KR20020022720A - 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법 - Google Patents

물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법 Download PDF

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KR20020022720A
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페테르 반데비테
요한 루브
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 면도기, GSM, 카드 등과 같은 물품 상에 장식 코팅 또는 문자 등등을 제공하는 방법에 관한 것이다. 상기 코팅은 영역-방식으로 광 변형된(패턴화된) 콜레스테릭 액정 층을 포함하며, 상기 층은 전사 동작에 의하여 상기 물품의 표면상에 전사된다. 소위 인-몰드 장식 기술은 장식(패턴화된) 콜레스테릭 액정 층의 전사을 위해 매우 유익한 것으로 알려졌다. 이러한 기술에서, 상기 층은 플라스틱 캐리어 호일 상에 (분리 가능하게)증착되고, 상기 층에는 접착층이 제공된다. 상기 어셈블리는 중합체 물질의 주입 몰딩이 시작되기 전에 주입 몰드 내부에 주입된다. 이런 식으로, 장식 코팅(예를 들어, 멀티 컬러 이미지), 문자, 또는 등등은 심지어 굽혀지지 않은 그리고 약간 굽혀진 기판 상에 도포될 수 있다.

Description

물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법{METHOD FOR PROVIDING A SURFACE OF AN ARTICLE WITH A DECORATION OR TEXT}
현재, 특수한 광 특성을 갖는 코팅은 장식 응용에 대해 많은 관심을 받는다. 이동 전화기와 전기 면도기 모델과 같은 몇몇의 최근 소비제품(consumer product)에 이리오딘(Iriodin){메르크(Merck)}(등록상표) 또는 크로모플레어(Chromoflare)(등록상표) 코팅이 제공된다. 이들 코팅의 특수한 특성은 코팅의 컬러가 보는 각도(viewing angle)(플립-플랍 효과)에 의존한다는 것이다. 예를 들어, 보통의 입사광에 대해 코팅은 녹색으로 나타나는 한편, 높은 극각(polar angle)에서 반사하는 광에 대하여는 코팅은 푸른색으로 나타난다. 이리오딘 입자는 적절한 광 특성(메탈옥사이드 층을 갖는 운모 입자)을 갖는 몇 개의 층으로 이루어진다. 상기 컬러 효과는 입자상에서 반사하는 광의 파장 의존 간섭현상에 기인한다. 이들 입자는 박편(flake)의 형상을 가지며, 종래의 스프레이코팅 과정에 의해 표면상에 도포될 수 있다.
콜레스테릭(cholesteric) 액정은 본질적으로 층 구조를 가지며, 또한 이러한 효과를 얻기 위해서 사용될 수 있다. 현재, 박편의 형태로 콜레스테릭 물질의 사용이 조사된다.
콜레스테릭 박편은 5내지 10 마이크론 두께의 층으로 된 콜레스테릭 물질을 지지 기판(supporting substrate)상에 주조(casting)함으로써 얻어진다. 후속적으로, 콜레스테릭 층은 중합화되고 박편으로 밀링(milling)된다. 이들 박편은 스프레이코팅에 의해 표면에 도포된다. 만일 콜레스테릭 액정과 박편이 잘 정렬된다면, 이들은 바람직한 컬러 효과를 보여준다.
중합화 과정은 밀링과 박편의 후속적 처리에 대해 충분히 안정된 층을 얻기 위해 필요하다. 하지만, 콜레스테릭 상(phase)이 일단 중합화되면, 박편의 컬러는 외부 처리에 의해 더 이상 변경될 수 없다.
최근에, 콜레스테릭 층에 패턴을 만들고 반사의 컬러를 영역-방식으로(region-wise) 제어하는 것이 가능한 것으로 알려졌다. 이것은 콜레스테릭 박편의 장식 가능성에 매력적인 부가 특성을 제공할 수 있다. 이러한 특성은 층에 패턴(로고, 브랜드명, 광고)을 기록하는 것을 가능하게 한다. 하지만, 박편 기술과 패턴화 기술을 조합하는 것은 어렵다.
