KR101659639B1 - 압력변색 보안 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유가 문서의 위조 방지를 위한 가역성 압력변색 보안 요소를 개시하고 있는 것으로, 상기 보안 요소는 탄성 중합체의 필름 또는 코팅층 내 광학적 콘트라스트 안료 입자의 집합을 포함하는 것을 특징으로 한다. 특정 구체예에서, 상기 입자는 필름 또는 코팅층의 면에서의 배열과는 실질적으로 상이한 자세로 배향된, 광학적 가변성 안료 박편이다.

Description

압력변색 보안 요소{Piezochromic Security Element}
본 발명은 보안 문서의 분야에 관한 것이다. 특히, 보안 문서 내로 혼입될 수 있거나, 보안 문서 상으로 부착 또는 인쇄될 수 있고, 사람의 손가락에 의해 발생될 수 있는 것과 같은 적절히 적용된 압력하에 가시적 색 변화를 나타내는 가역성 압력-민감성 장치에 관한 것이다.
적용된 압력으로 가역적으로 색을 변화시키는 압력변색 장치(piezochromic device)는 당해 분야에 공지되어 있다. EP-A 제0 530 369호(Myashita)는 마이크파인 오렌지-레드 결정으로서 수득된 인돌리노스피로벤조티오피란 유도체를 개시하고 있다. 적절한 압력을 적용하는 경우, 즉, 이들 결정을 포함하는 코팅의 표면을 문지르는 경우, 이들 결정은 선명한 딥 블루 색으로 변하고, 이들이 가시광선에 노출되어 다시 초기 오렌지 색으로 돌아올 때까지 유지된다.
WO-A 제03/089227호(Lutz)는 종이 제조 장치에 사용된 하나의 롤의 커버 층에서 압력 지시자로서 압력변색 물질의 적용을 개시하고 있다.
WO-A 제2005/092995호(Leroux)는 예를 들면, 은행권을 위조 방지하기 위해서 인쇄 잉크의 형태로 적용될 수 있는 가역성 압력변색 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 전자 공여 화합물과 전자 수용 화합물의 조합을 포함한다. 전자 공여 화합물은 이오노크로믹 물질(ionochromic substance)이고, 이 경우 pH-민감성 염료이다. 전자 수용 화합물은 최종 물질과 접촉하는 경우 이오노크로믹 화합물의 색을 발현시키는데 충분히 높지만, 색 변화의 가역성을 허용시키는데 충분히 낮은 산도를 나타내어야만 한다. 두 종류의 화합물은 코팅 조성물 중에 합해지고 기재에 적용된다. 압력 또는 마찰을 적용하는 경우, 강한 색이 발현되고, 1분 또는 2분 내에 소실된다.
보안 인쇄 용도에 있어서 WO-A 제2005/092995호의 시스템의 주요 단점은 압력의 적용 및 수반하는 색 변화 이후 시스템이 기존 상태로 돌아가는데 상당한 시간이 소요된다는 점이다. 양 방향으로 압력에 의해 가역성 색 변화를 빠르게 나타내는 압력변색 시스템은 매우 바람직할 것이다.
발명의 개요
놀랍게도, 본 발명의 발명자들은 유가 문서, 은행권 등의 보안 요소로서 적용시키는데 유용한, 완전히 가역적이고, 빠르게 반응하는 압력변색 장치가 상이한 물리적 원리, 현저하게는 기계적 원리를 기초로 실현될 수 있음을 현재 밝혀냈다.
본 발명의 가역성 압력변색 보안 요소는 탄성 중합체의 필름 또는 코팅층 중에 포함된, 광학적 콘트라스트 안료 입자의 집합을 기초로 한다.
본 발명은 탄성 고체로 경화될 수 있는, 액상 또는 점상 중합가능한 전구체 모노머(liquid or pasty polymerizable precursor monomer) 또는 올리고머 중에 광학적 콘트라스트 안료 입자의 집합을 포함하는 가역성 압력변색 보안 요소의 제조를 위한 코팅 조성물을 개시하고 있다.
상기와 같이 수득한 탄성 고체에서, 탄성 중합체의 압축 또는 신장시, 안료 입자의 밀도 및/또는 배향이 변한다. 결과적으로, 안료 입자에 광학적 콘트라스트 특성이 제공된다면, 가시적 색 변화가 일어난다. 압축 또는 신장에 반응하는 상기 가시적 색 변화는, 외부 압력의 해제시 상기 탄성 중합체 중의 안료 입자의 배열이 초기 상태로 복귀한다는 점에서, 가역적이다. 가시적 색 효과는 압력 작용 도구의 근처에, 또는 후면이 가시적으로 투명한 경우 장치의 후면으로부터, 또는 후자가 가시적으로 투명한 경우 압력 작용 도구를 통해 감지될 수 있다.
