KR100346056B1 - 형광 색사의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따라, 합성 수지 원료에 1 내지 5 ㎛ 범위의 입경을 갖고 330 내지 360nm의 비가시영역에서 발광하는 형광 안료를 0.2 내지 3 중량%의 양으로 첨가한 다음, 혼합물을 250 내지 350 ℃ 범위의 온도에서 10 내지 30 데니어로 용융 방사함으로써, 일반적으로 사용되는 형광 색사가 아닌 독특한 형광 특성을 나타내는 형광 색사를 제조할 수 있으며, 이렇게 제조된 색사를 종이 제조시 일정 위치에 투입하면 기계적인 방법에 의해서만 판별할 수 있는 위조방지 요소를 가진 위조방지 용지를 얻을 수 있다.

Description

형광 색사의 제조 방법{A PROCESS FOR THE PREPARATION OF A FIBER CONTAINING UV FLUORESCENT PIGMENT}

본 발명은 기계 감응이 가능한 형광 색사를 제조하기 위한 개선된 방법에 관한 것이다.

색사는 보통 가시색사(가시광선하에서 육안으로 관찰할 수 있는 색상을 가진 실)와 비가시색사(가시광선하에서는 관찰되지 않고 자외선과 같은 특수 광원하에서 관찰이 되는 색상을 가진 실), 이들을 조합한 색사로 나눌 수 있는데, 이들은 여러 용도에 사용되고 있다. 예를 들면, 플라스틱 성형재료에 첨가되어 플라스틱 제품의 외관을 특이하게 하거나 미관을 아름답게 하는데 사용되기도 하고, 은행권 등의 유가증권과 같은 보안 용지에 위조 방지와 진위 감별을 위하여 삽입되기도 한다.

색사는 보통, US4655788, US4921280, WO9945200A1에서와 같이 합성 수지의 방사 공정에 의해 제조된 섬유에 일반 염료, 형광 안료, 비가시 형광 염료, 가시 형광 염료 등을 부착 또는 염착시킴으로써 제조되는 것들이 가장 많이 활용되고 있으며, US4265703, US5143583, JP7243198A 등과 같이 합성 수지의 방사 공정에 의해 제조된 섬유에 자성물질이나 전기 전도성 물질을 도포하여 색사로 제조하여 사용하기도 한다. 그러나, 방사된 후의 섬유에 염료, 안료, 자성물질 등을 적용하는 방법은 안료 또는 염료의 부착력이나 내약품성이 떨어지는 문제점이 있다. 일본특허공개 평9-31897에서는 무기 형광체와 전분 콜로이드를 혼합, 섬유로 방사하여 색사로 사용하는 방법을 제안하고 있는데 이러한 방법으로 제조된 색사 또한 전분 콜로이드의 특성때문에 자체의 강도, 내구성 및 내약품성이 떨어져 사용상 문제점을 내포하고 있다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 일반 색사는 보통 합성 수지의 방사 공정에 의해 제조된 섬유에 일반 염료, 형광 안료, 비가시 형광 염료, 가시 형광 염료 등을 부착 또는 염착시켜 적절한 길이로 절단함으로써 제조된다. 그러나 이와 같은 색사는 일반적으로 광원이 가시광선이던 자외선등이던지간에 특정 색상을 나타내므로 일반인들이 그 존재여부를 쉽게 파악할 수 있고 또한 상품으로도 판매되고 있을 뿐만 아니라 기술적으로도 쉽게 제조가 가능하여 위조방지의 효과를 극대화하기가 어려운 단점이 있으며, 또 색사 함유 종이 제조시에는 혼합을 위한 기계적인 충격 및 투입되는 다른 약품에 의한 화학반응으로 인한 변질 우려 등의 문제점도 지니고 있다. 또한, 방사된 후의 섬유에 대해 안료를 적용하는 상기 방법은 안료의 부착력이 떨어지는 문제점이 중대한 결점으로 지적되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 그러한 단점을 개선하여 안료 부착력이 우수하며 일반적으로 쉽게 구입하거나 제조할 수 없고 기계적으로만 판독이 가능한 독특한 형광 색사의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 합성 수지 원료에 1 내지 5 ㎛ 범위의 입경을 가지며 330 내지 360 nm의 비가시영역에서 발광하는 특성을 가진 형광 안료를 0.2 내지 3 중량%의 양으로 첨가한 다음, 혼합물을 용융 방사하는 것을 포함하는, 형광 색사의 제조 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 형광 색사의 제조에 원료로 사용되는 합성 수지는 섬유 분야에서 사용되는 통상의 합성 수지일 수 있으며, 그의 구체적인 예로는 나일론과 같은 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐 등이 있다.