본 발명은 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 표면상에 장식 또는 문자 및 등등을 생성하는 방법을 제공하는 것인데, 본 방법은 일정한 액정 물질을 박편의 형태로 도포할 필요없이 이들의 일정한 장점을 이용한다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 장식 또는 문자 및 등등을 제공하는 방법에 의해 달성되는데, 여기서 적어도 영역-방식으로 광(optically) 변형된 콜레스테릭액정 층("장식 층")은 전사 동작에서 물품의 표면상으로 전사된다. 전사 동작은 대개 접착층(adhesive layer)이 제공되는 장식 층이 물품과 접착하는 관계로 또는 일체되게 배열되는 동작이다. 주로, 장식 층은 캐리어로부터 전사되며 캐리어를 뒤에 남겨둔다. 장식 층을 보호하는 것이 유용한 경우에, 캐리어는, 특히 얇다면, 장식 층과 함께 물품 상으로 도포될 수 있으며, 그래서 캐리어는 물품으로부터 떨어진 자신의 측방에서 장식 층을 보호하는 작용을 할 수 있다.
대안적으로, 캐리어 상에서 분리가능하게(releasably) 배치되고, 장식 층을 운반하는 보호 층은 전사 동작에서 장식 층과 함께 전사될 수 있다. 캐리어로부터 물품 상으로 장식 층을 전사하는 동작은 자체로서 알려진 절차를 사용하여 수행될 수 있는데, 예를 들면 스트로크(stroke) 모션을 수반하는 절차, 롤링(rolling) 모션을 수반하는 절차, 또는 해당 호일(foil)이 주입형 몰드(injection molding mold)로 유입되고, 그 후 프라스틱 물질이 물품, 예를 들어 장비 품목(item)의 전판을 형성하기 위하여 호일 뒤에 주입되는 절차이다.
본 발명의 특히 유리한 실시예는 패턴화된 콜레스테릭 액정 층을 (플라스틱) 물품의 표면으로 전사하는 것이 인-몰드(in-mold) 장식 절차에서 수행됨을 특징으로 한다.
인-몰드 장식은 생산 라인의 마지막에서 제품에 생산이 제공되는 기술이다. 전사 호일은 플라스틱 캐리어 호일 상에 제공되는 장식 호일을 포함한다. 주입 몰딩 장비를 사용하여, (중합체) 용융물(melt)은 상승 온도에서 전사 호일로 단단히 눌려진다. 이러한 과정동안, 제품이 형성되고 동시에 전사 호일은 제품상에"접착(glued)"된다. 상기 기술은 심지어 면도기 제품과 같은 굽혀지지 않거나 (약간) 굽은 표면을 가진 물체도 다룰 수 있다. 전사 기술은 이들 층을 박편으로 밀링할 필요없이 콜레스테릭 층을 제품에 도포하는데 적합한 것으로 나타난다. 이러한 과정의 부가적인 장점은 컬러는 더 순수해지고(purer), 반사는 발산하는 대신에 거울처럼 반사하며, 보는 각도 의존성은 더욱 확고하다는(pronounced) 것이다. 대조적으로 박편을 밀링하고 스프레잉(spraying)하는 동안, 박편의 배향은 일정하지 않고, 컬러의 혼합이 관찰된다.
장식 호일을 도포하기 위한 과정의 실시예는 다음과 같이 예견된다.
(1) 플라스틱 기판상에 콜레스테릭 층을 코팅;
(2) 자외선(UV) 노출에 의해 콜레스테릭 반사 대역의 국부적 변경;
(3) 콜레스테릭 층의 경화(curing)(전자빔, 열);
(4) 인-몰드 장식에 의해 콜레스테릭 층을 제품에 도포.
콜레스테릭 층의 영역-방식으로의 광 변경은 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
특히, 콜레스테릭 액정 층의 컬러는 영역-방식으로 변경될 수 있다는 방법들이 있음이 알려져 왔다.