본 발명의 내용에서, 광학적 콘트라스트 안료 입자의 집합은 탄성 중합체 내에 가시적인 안료 입자의 임의의 종류 또는 안료 입자의 임의의 혼합물을 의미한다. 상기 안료는 반드시 동일한 단일 유형일 필요는 없으며, 따라서 안료 입자들의 집합은 다양한 종류의 안료, 주목할 만한 것으로는 하기 바람직한 옵션으로부터 선택된 안료를 하나 이상의 부분으로 포함할 수 있다.
바람직한 안료 입자는 비구형이고, 특히 이들은 침상 입자 또는 판상(plate-shaped) 또는 박편상(flake-shaped) 입자이다.
본 발명을 구체화하는 가장 바람직한 안료는 박막 간섭 안료(thin-film interference pigment), 특히 US 제4,705,300호, US 제4,705,356호, US 제4,721,271호 및 이들 특허에 언급된 문헌에 기재된 광학적 가변성 안료이다. 이들 안료는 파브리페로(Febry-Perot) 반사체/유전체/흡수체 층 구조를 포함하고, 여기서 상기 반사체는 알루미늄, 크롬, 니켈과 같은 금속, 또는 금속 합금이 바람직하다. 상기 유전체는 불화 마그네슘(MgF2) 또는 이산화규소(SiO2)가 바람직하고, 상기 흡수체는 크롬, 니켈 또는 탄소가 바람직하다.
본 발명을 구체화하는 바람직한 박편은 10 내지 50 마이크로미터 사이의 직경을 갖는다.
침상 입자 또는 판상- 또는 박편상 입자는 바람직하게는 배향된 상태로 탄성 중합체 내에 포함되고; 이러한 배향은 DE 제196 39 165 C2호에 개시된 것과 같은 상응하는 전단력의 적용을 통해 발효될 수 있다. 대안적으로, 상기 안료 입자는 외부 자기장, 예를 들면, EP 제1 641 624호 및 WO 제2008/046702 A1호에 개시된 것과 같은 자기장의 적용을 통해 배향될 수 있다. 이러한 목적에서, 상기 안료 입자는 상기 선택된 외부 자기장에 반응할 필요가 있다. 도 1은 코팅 내의 상기 안료 입자들이 어떻게 배향할 수 있는지를 개략적으로 도시한 것이다.
본 발명을 구체화하기 위한 바람직한 안료 입자는 자성 또는 자화가능한(magnetizable) 안료 입자로부터 선택된다.
상기 안료는 5 내지 20 중량%의 농도, 바람직하게는 10 내지 15 중량%의 농도로 탄성 중합체에 존재한다.
가장 바람직한 구체예에서, 상기 안료 입자, 바람직하게는 안료 박편은 코팅의 면에 대하여 거의 수직에 가깝게 배향된다. 본 발명의 문맥에서, "수직에"는 침상 입자의 침-축이 상기 면에 대한 법선으로부터 30° 이내에 있고, 박편상 입자의 박편-축이 필름 또는 코팅의 면으로부터 30° 이내에 있다는 것을 의미한다.
상기 탄성 중합체는 적절한 전구체 모노머 또는 올리고머의 중합을 통해 수득된다. 액상 또는 점상 코팅 조성물은 중합가능한 전구체 중의 안료 입자 및 충분한 첨가제를 분산시킴으로써 형성된다. 코팅 조성물은 적절한 코팅 또는 인쇄 기술을 이용하여, 필름의 형태로 기재에 도포되어, 목적하는 경우, 안료 입자의 결정된 배향도 생성하게 된다. 상기 적용된 코팅 조성물은 결과적으로 경화(고화)되어 상기 안료 입자를 포함하는 탄성 물질을 생성하게 된다. 이 생성된 필름은 압력변색 보안 장치로서 유용하다.
바람직한 구체예에서, 상기 압력변색 보안 장치의 표면은 뜻하지 않은 기계적 손상을 방지하기 위해서, 적어도 부분 투명한 보호 필름에 의해 추가로 피복된다. 바람직한 보호 필름은 투명 중합체 호일이다. 그러나, 보호 필름은 또한 UV-바니시 등과 같이 임의의 다른 유형의 보호 코팅일 수 있다.
압력변색 보안 장치의 추가의 구체예에서, 상기 안료 입자를 함유하는 탄성 중합체의 필름은 2개 이상의 적어도 부분 투명한 보호 필름 사이에 포함된다.
특히 바람직한 구체예는 광학적 가변성 압력변색 요소에 관한 것으로, 여기서 상기 안료는 불투명한 반사성 박편으로 이루어진, 바람직하게는 자성의, 광학적 가변성 안료이고, 그 박편은 1 마이크로미터 두께의 정도를 가지며, 10 내지 50 마이크로미터 정도의 면 연장을 가지며, 그것의 스펙트럼 선택적 반사성(색)은 박편의 면에 대한 시야 각에 따라 좌우된다. 본 발명의 문맥에서 "광학적 가변성"은 시야각 또는 입사각 의존성 색을 갖는다는 것을 의미한다.
