KR101325406B1 - 자성 입자 함유 코팅에서 자기적으로 유도된 디자인을생성하기 위한 방법 및 수단 - Google Patents

자성 입자 함유 코팅에서 자기적으로 유도된 디자인을생성하기 위한 방법 및 수단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성 잉크, 특히 시변각 자성 잉크로 인쇄된 문서 상에 소정의 고해상도 자성 디자인을 전사하는 장치 및 방법을 개시한다. 장치는 전사하고자 하는 디자인에 해당하는 표식으로 새김된 하나 이상의 편평하거나 만곡된 표면을 가지는, 복합 영구 자성 재료로 된 자성체를 포함하며, 상기 자성 재료는 바람직하게는 상기 표면과 실질적으로 수직 방향으로 영구 자화된다. 이 방법은 자성 잉크 또는 코팅 조성물로 시트 또는 웨브의 제1 표면을 임프린팅 또는 코팅하는 단계, 및 잉크가 젖어 있는 동안 자화된 복합 영구 자성 재료로 된 자성체의 새김면에 임프린팅된 시트 또는 웨브를 접근시킨 다음 잉크를 경화시키는 단계를 포함한다.

Description

자성 입자 함유 코팅에서 자기적으로 유도된 디자인을 생성하기 위한 방법 및 수단{METHOD AND MEANS FOR PRODUCING A MAGNETICALLY INDUCED DESIGN IN A COATING CONTAINING MAGNETIC PARTICLES}
본 발명은 보안 문서 인쇄 분야에 관한 것이다. 본 발명은 보안 디자인을 자성 잉크, 특히 광가변 자성 잉크로 전사하기 위한 신규한 수단 및 상기 디자인을 실현하는 방법에 관한 것이다.
조망각 의존성 광반사 스펙트럼을 나타내는 마킹("시변각 장치", OVD)은 지폐 및 보안 문서 상에 효과적인 위조 방지 수단으로서 사용된다. OVD 중, 시변각 잉크(OVI(등록상표); EP 227,423B1)는 1987년으로 거슬러 올라가 화폐에 처음 도입된 이후에 그 위치가 확고하다. 그러한 잉크는 시변각 안료(OVP)를 기초로 배합되고, 바람직한 종류의 OVP는 US 4,705,300; US 4,705,356; US 4,721,217; US 4,779,898; US 4,930,866; US 5,084,351과 관련 문헌에 개시된 편상(flaky) 박막 광 간섭 장치이다. 유용한 종류의 다른 OVP는 US 5,624,486 및 US 5,607,504에 개시된 복수의 코팅된 입자와, US 5,807,497 및 US 5,824,733에 개시된 박막 콜레스테릭(즉, 키랄-네마틱) 액정 안료를 포함한다.
지폐와 같은 보안 문서 상에 시변각 인쇄된 피쳐(feature)는, 2 이상의 다른 조망각, 즉 적어도 근직교각(near-orthogoanl) 및 근접지각(near-grazing)에서 피쳐의 스펙트럼 반사성, 즉 색상 검사를 통해 주로 육안으로 문서를 인증하기 위한 것이다. 상기 조망각 의존성 색상은 진품의 "간단한 메시지"로서, 시변각 안료 공급원에 접근하지 않고 복제할 수 없으며, "일반인(man on the street)"이 그 교육 수준과 대체로 무관하게 신속하고 수월하게 그 진위를 검사할 수 있다.
최근, 비보안성 시변각 안료 및 코팅 조성물은 소비자 시장에서 증가하는 추세로서, 대부분의 각종 용도, 특히 장식 분야용으로 자유롭게 판매되고 있다. 이들 비보안성 시변각 안료 및 코팅 조성물은 지폐에 사용되는 시변각 잉크와 동일한 색상 및 광가변성을 나타내지는 않지만, 보안 인쇄에 도입되며 시변각 잉크의 원칙적인 수단인 진품의 "간단한 메시지"를 교란하는 효과를 가진다. 장식성 시변각 코팅과 지폐 상의 진짜 시변각 잉크를 구별하기 위해서 "일반인"은 교육을 받아야 한다.
여기서 해결하고자 하는 기술적인 문제는 지폐 및 보안 인쇄 제품 상의 시변각 잉크를 위한 차세대 업그레이드 기술을 개발해야 한다는 것이다. 이러한 업그레이드 기술은 하기 3가지 요건을 충족해야 한다:
(i) 교육 수준과 무관하게, "일반인"이 신속하고 쉽게 검사할 수 있는 진품의 "간단한 메시지"를 보유할 것;
(ii) 특별한 시변각 안료의 공급원에 접근하지 않고 복제할 수 없을 것;
(iii) 또 다른 잠재적인 거대 시장 또는 산업 용도에 대한 압박감이 없을 것.
언급한 기술적 문제는, 적절한 자기장을 적용하여 인쇄 공정에서 시변각 자성 안료 입자의 배향과 함께, 인쇄용 잉크에 시변각 자성 안료를 사용하여 해결할 수 있다. 이러한 해결책은 상기 언급한 3가지 요건에 부합한다.
i) 인쇄 후 잉크에서 시변각 안료의 자기 배향은 "일반인"이 쉽게 인식가능한 "자기 디자인"을 형성하여, 목적에 맞게 제작된 시변각 자성 안료를 사용하여 실현할 수 있다. 장식용으로 판매되는 시변각 안료 및 코팅 조성물은 자기 배향에 적합하지 않다.
ii) 동일한 안료에서 시변각 성질과 자성의 조합은, 시변각 안료의 제조에 접근하지 않고서는 가능하지 않다.
iii) 시변각 자성 안료는 보통의 시변각 안료보다 제조 단가가 높고, 자기 디자인 제공에는 자기 배향을 위한 보충 기술이 구비된 인쇄 기기가 필요하다. 자기 디자인의 광학 효과는 시변각 효과 자체보다 장식 시장에 대한 호소력이 휠씬 적다. 따라서, 시변각 자성 잉크는 보안 인쇄 분야 외에 실질적인 시장 잠재력을 가질 것으로 예상되지 않는다.
