KR102404154B1 - 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성으로 2축 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층의 형성, 상세하게는 보안 문서 또는 보안 물품에 대한 위조 방지 수단, 또는 장식용 목적을 위한 장치 및 방법 분야에 관한 것이다. 본원에 기재된 방법은 a) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재 표면 상에 도포하는 단계, b) 할박 실린더 조립체를 포함하는 자석 조립체의 동적 자기장에 상기 방사선 경화성 코팅 조성물을 노출시키는 단계, 및 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들을 그들의 채택 위치 및 배향들로 고정시키기 위해, 상기 단계 b)의 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 제 2 상태로 경화시키는 단계로서, 상기 단계는 단계 b)와 부분적으로 동시에, 또는 동시에 수행되는 단계를 포함한다.

Description

소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 위한 장치 및 방법 {Devices and Methods for Orienting Platelet-Shaped Magnetic or Magnetizable Pigment Particles}
본 발명은 자성으로 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층(optical effect layer: OEL)의 형성 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보안 문서 또는 보안 물품에 대한 위조 방지(anticounterfeit) 수단, 또는 장식용 목적으로서의 상기 OLE의 형성 장치 및 방법을 제공한다.
보안 요소 및 보안 문서 제조용 자성 또는 자화성 안료 입자들, 특히 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크, 코팅 조성물, 코팅, 또는 층의 용도는 당업계에 공지되어 있다.
보안 기능(security features), 예를 들어, 보안 문서를 위한 보안 기능은, "은폐(covert)" 및 "노출(overt)" 보안 기능으로 분류될 수 있다. 은폐 보안 기능에 의해 제공되는 보호는 이러한 기능이 숨겨져 있고, 전형적으로 검출용 특수 장비와 지식을 필요로 하는 점에 의존하는 반면, "노출형" 보안 기능은 인간의 비-보조(unaided) 감각으로 쉽게 검출가능하며, 예를 들어, 이러한 기능은 가시적이고/이거나 촉각을 통해 검출할 수 있는 반면, 여전히 제조 및/또는 복제하기가 어려울 수 있다. 그러나, 노출형 보안 기능의 유효성은 보안 기능으로서 쉽게 인식될 수 있는 점에 매우 의존하는데, 사용자는 그들이 보안 기능의 존재 및 특성에 대해 알아야만 그 보안 기능에 기초한 보안 점검을 실제로 수행할 것이기 때문이다.
배향된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 또는 층이, 예를 들어, US 2,570,856, US 3,676,273, US 3,791,864, US 5,630,877 및 US 5,364,689에 기재되어 있다. 코팅 중의 자성 또는 자화성 안료 입자는 상응하는 자기장의 적용을 통해 상기 비경화된 코팅 중의 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 국소 배향시키고, 이어서 상기 입자를 경화시킴으로써, 자성의 적용으로 유도된 이미지, 디자인 및/또는 패턴의 생산을 가능케 한다. 이는 특별한 광학 효과, 즉 자성으로 유도 고정되고, 위조 방지성이 큰 이미지, 디자인 또는 패턴을 발생시킨다. 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자에 기반한 보안 요소는 자성 또는 자화성 안료 입자 또는 상응하는 잉크 또는 상기 입자를 포함하는 조성, 및 상기 잉크 또는 조성물을 적용하고 적용된 잉크 또는 조성물에 상기 안료를 배향시키기 위해 사용하는 특별한 기술 둘 다에 접근성을 가져야만 생산될 수 있다.
예를 들어, US 7,047,883은 코팅 조성물 내의 자성 또는 자화성 광학 가변성 안료 플레이크(flake)를 배향시킴으로써 수득된 광학 효과층(OEL)을 생산하기 위한 장치 및 방법을 개시하고 있다; 상기 기재된 장치는 상기 코팅 조성물을 함유하고 있는 기재 아래에 배치된 영구 자석의 특정한 배열로 이루어진다. US 7,047,883에 따르면, 상기 OEL 내의 자성 또는 자화성 광학 가변성 안료 플레이크의 제 1 부분은 제 1 방향으로 빛을 반사시키도록 배향되고, 상기 제 1 부분에 인접한 제 2 부분은 제 2 방향으로 빛을 반사시켜, OEL을 기울일 경우, 시각적인 "플립-플롭(flip-flop) 효과"를 생성하도록 정렬된다.
WO 2006/069218 A2는 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 플레이크를 포함하고 있는 OEL을 구비한 기재를 개시하고 있으며, 상기 OEL이 기울어질 때, 바가 움직이는 것으로 보이는 방식("롤링-바")으로 배향된다. WO 2006/069218 A2에 따르면, 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 플레이크를 함유하는 기재 아래의 영구 자석의 특정한 배열은 곡면을 모방하도록 상기 플레이크를 배향시키기 위해 제공된다.
US 7,955,695는 강한 간섭색으로 나비의 날개를 모방한 시각적 효과를 생성하도록, 소위 거친 자성 또는 자화성 안료 입자가 기재 표면에 대해 주로 수직으로 배향된 OEL에 관한 것이다. 여기서 다시, 상기 코팅 조성물을 함유하고 있는 기재 아래의 영구 자석의 특정한 배열은 상기 안료 입자를 배향시키기 위해 제공된다.
EP 1 819 525 B1은 다른 시야각에서 불투명하게 유지되는 반면에, 특정한 시야각에서 투명하게 보여, 기본 정보에 시각적 접근을 제공하는 OEL을 구비한 보안 요소를 개시하고 있다. "베니션 블라인드 효과(Venetian blind effect)"로 알려진 이러한 효과를 얻기 위해, 기재 아래의 영구 자석의 특정한 배열은 기재 표면에 대해 소정의 각도로 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 플레이크를 배향시킨다.
특정한 적용례를 위해서는, 기재 표면에 대해 평행한 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 균일한 배향이 요구된다. 이러한 "평탄 배향(planar orientation)" 또는 "평탄화(planarization)"는 청각 또는 광학 데이터를 저장하기 위한 기록 매체의 제조(US 2,711,911, US 2,796,359, US 3,001,891, US 3,222,205, 및 US 4,672,913), 전자파 차폐용 흡수 페인트 제조(US 2,951,246, US 2,996,709, 및 US 6,063,511), 장식용 코팅 및 층의 제조(US 2,418,479, US 2,570,856, US 3,095,349, 및 US 5,630,877)는 물론, 보안 문서 제조(US 8,137,762 및 US 7,258,900)와 같은 다양한 기술 분야에 대해 개시되어 왔다.
US 4,672,913은 강자성 입자를 함유하는 자기 녹음 매체(magnetic recording medium)를 제조하기 위한 방법 및 기구를 개시하고 있다. 상기 개시된 기구는 상호간에 경사진 각도로 배치되어 있고, 상기 강자성 입자를 함유하는 코팅 조성물을 포함한 이동 기재 아래에 배치된 막대형 영구 자석을 포함하고 있다. 상기 영구 자석들은 기재 표면에 대해 수직으로 자화된다. 상기 영구 자석의 자기장의 영향 및 코팅 조성물을 함유하고 있는 기재의 상기 자석에 따른 이동 하에서, 상기 강자성 입자는 상기 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다. 이렇게 수득된 기록 매체는 개선된 성능을 나타낸다.
US 6,063,511은 소정의 주파수 범위에서 전자기 방사선을 흡수하기 위한 장치 및 상기 장치를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 상기 장치는 페라이트(ferrite) 플레이크를 포함하는 코팅 조성물을 포함하고 있으며, 상기 플레이크는 플레이크의 면이 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하도록, 간단한 증발에 의해 또는 자기장의 영향에 의해 정렬된다.
US 5,630,877은 그 위에 자성으로 형성된 패턴을 포함하는 페인팅된 제품을 제조하기 위한 방법 및 기구를 개시하고 있고, 상기 방법은 임의의 소망하는 패턴을 다양하게 상이한 형상으로 형성하기 위해 제공된다. 상기 페인팅된 제품은 영구 자석 및/또는 전자석에 의해 형성된 자기장을 이용해 정렬된 비-구형 자성 입자를 포함하는 코팅 조성물을 사용하여 기재 상에 코팅층을 도포함으로써 수득된다. US 5,630,877은 상기 자기장이 코팅된 제품의 표면에 실질적으로 평행한 필드 라인의 제 1 영역, 및 상기 코팅된 제품의 표면에 실질적으로 비-평행한 필드 라인의 제 2 영역을 포함한다는 점을 더 교시한다.
US 7,258,900은 자성 안료 플레이크를 평탄화하기 위한 방법을 개시하고 있으며, 상기 방법은 기재의 표면에 자성 안료 플레이크를 도포하는 단계, 상기 자성 안료 플레이크의 적어도 일부를 상기 기재의 표면에 대해 평행한 면으로 정렬하기 위해 자기장을 적용하는 단계를 포함하고 있다. 자기장 라인이 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하도록, 영구 자석은 기재 표면의 각 측면 상 또는 그 아래에 배치된다.
US 8,137,762는 길이방향 웹 상의 코팅 조성물 내의 다수의 배향가능한 비-구형 자성 또는 자화성 플레이크를 평탄화(2축 정렬)하기 위한 방법을 개시하고 있다. 상기 플레이크를 포함하는 코팅 조성물을 지지하는 웹은, 영구 자석의 자기장이 상기 웹을 가로지르도록 영구 자석들 사이로 이어진다. 제 1 및 제 3 자석들은 상기 웹의 한쪽에 제공되고, 제 2 자석은 상기 웹의 반대쪽에 제 1과 제 2 자석 사이에 형성되어 있으며, 다시 말해 상기 자석들은 엇갈린(staggered) 배열로 배치되어 있다. 상기 웹이 이동할 때, 플레이크는 제 1 및 제 2 영구 자석 사이의 자기장을 통과하는 첫번째 회전을 경험하고, 제 2 및 제 3 영구 자석 사이의 자기장을 통과할 때, 두번째 회전을 경험하며, 이러한 방법으로 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된다.
US 7,258,900 및 US 8,137,762에 개시된 방법들은, 기재된 영구 자석들의 배열에 의해 생성된 자기장이 제한된 영역에만 걸쳐 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하고, 이러한 방법들은 산업적 인쇄 방법에서 광폭 웹에 사용하기에 부적합하다는 불편함을 둘 다 갖는다. 또한, 이들은 기재 표면과 자성 안료 플레이크의 정렬 면 사이의 앙각(elevation angle)을 선택하는 자유의 부족 때문이다. 다시 말해, 자성 안료 플레이크와 기재의 면 사이에 0°의 각도만이 수행될 수 있다.
따라서, 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하거나, 대규모 산업적 인쇄 방법의 광폭 웹에 걸친 기재 표면에 대한 소정의 앙각에서 2축 균일 배향을 갖는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 OEL의 제조는 간단하지 않다.
외부 자기장(H)에 노출되었을 시에, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 그 가장 긴 치수, 즉 도 1a에 나타낸 바와 같이, H의 자기장 라인을 갖는 2개의 면내 치수 중 제 1 면내 치수를 정렬시키는 경향이 있다. 이는 상기 안료 입자의 소위 1축 배향을 일으킨다. 이는 자기장(H)에서 상기 안료 입자의 최소 에너지의 배향 상태이다. 그러나, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 면내 치수 중 제 2 면내 치수는 H의 자기장 라인에 대해 직교하는 어느 임의 방향을 여전히 가질 수 있다. 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 사실 그 최소 에너지 상태의 손실 없이, H의 자기장 라인 주변으로 회전할 수 있다.
자성으로 배향된 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 OEL의 경우, 상기 OEL의 시각적 외관은 상기 제 1 및 제 2 면내 치수에 의해 주어진 바와 같이, 그 표면에 대한 시야각에 의존한다. 예를 들어, 상기 시각적 외관은 CIE La*b* 컬러 시스템의 명도(L*), 채도(c*) 및 색조(h*)로 표현된다. 따라서, 2축 배향, 즉 양쪽 면내 치수로의 입자의 배향 조절은 소망하는 색상 효과 및 최대 반사율을 형성하기 위해 요구된다. 이러한 2축 배향은 자기장의 단일 적용에 의해 달성될 수는 없으나, US 8,137,762에 개시된 바와 같은 코팅 조성물을 함유하고 있는 기재 또는 웹의 이동과 같은 추가적인 기계적 수단과의 자기력의 협력이 요구된다.
따라서, 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하거나, 대규모 산업적 인쇄 방법의 광폭 웹 또는 시트에 걸친 기재 표면에 대한 소정의 앙각에서 균일 배향을 갖는, 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자, 상세하게는 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층(OEL)을 제조하기 위한 장치 및 방법에 대한 필요성이 남아있다.
따라서, 본 발명의 목적은 위에 논의된 바와 같은 종래 기술의 결함을 극복하는 것이다. 이는 횡단 균일 자기 쌍극자장을 생성하기 위한 할박(Halbach) 실린더의 이점을 이용한 준비에 의해 달성된다("할박 배열", "할박 실린더"에 대해: K. Halbach (1980). "Design of permanent multipole magnets with oriented rare earth cobalt material". Nuclear Instruments and Methods 169 (1): 1-10 참조).
본원에서는 기재 상에 광학 효과층(OEL)을 형성하는 방법이 기재되며, 상기 방법은,
a) i) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 및 ii) 결합제를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재 표면 상에 도포하고, 상기 방사선 경화성 조성물이 제 1 상태에 있는 단계;
b) 방사선 경화성 코팅 조성물을, 할박 실린더 조립체(Halbach cylinder assembly)를 포함하는 자석 조립체의 동적 자기장에 노출시켜, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시키는 단계로서, 상기 할박 실린더 조립체가,
i) 3개 이상의 봉자석(magnet bar) 및 상기 조립체를 둘러싸는(surrounding) 단일 자석-와이어 코일, 또는 ii) 3개 이상의 봉자석, 상기 조립체를 내포하고(encompass) 상기 조립체에 대면하는(facing) 2개의 극(pole)을 포함하고 각각의 극이 자석-와이어 코일에 의해 둘러싸인 자극편(pole piece), 또는 iii) 3개 이상의 구조체로서, 상기 3개 이상의 구조체 각각이 봉자석 및 상기 봉자석을 둘러싸는 자석-와이어 코일을 포함하고, 상기 3개 이상의 봉자석이 횡 방향으로 자화되어 있는, 단계; 및
c) 단계 b)의 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 제 2 상태로 경화시켜, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들을 그들의 채택된 위치 및 배향들로 고정시키되, 상기 단계 c)가 단계 b)와 부분적으로 동시에, 또는 동시에 수행되는 단계
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를 포함한다.
바람직한 실시양태에 따르면, 단계 b)는 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시켜, i) 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 장축 및 단축을 갖거나, ii) 기재 표면에 대해 실질적으로 0이 아닌 앙각(elevation angle)에서 그의 장축 및 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 단축을 갖는다.
또한, 본원에 기재된 방법에 의해 형성된 OEL 및 본원에 기재된 광학 OEL을 하나 이상 포함하는 보안 문서뿐 아니라, 장식용 요소 또는 물체가 기재된다.
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또한 본원에 기재된 바와 같이 기재상에 광학 효과층(OEL)을 형성하기 위한 장치가 기재되며, 상기 OEL은 본원에 기재된 바와 같이 경화된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고 있으며, 상기 장치는 a) 본원에 기재된 할박 실린더 조립체 및 경화 유닛을 포함하는 장치가 설명된다.
상기 장치는, 동적 자기장이 할박 실린더 조립체 내부의 자기 쌍극자장(Hxy) 및 상기 AC 전류 인가에 의해 수득된 동적-요소(Hz)로부터 발생되도록, 적합한 진폭과 주파수의 AC 전류를 자석-와이어 코일에 인가하기 위한 수단을 더 포함하도록 한정될 수 있다.
한 실시양태에서, 상기 할박 실린더 조립체는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 2축 배향하도록, 할박 실린더 조립체를 포함하는 자석 조립체의 동적 자기장에 기재 상에 코팅된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 노출시키도록 구성되어 있다. 상기 경화 유닛은 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들을 그들의 채택 위치 및 배향들로 고정시키기 위해, 할박 실린더 조립체의 동적 자기장을 이용한 자성 또는 자화성 안료 입자들의 노출과 부분적으로 동시에, 또는 동시에 상기 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키도록 구성되어 있다.
또한, 기재 상에 광학 효과층(OEL)을 형성하기 위한 장치가 개시되며, 상기 OEL은 경화된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고, 상기 장치는,
a) 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시키기 위한 할박 실린더 조립체; 및
b) 경화 유닛
을 포함한다.