상기 광학적 가변성 안료 박편은, 코팅 조성물이 탄성 고체로 경화되기 전에, 외부 자기장의 적용을 통해 코팅 조성물 중에서 박편의 배향을 허용하도록, 위자성 또는 자화가능한 박편인 것이 바람직하다.
사람 손가락으로 작용할 수 있는 것과 같은 적당한 압력, 신장력 또는 전단력을 광학적 가변성 박편을 포함하는 경화된 탄성 조성물에 적용시, 상기 압력을 받는 박편은 탄성 조성물 내에서 그들의 배향을 변화시키는데, 이는 결과적으로 국소적으로 상당히 가시적인 색 변화를 생성한다. 압력, 신장력 또는 전단력의 해제시, 상기 박편은 즉시 이전 자세로 돌아가고, 즉, 압력-의존 색 변화는 빠르고 완전 가역적이다.
탄성 코팅 중에 포함되어 있는 배향된 안료 박편의 집합 상의 기계적 압축의 효과는 도 2에 도시되어 있다. 탄성 코팅의 압축 장소에서, 상기 안료 박편은 코팅의 면을 향해 낮은 각을 채택하고, 이에 따라 향상된 경면 반사(specular reflection)를 나타낸다.
탄성 코팅 중에 포함되어 있는 배향된 안료 박편의 집합 상의 기계적 신장의 효과가 도 4에 도시되어 있다. 신장된 탄성 코팅에서, 상기 박편은 코팅의 면을 향해 낮은 각을 채택하고, 이에 따라 향상된 경면 반사를 나타낸다.
바람직한 구체예에서, 상기 광학적 콘트라스트 안료 입자를 함유하는 상기 코팅 조성물은 유가 문서, 은행권(banknote), 신분증명서(identity document), 출입 카드(access-card), 은행 카드와 같은 기재 상에, 또는 징세 목적으로 제공되는 라벨(label serving for tax collection purpose) 상에 보안 요소로서 사용된다.
바람직하게는, 상기 압력변색 보안 요소는 적어도 부분 투명한 중합체 호일에 의해 피복되고, 이는 경화 작업 이전에 적용되는 것이 바람직하다. 이는 탄성 코팅이 부주의하게 또는 고의로 흠집이 나지 않도록 보호하는 것을 허용한다. 상기 호일은 또한 신용 카드 또는 출입 카드, 또는 운송 증서의 오버-라미네이팅 호일일 수 있고, 이들은 이들 서류 상의 민감한 정보가 위조되는 것으로부터 방지하는 추가 기능을 가질 수 있다. 상기 호일은 또한 스탬핑 호일 조립체(stamping foil assembly)의 일부일 수 있다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 상기 압력변색 보안 요소과 상기 중합체 호일 사이의 추가 층, 예를 들면 접착을 증진시키기 위한 것, 박리 특성을 제공하기 위한 것, 또는 기타 기술적 및/또는 심미적 목적을 위한 것에 대한 필요성이 용도에 따라 존재할 수 있다.
상기 보안 장치의 특히 바람직한 구체예에서, 상기 박편을 함유하는 탄성 코팅 조성물은 2개 중 적어도 하나가 적어도 부분 투명한 2개의 중합체 호일 사이에 포함된다. 이는 예를 들면, 사람 손가락에 의해 상기 보안 장치의 제1 면으로부터 확인 압력을 적용시키는 동시에, 보안 장치의 제2 면, 즉, 상기 호일/탄성 코팅/호일 조립체로부터 생성된 색 변화를 관찰하는 것을 허용한다.
이러한 호일/탄성 코팅/호일 조립체는 보안 스레드(thread), 윈도우 또는 부착된 스탬핑 호일의 형태로 은행권 위에 사용될 수 있다. 보안 스레드로서 적용할 경우, 상기 호일 조립체는 신장된 스트라이프로 절단되고, 이것은 당업자에게 알려진 바와 같이, 종이 제조 동안에 보안 종이 내로 혼입된다. 압력의 가시적 효과를 관찰하기 위해서, 상기 보안 스레드는 종이 안에 전체적으로 매복되어서는 안되지만 윈도우-스레드를 갖는 경우(참조: EP-A-0 400 902)와 같이 일부 노출된다. 윈도우로서 적용하는 경우, 상기 호일 조립체는 어떠한 윈도우도 나타나지 않는 불투명 코팅(opacifying coating)을 담지하는 상기 보안 문서의 기저 층으로서 사용되거나(참조: WO 98/13211), 또는 대안적으로 당업자에게 알려진 바와 같이 종이 제조 공정 동안 종이 내로 혼입된다(참조: EP-A--0 860 298). 스탬핑 호일로서 적용하는 경우, 상기 호일 조립체는 박리가능한 캐리어 호일 상에 제조되고, 바람직하게는 당해 분야에 알려진 바와 같이 열활성화 가능한 접착 층이 제공된다(참조: WO 92/00855).
