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문제 정의
- 본 연구는 친환경 오프셋 항균잉크 개발에 관한 연구로서 세 가지 천연 물질을 이용하여 천연 항균제 성분을 추출하였고, 추출한 항균제를 이용하여 친환경 오프셋 항균잉크를 개발한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- Ettsol을 제거한 농축물을 동결 건조하였다 특히 동결 건조 시 온도가 -80℃로 바로 떨어지지 않으므로 먼저 동결 건조기를 -80℃ 로 48시간 동안 예비 동결을 한 후, tray에 농축물을 붓고 -80℃에서 진공도를 5로 하여 4일간 본 동결 건조시켰다.
- 제작하였다. RI-Tester 4분할 롤에서 0.075CC의 잉크를 올려 1 종류마다 각각 5장씩 총 30장을 테스트 인쇄 조건에 맞추어 전색하여건조한 후, 계측기를 이용하여 샘플별 반사 농도, 색상, 광택도, 트래핑 효율을 측정하였다. 전색 시 용지는 Table 2와 같이 ISO 12647-2의 paper type 2 matte-coated, wcod-free 규격을 만족하는 것을 사용하였다.
- 4ml를 접종하고, 그 위에 표준 피복 필름을 덮어 뚜껑을 덮은 후, 균액의 온도가 35±1℃ , 습도가 RH 90%인 항온조에서 24시간 동안 정치 배양하였다. 각각 샘플 필름에 부착된 균을 중화 용액을 이용하여 페트리 접시 안에 충분히 씻어내고, 이 씻어낸 액으로 확률 이론에 근거한 통계학적 방법인 최 확 수법으로 균수를 각각 측정하였다. 이때 대조는 표준 피복 필름 Stomacher 400 Poly-Bag 멸균 백을 사용하였다.
- 건조시켰다. 건조된 시료를 추출에 적합하도록 압력 추출기에 넣고 시료 중량의 약 10배의 80% ethanoK 용매로 3회 반복 환류 추출을 하였다. 이때 추출 조건은 100℃에서 2kgf/crf 압력으로 8 시간 동안 추출하였다.
- 먼저 항균제는 에탄올 추출법과 동결 건조법을 활용하여 추출하였고, 또한 추출한 항균제는 현재 상용중인 오프셋 잉크에 첨가하여 항균 잉크를 만들었다. 그리고 그 결과를 확인하기 위하여 필름 밀착법을 이용한 항균성 실험과 첨가제가 인쇄적성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 잉크의 솔리드 농도 측정 및 측색, 광택도, 트래핑 효율 등을 구하고 인쇄 잉크로 활용 가능한지를 분석 및 검토하였다
- 따라서 본 연구에서는 선행 연구에서 보고된 바가 있는 결명자, 약쑥, 솔잎 등의 세 가지 천연 물질을 이용하여 결명자의 크리소파닌산(chr关cphanic acid), 약쑥의 쿠마르산(coumaric add), 솔잎의 베르베린(b&terine) 등의 천연 항균제 성분을 추출하였고, 추출한 항균제를 이용하여 친환경 오프셋 항균 잉크를 제조하였다. 먼저 항균제는 에탄올 추출법과 동결 건조법을 활용하여 추출하였고, 또한 추출한 항균제는 현재 상용중인 오프셋 잉크에 첨가하여 항균 잉크를 만들었다.
- 또는 아래 잉크로부터 떨어져 나간다. 따라서 일반적으로 유기 항균제를 0.5% 첨가하던 것을 본 연구에서는 항균성을 높이기 위해 2%를 첨가함으로써 잉크 특성 변화에 영향을 줌에 따른 인쇄 적성을 확인하기 위하여 이러한 트래핑 효율을 구하였다 인쇄 순서는 일반 인쇄 순서와 동일하게 시안 잉크 위에 마젠타 잉크로 인쇄하였다 또한 트레핑 효율 측정을 위한 테스트 인쇄는 RI-로 하였고, 농도계를 이용하여 트래핑 효율을 구할 수 있으므로 측정은 x-rite 528을 이용하였다 이때 측정 조건은 농도 측정 때와 동일하게 적용하였고 인쇄용지는 ISO 12647-2의 paper type 2 matte-ccated, wood-iEe 규격을 사용하였다.
- 또한 분산된 각 베이스 페이스트에 잉크의 또 다른 첨가제를 투입한 후 마지막으로 잉크의 건조와 점도 조절을 위해 용제를 첨가하였다. 이때 용제의 첨가정도는 친환경 잉크라는 점을 고려하면서 평판 점도계로 측정했을 때 잉크 점도가 60~ 62이고, 잉크 택 값(tack value)11.