상기 할박 실린더 조립체는 적합한 진폭과 주파수의 AC 전류가 인가되었을 때, 동적 자기장이 할박 실린더 조립체 내부의 자기 쌍극자장(Hxy) 및 상기 AC 전류 인가에 의해 수득된 동적-요소(Hz)로부터 발생되도록, 하나 이상의 자석-와이어 코일을 포함하고 있다.
상기 할박 실린더 조립체는 그 내부에 동적 자기장을 형성하도록 구성되어 있다. 상기 할박 실린더 조립체는 기재가 상기 할박 실린더 조립체의 내부와 외부를 통과하기에 충분한 공간이 존재하도록 측면이 충분히 개방되어 있다.
상기 장치는 할박 실린더의 동적 자기장에 대한 노출을 위해, 할박 실린더 내에서 기재를 지지하기 위한 기재 안내 또는 지지 수단을 포함하고 있다.
상기 경화 유닛은 할박 실린더 조립체의 내부에 위치해 있을 수 있다.
상기 경화 유닛은 기재가 할박 실린더 조립체로 진입하는 쪽의 반대쪽인 할박 실린더 조립체 영역의 경계부에 위치할 수 있다.
상기 장치는 도포 유닛, 예를 들어 기재 표면 상에 i) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 및 ii) 결합제를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하기 위한 인쇄 유닛을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 할박 실린더 조립체는 보안 문서, 상세하게는 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자에 기반한 하나 이상의 보안 기능 또는 광학 효과층을 포함하는 지폐, 또는 장식용 요소 또는 물품의 생산을 위해 이용되는 대형 산업 인쇄 및 자성 배향 장치에 용이하게 통합될 수 있다. 사실, 상기 조립체에 의해 생성된 균일한 자기 쌍극자장은 그 폭이 제한되지 않으며, 다시 말해 할박 실린더 조립체의 봉자석의 길이의 증가가 상기 균일한 자기 쌍극자장에 의해 커버되는 표면을 증가시킨다. 따라서, 본원에 기재된 방법은 효율적이고 저렴한 방식으로 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자에 기반해 광학 효과층을 형성하도록 한다.
또한, 종래 기술에 기재된 방법과 달리, 본원에 기재된 방법은 코팅 조성물을 함유하고 있는 기재가 본원에 기재된 할박 실린더 조립체로 연속적 또는 비연속적 방식으로 운반되도록 하며, 이는 코팅 조성물 내에 분산된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자와 상기 조립체 사이의 상대적인 거동이 요구되지 않기 때문이다. 이는 OEL을 형성하는 방법의 융통성과 자율성을 크게 향상시키며, 상기 방법은 저 생산성의 불연속적인 공정과 같이, 산업 규모의 고 생산성의 연속 공정에 용이하게 구현될 수 있다.
또한, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 X-Y 면과 기재 표면 사이의 각도는 할박 실린더 조립체를 구성하는 개별적인 봉자석의 협조된 면내 회전에 의해, 수득될 시각 효과에 따라 소망하는 값으로 용이하게 설정될 수 있다. 이는, 종래 기술에서는 자성 배향 수단의 디자인이 고정되어 있어, 코팅 조성물의 소판형 안료 입자의 X-Y 면과 기재 표면 사이의 고정된 각도(예를 들어, 0° 또는 90°)를 야기하는 종래 기술과는 대조적이다. 따라서, 상기 각도를 수정하기 위해, 상기 고정된 배향 수단의 완벽한 재-디자인이 수행되어야 한다.
도 1a는 자기장(H) 내에서 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 정렬을 개략적으로 나타낸 것이다. 단일 축만 정렬된다.
도 1b는 소판형 안료 입자를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a-d는 3개, 4개, 6개 및 8개의 횡 방향으로 자화된 동일한 봉자석으로 이루어진, 자기 쌍극자장(Hxy)을 생성하기 위한 통상적인 할박 실린더를 나타낸 것이다. 개별적인 봉자석들(1-6)은 도 2c에 대해 표시되어 있다.
도 3은 할박 실린더를 구성하는 개별적인 봉자석들의 협조된 면내 회전을 통한 할박 실린더의 자기 쌍극자장(Hxy)의 회전을 나타낸 것이다.
도 4a는 할박 조립체에 의해 생성되고 기재 표면(x-축)과 앙각(α)을 형성하는 자기 쌍극자장(Hxy)을 도시한 것이다. Hxy에 수직인 동적 자기장 요소(Hz)는 또한 평면 P(u,v) 내에 놓여 있다. 상기 좌표계는 참조로 나타내었다(x 및 y만 보인다).
도 4b는 y를 중심으로 도 4a를 90° 회전시킴으로써 수득된다. 이제, 동적 자기장(Hz) 요소가 보이며, Hz 및 Hz'는 기재 표면(z-축)과의 각도 β, β'(β = β')에서의 모든 자기 쌍극자장(H, H')의 v=z 축 상의 투영에 대응한다. 상기 좌표계는 참조에 의해 나타내었다(y 및 z만 보인다).
도 5a는 8개의 횡 방향으로 자화된 동일한 봉자석들(8)을 포함하는 할박 실린더 조립체(9)를 둘러싸는 자석-와이어 코일(7a)에 의한 자기 쌍극자장(Hxy)에 직교하는 자기장 요소(Hz)의 추가를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5b는 할박 실린더 조립체(9)를 내포하고, 2개의 극을 포함하고 각각의 극이 축의 자석-와이어 코일(7b-1, 7b-2)에 의해 둘러싸여 있는 상기 자극편(10a)에 의한, 자기장(Hxy)에 직교하는 자기장 요소(Hz)의 추가를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 6은 할박 실린더 조립체(9)를 관통하는 단면을 개략적으로 나타낸 것으로서, 자기장 요소(Hz)는 자기 쌍극자장(Hxy)을 공동으로 형성하는 각각의 봉자석들(8)을 둘러싸는 개별적인 자석-와이어 코일들(7c)에 의해 생성된다. 또한, 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하고 있는 기재(11)가 개시되어 있다.
도 7은 각각이 봉자석과 2개의 자극편들(10b-1, 10b-2)을 포함하고 2개의 부분으로 이루어진 홀더(15-1, 15-2)에 의해 함께 보관되는 복수의 분할(split) 자석들(13-1, 13-2)을 포함하는 연장된 복합 봉자석의 구조를 개략적으로 나타낸 것이다. 간격들(14)은 비자성 고정 요소들(도시하지 않음)을 수용하기 위해 분할 자석들(13-1, 13-2) 사이에 존재한다.
도 8은 각각의 봉자석(8)이 2개의 자극편들(10b-1, 10b-2)을 포함하고, 자석-와이어 코일(7c)에 의해 둘러싸여 있는 할박 실린더 조립체(9)를 보다 정확히 나타낸 것이다. 경화 유닛(16)은 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하고 있는 기재(11) 상에 배치되어 있다. 또한, 상기 기재(11)를 지지하기 위한 롤러들(17)이 개시되어 있다.
도 9a는 낮은 보자력(保磁力), 높은 포화도의 자성 물질로 이루어진 2개의 자극편(10b-1, 10b-2)을 구비한, 횡 방향으로 자화된 봉자석(8)을 포함하는 구조로서, 적절한 전기적 치수의 자석 와이어 코일(7c)에 의해 둘러싸는 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 9b는 권선들(7c', 7c'', 7c''', 7c'''')을 병렬로 갖는 복합 자석-와이어 코일을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 10은 경화 유닛(16)이 기재(11)의 다른 쪽에 배치되어 있고, 방사선 경화성 조성물(12)의 경화가 상기 기재(11)를 통해 일어나는, 할박 실린더 조립체(9)의 또 다른 실시양태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11a는 고정된 스크린 포토마스크(18a)가 경화 유닛(16)과 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하는 기재(11) 사이에 위치하는 할박 실린더 조립체(9)의 실시양태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11b는 이동가능한 스크린 포토마스크(18b)가 경화 유닛(16)과 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하고 있는 기재(11) 사이에 위치하는 할박 실린더 조립체(9)의 한 실시양태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 11c는 이동가능한 스크린 포토마스크(18b)가 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하고 있는 기재(11)의 다른쪽에 배치되어 있고, 경화 유닛(16)이 상기 기재(11)의 다른쪽에 위치하며, 상기 경화 유닛(16)이 상기 기재(11)를 통해 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 경화시키는 할박 실린더 조립체(9)의 한 실시양태를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 12a-b는 a) 4개의 구조체를 포함하고, 각각이 자석-와이어 코일에 의해 둘러싸인 봉자석을 포함하는 도 6에 따른 할박 실린더 조립체를 통한 영역 및 b) 8개의 구조체를 포함하고, 각각은 자석-와어이 코일에 의해 둘러싸는 봉자석을 포함하는 할박 실린더 조립체를 통한 영역 내의 자기장 분포를 나타낸 것이다.
도 13은 도 6에서 예시된 할박 실린더 조립체의 CAD 도면을 나타낸 것이다.
도 14는 a) 무작위 상태, b) 1축 배향된 상태 및 c) 2축 배향된 상태에서, 광학 가변성 방사선 경화성 코팅 조성물의 텔레센트릭 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
정의
하기 정의들은 본 명세서 및 청구항에서 사용된 용어들의 의미를 명확히 한다.
본원에 사용된 단수형은 단수 및 복수를 가리키고, 지시대상인 명사를 필수적으로 단수로 제한하지는 않는다.
본원에 사용된 용어 "약"은 해당 양, 값 또는 범위가 지정된 특정한 값일 수 있거나 그 근처의 일부 다른 값일 수 있다는 것을 의미한다. 일반적으로, 특정한 값을 나타내는 용어 "약"은 그 값의 ±5%의 범위 내를 나타내려는 것이다. 한 예로, "약 100"의 구절은 100±5, 즉 95 내지 105의 범위를 나타낸다. 일반적으로, 용어 "약"이 사용되는 경우, 본 발명에 따른 유사한 결과 또는 효과가 제시된 값의 ±5의 범위 내에서 수득될 수 있는 것으로 예상될 수 있다. 그러나, 용어 "약" 이 부가된 특정 양, 값 또는 범위는 본원에서 바로 그 양, 값 또는 범위 자체, 즉 "약"의 부가가 없는 것도 나타내려는 것이다.
본원에 사용된 용어 "및/또는"은 어떤 그룹의 전체 또는 단지 1개의 요소가 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, "A 및/또는 B"는 "A만, 또는 B만, 또는 A와 B 둘 다"를 의미한다. "A만"의 경우, 이 용어는 또한 B가 없는 가능성, 즉, "B가 없고 A만"을 커버한다.
본원에 사용된 용어 "포함하는(comprising)"은 배타적이지 않고 제한이 없는 것을 의도한다. 따라서, 예를 들어, 화합물 A를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물은 A 외에도 다른 성분들을 포함할 수 있다. 그러나, 용어 "포함하는"은 또한 이의 특별한 실시양태로서, 보다 제한적인 의미인 "필수적으로 이루어진(consisting essentially of)" 및 "이루어진(consisting of)"을 커버하며, 예를 들어, "화합물 A를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물"은 또한 화합물 A로 (필수적으로) 이루어질 수 있다.
본원에 사용된 용어 "습윤"은 아직 경화되지 않은 도포된 코팅을 의미하는 것으로서, 예를 들어 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들이 그에 작용하는 외력의 영향 시, 그들의 위치 및 배향을 여전히 변화시킬 수 있는 코팅을 의미한다.
용어 "방사선 경화성 코팅 조성물"은, 도포될 수 있고 조사, 즉 전자기 방사선(방사선 경화)에 노출 시 경화될 수 있는, 고체 기재 상의 광학 효과층과 같은 코팅을 형성할 수 있는 임의의 조성물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "광학 효과층(OEL)"은 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 및 결합제를 포함하는 코팅 또는 층을 나타내며, 여기서 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 자기장에 의해 배향되고, 상기 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 그들의 배향 및 위치에서 굳어진다(즉, 경화 이후).
용어 "자석 축" 또는 "남북 축"은 자석의 남극(South pole)과 북극(North pole)을 연결하고, 이를 통해 연장된 이론적 선을 나타낸다. 이러한 용어들은 임의의 특정 방향을 포함하지 않는다. 역으로, 용어 "남북 방향" 및 도면의 S→N은 남극으로부터 북극으로의 자석 축에 따른 방향을 나타낸다.
용어 "실질적으로 평행"은 평행한 정렬로부터 20° 이하로 벗어나는 것을 지칭하고, 용어 "실질적으로 수직"은 수직인 정렬로부터 20° 이하로 벗어나는 것을 지칭한다.
용어 "실질적으로 직교"는 면에 대한 직교로부터 20°를 초과하여 벗어나지 않는 축, 벡터 또는 선분을 지칭한다.
용어 "자극편(pole piece)"은 낮은 보자력 및 높은 포화도를 갖는 자성 물질로 구성된 구조로서, 상기 자극편은 영구 자석 또는 전자석에 의해 형성된 자기장의 방향을 정하고 강화하기 위해 제공된다.
용어 "보안 요소" 또는 "보안 기능"은 인증용으로 사용될 수 있는 이미지 또는 그래픽 요소를 의미하기 위하여 사용된다. 보안 요소 또는 보안 기능은 노출 및/또는 은폐될 수 있다.
본 발명의 실시양태는 이제 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기재된다. 본 발명의 특정한 실시양태의 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이들은 포괄적이거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 한정하려는 것은 아니며, 상기 교시된 관점에서 명백하게 많은 수정 및 변형이 가능하다. 예시적 실시양태들은 본 발명의 원리 및 그의 실제 응용을 최대한 설명하고, 당업자로 하여금 본 발명 및 고려된 특정 용도에 적합한 다양한 변형을 갖는 다양한 실시양태를 최대한 활용하도록 하기 위해 선택 및 기재되었다.
본원에 기재된 기재 상에 OEL을 형성하기 위한 방법은, 기재 표면 상에 i) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 및 ii) 결합제 물질을 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하는 단계로서, 상기 방사선 경화성 코팅 조성물이 제 1 상태에 있는 단계를 포함한다. 본원에 기재된 도포 단계 a)는 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 플렉소그라피 인쇄, 잉크젯 인쇄 및 음각 인쇄(당업계에서는 조각된 구리판 인쇄 및 조각된 스틸 다이(engraved steel die) 인쇄로 지칭된다)로 이루어진 군에서 선택되며, 보다 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄 및 플렉소그라피 인쇄로 이루어진 군에서 선택되는 인쇄 방법에 의해 바람직하게 수행된다. 이러한 방법들은 당업자에게 공지되어 있으며, 예를 들어 Printing Technology, J. M. Adams and P. A. Dolin, Delmar Thomson Learning, 5th Edition에 기재되어 있다.
이어서, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물을 본원에 기재된 기재 표면 상에 도포하는 것과 연속적으로, 부분적으로 동시에 또는 동시에, 방사선 경화성 코팅 조성물을, 할박 실린더 조립체(Halbach cylinder assembly)를 포함하는 자석 조립체의 동적(즉, 진동, 시간 의존적, 시간-변화 또는 시간-가변성) 자기장에 노출시킴으로써 2축 배향시켜, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 할박 실린더 조립체에 의해 발생되는 자기장에 따라 정렬하도록 하되, 여기서 상기 할박 실린더 조립체를 포함하는 자석 조립체는 i) 3개 이상의 봉자석(magnet bar) 및 상기 조립체를 둘러싸는 단일 자석-와이어 코일(예를 들어 도 5a 참조), 또는 ii) 3개 이상의 봉자석, 상기 조립체를 내포하고 상기 조립체에 대면하는 2개의 극(pole)을 포함하고 각각의 극이 자석-와이어 코일에 의해 둘러싸인 자극편(pole piece)(예를 들어, 도 5b 참조), 또는 iii) 3개 이상의 구조체로서, 상기 3개 이상의 구조체 각각이 봉자석 및 상기 봉자석을 둘러싸는 자석-와이어 코일을 포함하는 구조체를 포함한다. 본원에 기재된 동적 자기장 인가에 의한 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 배향/정렬되는 단계와 부분적으로 동시에 또는 동시에, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들의 배향이 고정되거나, 응고된다. 따라서, 방사선 경화성 코팅 조성물은 주목할 만하게는 제 1 상태, 즉 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 분산된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들이 동적 자기장에 노출 시, 자유롭게 이동가능, 회전가능 및/또는 배향가능하기에 충분할 정도로 상기 방사선 경화성 코팅 조성물이 습윤되어 있거나 부드러운 액체 또는 페이스트 상태; 및 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 그의 각각의 위치 및 배향으로 고정되거나 응고된 제 2 경화(예를 들어, 고체) 상태를 포함해야 한다.
