종이컵 포장 대량 인쇄에 적합한 플렉소 잉크는 무엇인가?

종이컵용 식품안전성 플렉소 잉크 규정 준수

직접 식품 접촉용 FDA 21 CFR 및 EU 플라스틱 규정 준수

종이컵 제조업체들에게는 플렉소그래피 잉크를 정확히 맞추는 것이 매우 중요합니다. 왜냐하면 이들은 엄격한 식품 접촉 규정을 충족해야 하기 때문입니다. 미국 전역에서는 FDA 21 CFR Part 175.300이라는 규정이 있는데, 이는 포장재와 같은 물질이 음식과 접촉할 때 어떤 영향을 미치는지를 다룹니다. 기본적으로 잉크는 기름진 간식이나 수분이 많은 음료와 접촉할 경우 특정 허용 한도 이하로 유지되어야 합니다. 유럽에서도 상황은 크게 다르지 않습니다. 플라스틱 규정 EU No 10/2011은 포장재로부터 식품으로 이행될 수 있는 물질의 양에 대해 엄격한 제한을 명시하고 있습니다. 예를 들어 광개시제(photoinitiators)의 경우, 실제 사용 조건(60~90도 사이의 뜨거운 액체 및 장기간 보관)과 유사한 조건에서 시험할 때 단 0.01mg/kg까지만 허용됩니다. 만약 잉크가 규정을 제대로 준수하지 않으면, 화학물질이 10ppb(십억 분의 일) 이상의 위험한 수준으로 침출될 수 있으며, 이는 기업에 대한 행정 조치나 제품 회수로 이어질 수 있습니다. 현명한 제조업체들은 사전에 GC-MS 테스트를 통해 자재를 검사하여 미국과 유럽의 식품 안전 당국에서 권고하는 적절한 분석 방법에 따라 모든 기준을 충족하는지 확인합니다.

고속 대량 플렉소 인쇄에서의 이주 위험 평가 대 VOC 저감

대규모 인쇄 작업은 두 가지 큰 문제를 동시에 해결해야 한다: 화학물질이 이동하는 것을 막고, 극성 유기화합물(VOCs)을 제어하는 것이다. 특히 분당 300미터 이상의 고속 플렉소그래피 인쇄 중에는 문제가 더욱 심각해지는데, 완전히 경화되지 않을 경우 올리고머나 광개시제와 같은 다양한 반응성 물질이 잔류하여 언제든지 유출될 수 있기 때문이다. UV 경화 잉크는 기존의 용제형 잉크에 비해 VOC를 약 60~70% 정도 줄일 수 있지만, 재이행(migration)이 다시 시작되기 전에 95% 이상의 중합도를 달성하기 위해 일반적으로 800밀리줄/제곱센티미터 이상의 정확한 LED 광 에너지가 필요하다. 수성 시스템은 거의 전혀 이행 문제가 없으며 VOC 우려를 완전히 제거하지만, 건조 시간이 더 길어지기 때문에 생산 라인 속도가 최대 분당 약 250미터로 제한되고 미세한 디테일이 더 쉽게 흐트러진다는 자체적인 문제를 가지고 있다. 모든 것을 올바르게 수행하려면 세 가지 주요 요소 사이의 최적 지점을 찾아야 하는데, 이는 소재의 경화 정도, VOC 농도를 제곱미터당 25그램 미만으로 유지, 그리고 규정에서 허용하는 한도의 절반 이내로 안전하게 이행을 억제하는 것을 의미한다. 대부분의 현대 대량 인쇄 업체들은 현재 FDA 21 CFR 기준과 EU 규정 10/2011을 모두 충족하는 특수 제형의 저이행 잉크와 함께 인라인 분광광도계를 정기적인 작업 프로세스의 일부로 활용하고 있다.

컵 스톡에서 기판 특화 플렉소 잉크 성능

코팅된, 무코팅, PE 라미네이트 및 PLA 코팅 종이: 흡수, 접착 및 도트 게인

종이컵 원지의 특성은 대량 인쇄 작업 중 플렉소 잉크의 성능에 큰 영향을 미칩니다. 코팅되지 않은 종이를 사용할 경우 잉크를 빠르게 흡수하는 경향이 있으므로, 프린터는 점도가 낮고 건조 속도가 빠른 잉크를 사용하여 본격적인 생산 중에 잉크가 너무 일찍 마르거나 노즐이 막히는 것을 방지해야 합니다. 코팅된 종이는 흡수율은 낮지만 고유의 문제점을 가지고 있어 색상 분포의 불균일이나 인쇄면 전체에서 필름 두께의 불일치를 방지하기 위해 잉크 유동 특성을 정밀하게 조절해야 합니다. 액체 보관용으로 흔히 사용되는 폴리에틸렌 라미네이트 종이는 접착력 확보를 위해 표면 에너지 수준을 주의 깊게 관리해야 합니다. 시험 결과에 따르면 이러한 기질의 표면 에너지가 일반적으로 코로나 처리를 통해 달성되는 센티미터당 38 다인(dyne)을 초과할 경우 박리 저항성이 약 40% 증가합니다. PLA 코팅 종이는 환경적 이점이 있지만 인쇄 품질 면에서 어려움을 초래합니다. 자연스럽게 물을 밀어내는 표면 특성 때문에 150라인/인치 조건에서 표준 PE 대비 잉크 도트가 약 15% 더 번지는 현상이 발생하며, 이는 아닐록스 셀 용량을 조정하고 잉크 점착성(tack)을 세밀하게 조정해야 함을 의미합니다. 이주(migration) 시험 결과 가장 중요한 것은 잉크 자체의 성분뿐 아니라, 인쇄 대상 기질과 얼마나 잘 작동하는지 여부입니다. 따라서 재료, 잉크 및 공정 조건을 포함한 전체 시스템에 대한 포괄적인 테스트가 오염 위험을 피하기 위해 필수적임을 강조합니다.

