KR102670760B1 - 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층을 생성하기 위한 어셈블리 및 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재 상에 자기적으로 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층(OEL), 상기 광학 효과층(OEL)을 생성하기 위한 스피너블 자성 어셈블리 및 공정의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보안 문서 또는 보안 물품에 대한 위조 방지 수단으로서 또는 장식 목적으로 상기 OEL을 생성하기 위한 스피너블 자성 어셈블리 및 공정에 관한 것이다.

Description

배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층을 생성하기 위한 어셈블리 및 공정
본 발명은 위조 및 불법 복제로부터 유가 문서(value documents) 및 고가 또는 유명상표 상품(value or branded commercial goods)을 보호하는 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 시야각 동적 외관 및 광학 효과를 나타내는 광학 효과층(optical effect layer)(OEL), 상기 OEL을 생성하기 위한 스피너블(spinneable) 자성 어셈블리 및 공정뿐 아니라, 상기 OEL의 문서 및 물품에 대한 위조 방지 수단으로서의 용도에 관한 것이다.
보안 요소 및 보안 문서의 생성을 위해 자성(magnetic) 또는 자화성(magnetizable) 안료 또는 입자, 특히 비-구형 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자를 함유하는 잉크, 코팅 조성물, 코팅, 또는 층을 사용하는 것이 당업계에 알려져 있다.
보안 문서 및 물품에 대한 보안 특징(security feature)은 "은폐(covert)" 및 "노출(overt)" 보안 특징으로 구분될 수 있다. 은폐 보안 특징에 의해 제공되는 보호는 이러한 특징이 인간 감각에 대해 감추어지고, 통상적으로 이들의 검출을 위해 특수한 장비 및 지식을 요구하는 점에 의존하는 반면, "노출" 보안 특징은 비보조(unaided) 인간 감각으로 용이하게 검출할 수 있다. 이러한 특징은 가시적이고/이거나 촉각으로 검출할 수 있는 반면, 여전히 생성 및/또는 복사하기 어려울 수 있다. 그러나 노출 보안 특징의 유효성은 보안 특징으로서 쉽게 인식될 수 있는 점에 매우 의존하는데, 이는 사용자들이 보안 특징의 존재 및 특성에 대해 알고 있는 경우에만 이러한 보안 특징을 기본으로 하는 보안 점검을 실제로 수행할 것이기 때문이다.
배향된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 또는 층은 예를 들어, US 2,570,856호; US 3,676,273호; US 3,791,864호; US 5,630,877호 및 US 5,364,689호에 개시되어 있다. 코팅 내의 자성 또는 자화성 안료 입자는 대응하는 자기장의 인가를 통해 강화되지 않은(unhardened) 코팅 내의 자성 또는 자화성 안료 입자의 국부적 배향을 일으키고 이어서 입자를 이들의 위치 및 배향으로 고정하기 위해 후자를 강화하여 자기적으로 유도된 이미지(image), 디자인 및/또는 패턴의 생성을 허용한다. 이는 특정한 광학 효과, 즉 고정된 자기적으로 유도된 이미지, 디자인 또는 패턴을 야기하며, 이는 위조 방지에 매우 강하다. 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자에 기반한 보안 요소는 자성 또는 자화성 안료 입자 또는 상기 입자를 포함하는 대응하는 잉크 또는 코팅 조성물, 및 상기 잉크 또는 코팅 조성물을 도포하고 도포된 잉크 또는 조성물 내의 상기 안료 입자를 배향한 다음에, 상기 잉크 또는 조성물을 강화시키는데 사용된 특정한 기술 둘 다에 대해 접근할 수 있을 때에만 생성될 수 있다.
"무빙 링(Moving-ring)" 효과가 효과적인 보안 요소로 개발되어 왔다. 무빙 링 효과는 광학 효과층의 선택된 조도 및 관찰각, 즉 경사각의 함수로서 코팅의 면에서 임의의 x-y 방향으로 움직이는 것처럼 보이는 깔때기, 원뿔, 볼(bowls), 원, 타원 및 반구와 같은 객체의 광학적인 착시 이미지로 구성된다. 무빙 링 효과의 생성을 위한 수단 및 방법은 예를 들어, EP 1 710 756 A1호, US 8,343,615호, EP 2 306 222 A1호, EP 2 325 677 A2호 및 US 2013/084411호에 개시되어 있다.
WO 2011/092502 A2호는 시야각 변화에 따라 뚜렷이 움직이는 링을 표시하는 무빙 링 이미지 생성을 위한 장치를 개시한다. 개시된 무빙 링 이미지는 연성 자성 시트, 및 코팅층의 면에 대해 수직인 자축(magnetic axis)을 가지며 상기 연성 자성 시트 하부에 배치되는 구형 자석의 조합에 의해 생성되는 자기장의 도움으로 획득 또는 생성될 수 있다.
육안에 의해 용이하게 검증되고, 위조자가 사용할 수 있는 장비로 대량 생성이 어렵지만, 보안 프린터의 동일한 장비를 사용하여 많은 상이한 형상 및 색으로 제공될 수 있는, 밝은 눈길을 끄는 광학 효과를 나타내는, 잉크 또는 코팅 조성물 내의 배향된 자성 입자를 기본으로 하는 상이한 보안 특징에 대한 요구가 남아 있다.
따라서, 시야각 의존성 시운동 및 시야각 동적 외관을 나타내는 광학 효과층(OEL)을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 예를 들어, 보안 문서의 분야에서, 개선된 검출 용이성 노출 보안 특징으로서, 또는 부가적으로 또는 대안적으로 은폐 보안 특징으로서 이러한 OEL을 제공하는 것이 특히 바람직하다. 추가 목적에 따라, 이러한 OEL은 또한 장식 목적을 위해 적합하다.
본 발명은 비-구형 편원(oblate) 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고, 상기 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 배향 패턴에 따라 배향되되,
배향 패턴은 회전 중심을 둘러서 원형 대칭이며,
OEL의 임의의 선택된 직경을 따르는 적어도 2, 바람직하게는 4 개의 별개의 위치 xi에서의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10°, 바람직하게는 ≥ 15°를 충족하는 위치 xi에서의 평균 정점(zenithal) 편향각 φ' 및 동일한 위치 xi에서의 선택된 직경에 대한 평균 방위각 θ를 갖고,
상기 광학 효과층은 상기 OEL의 기울임시 상기 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟(spot) 또는 적어도 하나의 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 제공하는 광학 효과층(x10; OEL)을 제공한다.
또한, 본원은 위조 또는 사기에 대한 보안 문서의 보호 또는 장식 응용을 위한 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)의 용도를 기재하고 있다.
또한, 본원은 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)을 하나 이상 포함하는 보안 문서 또는 장식 요소 또는 객체를 기재하고 있다.
상기 OEL의 기울임 및 회전시 상기 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟 또는 적어도 하나의 혜성-형상 스팟의 시각적 인상을 제공하는 OEL을 생성하기 위해 적합한 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 스피닝 축을 갖고 스피닝 축 상에 임의의 수직 거울면이 없는 자기장을 생성한다. 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)을 생성하기 위한 스피닝 축을 갖되, 상기 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 하기를 포함하는 자기장 생성 장치(x30)를 포함한다:
스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(x31),
스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31), 또는
스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖고 스피닝 축 상에 배열되는 막대 쌍극자 자석(x31)을 포함하고,
자기장 생성 장치(x30)는 적어도 한 쌍의 오목부(indentation)(I) 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(void)(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(protrusion)(P)를 포함하며,
적어도 한 쌍의 오목부(I), 적어도 한 쌍의 공동(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(P)는
스피닝 축에 대해 대칭으로, 및
자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31)의 북-남 자축에 대해 수직이고 스피닝 축을 함유하는 거울면에 대해 비대칭으로 위치한다.
또한, 본원은 본원에 기재된 것과 같은 기재 상에 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)을 생성하기 위한 인쇄 장치를 기재하되, 상기 인쇄 장치는 본원에 기재된 적어도 하나의 스피너블 자성 어셈블리(x00)를 포함한다. 본원에 기재된 인쇄 장치는 본원에 기재된 적어도 하나의 스피너블 자성 어셈블리(x00)를 포함하는 회전 자성 실린더 또는 본원에 기재된 적어도 하나의 스피너블 자성 어셈블리(x00)를 포함하는 평판형(flatbed) 인쇄 유닛을 포함한다.
또한, 본원은 본원에 기재된 것과 같은 기재 상에 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)을 생성하기 위한 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00) 및 본원에 기재된 인쇄 장치의 용도를 기재하고 있다.
또한, 본원은 기재(x20) 상에 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)을 생성하기 위한 공정 및 이로부터 얻어진 광학 효과층(OEL)을 기재하고 있으며, 상기 공정은 하기 단계를 포함한다:
i) 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재(x20) 표면 상에 도포하는 단계로서, 상기 방사선 경화성 코팅 조성물은 제1 상태에 있는 단계;
ii) 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향하기 위해 방사선 경화성 코팅 조성물을 본원에 기재된 스피닝 자성 어셈블리(x00) 또는 본원에 기재된 인쇄 장치의 자기장에 노출시키는 단계; 및
iii) 단계 ii)의 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 제2 상태로 경화하여, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 이들의 채택된 위치 및 배향으로 고정는 단계.
또한, 본원은 a) 보안 문서 또는 장식 요소 또는 객체를 제공하는 것, 및 b) 본원에 기재된 것과 같은, 특히 본원에 기재된 공정에 의해 얻어지는 것과 같은 광학 효과층을 제공하여, 보안 문서 또는 장식 요소 또는 객체로 구성되는 것을 포함하는, 보안 문서 또는 장식 요소 또는 객체를 제조하는 방법을 기재하고 있다.
본 발명은 보안 문서 및 물품을 이들의 진실성에 대해 보호하기 위한 신뢰 가능한 수단 및 방법을 제공한다. 본원에 기재된 보안 특징은 심미적 외관을 갖고, 설계 사양에 잘 통합되도록 다양한 실시양태 및 형태로 생산될 수 있으며, 인간 육안으로 용이하게 인식된다. 반면에, 이들은 인쇄 장치 내로 통합되고 완전 생산 속도로 구동되는 이들의 생산을 위한 보안 프린터 전용 설정을 요구하여 용이하게 생산될 수 없다.
도 1a-b는 본 발명에 따른 원형 이동 혜성-형상 스팟을 나타내는 광학 효과층(OEL)(110)의 시각적 외관을 개략적으로 도시하되, 직교 도면 하에서 보이는 바와 같은 상기 OEL은 상기 OEL이 4 개의 발광원을 갖는 4 개의 기본점(N, E, S 및 W) 각각으로부터 연속하여 비추어질 때, 도 1b에 도시된 바와 같다.
도 2a는 OEL의 (x, y)-면에서 선택된 직경(212)을 따라 이의 원점(211)으로부터 발산된 본 발명에 따른 입자 배향 패턴을 개략적으로 도시한다.
도 2b는 본 발명에 따른 기재(220) 상의 OEL(210)의 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 특징적 반사 특성의 개략적 도면을 제공하며, 상기 배향 패턴은 OEL의 선택된 직경(212)을 따라 도시되어 있다.
도 2c는 본 발명의 OEL에 포함된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 위치 및 배향을 기재하기 위해 사용된 좌표계(x, y, z, φ, θ)를 개략적으로 도시한다.
도 2d는 직교 입사에서 반사된 빔 출구각 φ'에 대한 코팅 조성물의 굴절률 n의 효과를 기재하고 있되, φ는 OEL의 평면에 대한 입자의 경사각이다.
도 3a는 돔-형 OEL을 생성하기 위한 선행기술의 스피너블 자석 어셈블리를 개략적으로 도시한다.
도 3b는 선행기술에 따른 도 3a에 도시된 스피닝 자석 어셈블리로 얻어진 돔-형 효과를 나타내는 원형 대칭 OEL을 나타낸다.
도 3c는 도 3a에 도시된 스피닝 자석 어셈블리로 얻어진 OEL의 원점을 통과하는 선택된 직경을 따르는 몇몇 위치 xi에서 측정된 입자 배향을 (φ', θ) 그래픽 도면으로 제공한다.
도 3d는 링-형 OEL을 생성하기 위한 선행기술의 스피너블 자석 어셈블리를 개략적으로 도시한다.
도 3e는 선행기술에 따른 도 3d에 도시된 스피닝 자석 어셈블리로 얻어진 링-형 효과를 나타내는 원형 대칭 OEL을 나타낸다.
도 3f는 도 3d에 도시된 스피닝 자석 어셈블리로 얻어진 OEL의 원점을 통과하는 선택된 직경을 따르는 몇몇 위치 xi에서 측정된 입자 배향을 (φ', θ) 그래픽 도면으로 제공한다.
도 4a는 여기에 나타낸 OEL에서 반사된 빔 방향을 측정하기 위해 사용된 편광경 산란계의 작동 원리를 개략적으로 도시한다.
도 4b는 OEL에서 안료 입자의 배향을 결정하기 위해 사용된 완전 반사 편광경 산란계 설정(complete reflection conoscopic scatterometer setup)을 개략적으로 도시한다.
도 5a는 두께(T)를 갖고 100% 미만의 깊이(D)를 갖는 오목부(I)를 포함하는 자기장 생성 장치(530)의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5b는 두께(T)를 갖고 100%의 깊이(D)를 갖는 공동(V)을 포함하는 자기장 생성 장치(530)의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 5c는 두께(T)를 갖고 두께(H)를 갖는 돌출부(P)를 포함하는 자기장 생성 장치(530)의 단면을 개략적으로 도시한다.
도 6a, 6ba-bb는 기재(620) 표면 상에 광학 효과층(OEL)(610)을 생성하기 위한 스피너블 자성 어셈블리(600)를 개략적으로 도시하되, 상기 스피너블 자성 어셈블리(600)는 OEL을 생성하기 위한 사용시, 기재(620) 표면에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축(화살표)을 가지며, 스피너블 자성 어셈블리는 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(631)을 포함하는 자기장 생성 장치(630)를 포함하고 한 쌍의 오목부(I)를 포함한다. 2 개의 오목부(I)는 선(α)을 따라 스피닝 축에 대한 대칭 구성으로 배열되고, 상기 선(α)은 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 대칭축, 특히 직경으로 구성되며, 상기 선(α)은 자기장 생성 장치(631)의 대칭축과 상이하다.
도 6ab는 자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 자화축(β)의 투사와 2 개의 오목부(I)가 배열되는 선(α)의 투사 사이의 스피닝 축에 대해 수직인 평면 상의 스피닝 축을 따라 형성된 각도(Ω)를 개략적으로 도시한다.
도 6c는 샘플이 -30°에서 +30°로 기울어짐에 따라 고정된 위치에서 볼 때, 도 6aa에 도시된 자성 어셈블리를 사용함으로써 얻어진 OEL의 사진을 나타낸다.