본 발명의 구체예에 사용할 수 있는 시변각 자성 안료는 US 4,838,648; EP 686,675 B1; WO 02/73250 A2 및 WO 03/00801 A2에 개시되어 있으며; 상기 나중에 언급한 2개의 문헌은 제시된 기술 문제를 해결하는 데 최상의 적합한 안료를 개시하고 있다.
코팅 조성물 중 자성 입자의 배향을 위한 방법 및 기법은 종래 기술, 특히 US 3,676,273; US 3,791,864; EP 406,667 B1; EP 556,449 B1; EP 710,508 Al 및 WO 02/90002 A2에 개시되어 있고; 후자는 본 발명과 가장 근접한 종래 문헌이다. 그러나, 고속 인쇄 공정에서 고해상도 자기 패턴의 전사에 적합한 것으로 판명된 방법은 없었다.
발명의 개요
본 발명은 특히 인쇄 과정에서 인쇄된 잉크 중에 자성 입자를 배향시키기 위해 자기장을 적용하는 새로운 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 실시 간편하고 신뢰도가 높은 방식으로 인쇄된 물품 상에서 소비자에게 맞춘 고 해상능 자기 디자인을 얻는 기술적 문제를 해결한다.
놀랍게도, 간단한 장치로 고 해상능 자기 디자인 또는 이미지를, 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 도포된 습식 코팅 조성물에 전사할 수 있다는 것을 발견하였다.
표식(indicia), 예컨대 디자인 또는 이미지를 자기적으로 전사하는 장치는 자화된 영구 자성 재료, 바람직하게는 중합체 접합 복합체와 같은 복합 재료로 이루어진 자성체를 포함한다. 이러한 재료의 자화된 한 표면은 표식, 예컨대 디자인 또는 이미지를 시트 또는 웨브와 같은 기재 상의 습식 코팅에 전사하는 작용을 한다. 이 장치는, 상기 영구 자화된 자성체 표면이 불규칙부 형태, 특히 오목부 또는 불록부 형태로 표식을 보유하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 표면은 특히 제1 방향으로 편평하거나 만곡되고, 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로는 만곡되지 않을 수 있다. 또한, 전사 표면은 시트 또는 웨브일 수 있는 기재와 직접 접촉하도록 고안될 수 있다.
바람직하게는 표식을 보유하는 표면과 수직 방향으로 자화된 장치는 고 해상도 자기 이미지로서 새겨진(engraved) 패턴을, 시트 또는 웨브가 상기 새김면에 충분히 가깝게 근접할 때, 새로 도포되고 아직 젖어 있는 자성 잉크 또는 코팅 조성물의 층을 보유하는 시트 또는 웨브 상에 전사한다. 그렇게 배향된 잉크 또는 코팅 조성물을 건조 또는 경화시킨 후에, 임프린팅된(imprinted) 시트 또는 웨브 상에 전사된 자기 이미지가 고정된다.
공지된 복합 자성 재료를 사용하여 영구 자기장을 생성할 수 있다. 그러한 자화된 영구 자성체 표면의 불규칙부는 생성되는 자기장의 방향 및 강도를 크게 변화시킨다. 불규칙부는 각종 형태의 구멍 또는 홈과 같은 돌출부 또는 볼록부 및/또는 오목부로 구성할 수 있다. 또한, 표면에 재료를 부가하거나, 또는 자성체 표면으로부터 재료를 떼어내어 불규칙부를 형성할 수 있다. 재료를 떼어내는 것은, 예를 들어 인타글리오 플레이트를 제조하는 분야에 공지된 바와 같이, 영구 자성체에 새김하여 실시할 수 있다. 대안적으로, 새겨진 자성체의 활판 인쇄형도 실현할 수 있다. 편평한 표면이 필요한 경우, 적절한 비자성 재료를 표면에 적용하여 자성체를 고르게 하거나 또는 피복할 수 있다. 예를 들어, 플라스틱 재료로 자성체를 덮어 편평하고 매끄러운 외면을 형성하고 새겨진 표식의 불규칙부를 가릴 수 있다.
대안적으로, 영구 자성 재료를 표면에 도포하여 상기 불규칙부를 형성할 수 있다. 이것은, 예를 들어 일정 영역에서 영구 자석의 표면에 자성 재료를 적용하고, 이후 플라스틱과 같은 비자성 재료로 전면을 덮어 실시할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 주요 장점 중 하나는 전사하고자 하는 표식을 적절한 새김 선택에 의해 맘대로 정할 수 있다는 것이다. 전성(malleable) 금속 또는 중합체 매트릭스에 취성 영구 자성 분말을 포함하는 임의의 기계적으로 작용가능한 영구 자성 재료, 예컨대 영구 자성 복합재를 사용하여 장치를 형성할 수 있다. 또한, 이 장치는 영구 자성 재료(플라스토페라이트(Plastoferrite))의 중합체 접합 자성체에서의 새김에 가장 쉽게 이용할 수 있다.
대안적으로, 중합체 접합 자성 복합재를 액체 또는 페이스트 상태로 음각의 목적 표식을 가지는 조판에 충전할 수 있다. 중합체를 경화시킨 후에, 생성되는 자성체의 표면은 조판에 의해 전사된 표식을 보유한다. 그러나, 본 발명의 바람직한 구체예는 자성 재료로 된 사전 성형체를 제공하고, 이후 구체적인 사용 조건에 따라 표식을 나타내는 표면 불규칙부를 적용하는 것이다.
