플렉소 잉크가 종이컵 및 종이그릇 인쇄에 적합한 이유는 무엇인가요?

다공성 종이판지 기재 위의 플렉소 잉크 성능

플렉소 잉크 유변학과 빠른 흡수가 종이컵 표면 특성과 어떻게 맞는지

일회용 종이컵의 표면은 미세한 다공성과 섬유질 구조를 가지고 있어 적절한 인쇄를 위해 특수한 특성을 가진 잉크가 필요합니다. 수성 플렉소 잉크는 인쇄 중 압력을 가했을 때 점도가 낮아졌다가 종이 표면에 도달하면 다시 점도가 높아지는 특성 덕분에 특히 효과적으로 작용합니다. 이 특성 덕분에 잉크가 지나치게 번지지 않고 종이 내부로 적절히 흘러들 수 있습니다. 무게가 무거운 종이판(약 300그램/제곱미터)의 경우, 잉크가 매우 빠르게 흡수되며, 일반적으로 0.5초 이내에 흡수되어 색상이 고정되고 '닷 게인(dot gain)'이라고 부르는 번진 자국을 줄이는 데 도움이 됩니다. 재료 과학적 관점에서 보면 그 과정은 매우 간단합니다. 잉크의 액체 성분은 섬유 내부로 스며들고, 색소 입자들은 표면 위에 남아 구조를 약화시키지 않으면서도 선명한 이미지를 만들어냅니다. 대부분의 인쇄 업체들은 이러한 침투와 표면 부착 간의 균형이 이 종류의 포장 소재에서 고품질 인쇄물을 얻는 데 매우 중요하다는 것을 잘 알고 있습니다.

사례 연구: 식음료용 종이컵 제조업체(2023), 350gsm 코팅된 골판지에 수성 플렉소 잉크 적용

2023년 주요 컵 제조업체와의 시험을 통해 식품 등급 골판지에서 수성 플렉소 잉크의 우수성이 입증되었습니다. 10,000개 생산 런 동안 다음 성과를 달성했습니다.

• 잉크 전달 효율 99.2%
• 용제형 대체 제품 대비 40% 빠른 건조 속도
• 고온 음료 시뮬레이션 테스트 후 번짐 현상 없음

잉크 포화 상태에서도 350gsm 코팅 기재는 밝기를 유지하였으며(94.5 L* 값), 엄격한 식품 포장 용도에도 플렉소 방식이 적합함을 입증하였습니다. 생산 폐기물은 전년 대비 18% 감소하여 대량 생산 적용 가능성을 입증했습니다.

식품 안전 플렉소 잉크 제형: 규정 준수, 이행(migration) 통제 및 규제 일치성

직접 식품 접촉을 위한 FDA 21 CFR §175.105 및 EU 10/2011 요건

식품에 접촉하는 플렉소 잉크는 화학물질이 섭취되는 식품으로 이행하는 것을 방지하기 위해 엄격한 국제 규정을 따라야 합니다. FDA는 간접적으로 식품에 접촉하는 물질을 규제하는 21 CFR 175.105 조항을 시행하고 있으며, 유럽 전역에서는 발암성 물질과 같은 유해 물질에 대해 단 0.01밀리그램/킬로그램의 매우 낮은 한계치를 설정하는 규정 10/2011을 적용하고 있습니다. 실제로 2005년에는 UV 경화 잉크의 특정 화학물질이 유제품으로 이행하면서 일부 유제품이 판매 중단되는 큰 문제가 있었습니다. 이러한 규제 기관들은 독립된 시험 기관이 규정 준수 여부를 검사할 것을 요구하며, 이때 종종 FDA에서 승인한 특정 용액을 사용합니다. 지방이 많은 식품의 경우 에탄올 용액을 사용하여 시험하고, 산성 또는 중성 제품의 경우에는 수용성 용액이 더 적합합니다.

수성 플렉소 잉크가 낮은 잔류 용제와 이행 위험으로 인해 지배적인 이유

수성 잉크를 사용하는 플렉소그래피 인쇄는 건강과 환경에 해로운 휘발성 유기 화합물(VOCs)을 효과적으로 제거합니다. 2023년 '포장 기술 및 과학(Packaging Technology and Science)'의 연구에 따르면, 기존의 용제 기반 잉크 대비 수성 잉크는 이행(migration) 위험을 약 92%까지 감소시킵니다. 이처럼 뛰어난 성능을 내는 이유는 무엇일까요? 사용되는 안료가 분자량이 더 높아 종이 섬유에 잘 결합하며, 오프셋 잉크처럼 표면에 남아 광물성 오일 잔류물을 남기는 일이 없습니다. 또 다른 장점은 컵을 쌓을 때 발생하는 '보이지 않는 잉크 전이(invisible set off)'를 방지한다는 점입니다. 또한 핫필(hot fill) 공정 중 열에도 강해 생산 과정 전반에 걸쳐 잔류 용매를 0.1ppb 이하의 매우 낮은 수준으로 유지합니다.

