KR100346058B1 - 축광 색사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 보안 용지 - Google Patents

Abstract

축광 색사는 일정 시간 동안 태양광 또는 인공광하에 둔 후에는 어두운 곳에서도 발광 특성을 나타내므로, 특히 보안 용지 등에 사용시 야간에 위조 방지 및 진위 감별을 용이하게 하는 역할을 수행할 수 있으며, 본 발명에 따르면, 축광 안료를 볼밀을 사용하여 1차 분쇄하고，분쇄된 축광 안료를 900℃ 이상의 온도에서 공기가 접촉되지 않도록 분위기를 조절하여 30분 이상 강열 소성시키며 소성시킨 안료를 다시 한번 볼밀을 사용하여 가볍게 분쇄하여 1 내지 5 ㎛의 크기로 제조하여 합성 수지 원료에 2 내지 5 중량%의 양으로 첨가한 다음, 혼합물을 250 내지 350 ℃ 범위의 온도에서 10 내지 30 데니어로 용융 방사함으로써 우수한 축광 특성을 가진 축광 색사를 효율적으로 제조할 수 있다.

Description

축광 색사, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 보안 용지{FIBER COLORED WITH AFTER-ILLUMINATION PIGMENT, THE PREPARATION THEREOF AND A SECURITY PAPER CONTAINING SAME}

본 발명은 축광 성능을 가진 색사 및 이를 제조하는 방법과 동 색사를 포함하는 보안 용지에 관한 것이다.

색사는 보통 가시 색사(가시광선하에서 육안으로 관찰할 수 있는 색상을 가진 실)와 비가시 색사(가시광선하에서는 관찰되지 않고 자외선과 같은 특수 광원하에서 관찰이 되는 색상을 가진 실), 이들의 조합 색사로 나눌수 있는데, 이들은 여러 용도에 사용되고 있다. 예를 들면, 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 전분콜로이드의 특성때문에 자체의 강도, 내구성 및 내약품이 떨어져 사용상 문제점을 내재하고 있다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 일반적으로 가장 많이 활용되고 있는 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.

한편, 축광 안료는 태양광이나 인공광원, 예를 들면 형광 램프, 백열 램프, 자외선 램프, 적외선 램프에 노출될 경우 광에너지를 축적하여 광원이 없어진 어두운 장소에서도 발광하는 성질을 갖는 안료로, 이러한 축광 안료를 야간에 식별이 가능하도록 축광 표시판, 축광 완구 등에는 이용하고 있으나, 아직까지 섬유의 제조에 사용하는 기술에 대해서는 아직 개시된 바가 없고, 특히 축광 안료를 섬유에 투입하려면 미세분쇄하여야 하는데, 이 경우 축광력이 크게 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 축광 안료의 광에너지 저장 특성을 이용하여 식별이 용이하면서도 축광력이 우수하고 화학적으로 안정하여 일반 대중이 쉽게 구별할 수 있는 색사의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 축광 안료를 소성 및 분쇄하여 1 내지 5 ㎛ 범위의 입경을 가진 축광 안료를 얻고, 이를 합성 수지 원료에 2 내지 5 중량%의 양으로 첨가한 후, 혼합물을 용융 방사하는 것을 포함하는, 축광 색사의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서는 상기 방법에 의해 제조된 축광 색사 및 이를 포함하는 보안 용지를 제공한다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 축광 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 따르는 축광 안료로서 입경 1 내지 5 ㎛ 범위의 것을 합성 수지 원료에 대해 2 내지 5 중량%의 양으로 사용하는데, 입경이 상기 범위 보다 작으면 축광 성능의 떨어지고, 상기 범위 보다 크면 제조된 축광색사의 물성이 현저히 떨어지며, 또한 사용량이 상기 범위 보다 적으면 축광성능의 떨어지고, 상기 범위 보다 많으면 제조된 축광색사의 물성이 현저히 떨어진다.

축광 안료의 예로는 ZnS:Cu 계 축광안료 및 주식회사 아센사에서 시판하는 Bandy 153 등이 있다.

본 발명에 따르면, 평균 입경 10 내지 20 ㎛의 축광 안료를 예를 들면 볼밀을 사용하여 1차 분쇄하고, 분쇄된 축광 안료를 900℃ 이상의 온도에서 공기가 접촉되지 않는 분위기하에 30분 이상, 바람직하게는 1시간 이상 강열 소성시키며, 소성시킨 안료를 다시 한번 볼밀을 사용하여 가볍게 분쇄하여 1 내지 5 ㎛의 크기로 제조할 수 있다.

