항에서,
    상기 수성 잉크의 유리 전이 온도는 섭씨 20 도 내지 섭씨 80도인 담배용 팁페이퍼.
  • 제10항에서,
    상기 첨가제는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디메틸렌 글리콜(dimethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(tripropylene glycol monomethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(triethylene glycol monoethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(triethylene glycol monobutyl ether), 또는 폴리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르 (Polyethylene glycol monomethyl ether) 중에서 하나 이상의 제1 화합물을 포함하는 담배용 팁페이퍼.
  • 제12항에서,
    상기 첨가제는 글리세린을 더 포함하고, 상기 제1 화합물과 상기 글리세린의 혼합 비율은 2:1 내지 10:1인 담배용 팁페이퍼.
  • 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
    상기 팁페이퍼는 3.5 mg/m 2 이하의 2-프로판올을 포함하는 담배용 팁페이퍼.
  • 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
    상기 팁페이퍼의 손실 탄성률(loss modulus)에 대한 저장 탄성률(storage modulus)의 비율은 전단 속도(shear rate) 20 % 이상에서 2 내지 4인 담배용 팁페이퍼.
  • 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
    상기 팁페이퍼의 표면 에너지는 20 mN/m 내지 50 mN/m인 담배용 팁페이퍼.
  • 说明书全文

    수성 잉크를 포함하는 팁페이퍼 및 이를 포함하는 담배 {TIPPING PAPER INCLUDING WATER-SOLUBLE INK AND CIGARETTE INCLUDING THE SAME}

    수성 잉크를 포함하는 팁페이퍼 및 이를 포함하는 담배가 제공된다.

    일반적으로 담배를 제조하기 위해서, 먼저 다양한 종류의 잎담배(leaf tobacco)를 원하는 향과 맛이 나도록 배합하여 가공한다. 다음, 절단 및 가공된 잎담배를 궐련지(cigarette paper)로 담배 각초(cigarette filler)를 말아 궐련을 제조하고, 궐련 제조 후 필터를 부착한다.

    궐련지는 마(flax), 목재펄프 등으로 제조될 수 있으며, 연소될 때 연소성과 담배의 맛이 유지될 것이 요구된다. 담배 필터는 활성탄, 향미 물질 등을 포함할 수 있으며, 모노필터 또는 다중필터로 이루어질 수 있으며, 담배 필터 권지(cigarette filter wrapping paper)에 의해 둘러싸여 있다. 팁 페이퍼(tipping paper)에 의해 담배 각초와 담배 필터가 연결되며, 팁페이퍼는 미세한 천공(perforation)들을 포함할 수 있다.

    일반적으로 팁페이퍼의 표면에 유성 잉크가 인쇄되는데, 유성 잉크는 대략 75-89%의 휘발성 유기 화합물(volatile organic compounds)을 포함하고 유성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼는 휘발성 유기화합물(VOCs)에 의해 환경 문제를 유발할 수 있다.

    또한 유성잉크가 인쇄된 팁페이퍼는 구부에 접촉하므로, 잉크의 종류에 따라 흡연시 잉크의 이취미 또는 이취가 발생할 수 있다.

    유성잉크의 VOCSs로 인해 유발될 수 있는 환경문제를 감소하기 위해, 팁페이퍼에 수성잉크를 적용하는 연구가 진행되어왔다. 하지만, 유성잉크를 수성잉크로 대체하여 팁페이퍼에 인쇄할 경우 인쇄용 실린더의 판막힘(cylinder clogging), 팁페이퍼의 컬(curl) 또는 지류간 접착, 인쇄시 잉크 뒷묻음과 같은 현상들이 발생할 수 있다.

    본 발명의 한 실시예는 유성잉크 대신 수성잉크를 적용함으로써 유성잉크에서 유발될 수 있는 환경 문제의 영향을 최소화하기 위한 것이다.

    본 발명의 한 실시예는 수성잉크 적용 시 인쇄용 실린더의 판막힘, 팁페이퍼의 컬 또는 지류간 접착, 인쇄시 잉크 뒷묻음을 줄이기 위한 것이다.