종이컵 및 종이그릇용 플렉소 잉크 유형의 비교 적합성

자외선 경화형 플렉소 잉크: 광택 및 속도 측면의 강점 대비 기재 제한성

자외선(UV) 경화 플렉소 잉크는 광택 마감을 오랫동안 유지하고 매우 빠르게 건조된다는 점에서 두드러지며, 이는 분당 500미터 이상의 속도로 지나가는 일회용 종이컵 대량 생산 공정에서 제조업체가 필요로 하는 핵심 요건이다. 이러한 잉크는 자외선 아래에서 즉시 경화되기 때문에 적재 시 번짐이 없어 코팅된 골판지 표면에서도 인쇄된 그래픽이 또렷하고 깔끔하게 유지된다. 그러나 1제곱미터당 350그램 이상의 두꺼운 종이 원단으로 만든 더 두꺼운 그릇을 다룰 때는 문제가 발생할 수 있다. 이런 소재는 일반적으로 다공성이 강해 자외선이 모든 층에 도달하여 완전히 경화되는 것을 방해하기 때문이다. 왜 이런 현상이 발생할까? 사실 이러한 잉크 자체가 점도가 높아 섬유 내부까지 깊이 침투하는 것을 꺼리기 때문인데, 동시에 접착력은 잘 유지되어야 한다. 이러한 문제를 겪는 인쇄 업체들은 종종 허용 가능한 결과를 얻기 위해 잉크 조성을 수정하거나 장비 설정을 조정해야 하는 경우가 많다.

용제형 플렉소 잉크: 휘발성 유기화합물(VOCs)과 규제 압력으로 인해 사용 감소

식품 포장에서 용제형 플렉소 잉크를 사용하던 시대는 빠르게 막을 내리고 있습니다. 이러한 제품들은 휘발성 유기화합물(VOC)을 너무 많이 배출하기 때문입니다. 평균적으로 리터당 약 250그램 수준인데, 이는 미국 환경보호청(EPA)이 안전 기준으로 보는 수치의 무려 3배에 달합니다. 전 세계적으로도 이 문제에 대한 규제가 점점 강화되고 있습니다. 예를 들어 EU의 산업배출지침(Industrial Emissions Directive)을 위반한 기업은 최대 74만 달러의 벌금을 부과받을 수 있으며, 최근 폰몬 연구소(Ponemon Institute)의 보고서에서도 이를 확인할 수 있습니다. 여기엔 또 다른 문제도 존재합니다. 인쇄 후 잔류하는 톨루엔 및 자일렌이 음료 자체로 이행될 수 있어, 이러한 용제형 잉크는 식품에 직접 접촉하는 제품에는 적합하지 않습니다. 과거에는 폴리에틸렌 코팅된 판지에 잘 붙는다는 장점이 있었지만, 이제는 그 이점조차 의미가 없습니다. 지난 몇 년간 시장 상황은 극적으로 변화하였습니다. 제조업체들은 2018년 이후 전통적인 잉크를 사용함으로써 거의 절반에 가까운 비즈니스를 잃었으며, 현재는 FDA 규정(21 CFR §175.105)과 유럽연합 규정(EU 10/2011) 모두를 충족하는 수성 대체재로 대거 전환하고 있는 추세입니다.

자주 묻는 질문

플렉소 잉크란 무엇인가요?

플렉소그래피 잉크는 플렉소그래피 인쇄에 사용되는 특수 잉크로, 종이컵 및 기타 기재와 같은 포장재에 특히 적합합니다.

왜 수성 플렉소 잉크가 선호되나요?

수성 플렉소 잉크는 휘발성 유기화합물(VOC) 배출이 낮고 건조 속도가 빠르며 식품 등급 규제와 호환되기 때문에 식품 포장에 더 안전하여 선호됩니다.

UV 경화형 플렉소 잉크는 어떤 문제점이 있나요?

UV 경화형 플렉소 잉크는 두껍고 다공성이 큰 기재 내부로의 침투가 제한되는 등의 문제로 인해 특정 용도에 적합하지 않을 수 있습니다.