수성 잉크를 포함하는 팁페이퍼 및 이를 포함하는 담배 |
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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. |
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说明书全文 |
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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 |
컬 (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 |
컬 (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 | |
컬 (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 | |
컬 (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