본 발명에 따르면 형광 안료는 입경 1 내지 5 ㎛ 범위의 것을 합성 수지 원료에 대해 0.2 내지 3 중량%의 양으로 사용하는데, 입경이 상기 범위 보다 작거나 사용량이 상기 범위 보다 적으면 특정 파장에서 발광하는 능력이 떨어지고, 상기 입경이 상기 범위 보다 크거나 사용량이 상기 범위보다 많으면 섬유의 물성이 저하된다.

본 발명에서 사용하는 형광 안료는 330 내지 360nm 범위의 비가시 영역에서 발광하는 특성을 가진 형광체로 유기 또는 무기 형광 안료의 사용이 모두 가능하나, 용융 방사의 특성상 일반적으로 열에 안정한 무기계 형광안료가 효과적이다. 그의 구체적인 예로 이트륨과 인산을 주 원료로 하는 조성식 Y_0.925Ce_0.07Gd_0.005(PO₄)₂인 형광체 또는 독일 리델(Riedel)사에서 시판하는 Lumilux UV Q BS 등이 있다.

본 발명에 따르면 형광 안료가 혼합된 합성 수지 원료를 섬유 제조 분야에 공지된 통상의 방법에 따라 250 내지 350 ℃ 범위의 온도에서 용융 방사함으로써 형광 섬유의 형태로 제조되며, 이 경우 바람직한 섬유의 굵기는 10 내지 30 데니어이다. 이렇게 제조된 섬유는 3 내지 10mm의 길이로 절단하여, 위조방지 용지에 투입하는 색사로 사용할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 형광 색사는 종이에 무색으로 투입되며, 일반 장파장(365nm)의 자외선 등에서는 발광이 되지 않고 단파장(254nm)의 자외선 조사하에서의 발광은 이루어지나 발광영역이 비가시부분으로 사람의 눈으로는 확인이 불가능하다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 형광 색사의 종이에의 투입여부는 기기로만 감지가 가능하다.

본 발명의 형광 색사를 사용하여 보안 용지를 제조하는 방법은 구체적으로, 용지의 제조 공정 중 일반 종이 원료와 색사를 혼합하여 제조하거나 또는 초지시 지필 형성후 종이 표면의 일정 위치에 색사를 투입함으로써 제조할 수 있다. 지필에 투입하는 방법은, 모트링 방식과 같이 물과 색사를 혼합하여 노즐을 통하여 종이 표면에 공급하는 방법이 일정 위치에 일정한 폭으로 투입되므로, 펄프에 직접 혼합하여 사용하는 방법보다는 기계판독의 측면에서 효율적이다.

본 발명에 따라 제조된 형광 색사를 함유하는 보안 용지는 기계적인 방법에 의해서만 판독이 가능하므로 위조 방지 및 진위 감별을 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 색사는 합성 섬유의 표면이 아닌 섬유 내부에 형광 안료 또는 염료가 존재하므로, 종이 원료와 혼합하여 사용할 경우, 교반기의 날개 또는 기타 기계적인 충격이나 약품과의 접촉에 기인한 형광력의 약화 등의 우려가 전혀 없다는 점 등의 장점을 가지고 있다. 특히 합성 섬유의 원료로서 폴리비닐알콜을 사용할 경우 일반 펄프와 혼합 초지시 결합력이 우수하여 종이의 강도를 높이는 효과도 기대할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예로써 설명하며, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 한정하는 것은 아니다.

형광 색사의 제조

실시예 1

평균 입경 1 내지 5㎛의 Lumilux UV Q BS 형광 안료를 나일론 수지 원료에 대해 1.5 중량%의 양으로 첨가하고, 혼합된 나일론 수지를 300 ℃에서 용융한 후 20 데니어로 방사하고 냉각하여 형광 섬유를 제조하고, 제조된 섬유를 3 - 5mm 정도로 잘라 본 발명에 따른 형광 색사를 제조하였다.