본 발명에서 자성 재료의 중합체 접합체는 구조 결합제로서 고무형 또는 플라스틱형 중합체와, 증량제 또는 "충전제"로서 영구 자성 분말 재료를 포함하는 복합재이다. 바람직한 중합체 결합제는 니트릴 고무인 Nordel(등록상표) (EPDM 탄화수소 고무) 및 Natsyn(등록상표)(폴리이소프렌)과 같은 고무 유형의 가요성 재료와 나일론 6(폴리카프로락탐), 나일론 12(폴리라우로락탐), 폴리아미드, 폴리-페닐렌 설파이드(PPS), 에폭시 수지 및 Hypalon(등록상표) (클로로설폰화된 폴리에틸렌)을 포함한다. 바람직한 영구 자성 분말 재료는 코발트, 철 및 이의 합금, 이산화크롬, 자성 산화물 스피넬, 자성 가닛, 칼슘-, 스트론튬- 및 바륨-헥사페라이트(각각, CaFe12O19, SrFe12O19, BaFe12O19)와 같은 헥사페라이트를 비롯한 자성 페라이트, 알니코 합금, 사마륨-코발트(SmCo) 합금, 및 희토류 철-붕소 합금(예, NdFeB)과, 이들 구조형을 기초로 한 영구 자성 화학 유도체와 이를 함유하는 혼합물을 포함한다. 자성 재료의 중합체 접합체는 ARNOLD 그룹(Plastiform(등록상표)) 또는 이태리 밀라노 알베이레이트의 Materiali Magnetici(플라스토페라이트)와 같은 여러 다른 공급원으로부터 얻을 수 있다.
상기 자성 분말 재료는 자기적으로 등방성 또는 자기적으로 이방성일 수 있다. 자기적으로 이방성인 분말 재료의 경우, 자성 시트의 새김된 연장면과 수직으로 선택되는 바람직한 자화 방향을 결정하도록 매트릭스 또는 결합제 내에 자성 분말 입자를 배향시키는 것이 바람직하다. 자기 재료의 등방성 중합체 접합체는 모든 방향으로 동등하게 자화될 수 있다.
영구 자성 복합재 자성체는 취성의 가공하기 어려운 페라이트, 알니코, 희토류 또는 다른 자석의 바람직한 자기 성질(고 보자력)을 전성 금속 또는 플라스틱 재료의 바람직한 기계적 성질(가요성, 기계능, 내충격성)과 유리하게 조합한 것이다. 자성 복합재 자성체는, 통용되는 기계적 삭마 도구 및 기기뿐 아니라, 공기 또는 액체 분사 삭마 도구 또는 레이저 삭마 도구를 사용하여 임의의 목적하는 크기 및 형태, 예컨대 구부려서 기계적으로 가공할 수 있는, 예컨대 일정 크기로 절단된 가요성 박판으로 얻을 수 있다. 복합 영구 자성 재료의 자성체의 새김은 당업계에 공지된 임의의 방식 및 방법으로, 수작업 새김으로, 기계적 새김기로, 그리고 기계적 도구의 보조 하에 또는 연마제의 기체 또는 액체 분사로, 또는 CO2-, Nd-YAG 또는 엑시머 레이저를 사용한 레이저-삭마를 통해 새김을 형성할 수 있는 컴퓨터 제어된 새김 스테이션으로 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복합 영구 자성 재료의 시트형 또는 판형 자성체, 바람직하게는 이방성으로 배향된 것은 시트의 새김 표면과 실질적으로 수직 방향으로 새기고 자화시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 실질적으로 수직이란 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향을 의미한다.
본 발명에 따르면, 사용자가 정한 표식을 상기 영구 자성 복합재로 된 자성체의 적어도 한면에 새긴다. 새김은 자화 조작 전 또는 후에 실시할 수 있다. 새김은 표면에서 유의적인 자기장 교란을 일으키기에 충분히 깊어야 한다. 자기 재료가 국부적으로 결핍되어 생기는 자기장 교란은, 자기장 선분의 구부러짐으로 나타나며, 이것은 장치에 충분히 근접할 때, 예컨대 새김 자기 장치의 상부에 배치될 때, 인쇄된 품목에 습식 코팅 조성물 중 자성 입자를 상응하게 배향시킬 수 있다.
상기 새김 및 자화된 자성체는 편평한 플레이트이거나, 또는 대안적으로 바람직하게는 고속에서 인쇄된 문서 상에 자기 디자인의 연속 전사를 위해, 인쇄기 상에 회전가능한 실린더 주연부 부근에 적용되는 원통형의 만곡된 플레이트일 수 있다. 상기 편평한 또는 만곡된 플레이트를 임의 종류의 지지체 상에 추가로 설치할 수 있다.
상기 플레이트 또는 자성체에서의 새김을, 충전제를 포함할 수 있는 중합체로 채울 수 있다. 상기 충전제는 새김 위치에서 자속을 변형시키기 위한 연자성 재료일 수 있거나, 또는 자기장 성질을 변형시키거나 평활한 표면을 간단히 생성하기 위한 임의의 다른 종류의 자성 또는 비자성 재료일 수 있다. 인쇄된 제품과의 접촉을 촉진하고, 마찰 및/또는 마멸을 감소시키고, 및/또는 정전기적으로 하전시키기 위해 판 또는 자성체를 추가로 표면 처리할 수 있다.
본 발명은 임의 종류의 임프린팅 가능한 시트 또는 웨브 재료, 특히 지폐, 중요한 문서, 공문, 소비세 인지, 라벨, 호일, 쓰레드(thread) 또는 데칼을 제조하기 위해 사용되는 재료 상에서 실시할 수 있다. 또한, 임프린팅 가능한 시트 또는 웨브 재료는 종이 또는 중합체(예, PE, PP 또는 PVC) 소재일 수 있으며, 단층뿐 아니라 다층을 포함할 수 있다.