제 1 방법은 열변색(thermochromism) 특성(콜레스테릭 물질의 반사 컬러는 다른 온도에서 교차-연결에 의해 달라질 수 있다)의 사용을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 방법인 제 2 방법은 감광성(photosensitive) 특성(특히 자외선 조사에 의해 콜레스테릭 상의 주기성에 영향을 주는; 주기성이 콜레스테릭 층에들어오는 광의 파장과 부합될 때, 광은 반사될 것이다)의 사용을 특징으로 한다. 특히, 상기 두 번째 현상은 층에 장식 또는 문자 또는 그런 종류의 다른 것을 생성하는데 유리하게 사용될 수 있다. 이러한 기술의 부가 장점은 패턴화된 마스크, 예를 들어 그레이 스케일 마스크(서로 다른 그레이 틴트를 구비한 영역을 가진 투명 시트)를 사용함으로써, 자외선 광에 의한 조사가 통합될(integral) 수 있어서 특정 다른 장식 기술에서 필요한 기술인 콜레스테릭 액정 층을 하나씩 조사하는 것이 필요하지 않게 된다.
상기 효과를 얻기 위하여, 콜레스테릭 정렬(order)을 가진 중합체 물질 층이 사용될 수 있는데, 여기서 콜레스테릭하게 정렬된 물질의 분자 나선(helix)의 축은 상기 층의 평면에 횡방향으로 배열된다. 이러한 층은 다른 영역에 다른 분자 나선 피치를 제공함으로써 영역-방식으로 광 변형될 수 있다. 후자는 예를 들어, 만일 콜레스테릭하게 정렬된 물질의 층이 변환되지 않는 상태 및 변환된 상태에서의 콜레스테릭하게 정렬된 물질의 피치를 다른 크기로 결정하는 다량의 변환가능한 화합물을 포함한다면, 구현될 수 있다. 상기 변환이 자외선 조사로 노출에 의해 유도될 수 있는 화합물이 발견되어 왔다. 패턴화는 상기 노출을 수행함으로써 구현될 수 있으며, 그래서 조사량이 상기 층의 적어도 두 개의 다른 영역에 대해 다르다. 노출 후에, 층의 콜레스테릭하게 정렬된 물질은 중합화되고 및/또는 교차연결되어 독창적인 전사 과정에 의해 물품의 표면에 전사될 수 있는 중합체를 형성한다.
또한 만일 영역-방식으로 광 변형된 콜레스테릭 액정 층이 물품의 표면상으로 전사되는 물품에 관한 본 발명의 부가 목적, 특성, 및 장점은 본 발명에 따른방법에서 사용하는 전사 호일의 실시예에 대한 아래의 상세한 설명으로부터 자명하게 될 것이다.
전사 호일은 여기서 약 5와 100㎛ 사이의 두께, 바람직하게 약 15와 50㎛ 사이의, 폴리에스테르 필름이 바람직한 지지 필름(backing film) 또는 캐리어를 포함한다.
상기 필름은 전사 호일의 생산으로부터 그 자체로 알려진 통상의 과정에 도포되는 다음 층들을 연속적으로 운반한다.
분리{또는: 해제(release)} 층:
이것은 예를 들어 열 효과 하에서 연화되고 부가 층이 캐리어 필름으로부터 떨어지거나 분리되도록 허용하는 층이다. 상기 분리 층은 대개 기껏해야 1㎛의 두께로 이루어져 있다.
몇몇 예는:
- 톨루엔 혼합물{95 중량부(parts)}, 에탄올(5 중량부), 에스테르 왁스(강하점 90℃)(0.1 중량부);
- 압력에 민감한 접착제(adhesive);
-테프론(teflon).
보호 라커(lacquer) 층(선택적):
이것은 라커로 된 투명 층이고, 상기 기능은 실질적으로 호일로 장식된 물품의 자유(free) 표면을 기계적 손상으로부터 보호하는 것이다. 그러므로, 상기 보호라커 층은 기계적 효과에 적절히 내성이 있어야 한다. 본 경우에, 예에 의하여, 상기 보호 층은 1과 2㎛ 사이의 두께이다.
콜레스테릭 액정 층: 이 층을 인가하는 과정은 나중에 설명될 것이다.