- 측색 조건은 ISO13655 규격을 준수하여 관측자는 2 도시야, 조명은 D50, 0/45° (geometry), 백그라운드는 흰색이었고, 필터 특성은 반사 인쇄물 측정에 적합한 status T 기준으로 선택하였다. 또한 측색으로 구한 CIEL*a*b*값으로 ISO 12647-2와 GRACoL G7과의 색차를 비교 평가 하였다.
- 먼저 본 실험에서 제조한 3종의 항균제가 다른 시안과 마젠타 잉크를 RI-Tbster에서 테스트 인쇄한 후, 그 결과물을 완전히 건조시킨 후 계측기로 솔리드 인쇄의 농도 값을 측정흐였다. 이 때 농도 측정 조건은 관측자 2도시야, 조명 D50, 0/45° (geometry), 백그라운드 흰색, 필터 특성은 반사 인쇄물 측정에 적합한 status T 기준이었다.
- 감소율(%)로 평가할 수 있다. 먼저 샘플 필름을 유당이 포함된 배지에 배양할 때 포도상구균군과 대장균군은 증식하면서 가스를 생성하는데 이때의 양성관 수로부터 확률적으로 포도상구균 군과 대장균군의 수를 산출하여 최확수로 표시하고, 이 수를 항균 활성치와 정균 감소율을 계산할 때 사용한다. 특히 항균 활성치가 2이상일 경우 항균력이 있는 것으로 판정하며, 3.
- 필름 밀착법으로 하였다. 먼저 항균성 실험을 위해 제작한 4 종류의 샘플 필름 표면에 묻어 있는 모든 균을 무균실에서 UV 멸균하였다. 황색포도상구균과 대장균을 배양한 후, 황색포도상구균은 세균 수가 1.
- 먼저 항균제는 에탄올 추출법과 동결 건조법을 활용하여 추출하였고, 또한 추출한 항균제는 현재 상용중인 오프셋 잉크에 첨가하여 항균 잉크를 만들었다. 그리고 그 결과를 확인하기 위하여 필름 밀착법을 이용한 항균성 실험과 첨가제가 인쇄적성에 미치는 영향을 확인하기 위하여 잉크의 솔리드 농도 측정 및 측색, 광택도, 트래핑 효율 등을 구하고 인쇄 잉크로 활용 가능한지를 분석 및 검토하였다
- 본 실험에서 제조한 항균 잉크의 시안과 마젠타의 솔리드 CIEL*a*b* 측색 값이 ISO 12647-2와 GRACoL G7 컬러 규격에 만족하는가를 확인하기 위해 RI-Rster에서 서로 다른 3 종의 항균제별로 각각 테스트 인쇄하여 샘플 6종을 제작하였다. 이때 잉크 피막 두께를 본인쇄 조건과 유사하게 하기 위하여 1㎛로 인쇄하였다.
- 본 실험에서 항균 추출물 제조 과정은 먼저 Figure 1과 같이 결명자, 약쑥, 솔잎 등 3종의 시료를 흐르는 수돗물로 깨끗이 세척하고, 시료에 남아 있는 불순물을 최대한 제거하기 위하여 증류수로 재 세척한 후 37℃ 건조기로 18시간 건조시켰다. 건조된 시료를 추출에 적합하도록 압력 추출기에 넣고 시료 중량의 약 10배의 80% ethanoK 용매로 3회 반복 환류 추출을 하였다.
- 본 실험에서는 선행 연구에 따라 포도상구균과 대장균과 항균 효과가 비교적 양호하다고 알려진 국내에서 자생하는 결명자, 약쑥, 솔잎 등의 식물 3종을 선택하고 papa- d& 방법으로 포도상구균과 대장균을 배양한 다음 disk 주변의 dear e의 직경을 측정하여 항균력을 비교 평가한 결과 E4와 같았다
- 본 실험의 항균제 제작은 선택한 3종의 식물에서 압력 추출, 추출물의 여과 및 농축, 동결 건조, 분쇄 순으로 진행되었다. 이때 압력 추출기는 전탕 방법이 압력식인 경서기계사의 KSNP-B1130-240L을 사용하였다.
- 진행하였다. 분산 시의 조건은 압력이 20Bar, 잉크 입도는 10㎛이하로 분산하여 시안과 마젠타 색에 항균제가 각각 다른 6 종류의 오프셋 잉크용 베이스 페트를 제조하였다.