본 발명자들은 자기장에 대한 새김의 영향을 (도 1a에 도시된 자기장 시뮬레이션을 참조하여) 다음과 같이 설명할 수 있다: 영구 자성 재료 판형체 P를 연장된 표면과 수직 방향으로 자화시켜, 예를 들어 제1면은 자성 북극(N)으로, 제2면은 자성 남극(S)으로 한다. 정의에 따라 자기장 선분은 북극(N)에서 나와 남극(S)으로 방사한다. 상기 판의 극 영역 중 하나에서 새김을 실현한다(도시된 사례에서는 북극).
새김 위치에서, 자기장 형성 재료를 없애면, 새김의 하부에서의 자성 N-퍼텐셜이 비새김 표면에서의 자성 N-퍼텐셜보다 낮다. 새김 주변의 자기장 선분은 결과적으로 아래로 구부러져서, 예컨대 더 낮은 자성 N-퍼텐셜에 있고 비새김 표면에 대해 국부적으로 남극을 나타내는 새김의 하부를 가리킨다. 따라서, N-S-N 자극 배열에 해당하는 급격한 자기장 전이가 새김 위치에 생성된다. 즉, 자화된 영구 자성 재료 중 하나의 극(예, 북극)의 새김은 반대 자극성(즉, 남극의 극성)을 생기게 한다.
대안적인 구체예에서, 도 1b에 도시된 자기장 시뮬레이션을 참조하면, 영구 자성체에서의 새김을 또 다른 재료로 충전할 수 있다. 상기 충전재는, 예컨대 상기 영구 자성 복합체 자성체와 유사한 기계적 성질을 가지는 중합체일 수 있다. 새김을 충전하면 새김판의 표면은 다시 평활해지는데, 이것은 인쇄 및 자성 이미지 전사 조작 과정에서 장점이 된다. 상기 충전 중합체는 또한 증량제를 포함할 수 있으며, 이러한 증량제는 CaCO3 또는 TiO2와 같은 비자성 재료, 또는 연자성 철 또는 저 자성 공명 재료와 같은 자성 재료로부터 선택할 수 있다. 도시된 장치는, 새김 간극이 μ = 2000 연자성 철로 추가로 충전된 것을 제외하고는 도 1a의 새김된 영구 자성판과 동일하다. 새김에서의 자기장 전이는, 연자성 철에 의한 자기장 집중으로 인하여 다소 더 급격하게 형성되었지만, 철 충전 부재하에서와 질적으로 동일하다.
도 1c는 종래 문헌(WO 02/90002 A2, p 27-28)에 개시된 장치의 자기장 시뮬레이션을 도시하며, 여기서 한면 상에 컷아웃 또는 릴리프 이미지를 가지는 자화성 다이, 예컨대 연자성 철 다이를 (도면에서 새김된 μ=2000 연자성 철 다이 바로 아래에 배치된 S-N 영구 자석(99)으로 표시되는) 다이에 초점을 맞춘 자기장에 노출시킨다. 새김을 통해 급격한 국부 N-S-N 자기장 전이가 생성되지 않고, 그보다는 자기장 밀도에 점차적인 변화만이 생겼으며, 이는 언급된 종래 문헌에서 인용된 일종의 언샤프(unsharp) 배향 효과를 일으킨다. 따라서, 종래 기술의 이 장치는 문자 또는 그림과 같은 선명한 자성 이미지를 자성 인쇄로 전사시킬 수 없다.
새김된 피쳐는 충분히 크고 깊어서, 생성되는 국부 자기장 변화가 임프린팅된 시트 또는 웨브 재료를 통해 또는 공기 간극을 통해 배향할 자성 코팅에 영향을 줄 수 있어야 한다. 국부적으로 생성된 N-S-N(각각 S-N-S) 전이에 해당하는 자석의 양극 원격장은 거리의 세제곱으로 현저히 감소한다. 일반 용지는 100 ㎛ 범위의 두께를 가진다. 새김 피쳐, 예컨대 새김 선의 최소 크기 및 심도는 바람직하게는 상기 시트 또는 웨브의 두께를 초과해야 한다. 바람직하게는, 새김된 피쳐의 크기는 캐리어의 두께의 2배 이상이다. 또한, 새김은 임의의 종단면 형상, 특히 삼각형, 반원형 또는 직사각형을 가질 수 있다. 직사각형 종단면이, 선명한 피쳐 형성(해상도)을 가능하게 하므로 바람직하다. 또한, 더욱 깊은 새김은 더 높은 국부적인 자기장 변화를 초래하므로, 바람직한 선택사항이다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 소정의 표식, 예컨대 자성 디자인 또는 이미지를 인쇄된 문서에 전사하는 방법을 개시한다. 이러한 방법은
a) 시트 또는 웨브의 제1면의 적어도 일부에, 1종 이상의 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 잉크 또는 코팅 조성물 층을 도포하는 단계;
b) 도포된 잉크 또는 코팅 조성물이 젖어 있는 동안 단계 a)의 코팅된 시트 또는 웨브를 영구 자성 재료로 된 자성체 표면에서 자기장에 노출시켜, 상기 자성 또는 자화성 입자를 상기 자기장에서 배향시키는 단계로서, 상기 자성체는 표면 불규칙부 형태로 소정의 표식을 보유하는 것인 단계;
c) 잉크 또는 코팅 조성물을 경화시켜 단계 b)의 배향된 자성 입자의 배향을 비가역적으로 고정하는 단계
를 포함하고, 상기 영구 자성 재료로 된 자성체는 영구적으로 자화되고, 자화는 표식 보유 표면과 실질적으로 수직 방향으로 배향되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 인쇄 설비에서 소정의 표식(예, 디자인 또는 이미지)을 인쇄된 문서 상에 연속 전사하는 방법을 개시하며, 상기 방법은
a) 표면 불규칙부 형태, 바람직하게는 표면 상에 디자인 또는 이미지를 한정하는 그라비어로 소정의 표식을 보유하는 영구 자성 재료로 된 자성체를 포함하는 판형의 얇은 장치를, 상기 표면이 실린더의 외면에 배치되도록 회전 가능한 실린더 둘레에 설치하는 단계;
b) 1종 이상의 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 잉크로 시트 또는 웨브의 제1 표면의 적어도 일부를 임프린팅하는 단계;
c) 인쇄된 잉크가 젖어 있는 동안 단계 b)의 임프린팅된 시트 또는 웨브를 상기 자성체의 표면에서 자기장에 노출시키고, 상기 자성 또는 자화성 입자를 상기 자기장에서 배향시키는 단계;
d) 잉크를 경화시켜, 단계 c)의 배향된 자성 입자의 배향을 비가역적으로 고정하는 단계
를 포함하고, 상기 판형 장치의 영구 자성 재료로 된 자성체를 영구 자화시키고, 자화는 표식 보유 표면과 실질적으로 수직 방향으로 배향되는 것이 바람직하다.