접착 층:
이것은 전사 호일에 그 자체로 관련된 것으로 알려지고 대략 1과 10㎛ 사이의 두께인 접착 층이다. 상기 접착 층은 적절한 가열 효과를 받을 때 우선 접착성이거나 끈적끈적하게 되는 조성으로 되어 있다. 가열을 하지않고 처리되는 전사 호일에 관하여, 접착층은 또한 예를 들어 압력에 의해 활성화될 수 있는 접착물 또는 영구적으로 끈적끈적하거나 접착성이 있는 물질 층일 수 있다. 후자의 경우에 캐리어 필름에 접착 층이 캐리어 필름에 달라붙는 방지하기 위하여 전사 호일이 롤(roll)로 적절하게 감겨질 수 있도록 콜레스테릭 층으로부터 떨어진 자신의 측면상에 실리콘과 같은 코팅이 제공되어야 한다는 것은 이해할 수 있을 것이다.
접착 층은 다음의 조성에 따라 생성될 수 있다:
톨루엔 15 중량부
아세톤 15 중량부
에탄올 38 중량부
메틸-/n-부틸-메타크릴레이트 공중합체
(크실렌에서 40%; tg=78℃) 15 중량부
폴리에틸메타크릴레이트(tg=63℃) 5 중량부
폴리비닐아세테이트(에탄올에서 50%) 4 중량부
SiO22 중량부
TiO26 중량부
콜레스테릭 액정 층의 증착
콜레스테릭 혼합물은 상온에서 매우 점성이 강하다(viscous). 처리를 가능하게 하기 위하여, 혼합물은 용매에서 용해된다. 클로로벤젠은 양호한 결과를 제공하는 용매이다. 균형은 습윤성(wetting), 폴리이미드와의 호환성 및 증발율과 같은 용매 특성 사이에서 발견되어져야 한다. 50%-66% 용매가 사용된다.
상기 용매의 상세한 조성은:
이 용액은 닥터 블레이드 코팅(doctor blade coating)에 의해 웹-코팅(web-coating) 과정으로 캐리어 상에 증착된다. 블레이드 코팅을 선택하는 몇 가지 이유가 있다. 층의 증착을 위해 필요한 물질의 양에 관해, 이러한 기술은 스핀코팅(spincoating)에 비해 더욱 효율적이다. 또 다른 이유는 용매의 증발이 느리게 진행되는 것이다. 용매의 빠른 증발에 의해, 콜레스테릭 구조는 쉽게 준안정 구조로 켄칭(quenching)된다.
하지만, 크실렌으로부터의 스핀코팅이 또한 실현가능하고, 상기 용액의 다소의 동일 조성이 사용될 수 있는 것이 발견되었다. 블레이드 코팅(증발 단계가 없음) 바로 뒤에, 라미네이트(laminate)는 ORC 자외선 노출 장비{광빔(Optibeam), 세기 ca. 20mW/㎠}를 가진 크롬 패턴화된 마스크를 통하여 조사된다. 이 스테이지에서, 상기 층들은 여전히 용매를 포함할 수 있다. 상기 마스크는 자외선 광에 충분히 투명한 영역, 자외선 광을 반사하는 영역, 및 크롬(랜덤 도트 패턴)에 의해 부분적으로 덮혀진(50%-60%) 영역을 포함하였다. 필요한 자외선 량은 ~250mJ/㎠(~10-20 초의 노출)
콜레스테릭 액정
콜레스테릭 액정 상은 자연 주기성을 갖는 키랄 중간상(chiral mesophase)이다. 액정은 나사와 같은 형으로 배열된다. 물질에 따라, 주기성은 50 나노미터에서 큰 마이크로미터까지 바뀐다. 콜레스테릭 액정의 주기성이 물질에서 광의 파장과 부합될 때, 흥미로운 현상이 발생한다. 그러한 경우에, 광은 반사될 것이다(브래그 반사). 이러한 효과의 물리적 배경은 간섭 필터의 물리적 배경과 관련된다. 콜레스테릭 액정의 방향성(handedness)에 따라, 왼쪽-방향의(left handed) 또는 오른쪽-방향의 원으로 편광된 광이 반사될 것이다. 콜레스테릭 층은 보통 pxne와 pxno사이의 파장을 가진 광만을 반사할 것인데, 여기서 ne와 no는 각각 배향된 상의 이상 굴절률 및 정상 굴절률이다. 실제에서, 이것은 반사 대역의 폭이 20과 100nm사이의 값으로 제한됨을 의미한다. 하지만, 최근에 다수의 조치는 반사 대역을 좁히거나 넓히는 것을 가능하도록 하였다.