도 6d는 도 6aa에 도시된 스피닝 자석 어셈블리로 얻어진 OEL의 원점을 통과하는 선택된 직경을 따르는 몇몇 위치 xi에서 측정된 입자 배향을 (φ', θ) 그래픽 도면으로 제공한다.
도 7a-b는 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10°(도 7a) 또는 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 15°(도 7b)를 충족하는 정점 편향각 φ' 및 방위각 θ를 갖는 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 배향의 범위를 (φ', θ) 그래픽 도면의 음영처리된 영역으로서 나타낸다.
정의
이하의 정의는 본 명세서에서 사용되고 청구범위에서 원용된 용어의 의미에 적용된다.
본원에 사용된 바와 같이, 부정 관사 "a"는 하나뿐 아니라 하나 초과를 나타내고, 이의 지시대명사를 단수형으로 필수적으로 제한하지 않는다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 해당 양 또는 값이 지정된 특정 값 또는 그 근처의 일부 다른 값일 수 있음을 의미한다. 일반적으로, 특정 값을 표시하는 용어 "약"은 그 값의 ± 5% 이내의 범위를 나타내려는 것이다. 일 예로서, 어구 "약 100" 은 100 ± 5의 범위, 즉, 95 내지 105의 범위를 나타낸다. 일반적으로, 용어 "약"이 사용될 때, 본 발명에 따라 유사한 결과 또는 효과를 지정된 값의 ± 5%의 범위 이내에서 얻을 수 있을 것이 예측될 수 있다.
용어 "실질적으로 평행"은 평행 정렬로부터 10° 이하로 벗어나는 것을 지칭하고, 용어 "실질적으로 수직"은 수직 정렬로부터 10° 이하로 벗어나는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 상기 용어로 연결된 요소 둘 다 또는 단지 하나만이 존재한다는 것을 의미한다. 예를 들어, "A 및/또는 B"는 "A만, 또는 B만, 또는 A와 B 둘 다"를 의미할 것이다. "A만"의 경우에, 상기 용어는 또한 B가 없는 가능성, 즉 "B가 없고 A만"을 커버한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "포함하는(comprising)"은 비-배타적이며 확장 가능(open-ended)인 것으로 의도된다. 따라서, 예를 들어, 화합물 A를 포함하는 용액 조성물은 A 외의 다른 화합물을 포함할 수 있다. 그러나, 용어 "포함하는"은 또한 이의 특별한 실시양태로서, 더 제한적 의미인 "본질적으로 구성된(consisting essentially of)" 및 "구성된(consisting of)"을 커버하여, 예를 들어, "A, B 및 선택적으로 C를 포함하는 조성물"은 또한 (본질적으로) A 및 B로 구성되거나, 또는 (본질적으로) A, B 및 C로 구성될 수 있다.
조성물에서, 용어 "함유하는(containing)"은 비-배타적인 것으로서 이해되어야 한다. "A를 함유하는 코팅 조성물"은 A가 존재해야 하지만, B, C 등이 또한 존재하는 것을 배제하지 않는 것을 의미한다.
용어 "코팅 조성물"은 고체 기재 상에, 코팅, 특히 본 발명의 광학 효과층(OEL)을 형성할 수 있으며, 바람직하지만 비배타적으로, 인쇄 방법에 의해 도포될 수 있는 임의의 조성물을 지칭한다. 본 발명의 코팅 조성물은 적어도 다수의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 입자 및 바인더를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "광학 효과층(OEL)"은 적어도 다수의 자기적으로 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 입자 및 바인더를 포함하는 층을 나타내며, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 입자는 상기 바인더 내에서 위치 및 배향이 고정 또는 동결(고정/동결)된다.
본 발명의 문맥 내에서 "안료 입자"는 잉크 또는 코팅 조성물에서 불용성이고 후자에 결정된 스펙트럼 투과/반사 반응을 제공하는 입자성 재료를 표시한다.
용어 "자축"은 자석의 북극면 및 남극면의 자기 중심을 연결하고 상기 자극면을 통해 연장되는 이론적인 선을 나타낸다. 이 용어는 임의의 특정 자기장 방향을 포함하지 않는다.
용어 "자기장 방향"은 자석의 외부에서, 이의 북극으로부터 이의 남극을 향하는 자기력선을 따르는 자기장 벡터의 방향을 나타낸다(Handbook of Physics, Springer 2002, pages 463-464 참고).
용어 "경화(curing)"는 자극에 대한 반응으로서 코팅 조성물의 점도를 증가시켜, 내부에 포함된 자성 또는 자화성 안료 입자가 이의 위치 및 배향에서 고정/동결되고 더 이상 움직이거나 회전할 수 없는 상태(즉, 경화된, 강화된(hardened) 또는 고체 상태)로 코팅 조성물을 변환하는 공정을 나타낸다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "적어도"는 결정된 양 또는 상기 양을 초과하는 것을 정의하며, 예를 들어 "적어도 하나"는 하나, 둘 또는 셋 등을 의미한다.
용어 "보안 문서"는 적어도 하나의 보안 특징에 의해 위조 또는 사기에 대해 보호되는 문서를 지칭한다. 보안 문서의 예는, 비제한적으로, 통화, 유가 문서, 신분 증명서 등을 포함한다.
용어 "보안 특징"은 문서 또는 이를 포함하는 물품의 인증을 위해 사용될 수 있는 노출 또는 은폐 이미지, 패턴, 또는 그래픽 요소를 나타낸다.
본 명세서가 "바람직한" 실시양태/특징을 지칭하는 경우, 이들 "바람직한" 실시양태/특징의 조합은 또한 "바람직한" 실시양태/특징의 이 조합이 기술적으로 의미있는 한 바람직한 것으로서 개시된 것으로 여겨져야 한다.
본 발명은 광학 효과층(OEL)을 제공하며, 상기 OEL은 다수의 비-무작위적으로 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하고, 상기 안료 입자는 강화된 바인더 재료 내에 분산되어 있다. 배향 패턴이 본원에 기재된 바와 같이 회전 중심을 둘러서 원형 대칭인 덕분에, 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)은 상기 OEL의 기울임 및 회전 또는 축회전(nutating)시 OEL의 표면에 대한 법선이 원뿔을 휩쓸고 가도록 상기 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟의 시각적 인상을 제공한다. 다른 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)은 상기 OEL의 기울임 및 회전 또는 축회전시 OEL의 표면에 대한 법선이 원뿔을 휩쓸고 가도록 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 혜성-형상 스팟의 시각적 인상을 제공한다. 또한, 본원에 기재된 OEL은 상기 OEL을 앞뒤로 기울일 때, 상기 이동 스팟 또는 혜성-형상 이동 스팟이 좌에서 우로 또는 우에서 좌로 이동하는 것으로 적어도 나타날 것인 반면에, 상기 OEL을 좌우로 기울일 때, 상기 이동 스팟 또는 혜성-형상 이동 스팟이 앞뒤로 적어도 이동하는 것으로 나타나는 것이다. OEL의 기울임시 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 혜성-형상 스팟의 시각적 인상을 제공하는 상기 OEL의 예를 도 6c에 나타내었다. 본원에 기재된 OEL의 반사 패턴은 이의 회전 중심을 둘러서 원형 대칭이며, 즉 본원에 기재된 OEL에 포함되는 반사성 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 패턴은 이의 원점(x11)을 둘러서 원형 대칭이다. 본 발명은 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟 또는 적어도 하나의 혜성-형상 스팟의 시각적 인상을 제공하되, 상기 스팟 또는 혜성-형상 스팟은 OEL이 기울어질 때, 앞뒤로(또는 상하로) 이동할뿐 아니라, 상술한 바와 같이 좌우로 또한 이동한다.
OEL(x10)이 원형 대칭이기 때문에, OEL에 포함된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 패턴은 원점(x11)으로부터 발산된 반경의 함수로서 완전히 기재될 수 있다. 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 나타내기 위해 2 개의 각도 값(방위각 θ, 경사각 φ)이 사용될 수 있으므로, 본 발명에 따른 배향 패턴은 OEL(x10)의 원점(x11)으로부터 발산된 반경을 따르는 이들 2 개의 각도 값을 나타냄으로써 완전히 결정된다. 하기에 추가로 설명된 바와 같이, 정점 편향각 φ'는 입자의 배향을 기재하기 위해 φ 대신 사용될 수 있으며, 이는 OEL 바인더의 굴절률이 실질적으로 불변이고, 이는 일반적인 경우임을 고려할 때 광학적으로 측정하기 용이하기 때문이다. 본원에 제공된 예에서, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향은 원점(x11)을 교차하는 선택된 직경을 따라 측정된다. 이는 배향 패턴을 기재하기 위해 필요한 최소 필수 정보를 2 회 제공하며, 실험 오차 내에서 패턴이 원형 대칭이라는 것을 나타낸다.
다음에서, 광학 효과층 내의 배향된 안료 입자에 의한 공간 내 특정 방향으로의 입사광의 반사는 더욱 또는 덜 지향된 반사를 의미하는 것으로서 이해되어야 하며, 이는 불순물 또는 결함에 의한 불완전한 정렬 또는 산란으로 인해 입사 광선에 더 크거나 또는 적은 각도 확장을 추가할 수 있지만, 이는 무작위 안료 입자 배열로부터 얻어질 것이기 때문에 완전 분산 반사를 배제해야 한다.
도 1a는 본 발명에 따른 광학 효과층(OEL)(110)의 시각적 인상을 개략적으로 도시하며, 상기 OEL이 4 개의 발광원을 갖는 4 개의 기본점(N, E, S 및 W, y 축은 북쪽을 향하고, x 축은 동쪽을 향함) 각각으로부터 연속하여 비추어질 때, 직교 도면 조건 하에서 보이는 바와 같이, 원점 0(111) 및 평면내 축 x 및 y(112, 113)로 상기 OEL의 기울임시 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 혜성-형상 스팟의 시각적 인상을 제공한다. 스팟 또는 혜성-형상 또는 그 외의 형상 도형 (I), (II), (III), (IV)(혜성-형상 스팟)는 발광 방향에 따라 원점(111)을 둘러서 명확히 회전한다. 도 1b는 도 1a의 발광 및 시각 조건을 도시한다. OEL은 한번에 단일 광원으로 비추어지며, 형상 도형은 N-방향으로부터 비추어질 때 위치 (I)에서, W-방향으로부터 비추어질 때 위치 (II)에서, S-방향으로부터 비추어질 때 위치 (III)에서, 및 E-방향으로부터 비추어질 때 위치 (IV)에서 나타난다.
본 명세서에 걸쳐, 용어 "배향 패턴"은 국부적 안료 입자 배향의 2 차원 세트를 지칭하며, 이는 코팅층(x10)에서 재생적으로(reproducibly) 생성될 수 있다. 본 발명에 따른 OEL 내의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 패턴은 OEL(x10)의 평면에 대해 직교하는 회전축에 대해 원형 대칭이다. OEL(x10)과 상기 회전축의 교차점은 OEL의 원점(x11)으로 지칭된다. 도 2a는 OEL의 (x, y)-면에서 선택된 직경(212)을 따라 이의 원점(211)으로부터 발산된 본 발명에 따른 OEL 내의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 입자 배향 패턴을 개략적으로 도시한다. OEL의 평면에서 선택된 직경(x12, 도 2a-b에서 212)을 따르는 비-구형 자성 또는 자화성 안료 입자의 변화하는 측방향 경사는 본 발명의 OEL의 특징이다. 도 2a에 나타낸 바와 같이, OEL 내의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 배향은 원점(211)을 중심으로 하는 회전 대칭에 의해서뿐 아니라, OEL의 평면에서 선택된 직경(212)을 따르는 안료 입자의 변화하는 측방향 경사(즉, 방사상 선을 중심으로 하는 회전)에 의해서도 특징지어진다.
도 2b는 기재(220) 상의 OEL(210)을 개략적으로 도시하되, 상기 OEL은 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화된 코팅 조성물을 포함한다. 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 배향 패턴에 따라 국부적으로 배향되고 OEL에서 고정/동결되며, 상기 안료 입자의 상기 배향 패턴은 OEL(210)의 평면에 대해 직교하고 원점(211)에서 이를 교차하는 회전축(213)에 대해 원형 대칭이다. 본 발명에 따른 OEL은 원점(211) 외부의 입사 지점(X) 상에 직교하여 입사되는 평행한 광선(295)이 다수의 입사 지점(X)에 대해 회전축(213) 및 상기 입사 지점(X)에 의해 정의된 입사 평면(214)의 실질적으로 외부인 방향(296)으로 반사되는 것이 특징이다.
도 2c는 본 발명의 OEL에 포함된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 위치 및 배향을 기재하기 위해 사용된 좌표계(x, y, z, φ, θ)를 개략적으로 도시하되, 선형 위치 좌표는 (x, y, z)로 주어지고; OEL은 (x, y)-면에 있으며, 좌표계의 원점은 OEL의 원점(211)과 일치한다. x 축은 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 배향이 측정되는 바에 따라 선택된 직경과 일치한다. x 축(212) 상의 지점 A 및 B는 x 축의 방향을 표시하는 OEL 상의 2 개의 지점이고, 지점 A는 좌표 xA <0에 위치하고 위치 B는 위치 xB >0에서 회전축(211)의 대향측 상에 위치한다. 명확성을 위해, xA 및 xB가 회전 중심(212)으로부터 대략 동일한 거리에 위치하도록 A 및 B를 선택하였다. 도 2c에서, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향은 안료 입자의 평면에 대해 직교하는 벡터의 방향(φ, θ)에 의해 정의된다(도 2a에서 화살표에 의해 도시됨). x 축을 따르는 임의의 위치에서 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향은 구면 좌표(φ, θ)에 대한 수학적 관습에 따라 기재되며, 여기서 θ는 x 축의 방향으로부터 측정된 z 축에 대한 안료 입자의 방위각이고, φ는 안료 표면에 대해 직교하는 벡터와 z 축 사이에 측정된 안료 입자의 경사각이다. 동등하게, 동일한 경사각 φ는 또한 도 2d에 나타낸 바와 같이 안료 표면 평면과 OEL의 평면 사이에서 측정될 수 있다. 이들 정의에 따르면, φ=0인 입자는 OEL에 대해 평행이고, 이 입자에 대한 방위각 φ는 비정의되어 있다.