이러한 제 1 및 제 2 상태는 방사선 경화성 코팅 조성물의 특정한 유형을 사용함으로써 형성된다. 예를 들어, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 이외의 방사선 경화성 코팅 조성물의 성분은 보안 용도, 예를 들어 지폐 인쇄에 사용되는 것과 같은 잉크 또는 방사선 경화성 코팅 조성물의 형태를 취할 수 있다. 전술한 제 1 및 제 2 상태는 전자기 방사선에 대한 노출에 반응하여 점도의 증가를 나타내는 물질을 사용함으로써 제공된다. 즉, 유체 결합제 물질이 경화 또는 고화될 때, 상기 결합제 물질은 제 2 상태, 즉 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 그의 위치 및 배향으로 고정되어, 상기 결합제 물질 내에서 더 이상 움직이거나 회전할 수 없는 경화된 상태 또는 고체 상태로 전환된다.
당업자에게 공지된 바와 같이, 기재와 같은 표면 상에 도포되는 방사선 경화성 코팅 조성물에 포함된 성분 및 상기 방사선 경화성 코팅 조성물의 물리적 특성은 기재 표면으로의 방사선 경화성 코팅 조성물의 전달에 사용되는 방법의 요구 조건을 충족해야 한다. 결과적으로, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물을 구성하는 결합제 물질은 전형적으로 당업계에 공지된 것들 중에서 선택되고, 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하기 위해 사용되는 코팅 또는 인쇄 방법과 선택된 방사선 경화 방법에 의존한다.
본원에 기재된 OEL에서, 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 고정/응고시키는 경화된 결합제 물질을 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 분산되어 있다. 상기 경화된 결합제 물질은 200 nm 내지 2500 nm 사이로 이루어진 파장 범위의 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 따라서, 상기 결합제 물질은, 경화 또는 고체 상태의 결합제 물질 내에 포함된 입자 및 그의 배향 의존성 반사율이 결합제 물질을 통해 감지될 수 있도록, 적어도 그의 경화 또는 고체 상태(본원에서는 또한 제 2 상태로 지칭된다)에서, 200 nm 내지 2500 nm 사이로 이루어진 파장 범위, 즉 일반적으로 "광학 스펙트럼"으로 지칭되고 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및 UV 부분을 포함하는 파장 범위인 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 바람직하게는, 상기 경화된 결합제 물질은 200 nm 내지 800 nm 사이로 이루어진, 보다 바람직하게는 400 nm 내지 700 nm 사이로 이루어진 파장 범위의 전자기 방사선에 대해 적어도 부분적으로 투명하다. 여기서, 용어 "투명"은 관련 파장에서, OEL 내에 존재하는 경화된 결합제 물질의 20 ㎛의 층(소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하지 않으나, 존재하는 경우, OEL의 다른 모든 선택적 성분을 포함함)을 통한 전자기 방사선의 투과가 적어도 50%, 보다 바람직하게는 적어도 60%, 보다 더 바람직하게는 적어도 70%인 것을 나타낸다. 이는 잘 확립된 시험 방법, 예를 들어 DIN 5036-3(1979-11)에 따라 상기 경화된 결합제 물질(소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하지 않음)의 시편의 투과율을 측정함으로써 결정될 수 있다. 상기 OEL이 은폐형 보안 기능을 위해 제공되는 경우, 이어서 전형적으로 기술적 수단들은 선택된 비-가시광선 파장을 포함하는 각각의 조명 조건 하에서, OEL에 의해 생성된 (완벽한) 광학 효과를 검출할 필요가 있을 것이다; 상기 검출은 입사 방사선의 파장이 가시광 영역 외부, 예를 들어 근-UV 영역에서 선택될 것을 요구한다. 이러한 경우에, 상기 OEL은 입사 방사선에 포함된 가시 스펙트럼 밖에서 선택된 파장에 대한 반응으로 발광을 나타내는 발광성 안료 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및 UV 부분은 대략적으로 700-2500 nm, 400-700 nm, 및 200-400 nm 사이의 파장 범위에 각각 해당한다.
위에 본원에서 언급한 바와 같이, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 상기 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하기 위해 사용된 코팅 또는 인쇄 방법 및 선택된 경화 방법에 좌우된다. 바람직하게는, 방사선 경화성 코팅 조성물의 경화는 본원에 기재된 OEL을 포함하는 물품의 전형적 사용 과정에서 발생할 수 있는 단순 온도 상승(예를 들어, 80℃까지)에 의한 비가역적인 화학 반응을 포함한다. 용어 "경화" 또는 "경화성"은, 도포된 방사선 경화성 코팅 조성물 내의 적어도 하나의 성분이, 출발 물질보다 큰 분자량을 갖는 고분자 물질로 변화하는 방식으로 화학 반응, 가교 또는 중합하는 것을 포함하는 방법을 지칭한다. 방사선 경화는 경화 조사에 대한 노출 이후에 방사선 경화성 코팅 조성물의 점도의 즉각적인 증가로 유효하게 이어져, 안료 입자의 임의의 추가 이동을 예방하고, 결과적으로 상기 자성 배향 단계 이후에 정보의 임의 손실을 예방한다. 바람직하게는, 상기 경화 단계(단계 c))는 UV-가시 광 방사선 조사 또는 E-빔 방사선 경화를 포함하는 방사선 경화에 의해, 보다 바람직하게는 UV-Vis 광 방사선 경화에 의해 수행된다.
따라서, 본 발명을 위한 적합한 방사선 경화성 코팅 조성물은 UV-가시광 방사선(이하에서는, UV-Vis 방사선 경화성으로 칭한다) 또는 E-빔 방사선(이하에서는, EB로 칭한다)에 의해 경화될 수 있는 방사선 경화성 조성물을 포함한다. 방사선 경화성 조성물은 당업계에 공지되어 있으며, "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints", Volume IV, Formulation, by C. Lowe, G. Webster, S. Kessel and I. McDonald, 1996 by John Wiley & Sons in association with SITA Technology Limited 시리즈와 같은 표준 교과서에서 찾을 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 상기 방사선 경화성 코팅 조성물은 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물이다.
바람직하게는, 상기 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물은 라디칼 경화성 화합물 및 양이온 경화성 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 조성물을 포함한다. 본원에 기재된 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물은 하이브리드 시스템일 수 있으며, 하나 이상의 양이온 경화성 화합물 및 하나 이상의 라디칼 경화성 화합물을 포함할 수 있다. 양이온 경화성 화합물은, 하나 이상의 광개시제의 방사선에 의한 활성화를 전형적으로 포함하는 양이온 메카니즘에 의해 경화되는데, 상기 광개시제는 산과 같은 양이온 종들을 유리하고, 이는 다시 모노머 및/또는 올리고머를 반응 및/또는 가교하도록 경화를 개시하여, 방사선 경화성 코팅 조성물을 경화시킨다. 라디칼 경화성 조성물은, 라디칼을 생성하여 방사선 경화성 코팅 조성물이 경화되도록 중합을 개시하는 하나 이상의 광개시제의 조사에 의한 활성화를 전형적으로 포함하는 자유 라디칼 메커니즘에 의해 경화된다. 본원에 기재된 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물을 구성하는 결합제를 제조하기 위해 사용되는 모노머, 올리고머 또는 프리폴리머에 따라, 상이한 광개시제가 사용될 수 있다. 자유 라디칼 광개시제의 적합한 예는 당업자에게 공지되어 있으며, 아세토페논, 벤조페논, 벤질디메틸 케탈, 알파-아미노케톤, 알파-하이드록시케톤, 산화 포스핀 및 산화 포스핀 유도체뿐 아니라, 이들 중 2개 이상의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 양이온 광개시제의 적합한 예는 당업자에게 공지되어 있으며, 유기 요오도늄 염(예를 들어, 디아릴 요오도늄 염), 옥소늄 염(예를 들어, 트리아릴옥소늄 염) 및 술포늄 염(예를 들어, 트리아릴술포늄 염)뿐 아니라, 이들 중 2개 이상의 혼합물과 같은 오늄 염(onium salt)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유용한 광개시제의 다른 예들은 "Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings, Inks & Paints", Volume III, "Photoinitiators for Free Radical Cationic and Anionic Polymerization", 2nd edition, by J. V. Crivello & K. Dietliker, edited by G. Bradley and published in 1998 by John Wiley & Sons in association with SITA Technology Limited와 같은 표준 교과서에서 찾을 수 있다. 또한, 효율적인 경화를 달성하기 위해 하나 이상의 광개시제와 함께, 증감제(sensitizer)를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 적합한 감광제(photosensitizer)의 일반적인 예는 이소프로필-티오크산톤(ITX), 1-클로로-2-프로폭시-티오크산톤(CPTX), 2-클로로-티오크산톤(CTX) 및 2,4-디에틸-티오크산톤 (DETX) 및 이들 중 2개 이상의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물을 구성하는 하나 이상의 광개시제는 바람직하게는 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물의 총 중량에 대해, 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 보다 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 15 중량%로 존재한다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 하나 이상의 마커 물질 또는 타간트(taggant) 및/또는 자성 물질(본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자와 상이), 발광 물질, 전기 전도성 물질 및 적외선 흡수 물질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 기계 판독가능한 물질을 더 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "기계 판독가능한 물질"은 육안에 의해 감지할 수 없고, 그의 인증을 위한 특정한 장비의 사용에 의해 층 또는 상기 층을 포함하는 물품을 인증하는 방법을 부여하도록, 층 내에 구성될 수 있는 적어도 하나의 독특한 특성을 나타내는 물질을 지칭한다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 유기 안료 입자, 무기 안료 입자, 및 유기 염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 착색 성분, 및/또는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 후자는 점도(예를 들어, 용매, 증점제 및 계면활성제), 점조도(예를 들어, 항침강제, 충전제 및 가소제), 발포 특성(예를 들어, 소포제), 윤활 특성(왁스, 오일), UV 안정성(광안정제), 접착 특성, 대전방지 특성, 저장 안전성(중합 억제제) 등과 같은 방사선 경화성 코팅 조성물의 물리적, 유변학적 및 화학적 파라미터를 조정하는 데 사용되는 화합물 및 물질을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 본원에 기재된 첨가제는 첨가제의 적어도 하나의 치수가 1 내지 1000 nm의 범위에 있는 소위 나노 물질을 포함하는 당업계에 공지된 양 및 형태로 방사선 경화성 코팅 조성물에 존재할 수 있다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다. 바람직하게는, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 결합제 물질, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 및 방사선 경화성 코팅 조성물의 다른 선택적 성분을 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물의 총 중량에 대해 약 2 중량% 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 약 4 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재한다.
1차원 입자로서 간주될 수 있는 침상 안료 입자와 달리, 소판형 안료 입자는 도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이 그의 치수의 큰 종횡비로 인해 2차원 입자이다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 소판형 안료 입자는 X 및 Y의 치수가 Z의 치수에 비해 실질적으로 큰 2차원 구조로 간주될 수 있다. 또한, 소판형 안료 입자는 편원 입자(oblate particle) 또는 플레이크로 당업계에서 지칭된다. 각각의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 3개의 축으로서, 상기 입자의 면에 놓인 2개의 주축(본원에서는 장축 및 단축으로 칭한다) 및 그 두께에 따르는 제 3 축을 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이, "장"은 상기 입자의 가장 긴 치수(또는 그의 길이)에 따른 축을 지칭하고, "단"은 상기 입자의 가장 짧은 치수(또는 그의 폭)에 따르고, 상기 장축에 수직인 축을 지칭한다. 도 1b에 나타낸 바와 같이, 장축은 x-축이고, 단축은 y-축이다. 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 두께에 해당하고, 장축 및 단축에 의해 형성된 면에 실질적으로 직교하는 제 3 축은 z-축이다. 상기 z-축은 본원에 기재된 2축 배향에서 역할을 하지 않는다. 장축 및 단축은 서로 실질적으로 수직이며, 상기 입자의 X-Y 면을 함께 구성한다.
그의 판상 형태로 인해, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 반사율은 입자의 가시 영역이 관찰되는 방향에 의존하므로, 비등방성이다. 한 실시양태에서, 그의 비구형으로 인해 비등방성 반사율을 갖는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는, 예를 들어 상이한 반사율 및 굴절률의 층을 포함하는 그의 구조로 인한 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자에서와 같이, 고유한 비등방성 반사율을 더 가질 수 있다. 이러한 실시양태에서, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자와 같은 고유한 비등방성 반사율을 갖는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다.
그의 자기적 특성으로 인해, 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 기계 판독가능하고, 이에 따라 이러한 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물이, 예를 들어 특정한 자기 검출기(magnetic detector)로 검출될 수 있다. 따라서, 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물은 보안 문서용 은폐 또는 쎄미-은폐 보안 요소(인증 도구)로서 사용될 수 있다.
본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적합한 예는 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 자성 금속; 철, 망간, 코발트, 니켈 및 이들 중 2개 이상의 혼합물의 자성 합금; 크롬, 망간, 코발트, 철, 니켈 및 이들 중 2개 이상의 혼합물의 자성 옥사이드; 및 이들 중 2개 이상의 혼합물을 포함하는 안료 입자를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 금속, 합금 및 옥사이드와 관련하여, 용어 "자성"은 강자성(ferromagnetic) 또는 페리자성(ferrimagnetic) 금속, 합금 및 옥사이드에 관한 것이다. 크롬, 망간, 코발트, 철, 니켈 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물의 자성 옥사이드는 순수 옥사이드 또는 혼합된 옥사이드일 수 있다. 자성 옥사이드의 예는 적철석(hematite)(Fe2O3), 자철석(Fe3O4), 이산화크롬(CrO2), 자성 페라이트(MFe2O4), 자성 스피넬(MR2O4), 자성 헥사페라이트(MFe12O19), 자성 오르토페라이트(RFeO3), 자성 석류석(garnet) M3R2(AO4)3(여기서, M은 2가 금속을 나타내고, R은 3가 금속을 나타내고, A는 4가 금속을 나타낸다)와 같은 철 옥사이드를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 예는 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 또는 니켈(Ni)과 같은 하나 이상의 자성 금속; 및 철, 코발트 또는 니켈의 자성 합금으로 만들어진 자성층 M을 포함하는 안료 입자를 포함하나, 이에 한정되지 않고, 여기서, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 하나 이상의 추가 층을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 바람직하게는, 상기 하나 이상의 추가 층은 불화마그네슘(MgF2)과 같은 금속 불화물, 산화규소(SiO), 이산화규소(SiO2), 산화티탄(TiO2), 황화아연(ZnS) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 독립적으로 구성된, 보다 바람직하게는 이산화규소(SiO2)로 구성된 층 A; 또는 금속 및 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 독립적으로 구성된, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 독립적으로 구성된, 보다 더 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 구성된 층 B; 또는 전술한 바와 같은 하나 이상의 층 A와 전술한 바와 같은 하나 이상의 층 B의 조합이다. 전술한 다층 구조인 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 전형적인 예는 A/M 다층 구조, A/M/A 다층 구조, A/M/B 다층 구조, A/B/M/A 다층 구조, A/B/M/B 다층 구조, A/B/M/B/A 다층 구조, B/M 다층 구조, B/M/B 다층 구조, B/A/M/A 다층 구조, B/A/M/B 다층 구조, B/A/M/B/A 다층 구조(여기서, 층 A, 자성층 M 및 층 B는 전술한 것으로부터 선택된다)를 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자 및/또는 광학 가변성 특성을 포함하지 않는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성된다. 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 색전이 특성에 의해 제공되는 노출형 보안(이는 본원에 기재된 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크, 방사선 경화성 코팅 조성물, 코팅 또는 층을 갖는 물품 또는 보안 문서를, 사람의 비-보조 감각을 사용하여 그의 가능한 위조로부터 쉽게 검출, 인식 및/또는 식별할 수 있게 한다) 이외에도, 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 광학 특성은 또한 OEL의 인식을 위한 기계 판독가능한 도구로서 사용될 수 있다. 따라서, 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 광학 특성은 상기 안료 입자의 광학(예를 들어, 스펙트럼) 특성이 분석되는 인증 과정에서 은폐형 또는 쎄미-은폐형 보안 기능으로서 동시에 사용될 수 있다. OEL의 생성을 위한 방사선 경화성 코팅 조성물 중의 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 사용은, 이러한 물질(즉, 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자)이 보안 문서 인쇄 산업에 제공되고 대중에게 시판되지 않기 때문에, 보안 문서 분야에서 보안 기능으로서 OEL의 중요성을 증가시킨다
전술한 바와 같이, 바람직하게는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성된다. 상기 입자는 보다 바람직하게는 소판형 자성 박막 간섭 안료 입자, 소판형 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자, 자성 물질을 포함하는 소판형 간섭 코팅된 안료 입자 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
소판형 자성 박막 간섭 안료 입자는 당업계의 기술자에게 알려져 있고, 예를 들어, US 4,838,648; WO 2002/073250 A2; EP 0 686 675 B1; WO 2003/000801 A2; US 6,838,166; WO 2007/131833 A1; EP 2 402 401 A1 및 상기 문헌에 인용된 문헌에 기재되어 있다. 바람직하게는, 소판형 자성 박막 간섭 안료 입자는 5층의 파브리-페로(Fabry-Perot) 다층 구조를 갖는 안료 입자 및/또는 6층의 파브리-페로 다층 구조를 갖는 안료 입자 및/또는 7층의 파브리-페로 다층 구조를 갖는 안료 입자를 포함한다.