도포된 잉크 또는 코팅 조성물을 본 발명에 따른 자성체의 자기장에 노출시키는 단계는, 본 발명에서 코팅 또는 임프린팅된 기재, 즉 시트 또는 웨브를 상기 자성체의 새김되고 자화된 표면에 충분히 근접시키는 단계에 해당한다. 이러한 접근 및 근접으로 인쇄 또는 코팅 층의 자성 입자를 자기장에 대하여 배향시킬 수 있다. 특히, 시트 또는 웨브를 상기 자성체의 자화된 표면과 기계적 접촉시킬 수 있다. 대안적으로, 약간의 공기 간극 또는 중간 분리층을 제공할 수 있다.
특히 바람직한 구체예에서, 상기 임프린팅 또는 코팅된 제1 표면 반대측의 상기 시트 또는 웨브의 제2 표면을, 자화된 복합 영구 자성 재료의 자성체 새김면과 근접 또는 헐겁게 접촉시킨다.
상기 자화된 복합재의 자성체는 상기 개시된 바와 같은 장치의 자성체인 것이 바람직하다. 본 발명의 추가의 측면에서, 상기 장치를 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은
a) 하나 이상의 편평하거나 만곡된 표면을 가지는 영구 자성 재료로 된 비자화된 자성체를 포함하는 장치를 제공하는 단계;
b) 상기 표면 상에, 바람직하게는 단계 a)의 상기 자성체 표면에 소정의 표식을 새김하여 불규칙부를 형성하는 단계;
c) 단계 b)의 새김된 자성체를, 바람직하게는 새김면과 실질적으로 수직 방향으로 영구 자화시키는 단계
를 포함한다.
한 변형예에서, 상기 장치를 제조하는 방법은
a) 하나 이상의 편평하거나 만곡된 표면을 가지고, 바람직하게는 상기 표면과 실질적으로 수직 방향으로 자화된, 영구 자성 재료의 영구적으로 자화된 자성체를 포함하는 장치를 제공하는 단계;
b) 상기 표면 상에, 바람직하게는 단계 a)의 자성체 표면에 소정의 표식을 새겨 불규칙부를 형성하는 단계
를 포함한다.
상기 영구 자성 재료로 된 자성체는 이미 앞서 개시한 바와 같은 중합체 접합 복합체인 것이 바람직하다. 상기 표식의 새김은, 기계적 삭마 도구, 기체 또는 액체 분사 삭마 도구 및 레이저 삭마 도구를 포함하는 군에서 선택된 삭마 도구를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다.
1종 이상의 자성 입자를 포함하는 상기 잉크 또는 코팅 조성물은 시변각 자성 안료를 포함하는 시변각 자성 잉크인 것이 바람직하다. 본 발명을 실현하는 데 유용한 시변각 자성 안료는 다수의 간섭층을 포함하며, 층들 중 하나, 바람직하게는 중심층이 자성 재료를 포함한다. 시변각 자성 안료 구조에 관한 추가의 상세한 설명에 대해서는 도입부에 언급된 문헌, 특히 US 4,838,648, EP 686,675, WO 02/73250 및 WO 03/00801을 참조한다.
또한 잉크 또는 코팅 조성물은 스크린 인쇄 잉크, 그라비어 잉크 및 플렉소그래픽 잉크를 포함하는 액체 잉크 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 액체 잉크는 통상적인 점도 값이 20℃에서 0.1∼5 Pa*s이고, 자성 안료를 쉽게 배향시킨다.
잉크를 경화시키는 경화 기전은 용매 또는 물 증발뿐 아니라, 희석제의 증발을 포함하는 하이브리드 경화 기전 또는 UV-경화, UV-경화 및 다른 망상 반응, 예컨대 옥시중합 및 가교 반응에 기초할 수 있다.
본 발명의 방법은 전례가 없는 그래픽 해상도로 자성 및 시변각 자성 잉크에서 자성 디자인을 실현할 수 있다. 예컨대 자성 디자인 형태의 문자를 액체 잉크, 예컨대 스크린 인쇄 잉크로 인쇄된 시변각장으로 기입할 수 있다. 인쇄 자체는 기하학적으로 평면이더라도 상기 문자는 시각적으로 일종의 양각으로 나타날 수 있다(3D 효과). 이 방법은 지폐, 중요한 문서, 공문, 소비세 인지, 라벨, 호일, 트레드 또는 데칼 제조에 바람직하게 이용되며; 또한 개시된 방법을 적용하여 얻은 제품은 그 자체로 쉽게 인식가능하다.
본 발명은 도면 및 예시적인 구체예를 참조하여 추가로 예시될 것이다.
도 1: 자기장 시뮬레이션(공공연히 입수가능한 프로그램 Vizimag 2.5, John Stuart Breeteson, 2003으로 실현):
a) 수직으로 자화된 영구 자성판에서 직사각형 새김에 의해 자기장 선분을 가지는 단면;
b) 연자성 철(μ=2000)로 충전한, 수직으로 자화된 영구 자성판 내의 유사한 직사각형 새김을 통한 단면;
c) 하부의 영구 자석에 의해 자화된, 연자성 철판(μ=2000) 내의 유사한 직사각형 새김을 통한 단면.