코팅 조성물 층의 굴절률(n)은 겉보기 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향에 대한 영향을 갖는다. 본 명세서에 걸쳐, 다음 관습이 적용된다: 좌표 (φ, θ)는 개별 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 지칭하고, 좌표 (φ', θ)는 직교 입사 하의 반사된 빔의 방향을 지칭한다. 각도 θ는 이들 조건 하에서 코팅 조성물의 굴절률에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 주의한다. 도 2d는 직교 입사에서 반사된 빔 출구각 φ'에 대한 코팅 조성물의 굴절률 n의 효과를 기재하되, φ는 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 경사각이다. 대응하는 정점 편향각 φ'는 OEL에 의한 반사 및 굴절시 정점 방향으로부터의 직교 입사 빔의 편차를 나타낸다. 정점 편향각은 직교 입사에서 다음 식을 통해 안료 입자 경사각 φ과 관련된다: φ' = arcsin(n x sin (2φ)), 상기 식에서 n은 코팅 조성물의 굴절률임. 따라서, 측정된 정점 편향각 φ'는 상기 식을 적용함으로써 입자각 φ로 감소될 수 있다. 나아가, 경사각 φ에 놓인 입자가 OEL 내의 정점 편향각 φ'로 특징지어질 수 있다는 것이 본원에 정의된다. 각도 φ만이 굴절 및 거울 효과에 의해 영향을 받으며, 극성 도면에서 반사된 빔의 측정된 방위각 θ가 경사진 안료 입자의 진정한 방위각이다. OEL을 특징짓기 위해, 입자의 정점 편향각 φ' 및 입자의 방위각 θ가 사용되며, 이는 둘 다 편광경 산란계를 사용하여 분명하게 측정될 수 있기 때문이다.
OEL의 임의의 선택된 직경을 따르는 적어도 2, 바람직하게는 4 개의 별개의 위치 xi에서 본원에 기재된 OEL의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 위치 xi에서 평균 정점 편향각 φ' 및 동일한 위치 xi에서 선택된 직경에 대해 평균 방위각 θ를 가지며, 이는 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10°, 바람직하게는 │φ' sin (θ)│ ≥ 15°를 충족하여, 지점 xi에서의 입사광이 각각 상기 직경을 따르는 입사 법평면(x14, 도 2b에서 214 참고)로부터 10° 이상, 15° 이상 멀어진 각도로 반사된다. 표현 "평균각"은 위치 xi에서 다수의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자에 대한 평균값을 지칭한다. 표현 "위치 xi"는 약 1 mm의 직경을 갖는 국소화된 대략적 원형 영역으로서 이해되어야 한다.
본원에 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 광학 효과층(x10; OEL)은 회전 중심(즉, 원점)을 둘러서 원형 대칭인 배향 패턴을 따라 배향되는 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하되, OEL의 원점을 교차하는 임의의 선택된 직경을 따르는 적어도 2, 바람직하게는 4 개의 별개의 위치 xi에서의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10°, 바람직하게는 ≥ 15°를 충족하는 위치 xi에서의 평균 정점 편향각 φ' 및 동일한 위치 xi에서의 선택된 직경에 대한 평균 방위각 θ를 갖는다.
조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10°는 입사 평면(x14)으로부터 10° 이상 멀어진 수직 입사광을 반사하는 모든 배향을 나타내며, 이는 도 11a에서 음영처리된 영역으로 대표된다. 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 15°는 입사 평면(x14)으로부터 15° 이상 멀어진 수직 입사광을 반사하는 모든 배향을 나타내며, 이는 도 11b에서 음영처리된 영역으로 대표된다.
일 실시양태에 따르면, OEL의 임의의 선택된 직경을 따라 적어도 2 mm, 바람직하게는 3.5 mm에 걸친 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10°, 바람직하게는 │φ' sin (θ)│ ≥ 15°를 충족하는 선택된 직경에 대한 평균 정점 편향각 φ' 및 평균 방위각 θ를 갖는다.
본원에 개시된 OEL의 배향된 안료 입자의 배향 패턴을 특징짓기 위해 편광경 산란계(Eckhardt Optics LLC, 5430 Jefferson Ct, White Bear Lake, MN 55110; http://eckop.com으로부터 얻음)를 사용하였다.
도 4a는 렌즈 또는 렌즈 시스템에 의한 초점면 대 초점면(470 대 480)((480)은 렌즈로부터 거리 f에 위치한 렌즈의 전방 초점면이고; (470)은 렌즈로부터 거리 f'에 위치하는 렌즈의 후방 초점면임) 변환 이미징(즉, 푸리에-변환 이미징(Fourier-transform imaging))에 의지하는 편광경 산란계의 작동 원리를 개략적으로 나타내며, 이는 렌즈의 후방 초점면 f' 내의 스팟(x1, x2, x3) 내로의 렌즈의 전방 초점면 f 내의 입사 광선 방향(χ1, χ2, χ3)을 맵핑(mapping)한다. 도 4b는 상기 초점면 대 초점면 변환 이미징을 수행하는 전단 광학렌즈(460), 직교 도입 하에서 평행 광선(481)으로 상기 광학렌즈를 통해 기재(420) 상의 OEL(410) 상의 소형 스팟을 비추기 위한 광원(490) 및 반투명 커플링 거울(coupling mirror)(491), 및 전단 광학렌즈의 후방 초점면(470)에 존재하는 스팟 패턴의 이미지를 기록하기 위한 카메라 센서(493)를 포함하는 후단 광학렌즈(492)를 포함하는 완전 후방-반사 편광경 산란계 설정을 개략적으로 도시한다. 직교 입사 빔을 전단 광학렌즈에 의해 후방 초점면(470)의 2 개의 분리된 스팟 x1 및 x3으로 집중되는 2 개의 상이한 광선 방향으로 다시 반사하기 위한 2 개의 상이한 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 배향(P1, P2)이 나타나 있다. 이들 스팟의 이미지 위치는 후단 광학렌즈(492) 및 카메라 센서(493)에 의해 기록된다. 지점 xi에서 빛을 비춤으로써 얻어진 이미지에서, 각도 (φ', θ)에 대응하는 센서 상의 픽셀 강도(pixel intensity)는 OEL 상의 지점 xi에서 상기 각도로 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 수에 비례하며, 이미지는 OEL 상의 위치 xi에서 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 배향의 각분포를 나타낸다.
이의 반사 특징을 측정하기 위해, 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 OEL을 이의 원점 0(x11)을 통해 진행하는 OEL의 선택된 직경(x 축으로서 취함)을 따라 지점 A로부터 지점 B까지 0.5 mm 마다, 직교 입사 하에서 1 mm 직경의 평행 광선(LED, 520 nm)을 사용하여 평가하였으며, 후방-반사광의 이미지를 각각의 지점에서 얻었다. 이들 이미지로부터, 편광경 산란계의 후방 초점면에서 수집된 이미지 데이터에 맞춤화된 2차원 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 적용함으로써 후방-반사광 스팟의 대응하는 정점 편향각 및 방위각(φ', θ)을 얻었으며; (φ', θ) 값은 가우시안 분포의 중앙에 대응하였다.
도 3c, 3f 및 6d는 본원에 기재되고 도 4a-b에 도시된 편광경 산란계의 특징화 측정의 결과를 나타낸다. 특히, 도 3c, 3f 및 6d는 각각의 도면에 도시된 스피닝 자석 어셈블리로 얻어진 OEL의 원점을 통과하는 선택된 직경을 따르는 몇몇 위치 xi에서 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 배향과 관련된 측정된 광 반사 방향을 (φ', θ) 그래픽 도면으로 제공한다. 곡선의 지지점은 원형 대칭 OEL의 원점을 통과하는 상기 선택된 직경을 따르는 샘플링된 지점에 대응한다. 데이터는 수직 입사 하에서 편광경 산란계 상의 1 mm 직경의 520 nm LED 샘플링 빔을 사용하여 하기에 추가로 설명된 바와 같이 x 축 방향으로 취한 OEL의 원점을 통과하는 상기 선택된 직경(도면에서 180° 내지 0° 방향에 대응함)을 따라 0.5 mm 마다 지점을 샘플링함으로써 측정하였다. 도 3c, 3f 및 6d의 측정 결과는 직교 입사 하에서 빠져나가는 빔의 측정된 각도 (φ', θ) 분포의 중심이다.
도 3a 및 3d는 선행기술의 스피너블 자석 어셈블리를 개략적으로 도시하는 반면에, 도 5-10은 본 발명에 따른 스피너블 자석 어셈블리를 개략적으로 도시한다. 도 3a는 돔-형 OEL(도 3b 참고)을 생성하기에 적합한 스피너블 자석 어셈블리(300A)를 개략적으로 도시하되, 상기 스피너블 자석 어셈블리(300A)는 기재 표면(320A)에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축(화살표 참고)을 갖고, 직경(A1), 두께(A2)를 가지며 이의 직경에 대해 실질적으로 평행이고 기재(320A) 표면에 대해 실질적으로 평행인 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석이다. 도 3d는 링-형 OEL(도 3e 참고)을 생성하기에 적합한 스피너블 자석 어셈블리(300D)를 개략적으로 도시하되, 상기 스피너블 자석 어셈블리(300D)는 기재 표면(320D)에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축(화살표 참고)을 갖고, 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직이고 기재(320D) 표면에 대해 실질적으로 평행인 북-남 자축을 갖고 동일한 방향을 향하는 자축을 갖는 지지 매트릭스(350D)에 내장된 3 개의 동일선상 막대 쌍극자 자석(331D)의 중심 배열을 포함한다. 선행기술에 따른 원형 대칭 OEL은 도 3a-f에 나타나 있다. 도 3b에 나타낸 돔-형 OEL의 원점을 통과하는 선택된 직경을 가로지르는 대응하는 측정된 광 반사 특징이 도 3c에 제공된다. 선행기술에 따른 돔-형 OEL에 대해, 반사된 빔 방향은 직교 입사시 OEL의 회전축 및 직교 샘플링 빔의 입사 지점에 의해 정의된 평면 내에 실질적으로 국한되고; 실질적 측방향 편향은 도 3c에 존재하지 않는다. 도 3e에 나타낸 링-형 OEL의 원점을 통과하는 선택된 직경을 가로지르는 대응하는 측정된 광 반사 특징이 도 3f에 제공되되, 반사된 빔 방향은 직교 입사시 OEL의 회전축 및 직교 샘플링 빔의 입사 지점에 의해 정의된 평면 내에 실질적으로 국한된다. 반사는 임의의 실질적 측방향 편향 없이, 상기 평면에서 앞뒤로 움직인다.
본 발명은 기재 상에 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)을 생성하기 위한 방법, 및 이를 이용해 얻어진 광학 효과층(OEL)을 제공하되, 상기 방법은 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재 표면 상에 도포하는 단계 i)을 포함하고, 상기 방사선 경화성 코팅 조성물은 상기 방사선 경화성 코팅 조성물이 충분히 습윤 또는 연성이어서, 자기장에 노출시 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 분산된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 자유롭게 이동할 수 있고, 회전할 수 있고 및/또는 배향될 수 있는 제1 상태, 즉 액체 또는 페이스트 상태에 있다.
본원에 기재된 단계 i)은 예를 들어, 롤러 및 스프레이 코팅 공정과 같은 코팅 공정에 의해 또는 인쇄 공정에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는, 본원에 기재된 단계 i)은 스크린 인쇄(screen printing), 로토그라비어 인쇄(rotogravure printing), 플렉소그라피 인쇄(flexography printing), 잉크젯 인쇄 및 음각 인쇄(intaglio printing)(또한 당업계에서 엔그레이브드 구리 플레이트 인쇄(engraved copper plate printing) 및 엔그레이브드 스틸 다이 인쇄(engraved steel die printing)로도 지칭됨)로 이루어진 그룹으로부터 바람직하게 선택되고, 더욱 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄 및 플렉소그라피 인쇄로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인쇄 공정에 의해 수행된다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물을 본원에 기재된 기재 표면 상에 도포하는 것(단계 i))과 순차적으로, 부분적으로 동시에 또는 동시에, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 스피닝 어셈블리에 의해 발생된 자기력선을 따라 정렬되도록, 방사선 경화성 코팅 조성물을 본원에 기재된 스피닝 자성 어셈블리(x00)의 자기장에 노출함으로써 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 배향된다(단계 ii)).
본원에 기재된 자기장의 인가에 의해 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향/정렬하는 단계와 순차적으로 또는 부분적으로 동시에, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향이 고정 또는 동결된다. 따라서, 방사선 경화성 코팅 조성물은 방사선 경화성 코팅 조성물이 충분히 습윤 또는 연성이어서, 자기장에 노출시 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 분산된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 자유롭게 이동할 수 있고, 회전할 수 있고 및/또는 배향될 수 있는 제1 상태, 즉 액체 또는 페이스트 상태 및 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 이의 각각의 위치 및 배향에서 고정되거나 동결되는 제2 경화(예를 들어, 고체) 상태를 뚜렷이 가져야 한다.
따라서, 본원에 기재된 기재 상에 광학 효과층(OEL)을 생성하는 방법은 단계 ii)의 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 제2 상태로 경화하여, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 그 채택된 위치 및 배향으로 고정하는 단계 iii)을 포함한다. 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화하는 단계 iii)은 본원에 기재된 자기장의 인가에 의해 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향/정렬하는 단계(단계 ii))와 순차적으로 또는 부분적으로 동시에 수행될 수 있다. 바람직하게는, 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화하는 단계 iii)은 본원에 기재된 자기장의 인가에 의해 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향/정렬하는 단계(단계 ii))와 부분적으로 동시에 수행된다. "부분적으로 동시에"는 양측 단계가 부분적으로 동시에 수행되는, 즉 각 단계를 수행하는 시간이 부분적으로 오버랩되는 것을 의미한다. 본원에 기재된 문맥 내에서, 경화가 배향 단계 ii)와 부분적으로 동시에 수행될 때, OEL의 완전한 또는 부분적 경화 또는 강화 이전에 안료 입자가 배향되도록 배향 이후에 경화가 효과를 갖게 된다는 점을 이해하여야 한다.
이와 같이 얻어진 광학 효과층(OEL)은 보는 사람에게 광학 효과층을 포함하는 기재를 중심으로 기울임시 상기 OEL의 원점을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟 또는 적어도 하나의 이동 혜성-형상 스팟의 인상을 제공한다.
방사선 경화성 코팅 조성물의 제1 및 제2 상태는 특정 유형의 방사선 경화성 코팅 조성물을 사용함으로써 제공된다. 예를 들어, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 이외의 방사선 경화성 코팅 조성물의 구성요소는 보안 응용, 예를 들어 지폐 인쇄에 사용되는 것과 같은 잉크 또는 방사선 경화성 코팅 조성물의 형태를 가질 수 있다. 상술한 제1 및 제2 상태는 전자기 방사에 대한 노출에 반응하여 점도의 증가를 나타내는 재료를 사용함으로써 제공된다. 즉, 유체 바인더 재료가 경화 또는 응고될 때, 상기 바인더 재료는 제2 상태로 변환되어, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 이의 현재 위치 및 배향으로 고정되고 바인더 재료 내에서 더 이상 이동하거나 회전할 수 없다.