바람직한 5층 파브리-페로 다층 구조는 흡수층/유전층/반사층/유전층/흡수층의 다층 구조로 이루어지고, 여기서 상기 반사층 및/또는 흡수층은 자성층일 수도 있고, 바람직하게는 상기 반사층 및/또는 흡수층은 니켈, 철 및/또는 코발트, 및/또는 니켈, 철 및/또는 코발트를 포함하는 자성 합금, 및/또는 니켈(Ni), 철(F) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 옥사이드를 포함하는 자성층이다.
바람직한 6층 파브리-페로 다층 구조는 흡수층/유전층/반사층/자성층/유전층/흡수층의 다층 구조로 이루어진다.
바람직한 7층의 파브리-페로 다층 구조는 US 4,838,648에 기재되어 있는 것과 같이 흡수층/유전층/반사층/자성층/반사층/유전층/흡수층의 다층 구조로 이루어진다.
바람직하게는, 본원에 기재된 반사층은 금속 및 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 주석(Sn), 티탄(Ti), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh) 니오브(Nb), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된, 보다 더 바람직하게는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 독립적으로, 보다 더 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 구성된 것이다. 바람직하게는, 상기 유전층은 불화마그네슘(MgF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화세륨(CeF3), 불화란탄(LaF3), 불화나트륨알루미늄(예를 들어, Na3AlF6), 불화네오디뮴(NdF3), 불화사마륨(SmF3), 불화바륨(BaF2), 불화칼슘(CaF2), 불화리튬(LiF)과 같은 금속 플루오라이드, 및 산화규소(SiO), 이산화규소(SiO2), 산화티탄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 금속 옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질, 보다 바람직하게는 불화마그네슘(MgF2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 독립적으로, 보다 더 바람직하게는 불화마그네슘(MgF2)으로 구성된 것이다. 바람직하게는, 상기 흡수층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티탄(Ti), 바나듐(V), 철(Fe), 주석(Sn), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 니오브(Nb), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 이의 금속 옥사이드, 이의 금속 설파이드, 이의 금속 카바이드 및 이의 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질, 보다 바람직하게는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 이의 금속 옥사이드 및 이의 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질, 보다 더 바람직하게는 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 이의 금속 합금으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 물질로 독립적으로 구성된 것이다. 바람직하게는, 상기 자성층은 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co); 및/또는 니켈(Ni), 철(F) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 합금; 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 옥사이드를 포함한다. 7층의 파브리-페로 구조를 포함하는 자성 박막 간섭 안료 입자가 바람직한 경우, 상기 자성 박막 간섭 안료 입자가 Cr/MgF2/Al/M/Al/MgF2/Cr (여기서, M은 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co); 및/또는 니켈(Ni), 철(F) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 합금; 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 옥사이드를 포함하는 자성층이다) 다층 구조로 이루어진 7층의 파브리-페로 흡수층/유전층/반사층/자성층/반사층/유전층/흡수층의 다층 구조를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
본원에 기재된 자성 박막 간섭 안료 입자는, 인체의 건강 및 환경에 안전한 것으로 간주되고, 예를 들어, 5층의 파브리-페로 다층 구조, 6층의 파브리-페로 다층 구조 및 7층의 파브리-페로 다층 구조를 기초로 한, 다층 안료 입자일 수 있고, 여기서 상기 안료 입자는 약 40중량% 내지 약 90중량%의 철, 약 10중량% 내지 약 50중량%의 크롬 및 약 0중량% 내지 약 30중량%의 알루미늄을 포함하는, 실질적인 니켈-비함유 조성물을 갖는 자성 합금을 포함하는 자성층을 하나 이상 포함한다. 인체의 건강 및 환경에 안전한 것으로 간주되는 다층 안료 입자의 전형적인 예는 전문이 본원에 원용된 EP 2 402 401 A1에서 찾을 수 있다.
본원에 기재된 소판형 자성 박막 간섭 안료 입자는 전형적으로 웹 위로의 상이한 필요층을 위한 통상적인 침착 기법으로 제조된다. 예를 들어, 물리적 증착(physical vapor deposition: PVD), 화학적 증착(chemical vapor deposition: CVD) 또는 전기분해 침착에 의한 바람직한 수의 층의 침착 후, 이형층(release layer)을 적합한 용매에 용해시키거나 웹으로부터 물질을 벗김으로써, 층의 스택을 웹에서 제거한다. 이어서 이렇게 수득된 물질을 부수어 소판형 안료 입자로 만들어, 이를 분쇄, 밀링(예를 들어, 제트 밀링 방법) 또는 임의의 적합한 방법으로 추가로 가공함으로써 필요한 크기의 안료 입자를 수득한다. 수득된 생성물은 가장자리가 파쇄된, 불규칙한 형태 및 상이한 종횡비를 갖는 평평한 소판형 안료 입자로 이루어진다. 적합한 소판형 자성 박막 간섭 안료 입자의 제조를 위한 추가 정보는, 예를 들어, 본원에 원용된 EP 1 710 756 A1 및 EP 1 666 546 A1에서 찾을 수 있다.
광학 가변성 특성을 나타내는 적합한 소판형 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자는 단층의 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자 및 다층의 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 안료 입자는, 예를 들어, WO 2006/063926 A1, US 6,582,781 및 US 6,531,221에 기재되어 있다. WO 2006/063926 A1은 자화성(magnetizability)과 같은 추가의 특별한 성질과 함께 높은 휘도 및 색전이 성질을 갖는 단층 및 그로부터 수득된 안료 입자를 기재하고 있다. 전술한 단층 및 상기 단층을 분쇄함으로써 수득되는 안료 입자는 3차원적으로 가교결합된 콜레스테릭 액정 혼합물 및 자성 나노입자를 포함한다. US 6,582,781 및 US 6,410,130은 A1/B/A2(여기서, A1 및 A2는 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 하나 이상의 콜레스테릭층을 포함하고, B는 층 A1 및 A2에 의해 투과된 빛의 전부 또는 일부를 흡수하고 자성을 부여하는 중간층이다) 배열을 포함하는 소판형 콜레스테릭 다층 안료 입자를 기재하고 있다. US 6,531,221은 A/B 배열 및 경우에 따라 C(여기서, A 및 C는 자성을 부여하는, 안료 입자를 포함하는 흡수층이고, B는 콜레스테릭층이다)를 포함하는 소판형 콜레스테릭 다층 안료를 기재하고 있다.
하나 이상의 자성 물질을 포함하는 적합한 소판형 간섭 코팅된 안료는 하나 이상의 층으로 코팅된 코어로 이루어진 군에서 선택된 기재로 구성된 구조를 포함하나 이에 한정되지 않고, 여기서 상기 코어 또는 상기 하나 이상의 층 중 적어도 하나는 자성을 갖는다. 예를 들어, 적합한 소판형 간섭 코팅된 안료는 전술한 것과 같은 자성 물질로 된 코어를 포함하는데, 상기 코어는 하나 이상의 금속 옥사이드로 구성된 하나 이상의 층으로 코팅되거나, 상기 안료는 합성 또는 천연 운모, 층상 실리케이트(예를 들어, 활석, 카올린 및 견운모(sericite)), 유리(예를 들어, 보로실리케이트), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티탄(TiO2), 흑연 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 구성된 코어로 이루어진 구조를 갖는다. 또한, 착색층과 같은 추가층이 하나 이상 존재할 수 있다.
방사선 경화성 코팅 조성물에서 일어날 수 있는 임의의 열화에 대해 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 보호하고/하거나 이를 방사선 경화성 코팅 조성물로 도입하는 것을 용이하게 하기 위해, 상기 안료 입자는 표면 처리될 수 있고; 일반적으로 부식 억제 물질 및/또는 습윤제가 사용될 수 있다.
본원에 기재된 기재는 바람직하게는 종이 또는 다른 섬유 물질, 예컨대 셀룰로스, 종이 함유 물질, 유리, 금속, 세라믹, 플라스틱 및 중합체, 금속화 플라스틱 또는 중합체, 복합 물질 및 이들의 혼합물 또는 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 전형적인 종이, 종이 유사 물질 또는 다른 섬유 물질은 마닐라삼(abaca), 면, 린넨, 목재 펄프, 및 이들의 혼합물을 포함하는, 그러나 이에 한정되지 않는, 다양한 섬유로 만들어진다. 당업계의 기술자에게 잘 알려진 바와 같이, 면 및 면/린넨 혼합물이 지폐용으로 바람직한 반면, 목재 펄프는 통상 지폐가 아닌 보안 문서에 사용된다. 플라스틱 및 중합체의 전형적인 예는 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀; 폴리아미드; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 폴리(에틸렌 2,6-나프토에이트)(PEN)와 같은 폴리에스테르; 및 폴리비닐클로라이드(PVC)를 포함한다. 상표명 Tyvek®로 시판중인 스펀본딩(spunbond) 올레핀 섬유가 또한 기재로서 사용될 수 있다. 금속화 플라스틱 또는 중합체의 전형적인 예는 그 표면에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치된 금속을 갖는, 전술한 플라스틱 또는 중합체 물질을 포함한다. 금속의 전형적인 예는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au), 철(F), 니켈(Ni), 은(Ag), 이들의 조합 또는 이들 금속 중 2개 이상의 합금을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 전술한 플라스틱 또는 중합체 물질의 금속화는 전착 방법, 고진공 피복법 또는 스퍼터링 방법에 의해 이루어질 수 있다. 복합 물질의 전형적인 예는 종이와 전술한 바와 같은 적어도 하나의 플라스틱 또는 중합체 물질, 및 전술한 바와 같은 종이 유사 물질 또는 섬유 물질에 도입된 플라스틱 및/또는 중합체 섬유의 다층 구조 또는 적층체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 물론, 기재는 당업계의 기술자에게 알려진 추가의 첨가제, 예를 들어, 사이징제, 증백제, 가공 보조제, 보강제 또는 습윤 강화제 등을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 기재는 웹(예를 들어, 전술한 물질의 연속 시트) 형태 또는 시트 형태로 형성될 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 OEL이 보안 문서 상에 있는 경우, 상기 보안 문서의 보안 수준 및 위조 및 불법 복제에 대한 방지성을 추가로 증가시킬 목적으로, 기재는 인쇄, 코팅, 또는 레이저 마킹 또는 레이저 천공된 표시정보, 워터마크, 은선(security thread), 섬유, 플랑셰트(planchette), 발광 화합물, 윈도우, 박(foil), 데칼(decal) 및 이들 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 보안 문서의 보안 수준 및 위조 및 불법 복제에 대한 방지성을 추가로 증가시킬 동일한 목적으로, 기재는 마커 물질 또는 타간트(taggant) 및/또는 기계 판독가능한 물질(예를 들어, 발광 물질, UV/가시광/IR 흡수 물질, 자성 물질 및 이들의 조합)을 하나 이상 포함할 수 있다.
본원에 기재된 기재 상에 광학 효과층(OEL)을 형성하는 방법은 기재 상의 습윤(아직 경화되지 않은) 방사선 경화성 코팅 조성물 내의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 2축 배향하는 단계를 포함한다. 이러한 목적을 위해, 방사선 경화성 코팅 조성물을 함유하는 기재는 본원에 기재된 할박 실린더 조립체의 중앙부를 통해 적절한 속도로 움직인다.
2축 배향을 수행하는 것은 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 그의 2개의 장축이 제약되는 방식으로 배향되는 것을 의미하며, 다시 말해 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 장축 및 단축은 각각 동적 자기장에 따라 배향이 초래된다. 실질적으로, 이는 공간적으로 서로 인접한 이웃하는 소판형 자성 안료 입자들이 실질적으로 서로 평행해지는 결과를 초래한다.
다시 말하면, 2축 배향은 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 면들을, 상기 면들이 (모든 방향에서) 이웃하는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 면들에 대해 실질적으로 평행하게 배향되도록 정렬한다. 한 실시양태에서, 본원에 기재된 장축 및 단축 둘 다는 (모든 방향에서) 이웃하는 안료 입자들이 서로 정렬된 장축 및 단축을 갖도록 할박 실린더 조립체의 동적 자기장에 의해 배향된다.
한 실시양태에 따르면, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 2축 배향을 수행하는 단계는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 기재 표면에 대해 소정의 앙각에서 배향을 갖는 자성 배향을 유도하고, 다시 말해 안료 입자는 자기 쌍극자장(Hxy)을 따라 정렬된, 기재 표면에 대해 실질적으로 0이 아닌 앙각에서 그의 장축(도 1b의 x-축)을 갖고, 동적(즉, 시간 변화) Hz 요소를 따라 정렬된, 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 단축(도 1b의 y-축)을 갖고, 도 4a 및 4b에 나타낸 바와 같이, 자기 쌍극자장(Hxy)은 기재 표면에 대해 0이 아닌 각을 형성하며, 동적 Hz 요소는 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하다.
또 다른 실시양태에 따르면, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 2축 배향을 수행하는 단계는 상기 입자가 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 2개의 장축을 갖는 자성 배향으로 이어지며, 다시 말해 안료 입자는 자기 쌍극자장(Hxy)을 따라 정렬된, 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 장축, 및 동적 Hz 요소를 따라 정렬된, 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 단축을 포함하고, 동적 Hxy 및 Hz 둘 다는 기재 표면에 대해 실질적으로 평행하다. 이러한 정렬에 대해, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는, 기재 상의 방사선 경화성 코팅 조성물 내에서 그의 장축 및 단축이 기재에 대해 평행한 상태로 평탄화된다.
본원에 기재된 할박 실린더 조립체는 a) 하나 이상의 자석-와이어 코일과 함께 전술한 종래의 할박 실린더를 포함한다.
도 2a-d를 참조하면, 종래의 할박 실린더는 동일한 길이 및 강도의 3개(도 2a), 4개(도 2b), 6개(도 2c), 8개(도 2d), 또는 그 이상의 횡 방향으로 자화된 봉자석을 포함하고 있고, 상기 봉자석은 원 상에서 등간격으로 배열되어 있고, 상기 원의 면(이하에서는, xy-면이라 칭한다) 내에 그의 자화 방향(이하에서는, h로 나타낸다)을 갖는다. 할박 실린더는 이하에서 z-방향이라 칭하는 원의 면에 대해 직교 하는 방향에서 임의의 길이를 가질 수 있다. 할박 실린더의 개별적인 3개 이상의 봉자석의 자화 방향(h)은 할박 실린더 내에 균일한 자기 쌍극자장(Hxy)을 공동으로 형성하도록 배향되며, xy-면 내에서 그의 방향은 상기 자석봉의 적절한 회전을 통해 설정된다. 동일한 배열 때문에, 할박 실린더 외부의 자기장이 제거된다. 할박 실린더는 ω = 2Ω (여기서, ω는 그의 자화 방향(h)의 배향 각도를 나타내고, Ω은 할박 실린더의 원 상에서 봉자석의 각도 위치를 나타낸다)일 것을 요구하며, 다시 말해 봉자석의 자화 방향(h)의 배향 각도는 항상 원 상에서 그의 각도 위치의 2배이다.
도 2c는 6개의 봉자석을 포함하는 할박 실린더의 한 실시양태를 나타낸 것이다. 제 1 봉자석(1)은 기준으로 취한 y-축에 대해 각도 Ω=0°에 배치되어 있다. 또한 그의 자화 방향(h)은 y-축에 대해 각도 ω=0°를 갖는다. 제 2 봉자석(2)은 y-축에 대해 각도 Ω=60°에 위치해 있으며, 그의 자화 방향(h)은 y-축에 대해 각도 ω=120°를 갖는다. 이는 제 3 봉자석(3)(Ω=120°, ω=240°), 제 4 봉자석(4)(Ω=180°, ω=360° 또는 0°), 제 5 봉자석(5)(Ω=240°, ω=120°) 및 제 6 봉자석(6)(Ω=300°, ω=240°)에 대해 계속된다. 개별적인 봉자석들의 이러한 배열은 y-축에 대해 동일 선상의 방향을 갖는 자기 쌍극자장(Hxy)을 초래한다.