본 발명에는 유가 문서의 위조 방지를 위한 가역성 압력변색 보안 요소를 제조하기 위한 방법으로서,
a) 기재를 제공하는 단계;
b) 상기 기재의 적어도 일부에, 액상 또는 점상 중합가능한 전구체 모노머 또는 올리고머 중에 광학적 콘트라스트 안료 입자의 집합을 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계;
c) 상기 코팅 조성물을 탄성 중합체로 경화(curing)시키는 단계
를 포함하는 방법이 개시되어 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 광학적 가변성 박편 안료는 자성 또는 자화가능한 안료이고, 단계 b)는 외부 자기장의 도움으로, 도포된 코팅 중에 상기 박편 안료를 자성 배향시키는 것을 포함한다.
상기 자성 배향은 WO 제2005/002866호 및 WO 제2008/046702호에 기재된 자화된 영구 자성 물질의 조판을 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법은 또한 상기 적용된 코팅 조성물을 적어도 부분 투명한 중합체 호일로 피복하는 추가 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 방법에 사용된 기재는 추가로 적어도 부분 투명한 중합체 호일일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 보안 요소는 보안 문서 또는 물품, 예를 들면, 유가 문서, 은행권(banknote), 신분증명서(identity document), 출입 카드(access-card), 은행 카드, 또는 징세 또는 기타 목적으로 제공되는 라벨의 위조 방지에 사용될 수 있다.
추가로, 본 발명은 본 발명에 따른 보안 요소를 담지하는 보안 문서 또는 물품, 예를 들면 유가 문서, 은행권, 신분증명서, 출입 카드, 은행 카드, 또는 징세 또는 기타 목적으로 제공되는 라벨을 개시하고 있다.
이하, 본 발명의 가역성 압력변색 보안 요소는 도면 및 후술하는 비제한적 실시예에 의해 추가로 설명된다.
도 1은 외부 자기장의 영향을 받은 탄성 코팅 내의 광학적 가변성 자성 안료 박편의 배열을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 배향된 박편 안료를 포함하는 코팅의 압축으로 인한 탄성 변형으로부터 생성된 광학 효과의 기원을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 코팅을 담지하는 유리판을 통해 보여지는 바와 같이, 배향된 광학적 가변성 자성 안료를 포함하는 코팅의 광학적 특성 상에 미치는 손가락 압력의 효과를 나타낸다.
도 4는 배향된 박편 안료를 포함하는 코팅의 신장(elongation)으로 인한 탄성 변형으로부터 생성된 광학 효과의 기원을 개략적으로 나타낸다.
도 5a는 신장 없이, 그리고 도 5b는 신장 하에 배향된 광학적 가변성 자성 안료를 포함하는 코팅의 광학적 특성에 미치는 신장 효과를 나타낸다.
도 6은 ID-카드 상의 보안 요소로서 본 발명의 압력 민감 코팅의 적용을 개략적으로 나타낸다.
중합체
바람직하게는, 상기 안료를 포함하는데 사용된 중합체 결합제는 외부 압력 또는 힘의 영향 하에 치수의 완전 가역적이고 탄성적인 변화를 허용하여, 원래의 치수가 실온에서 상기 압력 또는 힘을 제거한 후 신속하게 또는 거의 즉시 회복되도록 하는 고분자량 탄성 중합체이다.
상기 압력변색 보안 요소를 구체화하기 위한 탄성 결합제로서 사용될 수 있는 상기 중합체는 천연 고무, 및 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴레이트 라텍스계, 폴리클로로프렌(네오프렌), 니트릴 고무, 부틸 고무, 폴리설파이드 고무, 시스-1,4 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌 삼원공중합체(EPDM 고무), 실리콘 고무 및 폴리우레탄 고무, 다공성 실리콘, 및 당해 분야에 개시된 기타 적절한 중합체를 포함하는 합성 고무와 같은 고가요성 중합체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
상기 안료-함유 탄성 중합체의 압축 또는 신장시 최대의 가시적 효과를 수득하기 위해서, 특히 탄성 결합제 매트릭스 중에 상기 안료 입자의 배향을 생성하기 위해서, 비구형 안료 입자, 예를 들면, 침상 입자 또는 박편상 입자를 사용하는 것이 유리하다.
탄성 결합제 중의 상기 안료 입자들의 위치 배향은 탄성 상태를 채택하기 위해서 결합체의 경화를 통해 결과적으로 고정되어야 한다. 신속한 경화 시스템이 유리하고, UV- 또는 EB(전자빔) 경화 코팅 조성물이 상응하여 바람직한데, 이는 코팅 과정 이후에 상기 안료 입자의 즉각적인 적소 고정(in situ fixation)을 허용하기 때문이다.