당업자에게 알려진 바와 같이, 기재와 같은 표면 상에 도포될 방사선 경화성 코팅 조성물에 포함되는 성분 및 상기 방사선 경화성 코팅 조성물의 물리적 특성은 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재 표면으로 전달하기 위해 사용되는 공정의 요구사항을 만족하여야 한다. 결과적으로, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 포함되는 바인더 재료는 통상적으로 당업계에 알려진 것으로부터 선택되며 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하기 위해 사용되는 코팅 또는 인쇄 공정 및 선택된 방사선 경화 공정에 의존한다.
본원에 기재된 광학 효과층(OEL) 내에서, 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 고정/동결하는 경화된 바인더 재료를 포함하는 강화된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 분산된다. 경화된 바인더 재료는 200 nm와 2500 nm 사이에 포함되는 파장 범위의 전자기 방사에 적어도 부분적으로 투과성이다. 따라서, 바인더 재료는 적어도 이의 경화된 또는 고체 상태(본원에서 제2 상태로도 지칭됨)에서, 200 nm와 2500 nm 사이에 포함되는 파장 범위, 즉 통상적으로 "광학 스펙트럼"으로 지칭되며 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광 및 UV 부분을 포함하는 파장 범위 내의 전자기 방사에 적어도 부분적으로 투과성이어서, 이의 경화된 또는 고체 상태에서 바인더 재료 내에 함유된 입자 및 이의 배향-의존 반사도는 바인더 재료를 통해 인식될 수 있다. 바람직하게는, 경화된 바인더 재료는 200 nm와 800 nm 사이에 포함되는, 더욱 바람직하게는 400 nm와 700 nm 사이에 포함되는 파장 범위의 전자기 방사에 대해 적어도 부분적으로 투과성이다. 본원에서, 용어 "투과성"은 OEL 내에 존재하는 (판상체-형상의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하지 않지만, 이러한 구성요소가 존재하는 경우에는 OEL의 모든 다른 선택적인 구성요소를 포함하는) 경화된 바인더 재료의 20 μm의 층을 통한 전자기 방사의 투과율이 고려되는 파장(들)에서 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 60%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 70%인 것을 의미한다. 이는 잘 수립된 시험 방법, 예를 들어 DIN 5036-3(1979-11)에 따라 (비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하지 않는) 경화된 바인더 재료의 시편의 투과율을 측정함으로써 결정될 수 있다. OEL이 은폐 보안 특징으로서 제공되는 경우, OEL에 의해 생성되는 (완전한) 광학 효과를 검출하기 위해서는 선택된 비-가시 파장을 포함하는 각 조명 조건 하에서 통상적인 기술적인 수단이 필수적이며; 상기 검출은 입사 방사 파장이 가시 범위 외, 예를 들어 UV 범위 근처로 선택될 것을 요구한다. 전자기 스펙트럼의 적외선, 가시광선 및 UV 부분은 대략 각각 700-2500 nm, 400-700 nm, 및 200-400 nm 사이의 파장 범위에 대응한다.
상술한 바와 같이, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 상기 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하기 위해 사용된 코팅 또는 인쇄 공정 및 선택된 경화 공정에 의존한다. 바람직하게는, 방사선 경화성 코팅 조성물의 경화는 본원에 기재된 OEL을 포함하는 물품의 통상적인 사용 동안 일어날 수 있는 단순한 온도 증가(예를 들어, 80℃까지)에 의해 역전되지 않는 화학 반응을 수반한다. 용어 "경화" 또는 "경화성"은 시작 물질에 비해 큰 분자량을 갖는 중합체 재료로 변하는 방식의 도포된 방사선 경화성 코팅 조성물 내의 적어도 하나의 구성요소의 화학 반응, 가교 또는 중합화를 포함하는 공정을 지칭한다. 방사선 경화는 경화 조사에 대한 노출 이후에 유리하게 방사선 경화성 코팅 조성물의 즉각적인 점도 증가를 야기하므로, 안료 입자의 임의의 추가 이동을 예방하고 결과적으로 자성 배향 단계 이후의 임의의 정보 손실을 예방한다. 바람직하게는, 경화 단계(단계 iii))는 UV-가시광 방사선 경화를 포함하는 방사선 경화에 의해 또는 전자빔(E-beam) 방사선 경화에 의해, 더욱 바람직하게는 UV-가시광 방사선 경화에 의해 수행된다.
따라서, 본 발명에 적합한 방사선 경화성 코팅 조성물은 UV-가시광 방사선(이하에서 UV-Vis 방사선으로 지칭됨)에 의해 또는 전자빔 방사선(이하에서 EB 방사선으로 지칭됨)에 의해 경화될 수 있는 방사선 경화성 조성물을 포함한다. 방사선 경화성 조성물은 당업계에 알려져 있으며 표준 교과서, 예컨대 "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 시리즈에서 찾아볼 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 일 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물이다. 따라서, 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물은 UV-Vis 방사선에 의해, 바람직하게는 UV-A(315-400 nm) 또는 청색(400-500 nm) 스펙트럼 영역 내의 협대역폭(narrow-bandwidth) LED 광에 의해, 가장 바람직하게는 20 nm 내지 50 nm 범위 내의 통상적인 방출 대역폭을 갖는 350 nm 내지 450 nm 스펙트럼 영역 내의 고출력 LED 소스 방출에 의해 바람직하게 적어도 부분적으로 경화된다. 수은 증기등 또는 도핑된(doped) 수은등으로부터의 UV 방사선이 또한 방사선 경화성 코팅 조성물의 경화 속도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
바람직하게는, UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물은 라디칼 경화성 화합물 및 양이온 경화성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한다. 본원에 기재된 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물은 하이브리드 시스템일 수 있으며 하나 이상의 양이온 경화성 화합물 및 하나 이상의 라디칼 경화성 화합물의 혼합물을 포함할 수 있다. 양이온 경화성 화합물은 통상적으로 양이온 종, 예컨대 산을 방출하고, 이는 이어서 경화를 개시하여 단량체 및/또는 올리고머를 반응 및/또는 가교하여 방사선 경화성 코팅 조성물을 경화하는 하나 이상의 광개시제의 방사선에 의한 활성화를 포함하는 양이온 메카니즘에 의하여 경화된다. 라디칼 경화성 화합물은 통상적으로 라디칼을 생성하고 이는 이어서 중합화를 개시하여 방사선 경화성 코팅 조성물을 경화하는 하나 이상의 광개시제의 방사선에 의한 활성화를 포함하는 자유 라디칼 메카니즘에 의하여 경화된다. 본원에 기재된 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 포함된 바인더를 제조하기 위해 사용되는 단량체, 올리고머 또는 예비중합체(prepolymer)에 따라, 상이한 광개시제가 사용될 수 있다. 자유 라디칼 광개시제의 적합한 예는 당업자에게 알려져 있으며, 비제한적으로, 아세토페논, 벤조페논, 벤질디메틸 케탈, 알파-아미노케톤, 알파-하이드록시케톤, 포스핀 옥사이드 및 포스핀 옥사이드 유도체뿐 아니라, 이의 2 이상의 혼합물을 포함한다. 양이온 광개시제의 적합한 예가 당업자에게 알려져 있으며, 비제한적으로, 오늄 염, 예컨대 유기 요오도늄 염(예를 들어, 디아릴요오도늄 염), 옥소늄(예를 들어, 트리아릴옥소늄 염) 및 설포늄 염(예를 들어, 트리아릴설포늄 염)뿐 아니라, 이의 2 이상의 혼합물을 포함한다. 유용한 광개시제의 다른 예는 표준 교과서, 예컨대 "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 Limited에서 찾아볼 수 있다. 또한, 효율적인 경화를 달성하기 위하여 하나 이상의 광개시제와 함께 증감제(sensitizer)를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 적합한 광증감제의 통상적인 예는, 비제한적으로, 이소프로필-티오크산톤(ITX), 1-클로로-2-프로폭시-티오크산톤(CPTX), 2-클로로-티오크산톤(CTX) 및 2,4-디에틸-티오크산톤(DETX)과 이의 2 이상의 혼합물을 포함한다. UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 포함된 하나 이상의 광개시제는 바람직하게는, 약 0.1 중량% 내지 약 20 중량%, 더욱 바람직하게는 약 1 중량% 내지 약 15 중량%의 총량으로 존재하며, 중량%는 UV-Vis 방사선 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기본으로 한다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 하나 이상의 마커 물질 또는 타간트(taggant) 및/또는 (본원에 기재된 판상체-형상 자성 또는 자화성 안료 입자와 상이한) 자성 재료, 발광성 재료, 전기전도성 재료 및 적외선 흡수 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 기계 판독 가능한 재료를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "기계 판독 가능한 재료"는 육안에 의해서는 감지할 수 없는 적어도 하나의 뚜렷한 특성을 나타내며, 층에 포함되어, 인증을 위한 특정 장비의 사용에 의하여 상기 층 또는 상기 층을 포함하는 물품을 인증하는 방식을 부여할 수 있는 재료를 지칭한다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 유기 안료 입자, 무기 안료 입자, 및 유기 염료, 및/또는 하나 이상의 첨가제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 착색 구성요소를 추가로 포함할 수 있다. 후자는, 비제한적으로, 점도(예를 들어, 용매, 증점제 및 계면활성제), 조밀도(예를 들어, 침전방지제, 충전제 및 가소제), 발포 특성(예를 들어, 소포제), 윤활 특성(왁스, 오일), UV 안정성(광안정화제), 접착 특성, 대전 방지성, 유통 기한(중합 억제제), 광택 등과 같은 방사선 경화성 코팅 조성물의 물리적, 유동학적 및 화학적 파라미터를 조절하기 위해 사용되는 화합물 및 재료를 포함한다. 본원에 기재된 첨가제는 첨가제의 치수 중 적어도 하나가 1 내지 1,000 nm 범위 내인 소위 나노 재료를 포함하여 당업계에 알려진 양 및 형태로 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 존재할 수 있다.
본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물은 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다. 바람직하게는, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 약 2 중량% 내지 약 40 중량%, 더욱 바람직하게는 약 4 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하며, 중량%는 바인더 재료, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자 및 방사선 경화성 코팅 조성물의 다른 선택적인 구성요소를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물의 총 중량을 기본으로 한다.
본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 이의 비-구형 편원 형상으로 인하여 경화되거나 강화된 바인더 재료가 적어도 부분적으로 투과성인 입사 전자기 방사선에 대하여 비-등방성 반사율(non-isotropic reflectivity)을 갖는 것으로 정의된다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "비-등방성 반사율"은 제1 각으로부터의 입사 방사선이 입자에 의해 특정 (시야) 방향(제2 각)으로 반사되는 비율이 입자의 배향의 함수이며, 즉 제1 각에 대한 입자 배향의 변화가 시야 방향으로의 상이한 규모의 반사량을 야기할 수 있다는 것을 나타낸다. 바람직하게는, 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 약 200 내지 약 2500 nm, 더욱 바람직하게는 약 400 내지 약 700 nm 파장 범위의 일부 또는 전체에서 입사 전자기 방사선에 대해 비-등방성 반사율을 가져, 입자 배향의 변화가 상기 입자에 의한 반사의 특정 방향으로의 변화를 야기한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자는 통상의 안료와 상이하며, 상기 통상의 안료 입자는 모든 시야각에 대해 동일한 색을 표시하는 반면, 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자는 상기 기재된 바와 같이 비-등방성 반사율을 나타낸다.
본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 바람직하게는 판상체-형상의 자성 또는 자화성 안료 입자이다.
본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적합한 예는, 비제한적으로, 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 자성 금속; 철, 망간, 코발트, 니켈 및 이의 2 이상의 혼합물의 자성 합금; 크롬, 망간, 코발트, 철, 니켈 및 이의 2 이상의 혼합물의 자성 옥사이드; 및 이의 2 이상의 혼합물을 포함한 안료 입자를 포함한다. 금속, 합금 및 옥사이드에 대하여 용어 "자성"은 강자성(ferromagnetic) 또는 페리 자성(ferrimagnetic) 금속, 합금 및 옥사이드에 관한 것이다. 크롬, 망간, 코발트, 철, 니켈 또는 이의 2 이상의 혼합물의 자성 옥사이드는 순수하거나 혼합된 옥사이드일 수 있다. 자성 옥사이드의 예는, 비제한적으로, 철 옥사이드, 예컨대 적철석(hematite)(Fe2O3), 자철석(Fe3O4), 이산화크롬(CrO2), 자성 페라이트(MFe2O4), 자성 스피넬(MR2O4), 자성 헥사페라이트((hexaferrite))(MFe12O19), 자성 오르토 페라이트(RFeO3), 자성 석류석(garnet) M3R2(AO4)3을 포함하되, M은 2가 금속을 나타내고, R은 3가 금속을 나타내며, A는 4가 금속을 나타낸다.
본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 예는, 비제한적으로, 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 또는 니켈(Ni)과 같은 자성 금속; 및 철, 코발트 또는 니켈의 자성 합금 중 하나 이상으로 이루어진 자성층 M을 포함하는 안료 입자를 포함하되, 상기 판상체-형상 자성 또는 자화성 안료 입자는 하나 이상의 추가 층을 포함하는 다층 구조일 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 추가층은 금속 플루오라이드, 예컨대 불화마그네슘(MgF2), 산화규소(SiO), 이산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 황화아연(ZnS) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료로, 더욱 바람직하게는 이산화규소(SiO2)로 독립적으로 이루어진 층 A; 또는 금속 및 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 및 더욱 바람직하게는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료, 및 더욱 더 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 독립적으로 이루어진 층 B; 또는 상기 기재된 것과 같은 하나 이상의 층 A 및 상기 기재된 것과 같은 하나 이상의 층 B의 조합이다. 상기 기재된 다층 구조인 판상체-형상 자성 또는 자화성 안료 입자의 통상적인 예는, 비제한적으로, 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 구조를 포함하되, 층 A, 자성층 M 및 층 B는 상기 기재된 것으로부터 선택된다.
본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자 및/또는 광학 가변 특성을 갖지 않는 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자에 의해 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성된다. 본원에 기재된 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크, 방사선 경화성 코팅 조성물, 코팅 또는 층을 갖는 물품 또는 보안 문서를 비보조 인간 감각을 이용하여 이의 가능한 위조를 용이하게 검출, 인식 및/또는 구별할 수 있게 하는 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자의 색전이 특성에 의해 제공되는 노출 보안과 함께, 판상체-형상 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자의 광학 특성이 또한 OEL 인식을 위한 기계 판독 가능한 도구로서 사용될 수 있다. 따라서, 안료 입자의 광학(예를 들어, 스펙트럼) 특성이 분석되는 인증 공정에서 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자의 광학 특성이 동시에 은폐 또는 반-은폐 보안 특징으로서 사용될 수 있다. OEL 생성을 위한 방사선 경화성 코팅 조성물 내의 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자의 사용은 이러한 재료(즉, 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자)가 보안 문서 인쇄 산업에 확보되어 있지만 공중에게는 상업적으로 이용 가능하지 않으므로 보안 문서 응용 내의 보안 특성으로서의 OEL의 중요성을 향상시킨다.