할박 실린더 내부의 자기 쌍극자장(Hxy)의 방향은, 동일한 의미에서, 할박 실린더의 모든 봉자석의 협조된 개별적인 평면 내(in-plane) 회전에 의해 임의의 값으로 자유롭게 설정될 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 주어진 각도에 의한 모든 봉자석들의 반시계 방향 회전(counter-clockwise rotation)은, 동일한 각도에 의한 결과적인 자기 쌍극자장(Hxy) 방향의 시계 방향 회전을 초래한다. 이는 할박 실린더를 이와 같이 회전할 필요 없이, 할박 실린더 내부의 xy-면에서 자기 쌍극자장(Hxy)의 방향을 자유롭게 선택할 수 있게 한다.
할박 실린더는 본 발명에서 이용되는 일련의 유용한 특성들을 포함하고 있는데 이는,
a) 할박 실린더의 자기 쌍극자장(Hxy)은 횡 방향이고, 균일하며, 실린더 내부로 한정되어 있다. 이는 z-방향으로 임의의 길이에 걸쳐 연장된 자화 유닛의 구성을 허용하고,
b) 할박 실린더의 봉자석은 폐쇄된 표면을 형성하지 않아야 하지만, 편의상 이격될 수 있다. 이는 할박 실린더의 자기장 영역을 통한 방사선 경화성 코팅 조성물을 함유하는 기재가 용이하게 통과하도록 허용할 뿐 아니라, 할박 실린더 내의 기능성 유닛들의 부가 및 접속을 허용한다.
본원에 기재된 할박 실린더 조립체는 적절한 크기의 3개 이상의 봉자석을 포함하고 있다. 본원에 기재된 봉자석은 높은 보자력 물질(강한 자성 물질로도 지칭한다)로 이루어져 있다. 적합한 높은 보자력 물질은 적어도 20kJ/m3, 바람직하게는 적어도 50 kJ/m3, 보다 바람직하게는 적어도 100 kJ/m3, 보다 더 바람직하게는 적어도 200 kJ/m3인 에너지 곱의 최대값(BH)max을 갖는 물질이다. 이들은 바람직하게는 Alnicos, 예를 들어, Alnico 5(R1-1-1), Alnico 5 DG(R1-1-2), Alnico 5-7(R1-1-3), Alnico 6(R1-1-4), Alnico 8(R1-1-5), Alnico 8 HC(R1-1-7) 및 Alnico 9(R1-1-6); 일반식 MFe12O19의 헥사페라이트(예를 들어, 스트론튬 헥사페라이트(SrO*6Fe2O3) 또는 바륨 헥사페라이트(BaO*6Fe2O3)), 일반식 MFe2O4의 경질 페라이트(예를 들어, 코발트 페라이트(CoFe2O4) 또는 자철석(Fe3O4))(여기서 M은 2가 금속 이온이다), 세라믹 8(SI-1-5); RECo5(RE = Sm 또는 Pr), RE2TM17(RE = Sm, TM = Fe, Cu, Co, Zr, Hf), RE2TM14B(RE = Nd, Pr, Dy, TM = Fe, Co)를 포함하는 군에서 선택된 희토류 자성 물질; Fe Cr Co의 이방성 합금; PtCo, MnAlC, RE Cobalt 5/16, RE Cobalt 14의 군에서 선택된 물질로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 소결된 또는 중합체 결합된 자성 물질로 구성된다. 바람직하게는, 봉자석의 높은 보자력 물질은 희토류 자성 물질로 이루어진 군, 보다 바람직하게는 Nd2Fe14B 및 SmCo5로 이루어진 군에서 선택된다. 대안으로서, 연장된 봉자석을 제조할 목적으로, 다수의 작은 영구 자석들(M1, M2, M3, ...Mn)이 정확한 극성의 위치에 이들을 유지하는 적절한 기계적 홀더 내에 조립되어, 연장된 복합 봉자석을 형성할 수 있다.
상기 기계적 홀더는 일체형으로 이루어지거나 다중 요소들의 조립체로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 기계적 홀더는 예를 들어, 엔지니어링 플라스틱 및 중합체, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금 및 오스테나이트계 강재(즉, 비자성 강재)와 같은 낮은 전도성 물질, 비전도성 물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 비자성 물질로 구성된다. 엔지니어링 플라스틱 및 중합체는 폴리아릴에테르케톤(PAEK)과 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르에테르케톤케톤(PEEKK) 및 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK)과 같은 그의 유도체; 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 코폴리에테르에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 공중합체, 불화 및 과불화 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌설파이드(PPS) 및 액정 중합체를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 바람직한 물질은 PEEK(폴리에테르에테르케톤), POM(폴리옥시메틸렌), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), Nylon®(폴리아미드) 및 PPS이다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금계 물질은 용이하게 취급될 수 있는 이점을 갖는 반면에, 티타늄계 물질은 우수한 기계적 안정성 및 낮은 전기전도성의 이점을 갖고 있다.
본원에 기재된 할박 실린더 조립체는 적은 수의 봉자석들, 바람직하게는 3개 내지 8개의 봉자석들, 보다 바람직하게는 정사각형으로 배열된 4개의 봉자석들을 바람직하게 포함하여, 개방 구조 및 할박 실린더 조립체를 통한 방사선 경화성 코팅 조성물을 함유하는 기재의 용이한 통과를 허용한다. 봉자석은 할박 실린더 조립체 내의 xy-면에서 자기 쌍극자장(Hxy)의 방향 설정을 허용하기 위해, 협조된 방식으로 개별적으로 회전하도록 프레임 내에 회전 가능하게 고정되어 있다.
소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 2축 배향을 달성할 목적으로, 자석-와이어 코일에 적절한 진폭 및 주파수의 AC 전류가 안가됨으로써, 동적 z-요소(Hz)가 할박 실린더 조립체의 3개 이상의 봉자석에 의해 생성된 자기 쌍극자장(Hxy)에 추가되고, 상기 적절한 진폭 및 주파수는 코팅 조성물의 특성(예를 들어, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 그의 점도 및/또는 입자 크기 분포)에 따라 설정된다. 상기 동적 z-요소(Hz)는 xy-면 내의 자기 쌍극자장(Hxy)에 추가된다. 이는 자석-와이어 코일 내에서 상기 AC 전류를 순환 시, 적어도 ±10°, 즉 총계적으로(β+β'=2β) 적어도 ±20°, 바람직하게는 적어도 ±20°(즉, 총계적으로 적어도 40°), 보다 바람직하게는 적어도 ±30° (즉, 총계적으로 적어도 60°), 보다 더 바람직하게는 적어도 ±45° (즉, 총계적으로 적어도 90°)의 각도(β)(도 4b)로 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 회전을 발생시킨다. 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 방사선 경화성 코팅 조성물이 할박 실린더 조립체의 내부에 있는 동안, 적어도 한번의 회전을 수행한다(즉, 상기 각도로 적어도 한번 전후로 진동한다). 바람직하게는, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 방사선 경화성 코팅 조성물이 할박 실린더 조립체의 내부에 있는 동안, 2회 이상, 보다 바람직하게는 5회 이상, 및 보다 더 바람직하게는 10회 이상의 회전을 수행한다. 할박 실린더 조립체를 이탈하기 전에, 방사선 경화성 코팅 조성물은 본원에 기재된 바와 같이, 적어도 부분적으로 경화된다.
따라서, 3개 이상의 봉자석 이외에도 할박 실린더 조립체는 하나 이상의 자석-와이어 코일을 포함하고 있다.
예를 들어, AC 전류의 수단에 의해 하나 이상의 자석-와이어 코일 내의 전류를 변경함으로써, xy-면 내의 자기 쌍극자장(Hxy)은 추가적인 동적 z-요소(Hz)를 수령하며, 다시 말해 결과적인 자기 쌍극자장(Hxyz)은 식 P(u,v): x = ux0; y = uy0; z = v(여기서, x0 및 y0는 각각 x-축 및 y-축 상의 자기 쌍극자장(Hxy)의 투영이다)에 의해 주어진 평면(P) 내에서 진동한다(도 4a). 도 4a에 나타낸 바와 같이, 자기 쌍극자장(Hxy)은 xz-면(방사선 경화성 코팅 조성물을 갖는 기재의 면)과 α의 각도를 형성한다. 동적 z-요소(Hz)를 추가함으로써, 자기 쌍극자장(Hxyz = Huv)은 평면 P(u,v) 내에서 진동한다. 도 4b는 xy-면을 수직으로 가로지르는 P(u,v)의 도면이다. H 및 H'은 각각의 직교 요소(Hz', Hz)로서, z-요소가 추가되었을 때, 진동 자기 쌍극자장(Huv)의 2개의 방향을 나타내며, β 및 β'은 각각 H 및 H'과 z-축 사이의 각도이다.
한 실시양태에 따르면, 진동 자기 쌍극자장(Huv)의 z-요소를 생성하기 위한 자석-와이어 코일은 할박 실린더 조립체를 둘러싸는 단일 자석-와이어 코일로 구체화될 수 있다. 이는 도 5a 상에 도시되어 있으며, 7a는 단일 자석-와이어 코일을 나타내고, 8은 봉자석을 나타낸다. 그러나 이는 할박 실린더 조립체(9)에 대한 방사선 경화성 코팅 조성물을 함유하는 기재의 접근을 악화시킨다. 바람직하게는 할박 실린더 조립체(9)에 대한 기재의 접근을 악화시키지 않을 목적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 할박 실린더 조립체는 직교 도면에 나타낸 전술한 할박 실린더 조립체(9)의 양측 단부에 배치한 2개의 자석-와이어 코일들(7b-1, 7b-2)을 포함하고 있으며, 이 자석-와이어 코일들(7b-1, 7b-2)은 이들을 자성으로 연결하기 위해 제공되는 자극편(10a)의 극들 주변을 둘러싸고 있다. Hz는 진동 자기 쌍극자장(Huv)의 동적 z-요소를 나타낸다. 이러한 해결책은 적절한 길이의 할박 실린더에 적용될 수 있으나, 임의의 길이의 할박 실린더까지 확장할 수 없다.
바람직하게는 도 6의 예로 도시된 바와 같이, 진동 자기 쌍극자장(Huv)의 동적 z-요소(Hz)를 생성하기 위한 하나 이상의 자석-와이어 코일은 다수의 독립적인 자석-와이어 코일(7c)로서 구체화될 수 있으며, 이들 각각은 바람직하게는 3개 이상의 구조체를 형성하도록 봉자석(8)을 둘러싸고, 상기 3개 이상의 구조체 각각은 봉자석(8) 및 상기 봉자석(8)을 둘러싸는 자석-와이어 코일(7c)을 포함하고 있다. 이러한 실시양태는 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하는 기재(11)의 용이한 통과를 위해 충분히 개방된 구조를 유지하게 하며, z-방향의 임의의 길이로 확장된다.
진동 자기 쌍극자장(Huv)의 동적 z-요소(Hz)의 충분한 강도를 나타낼 목적으로, 본원에 기재된 봉자석(8) 및 상기 봉자석(8)을 둘러싸는 자석-와이어 코일(7c)을 포함하고 있는 구조체는 추가적으로 낮은 보자력, 높은 포화도 물질(당업계에서는 연질 자성 물질로도 지칭된다)로 구성된 자극편으로 적재된다. 적합한 낮은 보자력, 높은 포화도 물질은 신속한 자화 및 자기소거(demagnetization)를 허용하기 위해 1000 A.m-1 미만의 보자력을 가지며, 그의 포화도는 바람직하게는 적어도 1 Tesla, 보다 바람직하게는 적어도 1.5 Tesla, 보다 더 바람직하게는 적어도 2 Tesla이다. 본원에 기재된 낮은 보자력, 높은 포화도 물질은 (열처리 철 및 카르보닐 철로부터의) 연질 자성 철, 니켈, 코발트, 망간-아연 페라이트 또는 니켈-아연 페라이트와 같은 연질 페라이트, 니켈-철 합금(퍼말로이(permalloy)형 물질과 유사), 코발트-철 합금, 규소철 및 Metglas®(철-붕소 합금)와 같은 무정형 금속 합금, 바람직하게는 순철(pure iron) 및 규소철(전기 강재)뿐 아니라, 코발트-철 및 니켈-철 합금(퍼말로이형 물질), 및 보다 바람직하게는 순철을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본원에 기재된 봉자석은 연속적인, 단일체 자석으로 구성될 수 있다. 대안적으로 도 7에 나타낸 바와 같이, 긴 봉자석의 경우, 분할 자석들이 유리하게 사용될 수 있다. 그 안에서, 동일한 방향을 가리키는 북남 축을 갖는 복수의 개별적인 자석들(13-1, 13-2)은, 자석들(13-1, 13-2)의 장착을 용이하게 하도록 2개의 부분들로 이루어진 홀더(15-1, 15-2) 내에 조립될 수 있다. 홀더 내의 개별적인 자석들(13-1, 13-2)은 공기 간격 또는 자석들의 조립을 용이하게 하기 위해 알루미늄, 티타늄과 같은 비자성 물질 또는 플라스틱 물질로 채워진 간격과 같은 간격(14)에 의해 유리하게 분리될 수 있다. 상기 간격은, 바람직하게는 홀더의 물질에 대해 전술한 것과 같은 비자성 물질로 구성된 나사, 리벳 등과 같은 고정 요소들을 수용하기 위해 유리하게 제공될 수 있으며, 상기 고정 요소들은 개별적인 자석들 사이에 작용하는 자기 반발력에 대항하여 홀더 부품들(15-1, 15-2)을 함께 유지하는 기능을 갖고 있다. 또한, 분할 자석들로 이루어진 봉자석은 전술한 바와 같은 자극편을 포함하고 있다. 바람직한 실시양태에서, 각각의 분할 자석(13-1, 13-2)은 개별적인 자석들의 남극 및 북극에 위치한 2개의 개별적인 자극편들(10b-1, 10b-2)을 포함하는 개별적인 자석으로 구성된다. 대안적인 실시양태(도시하지 않음)에서, 자극편은 홀더(15-1, 15-2)의 일부이고; 이 경우에, 이들은 홀더 부품들의 모든 길이를 따라 연속하여 연장될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시양태(도시하지 않음)에서, 홀더 부품들(15-1, 15-2) 또는 그들의 부품들은 자극편으로서 제공되도록, 낮은 보자력, 높은 포화도 물질로 이루어진다. 임의의 경우에, 자극편은 자석들의 극 사이의 자기장을 단락시키지 않도록 이루어져야 한다.
낮은 보자력, 높은 포화도 물질의 포화도는 상기 물질이 봉자석의 높은 보자력 물질과 결합될 때, 포화도가 도달하지 않을 정도로 충분히 높아야 한다. 봉자석의 높은 보자력 물질 및 자극편의 낮은 보자력, 높은 포화도 물질을 신중하게 선택함으로써, z-방향으로 더 많은 자화를 추가하기에 충분한 여유가 남아있게 된다. 반면에, 높은 보자력 물질은 인가 조건 하에서, "핀으로 고정된"(즉, 고정된) 그 도메인 벽(domain wall)으로 인해, 자석 코일에 의해 생성된 자기장의 z-요소를 강화시키는데 기여하지 않으며, 낮은 보자력, 높은 포화도 물질만이 이에 기여할 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 할박 실린더 조립체는 4개의 구조체를 포함하고 있고, 상기 4개의 구조체 각각은 자석-와이어 코일(7c)에 의해 둘러싸인 봉자석(8)을 포함하고 있으며, 상기 구조체는 정사각형 배열로 배치되어 할박 실린더 조립체(9)를 구성하고 있다. 본원에 기재된 4개의 조립체를 포함하는 할박 실린더 조립체를 구비한 실시양태는 모든 측면이 넓게 개방되어, 다른 기능성 유닛들과 함께 작동하기 용이하면서, 여전히 그 내부에 균일한 자기장의 충분히 넓은 영역을 제공한다는 이점을 갖고 있다. 따라서, 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하고 있으며 롤러(17) 또는 동등한 기재 지지 또는 안내 수단에 의해 지지되는 기재(11)가 할박 실린더 조립체(9)를 통해 통과할 수 있을 정도로 충분한 공간이 남아있다. 위에 기재한 바와 같이, 각각의 구조체는 본원에 기재된 낮은 보자력 및 높은 포화도 물질로 이루어진 하나 이상의 자극편들(10b-1, 10b-2)을 포함한다.