    본 발명의 한 실시예는 수성잉크를 포함한 팁페이퍼 적용 시 흡연 중 잉크의 이취미 또는 이취의 발생을 줄이기 위한 것이다.

    상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 사용될 수 있다.

    본 발명의 실시예에 따른 담배는 담배 각초를 포함하고 궐련지에 의해 둘러 싸여 있는 담배 각초부, 상기 담배 각초부와 연결되어 있는 담배 필터부, 그리고 상기 담배 각초부와 상기 담배 필터부를 둘러싸고 있는 팁페이퍼(tipping paper)를 포함하고, 상기 팁페이퍼는 바인더 및 첨가제를 포함하는 수성잉크를 포함하고, 상기 바인더는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 또는 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate) 중 하나 이상의 제1 모노머(monomer)와 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 아크릴레이트(ethylene glycol dimethyl acrylate) 중 하나 이상의 제2 모노머가 포함된 공중합체이다.

    상기 하나 이상의 제1 모노머와 상기 하나 이상의 제2 모노머의 혼합 비율은 1.5:1 내지 5:1일 수 있다.

    상기 수성 잉크의 유리 전이 온도는 섭씨 20 도 내지 섭씨 80도일 수 있다.

    상기 첨가제는 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디메틸렌 글리콜(dimethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(tripropylene glycol monomethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(triethylene glycol monoethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(triethylene glycol monobutyl ether), 또는 폴리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(polyethylene glycol monomethyl ether) 중에서 하나 이상의 제1 화합물을 포함할 수 있다.

    상기 첨가제는 글리세린을 더 포함할 수 있고, 상기 제1 화합물과 상기 글리세린의 혼합 비율은 2:1~10:1일 수 있다.

    상기 팁페이퍼는 3.5 mg/m 2 이하의 2-프로판올을 포함할 수 있다.

    상기 팁페이퍼의 손실 탄성률(loss modulus)에 대한 저장 탄성률의 비율은 전단 속도(shear rate) 대략 20 % 이상에서 대략 2 내지 4이며, 이러한 범위에 있을 때 인쇄시 잉크의 전이 또는 잉크의 뒷묻음의 발생이 최소화될 수 있다.

    상기 팁페이퍼의 표면 에너지는 20 mN/m 내지 50 mN/m일 수 있다.

    본 발명의 한 실시예에 따른 담배용 팁페이퍼는 바인더 및 첨가제를 포함하는 수성잉크를 포함하고, 상기 바인더는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 또는 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate) 중 적어도 하나의 모노머(monomer)와 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 아크릴레이트(ethylene glycol dimethyl acrylate) 중 적어도 하나의 모노머가 포함된 공중합체이다.

    본 발명의 한 실시예는 유성잉크 적용에 따른 환경 문제의 영향을 최소화할 수 있고, 수성 잉크 적용에 따른 인쇄용 실린더의 판막힘, 팁페이퍼의 컬 또는 지류간 접착, 인쇄시 잉크 뒷묻음을 줄일 수 있고, 흡연시 잉크의 이취미 또는 이취의 발생을 줄일 수 있다.

    도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 담배를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
    도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 담배를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
    도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 담배를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
    도 4는 유성 잉크가 적용될 때 잉크가 전이된 가이드롤을 나타내는 사진이다.
    도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 수성 잉크가 적용될 때 잉크가 전이되지 않은 가이드롤을 나타내는 사진이다.
    도 6은 유성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
    도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 수성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 모듈러스를 나타내는 그래프이다.
    도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 수성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 모듈러스를 나타내는 그래프이다.

    첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.

    도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

    그러면, 본 발명의 실시예에 따른 궐련지 및 담배에 대하여 도 1 내지 도 3을 참고하여 상세하게 설명한다.