또한, 이의 자기 특징으로 인하여, 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 기계 판독 가능하며, 따라서 상기 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물은 예를 들어 특정 자기 검출기로 검출될 수 있다. 따라서, 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물은 보안 문서용 은폐 또는 반-은폐 보안 요소(인증 도구)로 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 바람직하게는 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 비-구형 편원 광학 가변 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성된다. 이들은 더욱 바람직하게는 비-구형 편원 자성 박막 간섭 안료 입자, 비-구형 편원 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자, 자성 재료를 포함하는 비-구형 편원 간섭 코팅 안료 입자 및 이의 2 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
자성 박막 간섭 안료 입자는 당업자에게 알려져 있으며, 예를 들어 US 4,838,648호; WO 2002/073250 A2호; EP 0 686 675 B1호; WO 2003/000801 A2호; US 6,838,166호; WO 2007/131833 A1호; EP 2 402 401 A1호 및 본원에서 인용된 문서 내에 개시되어 있다. 바람직하게는, 자성 박막 간섭 안료 입자는 5 층 파브리-페로(Fabry-Perot) 다층 구조를 갖는 안료 입자 및/또는 6 층 파브리-페로 다층 구조를 갖는 안료 입자 및/또는 7층 파브리-페로 다층 구조를 갖는 안료 입자를 포함한다.
바람직한 5 층 파브리-페로 다층 구조는 흡수층/유전층/반사층/유전층/흡수층의 다층 구조로 구성되며, 반사층 및/또는 흡수층은 또한 자성층이고, 바람직하게는 반사층 및/또는 흡수층은 니켈, 철 및/또는 코발트, 및/또는 니켈, 철 및/또는 코발트를 포함하는 자성 합금, 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 옥사이드를 포함하는 자성층이다.
바람직한 6 층 파브리-페로 다층 구조는 흡수층/유전층/반사층/자성층/유전층/흡수층의 다층 구조로 구성된다.
바람직한 7 층 파브리 페로 다층 구조는 US 4,838,648호에 개시된 것과 같은 흡수층/유전층/반사층/자성층/반사층/유전층/흡수층의 다층 구조로 구성된다.
바람직하게는, 본원에 기재된 반사층은 금속 및 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 백금(Pt), 주석(Sn), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 이의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 더욱 더 바람직하게는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 이의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 독립적으로, 더 더욱 더 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 이루어진다. 바람직하게는, 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), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3)과 같은 금속 옥사이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 불화마그네슘(MgF2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 독립적으로, 더욱 더 바람직하게는 불화마그네슘(MgF2)으로 이루어진다. 바람직하게는, 흡수층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 철(Fe), 주석(Sn), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 이의 금속 옥사이드, 이의 금속 설파이드(sulfides), 이의 금속 카바이드(carbides), 및 이의 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 더욱 바람직하게는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 철(Fe), 이의 금속 옥사이드, 및 이의 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 더욱 더 바람직하게는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 및 이의 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료로 독립적으로 이루어진다. 바람직하게, 자성층은 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co); 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 합금; 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 옥사이드를 포함한다. 7 층 파브리-페로 구조를 포함하는 자성 박막 간섭 안료 입자가 바람직할 때, 자성 박막 간섭 안료 입자가 Cr/MgF2/Al/M/Al/MgF2/Cr 다층 구조로 구성된 7 층 파브리-페로 흡수층/유전층/반사층/자성층/반사층/유전층/흡수층의 다층 구조를 포함하는 것이 특히 바람직하되, M은 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co); 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe) 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 합금; 및/또는 니켈(Ni), 철(Fe), 및/또는 코발트(Co)를 포함하는 자성 옥사이드를 포함하는 자성층이다.
본원에 기재된 자성 박막 간섭 안료 입자는 인체 건강 및 환경에 안전한 것으로 간주되고, 예를 들어 5 층 파브리-페로 다층 구조, 6 층 파브리-페로 다층 구조 및 7 층 파브리-페로 다층 구조 기반인 다층 구조 안료 입자일 수 있되, 상기 안료 입자는 약 40 중량% 내지 약 90 중량% 철, 약 10 중량% 내지 약 50 중량% 크롬 및 약 0 중량% 내지 약 30 중량% 알루미늄을 포함하는 실질적으로 니켈이 없는 조성물을 갖는 자성 합금을 포함하는 하나 이상의 자성층을 포함한다. 인체 건강 및 환경에 안전한 것으로 간주되는 다층 안료 입자의 통상적인 예는 EP 2 402 401 A1호에서 찾을 수 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
본원에 기재된 자성 박막 간섭 안료 입자는 웹 상으로 상이한 필요한 층을 위해 수립된 증착 기술에 의해 통상적으로 제조된다. 소망하는 수의 층을, 예를 들어 물리 기상 증착(PVD), 화학 기상 증착(CVD) 또는 전기분해 증착에 의해 증착한 후에, 적합한 용매 내에서 이형층을 용해시키거나 웹으로부터 재료를 벗김으로써 층의 스택이 웹으로부터 제거된다. 이와 같이 얻어진 재료는 이어서 판상체-형상 안료 입자로 부수어지고, 이는 그라인딩, 밀링(예를 들어, 제트 밀링 공정) 또는 임의의 적합한 방법에 의하여 추가로 가공되어 원하는 크기의 안료 입자를 얻는다. 얻어진 생성물은 부서진 가장자리, 불규칙한 형상 및 상이한 종횡비를 갖는 납작한 판상체-형상 안료 입자로 구성된다. 적합한 판상체-형상 자성 박막 간섭 안료 입자의 제조에 대한 추가 정보는, 예를 들어 EP 1 710 756 A1호 및 EP 1 666 546 A1호에서 찾아볼 수 있으며, 이는 본원에 참고로 포함된다.
광학 가변 특징을 나타내는 적합한 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자는, 비제한적으로, 자성 단층 콜레스테릭 액정 안료 입자 및 자성 다층 콜레스테릭 액정 안료 입자를 포함한다. 이러한 안료 입자는 예를 들어, WO 2006/063926 A1호, US 6,582,781호 및 US 6,531,221호에 개시되어 있다. WO 2006/063926 A1호는 단층 및 이로부터 얻어진 고휘도 및 색전이 특성과 자기화성(magnetizability)과 같은 추가의 특별한 특성을 갖는 안료 입자를 개시한다. 개시된 단층 및 상기 단층을 분쇄함으로써 이로부터 얻어진 안료 입자는 3차원 가교된 콜레스테릭 액정 혼합물 및 자성 나노입자를 포함한다. US 6,582,781호 및 US 6,410,130호는 시퀀스 A1/B/A2를 포함하되, A1 및 A2가 동일하거나 상이할 수 있고, 각각은 적어도 하나의 콜레스테릭 층을 포함하며, B가 중간층으로서 층 A1 및 A2에 의하여 전달되는 광의 전부 또는 일부를 흡수하고, 자성 특성을 상기 중간층에 부여하는 콜레스테릭 다층 안료 입자를 개시하고 있다. US 6,531,221호는 시퀀스 A/B 및 선택적으로 C를 포함하되, A 및 C가 자성 특성을 부여하는 안료 입자를 포함하는 흡수층이며, B가 콜레스테릭 층인 판상체-형상 콜레스테릭 다층 안료 입자를 개시하고 있다.
하나 이상의 자성 재료를 포함하는 적합한 간섭 코팅 안료는, 비제한적으로, 하나 이상의 층으로 코팅된 코어로 구성된 그룹으로부터 선택된 기재로 구성된 구조를 포함하되, 코어 또는 하나 이상의 층 중 적어도 하나는 자성 특성을 갖는다. 예를 들어, 적합한 간섭 코팅 안료는 상기 기재된 것과 같은 자성 재료로 이루어진 코어를 포함하며, 상기 코어는 하나 이상의 금속 옥사이드로 이루어진 하나 이상의 층으로 코팅되거나, 이들은 합성 또는 천연 운모, 층상 실리케이트(예를 들어, 활석, 카올린(kaolin) 및 견운모(sericite)), 유리(예를 들면, 보로실리케이트), 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 흑연 및 이의 2 이상의 혼합물로 이루어진 코어로 구성된 구조를 갖는다. 또한, 착색층과 같은 추가 층이 하나 이상 존재할 수 있다.
본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자는 표면 처리되어 방사선 경화성 코팅 조성물 내에서 발생할 수 있는 임의의 열화에 대해 이를 보호하고/하거나 방사선 경화성 코팅 조성물 내의 이의 혼입이 용이할 수 있으며; 통상적으로 부식 억제 재료 및/또는 습윤제가 사용될 수 있다.
본원에 기재된 기재는 바람직하게는 종이 또는 다른 섬유상 재료, 예컨대, 셀룰로오스, 종이-함유 재료, 유리, 금속, 세라믹, 플라스틱 및 중합체, 금속화된 플라스틱 또는 중합체, 복합 재료 및 이의 혼합 및 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 통상적인 종이, 종이와 유사한 또는 다른 섬유상 재료는, 비제한적으로, 마닐라삼(abaca), 면, 린넨, 목재 펄프 및 이의 혼합물을 포함하는 다양한 섬유로부터 제조된다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 면 및 면/린넨 혼합물이 지폐에 적합한 한편, 목재 펄프는 비-지폐 보안 문서에 일반적으로 사용된다. 플라스틱 및 중합체의 통상적인 예는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드, 폴리에스테르, 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(1,4-부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 폴리(에틸렌 2,6-나프토에이트)(PEN) 및 폴리비닐클로라이드(PVC)를 포함한다. 상표명 Tyvek® 하에 시판되는 것과 같은 스펀본드(spunbond) 올레핀 섬유가 또한 기재로서 사용될 수 있다. 금속화된 플라스틱 또는 중합체의 통상적인 예는 그 표면에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치된 금속을 갖는 상기 기재된 플라스틱 또는 중합체 재료를 포함한다. 금속의 통상적인 예는, 비제한적으로, 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au), 철(Fe), 니켈(Ni), 은(Ag), 이의 조합 또는 상술한 금속 중 둘 이상의 합금을 포함한다. 상기 기재된 플라스틱 또는 중합체 재료의 금속화는 전기증착 공정, 고진공 코팅 공정에 의해 또는 스퍼터링 공정에 의해 수행될 수 있다. 복합체 재료의 통상적인 예는, 비제한적으로, 종이 및 상기 기재된 것과 같은 적어도 하나의 플라스틱 또는 중합체 재료의 다층 구조물 또는 적층물뿐 아니라, 상기 기재된 것과 같은 종이와 유사한 또는 섬유 재료에 혼입된 플라스틱 및/또는 중합체 섬유를 포함한다. 물론, 기재는 사이징제(sizing agents), 표백제, 가공 보조제, 보강 또는 습윤 강화제 등과 같은 당업자에게 알려진 추가의 첨가제를 포함할 수 있다. 본원에 기재된 기재는 웹(예를 들어, 상기 기재된 재료의 연속적인 시트)의 형태 또는 시트 형태 하에 제공될 수 있다. 본 발명에 따라 생성된 OEL이 보안 문서 상에 있고, 상기 보안 문서의 위조 및 불법 복제에 대한 보안 수준 및 저항을 추가로 증가시키려는 목적으로, 기재는 인쇄, 코팅, 또는 레이저 표시 또는 레이저 천공된 인디시아(indicia), 워터마크, 은선, 섬유, 플랑쉐트(planchette), 발광 화합물, 윈도우, 박(foil), 데칼 및 이의 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 보안 문서의 위조 및 불법 복제에 대한 보안 수준 및 저항을 추가로 증가시키려는 동일한 목적으로, 기재는 하나 이상의 마커 물재료 또는 타간트(taggant) 및/또는 기계 판독 가능 물질(예를 들어, 발광성 물질, UV/가시광선/IR 흡수 물질, 자성 물질 및 이의 조합)를 포함할 수 있다.
또한, 본원은 본원에 기재된 기재(x20) 상에 본원에 기재된 것과 같은 OEL(x10)을 생성하기 위한 스피너블 자성 어셈블리(x00) 및 본원에 기재된 스피닝 자성 어셈블리(x00)를 사용하는 공정이 기재되어 있으며, 상기 OEL은 본원에 기재된 바와 같은 경화된 방사선 경화성 코팅 조성물 내에 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다. 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 상기 OEL의 기울임시 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟 또는 적어도 하나의 원형 이동 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 제공하는 OEL(x10)을 생성하게 하되, 상기 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향하여, 본원에 기재된 OEL을 생성하기 위해 스피닝된다. 통상적으로, 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 어셈블리(x00)의 스피닝시 OEL의 평면에 대해 실질적으로 직교하도록 배향되는 스피닝 축을 갖는 지지체 상에 고정된다. 본 발명에 적합한 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 스피닝 축 상에 임의의 수직 거울면을 포함하지 않는 자기장을 생성하여, 상기 OEL의 기울임 및 회전 또는 축회전시 상기 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟의 시각적 인상을 제공하는 OEL을 야기한다. 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 스피닝 축을 포함하되, 상기 스피닝 축은 OEL 및 기재(x20) 표면에 대해 실질적으로 수직이다. 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)의 스피닝 축은 본원에 기재된 OEL의 원형 대칭 배향 패턴의 중심에 대응한다. 자기장 생성 장치(x30)의 자기장은 스피닝 축을 함유하는 임의의 평면에 대해 대칭인 거울이 없으며, 본질적으로 스피닝 축에 대한 180° 회전에 대해 반대칭(anti-symmetric)이다. 작동 동안, 자성 어셈블리(x00)는 필요한 주파수로 스피닝된다. 본원에 기재된 자성 어셈블리(x00) 및 방법의 실시양태에서, 자성 어셈블리(x00)의 스피닝 중심축은 노출 과정에 걸쳐 기재의 일부를 통해 직교하여 통과한다.
바람직하게는, 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)를 수반하여 스피닝하기 위한 전동기를 포함한다. 바람직한 전동기는 WO 2016/026896 A1호에 개시되어 있다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 하기를 포함한다:
본원에 기재된 바와 같은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(x31),
본원에 기재된 바와 같은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31), 또는
본원에 기재된 바와 같은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖고 스피닝 축 상에 배열되는 막대 쌍극자 자석(x31).
바람직한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 본원에 기재된 바와 같은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 본원에 기재된 바와 같은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31)을 포함한다. 더욱 바람직한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 본원에 기재된 바와 같은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(x31)을 포함한다.