- 뿐만 아니라 인쇄물의 항균성 실험은 필름 밀착법을 적용하였는데 이때 사용한 기기로 대장균과 포도상구균을 확인함으로써 항균 잉크로서의 가능 여부를 확인하였다.
- 1X 104/c이 되도록 20배로 희석된 뉴트리언트(nutrient) 배지로 균을 희석하여 접종액으로 사용하였다. 샘플 필름의 크기가 모두 50 X 50iml인 4 종류를 각각 항온조 멸균 페트리 접시 (petri dish) 에 넣고, 그 샘플 필름에 접종용 균액 0.4ml를 접종하고, 그 위에 표준 피복 필름을 덮어 뚜껑을 덮은 후, 균액의 온도가 35±1℃ , 습도가 RH 90%인 항온조에서 24시간 동안 정치 배양하였다. 각각 샘플 필름에 부착된 균을 중화 용액을 이용하여 페트리 접시 안에 충분히 씻어내고, 이 씻어낸 액으로 확률 이론에 근거한 통계학적 방법인 최 확 수법으로 균수를 각각 측정하였다.
- 시안 잉크와 마젠타 잉크의 세 가지 천연 항균 추출물을 각각 2% 첨가한 잉크 샘플들이 국제 표준 오프셋 잉크 광택도 규격을 준수할 수 있는가를 확인하기 위하여 ISO 2846-1의 조건에 따라서 광택도를 5회 측정하고, 그 평균값을 각각 계산하여 Table 10, 11에 나타내었다.
- 압력 추출 도중에 생성된 추출물의 찌꺼기를 완전히 제거하기 위하여 각각의 추출물을 살균 처리된 여과지(Whatman No. 2)를 이용하여 여과한 후 rotary evaporator로 감압 농축하였다. 이때 감압 농축 조건은 650mmHg 45℃ 였다.
- 오프셋 잉크에 유기 항균제를 0.5% 첨가하던 것을 본 연구에서는 항균성을 높이기 위해 잉크 무게의 2%를 첨가함으로써 잉크 특성 변화에 영향을 줌에 따른 인쇄 적성을 확인하기 위하여 트래핑 효율을 구하였고 그 결과를 Table 12에 각각 나타내었다. 이때 인쇄 순서는 ISO 12647-2의 paper type 2 matte-coated, wood-free 규격의 인쇄용지에 일반 인쇄순서와 동일하게 시안 잉크 위에 마젠타 잉크로 인쇄하였다.
- 첨가하였다. 이때 용제의 첨가정도는 친환경 잉크라는 점을 고려하면서 평판 점도계로 측정했을 때 잉크 점도가 60~ 62이고, 잉크 택 값(tack value)11.5~12.5가 되도록 조정하여 첨가하였다.
- 제조된 잉크의 농도, 색상, 광택, 트래핑 효율 등의 인쇄 적성 평가를 위하여 RI-0er로 6 종류의 샘플을 제작하였다. RI-Tester 4분할 롤에서 0.
- 천연 식물의 에탄올 추출의 항균력 확인은 한천 배지 확산법 (paper disk diffusion method) 으로 측정하였다 각각의 균주들을 10ml 생육 배지에 1백금이씩 취하여 접종하고 37℃에서 24 시간 항온수조에서 진탕배양하였다 각각의 천연 항균제를 추출 용액인 에탄올을 사용하여 0.1% 농도로 조절한 후 0.45㎛ menbrance filter로 여과 제균하고, 멸균된 paper disk에 20 씩 흡수시킨 후 추출 용매인 에탄올을 완전히 확산시킨 후 평판 배지에 paper k를 밀착시키고, 4℃ 냉장고에서 1시간 방치 후, 30℃의 incubator에서 48시간 배양한 다음 disk 주변의 dear zone의 직경을 측정하여 항균력을 비교하였다
- 잉크 피막 이 완전히 건조되면 x-rite 528 spectrophotometer로 측색하여 CIEL*a*b* 값을 구하였다. 측색 조건은 ISO13655 규격을 준수하여 관측자는 2 도시야, 조명은 D50, 0/45° (geometry), 백그라운드는 흰색이었고, 필터 특성은 반사 인쇄물 측정에 적합한 status T 기준으로 선택하였다. 또한 측색으로 구한 CIEL*a*b*값으로 ISO 12647-2와 GRACoL G7과의 색차를 비교 평가 하였다.
- 사용한 계측기는 ISO 8254T의 규정을 준수하는 Micro 광택계를 사용하였고, 그 결과 값은 ISO 8254-1:2003에 따라 기록하였다. 특히 광택 측정 조건은 3 종류의 항균제가 다른 시안과 마젠타 잉크로 인쇄한 샘플을 5회 반복 측정한 후 그 평균값을 구하였고, 그 결과를 비교 평가하였다.