그러나, 열적 경화 탄성 중합체 시스템, 예를 들면, 2성분 실리콘이 또한 사용될 수 있고; 이러한 경우에, 상기 안료 입자들의 배향은 외부 힘, 예를 들면 자기장을 통해 열적 경화 방법의 초기 단계 동안, 상기 중합체가 장소 및 배향에서 상기 안료 입자를 유지하기 위해서 충분히 고정화될 때까지 유지되어야 한다.
추가로, 건강 및 환경적 이유로, 코팅 조성물의 용매 함량을 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 무-용매 제형이 바람직한 옵션이다.
안료 혼입
상기 코팅 조성물 중의 상기 안료 농도는 손가락 끝으로 가능한 것과 같은 적절한 압력의 적용시 최대의 가시적 효과가 생성되도록 선택되어야 한다. 박편 안료, 예를 들면, US 제4,838,648호에 개시된 광학적 가변성 안료 박편의 경우, 상기 안료 농도는 박편 입자가 인쇄 후 수평으로 배열, 즉, 입자의 큰 표면이 인쇄된 기재 표면과 평행인 경우 상기 인쇄된 필름에서 최대 표면 보호범위가 수득되도록 선택되어야 한다. 최대의 가시적 효과를 수득하기 위해서, 상기 안료 입자는 기재 면에 대하여 수직에 가깝게 배향되는 것이 바람직하다.
본 발명을 구체화하기 위해서 사용될 수 있는 박편상 박막 광학 간섭 안료(flake-shpaed thin-film optical interference pigment)는 US 제4,705,330호; US 제4,705,356호; US 제4,721,271호, 및 이들에 언급된 문헌에 기술되어 있다.
외부 자기장을 사용하여 상기 안료 입자의 자성 배향을 허용하기 위한 자성 광학적 가변성 안료는 WO 제02/073250호; US 제4,838,648호; EP-A-686675; WO 제03/00801호 및 US 제6,838,166호에 개시되어 있고, 이들 문헌은 본원에 참조로 인용되어 있다.
한편, 탄성 중합체를 함유하는 박편-안료의 압축 상태와 해제 상태 사이의 양호한 가시적 콘트라스트를 수득하도록, 박편 안료를 회전시키기 위해서, 상기 안료 농도는 과도하게 높아서는 안된다. 상기 탄성 중합체 중의 상기 박편 안료의 최적 농도는 입자 크기 및 비중과 같은 특정 안료 특성, 뿐만 아니라 최종 코팅 두께와 같은 코팅 매개변수에 좌우되고, 따라서 각각의 적용에 최대의 가시적 효과를 수득하기 위해서 당업자에 의해 경우에 따라 결정되어야 한다. 최적 안료 농도는 일반적으로 잉크의 1 내지 30 중량%이고, 대부분의 경우 5 내지 15 중량%이다.
특정 안료 로트에서 평균 입자 크기 및 크기 분포는 실현가능한 결과에 대해 영향을 준다. 보다 큰 입자 크기(10 내지 50 ㎛의 범위인 박편 직경) 및 가능한 균질한 크기 분포가 최적 효과를 수득하기 위해 요구된다. 그러나, 큰 박편 직경이 크면 클수록, 코팅은 코팅 필름 내 안료의 수직 배향을 허용하도록 두꺼워야 한다.
박편 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물은 바람직하게는 스크린-인쇄 또는 바-코팅(bar-coating)과 같은 액체-잉크 인쇄 기술을 통해 경질 기재 위로 적용된다. 적용되어 경화된 코팅층의 최종 두께는 사용된 안료에 따라 크게 좌우되고, 수직 자세를 채택하는 안료 박편의 용이한 회전을 허용하기 위해서 50 ㎛ 또는 이상이 바람직하다.
상기 필름 또는 코팅층의 면에서의 배열과는 실질적으로 상이한 자세로의 안료 박편의 임의의 배향은 압력의 적용시 특정 색 변화를 나타낼 것이다. 그러나, 상기 색 변화는 기재 면에 대하여 수직에 가까운 자세로 탄성 중합체에 배치된 안료 입자와 가장 강하게 나타난다. 또한, 이러한 특정 적용을 위해 안료 박편의 직경 보다 훨씬 작은 코팅 두께를 사용하는 것은 바람직하지 않다.
코팅 조성물 중에 자성 입자의 배향을 위한 물질 및 기술, 뿐만 아니라 상응하는 인쇄 방법은 US 2,418,479; US 2,570,856; US 3,791,864; DE 2006848-A; US 3,676,273; US 5,364,689; US 6,103,361; US 2004/0051297; US 2004/0009309; EP-A-710508; WO 02/090002; WO 03/000801; WO 2005/002866; US 2002/0160194; WO 2006/061301; WO 2006/117271; WO 2007/131833; WO 2008/009569; WO 2008/046702에 기재되어 있고, 이들 문헌은 본원에 참조로 인용되어 있다.