대량 생산을 위한 플렉소 잉크의 레올로지 및 공정 안정성

120–180LPI에서 점도, 전단 희박화 거동 및 잉크공 안정성 최적화

일회용 종이컵을 대량 생산할 때 레올로지를 정확하게 조절하는 것은 매우 중요하다. 약 120~180라인/인치(lpi) 해상도에서 작업할 경우, 잉크는 점도를 일정 범위 내에 유지하여 도트 번짐(dot gain) 등의 문제를 방지하면서도 선명한 이미지를 출력해야 한다. 잉크는 스트레스를 받을 때 다르게 반응하는데, 이는 기본적으로 아닐록스 롤러가 초당 2500 이상의 고속으로 회전하면서 발생하는 강한 전단력에 의해 점성이 낮아졌다가, 기질(코팅면)으로 전사된 후 빠르게 원래 상태로 되돌아오는 현상을 말한다. 이러한 특성 덕분에 미스트나 튀김 없이 잉크를 효율적으로 공급할 수 있다. 기계 속도가 분당 150미터를 넘어서는 상황에서는 잉크 필름 두께 유지가 특히 중요해진다. 펌프 내 안정성(fountain stability) 역시 중요한 과제이다. 고품질 잉크는 장시간 순환되더라도 물성 변화가 적고, 상 분리나 불필요한 거품 생성이 없어야 하며, 그렇지 않으면 수백만 개 단위의 연속 생산에 심각한 장애를 일으킬 수 있다. 업계 데이터를 분석하면, 레올로지 프로파일을 정밀하게 조정한 기업들은 일반적인 뉴턴 유체에 비해 도트 번짐을 12%에서 최대 18%까지 감소시키는 효과를 얻는다. 또한 정비 주기 사이의 가동 시간이 더 길어져 생산 런(run)을 약 30% 정도 연장하기도 한다. 이러한 개선은 대량 인쇄 제품에서 수율 향상과 색상 일관성 확보로 직접 연결된다.

대체 플렉소 잉크 시스템: UV 경화형과 수성의 장단점 비교

대량의 종이컵 제조를 위해 적합한 플렉소 잉크를 선택하는 것은, UV 경화형 옵션과 기존 수성 시스템 사이에서 변환 업체들이 균형을 잡아야 하는 문제이다. 왜 UV 잉크가 매력적인가? UV 빛에 노출되면 거의 즉시 건조되기 때문에, 수성 잉크에 비해 약 30~40% 더 빠른 인쇄 속도를 구현할 수 있다. 게다가 산업 자료에 따르면, 이 잉크들은 에너지 사용량을 약 절반으로 줄여준다. 빠른 건조 시간은 120~180라인/인치 설정 주변의 도트 게인 문제를 효과적으로 억제하며, 장시간 생산 운전 중에도 정확한 인쇄 정위(registration)를 유지하는 데 도움이 된다. 그러나 고려해야 할 단점도 존재한다. UV 기술을 도입하려면 특수한 LED 또는 수은 증기 경화 장비를 마련해야 하므로 초기 투자 비용이 크게 발생한다. 또한 제조업체는 FDA 규정(21 CFR Part 175.300)과 유럽연합 기준(EU 10/2011)에 따라 광개시제의 이행(migration) 여부를 철저히 테스트해야 하며, 이러한 규제 준수 검사는 결코 간단하지 않다.

수성 잉크는 휘발성 유기화합물(VOCs)을 전혀 방출하지 않으며 기존 장비를 개조하는 데 일반적으로 더 적은 비용이 들어 실내 공기 질과 EHS 기준 준수를 중요하게 여기는 공장에 매력적인 선택지가 됩니다. 새로운 세대의 촉매 하이브리드 잉크는 전통적인 옵션에 비해 더 나은 내화학성과 더 빠른 건조 속도를 제공하지만, 여전히 UV 시스템보다 약 15~20퍼센트 더 긴 건조 시간이 소요됩니다. 이는 시간당 약 2만 개 이상의 컵 생산이라는 고용량 목표를 달성하려 할 때 작업 속도를 크게 늦출 수 있습니다. 식품 접촉면에 직접 인쇄할 경우 수성 잉크는 전반적으로 이행 위험이 낮은 편이며, 특히 저이행 인증을 받은 수지와 안료 블렌드와 함께 사용할 경우 더욱 그렇습니다. 그러나 이러한 옵션들 사이에서 선택하는 것은 단순한 계산 문제가 아닙니다. 각 공장은 실제 생산량, 인쇄 대상 재료 종류, 해당 시장에서 적용되는 규제 사항, 그리고 지속 가능성 목표에 대한 자체적 우선순위 등을 종합적으로 검토한 후 자사 상황에 가장 적합한 방안을 결정해야 합니다.

자주 묻는 질문 섹션

종이컵용 플렉소 잉크 적합성은 무엇인가요?

종이컵용 플렉소 잉크 적합성은 FDA 21 CFR 및 EU 플라스틱 규정과 같은 규제를 준수하여 식품에 직접 접촉해도 안전한 잉크를 사용해야 한다는 것을 의미합니다.

UV 경화 잉크와 수성 플렉소 잉크는 어떻게 다른가요?

UV 경화 잉크는 자외선 조사로 즉시 건조되어 빠른 인쇄 속도를 제공하는 반면, 수성 잉크는 휘발성 유기화합물(VOC)을 배출하지 않지만 건조 시간이 더 오래 걸립니다.