실시예 2

평균 입경 1 내지 2 ㎛의, 조성식 Y_0.925Ce_0.07Gd_0.005(PO₄)₂인 형광 안료를 폴리비닐알콜(PVA) 수지 원료에 대해 0.6 중량%의 양으로 첨가하고 혼합된 PVA 수지를 250 ℃에서 용융한 후 25 데니어로 방사하고 냉각하여 형광 섬유를 제조하고, 제조된 섬유를 3 - 5mm 정도로 잘라 형광 색사를 제조하였다.

비교예 1

6 - 8데니어의 나일론사 50g을 준비하고, DAYGLO사의 형광안료 시그날 그린을 1g을 물에 넣어 염액을 제조하였다. 염액에 준비된 나일론사 중량의 20 - 40배의 물을 넣고 온도는 40℃를 유지시키면서 빙초산 2.5g을 첨가하였다. 나일론사를 염액에 넣고 1차 40℃에서 10분간 방치하였다. 이어서, 염액과 나일론사를 45분 동안에 걸쳐 100℃로 가열하며 다시 100℃에서 60분간 가열한 후 세척 건조하였다. 이 과정을 통하여 형광안료가 부착된 나일론사를 얻은 후, 이를 3 - 5mm 정도로 잘라 형광 색사를 제조하였다.

비교예 2

비교예 1에서 안료 대신에 훽스트사의 형광 염료 아미도 로다민 G를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여, 형광염료가 염착된 3 - 5mm 길이의 나이론 형광 색사를 제조하였다.

색사 내구성 시험

상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제조된 형광 색사의 내구성을, 염료 또는 안료 부착력과 형광력 저하 및 색상 변질 면에서 비교시험하였으며, 그 결과를 다음 표에 나타내었다.

상기 표에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 용융방사에 의해 제조된 색사의 내구성은 기계적인 충격이나 화학물질의 접촉에 대해 모두 양호한 것으로 나타났다.

보안 용지의 제조

실시예 3

실시예 1에 의해 제조된 형광 색사를 목재 또는 비목재 펄프와 펄프 사용량의 0.5 - 10 %중량로 혼합하여 환망 또는 장망 초지기에서 종이를 제조하였다.

실시예 4

실시예 1에 의해 제조된 형광 색사를 물과 혼합하여 0.1 - 2%중량의 섬유 용액을 만들어, 환망 또는 장망초지기에서 지필 형성 직후 지필의 윗부분에 노즐을 통하여 일정 위치에 투입하여 종이를 제조하였다.

실시예 5

실시예 2에 의해 제조된 형광 색사를 목재 또는 비목재 펄프와 펄프 사용량의 0.5 - 10 %중량로 혼합하여 환망 또는 장망 초지기에서 종이를 제조하였다.

실시예 6

실시예 2에 의해 제조된 형광 색사를 물과 혼합하여 0.1 - 2%중량의 섬유 용액을 만들어, 환망 또는 장망초지기에서 지필 형성 직후 지필의 윗부분에 노즐을 통하여 일정 위치에 투입하여 종이를 제조하였다.

본 발명에 따르면 안료부착력이 우수한 형광 색사를 효율적으로 제조할 수 있으며, 본 발명에 따라 제조된 형광 색사는 색사 자체의 색상이 없고 비가시영역의 특정파장에서 발광 특성을 나타내므로 특히 보안 용지 등에 사용시 종이내에서의 존재여부를 일반적인 자외선등에 의한 육안으로는 확인이 불가하며 기계적으로만 정확한 판독이 가능하므로 위조 방지 및 진위 감별 효과를 극대화할 수 있고, 투입 위치를 변경함으로써 종류별로 기계적인 분류도 가능하고, 기계적인 충격이나 화학 약품 접촉시에도 안정하여 내구성이 우수한 특징을 가지고 있다.

Claims (2)

1 내지 5 ㎛ 범위의 입경과 330 내지 360nm의 비가시영역에서 발광하는 특성을 가진 형광 안료를 합성 수지 원료에 0.2 내지 3 중량% 범위의 양으로 첨가한 다음, 생성된 혼합물을 용융 방사하는 것을 포함하는, 보안용지용 형광 색사의 제조 방법.

제 1 항에 있어서,

상기 합성 수지가 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.