콜레스테릭 액정의 패턴화를 위해, 열변색은 이용될 수 있는 특성이다. 콜레스테릭 물질의 반사 컬러는 온도와 함께 변한다. 서로 다른 온도에서 교차연결함으로써, 예를 들어 R, G, B의 패턴이 얻어질 수 있다. 이러한 접근법의 문제점은 세 마스크의 노출 단계(상승 온도에서)가 사용되어져야 하며, 온도 제어가 매우 엄격해야 한다는 것이다.
바람직한 방법은 감광성 콜레스테릭 물질에 기초로 한다. 이들 물질에 대해, 콜레스테릭 상의 주기성은 자외선 광에 의해 영향받을 수 있다. 예를 들어, 푸른색 반사를 갖는 콜레스테릭 층을 자외선 광에 노출함으로써, 컬러는 푸른색에서 녹색, 그리고 적색으로 점점 변할 것이다. 이들 물질을 사용하여, R, G, B 패턴을 생성하는 과정은 다음의 내용이다. 첫째로 푸른색 반사를 나타내는 콜레스테릭 층이 기판상에 증착된다. 그 후 상기 층은 그레이 스케일 마스크를 가지면서 패턴방식으로 자외선 광에 노출된다. 높은 광 세기로 조사되는 영역은 푸른색으로부터 적색으로 변할 것이고, 중간의 광 세기로 조사되는 영역은 푸른색에서 녹색으로 변할 것이고, 단지 매우 적은 광량 또는 광량을 수신하지 않는 영역은 푸른색으로 남을 것이다. 이러한 과정에서, 단 하나의 노출 단계가 컬러를 생성하기 위해 필요하다. 이것은 열변색 기반의 과정에서 필요한 세 마스크 노출 단계에 비해 강한 감소이다. 중요한 관심사는 생성된 패턴을 안정화이다. 콜레스테릭 층은 연장된 자외선 노출에 대해 안정해야 한다. 이것은 컬러 패턴의 생성 후에 콜레스테릭 층은 교차연결되어야 함을 의미한다. 이것은 상기 물질에 다양한 요구사항을 부과한다. 이들은 아래에서 논의될 것이다.
감광성 키랄 도핑제
콜레스테릭 액정 상의 주기성을 변경하기 위해, 키랄 도핑제의 구조는 변형되어야 한다. 키랄 분자는 층의 뒤틀림 방향(twisting sense), 회전각(rotation angle), 또는 주기성을 제어하기 위해 액정에 부가된다. 분자가 360°회전하는 거리는 피치(P)로 불려진다. 액정을 회전하기 위한 키랄 분자의 유효성은 나선 뒤틀림력(HTP)에 의해 제공된다.
여기서 c는 키랄 분자의 농도를 나타낸다. HTP는 키랄 액정의 화학적 구조와 배위(conformation)에 강하게 의존하는 것으로 알려져 있다. 분자의 배위 또는 화학적 구조가 광에 의해 변할 때, 분자의 HTP가 또한 영향받을 수 있다. 예컨대, 키랄 기의 광분해(Photodegradation)는 키랄 화합물의 HTP를 처리하는데 사용될 수 있다. 최근에, 바이나프틸(binaphtyl) 유도체의 광라세미화(photoracemization)가 증명되었다. 이러한 과정에서, 광 활성 분자는 강한 자외선 조사에 의해 순(net) HTP를 갖지 않는 이성질체의 라세미(racemic) 혼합물로 변환된다. 그 순간에, 광이성질체화(photoisomerization)는 키랄 도핑제의 나선 뒤틀림력에 영향을 주는 가장 바람직한 방법이다. 대부분의 광이성질체화가능한 키랄 화합물에 대해, E 및 Z 이성질체는 다른 나선 뒤틀림력을 가질 것이다. 광이성질체화가능한 화합물은 다음과 같이 되어야 한다:
ㆍ가시 광에 대해 투명해야 함
ㆍ365nm에 대해 거의 투명해야 함(자외선 그래디언트를 피하기 위함)
ㆍ0과 250℃ 사이에서 안정해야 함
ㆍ재이성질체화가능한 것이 없어야 함(none-reisomerizable)(0에서 250℃ 사이)
ㆍRT에서 액정 호스트에 충분히 높은 양으로 용해가능해야 함
ㆍ높은 나선 뒤틀림력을 가져야 함
ㆍ조사동안 나선 뒤틀림력의 큰 변화를 가져야 함
ㆍ조사동안 LC 상의 어떤 불안정화도 야기하지 않아야 함
ㆍ중합체화가능해야 함
ㆍ바람직하게 디아크릴레이트(diacrylate)이어야 함(교차연결 후에 적은 양의 추출가능한 물질, 더 높은 열적 안정성)
멘톤 유도체는 이들 요구의 대부분을 충족시키는 분자이다. 상기 분자는 가시 광에 대해 투명하고, 많은 액정 호스트에서 용해가능하다. 볼 수 있는 광의 반사가 키랄 물질의 낮은 농도로 달성될 수 있기 때문에, 이들 HTP는 매력적이다(attractive). 상기 조사는 연장된 시간 기간동안 안정된 HTP에서 큰 변화를 야기한다. 상기 물질은 왼쪽-방향의 나선을 제공한다. 수 개의 멘톤 유도체는 합성되는데, 특히 메틸-멘톤 유도체가 그러하다.