상기 코팅 조성물은 기타 유형의 안료 및/또는 염료를 추가로 포함할 수 있다. 이에 따라 비자성 광학적 가변성 안료, 첨가-색-혼합 안료, 무지개색 안료, 액정 중합체 안료, 금속성 안료, 자성 안료, UV-, 가시- 또는 IR-흡수 안료, UV-, 가시- 또는 IR-발광 안료, UV-, 가시- 또는 IR-흡수 또는 발광 염료, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 코팅 조성물은 예를 들어 EP-B-0 927 750에 개시된 바와 같은 법죄수사용 타간트(forensic taggant)를 추가로 포함할 수 있다.
실시예 1: 2성분 실리콘 탄성 중합체 중의 광학적 가변성 자성 안료
본 발명에 따른 압력-민감성 광학적 가변성 보안 요소를 제조하기 위한 코팅 조성물은 열 경화성 무용매 2성분 실리콘 탄성 중합체 Sylgard 527 Primerless Silicone Dielectric Gel[(제조원: 다우 코닝(Dow Corning)] 중에 광학적 가변성 자성 안료 입자를 분산시킴으로써 제형화되었다.
Sylgard 527의 2개의 성분은 0.9:1.1 중량비로 실온에서 완전 혼합하였다. Sylgard 527 겔은 별개의 용기에 성분 A 및 B를 포함하여 하나의 키트(kit)로서 제공된다. 2개의 성분은 전형적으로 1:1 중량 비로 혼합된다. 초기 혼합물 중에 파트 A에 대한 파트 B의 비를 증가시킴으로써 다소 단단한 겔을 수득할 수 있다.
이어서, 자성 광학적 가변성 안료[US 제4,838,648호에 기재된 바와 같이 "그린-투 블루(green-to blue)", 5-층 디자인 Cr/MgF2/Ni/MgF2/Cr, 제조원: 미국 캘리포니아주의 산타로사 소재의 플렉스 프로덕츠 인코포레이티드(Flex Products Inc.]는 Sylgard 527 혼합물 중에 10 중량%의 농도로 분산되었고, 상기 안료-함유 코팅 조성물은 투명 중합체 호일(Puetz-Folien으로부터 100㎛ PVC) 또는 유리판(현미경 검사 슬라이드) 위에 코팅 바(핸드-코터)에 의해 약 100㎛ 두께로 적층되었다.
상기와 같이 수득한 필름을 Sylgard 527 결합제의 점성을 증가시키기 위해서 80℃에서 5분 동안 핫 플레이트 상에 예비-건조시켰다. 이후에, 코팅 중의 안료 입자들은 WO 2008/046702 A1에 기재된 것와 같이 "플라스토페라이트(plastoferrite)" 자석을 사용하여, 기재 면에 대해 수직에 가까운 자세로 배향되었다. 생성된 필름은 균일하게 회색이고 부분적으로 투명하게 나타났다. 상기 필름은 Sylgard 결합제의 점성이 내부에 포함된 안료 입자의 위치 및 배향을 유지하는데 매우 충분할 때까지 자석 위에 유지시킨 후, 150℃에서 30분 동안 오븐에서 경화시켰다. 경화된 필름은 고가요성이고, 기계적 탄성 거동을 나타내었다. 상기와 같이 수득한 필름을 기계적 손상(흠집)에 대해 보호하기 위해서, 그것을 투명한 자가 접착 호일로 피복하였다.
손가락끝과 기재 사이의 탄성 필름을 압축시, 어두운 회색에서 밝은 녹색으로의 선명하고 완전히 가역적인 색 변화가 기재의 후면으로부터 관찰되었다(도 3 참조).
실시예 2: UV-경화성 유전체 겔 중의 광학적 가변성 자성 안료
본 발명에 따른 압력-민감성 광학적 가변성 보안 요소를 제조하기 위한 코팅 조성물은 UV-경화성 1성분 무용매 실리콘 유전체 겔 X3-6211 Encapsulant (제조원: 다우 코닝) 중에 광학적 가변성 안료 입자를 분산시킴으로써 제형화되었다.
실시예 1에서와 같은 동일한 자성 광학적 가변성 안료는 7.5 중량%의 농도에서 실리콘 겔 X3-6211 중에 분산되었고, 안료-함유 코팅 조성물은 투명한 중합체 호일(100㎛ PVC, 제조원: Puetz-Folien) 위로 또는 유리판(현미경 검사 슬라이드) 위로 코팅 바(핸드-코터)에 의해 약 100㎛ 두께로 적층되었다.
이후에 X3-6211 결합제 중의 안료 입자는 WO 2008/046702 A1에 기재된 것과 같은 자석을 사용하여 기재 면에 대해 60°근접한 각도를 형성하기 위해서 배향된 후, 당해 분야에 공지된 통상적인 UV-방사선 경화 단위를 사용하여 적소에 건조시켰다.