- 파우더 항균제의 분산성을 위하여 바니시 (varnish) 에 안료 (pigment)를 섞은 시안(cyan) 및 마젠타 베이스(magenta base) 페이스트를 3 roll mill을 이용하여 외적 요인에 의한 평가 결과의 오차를 최소화하기 위하여 3회로 분산 진행하였다. 분산 시의 조건은 압력이 20Bar, 잉크 입도는 10㎛이하로 분산하여 시안과 마젠타 색에 항균제가 각각 다른 6 종류의 오프셋 잉크용 베이스 페트를 제조하였다.
대상 데이터
- 따라서 본 실험에서는 친환경 항균 오프셋 잉크용으로 이러한 식물 3종으로 천연 항균제를 직접 추출해서 사용하였다.
- 또한 항균 잉크 제조 시 3 roU hler사 SDY 200)로 3종의 항균제를 섞은 각각의 페이스트를 만들었으며, 잉크를 전 색 실험을 통해 인쇄 적성을 확인하기 위해 사용한 기기는 아키라 사의 RI-Rst로 ISO 12647-2 paper type 2 matte- coated, wood-free 용지 위에 잉크를 균일한 규정 두께인 1㎛ 로 각각 전색하여 실험에 이용하였다.
- 본 실험에 사용한 천연 항균 추출 성분 재료는 항균성 실험에서 대장균과 포도상구균에 항균 효과가 비교적 양호한 국내에서 자생하는 결명자, 약쑥, 솔잎 등의 식물 3종을 선택하였다
- 이 방법은 샘플 표면에 대장균과 포도상구균이 배양된 액을 접종하고 필름으로 덮어 부착을 시킨 후 생균수를 측정하는 방법이다. 이 실험에 사용한 샘플은 RI-Tester로 항균제가 다른 마젠타 잉크 3 종류로 Figure 2과 같이 필름에 인쇄하여 제작하였다.
- 항균 잉크 제조를 위해 사용한 잉크는 19012617-2의 규격을 준수하는 국내 시판중인 D사의 오프셋 잉크를 사용하였2, 그 조성은 Tfe 1과 같았다. 1과 같이 잉크 조정 상태는 바니시가 알반적으로 60~65%안데 본 논문에서도 63%, 또한 안료는 20%, 천연 항균제 2%,}제 5%, 용제는10%로전체 100%를구성하고았다.
- 먼저 항균성 실험을 위해 제작한 4 종류의 샘플 필름 표면에 묻어 있는 모든 균을 무균실에서 UV 멸균하였다. 황색포도상구균과 대장균을 배양한 후, 황색포도상구균은 세균 수가 1.8x 104/c 대장균은 1.1X 104/c이 되도록 20배로 희석된 뉴트리언트(nutrient) 배지로 균을 희석하여 접종액으로 사용하였다. 샘플 필름의 크기가 모두 50 X 50iml인 4 종류를 각각 항온조 멸균 페트리 접시 (petri dish) 에 넣고, 그 샘플 필름에 접종용 균액 0.
데이터처리
- 이 때 농도 측정 조건은 관측자 2도시야, 조명 D50, 0/45° (geometry), 백그라운드 흰색, 필터 특성은 반사 인쇄물 측정에 적합한 status T 기준이었다. 측정해서 구한 농도 값은 Table 3과 같이 ISO 12647-2와 GRACoL G7 규격과 비교 평가하였다.
- 항균제 첨가에 따른 인쇄 적성의 변화를 확인하기 위하여 객관적 평가방법으로 솔리드 인쇄 농도 값을 평가하였다. 먼저 본 실험에서 제조한 3종의 항균제가 다른 시안과 마젠타 잉크를 RI-Tbster에서 테스트 인쇄한 후, 그 결과물을 완전히 건조시킨 후 계측기로 솔리드 인쇄의 농도 값을 측정흐였다.
이론/모형
- 본 연구의 항균성 실험은 JIS Z 2801:2010 규격을 기준으로 하는 필름 밀착법으로 하였다. 먼저 항균성 실험을 위해 제작한 4 종류의 샘플 필름 표면에 묻어 있는 모든 균을 무균실에서 UV 멸균하였다.