적어도 한 쌍의 오목부(I), 적어도 한 쌍의 공동(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(P)는 각각 스피닝 축에 대해 대칭으로, 및 자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31)의 북-남 자축에 대해 수직이고 스피닝 축을 함유하는 거울면에 대해 비대칭으로 위치한다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31), 바람직하게는 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31)의 적어도 한 쌍의 오목부(I), 적어도 한 쌍의 공동(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(P)는 바람직하게는 선(α)을 따라 스피닝 축에 대한 대칭 구성으로 배열되되, 상기 선(α)은 자기장 생성 장치(x30)의 자화축(β)과 상이하다. 바람직한 실시양태에 따르면, 스피닝 축에 대해 수직인 평면 상으로의, 자기장 생성 장치(x30)의 자화축(β)의 스피닝 축에 따른 투사와 오목부(I) 및/또는 공동(V) 및/또는 돌출부(P)가 배열된 선(α)의 스피닝 축에 따른 투사는 약 5°에서 약 175°의 범위 또는 약 -5°에서 약 -175°의 범위, 바람직하게는 약 15°에서 약 165°의 범위 또는 약 -15°에서 약 -165°의 범위 내의 각도(Ω)를 형성한다.
바람직한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31)의 오목부(I), 공동(V) 및/또는 돌출부(P)는 선(α)을 따라 스피닝 축에 대한 대칭 구성으로 배열되되, 상기 선(α)은 자기장 생성 장치(x30)의 대칭축(β), 특히 직경과 상이하다. 바람직한 실시양태에 따르면, 스피닝 축에 대해 수직인 평면 상으로의, 자기장 생성 장치(x30)의 자화축(β)의 스피닝 축에 따른 투사와 오목부(I) 및/또는 공동(V) 및/또는 돌출부(P)가 배열된 선(α)의 스피닝 축에 따른 투사는 약 5°에서 약 175°의 범위 또는 약 -5°에서 약 -175°의 범위, 바람직하게는 약 15°에서 약 165°의 범위 또는 약 -15°에서 약 -165°의 범위 내의 각도(Ω)를 형성한다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 적어도 한 쌍의 오목부(I) 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(P)를 포함한다. 바람직하게는, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 적어도 한 쌍의 오목부(I) 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(V)을 포함한다. 표현 "오목부"는 자기장 생성 장치(x30) 내의 리세스(recess)를 지칭하고, 표현 "공동"은 자기장 생성 장치(x30)를 통해 진행하는 홀(hole) 또는 채널(channel)을 지칭하며, 표현 "돌출부"는 자기장 생성 장치(x30)의 표면의 외부로 연장된 양각(positive relief)을 지칭한다.
본원에 기재된 오목부(I), 공동(V) 및 돌출부(P)는 모든 그래픽 요소(사각형, 원, 타원형, 삼각형 등)를 포함한 임의의 형상을 가질 수 있다. 오목부(I), 공동(V) 및 돌출부(P)의 각각의 쌍에 대해, 각각 상기 적어도 한 쌍의 상기 오목부(I), 공동(V) 및 돌출부(P)의 형상은 동일하거나 상이할 수 있다.
예를 들어, 도 5a에 나타낸 바와 같은 일 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 두께(T)를 갖고 100% 미만의 깊이(D)를 갖는 적어도 한 쌍의 오목부(I)를 포함한다. 적어도 한 쌍의 오목부(I)를 포함하는 자기장 생성 장치(530)의 두께(T)는 오목부(I)가 없는 자기장 생성 장치(530)의 영역의 두께(즉, 자기장 생성 장치(530)의 비-오목 영역의 두께)를 지칭한다. 본원에 기재된 오목부(I)는 바람직하게는 자기장 생성 장치(x30)의 두께와 비교하여 약 20% 내지 약 90%, 더욱 바람직하게는 자기장 생성 장치(x30)의 두께와 비교하여 약 30% 내지 약 90%, 및 더욱 더 바람직하게는 자기장 생성 장치(x30)의 두께와 비교하여 약 50% 내지 약 90%의 깊이를 갖는다.
예를 들어, 도 5b에 나타낸 바와 같은 다른 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 두께(T)를 갖고 적어도 한 쌍의 공동(V)을 포함하며, 즉 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)는 100%의 깊이를 갖는 적어도 한 쌍의 공동(V)을 포함한다. 적어도 한 쌍의 공동(V)을 포함하는 자기장 생성 장치(530)의 두께(T)는 공동(V)이 없는 자기장 생성 장치(530)의 영역의 두께(즉, 자기장 생성 장치(530)의 비-오목 영역의 두께)를 지칭한다.
예를 들어, 도 5b에 나타낸 바와 같은 다른 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자기장 생성 장치(530)는 두께(T)를 갖고 적어도 한 쌍의 돌출부(P)를 포함한다. 적어도 한 쌍의 돌출부(P)를 포함하는 자기장 생성 장치(530)의 두께(T)는 자기장 생성 장치(530)의 총 두께, 즉 돌출부(P)의 최고 돌출 높이(H)와 상기 돌출부(P)가 없는 자기장 생성 장치(530)의 영역의 두께의 조합을 지칭한다. 본원에 기재된 돌출부는 바람직하게는 자기장 생성 장치(x30)의 두께와 비교하여 약 20% 내지 약 100%, 더욱 바람직하게는 자기장 생성 장치(x30)의 두께와 비교하여 약 30% 내지 약 100%, 및 더욱 더 바람직하게는 자기장 생성 장치(x30)의 두께와 비교하여 약 50% 내지 약 100%의 깊이를 갖는다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 오목부(I), 공동(V) 및 돌출부(P)는, 비제한적으로, 핸드-인그레이빙(hand-engraving) 또는 기계적 절삭 도구, 가스 또는 액체 제트 절삭 도구로 이루어진 그룹으로부터 선택된 절삭 도구를 포함하는 당업계에 알려진 임의의 절단 또는 인그레이빙 방법에 의해, 화학 에칭, 전기-화학 에칭 및 레이저 절삭 도구(예를 들어, CO2-, Nd-YAG 또는 엑시머(excimer) 레이저)에 의해 생성될 수 있다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 재료가 없는 영역(즉, 오목부 및 공동으로 구성된 영역) 및 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 돌출부(P)가 없는 영역은 하나의 중합 바인더 및 선택적으로 충전제를 포함한 비-자성 재료로 채워질 수 있다. 중합 바인더의 통상적인 예는 열가소성 재료 및 열경화성 재료를 포함한다. 열경화성과 달리, 열가소성 재료는 특성에 임의의 중요한 변화를 발생시키지 않으면서 가열 및 냉각함으로써 반복적으로 용융되거나 굳어질 수 있다. 열가소성 재료의 통상적인 예는, 비제한적으로, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리올레핀, 스티렌 중합체, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리페닐렌계 수지(예를 들어, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드), 폴리설폰 및 이의 2 이상의 혼합물을 포함한다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31) 및 막대 쌍극자 자석(x31)은 비-자성 홀더(x32) 상에 배열되거나 지지 매트릭스(x32) 내에 적어도 부분적으로 또는 완전히 내장될 수 있다. 통상적으로, 본원에 기재된 비-자성 홀더(x32) 및 지지 매트릭스(x32)는 하나 이상의 비-자성 재료로 제조된다. 비-자성 재료는 바람직하게는 예를 들어 엔지니어링 플라스틱 및 중합체, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금 및 오스테나이트계 강(즉, 비-자성 강)과 같은 저 전도성 재료, 비-전도성 재료 및 이의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 엔지니어링 플라스틱 및 중합체는, 비제한적으로, 폴리아릴에테르케톤(PAEK) 및 그 유도체 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르에테르케톤케톤(PEEKK) 및 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK); 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리에테르, 코폴리에테르에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 공중합체, 불소화된 및 과불소화된 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 및 액정 중합체를 포함한다. 바람직한 재료는 PEEK(폴리에테르에테르케톤), POM(폴리옥시메틸렌), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), Nylon®(폴리아미드) 및 PPS이다. 존재하는 경우, 본원에 기재된 지지 매트릭스(x32)는 본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(x31) 및 막대 쌍극자 자석(x31)을 각각 고정하기 위한 리세스, 공동, 만입부 및/또는 공간을 포함한다.
본원에 기재된 자기장 생성 장치(x30)와 함께, 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 본원에 기재된 적어도 한 쌍의 쌍극자 자석(x40)을 추가로 포함할 수 있되, 상기 적어도 한 쌍의 쌍극자 자석(x40)은 본원에 기재된 적어도 한 쌍의 오목부(I) 중 적어도 하나 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(V) 중 적어도 하나에 적어도 부분적으로 내장될 수 있다. 본원에 기재된 적어도 한 쌍의 쌍극자 자석(x40)의 쌍극자 자석(x40)은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 자축을 가질 수 있거나, 스피닝 축에 대해 실질적으로 평행인 자축을 가질 수 있거나, 자기장 생성 장치(x30)에 비교해 0°에서 90° 상이한 경사각에서 자축을 가질 수 있다. 적어도 한 쌍의 쌍극자 자석(x40)의 쌍극자 자석(x40)은 동일한 자기 방향을 가질 수 있거나 상이한 자기 방향을 가질 수 있다. 바람직하게는, 적어도 한 쌍의 쌍극자 자석(x40)의 쌍극자 자석(x40)은 스피닝 축에 대한 180° 회전에 대해 반대칭(즉, 자기 자기 극성의 반전)이다. 본원에 기재된 쌍극자 자석(x40)은 바람직하게는 본원에 기재된 오목부(I) 및/또는 공동(V) 쌍 내에 대칭으로 배치된다.
자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 자기장 생성 장치(x30)의 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(들)(x31), 자기장 생성 장치(x31)의 막대 쌍극자 자석(x31)은 고-보자성(coercivity) 재료(강자성 재료로도 지칭됨)로 독립적으로 제조되는 것이 바람직하다. 적합한 고-보자성 재료는 적어도 20kJ/m3, 바람직하게는 적어도 50 kJ/m3, 더욱 바람직하게는 적어도 100 kJ/m3, 더욱 더 바람직하게는 적어도 200 kJ/m3의 최대 에너지적(energy product) 값(BH)max을 갖는 재료이다. 이들은 예를 들어 알니코(Alnico) 5(R1-1-1), 알니코 5 DG(R1-1-2), 알니코 5-7(R1-1-3), 알니코 6(R1-1-4), 알니코 8(R1-1-5), 알니코 8 HC(R1-1-7) 및 알니코 9(R1-1-6)와 같은 알니코; 화학식 MFe12O19의 헥사페라이트(예를 들어, 스트론튬 헥사페라이트(SrO*6Fe203) 또는 바륨 헥사페라이트(BaO*6Fe203)), 화학식 MFe204의 하드 페라이트(예를 들어, 코발트 페라이트(CoFe204) 또는 마그네타이트(Fe3O4))(상기 식에서, M은 2가 금속 이온임); 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 그룹으로부터 선택된 희토류 자성 재료; Fe Cr Co의 비등방 합금(anisotropic alloys); PtCo, MnAlC, RE 코발트 5/16, RE 코발트 14의 그룹으로부터 선택된 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 소결 또는 폴리머 결합된 자성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 자석 막대의 고-보자성 재료는 희토류 자성 재료로 이루어진 그룹, 더욱 바람직하게는 Nd2Fe14B 및 SmCo5로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 특히 바람직한 것은 플라스틱-형 또는 고무-형 매트릭스 내에 스트론튬-헥사페라이트(SrFe12O19) 또는 네오디뮴-철-붕소(Nd2Fe14B) 분말과 같은 영구 자성 필러를 포함하는 용이하게 가공할 수 있는 영구 자성 복합체 재료이다.
본원에 기재된 광학 효과층(OEL)(x10)을 생성하는 공정 동안, 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물을 포함하는 기재(x20)는 바람직하게는 본원에 기재된, 바람직하게는 도 6a의 예에 나타낸 바와 같은 스피너블 자성 어셈블리(x00)의 상부에 위치하며, 기재(x20) 측은 방사선 경화성 코팅 조성물이 없는 이의 측이 스피너블 자성 어셈블리(x00)를 대면하면서 스피너블 자성 어셈블리(x00)의 상부에 위치한다.
자기장 생성 장치(x30)의 최상단면과 상기 자기장 생성 장치(x30)를 대면하는 기재(x20)의 하면 사이의 거리(h)는 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 더욱 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 7 mm, 및 더욱 더 바람직하게는 약 1 mm 내지 7 mm이다.
본원에 기재된 광학 효과층(OEL)(x10)을 생성하는 공정 동안, 본원에 기재된 적어도 한 쌍의 오목부(I)를 포함하는 자기장 생성 장치(x30)는 바람직하게는 본원에 기재된 방사선 경화성 코팅 조성물을 포함하는 기재(x20) 하부에 위치한다.
자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 자기장 생성 장치(x30)의 루프-형상, 바람직하게는 링-형상 쌍극자 자석(들)(x31), 자기장 생성 장치(x30)의 막대 쌍극자 자석(x31)의 재료 및 거리(h)는 스피닝 자성 어셈블리(x00)의 자기장 생성 장치(x30)로부터 야기되는 자기장이 본원에 기재된 광학 효과층을 생성하기에 적합하도록 선택된다. 스피닝 자성 어셈블리(x00)의 자기장 생성 장치(x30)에 의해 생성된 자기장은 장치의 자기장 내에 배치된 기재 상의 아직 비경화된 경화성 코팅 조성물 내의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향하여, 상기 OEL의 기울임시 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟 또는 적어도 하나의 원형 이동 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 생성할 수 있다.
도 6aa에 나타낸 바와 같은 바람직한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리(x00, 600)는 본원에 기재된 것과 같은 원반-형상 쌍극자 자석(x31, 631)을 포함하되, 상기 원반-형상 쌍극자 자석(x31, 631)은 적어도 한 쌍의 오목부(I) 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(V)을 포함하고, 더욱 바람직하게는 상기 원반-형상 쌍극자 자석(x31, 631)은 적어도 한 쌍의 오목부(I)를 포함한다.
도 6aa는 본 발명에 따른 기재(620) 상에 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층(OEL)(610)을 생성하기에 적합한 스피너블 자성 어셈블리(600)의 예를 도시한다. 스피너블 자성 어셈블리(600)는 원반-형상 쌍극자 자석(631)을 포함하는 자기장 생성 장치(630)를 포함하되, 상기 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 본원에 기재된 바와 같은 100% 미만의 깊이를 갖는 적어도 하나, 특히 한 쌍의 오목부(I)를 포함한다. 스피너블 자성 어셈블리(600)는 본원에 기재된 자기장 생성 장치(630)를 포함하고, 원반-형상 쌍극자 자석(631)을 포함하되, 오목부(I) 쌍을 포함하는 상기 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 기재(620) 표면에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축을 둘러서 스피닝할 수 있다.