경화된 필름은 고가요성이고 탄성 거동을 나타내었다. 기계적 손상에 대해 필름을 보호하기 위해서 그것을 투명한 자가 접착 호일로 피복하였다.
손가락끝과 유리판 사이의 탄성 필름을 압축하는 경우, 어두운 회색에서 푸른 녹색으로의 가역성 투명 변화가 관찰되었다.
실시예 3: 2성분 실리콘 탄성체 중의 광 회절성 안료
본 발명에 따른 압력-민감성 보안 요소를 제조하기 위한 코팅 조성물은 실시예 1에 기재된 것과 같이 열 경화성 무용매 2성분 실리콘 탄성체 Sylgard 527 Primerless Silicone Dielectric Gel(다우 코닝) 중에 알루미늄 박편 안료를 분산시킴으로써 제형화하였다.
SpectraFlair 안료 Silver 1500-20[제조원: 미국 캘리포니아 JDSU 소재의 플렉스 프로덕츠(FLEX Products)]은 8 중량%의 농도로, Sylgard 527 혼합물 중에 분산되었고, 코팅 조성물을 함유하는 안료는 유리판(현미경검사 슬라이드) 위로 코팅 바(핸드-코터)에 의해 약 100㎛ 두께로 적층되었다.
상기 수득한 필름은 150℃에서 30분 동안 오븐에서 경화된 후, 투명한 자가 접착 호일로 피복하였다. 손가락끝과 기재 사이의 탄성 필름을 압축하는 경우, 은색에서 다양한 밝은 무지개색으로의 변화가 기재의 후면으로부터 관찰되었다.
실시예 4: 배향된 광학적 가변성 안료 박편을 포함하는 탄성 코팅의 신장 효과
본 발명에 따른 전단력-민감성 보안 요소를 제조하기 위한 코팅 조성물은 실시예 2에 기재된 것과 같이 UV-경화성 1성분 무용매 실리콘 유전체 겔 X3-6211 Encapsulant(제조원: 다우 코닝) 중에 광학적으로 가변성 자성 안료 입자를 혼입함으로써 제형화되었다.
그 분산액의 밴드는 투명한 중합체 호일(100㎛ PVC: 제조원: Puetz-Folien) 위로 코팅 바(핸드-코터)에 의해 약 100㎛ 두께로 적층되었다. 기재 면에 대해 수직에 가까운 안료 입자의 배향 후, 상기 필름은 UV 경화에 의해 부분 건조되었고, 제2 중합체 호일은 필름 표면 위에 배치되어 샌드위치 모양의 배열을 형성하였다. 이어서, 탄성 필름은 UV로 추가 경화되었다. 도 5a는 2개의 가요성 기재 사이에 있는 어두운 회색 외관을 갖는 비신장된, 배향된 코팅을 나타낸다. 도 5b는 도 5a의 코팅에 미치는 기계적 신장의 효과를 나타내고, 어두운 회색에서 밝은 녹색으로 선명하고 완전히 가역적인 색 변화가 관찰된다.
실시예 5: UV-경화성 유전체 겔 중의 광학적 가변성 자성 안료의 적용 예
실시예 2에 기재된 압력 민감성 코팅 조성물은 예를 들면 도 6에 나타낸 것과 같이 ID 카드 상의 보안 요소로서 사용될 수 있다. 플라스틱 카드의 제조는 전형적으로 i) 코어 시트(core sheet)의 플라스틱 배합/성형, ii) 인쇄, iii) 적층 및 iv) 절단/엠보싱(embossing)의 4가지 단계를 포함한다. 2개-면 압력 민감성 특징을 수득하기 위해서, 지시된 것과 같이 성형 단계 i) 이후 코어 플라스틱 시트 내로 3개의 서클로 절단하고, 실시예 2에서 주어진 것과 같이 제조된 압력 민감성 코팅 조성물로 충전하였다. 압력 민감성 코팅의 UV 경화 후, 플라스틱 코어 시트는 양면 위에 각각의 투명 호일로 오버-라미네이팅하였다. 이외에는 보통과 같이 상기 카드를 처리(인쇄, 절단 등)할 수 있다.
이러한 플라스틱 카드의 압력 민감성 요소는 전면에서 관찰하면서 후면으로부터 터치하는 경우 진한 색에서 녹색으로의 투명한 변화를 나타낸다. 대안적으로, 전면 상의 중간 서클은 터치할 수 있어서 라미네이팅된 커버 층에 의한 압력의 기계적 전달을 통해, 전면으로부터 관찰되는 경우 외부 2개의 서클에서 진한 색으로부터 녹색으로의 색 변화를 유도할 수 있다.