    도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 담배를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 담배를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 담배를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

    도 1 및 도 2를 참고하면, 담배(cigarette)(1)는 불에 의해 연소되는 담배 각초부(cigarette column portion)(10)와 담배 연기를 필터링하는 담배 필터부(cigarette filter portion)(20)를 포함한다. 담배 각초부(10)는 궐련지(19)에 의해 둘러 쌓여 있을 수 있으며, 담배 필터부(20)는 담배 필터 권지(28)에 의해 둘러 쌓여 있을 수 있다. 담배의 둘레는 대략 5 mm 내지 대략 30 mm일 수 있다. 담배 필터부(20)는 생략될 수 있다.

    궐련지(19)는 충진제(filler)를 포함할 수 있으며, 이에 따라 궐련지의 불투명도를 높일 수 있으며 궐련지에 기공도를 부여할 수 있으며, 궐련지의 평활도 및 회고결성이 개선될 수 있으며, 궐련지의 백색도가 증가될 수 있다. 예를 들어, 충진제는 탄산칼슘, 이산화티탄, 산화마그네슘 등의 물질이 있다. 충진제는 궐련지 전체 중량에 대해 약 20 중량% 내지 약 50 중량% 사용될 수 있다.

    담배 각초부(10)는 다양한 방법에 의해 가공된 잎담배로부터 절각된 담배 각초(11)를 포함한다.

    담배 필터부(20)는 제1 필터부(21)를 포함할 수 있다. 제1 필터부(21)는 아세테이트 토우, 종이 등으로 형성될 수 있다. 담배 필터부(20)는 2 개 이상의 필터 부재(filter segment)를 포함하는 다중 필터일 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 담배 필터부(20)는 제2 필터부(22) 및 제3 필터부(23)를 포함할 수 있다. 이외에도, 담배 필터부(20)는 3 개의 필터 부재, 4 개의 필터 부재를 포함할 수 있다.

    담배 필터부(20)는 흡착제, 향미제 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡착제는 활성탄 등일 수 있으며, 향미제는 허브 향 물질 등일 수 있다. 다중 필터에서 1 개 이상의 필터 부재는 흡착제와 향미제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 제2 필터부(22) 및 제3 필터부(23) 중 적어도 하나는 흡착제와 향미제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

    담배 각초부(10)와 담배 필터부(20)는 팁 페이퍼(tipping paper)(29)에 의해 연결될 수 있다. 팁 페이퍼(29) 위에 수성 잉크가 인쇄되어 있다. 수성 잉크는 바인더와 첨가제를 포함한다. 수성 잉크는 염료 또는 안료 없는 투명 잉크일 수 있으며, 염료 또는 안료를 포함하는 유색 잉크일 수도 있다. 바인더의 종류와 함량, 그리고 첨가제의 종류와 함량에 따라, 인쇄용 실린더의 판막힘, 팁페이퍼의 컬 또는 지류간 접착, 인쇄시 잉크 뒷묻음 등이 감소할 수 있으며, 잉크의 이취미 또는 이취의 발생이 감소할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 바인더의 사용으로 바인더 자체의 딱딱함(hardness)이 증가할 수 있고 후술하는 첨가제의 사용으로 잉크의 뒷묻음과 컬의 발생이 최소화될 수 있다. 또한, 후술하는 바인더의 사용으로 인해 수성 잉크에서 재용해성이 가능하고, 이에 따라 대략 150 m/min 정도의 작업성이 확보될 수 있다.

    바인더로 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 또는 프로필 메타크릴레이트(propyl methacrylate) 중 적어도 하나의 모노머(monomer)와 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 또는 에틸렌 글리콜 디메틸 아크릴레이트(ethylene glycol dimethyl acrylate) 중 적어도 하나의 모노머가 포함된 공중합체가 사용되며, 이에 따라 인쇄용 실린더의 판막힘, 팁페이퍼의 컬 또는 지류간 접착, 인쇄시 잉크 뒷묻음, 이취미, 이취 등의 발생이 감소할 수 있다. 메틸 메타아크릴레이트 등의 모노머 중 적어도 하나와 부틸 아크릴레이트 등의 모노머 중 적어도 하나의 혼합 비율은 대략 1.5:1 내지 대략 5:1이며, 이 범위에 있을 때 인쇄 공정 중 가이드 롤에서의 잉크 전이 현상과 종이 권취 후 잉크 전이 현상이 최소화될 수 있으며, 컬의 발생이 최소화될 수 있다. 또한 전술한 바인더의 유리 전이 온도는 약 섭씨 20 도 내지 약 섭씨 80도이며, 이러한 범위에 있을 때 팁페이퍼의 컬 또는 지류간 접착, 인쇄시 잉크 뒷묻음의 발생이 최소화될 수 있다. 유리 전이 온도는 메틸 메타크릴레이트 등의 모노머의 함량이 증가에 따라 증가할 수 있다.