제조된 축광 안료는 합성 수지 원료에 혼합하여, 섬유 제조 분야에 공지된 통상의 방법에 따라, 250 내지 350 ℃ 범위의 온도에서 용융 방사함으로써 축광 색사의 형태로 제조할 수 있으며, 바람직한 색사의 굵기는 10 내지 30 데니어가 적당하다

본 발명에 따라 제조된 축광 색사는 일정 시간 동안 태양광 또는 인공광하에 둔 후에는 어두운 곳에서도 발광 특성을 나타내며, 발광 색상은 안료의 특성에 따라 달라지나 보통 청색, 녹색 또는 적색을 나타낼 수 있다.

본 발명의 축광 색사는 보안 용지 등에 사용시 종이의 표면 또는 종이 내부에 존재하여 위조 방지 및 진위 감별을 용이하게 하는 역할을 수행할 수 있으며, 일반적으로 사용되는 형광처리된 색사는 자외선 조명하에서만 식별이 가능하나 본 발명의 축광 색사는 일반인도 어두운 곳에서 식별이 가능하므로 특히 유용하게 사용될 수 있다.

보안 용지에 사용시, 축광 색사의 길이는 3 내지 10 mm 범위가 적합하며, 적합한 길이로 절단된 색사를 사용하여 보안 용지를 제조하는 방법은 구체적으로, 용지의 제조 공정 중 일반 종이 원료와 색사를 혼합하여 제조하거나 또는 초지시 지필 사이 또는 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 색사의 투입 밀도가 높아지므로 용이하게 감지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 축광 색사는 일반적으로 미세분쇄시 축광 강도가 떨어지는 문제점을 보완하였고 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.

이하 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이들이 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

색사의 제조

실시예 1

평균 입경 10 내지 20 ㎛의 축광 안료 Bandy 153(주식회사 아센사 제품)를 볼밀을 사용하여 1차 분쇄하고 분쇄된 축광 안료는 900℃ 이상에서 공기가 접촉되지 않도록 분위기를 조절하여 1시간 이상 강열 소성시키며 소성시킨 안료를 다시 한번 볼밀을 사용하여 가볍게 분쇄하여 1 내지 5 ㎛의 크기로 제조하였다.

이렇게 제조된 축광안료를 나일론 수지 원료에 대해 5 중량%의 양으로 첨가하고 혼합된 나일론 수지를 300 ℃에서 용융한 후 20 데니어로 방사하고 냉각하였다.

이 과정을 통하여 수득된 축광안료 함유 나일론사를 3 - 5mm 정도로 잘라 축광 색사를 제조하였다.

실시예 2

평균 입경 20 내지 25 ㎛의 ZnS:Cu 계 축광 안료를 볼밀을 사용하여 1차 분쇄하고 분쇄된 축광 안료는 900℃ 이상에서 공기가 접촉되지 않도록 분위기를 조절하여 30분 이상 강열 소성시키며 소성시킨 안료를 다시 한번 볼밀을 사용하여 가볍게 분쇄하여 2 내지 5 ㎛의 크기로 제조하였다.

이렇게 제조된 축광안료를 나일론 수지 원료에 대해 5 중량%의 양으로 첨가하고 혼합된 나일론 수지를 300 ℃에서 용융한 후 20 데니어로 방사하고 냉각하였다.

이 과정을 통하여 수득된 축광안료 함유 나일론사를 3 - 5mm 정도로 잘라 축광 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.

이렇게 제조된 축광색사는 일반적으로 사용하는 형광색사와 비교하여 광학적 또는 화학적 특성이 안정하며, 그 시험결과는 다음과 같다.

축광색사의 내구성 시험

상기 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 제조된 색사의 내구성을, 염료 또는 안료 부착력과 축광력 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 축광 색사를 목재 또는 비목재 펄프와 펄프 사용량의 0.5 - 10 %중량로 혼합하여 환망 또는 장망 초지기에서 종이를 제조하였다.

실시예 4

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

실시예 5

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

실시예 6

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

본 발명에 따라 제조된 축광 색사는 일정 시간 동안 태양광 또는 인공광하에 둔 후에는 어두운 곳에서도 발광 특성을 나타내므로, 특히 보안 용지 등에 사용시 종이의 표면 또는 종이 내부에 존재하여 위조 방지 및 진위 감별을 용이하게 할 수 있다.

Claims (5)

1. 축광 안료를 1차 분쇄하고, 분쇄한 축광 안료를 900℃ 이상의 온도에서 공기가 접촉되지 않는 분위기 하에서 30분 이상 강열 소성한 후 재차 분쇄함으로써 1 내지 5㎛ 범위의 입경을 가진 축광 안료를 얻고, 이를 합성 수지 원료에 2 내지 5 중량%의 양으로 첨가한 다음, 혼합물을 용융 방사하는 것을 포함하는, 축광 색사의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 합성 수지가 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 및 폴리염화비닐로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 또는 제 3 항의 방법에 따라 제조된 축광 색사.
5. 제 4 항에 따른 축광 색사를 포함하는 보안 용지.