- 측정하면 된다. 사용한 계측기는 ISO 8254T의 규정을 준수하는 Micro 광택계를 사용하였고, 그 결과 값은 ISO 8254-1:2003에 따라 기록하였다. 특히 광택 측정 조건은 3 종류의 항균제가 다른 시안과 마젠타 잉크로 인쇄한 샘플을 5회 반복 측정한 후 그 평균값을 구하였고, 그 결과를 비교 평가하였다.
- 인쇄 적성을 평가하기 위해 솔리드 인쇄의 농도 값 및 컬러 값, 트래핑 효율 측정에는 X-Rite사 spectrophotometer X-Rite 52&을 광택 측정은 Sheen Instruments사의 Micro 광택 계를 사용하였다.
- 075CC의 잉크를 올려 1 종류마다 각각 5장씩 총 30장을 테스트 인쇄 조건에 맞추어 전색하여건조한 후, 계측기를 이용하여 샘플별 반사 농도, 색상, 광택도, 트래핑 효율을 측정하였다. 전색 시 용지는 Table 2와 같이 ISO 12647-2의 paper type 2 matte-coated, wcod-free 규격을 만족하는 것을 사용하였다.
- 점도가 높은 잉크의 항균력 분석에 가장 적합한 방법으로 본연구에서는 필름 밀착법을 이용하였다. 이 방법은 샘플 표면에 대장균과 포도상구균이 배양된 액을 접종하고 필름으로 덮어 부착을 시킨 후 생균수를 측정하는 방법이다.
성능/효과
- 같았다. 1과 같이 잉크 조정 상태는 바니시가 알반적으로 60~65%안데 본 논문에서도 63%, 또한 안료는 20%, 천연 항균제 2%,}제 5%, 용제는10%로전체 100%를구성하고았다.
- 3. 항균성별 솔리드 인쇄 샘플의 농도 값과 ISO 12647-2 paper type 2/GRACoL G7 기준농도 값을 비교한 결과 허용오차 ±0.05 및 ±0.10 범위 내에 모두 존재하였다.
- 4. 항균제별 각 샘플과 ISO 12647-2/GRACoL G7 규격과의 색 차를 구한 결과 허용 오차 4.0 범위 안에 모두 포함되었고, 한편 약쑥 항균제를 첨가한 Sample C가 양호한 결과를 나타내었다.
- 5. Sample A, B, C의 시안과 마젠타 잉크의 광택도를 측정한 결과 국제 표준 광택도 허용 범위 ±5%에 포함됨으로써 항균제 첨가에 따른 광택도 적성은 양호하기 때문에 친환경 천연항균제 오프셋 잉크로 활용 가능함을 확인하였다.
- 6. 트래핑 효율을 확인한 결과 Sample A는 82%로 동일한 결과를 나타내었으며, Sample B와 C도 각각 81%로 항균제가 포함되지 않은 잉크와 비교하여 1%의 근사한 차이로 계측 장비의 허용 오차 범위를 고려한다면 매우 유사한 트래핑이 가능함을 알 수 있었다.
- 따라서 실험결과를 통해 Sample A(결명자), Sample B(솔잎), Sample C(약쑥) 등의 식물 3종에서 세 가지 천연 물질을 추출한 항균제를 이용하여 친환경 오프셋 항균 잉크를 개발한 그 결과를 확인하기 위하여 필름 밀착법을 이용한 항균성 실험에서 99.9%이상의 우수한 균 억제력을 나타내었으므로 친환경 천연 항균 오프셋 잉크로 활용할 수 있는 항균력을 가지고 있음을 알 수 있었다.O
- 따라서 실험한 샘플은 양성균인 포도상구균과 그람 음성균인 대장균에 대하여 24시간 경과 후, Figure 3, 4와 같이 99.9% 이상의 우수한 균 억제력을 나타내었으므로 친환경 천연 항균 오프셋 잉크로 활용할 수 있을 것이라 사료된다.
- 먼저 본 실험에서 제조한 3종의 항균제가 다른 시안과 마젠타 잉크를 RI-Tbster에서 테스트 인쇄한 후, 그 결과물을 완전히 건조시킨 후 계측기로 솔리드 인쇄의 농도 값을 측정흐였다. 이 때 농도 측정 조건은 관측자 2도시야, 조명 D50, 0/45° (geometry), 백그라운드 흰색, 필터 특성은 반사 인쇄물 측정에 적합한 status T 기준이었다. 측정해서 구한 농도 값은 Table 3과 같이 ISO 12647-2와 GRACoL G7 규격과 비교 평가하였다.
후속연구
- 99.9% 이상의 우수한 균 억제력을 나타내었으므로 친환경 천연 항균 오프셋 잉크로 활용할 수 있을 것이라 사료된다.
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