    첨가제로 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디메틸렌 글리콜(dimethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 트리프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(tripropylene glycol monomethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(triethylene glycol monoethyl ether), 트리에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르(triethylene glycol monobutyl ether), 또는 폴리에틸렌글리콜 모노에틸 에테르(polyethylene glycol monomethyl ether) 중에서 하나 이상 사용될 수 있다. 이에 따라, 팁페이퍼의 컬 발생이 최소화될 수 있다. 또한, 첨가제로 디에틸렌 글리콜 등의 글리콜과 글리세린(glycerin)이 약 2:1 내지 약 10:1의 비율로 혼합되어 사용될 수 있으며, 이러한 범위에 있을 때 팁페이퍼의 컬 또는 지류간 접착의 발생이 발생이 최소화될 수 있다.

    전술한 바인더와 전술한 첨가제를 포함하는 수성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼는 2-프로판올과 같은 휘발성 유기 화합물의 함량이 각각 대략 3.5 mg/m 2 이하로 감소할 수 있으며, 이러한 범위에 있을 때 흡연시 잉크의 이취미 또는 이취의 발생이 더욱 감소할 수 있다.

    전술한 바인더와 전술한 첨가제를 포함하는 수성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼는 초기 저장 탄성률(initial storage modulus)이 유성 잉크보다 크며, 이에 따라 인쇄시 잉크의 전이 또는 잉크의 뒷묻음의 발생이 줄어들 수 있다. 또한, 전술한 바인더와 전술한 첨가제를 포함하는 수성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 손실 탄성률(loss modulus)에 대한 저장 탄성률의 비율은 전단 속도(shear rate) 대략 20 % 이상에서 대략 2 내지 4이며, 이러한 범위에 있을 때 인쇄시 잉크의 전이 또는 잉크의 뒷묻음의 발생이 최소화될 수 있다.

    전술한 바인더와 전술한 첨가제를 포함하는 수성 잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 표면 에너지는 약 20 mN/m 내지 약 50 mN/m일 수 있으며, 이러한 범위에 있을 때 인쇄용 실린더의 판막힘 및 컬 발생이 감소할 수 있으며 인쇄성이 개선될 수 있으며, 휘발성 유기 물질의 함량이 대략 25 %일 수 있다.

    이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

    표면 에너지

    각각의 비교예 및 실시예에 따른 잉크를 팁페이퍼에 인쇄하는 경우, 실린더의 판막힘 현상이 발생하는지, 인쇄성이 어떤지, 컬이 어느 정도 발생하는지를 측정하고, 표면 에너지를 측정하여 하기 표 1에 나타냈다. 컬은 인쇄 및 절단(slitting) 후 대략 5 분 경과시 바닥으로부터 컬의 가장 높은 부분까지의 거리를 측정한다.

    비교예 1은 유성잉크(바인더로 Nitrocellulose 적용, 용매로서 Isopropyl alcohol, ethyl acetate 적용)를 사용하였으며, 실시예 1과 실시예 2는 수성잉크로 2:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 디에틸렌 글리콜을 7 wt% 첨가하였으며, 물 및 에틸 알코올의 함량에 따라 수성 잉크의 표면에너지를 각각 24.1 mN/m, 28.6 mN/m으로 조절하였다.