자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직(즉, 기재(620) 표면에 대해 실질적으로 평행)인 자축을 갖고 정반대로 자화된다.
자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 2 개의 오목부(I)는 선(α)을 따라 스피닝 축에 대한 대칭 구성으로 배열되고, 상기 선(α)은 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 대칭축, 특히 직경으로 구성되며, 상기 선(α)은 자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 자화축(β)과 상이하다.
도 6ab에 나타낸 바와 같이, 스피닝 축에 대해 수직인 평면 상으로의, 자기장 생성 장치(631)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 자화축(β)의 스피닝 축에 따른 투사와 2 개의 오목부(I)가 배열된 선(α)의 스피닝 축에 따른 투사는 약 5°에서 약 175°의 범위 또는 약 -5°에서 약 -175°의 범위, 바람직하게는 약 15°에서 약 165°의 범위 또는 약 -15°에서 약 -165°의 범위 내의 각도(Ω), 특히 45°의 값을 형성한다.
도 6aa에 나타낸 바와 같이, 본원에 기재된 광학 효과층(OEL)(x10, 610)을 생성하는 공정 동안, 본원에 기재된 적어도 한 쌍의 오목부(I)를 포함하는 자기장 생성 장치(x30, 630)는 바람직하게는 오목부(I)를 포함하는 이의 면이 환경을 대면하고(즉, 기재(x20, 620)를 대면하지 않고) 오목부(I)가 없는 이의 면이 기재(x20, 620)를 대면하는, 바람직하게는 방사선 경화성 코팅 조성물이 없는 기재(x20, 620) 측을 대면하면서 기재(x20, 620) 하부에 위치한다.
원반-형상 쌍극자 자석(631)의 상면과 스피너블 자성 어셈블리(600)를 대면하는 기재(620) 표면 사이의 거리(h)는 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 더욱 바람직하게는 약 0.5 mm 내지 약 7 mm, 및 더욱 더 바람직하게는 약 1 mm 내지 7 mm이다.
도 6aa에 도시된 스피닝 자성 어셈블리(600)로 생성되어 얻어진 OEL이 -30° 내지 +30°로 기재(620)를 기울임에 따른 상이한 시야각에서 도 6c에 나타나 있다. 이와 같이 얻어진 OEL은 상기 OEL의 기울임시 반시계 방향으로 회전하는 원형 이동 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 제공한다.
도 6d는 도 6c에 나타낸 OEL의 직경을 따르는 수직 입사에서 기재(620) 표면에 영향을 주는 편광경 산란계의 광선의 구형 극좌표에서의 편향각을 나타낸다.
본 발명은 회전 자성 실린더 및 본원에 기재된 하나 이상의 스피너블 자성 어셈블리(x00)를 포함하는 인쇄 장치(상기 하나 이상의 스피너블 자성 어셈블리(x00)는 회전 자성 실린더의 원주 또는 축 홈에 장착됨)뿐 아니라, 평판형 인쇄 유닛 및 본원에 기재된 하나 이상의 스피너블 자성 어셈블리를 포함하는 인쇄 어셈블리(상기 하나 이상의 스피너블 자성 어셈블리는 평판형 인쇄 유닛의 리세스에 장착됨)를 추가로 제공한다.
회전 자성 실린더는 인쇄 또는 코팅 장비 내에서, 또는 이와 함께, 또는 이의 일부로서 사용되도록 의도되며, 본원에 기재된 하나 이상의 스피너블 자성 어셈블리를 보유한다. 일 실시양태에서, 회전 자성 실린더는 연속적인 방식으로 높은 인쇄 속도로 작동하는 회전식, 시트 공급식 또는 웹 공급식 산업용 인쇄기의 일부이다.
평판형 인쇄 유닛은 인쇄 또는 코팅 장비 내에서, 또는 이와 함께 또는 이의 일부로서 사용되도록 의도되며, 본원에 기재된 하나 이상의 스피너블 자성 어셈블리를 보유한다. 일 실시양태에서, 평판형 인쇄 유닛은 불연속 방식으로 작동하는 시트 공급식 산업용 인쇄기의 일부이다.
본원에 기재된 회전 자성 실린더 또는 본원에 기재된 평판형 인쇄 유닛을 포함하는 인쇄 장치는 그 위에 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 층을 갖는 본원에 기재된 것과 같은 기재를 공급하는 기재 공급기를 포함할 수 있어, 자성 어셈블리가 광학 효과층(OEL)을 형성하기 위하여 안료 입자를 배향하고자 이에 대해 작용하는 자기장을 생성한다. 본원에 기재된 회전 자성 실린더를 포함하는 인쇄 장치의 실시양태에서, 기재는 시트 또는 웹의 형태 하에서 기재 공급기에 의해 공급된다. 본원에 기재된 평판형 인쇄 유닛을 포함하는 인쇄 장치의 실시양태에서, 기재는 시트의 형태 하에서 공급된다.
본원에 기재된 회전 자성 실린더 또는 본원에 기재된 평판형 인쇄 유닛을 포함하는 인쇄 장치는 본원에 기재된 기재 상에 본원에 기재된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 도포하는 코팅 또는 인쇄 유닛을 포함할 수 있으며, 방사선 경화성 코팅 조성물은 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리에 의해 생성되는 자기장에 의해 배향되는 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하여 광학 효과층(OEL)을 형성한다. 본원에 기재된 회전 자성 실린더를 포함하는 인쇄 장치의 실시양태에서, 코팅 또는 인쇄 유닛은 회전식, 연속 공정에 따라 작동한다. 본원에 기재된 평판형 인쇄 유닛을 포함하는 인쇄 장치의 실시양태에서, 코팅 또는 인쇄 유닛은 선형, 비연속 공정에 따라 작동한다.
본원에 기재된 회전 자성 실린더 또는 본원에 기재된 평판형 인쇄 유닛을 포함하는 인쇄 장치는 본원에 기재된 스피너블 자성 어셈블리에 의해 자기적으로 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화하는 경화 유닛을 포함할 수 있어, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 및 위치를 고정하여 광학 효과층(OEL)을 생성한다.
본원에 기재된 OEL은 영구 잔류되어야 하는 기재(예컨대, 지폐 응용(banknote application)) 상에 직접 제공될 수 있다. 대안적으로, OEL은 생성 목적을 위하여 일시적 기재 상에 또한 제공될 수 있으며, 이로부터 OEL은 나중에 제거된다. 이는 예를 들어, 특히 바인더 재료가 여전히 유체 상태인 동안 OEL의 생성을 용이하게 할 수 있다. 이후에, OEL 생성을 위한 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 경화한 후, 일시적 기재가 OEL로부터 제거될 수 있다.
대안적으로, 접착제 층이 OEL 상에 존재하거나 광학 효과층(OEL)을 포함하는 기재 상에 존재할 수 있으며, 상기 접착제 층은 기재의 OEL이 제공되는 측과 반대측 상에 또는 OEL과 동일한 측의 OEL 상부에 있다. 따라서, 접착제 층은 광학 효과층(OEL) 또는 기재에 도포될 수 있다. 이러한 물품은 기계 및 다소 높은 노력을 수반하는 인쇄 또는 기타 공정 없이 모든 종류의 문서 또는 기타 물품 또는 품목에 부착될 수 있다. 대안적으로, 본원에 기재된 OEL을 포함하는 본원에 기재된 기재는 별도의 전사 단계에서 문서 또는 물품에 적용될 수 있는 전사 박의 형태일 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 본원에 기재된 바와 같이 OEL이 생성된 이형 코팅이 기재에 제공된다. 하나 이상의 접착층이 이와 같이 생성된 OEL 상에 적용될 수 있다.
본원에 기재된 공정에 의해 얻어진 하나를 초과하는, 즉 2, 3, 4 개 등의 광학 효과층(OEL)을 포함하는 본원에 기재된 것과 같은 기재가 또한 본원에 기재된다.
본 발명에 따라 생성된 광학 효과층(OEL)을 포함하는 물품, 특히 보안 문서, 장식 요소 또는 물체가 또한 본원에 기재된다. 물품, 특히 보안 문서, 장식 요소 또는 물체는 하나를 초과하는(예를 들어, 2, 3 개 등의) 본 발명에 따라 생성된 OEL을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 생성된 광학 효과층(OEL)은 장식용 목적뿐 아니라 보안 문서의 보호 및 인증을 위해 사용될 수 있다. 장식 요소 또는 물체의 통상적인 예는, 비제한적으로, 사치품, 화장품 패키징(packaging), 자동차 부품, 전자/전기 가전용품, 가구 및 손톱 라커를 포함한다.
보안 문서는, 비제한적으로, 유가 문서 및 고가 상품(value commercial good)을 포함한다. 유가 문서의 통상적인 예는, 비제한적으로, 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 신용카드를 포함한다. 용어 "고가 상품"은 패키징 재료(packaging material), 특히 화장품, 기능성 식품, 약품, 술, 담배 제품, 음료 또는 식품, 전기/전자 제품, 의류 또는 보석류, 즉 진품 의약품과 같이, 패키징의 내용물을 보증하기 위하여 위조 및/또는 불법 복제에 대해 보호해야 할 물품을 지칭한다. 이들 패키징 재료의 예는, 비제한적으로, 라벨, 예컨대 인증 브랜드 라벨(authentication brand label), 개봉 흔적 표시 라벨(tamper evidence label) 및 실(seal)을 포함한다. 개시된 기재, 유가 문서 및 고가 상품은 전적으로 예시적인 목적으로만 제시된 것이며 발명의 범위를 한정하지 않는 점을 지적한다.
대안적으로, 광학 효과층(OEL)은, 예를 들어, 은선, 보안 줄무늬, 박, 데칼(decal), 윈도우 또는 라벨과 같은 보조 기재 위에 생성한 후에 별개의 단계로 보안 문서에 전사될 수 있다.
실시예
도 6aa에 도시된 스피너블 자성 어셈블리를 사용하여 표 1에 기재된 UV-경화성 스크린 인쇄용 잉크의 인쇄된 층 내의 비-구형 편원 광학 가변 자성 안료 입자를 배향하여 도 6c에 도시된 광학 효과층(OEL)을 생성하였다. UV-경화성 스크린 인쇄용 잉크를 흑색 상업 용지(Gascogne Laminates M-cote 120) 상에 도포하였으며, 상기 도포는 T90 스크린을 사용하여 수작업으로 수행하여, 약 20 μm의 두께를 갖는 코팅층을 형성하였다. UV-경화성 스크린 인쇄용 잉크의 도포층을 갖는 기재를 스피닝 자석 어셈블리 상에 위치시켰다. 실시예 E1 및 C1-C2의 스피너블 자성 어셈블리를 WO 2016/026896 A1호의 도 2에 기재된 바와 같은 모터를 사용함으로써 30 Hz의 주파수로 약 5 초 동안 스피닝시켰다. 그 다음에, 이와 같이 얻어진 판상체-형상 광학 가변 안료 입자의 자기 배향 패턴은 배향 단계와 부분적으로 동시에(즉, UV-경화성 스크린 인쇄용 잉크의 도포층을 갖는 기재가 여전히 자성 어셈블리의 스피닝 자기장에 있는 동안), 안료 입자를 포함하는 도포층을 Phoseon의 UV-LED-램프(Type FireFlex 50 x 75 mm, 395 nm, 8 W/cm2)를 사용하여 UV-경화에 약 0.5 초 동안 노출시킴으로써 고정되었다.
안료 입자 배향의 측정(도 4)
OEL의 직경을 따르는 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자의 배향 패턴 측정을 Eckhardt Optics LLC(Eckhardt Optics LLC, 5430 Jefferson Ct, White Bear Lake, MN 55110; http://eckop.com)로부터의 편광경 산란계 상에서 수행하였다.
코팅층(x10)을 갖는 기재(x20)들을 편광경 산란계의 전방 초점면의 수동(manual) xy-테이블 상에 독립적으로 그리고 연속적으로(successively) 평평하게 위치시켰다. xy-테이블은 양측 축 상에서 0 및 26 mm 사이로 조정 가능하였다. OEL과 함께 기재를 갖는 xy-테이블을 OEL의 중심(OEL의 원형 대칭 및 배향 패턴의 원형 대칭의 결과로서 0의 정점각을 갖는 안료 입자의 배향에 의해 확인 가능함)이 광학계의 중심을 대면하고 있도록 광학계 하에서 수동으로 조정하였다. x 축의 원점을 xy-테이블의 양측 축을 따라, 13 mm(스캔 범위의 중간)에 임의로 설정하였다.
비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자를 포함하는 코팅층을 1 mm 직경의 평행 녹색 광선(520 nm)으로 광학렌즈를 통한 직교 입사로 비추었다. 샘플에 의한 반사시 광선 편향각의 측정을 OEL의 직경을 따라 0.5 mm 마다 얻었으며 도 3c, 3f 및 6d에 구형 극좌표로 보고하였다. 따라서, 도 3c, 3f 및 6d는 x 축에 따른 OEL의 직경을 따르는 방위각 θ 및 정점 편향각 φ'의 변화를 도시한다. 직경을 따르는 스캐닝의 방향은 관련 그래프에서 확인되며, 0.5 mm 단계로 그래프의 일측 단부(지점 A)에서의 음성 x 값 및 나머지 단부(지점 B)에서의 양성 x 값으로 시작한다.
비교예 C1(도 3a-c)
비교예 C1(도 3a-c)을 WO 2016/026896 A1호, 도 1 및 13의 실시예 E1에 따라 제조하였다.
C1을 제조하기 위해 사용된 자성 어셈블리(300A)는 원반-형상 쌍극자 자석(300A)을 포함하였다. 원반-형상 쌍극자 자석(300A)은 정반대로 자화되었으며 약 30 mm의 직경(A1) 및 약 3 mm의 두께(A2)를 가졌다. 원반-형상 쌍극자 자석(300A)의 자축은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직이었으며 기재(320A) 표면에 대해 실질적으로 평행이었다. 원반-형상 쌍극자 자석은 NdFeB N40으로 제조하였다.
원반-형상 쌍극자 자석(300A)의 상면과 상기 쌍극자 자석을 대면하는 기재(320A) 표면 사이의 거리(h)는 약 5 mm였다.
자성 어셈블리(300A)는 기재(320A) 표면에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축을 둘러서 약 30 Hz의 속도로 스피닝하였다.
도 3a에 도시된 자성 어셈블리(300A)로 생성되어 얻어진 OEL을 도 3b에 나타내었다. 이와 같이 얻어진 OEL은 돔의 광학 인상을 제공한다.