도 2:
a) 시트 연장과 수직으로 자화된, 플라스토페라이트 가요성 자성판 내의 새김 패턴;
b) 자홍색-대-녹색 시변각 자성 잉크의 스크린 인쇄된 패치로 전사된 자성 패턴(cm 단위).
도 3:
a) 시트 연장과 수직으로 자화된, 플라스토페라이트 가요성 자성판 내의 새김 패턴;
b) 녹색-대-청색 시변각 자성 잉크의 플렉소그래피 인쇄된 패치로 전사된 자성 패턴(cm 단위).
도 4:
a) 시트 연장과 수직으로 자화된, 플라스토페라이트 가요성 자성판 내의 새김 패턴;
b) 연자성 잉크의 UV-경화 스크린 인쇄된 패치로 전사된 자성 패턴(cm 단위).
도 5:
a) 시트 연장과 수직으로 자화된, 플라스토페라이트 가요성 자성판 내의 새김 패턴;
b) 보자성 자성 잉크의 그라비어 인쇄된 패치로 전사된 자성 패턴(cm 단위).
실시예 1
표면과 수직 방향으로 자화된 플라스토페라이트판(모델 M100.8, Maurer magnetics AG, CH-8627 Gruningen)을, 크기가 다른 문자를 갖는 컴퓨터로 제어되는 기계적 새김 스테이션에서 새김하였다(도 2a 참조). 이들 새김의 특성은 다음과 같았다:
문자 높이 및 폭: 3∼7 mm
새김 깊이: 최소 문자에 대해 150 ㎛, 최대 문자에 대해 최대 250 ㎛.
선 폭: 최소 문자에 대해 200㎛ 내지 최대 문자에 대해 800 ㎛.
시변각 자성 안료를 포함하는 하기 배합표의 OVI(등록상표) 실크스크린 잉크를 제조하였다:
디에틸 케톤 23%
에틸 디글리콜 29%
비닐 VMCA 용액(유니온 카바이드) 22%
BYK-053 (BYK) 1%
시변각 자성 안료* 25%
* 자홍색-대-녹색, WO 02/73250에 개시된 7층 디자인: Cr/MgF2/Al/Fe-Ni/Al/MgF2/Cr. Fe-Ni 합금은 85% Fe/15% Ni이었다.
첨가제 및 안료의 혼입 전에 케톤-글리콜 용매에 비닐 수지를 용해시켰다. 25℃에서 1 Pa.s의 값에 도달하도록 동일한 용매 블렌드로 점도를 조정하였다. 특정 인쇄 프레스시 잉크를 흐르게 하기 위해 보충의 소포제가 필요할 수 있다.
스크린 인쇄된 패치 형태로 잉크를 표준 코팅지(80 g/m2)에 도포하고, 젖어 있는 동안 임프린팅된 종이를 상기 새김된 자성판 위에 두고, 임프린팅된 종이의 이면을 자성판의 새김된 상면에 노출시켰다. 그 다음 고온 기류를 사용하여 그 자리에서 잉크를 건조하였다.
도 2b는 자성판의 새김된 디자인이 시변각 자성 잉크 패치에 고해상도로 전사되었음을 보여준다; 이 패치는 일종의 3D 효과를 나타내고, 상이한 각도에서 인쇄물을 보면 움직이는 것처럼 보인다.
실시예 2
플라스토페라이트판(모델 M201.1, Maurer magnetics AG, CH-8627 Gruningen)을 표면과 수직 방향으로 자화시킨 다음, 기하학적 디자인(2개의 피라미드; 도 3a 참조)을 가지는 컴퓨터로 제어되는 기계적 새김 스테이션에서 새김하였다. 새김의 특징은 다음과 같았다.
높이 및 폭: 1.5 x 2.4 cm
새김의 깊이: 200 ㎛
선 폭: 200 ㎛
상부 피라미드에 상응하는 새김을 중합체로 채워, 편평한 표면의 새김된 판을 얻었다; 하부 피라미드에 해당하는 새김은 그대로 남겼다.
다음과 같은 배합의 시변각 자성 안료를 포함하는 OVI(등록상표) 플렉소그래피 잉크를 제조하였다.
Neocryl BT-105(Avecia) 41.5%
탈이온수 18%
Dowanol DPM(Dow) 6%
AMP-95TM(Angus Chemie GmbH) 1.5%
Neocryl BT-100 7%
Tego Foamex 800(Tego Chemie Service GmbH) 0.5%
Aerosil 200(Degussa) 0.5%
시변각 자성 안료* 25%
* 녹색-대-청색, 특허 US 4,838,648호에 개시된 5층 디자인 Cr/MgF2/Ni/MgF2/Cr; FLEX Products Inc.(Santa Rosa, CA)에서 입수.
배합 성분을 함께 분산시키고 생성된 혼합물의 점도가 25℃에서 20∼40 s DIN4의 값이 되도록 탈이온수로 조정하였다.
그 결과 얻어진 잉크를 패치 형태로 표준 보안지(100 g/m2)에 도포하고, 임프린팅된 종이를 실시예 1에 개시된 바와 같이 추가 처리하였다.
도 3b는 판 내의 새김 디자인이 양호한 해상도로 잉크 패치로 전사되는 것을 보여주는데, 새김을 중합체로 충전하여도 실질적으로 변하지 않았다.
실시예 3
실시예 1에서 사용된 바와 같은 플라스토페라이트판을 문자를 가지는 컴퓨터로 제어되는 기계적 새김 스테이션 상에서 새김하였다(도 4a 참조). 새김의 특징은 다음과 같았다.