도 9a는 도 8의 할박 실린더 조립체의 1개의 구조체를 보다 정확하게 도시하였다. 상기 구조체는 횡 방향으로 자화된 봉자석(8), 자석-와이어 코일(7c) 및 2개의 자극편들(10b-1, 10b-2)을 포함하고 있다. 봉자석의 자화 방향(S→N)은 화살표로 표시되어 있다. 자석-와이어 코일이 Z-방향에서 충분한 강도의 동적 자기장을 생성할 수 있도록, 봉자석의 높은 보자력 물질에 의해 생성된 자기장의 강도와 자극편을 위해 선택된 낮은 보자력, 높은 포화도 물질의 포화도 사이에는 충분한 차이가 존재해야만 한다. 예를 들어, 순철은 2 Tesla의 포화도를 갖는다(Kaye and Laby online, 2.6.6. Magnetic Properties of Materials, 1995). 봉자석을 위해 선택된 높은 보자력 물질이 1 내지 1.4 Tesla 사이의 자성 잔류자기(즉, 자기장 H 가 0으로 돌아갈 때, 잔류하는 자기장 B )를 나타내는 소결된 Nd2Fe14B일 경우(Nd-Fe-B Magnets, Properties and Applications, Michael Weickhmann, Vacuumschmelze GmbH & Co. KG), 포화도가 자극편의 낮은 보자력, 높은 포화도 물질에 도달하기에 전에, 0.6 내지 1 Tesla의 강도를 갖는 동적 자기장이 z-방향으로 추가될 수 있다.
바람직하게는, 본원에 기재된 할박 실린더 조립체는 3개 이상의 구조체를 포함하고, 상기 3개 이상의 구조체 각각은 봉자석 및 상기 봉자석을 둘러싸는 자석-와이어 코일을 포함하고 있으며, 상기 3개 이상의 구조체의 자석-와이어 코일은 완전한 자석-와이어 코일을 함께 구성하도록 전기적으로 연결된 다수의 기계적으로 개별적인 작은 코일들(W1, W2, W3, ...Wn)을 포함한다. 개별적인 작은 코일들(W1, W2, W3, ...Wn)의 상기 전기적 연결은 모든 코일들을 통한 동일한 전류의 흐름을 보장하는 직렬 연결일 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 개별적인 작은 코일들(W1, W2, W3, ...Wn)의 상기 전기적 연결은 병렬 연결인데, 이는 높은 주파수에서 교류 전류로 코일이 용이하게 구동될 수 있도록, 총 유도율(inductivity)을 감소시키는 이점을 갖는다. 도 9b는 이러한 실시양태의 예를 도시하고 있으며, 여기서 자석-와이어 코일(7c)은 병렬 배열로 연결된 4개의 개별적인 자석 와이어 코일들(7c', 7c'', 7c''', 7c'''')로 구성된다.
낮은 보자력, 높은 포화도 물질로 구성된 자석-와이어 코일 및 자극편은 허용 범위 내의 코일 저항으로 인한 열 발생을 유지하는 한편, z-방향에서 충분한 강도의 동적 자기장을 형성하도록 독립적으로 치수가 정해져야 한다. 이는 연질 자성 철, 규소철과 같은 보다 많은 양의 낮은 보자력, 높은 포화도 물질, 즉 보다 큰 치수의 자극편을 요구한다. 본원에 기재된 자석-와이어 코일은 바람직하게는 구리 또는 알루미늄 코어와 봉자석의 홀더 주변 또는 선택적인 자극편 주변을 둘러싸는 하나 이상의 절연층을 포함하는 표준 자석 와이어의 하나 이상의 조임층(tight layer)으로 구성된다. 바람직하게는, 자석 와이어는 "자체-본딩"형으로서, 이는 절연층이 열(고온 공기 또는 오븐) 또는 적절한 용매에 의해 활성화될 수 있는 열가소성 접착층으로 덮여 있음을 의미한다. 이는 적절한 지지부 상에 대한 코일 권취 이후, 단순 베이킹 또는 또는 용매 노출을 통해 자립형 자석-와이어 코일의 생성이 가능해진다. 상기 봉자석 및 선택적인 홀더/자극편은 이어서, 동적 자기장의 z-요소(Hz)를 형성하는 데 협력하도록, 전기적으로 연결된 자석 와이어 코일들 내로 삽입된다. 도면에서, 코일들의 연결 양식은 (+) 및 (-) 부호로 표시되어 있다.
한 실시양태에 따르면, 할박 실린더 조립체는 4개 초과의 구조체, 예를 들면 6개 또는 8개 이상의 구조체를 포함하며, 상기 구조체 각각은 자석-와이어 코일로 둘러싸인 봉자석을 포함한다. 상기 구조체의 수량이 증가할수록, 할박 실린더 조립체의 내부의 균일한 자기장 영역의 부피가 개선되는 반면에, 그 내부에 대한 접근성이 감소한다. 도 12a 및 12b는 각각 4개 및 8개의 봉자석을 갖는 실시양태에 대한 자기장 시뮬레이션을 나타낸 것이다. 할박 실린더 조립체 내부의 자기장의 균일성은 이 도면들로부터 인식될 수 있다. 상기 자기장 시뮬레이션은 소프트웨어 Vizimag 3.19로 수행되었다.
본원에 기재된 OEL 제조 방법은 방사선 경화성 코팅 조성물 내의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 및 위치를 고정/응고시키기 위해 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계를 포함한다. "방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화하는 것"이란, 코팅 조성물이 할박 실린더 조립체를 이탈할 때, 경화 단계가 완료되지 않을 수 있음을 의미한다. 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계는, 코팅 조성물이 할박 실린더 조립체를 이탈하는 동안, 및/또는 이탈한 이후에, 방사선 경화성 코팅 조성물이 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 그의 배향을 완벽하게 또는 부분적으로 잃지 않도록 충분히 높은 점도에 도달하기에 충분해야만 한다. 그다음, 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화시키는 단계는, 할박 실린더 조립체의 하류에 선택적인 추가 경화 유닛 밑으로 방사선 경화성 조성물을 통과시킴으로써 완료될 수 있다.
경화 단계 c)는 방사선 경화성 코팅 조성물을 함유하고 있는 기재가 여전히 할박 실린더 조립체 내부에 있는 동안 경화 유닛을 사용함으로써 수행되며, 다시 말해 적어도 부분적으로 경화 단계는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 2축 배향시키는 단계와 부분적으로 동시에 또는 동시에 수행된다. 이는 기재가 할박 실린더 조립체의 균일한 자기장 영역을 이탈할 때, 달성된 배향의 임의의 흐트러짐을 예방한다. 본원에 사용된 용어 "부분적으로 동시에"는 2개의 단계가 동시에 부분적으로 수행되었음을 나타내며, 다시 말해 각 단계의 수행 시간이 부분적으로 겹침을 나타낸다. 본원에 기재된 문맥에서, 경화가 2축 배향 단계와 부분적으로 동시에 수행될 때, OEL의 경화가 완료되기에 앞서 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 배향되도록, 경화는 배향 이후가 효과적임을 감안해야 한다.
도 8, 11a 및 11b에 나타낸 바와 같이, 경화 유닛(16)은, 기재(11)가 할박 실린더 조립체(9)로 진입하는 쪽의 반대쪽에서, 자기 쌍극자장(Hxy)이 균일한 할박 실린더 조립체(9) 영역의 경계부에서, 방사선 경화성 코팅 조성물(12)과 동일한 기재(11)의 측면 상에 위치되는 것이 바람직하다.
대안적으로, 미공개된 유럽특허출원 제14178901.6호에 기재된 바와 같이, 경화 단계는, 기재가 방사선의 발광 스펙트럼의 적어도 일부에 대해 충분히 투명하다면, 기재를 통과하여 수행될 수 있다. "충분히 투명"이란, 기재가 200 nm 내지 500 nm의 방사선 소스의 발광 스펙트럼의 하나 이상의 파장에서 적어도 4%, 바람직하게는 적어도 8%의 전자기 방사선의 투과율을 나타내는 것을 의미한다. 이 경우, 도 10 및 11c에 나타낸 바와 같이, 상기 기재(11)가 방사선 경화성 코팅 조성물(12)의 충분한 경화를 보장하도록, 경화 유닛에서 사용되는 조사 소스의 파장에서 충분히 투명하다면, 경화 유닛(16)은 방사선 경화성 코팅 조성물(12)을 함유하는 기재(11) 아래에 위치한다.
이러한 목적을 위해, 본원에 기재된 장치는 경화 유닛(16)을 포함하는데, 여기서 상기 경화 유닛(16)은 충분한 강도의 조사가 방사선 경화성 코팅 조성물의 적어도 부분적인 경화를 유도하여, 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 더 이상 그들의 배향 및 위치를 변화시키지 않도록 그의 점도를 증가시키는 것을 허용한다. 완전한 경화는 할박 실린더 조립체의 하류에 배치된 선택적인 추가 경화 유닛을 통한 방사선 경화성 조성물의 통과를 통하여, 후속 경화 단계에 의해 달성된다.
본원에 기재된 경화 유닛(16)은 하나 이상의 UV 램프를 바람직하게 포함한다. 상기 하나 이상의 UV 램프는 바람직하게는 발광 다이오드(light emitting diode: LED) UV 램프, 아크 방전 램프(예를 들어, 중압 수은 아크(medium-pressure mercury arc: MPMA) 또는 금속-증기 아크 램프), 수은 램프 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된다. 추가적으로, 하나 이상의 UV 램프는 할박 실린더 조립체의 외부에 위치할 수 있으며, 본원에 기재된 실시양태에 따라, 조사가 방사선 경화성 코팅 조성물을 함유하는 기재의 일측 또는 타측을 향하도록 하는 도파관을 구비할 수 있다. 하나 이상의 UV 램프가 할박 실린더 조립체 내에 위치할 때에는, 공간 제약으로 인해 강력하고 작은 부피의 LED UV 램프가 바람직하다. 당업자에 의해 공지된 바와 같이, LED UV 램프는 수은 UV 램프에 비해 상이한 스펙트럼 특성을 갖고 있으므로, 이에 따라 방사선 경화성 코팅 조성물은 개질되어야 한다. 특히, 광개시제 및 반응성 모노머 및 올리고머는 LED UV 램프의 긴 파장(전형적으로 약 385 nm) 및 좁은 발광 밴드(일반적으로 +/- 20nm)에 맞추어 조정되어야 한다.
경화 유닛(16)은 UV LED 또는 블루라이트 파워 LED의 배열을 바람직하게 포함하고, 상기 배열은 할박 실린더 조립체(9) 내부에 직접 장착되거나, 그의 방사선이 할박 실린더 조립체(9) 외부의 적절한 UV LED 또는 블루라이트 소스로부터 기재 상의 적절한 위치까지 방사선 안내 시스템(예를 들어, 광섬유 장치)을 통해 안내된다.
본 발명은 기재 상에 OEL을 형성하는 방법을 더 제공하며, 상기 OEL은 제 1 패턴 및 제 1 패턴에 인접한 제 2 패턴으로 구성된 모티프(motif)를 포함하고, 상기 모티프는 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물로 구성된다. 본원에 기재된 모티프는 a) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 2축 배향을 따르도록 배향되는 제 1 패턴, 상세하게는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 i) 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 장축 및 단축을 갖거나, ii) 기재 표면에 대해 실질적으로 0이 아닌 앙각에서의 그의 장축 및 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 단축을 갖는 제 1 패턴; 및 b) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 제 1 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향과 상이한 배향을 따르고 무작위 배향을 제외한 임의의 배향을 따르도록 배향된 제 2 패턴을 포함한다. 제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 자성 배향은, 요구되는 배향 패턴에 따라, 상기 안료 입자를 자기장 발생 장치의 동적 자기장에 노출시키거나, 또는 자기장 발생 장치의 정적 자기장에 상기 안료 입자를 노출시킴으로써 수행될 수 있다. 본원에 기재된 제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 자성 배향은 안료 입자의 배향 및 제 1 패턴의 적어도 부분적인 경화에 대해 순차적으로 수행되며, 다시 말해 기재가 할박 실린더 조립체를 이탈한 이후에 제 2 자성 배향 단계가 수행된다.
상기 방법은,
a) 본원에 기재된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을, 본원에 기재된 기재 표면 상에 도포하는 단계로서, 상기 방사선 경화성 조성물이 제 1 상태에 있는 단계;
b) 상기 방사선 경화성 코팅 조성물로 구성된 모티프를, 할박 실린더 조립체를 포함하는 자석 조립체의 동적 자기장에 노출시켜, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시키는 단계로서, 상기 할박 실린더 조립체가 i) 3개 이상의 봉자석 및 상기 조립체를 둘러싸는 단일 자석-와이어 코일, 또는 ii) 3개 이상의 봉자석, 상기 조립체를 내포하고 상기 조립체에 대면하는 2개의 극을 포함하며 각각의 극이 자석-와이어 코일에 의해 둘러싸인 자극편, 또는 iii) 본원에 기재된 바와 같은 봉자석 및 상기 봉자석을 둘러싸는 자석-와이어 코일을 각각 포함하는 3개 이상의 구조체를 포함하고, 상기 3개 이상의 봉자석이 횡 방향으로 자화되어 있는 것인 단계; 및
c) 단계 b)의 방사선 경화성 코팅 조성물로 구성된 모티프의 제 1 패턴을 적어도 부분적으로 경화시켜, 제 1 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들을 그들의 채택 위치 및 배향들로 고정시킨 제 2 상태로 하는 단계로서, 상기 c) 단계는 단계 b)와 부분적으로 동시에, 또는 동시에 수행되고, 부분적인 경화 단계는 제 2 패턴이 조사에 노출되지 않도록 포토마스크(photomask)를 포함하는 경화 유닛에 의해 수행되는 단계;
d) 제 2 패턴이 단계 c)의 포토마스크의 존재로 인하여 제 1 상태인 단계 c)의 방사선 경화성 코팅 조성물로 구성된 모티프를, 자기장 발생 장치의 자기장에 노출시켜, 이로써 제 1 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향과는 상이한 배향이면서 무작위 배향을 제외한 임의의 배향을 따르도록, 제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향시키는 단계; 및
e) 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 그들의 채택 위치 및 배향들로 고정시키기 위해 방사선 경화성 조성물을 동시에, 부분적으로 동시에, 또는 후속적으로 제 2 상태로 경화시키는 단계
를 포함한다.
본원에 기재된 제 1 패턴 및 제 2 패턴으로 구성된 모티프를 포함하는 OEL을 제조할 목적으로, 단계 c) 동안 포토마스크를 포함하는 경화 유닛의 사용은 방사선 경화성 코팅 조성물을 하나 이상의 소정의 위치에서 선택적으로 경화시킨다. 상기 방사선 경화성 코팅 조성물이 할박 실린더 조립체를 이탈할 때, 경화 유닛에 노출되지 않았던 방사선 경화성 코팅 조성물로 이루어진 제 2 패턴은 고정되거나 응고되지 않은 배향된 상태의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다. 따라서, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 후속 단계에서 더 배향되고, 고정될 수 있다. 상기 후속 배향은 제 1 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향과 상이하며, 무작위 배향을 제외한 임의의 배향이다. 후속 배향 단계에 노출시킴으로써 수득된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 소망하는 배향은 최종 용도 적용례에 따라 선택된다.
상이한 배향이란, 제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가,
i) 완전히 상이한 배향 패턴; 또는
ii) 예를 들어, a) 제 1 패턴은 기판 표면에 대해 실질적으로 평행인 2개의 장축 및 단축을 갖는 안료 입자를 포함하고, b) 제 2 패턴은 기재 표면에 대해 실질적으로 0이 아닌 앙각으로 X-Y 면 내의 그의 장축과 기재 표면에 대해 실질적으로 평행인 그의 단축을 갖는 안료 입자를 포함하는 것과 같이 제 1 패턴의 2축 배향과 상이한 2축 배향
을 따른다는 것을 의미한다.