도 3b에 나타낸 OEL의 편광경 산란계는 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자의 배향 패턴을 측정하게 하였으며 얻어진 그래프를 도 3c에 나타내었다. x 방향을 따라 -9.7 mm(A)에서 +9.3 mm(B)까지 범위의 거리에 걸쳐, 정점 편향각 φ'는 0° 내지 약 55°의 값에 걸쳐 있으며, 방위각 θ는 음성 x 브랜치(branch)에서 약 180°로 실질적으로 일정하게 유지되며, x가 양성인 위치에서는 약 360°로 대칭으로 유지된다.
비교예 C2(도 3d-f)
비교예 C2(도 3d-f)를 WO 2016/026896 A1호의 실시예 E2와 유사한 자기 장치로 제조하였다.
C2를 제조하기 위해 사용된 자성 어셈블리(300D)는 지지 매트릭스(350D) 내에 내장된 3 개의 동일선상 막대 쌍극자 자석(331D)의 중심 배열로 구성하였다.
3 개의 막대 쌍극자 자석(331D) 각각은 약 5 mm의 길이(A3)를 갖는 정육면체 블록이었다. 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)을 지지 매트릭스(350D)의 직경을 따라 서로 약 5 mm의 거리(A4)로 지지 매트릭스(350D)의 중심을 둘러서 대칭으로 배치하였다. 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)의 자축은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직이고 기재(320D) 표면에 대해 실질적으로 평행이었으며, 상기 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)의 북극은 동일한 방향을 향하였다. 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)은 NdFeB N45로 제조하였다.
3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)을 막대 쌍극자 자석(331D)과 동일한 형상을 갖는 3 개의 공동을 포함하는 지지 매트릭스(350D) 내에 내장하였다. 지지 매트릭스(350D)는 약 30 mm의 직경(A1) 및 약 5 mm의 두께(A2)를 가졌다. 지지 매트릭스(350D)는 POM(폴리옥시메틸렌)으로 제조하였다. 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)의 상면 및 하면은 각각 지지 매트릭스(350D)의 상면 및 하면과 수평(flush)이었다.
지지 매트릭스(350D) 내에 내장된 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)의 상면과 3 개의 막대 쌍극자 자석(331D)을 대면하는 기재(320D) 표면 사이의 거리(h)는 약 5 mm였다.
자성 어셈블리(300D)는 기재(320D) 표면에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축을 둘러서 약 30 Hz의 속도로 스피닝하였다.
도 3d에 도시된 자성 어셈블리로 생성되어 얻어진 OEL을 도 3e에 나타내었다. 이와 같이 얻어진 OEL은 다중 링의 중심에서 포개진 돌출부의 광학 인상을 제공한다.
도 3e에 나타낸 OEL의 편광경 산란계는 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자의 배향 패턴을 측정하게 하였으며 얻어진 그래프를 도 3f에 나타내었다. x 방향을 따르는 거리에 걸쳐, 정점 편향각 φ' 및 방위각 θ는 상당히 변화되었으나, 0°-180° 축에 인접한 각 위치로 제한되도록 유지되었다. 이 문맥에서 0°-180° 축에 인접한 것은 편향각이 입사 평면(x14, 도 2b에서 214)의 10°-15° 내로 유지되는 것을 의미한다.
샘플 1, E1(도 6)
기재(620) 상에 샘플 1의 광학 효과층(610)을 제조하기 위해 사용된 스피너블 자성 어셈블리(600)를 도 6a-6b에 도시하였다.
자성 어셈블리(600)는 스피닝 축에 대해 실질적으로 평행한 스피닝 축(화살표)을 갖고, 자화축(β)(자석의 직경에 대응함)을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(631)을 포함하는 자기장 생성 장치(630)를 포함하되, 자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 한 쌍의 오목부(I)를 포함하였다. 도 6aa-ba에 도시된 바와 같이, 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 2 개의 오목부(I)는 선(α)을 따라 스피닝 축에 대해 대칭 구성으로 배열하였으며, 상기 선(α)은 대칭축/직경(β)과 상이하고, 상기 선(α)은 2 개의 오목부(I) 각각의 면의 2 개의 중심에 의해 정의된 직경으로 구성되었다.
자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 약 30 mm의 직경(A1) 및 약 7 mm의 두께(A2)를 가졌다. 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 자축은 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직이었으며 기재(620) 표면에 대해 실질적으로 평행이었고 정반대로 자화되었다. 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 등방성 압축된 NdFeB GMPL13L(Bomatech AG로부터의 것)로 제조하였다.
자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)은 약 10 mm의 폭 및 길이(A3)를 갖는 사각형의 형상을 갖고 약 3 mm의 깊이(A5)를 갖는 한 쌍의 오목부(I)를 포함하였다. 2 개의 오목부(I)는 서로 부분적으로 연결되었으며 이들 각각은 스피닝 축으로부터 약 1 mm(½ A4)만큼 이동되어 있었으며 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 외부로부터 약 6 mm의 거리(A6)에 배열되어 있었다. 2 개의 오목부(I)는 기계적 그라인딩에 의해 재료를 제거함으로써 제조하였다.
자기장 생성 장치(630)를 포함하는 자성 어셈블리(600)는 기재(620) 표면에 대해 실질적으로 수직인 스피닝 축을 둘러서 스피닝하였다.
도 6aa에 나타낸 바와 같이, 2 개의 오목부(I)가 없는 원반-형상 쌍극자 자석의 표면은 기재(620) 표면에 대면하도록 배열하였으며 오목부(I)를 포함하는 면은 환경을 대면하도록(즉, 기재(620)를 대면하지 않도록) 배열하였다.
도 6ab에 나타낸 바와 같이, 스피닝 축에 대해 수직인 평면 상으로의, 자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 자화축(β)의 스피닝 축에 따른 투사와 2 개의 오목부(I)가 배열된 대칭축/직경(α)의 스피닝 축에 따른 투사는 약 45°의 각도(Ω)를 형성하였다.
자기장 생성 장치(630)의 원반-형상 쌍극자 자석(631)의 상면과 상기 장치를 대면하는 기재(620) 표면 사이의 거리(h)는 약 2.0 mm였다.
도 6aa에 도시된 자성 어셈블리로 생성되어 얻어진 OEL을 -30° 내지 +30°로 기재(620)를 기울임에 따른 상이한 시야각에서 도 6c에 나타내었다. 이와 같이 얻어진 OEL은 상기 OEL의 기울임시 반시계 방향으로 회전하는 원형 이동 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 제공한다.
도 6c에 나타낸 OEL의 편광경 산란계는 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자의 배향 패턴(도 6d 참고)을 측정하게 하였다. x 방향을 따라 -4.2 mm(A)에서 +4.8 mm(B)까지 범위의 거리에 걸쳐, 정점 편향각 φ'는 약 0°에서 약 35°의 값의 범위에 걸쳐 있으며, 방위각 θ는 음성 x 브랜치에서 약 50°에서 약 45°의 값의 범위에 걸쳐 있으며, x가 양성인 위치에서는 약 225°에서 약 230°로 대칭으로 걸쳐있다.
도 3c 및 3f는 선행기술의 원형 대칭 OEL의 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자 배향 특성을 도시하되, 배향된 입자는 OEL의 임의의 선택된 직경(x12, 도 2a-b에서 212)을 따르는 본질적으로 모든 위치 xi에서 실질적으로 입사 평면(x14, 도 2b에서 214) 내에서 입사광을 편향시켰다.
도 6d는 본 발명의 OEL의 특징화 특성을 도시하되, 대응하는 OEL 내의 배향된 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자는 원형 대칭 패턴을 따라 배향되고 실질적으로 입사 평면(x14, 도 2b에서 214)으로부터 멀어져 입사광을 편향시킨다. OEL의 임의의 선택된 직경(x12, 도 2a-b에서 212)을 따르는 다수의 위치 xi에서, 위치 xi의 다수의 입자는 조건
│φ'·sin(θ)│ ≥ 10°, 바람직하게는 │φ'·sin(θ)│ ≥ 15°
를 충족하는 xi를 통과하는 선택된 직경(x12, 도 2a-b에서 212)에 대해 평균 정점 편향각 φ' 및 평균 방위각 θ를 가져, 지점 xi에서의 입사광이 각각 입사 법평면(x14)로부터 10° 이상, 바람직하게는 15° 이상으로 멀어진 각도로 반사된다.
도 6d에서의 연속적인 데이터 지점이 직경을 따라 0.5 mm 마다 분리된 OEL에서의 연속적인 위치 xi에 대응하기 때문에, 그래프 상에서 일련의 n 개의 연속적인 지점은 OEL 상의 대응하는 위치 사이의 (n+1)/2 mm의 거리에 대응한다.
따라서, OEL이 상기 특징화 조건 │φ'·sin(θ)│ ≥ 10°, 바람직하게는│φ'·sin(θ)│ ≥ 15°를 충족하는 직경을 따르는 거리는 각각 도 7a 및 7b에 나타낸 음영처리된 영역에 속하는 그래프 상의 지점의 수를 계수함으로써 결정될 수 있다.
본원에 기재된 예시적 실시양태에서, 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자는 선택된 직경의 각각의 측을 따라 약 2.5 mm의 방사상 거리(도 6d에서 5 개 이상의 지점)에 걸쳐, 조건 │φ'·sin(θ)│ ≥ 15°를 충족한다.
본원에 기재된 예시적 실시양태에서, 비-구형 판상체-형상 광학 가변 자성 안료 입자는 선택된 직경의 각각의 측을 따라 적어도 3.5 mm의 방사상 거리(도 6d에서 7 개 이상의 지점)에 걸쳐, 조건 │φ'·sin(θ)│ ≥ 10°를 충족한다.

Claims (13)

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  7. 광학 효과층(optical effect layer)(x10; OEL)을 기재 상에 생성하기 위한 인쇄 장치로서,
    광학 효과층은,
    비-구형 편원(oblate) 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화된 코팅 조성물을 포함하고, 상기 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 배향 패턴에 따라 배향되되,
    배향 패턴이 회전 중심을 둘러서 원형 대칭이고,
    OEL의 임의의 선택된 직경을 따르는 적어도 2개의 별개의 위치 xi에서의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가, 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10˚를 충족하는, 위치 xi에서의 평균 정점(zenithal) 편향각 φ' 및 동일한 위치 xi에서의 선택된 직경에 대한 평균 방위각 θ를 갖고,
    상기 광학 효과층이, 상기 OEL을 기울일 때, 상기 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟(spot) 또는 적어도 하나의 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 제공하고,
    비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 장치 내에 포함된 적어도 하나의 스피닝(spinning) 자성 어셈블리(x00)로부터의 자기장에 따라 배향되고, 스피닝 자성 어셈블리(x00)가 스피닝 축을 갖되, OEL이 제공된 기재의 표면이 자성 어셈블리(x00)의 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직이며,
    스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 또는
    스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 루프-형상 쌍극자 자석(x31), 또는
    스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖고 스피닝 축 상에 배열되는 막대 쌍극자 자석(x31)을 포함하는 자기장 생성 장치(x30)를 포함하고,
    자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31)이, 적어도 한 쌍의 오목부(indentation)(I) 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(void)(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(protrusion)(P)를 포함하며, 적어도 한 쌍의 오목부(I), 적어도 한 쌍의 공동(V) 및/또는 적어도 한 쌍의 돌출부(P)가,
    스피닝 축에 대해 대칭으로, 및
    자기장 생성 장치(x30)의 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31)의 북-남 자축에 대해 수직이고 스피닝 축을 함유하는 원반-형상 쌍극자 자석(x31), 루프-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 막대 쌍극자 자석(x31)의 거울면에 대해 비대칭으로 위치하는
    인쇄 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    자기장 생성 장치(x30)가 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 원반-형상 쌍극자 자석(x31) 또는 스피닝 축에 대해 실질적으로 수직인 북-남 자축을 갖는 루프-형상 쌍극자 자석(x31)을 포함하는 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    적어도 한 쌍의 오목부(I) 및/또는 공동(V) 및/또는 돌출부(P)가 스피닝 축에 대해 대칭 구성으로 선(α)를 따라 배열되고,
    스피닝 축에 대해 수직인 평면 상으로의, 자기장 생성 장치(x30)의 자화축(β)의 스피닝 축에 따른 투사와 오목부(I) 및/또는 공동(V) 및/또는 돌출부(P)가 배열된 선(α)의 스피닝 축에 따른 투사는, 5°에서 175°의 범위 또는 -5°에서 -175°의 범위 내의 각도(Ω)를 형성하는 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    자기장 생성 장치(x30)가 적어도 한 쌍의 오목부(I) 및/또는 적어도 한 쌍의 공동(V)을 포함하는 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    회전 자성 실린더 또는 평판형(flatbed) 인쇄 유닛을 추가로 포함하되, 적어도 하나의 스피닝 자성 어셈블리(x00)가 회전 자성 실린더 또는 평판형 인쇄 유닛에 포함되는 장치.
  12. i) 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화성 코팅 조성물을 기재(x20) 표면 상에 도포하는 단계로서, 상기 방사선 경화성 코팅 조성물이 제1 상태에 있는 단계;
    ii) 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부분을 배향하기 위해 방사선 경화성 코팅 조성물을 제7항의 인쇄 장치의 자기장에 노출시키는 단계; 및
    iii) 단계 ii)의 방사선 경화성 코팅 조성물을 적어도 부분적으로 제2 상태로 경화하여, 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 이들의 채택된 위치 및 배향으로 고정하는 단계
    를 포함하는, 기재(x20) 상에 광학 효과층(OEL)(x10)을 생성하기 위한 방법으로서,
    광학 효과층은,
    비-구형 편원(oblate) 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 방사선 경화된 코팅 조성물을 포함하고,
    상기 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가 배향 패턴에 따라 배향되되,
    배향 패턴이 회전 중심을 둘러서 원형 대칭이고,
    OEL의 임의의 선택된 직경을 따르는 적어도 2개의 별개의 위치 xi에서의 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자가, 조건 │φ' sin (θ)│ ≥ 10˚를 충족하는, 위치 xi에서의 평균 정점(zenithal) 편향각 φ' 및 동일한 위치 xi에서의 선택된 직경에 대한 평균 방위각 θ를 갖고,
    상기 광학 효과층이, 상기 OEL을 기울일 때, 상기 회전 중심을 둘러서 회전하는 적어도 하나의 원형 이동 스팟(spot) 또는 적어도 하나의 혜성-형상 스팟의 광학 인상을 제공하는,
    방법.
  13. 제12항에 있어서,
    단계 iii)이 UV-Vis 방사선 경화에 의해 수행되고, 단계 iii)이 단계 ii)와 부분적으로 동시에 수행되는 방법.
KR1020207008004A 2017-08-25 2018-08-23 배향된 비-구형 편원 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층을 생성하기 위한 어셈블리 및 공정 KR102670760B1 (ko)

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