    비교예 1 실시예 1 실시예 2
    표면 에너지 (mN/m) 21.2 24.1 28.6
    실린더 판막힘 없음 없음 없음
    인쇄성 양호 양호 양호

    (mm, 5분후)
    1 5 11

    상기 표 1을 참고하면, 표면 에너지가 작을수록 컬 발생이 줄어들고, 약 20 mN/m 내지 약 50 mN/m일 때 인쇄성이 양호한 것을 알 수 있다.

    바인더에 따른 팁페이퍼 특성 변화

    각각의 비교예 및 실시예에 따른 잉크를 팁페이퍼에 인쇄하는 경우, 종이 인쇄 공정 중 가이드롤에서 잉크 전이 현상이 발생하는지, 종이 권취 후 잉크 전이 현상이 발생하는지, 컬이 어느 정도 발생하는지를 측정하여 하기 표 2에 나타냈다.

    비교예 2는 수성잉크로 1:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 디에틸렌 글리콜을 2 wt% 첨가하였으며, 실시예 3은 수성잉크로 2:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 디에틸렌 글리콜을 2 wt% 첨가하였으며, 실시예 4는 수성잉크로 3:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 디에틸렌 글리콜을 2 wt% 첨가하였다.

    비교예 2 실시예 3 실시예 4
    가이드롤 잉크전이 발생 미발생 미발생
    권취후
    잉크전이
    발생 미발생 미발생

    (mm, 5분후)
    8.0 4.0 2.0

    상기 표 2를 참고하면, 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트의 비율이 1:1일 때 잉크 전이 현상이 발생한 것을 알 수 있으며, 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트의 비율이 2:1 또는 3:1일 때 잉크 전이 현상이 발생하지 않고 컬의 발생이 감소한 것을 알 수 있다. 또한, 도 4는 비교예 2가 적용된 가이드롤을 나타내는 사진으로 잉크 전이가 나타난 것을 알 수 있으며, 도 5는 실시에 3이 적용된 가이드롤을 나타내는 사진으로 잉크 전이가 나타나지 않은 것을 알 수 있다.

    첨가제에 따른 팁페이퍼 특성 변화

    수성잉크로 2:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고 디에틸렌 글리콜의 함량이 각각 3 wt%, 6 wt%, 9 wt%로 변하는 경우, 컬이 어느 정도 발생하는지를 측정하여 하기 표 3에 나타냈다.

    디에틸렌 글리콜의 함량(전체 잉크에 대한 wt%)
    0 3 6 9

    (mm, 5분후)
    측정불가 15 10 2.0

    상기 표 3을 참고하면, 디에틸렌 글리콜의 함량이 9 wt%일 때 컬의 발생이 작은 것을 알 수 있으며, 디에틸렌 글리콜의 함량이 0 wt%일 때 컬의 발생이 너무 심해서 측정할 수 없다는 것을 알 수 있다.

    수성잉크로 2:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고 프로필렌 글리콜/글리세린의 비율이 각각 2, 4, 6으로 함량이 변하는 경우, 컬이 어느 정도 발생하는지를 측정하여 하기 표 4에 나타냈다.

    프로필렌 글리콜/글리세린
    0 2 4 6

    (mm, 5분후)
    17 8 4 2

    상기 표 4를 참고하면, 프로필렌 글리콜/글리세린의 비율이 증가할수록 컬의 발생이 감소하는 것을 알 수 있다. 프로필렌 글리콜/글리세린의 비율이 대략 1.5 이하인 경우 팁페이퍼에서 단맛이 과도하게 느껴질 수 있다.

    휘발성 유기 화합물( volatile organic compound , VOC ) 발생량

    잉크 자체의 휘발성 유기 화합물의 발생량과 잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 휘발성 유기 화합물의 발생량을 측정하여 하기 표 5에 나타냈다.

    유성잉크(바인더로 Nitrocellulose 적용, 용매로서 Isopropyl alcohol, ethyl acetate 적용)를 사용하였으며, 수성잉크로 3:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 6:1의 비율로 프로필렌 글리콜 및 글리세린을 첨가하였으며, 표면 에너지는 24 mN/m이다.