상기 주어진 실시예는 어떻게 압력변색 보안 요소가 고 가요성 및 탄성 중합체 층 중에 박편상 안료 입자의 배향 및 고정을 통해 생성될 수 있는지, 바람직하게는 무용매 및 UV-경화성 전구체 물질의 적용을 통해 생성되는지를 예시하여 보여준다. 탄성 중합체 층의 두께에 따라, 최적 광학 효과는 5 내지 15 중량%의 안료 농도로 수득된다. 비교적 두꺼운 필름를 사용하면, 향상된 효과가 수득되지만, 실현가능한 두께는 인쇄 공정의 공정 인자 및 건조 한계에 의해 제한된다.
본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 실시예에서 주어진 정보에 근거하여, 당업자는 기술된 발명의 추가의 구체예를 유도할 수 있을 것이다.

Claims (32)

  1. 유가 문서의 위조 방지를 위한 가역성 압력변색 보안 요소(reversibly piezochromic security element)로서,
    상기 보안 요소는 탄성 중합체의 필름 또는 코팅층 내에, 광학적 콘트라스트 안료 입자(optically contrasting pigment particle)의 집합을 포함하고, 여기서 안료 입자의 적어도 일부는 (i) 박편상 입자이고, (ii) 필름 또는 코팅층의 면의 배열과 상이한 위치로 배향되는 것을 특징으로 하는 가역성 압력변색 보안 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안료 입자의 적어도 일부는 박막 간섭 안료 입자들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자의 적어도 일부는 광학적 가변성 안료 입자들(optically variable pigment particle)의 군으로부터 선택되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자의 적어도 일부는 파브리페로(Fabry-Perot) 반사체/유전체/흡수체 층 구조를 포함하는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자의 적어도 일부가 10 내지 50 마이크로미터의 범위에 있는 직경을 갖는 박편인 가역성 압력변색 보안 요소.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자의 적어도 일부는 자성 또는 자화가능한 안료 입자들(magnetizable pigment particle)의 군으로부터 선택되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자는 5 내지 25 중량%의 농도로 필름 또는 코팅층에 존재하는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  8. 제7항에 있어서, 상기 안료 입자의 적어도 일부는, 기재의 면에 대해 수직에 가깝게 배향되어, 상기 박편상 입자의 박편-축이 필름 또는 코팅의 면으로부터 30° 이내가 되도록 하는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 중합체는 천연 고무와, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴레이트 라텍스계, 폴리클로로프렌(네오프렌), 니트릴 고무, 부틸 고무, 폴리설파이드 고무, 시스-1,4 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌 삼원공중합체(EPDM 고무), 실리콘 고무, 폴리우레탄 고무, 및 다공성 실리콘을 포함하는 합성 고무로 이루어지는 고가요성 중합체의 군으로부터 선택되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 중합체는 UV-경화 및 전자빔-경화 중합체들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 중합체가 2성분 실리콘 탄성 중합체 또는 1성분 실리콘 유전체 겔인 가역성 압력변색 보안 요소.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자를 함유하는 탄성 중합체의 필름은 적어도 부분 투명한 보호 필름에 의해 피복되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안료 입자를 함유하는 탄성 중합체의 필름은 2 개의 적어도 부분 투명한 보호 필름 사이에 포함되는 것인 가역성 압력변색 보안 요소.
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  22. 유가 문서의 위조 방지를 위한 가역성 압력변색 보안 요소의 제조 방법으로서,
    a) 기재를 제공하는 단계;
    b) 상기 기재의 적어도 일부에, 액상 또는 점상 중합가능한 전구체 모노머 또는 올리고머 중에, 적어도 일부가 박편상 입자인 광학적 콘트라스트 안료 입자의 집합을 포함하는 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및
    c) 안료 입자를 배향하는 단계, 및
    d) 코팅 조성물을 탄성 중합체로 경화시키는 단계
    를 포함하는 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 박편상 안료 입자는 광학적 가변성 박편상 안료 입자이고, 상기 광학적 가변성 박편상 안료 입자는 자성 또는 자화가능한 안료이고, 상기 단계 c)는 외부 자기장의 도움으로 상기 도포된 코팅 중에 상기 박편 안료를 자성 배향시키는 것을 포함하는 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 자성 배향은 자화된 영구 자성 물질의 조판을 사용하여 수행하는 것인 제조 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 적어도 부분 투명한 중합체 호일에 의해 피복되는 것인 제조 방법.
  26. 제22항 내지 제24항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 적어도 부분적으로 투명한 중합체 호일인 제조 방법.
  27. 제1항 또는 제2항에 따른 보안 요소를 담지하는 보안 문서.
  28. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보안 문서 및 물품의 위조 방지를 위한 보안 요소.
  29. 제28항에 있어서, 상기 보안 문서 또는 물품은 유가 문서, 은행권, 신분증명서, 출입 카드, 은행 카드, 및 징세 목적으로 제공되는 라벨로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 보안 요소.
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