본원에 기재된 2축 배향과 상이하고 제 2 패턴에 적합한 배향 패턴의 전형적인 예들이 전술되어 있다. 플립-플롭(flip-flop) 효과(당업계에서는 스위칭 효과라고도 지칭됨)로 알려진 OEL이 생성될 수 있다. 플립-플롭 효과는 이행부(transition)에 의해 분리되는 인쇄된 제 1 부분과 인쇄된 제 2 부분을 포함하는데, 여기서 상기 제 1 부분에서의 소판형 안료 입자는 제 1 면에 평행하게 배열되고 상기 제 2 부분에서의 소판형 안료 입자는 제 2 면에 평행하게 배열된다. 플립-플롭 효과의 생성 방법은, 예를 들어, EP 1 819 525 B1 및 EP 1 819 525 B1에 기재되어 있다. 롤링-바 효과로 알려진 광학 효과가 또한 생성될 수 있다. 롤링-바 효과는 이미지가 시야각에 대해 기울어지기 때문에 움직이는("롤링하는") 것으로 보이는 하나 이상의 대조 밴드(contrasting band)를 보이고, 상기 광학 효과는 자성 또는 자화성 안료 입자의 특정 배향을 기초로 하고, 상기 안료 입자는 볼록 곡률(convex curvature)(당업계에서는 음의 곡선 배향이라고도 함) 또는 오목 곡률(concave curvature)(당업계에서는 양의 곡선 배향이라고도 함)을 따라 곡면화(curving) 방식으로 정렬된다. 롤링-바 효과의 생성 방법은, 예를 들어, EP 2 263 806 A1, EP 1 674 282 B1, EP 2 263 807 A1, WO 2004/007095 A2 및 WO 2012/104098 A1에 기재되어 있다. 베니션 블라인드(Venetian-blind) 효과로 알려진 광학 효과가 또한 생성될 수 있다. 베니션 블라인드 효과는 특정한 관찰 방향을 따라 밑에 있는 기재 표면에 가시성을 부여하도록 배향되는 안료 입자를 포함하는데, 상기 입자가 관찰자의 다른 방향을 따라 가시성을 지연시키는 동안 상기 기재 표면 내에 또는 그 위에 존재하는 표시정보 또는 다른 특징이 관찰자에게 분명히 보이도록 하는 것이다. 베니션 블라인드 효과의 생성 방법은, 예를 들어, US 8,025,952 및 EP 1 819 525 B1에 기재되어 있다. 무빙링(moving-ring) 효과로 알려진 광학 효과가 또한 생성될 수 있다. 무빙링 효과는 OEL의 기울기 각도에 따라 임의의 x-y 방향으로 움직이는 것으로 보이는 깔대기, 원뿔형, 보울, 원, 타원형 및 반구와 같은 물체의 광학 착시 이미지로 구성된다. 무빙링 효과의 생성 방법은, 예를 들어, EP 1 710 756 A1, US 8,343,615, EP 2 306 222 A1, EP 2 325 677 A2, WO 2011/092502 A2 및 US 2013/084411에 기재되어 있다.
제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 자성 배향을 위해 사용된 자기장 발생 장치는, 예를 들어 WO 2005/002866 A1 및 WO 2008/046702 A1에 개시된 바와 같은 조각된 자성판을 더 포함할 수 있다. 상기 조각된 판은 철로 구성될 수 있다. 대안적으로, 상기 조각된 판은 자성 입자가 분산된 (예를 들어, 플라스토페라이트(Plastoferrite)와 같은) 플라스틱 물질로 제작될 수 있다. 이러한 방법으로, 제 2 패턴의 광학 효과는 글, 이미지 또는 로고와 같은 자성으로 유도된 미세 라인 패턴으로 덮어씌워질 수 있다.
제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 i) 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 장축 및 단축을 갖거나, ii) 기재 표면에 대해 실질적으로 0이 아닌 앙각에서의 그의 장축 및 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 단축을 갖도록 수행된 2축 배향은 본원에 기재된 할박 실린더 조립체를 사용함으로써 수득될 수 있다. 이 경우, 적어도 부분적인 경화 단계 e)는 단계 d)와 부분적으로 동시에 또는 동시에 수행된다.
대안적으로, 2축 배향은 제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 i) 기재 표면에 대해 실질적으로 평행한 그의 장축 및 단축을 갖거나, ii) 기재 표면에 대해 실질적으로 0이 아닌 앙각에서의 그의 장축 및 기재에 대해 실질적으로 평행한 그의 단축을 갖거나, 또는 iii) 가상 회전타원표면에 평행한 그의 장축 및 단축을 갖도록 수행될 수 있다. 그러한 2축 배향은 EP 2 157 141 A1, US 4,859,495 및 Z.Q. Zhu and D. Howe (Halbach permanent magnet machines and applications: a review, IEE. Proc. Electric Power Appl., 2001, 148, p. 299-308), US 2007/0172261 또는 동시 계류중인 유럽특허출원 13 195 717.7에 기재된 바와 같은 자기장 발생 장치를 사용함으로써 수행될 수 있다.
EP 2 157 141 A1에 개시된 자기장 발생 장치는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가, 그의 장축 및 단축이 기재 표면에 대해 실질적으로 평행해질 때까지 급속하게 진동하도록, 그 방향을 변경시키는 동적 자기장을 제공하며, 다시 말해 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 기재 표면에 대해 평행한 그의 장축 및 단축으로 안정한 시트형 형상이 될때까지 회전하고, 상기 2개의 치수로 평탄화된다. EP 2 157 141 A1의 도 5에 나타낸 바와 같이, 자기장 발생 장치는 엇갈린 형태 또는 지그재그 형태로 위치한 적어도 3개의 봉자석의 선형 배열을 포함하고, 상기 적어도 3개의 자석은 공급 경로의 대향측에 위치하는데, 여기서 공급 경로의 동일한 측면에서 자석들은 동일한 극성을 갖고, 이는 엇갈린 형태에서 공급 경로의 대향하는 측면의 자석의 극성과 반대이다. 적어도 3개의 자석의 배열은 코팅 조성물 내의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자로서 자기장 방향의 소정의 변화를 제공한다(자석에 의해 이동(방향 이동: 화살표)). 상기 개시된 자기장 발생 장치는 a) 공급 경로의 제 1 측면 상의 제 1 및 제 3 자석과, b) 공급 경로의 제 2 측면 상의 제 1 및 제 3 자석 사이의 제 2 자석을 포함하고, 여기서 제 1 및 제 3 자석은 동일한 극성을 가지며, 제 2 자석은 제 1 및 제 3 자석에 대해 상호 보완적인 극성을 갖는다. 대안적으로, EP 2 157 141 A1의 도 5에 나타낸 바와 같이, 제 1 자기장 발생 장치는 제 2 자석과 동일한 공급 경로의 측면 상에, 제 2 자석의 극성을 가지며 제 3 자석의 극성에 상보적인 제 4 자석을 더 포함한다. EP 2 157 141 A1에 기재된 바와 같이, 자기장 발생 장치는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅의 하부 또는 상부와 하부에 위치할 수 있다. 대안적으로, 자기장 발생 장치는 EP 2 157 141 A1의 도 9에 나타낸 바와 같은 롤러의 배열을 포함할 수 있으며, 다시 말해 자기장 발생 장치는 본원에 기재된 동일한 엇갈린 배열을 갖는 자석을 그 상면에 갖는 2개의 이격된 휠을 포함한다.
US 4,859,495는 서로 직각으로 배열된 2쌍의 Helmholtz(도 2), 또는 예를 들어 이동하는 웹의 상부 및 하부에 배치된, 구리판과 같은 2개의 전도성 판(도 3)을 포함하고 있는 자기장 발생 장치를 개시하되, Helmholtz 코일 쌍 또는 전도성 판 각각은 다른 Helmholtz 코일 쌍 또는 다른 전도성 판에 어드레싱된 전류와 90° 위상이 다른(90°out of phase) 전류로 어드레싱되며, 이는 수직 요소를 갖지 않고 단지 웹의 평면 내 요소만을 갖는 회전 자기장을 야기한다. 상기 회전 자기장은 페인트 조성물의 자성 입자가 자기장 요소에 대해 수직으로, 즉 웹과 90° 각도로 정렬되도록 한다. 더 나아가, US 4,859,495에 개시된 자기장 발생 장치는 임의의 주어진 방향에 수직인 면에만 놓여 있는 자기장 요소를 사용함으로써, 상기 임의의 주어진 방향으로 자성 입자를 정렬하는 데에 사용될 수 있다.
제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시키기 위한 대안의 자기장 발생 장치는 선형 영구 자석 할박 어레이로서, 즉 상이한 자화 방향을 갖는 복수의 자석들을 포함하는 조립체이다. 할박 영구 자석의 상세한 설명은 Z.Q. Zhu and D. Howe (Halbach permanent magnet machines and applications: a review, IEE. Proc. Electric Power Appl., 2001, 148, p. 299-308)에 제시되어 있다. 이러한 할박 배열에 의해 형성된 자기장은 한 측 상에 집중된 반면, 다른 측에서 거의 0으로 약화된 특성을 갖는다. 전형적으로, 선형 영구 자석 할박 어레이는, 예를 들어 목재 또는 플라스틱, 상세하게는 폴리아세탈(또한 폴리옥시메틸렌, POM으로 지칭) 수지와 같이 우수한 자기-윤활 특성(self-lubricating properties) 및 내마모성을 발휘하는 수지로 알려진 플라스틱으로 구성된 하나 이상의 비-자성 블록, 및 네오디뮴(neodymium)-철-붕소(NdFeB) 자석과 같은 자석을 포함한다.
제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시키기 위한 또 다른 자기장 발생 장치는 스피닝(spinning) 자석으로서, 상기 자석은 그의 직경을 따라 근본적으로 자화된 디스크 형상의 스피닝 자석 또는 자석 조립체를 포함한다. 적합한 스피닝 자석 또는 자석 조립체는 US 2007/0172261에 기재되어 있고, 상기 스피닝 자석 또는 자석 조립체는 방사상으로 대칭인 시변성 자기장을 발생시켜, 아직 경화되지 않은 코팅 조성물의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자가 2축 배향하게 한다. 이러한 자석 또는 자석 조립체는 외부 모터에 연결된 샤프트(또는 스핀들)에 의해 구동된다. 대안적으로, 상기 자석 또는 자석 조립체는 비자성, 바림작히게는 비전도성 물질로 구성된 하우징 내에 구속되어 있는 샤프트-부재형 디스크 형상의 스피닝 자석 또는 자석 조립체이고, 상기 하우징 주변에 권취되어 있는 하나 이상의 자석-와이어 코일에 의해 구동된다. 선택적으로, 하나 이상의 홀 효과 요소는, 이들이 스피닝 자석 또는 자석 조립체에 의해 발생된 자기장을 검출하고 전류로 하나 이상의 자석-와이어 코일을 적절하게 어드레싱할 수 있도록 하우징을 따라 위치한다. 이러한 스피닝 자석 또는 자석 조립체는 전기 모터의 로터 및 아직 경화되지 않은 코팅 조성물의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 수단으로서 동시에 작용한다. 이러한 방식으로, 장치의 구동 메커니즘을 엄격하게 필요한 부품들로 제한하고, 그의 크기를 감소시킬 수 있다. 상기 자기장 발생 장치는 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 층의 하부 또는 상기 층의 한쪽에 위치할 수 있다. 이러한 장치의 상세한 설명은 동시 계류중인 유럽특허출원 13 195 717.7에 제시되어 있다.
전술한 바와 같이, 단계 b)에서 사용되는 경화 유닛은 제 2 패턴이 조사에 노출되지 않도록 포토마스크를 포함한다. 도 11a에 도시된 한 실시양태에서, 경화 유닛(16)은 본원에 기재된 바와 같이 방사선 경화성 조성물(12)의 하나 이상의 소정 위치에서 방사선 경화 조성물(12)을 선택적으로 경화시키는 고정 스크린 포토마스크(18a)를 구비하고 있다. 방사선 경화성 코팅 조성물이 할박 실린더 조립체(9)를 이탈할 때, 경화 유닛(16)에 의한 조사에 노출되지 않았던 상기 코팅 조성물의 하나 이상의 소정 위치는 고정되지 않거나 응고되지 않은 배향된 상태의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다. 따라서, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자는 할박 실린더 조립체 하류에 위치한 추가 자기장 발생 장치 및 경화 유닛에 의해 제공된 후속적인 배향 단계에서 배향되고, 고정 또는 응고될 수 있다.
도 11b에 도시된 또 다른 실시양태에서, 경화 유닛(16)은, 바람직하게 할박 실린더 조립체(9)를 통해 방사선 경화성 코팅 조성물(12)과 동시에 이동하는 이동 스크린 포토마스크(18b)를 구비하고 있다. 이러한 이동 스크린 포토마스크(18b)는 경화 유닛(16) 하에서 상대적인 고정 위치에서 상기 코팅 조성물(12)을 따르므로, 방사선 경화성 코팅 조성물(12)의 하나 이상의 소정 위치에서 방사선 경화성 코팅 조성물을 보다 정확하고 보다 완벽하게 선택적으로 경화시키도록 한다. 이러한 배열에서, 상기 이동 스크린 포토마스크(18b)는 할박 실린더 조립체(9)를 통해 이동하는 방사선 경화성 코팅 조성물(12)과의 동시성을 유지하도록 화전하는 벨트로서 구체화될 수 있다. 선택적으로, 이동 스크린 포토마스크(18b)는 가요성 폐쇄 벨트로서 구체화될 수 있다.
도 11c에 도시된 또 다른 실시양태에서, 경화 유닛(16) 및 이동 스크린 포토마스크(18b)는 기재(11)의 다른측 상에 방사선 경화성 코팅 조성물의 반대로 위치해 있으며, 상기 기재(11)가 충분히 투명하다면, 경화 단계는, 위에 설명된 바와 같이 기재(11)를 통하여 수행된다. 이러한 배열에서, 이동 스크린 포토마스크(18b)는 할박 실린더 조립체(9)를 통한 기재(11)를 지지하는 동시에 벨트로서 구체화될 수 있다. 이는 이동 스크린 포토마스크(18b)가 방사선 경화성 코팅 조성물(12)에 매우 인접해 있다는 이점을 가지며, 상기 이동 포토마스크(18b)와 상기 방사선 경화성 코팅 조성물(12) 사이의 거리는 거의 기판(11)의 두께이다. 이는 하나 이상의 소정 위치에서 방사선 경화성 코팅 조성물의 특히 정확한 선택적 경화를 초래한다. 위에 설명한 바와 같이, 할박 실린더 어셈블리를 떠날 때, 방사선 경화성 코팅 조성물은 고정되지 않거나 응고되지 않은 배향된 상태의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 여전히 포함하며, 이는 할박 실린더 조립체 하류에서, 자기장 발생 장치의 자기장에 대한 후속적인 노출에서 소망하는 배향 패턴을 따라 배향될 수 있고, 후속 경화 단계에서 그들의 배향 및 위치로 고정 또는 응고될 수 있다.
또한, 본원에서는 본원에 기재된 기재 상에 본원에 기재된 바와 같은 OEL을 제조하기 위한 장치가 설명되며, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 상기 OEL은 본원에 기재된 바와 같이, 경화된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에서 2축 배향되고, 상기 장치는 a) 본원에 기재된 바와 같은 할박 실린더 조립체 및 b) 본원에 기재된 바와 같은 경화 유닛을 포함한다.
본원에 기재된 장치는 웹 또는 시트 형태로 본원에 기재된 기재를 공급하는 적어도 하나의 공급 유닛을 바람직하게 포함한다. 본원에 기재된 장치는, 예를 들어 롤러 또는 기재를 지지하기 위한 동등한 지지 수단과 같은 기재 지지 요소 및/또는 기재 안내 요소를 바람직하게 포함한다. 상기 기재는 사용되는 인쇄 장비에 따라 연속적 또는 불연석적으로 공급될 수 있다.
본원에 기재된 OEL이 본원에 기재된 바와 같은 단일 방사선 경화성 조성물로 이루어져 있고, 본원에 기재된 바와 같이 제 1 패턴 및 제 1 패턴에 인접한 제 2 패턴으로 구성된 모티프를 포함하는 경우, 본원에 기재된 장치는 본원에 기재된 바와 같은 포토마스크를 포함하는 경화 유닛을 포함한다. 상기 포토마스크는 본원에 기재된 바와 같이, 고정된 스크린 포토마스크 또는 이동 스크린 포토마스크의 형태이다. 이러한 경우, 상기 장치는 할박 실린더 하류에, 제 2 배향 유닛 및 제 2 경화 유닛을 더 포함한다. 선택적으로, 완전한 경화를 위해 제 3 경화 유닛이 제 2 경화 유닛 하류에 위치할 수 있다.
전술한 바와 같이, 방사선 경화성 조성물은 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 플렉소그라피 인쇄, 잉크젯 인쇄 및 음각 인쇄(당업계에서는 조각된 구리판 인쇄 및 조각된 스틸 다이 인쇄로 지칭된다)로 이루어진 군에서 선택되며, 보다 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄 및 플렉소그라피 인쇄로 이루어진 군에서 선택되는 인쇄 방법에 의해 바람직하게 수행된다. 따라서, 본원에 기재된 장치는 인쇄 유닛, 바람직하게는 스크린 인쇄 유닛, 로토그라비어 인쇄 유닛, 플렉소그라피 인쇄 유닛, 잉크젯 인쇄 유닛 또는 음각 인쇄 유닛, 보다 바람직하게는 스크린 인쇄 유닛, 로토그라비어 인쇄 유닛 또는 플렉소그라피 인쇄 유닛을 바람직하게 포함한다. 기재는 연속적으로(예를 들어, 로터리 스크린 인쇄 유닛) 또는 비연속적으로(예를 들어, 평판(flat-bed) 스크린 인쇄 유닛) 인쇄 유닛에 공급될 수 있다.