문자 높이 및 깊이: 7 mm
새김의 폭: 250 ㎛
선 폭: 300 ㎛
시변각 성질이 없는 UV 건조 연자성 스크린을 하기 배합에 따라 공지된 절차로 제조하였다.
에폭시아크릴레이트 올리고머 37.5%
트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 단량체 14%
트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 단량체 14%
Genorad 16(Rahn) 1%
미분 철 25%
Aerosil 200(Degussa-Huels) 1%
Irgacure 500(CIBA) 6%
Genocure EPD(Rahn) 2%
잉크 패치를 백색 PVC 지지체(100 g/m2) 상에 스크린 인쇄하고, UV 방사선 경화 유닛을 사용하여 잉크를 그 자리에서 건조한 것 외에는 임프린팅된 지지체를 실시예 1에 개시된 바와 같이 처리하였다.
도 4b는 자성판의 새김된 디자인이 연자성 철 패치에 전사되었음을 보여준다; 상기 패치는 3D 효과를 나타내고, 상이한 각도에서 인쇄물을 보면 움직이는 것처럼 보인다.
실시예 4
실시예 1에서 사용된 바와 같은 플라스토페라이트판을 중공 원을 가지는 컴퓨터로 제어되는 기계적 새김 스테이션 상에서 새김하였다. 그 중심에는 유사 직경의 유사 모티프가 더 깊게 새겨져 있다(도 5a 참조). 새김의 특징은 다음과 같았다.
제1원 직경: 2 및 1.2 cm
제1 원반의 새김 깊이: 150 ㎛
제2원 직경: 1.5 및 0.7 cm
제2 원반의 새김 깊이: 250 ㎛
하기 배합에 따라 공지된 절차를 이용하여 보자력 자성 그라비어 잉크를 제조하였다.
에탄올 25%
에틸 아세테이트 25%
디시클로헥실프탈레이트(Unimoll 66, Bayer) 5%
푸마르산 변성 로진(ERKAMAR 3270, Robert Kraemer GmbH & Co) 5%
폴리비닐부티랄 수지(Pioloform BN18, Wacker-Chemie GmbH) 13%
자성 안료 345 Basf 15%
에탄올 4%
에틸 아세테이트 8%
안료의 혼입 전에 용매에 수지를 용해시켰다. 25℃에서 20∼40 s DIN4의 값 이 되도록 용매 블렌드로 점도를 조정하였다.
잉크를 패치 형태로 표준 보안지(100 g/m2)에 도포하고, 임프린팅된 종이를 실시예 1에 개시된 바와 같이 추가 처리하였다.
도 5b는 판의 새김된 디자인이 잉크 패치에 전사되었음을 보여준다; 상기 패치는 3D 효과를 나타내고, 상이한 각도에서 인쇄물을 보면 움직이는 것처럼 보인다.

Claims (22)

  1. 디자인 또는 이미지와 같은 표식(indicia)을, 시트 또는 웨브와 같은 기재에 도포되고 1종 이상의 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 습식 코팅 조성물에 자기적으로 전사하기 위한 장치(device)로서, 상기 장치는 영구 자성 재료로 된 자성체를 포함하고, 상기 자성 재료는 상기 자성체의 표면과 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향으로 영구 자화되며,
    - 상기 자성체의 표면은 새김(engraving) 형태로 표식을 보유하여, 자기장의 교란을 유발하고,
    - 상기 자성체는 평판 또는 원통형의 만곡판인 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 영구 자성 재료로 된 자성체는 거대분자 중합체 및 영구 자성 분말을 포함하는 중합체 접합 복합체이고, 상기 자성 분말은 코발트, 철 및 이의 합금, 이산화크롬, 자성 산화물 스피넬, 자성 가닛, 자성 헥사페라이트를 포함하는 자성 페라이트, 알니코 합금, 사마륨-코발트 합금 및 희토류-철-붕소 합금을 포함하는 자성 재료의 군에서 선택되는 것인 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자성체가 지지체 상에 장착되는 것인 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면은 비자성 재료로 피복되고, 이 재료로 상기 자성체 내의 새김이 충전되는 것인 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자성체 내의 상기 새김은 자성 재료로 충전되는 것인 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면은 표면 처리되어, 마찰 내성, 마멸 또는 마찰 내성 및 마멸이 감소되는 것인 장치.
  7. a) 시트 또는 웨브의 제1면의 적어도 일부에, 1종 이상의 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 잉크 또는 코팅 조성물 층을 도포하는 단계;
    b) 도포된 잉크 또는 코팅 조성물이 젖어 있는 동안, 단계 a)의 코팅된 시트 또는 웨브를 영구 자성 재료로 된 자성체 표면에서 자기장에 노출시켜, 상기 자성 또는 자화성 입자를 상기 자기장에서 배향시키는 단계로서, 상기 자성체는 평판 또는 원통형의 만곡판이고, 상기 자성체의 표면은 새김 형태로 소정의 표식을 보유하는 단계;
    c) 잉크 또는 코팅 조성물을 경화시켜 단계 b)의 배향된 자성 입자의 배향을 비가역적으로 고정하는 단계
    를 포함하는 디자인 또는 이미지와 같은 소정의 표식을 인쇄된 문서에 자기적으로 전사하는 방법으로서, 영구 자성 재료로 된 자성체는 상기 자성체의 표식 보유면과 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향으로 영구 자화되고, 상기 표면에서의 상기 새김된 표식은 상기 자기장의 교란을 유발하는 것인 전사 방법.