상기 분자는 다음의 화학적 성분(building block): 콜레스테릭 상을 유도하기 위한 키랄 유닛, 감광성을 병합하기 위한 이성질체가능한 유닛, 액정 호스트와의 호환성을 증가시키기 위한 LC 유닛, 폴리메트(polymet) 네트워크에서 분자의 병합을 가능하게 하는 중합가능한 유닛, 및 액정 유닛의 배향에 대한 중합의 영향을 최소화하기 위한 스페이서(spacer) 유닛을 포함할 수 있다.
멘톤은 콜레스테릭의 자외선 광 유도된 구조에 대해 적합한 화합물인 것으로 나타난다. 바람직한 물질은 메틸멘톤이다. 이 물질은 네트워크에 병합될 수 있고, 멘톤의 다른 아크릴레이트 유도체에 비해 더 느리게 결정화된다.
액정 호스트
패턴화된 층을 안정화하기 위해, 교차연결가능한 호스트가 필요하다. 몇 개의 부가 요구사항들이 호스트에 대해 형식화될 수 있다.
ㆍ넓은 네마틱(nematic) 온도 범위(바람직하게 0-150℃)
ㆍ낮은 점성
ㆍ350nm보다 더 큰 파장에 대해 투명함
ㆍ용매에서 용해가능
ㆍ평면상(Planar) 정렬(기판에서뿐만 아니라 공기-LC 경계면에서)
ㆍ0과 250℃ 사이에서 화학적으로 안정함
ㆍ기계적으로 안정함(높은 교차연결 밀도, 높은 Tg등)
ㆍ혼합물은 바람직하게는 단지 디아크릴레이트만 포함해야 함
몇 개의 적절한 호스트가 발견되었다. 첫 번째 것은 메르크(UK)에 의해 개발된 호스트이다. 상업 명칭은 RM258이다. 이 호스트는 액정 디아크릴레이트의 혼합물로 이루어진다. 녹는점은 ~55℃이고, 맑아지는 온도(clearing point)는 119℃이다. 이 혼합물은 용매(클로로벤젠, 시클로헥사논, 디스클로로벤젠, 클로로폼, 크실렌)의 한계에서 용해될 수 있다.
대안적인 혼합물은 KDA이다. 이것은 단일 화합물이다. 녹는점과 맑아지는 온도는 각각 54℃, 140℃이다. 유리 전이(glass transition)는 -17℃이다.
유럽 특허출원 EP 99/09711(=PHN 17.592)에서 설명된 물질이 본 발명에 유리하게 사용될 수 있음이 주목된다.
교차-연결
감광성 시스템의 교차연결(경화)은 열 교차연결에 의해 달성될 수 있지만, 자외선-유도된 교차연결 및 전자빔 교차연결이 더욱 바람직하다.