내오염성 또는 내화학성과 청결성을 통한 내구성의 증가 및 이에 따른 본원에 기재된 OEL을 포함하는 물품, 보안 문서나 장식 요소, 또는 물체의 순환 수명을 증가시킬 목적, 또는 그의 미적 외관(예를 들어, 광학적 광택)을 수정할 목적으로, 하나 이상의 보호층이 OEL의 상부에 도포될 수 있다. 존재하는 경우, 하나 이상의 보호층은 전형적으로 보호 광택제(varnish)로 구성된다. 이들은 투명하거나, 약간 착색 또는 염색될 수 있으며, 다소 광택이 있을 수 있다. 보호 광택제는 방사선 경화성 조성물, 열 건조 조성물 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 보호층은 방사선 경화성 조성물, 보다 바람직하게는 UV-Vis 경화성 조성물이다. 보호층은 OEL의 형성 이후에 적용될 수 있다.
본원에 기재된 OEL은 기재에 직접 제공될 수 있고 (지폐 적용례에서와 같이) 기재에 영구적으로 유지될 것이다. 그렇지 않으면, OEL은 또한 생성 목적으로 임시 기재 상에 제공된 다음 후속적으로 제거된다. 이는, 예를 들어, OEL의 생성을 용이하게 할 수 있는데, 특히 결합제 물질이 여전히 유체 상태일 동안 그렇다. 이어서, 임시 기재를 OEL로부터 제거한다. 물론, 이러한 경우에 방사선 경화성 코팅 조성물은 경화 단계 이후에 물리적으로 일체화된 형태여야 한다. 이로써, OEL로 이루어진(즉, 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자, 상기 안료 입자를 이들의 배향으로 고정시키고 필름 유사 물질, 예를 들어, 플라스틱 필름을 형성하기 위한 경화된 결합제 성분, 및 추가의 선택적 성분으로 필수적으로 이루어진) 필름 유사 투명 및/또는 반투명 물질이 형성될 수 있다.
대안적으로, 접착층이 OEL 상에 존재하거나, OEL을 포함하는 기재 상에 존재할 수 있고, 상기 접착층은, OEL이 제공된 측과 반대측의 기재 상 또는, OEL과 동일한 측 및 OEL의 상부(top)에 위치할 수 있다. 따라서, 접착층은 OEL 또는 기재에 도포될 수 있다. 이러한 경우, 상기 접착층과 OEL 또는 접착층, OEL 및 기재를 포함하는 접착 라벨이 형성될 수 있다. 이러한 라벨은 기계 및 상당한 수고가 필요한 인쇄 또는 다른 방법 없이도 모든 종류의 문서 또는 다른 물품이나 품목에 부착될 수 있다.
또한 본원에서는 본 발명에 따라 제조된 OEL을 포함하는 물품, 상세하게는 보안 문서, 또는 장식용 요소 또는 물체가 개시된다. 상기 물품, 상세하게는 보안 문서, 또는 장식용 요소 또는 물체는 본 발명에 따라 제조된 하나 초과(예를 들어 둘, 셋 등)의 OEL을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물품, 상세하게는 보안 문서, 또는 장식용 요소 또는 물체는 제 1 OEL 및 제 2 OEL을 포함할 수 있고, 여기서 이들 둘 다는 기재의 동일한 측에 존재하거나, 하나가 기재의 한 측에 존재하고 나머지 하나가 기재의 다른 측에 존재한다. 기재의 동일한 측에 형성되는 경우, 제 1 및 제 2 OEL은 서로 인접하거나, 인접하지 않을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, OEL 중 하나는 부분적으로 또는 전체적으로 다른 OEL과 중첩할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 OEL은 장식용 목적뿐 아니라 보안 문서를 보호 및 인증하기 위해 사용될 수 있다. 상기 장식용 요소 또는 물체의 전형적인 예는 명품(luxury goods), 화장품 포장재, 자동차 부품, 전자/전기 기기, 가구 및 손톱 래커(lacquer)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
보안 문서는 유가 문서(value document) 및 유가 상품(value commercial goods)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 유가 문서의 전형적인 예는 지폐, 증서, 티켓, 수표, 바우처, 수입 인지(fiscal stamp) 및 택스 라벨(tax label), 계약서 등, 신원 증명 서류, 예컨대, 여권, 신분증, 비자, 운전면허증, 은행 카드, 신용 카드, 트랜잭션 카드(transactions card), 액세스 문서(access document) 또는 카드, 입장권, 대중 교통 티켓 또는 타이틀(title) 등, 바람직하게는 지폐, 신원 증명 서류, 권리 확인 문서, 운전면허증 및 신용 카드를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 용어 "유가 상품"은 포장재를 구비한 상품, 특히 화장품, 기능성 식품, 약품, 술, 담배 제품, 음료 또는 식품, 전기/전자 제품, 의류 또는 보석류, 즉 진품 의약품과 같이, 포장의 내용물을 보증하기 위해 위조 및/또는 불법 복제에 대해 보호해야 할 물품을 지칭한다. 이러한 포장재의 예는 인증 브랜드 라벨(authentication brand label), 개봉 흔적 표시 라벨(tamper evidence label) 및 실(seal)과 같은 라벨을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 본원에 기재된 기재, 유가 문서 및 유가 상품은 본 발명의 범위를 제한하지 않고 오로지 예시를 위한 것임을 지적한다. 대안적으로, OEL은, 예를 들어, 은선, 보안 줄무늬, 박, 데칼, 윈도우 또는 라벨과 같은 보조 기재에 생성될 수 있고, 그 결과 별도의 단계에서 보안 문서로 전달될 수 있다. 당업계의 기술자는 본 발명의 취지에서 벗어나지 않고 전술한 특정 실시양태에 대한 몇몇 변형을 예상할 수 있다. 이러한 변형은 본 발명에 포함된다.
추가로, 본원 명세서에 언급된 모든 문헌은 본원에 상세히 나타낸 바와 같이 그 전문이 본원에 원용된다.
이제, 본 발명을 실시예의 방식으로 기재하나, 본 발명이 그 범위에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예는 하기 표 1에 주어진 화학식의 UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물을 사용하여 수행되었다.
에폭시아크릴레이트 올리고머 28%
트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 모노머 19.5%
트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트 모노머 20%
Genorad 16 (Rahn) 1%
Aerosil 200® (Evonik) 1%
Speedcure TPO-L (Lambson) 2%
Irgacure® 500 (BASF) 6%
Genocure EPD (Rahn) 2%
BYK®-371 (BYK) 2%
Tego Foamex N (Evonik) 2%
소판형 7층 광학 가변성 자성 안료 입자(*) 16.5%
(*) 19 ㎛의 직경 및 약 1 ㎛의 두께를 갖고 JDS-유니페이즈(JDS-Uniphase, 캐나다 산타 로사 소재)로부터 수득된 금색-녹색 광학 가변성 자성 안료 입자.
도 13에 도시된 할박 실린더 조립체는 표 1에 기재된 UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물 내에 소판형 자성 안료 입자를 배향시키는 데에 사용되었다. 상기 할박 실린더 조립체는,
i) 115 x 90 x 10 mm의 치수를 갖는 POM(폴리옥시메틸렌)으로 제조된 홀더(19);
ii) POM으로 구성되고, 홀더(19)에 수직으로 부착되어 있으며, 70 x 70 x 10 mm의 치수를 갖는 후면 판(20);
iii) 4개의 구조체로서, 각각은 봉자석 및 상기 봉자석 주변의 자석-와이어 코일을 포함하고, 상기 4개의 구조체는 40 x 40 mm의 사각형 위로 배열되어 있으며, 봉자석의 개별적인 자화 방향은 할박 실린더 조립체를 구축하도록 배치되고, 각각의 구조체는,
a) 하기 b)에 고정된 0.5 mm 래커 절연된 구리 와이어의 450회 권취를 갖는 자석-와이어 코일(21),
b) POM으로 구성된 20 mm 직경 / 40 mm 길이의 코일 지지대(22),
c) Nd2Fe14B로 구성되고, 3 x 5 x 64 mm의 치수를 가지며, 횡 방향으로 자화된, 즉 단축(3mm)에 따른 N→S 방향을 갖는 봉자석(23), 및
d) 순철(ARMCO에 의해 공급)로 구성되고, 1 x 5 x 64 mm의 치수를 가지며, 중심 위치에서 기계적으로 고정되면서 봉자석(23)의 N 및 S 극에 부착되는 2개의 철 자극편(24);
을 포함하는 구조체;
iv) 115 x 70 x 2 mm 치수의 기재 홀더(25)로서, 상기 홀더는 각 2쌍의 구조체 사이의 거울면에서, 할박 실린더 조립체의 중심을 관통하도록 배치된 기재 홀더
를 포함한다.
봉자석(23)은 기재 홀더(25)에 수직인 자화 방항을 가지며, 그의 남극은 검은색으로, 그의 북극은 밝은 회색으로 표시되어 있다. 결과적인 자기 쌍극자장(Hxy)은 기재 홀더(25)의 면 내에 놓여 있다.
상기 구조체의 봉자석(23)에 의해 생성된 자기장(Hxy)은 기재 홀더(25)의 중심에서 보정된 홀 프로브에 의해 측정되었으며, x-방향으로 18 mT, 이에 직교하는 방향(y 및 z)으로 0에 달하였다. 상기 구조체의 4개의 자석-와이어 코일(21)에 대해 동일한 방향의 1 A DC 전류 인가 이후에, 5.4 mT의 자기장에 대한 추가 동적 z-요소(Hz)가 기재 홀더(25)의 중심에서 측정되었다. 이에 따라, 4개의 자석-와이어 코일에 3 A 피크-투-피크의 AC 전류를 인가하면, x-방향에서 정적 자기장(Hxy)과 유사한 강도의 z-방향에서의 동적 자기장(Hz)이 형성되었으며, 이에 따라 약 ±45°의 소판형 자성 안료 입자의 진동 운동을 초래하였다.
표 1에 기재된 UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물 한 방울을 현미경 슬라이드에 도포하고, 약 2 cm2의 표면에 걸쳐 기계적으로 분산하였다. 코팅 조성물의 결과적인 표면의 이미지가 축-상 조명(on-axis illumination)으로 확대된 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens)를 사용하여 촬영되었다. 상기 이미징 시스템의 해상도가 픽셀 당 3.5 ㎛, 다시 말해 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 평균 직경, 즉 약 19 ㎛보다 우수하므로, 개별적인 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들이 이미지에서 가시적이었다.
텔레센트릭 렌즈는 그의 광축(optical axis)에 대해 약 ±1°의 매우 좁은 수용 각도를 가졌다. 이러한 좁은 각도로 진입하는 빛만이 이미지에 기여하였다. 축-상 조명 조건으로 인해, 텔레센트릭 렌즈의 광축에 대해 직교하는 표면을 갖는 소판형 자성 안료 입자만이 가시적이다. 도 14a는 현미경용 슬라이드 상에 확산된 UV-경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물의 이미지를 나타낸다. 반사 조건에서 단지 매우 적은 소판형 자성 안료 입자들이 존재하였다.
도 13의 장비를 사용하여, 그다음 UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물을 함유하고 있는 현미경 슬라이드가 할박 실린더 조립체의 중심으로 기재 홀더(25)를 따라 도입되었다. 코팅 조성물 내의 소판형 자성 안료 입자는 그의 휘도의 상당한 증가에 의해 나타난 바와 같이, 할박 실린더 조립체의 자기장(Hxy) 내에서 그 자체를 배향시켰다. UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물의 표면 이미지는 축상 조명 하에서, 텔레센트릭 렌즈로 다시 촬영되었다.
도 14b는 UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물 내의, 그렇게 수득된 단일 축 방향으로 배향된 소판형 자성 안료 입자의 이미지를 나타낸다; 본래의 코팅 조성물(도 14a)에서 보다, 반사 조건에서 더 많은 안료 입자들이 존재하였다.
그다음, 10 A의 50 Hz AC 전류가 병렬로 스위칭된 4개의 자석-와이어 코일(21)에, 즉 자석-와이어 코일 당 2.5 A의 전류가 인가되었다. UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물은 휘도가 강하게 증가하였으며, 코팅 조성물의 이미지는 축상 조명 하에서 텔레센트릭 렌즈로 다시 촬영되었다. 도 14c는 UV 경화성 스크린 인쇄 코팅 조성물 내의 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 이미지를 나타낸 것이다; 도 14a 및 14b에서보다, 도 14c의 반사 조건에서 상당히 많은 안료 입자들이 존재하였다.

Claims (15)

  1. a) i) 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자 및 ii) 결합제를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재 표면 상에 도포하고, 상기 방사선 경화성 코팅 조성물이 제 1 상태에 있는 단계;
    b) 방사선 경화성 코팅 조성물을, 할박 실린더 조립체(Halbach cylinder assembly)를 포함하는 자석 조립체의 동적 자기장에 노출시켜, 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시키는 단계로서, 상기 할박 실린더 조립체가,
    i) 3개 이상의 봉자석(magnet bar) 및 상기 조립체를 둘러싸는(surrounding) 단일 자석-와이어 코일, 또는 ii) 3개 이상의 봉자석, 상기 조립체를 내포하고(encompass) 상기 조립체에 대면하는(facing) 2개의 극(pole)을 포함하고 각각의 극이 자석-와이어 코일에 의해 둘러싸인 자극편(pole piece), 또는 iii) 3개 이상의 구조체로서, 상기 3개 이상의 구조체 각각이 봉자석 및 상기 봉자석을 둘러싸는 자석-와이어 코일을 포함하고 상기 3개 이상의 봉자석이 횡 방향으로 자화되어 있는, 단계; 및
    c) 단계 b)의 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 제 2 상태로 경화시켜, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자들을 그들의 채택된 위치 및 배향들로 고정시키되, 상기 단계 c)가 단계 b)와 부분적으로 동시에, 또는 동시에 수행되는 단계
    를 포함하는, 기재 상에 광학 효과층(OEL)을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 단계 b)는 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 2축 배향시켜, i) 기재 표면에 대한 평행 정렬로부터 20° 미만으로 벗어난 장축 및 단축을 갖거나, ii) 기재 표면에 대해 0이 아닌 앙각(elevation angle)에서 장축 및 기재 표면에 대한 평행 정렬로부터 20° 미만으로 벗어난 단축을 갖는 것인, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단계 b)에서 사용되는 동적 자기장이 할박 실린더 조립체 내부의 자기 쌍극자장(Hxy), 및 AC 전류를 상기 자석-와이어 코일에 인가함으로써 수득된 동적-요소(Hz)로부터 발생하는 것인, 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 단계 c)가 UV-Vis 광 방사선 경화에 의해 수행되는 것인, 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성되는 것인, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 소판형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자가 소판형 자성 박막 간섭 안료 입자, 소판형 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자, 자성 물질을 포함하는 소판형 간섭 코팅 안료 입자 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인, 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 OEL이 제 1 패턴 및 상기 제 1 패턴에 인접한 제 2 패턴으로 구성된 모티프를 포함하고, 상기 모티프가 방사선 경화성 코팅 조성물로 이루어지고,
    적어도 부분적으로 경화시키는 단계 c)는 제 2 패턴이 조사에 노출되지 않도록 포토마스크(photomask)를 포함하는 경화 유닛으로 수행되고,
    제 2 패턴이 단계 c)의 포토마스크의 존재로 인하여 제 1 상태인 단계 c)의 방사선 경화성 코팅 조성물로 구성된 모티프를, 자기장 발생 장치의 자기장에 노출시켜, 이로써 제 1 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향과는 상이한 배향을 따르면서 무작위 배향을 제외한 임의의 배향을 따르도록, 제 2 패턴의 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향시키는 단계 d)를 추가로 포함하고;
    상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 그들의 채택 위치 및 배향들로 고정시키기 위해 방사선 경화성 조성물을 동시에, 부분적으로 동시에, 또는 후속적으로 제 2 상태로 경화시키는 단계 e)
    를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  8. 기재 상에 광학 효과층(OEL)을 형성하기 위한 장치로서, 상기 OEL은 경화된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 2축 배향된 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고, 상기 장치는,
    a) 할박 실린더 조립체로서, 상기 소판형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 2축 배향하도록, i) 3개 이상의 봉자석 및 상기 조립체를 둘러싸는 단일 자석-와이어 코일, 또는 ii) 3개 이상의 봉자석, 상기 조립체를 내포하고 상기 조립체에 대면하는 2개의 극을 포함하고 있으며 각각의 극은 자석-와이어 코일에 의해 둘러싸인 자극편, 또는 iii) 3개 이상의 구조체로서, 상기 3개 이상의 구조체 각각이 봉자석 및 상기 봉자석을 둘러싸는 자석-와이어 코일을 포함하며, 상기 3개 이상의 봉자석은 횡 방향으로 자화되어 있는 할박 실린더 조립체, 및
    b) 경화 유닛
    을 포함하는 장치.
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