  8. a) 표면에 새김 형태로 소정의 표식을 보유하는 영구 자성 재료로 된 자성체를 포함하는 얇은 판형 장치를, 상기 새김된 표면이 실린더의 외면에 배치되도록 회전 가능한 실린더 둘레에 설치하는 단계;
    b) 상기 단계 a) 이후에, 1종 이상의 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 잉크로 시트 또는 웨브의 제1면의 적어도 일부를 임프린팅하는 단계;
    c) 인쇄된 잉크가 젖어 있는 동안 단계 b)의 임프린팅된 시트 또는 웨브를 상기 자성체의 표식 보유면에서 자기장에 노출시켜, 상기 자성 또는 자화성 입자를 상기 자기장에서 배향시키는 단계;
    d) 잉크를 경화시켜, 단계 c)의 배향된 자성 입자의 배향을 비가역적으로 고정하는 단계
    를 포함하는 디자인 또는 이미지와 같은 소정의 표식을 인쇄 설비(printing press)에서 인쇄된 문서 상에 자기적으로 연속 전사하는 방법으로서, 영구 자성 재료로 된 자성체는 상기 자성체의 표식 보유면과 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향으로 영구 자화되고, 상기 표면에서의 상기 새김된 표식은 상기 자기장의 교란을 유발하는 것인 전사 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 임프린팅 또는 코팅된 제1면 반대측에 있는 상기 시트 또는 웨브의 제2면을, 자화된 영구 자성 재료로 된 자성체의 표식 보유면의 자기장에 노출시키는 것인 전사 방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 영구 자성 재료로 된 자성체는 거대분자 중합체 및 영구 자성 분말을 포함하는 중합체 접합 복합체이고, 상기 자성 분말은 코발트, 철 및 이의 합금, 이산화크롬, 자성 산화물 스피넬, 자성 가닛, 자성 헥사페라이트를 포함하는 자성 페라이트, 알니코 합금, 사마륨-코발트 합금 및 희토류-철-붕소 합금을 포함하는 자성 재료의 군에서 선택되는 것인 전사 방법.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 영구 자성 재료로 된 자성체의 표면은 마찰 저항, 마멸 또는 마찰 저항 및 마멸의 감소를 위해 표면 처리하는 것인 전사 방법.
  12. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 표면의 새김은 자성 또는 비자성 재료로 충전하는 것인 전사 방법.
  13. 제7항 또는 제8항에 있어서, 잉크 또는 코팅 조성물은 스크린 인쇄 잉크, 그라비어 잉크, 및 플렉소그래픽 잉크를 포함하는 잉크의 군에서 선택되는 것인 전사 방법.
  14. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 1종 이상의 자성 입자는 시변각 자성 안료인 전사 방법.
  15. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 시트 또는 웨브는 지폐, 중요한 문서, 공문서, 소비세 인지, 라벨, 호일, 트레드(thread) 또는 데칼 제조에 사용하는 것인 전사 방법.
  16. 새김 형태로 표식을 보유하는 표면을 가진 영구 자화된 자성 재료로 된 자성체를 포함하고, 디자인 또는 이미지와 같은 상기 표식의 시트 또는 웨브 상에 도포된 습식 코팅 층으로의 자기적으로 유도된 전사를 위한 장치로서, 상기 자성체는 상기 자성체의 표식 보유면과 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향으로 영구 자화되고, 상기 표면에서의 상기 새김된 표식은 상기 자성체의 자기장의 교란을 유발하며, 코팅 층은 1종 이상의 시변각 자성 안료를 포함하는 장치.
  17. 1종 이상의 시변각 자성 안료 입자를 추가로 포함하는 1 이상의 코팅층을 포함하는 인쇄물로서, 상기 코팅층이 젖어 있는 동안 제1항 또는 제2항의 장치 표면에서 상기 코팅층을 자기장에 노출시킨 후 상기 코팅층을 경화시킨 결과, 표식이 상기 시변각 자성 안료 입자의 선택적인 배향을 통해 상기 코팅층에 구체화되는 것이 특징인 인쇄물.
  18. a) 1 이상의 편평하거나 원통형으로 만곡된 표면을 가지는 영구 자성 재료로 된 비자화된 자성체를 포함하는 장치를 제공하는 단계;
    b) 단계 a)의 상기 자성체 표면으로 소정의 표식을 새기는 단계;
    c) 표식 보유면과 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향으로 단계 b)의 새김된 자성체를 영구 자화시키는 단계
    를 포함하는, 제1항 또는 제2항의 장치의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 영구 자성 재료로 된 자성체는 거대분자 중합체 및 영구 자성 분말을 포함하는 중합체 접합 복합체이고, 상기 자성 분말은 코발트, 철 및 이의 합금, 이산화크롬, 자성 산화물 스피넬, 자성 가닛, 자성 헥사페라이트를 포함하는 자성 페라이트, 알니코 합금, 사마륨-코발트 합금 및 희토류-철-붕소 합금을 포함하는 자성 재료의 군에서 선택되는 것인 장치의 제조 방법.
  20. a) 1 이상의 편평하거나 원통형으로 만곡된 표면을 가지고, 상기 표면과 수직 방향으로부터 30°이상 벗어나지 않는 방향으로 자화되는 영구 자성 재료로 된 영구 자화 자성체를 포함하는 장치를 제공하는 단계;
    b) 단계 a)의 상기 자성체 표면으로 소정의 표식을 새기는 단계
    를 포함하는, 제1항 또는 제2항의 장치의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 영구 자성 재료로 된 자성체는 거대분자 중합체 및 영구 자성 분말을 포함하는 중합체 접합 복합체이고, 상기 자성 분말은 코발트, 철 및 이의 합금, 이산화크롬, 자성 산화물 스피넬, 자성 가닛, 자성 헥사페라이트를 포함하는 자성 페라이트, 알니코 합금, 사마륨-코발트 합금 및 희토류-철-붕소 합금을 포함하는 자성 재료의 군에서 선택되는 것인 장치의 제조 방법.
  22. 제20항에 있어서, 상기 표식의 새김은 기계적 삭마 도구, 기체 분사 삭마 도구, 액체 분사 삭마 도구 및 레이저 삭마 도구를 포함하는 군에서 선택된 도구로 실시하는 것인 장치의 제조 방법.
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