    유성잉크 수성잉크 유성잉크 인쇄된 팁페이퍼 수성잉크 인쇄된 팁페이퍼
    Ethanol 0.051 4.160 0.592 0.702
    2-propanol 12.396 0.275 5.016 0.792
    Ethyl acetate 9.205 1.032 <LOQ <LOQ
    Isopropyl acetate 0.042 <LOQ ND ND
    Benzene ND ND <LOQ <LOQ
    Propyl acetate ND ND <LOQ <LOQ

    * ND (not detected), LOQ (limit of quantitation)

    상기 표 5를 참고하면, 유성잉크보다 수성잉크에서 2-프로판올, 에틸 아세테이트, 그리고 이소프로필 아세테이트와 같은 휘발성 유기 화합물의 발생이 감소한 것을 알 수 있다. 또한 유성잉크가 인쇄된 팁페이퍼보다 수성잉크가 인쇄된 팁페이퍼에서 2-프로판올의 발생이 감소한 것을 알 수 있다. 또한 수성잉크가 인쇄된 팁페이퍼의 VOC 함량은 대략 25 % 이하이다.

    유동 특성( rheology properties )

    유성 잉크 및 수성 잉크의 저장 탄성률(G'), 손실 탄성률(G"), 저장탄성률/손실탄성률(G'/G")을 측정하여 각각 도 6 및 도 7에 나타냈다.

    유성잉크(바인더로 Nitrocellulose 적용, 용매로서 Isopropyl alcohol, ethyl acetate 적용)를 사용하였으며, 수성잉크로 2:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 6:1의 비율로 프로필렌 글리콜 및 글리세린을 첨가하였다.

    도 6 및 도 7을 참고하면, 유성 잉크의 저장 탄성률은 초기에 약간 증가한 후 유지되는 경향을 보이며, 수성 잉크의 저장 탄성률은 초기에 큰 폭으로 감소한 후 유지되는 경향을 보인다. 유성 잉크의 저장 탄성률은 대략 2-20 dyne/cm 2 이며, 수성 잉크의 저장 탄성률은 대략 5-200 dyne/cm 2 이다. 유성 잉크의 저장 탄성률과 손실 탄성률의 비율은 대략 0.1-2.0이며, 전단 속도의 증가에 따라 저장 탄성률과 손실 탄성률의 비율이 증가한다. 수성 잉크의 저장 탄성률과 손실 탄성률의 비율은 전단 속도 대략 20 % 이상에서 대략 2 내지 4이며, 전단 속도의 증가에 따라 저장 탄성률과 손실 탄성률의 비율은 초기에는 증가한 후 유지되는 경향을 나타난다.

    수성 잉크의 저장 탄성률(G')을 측정하여 도 8에 나타냈다.

    수성잉크로 2:1 또는 3:1의 비율로 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트를 사용하고, 6:1의 비율로 프로필렌 글리콜 및 글리세린을 첨가하였다.

    도 8을 참고하면, 메틸 메타크릴레이트의 함량의 증가에 따라 초기 저장 탄성률이 증가하는 것을 알 수 있으며, 이에 따라 잉크의 전이 및 뒷묻음의 발생이 감소할 수 있다. 전단 속도의 증가에 따라 저장 탄성률이 감소한 후 유지되는 경향을 나타낸다. 메틸 메타크릴레이트 및 부틸 아크릴레이트의 함량 비율이 2:1일 때 저장 탄성률은 대략 60-450 dyne/cm 2 이며, 3:1일 때 저장 탄성률은 대략 70-1200 dyne/cm 2 이다.

    이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

    1: 담배 10: 담배 각초부
    11: 담배 각초부 19: 궐련지
    20: 담배 필터부 21, 22, 23: 서브 필터부
    24: 공간부 25: PLA 합지
    26, 27, 28: 필터 권지 29: 팁 페이퍼
    251: 중간층 258: 내면 종이층
    259: 외면 종이층

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