전자빔 교차-연결
자외선 교차연결과는 대조적으로, 어떤 광개시제(photoinitiator)도 전자빔 교차연결에 대해 필요하지 않다. 제 1 단계에서, 컬러 패턴은 365nm 자외선 광을 사용하여 생성되고, 제 2 단계에서 패턴은 전자로 층을 조사함으로써 안정화된다. 전자는 혼합물에서 라디컬(radical)을 생성하고, 중합체화가 시작된다.
혼합물은 15% 메틸멘톤과 85% RM258로 이루어진다. 컬러 패턴을 생성하기 위하여, 층은 주위 대기에서 자외선 광으로 조사되었다. 전자빔 중합화는 질소 대기에서 수행되었다. 전자빔의 전형적인 조건은: 175㎸, 3-7㎃, 12m/min., 25-80kGy이다. 층들은 매우 스크래치 내성(scratch resistant)이 있었다.
자외선-유도된 교차-연결
패턴화와 교차연결의 간섭을 피하는 것은 어렵다. 이들 과정을 어느 정도로 연결해제하는 두 가지 방법이 설계되어왔다.
A. 가열 단계와 결합된 자외선-노출
B. 더 긴 파장을 갖는 자외선 교차-연결(이중 노출). 가시 범위 근처에서, 이성질체화의 비율은 파장이 증가함으로 인하여 강하게 감소한다. 멘톤이 405nm 자외선 광에 노출될 때, 거의 어떤 이성질체화도 발생하지 않는다.
이것은 교차연결이 컬러의 변화없이 수행될 수 있다는 것을 의미한다.
15% 메틸멘톤, 83.5% RM258, 및 1.5% 다로큐어 4265의 혼합물이 상온에서 365nm 자외선 광에 노출되었다. 바람직한 컬러가 얻어질 수 있다. 제 2 단계에서, 층들은 상온의 질소 대기에서 405nm 광에 노출된다. 층들은 컬러에 영향을 주지 않고 경화될 수 있다.
몇몇 주의할 점:
구조에서 결함을 도입함으로써 반사(specular)에서부터 발산(diffuse)까지의 콜레스테릭 층의 반사(reflection)를 제어하는 것이 가능하다.
영역-방식으로 넓은 대역 반사기(금속 외관)를 만드는 것이 실현가능한 것으로 보인다.
층에 염료를 병합하는 것은 가능하다. 이런 식으로, 배경 컬러의 적응성이 개선된다.
코팅의 내성과 안정성을 개선하기 위해, 탑코팅(topcoating)이 코팅 위에 제공될 수 있다.
콜레스테릭 층 표면의 다른 위치 상에서 변하는 세기(intensity)를 갖는 자외선 광의 조사는 (멀티) 컬러 패턴을 갖는 표면을 생성한다. 만일 세기가 콜레스테릭 층의 깊이 방향으로 변한다면, 입체영상(holographic) 정보 또는 3D 정보가 "영상화될" 수 있다. 이것은 특히 인-몰드 장식 과정 단계와 조합한 흥미로운 응용 가능성을 유도한다.
이런 식으로 사용되어, 본 발명은 입체영상 이미지를 포함하는 영역-방식으로 광 변형된(패턴화된) 콜레스테릭 액정 층이 전사되는 표면상으로 예를 들어 플라스틱 물품(식별 카드 또는 그런 종류의 다른 것)을 제공한다. 또한 입체영상 이미지를 포함하는 영역-방식으로 패턴화된 콜레스테릭 액정 층이 사용되는 비-전사식 도포가 매우 유익할 수 있다.
면도기, GSM, (식별) 카드 등과 같은 물품 상에 장식 코팅 또는 문자 또는 그런 종류의 다른 것을 제공하는 방법에 관련된 본 발명을 요약하면, 상기 코팅은 영역-방식으로 광 변형된 (패턴화된) 콜레스테릭 액정 층을 포함하는데, 상기 액정 층은 전사 동작에 의해 물품의 표면상으로 전사된다. 소위 인-몰드 장식 기술은 장식(패턴화된) 콜레스테릭 액정 층의 전사에 매우 유익한 것으로 알려졌다. 이러한 기술에서, 상기 층은 플라스틱 캐리어 호일상에 (분리 가능하게)증착되고, 접착 층이 제공된다. 상기 어셈블리는 중합체 물질의 주입 몰딩이 시작되기 전에 주입 몰드에 삽입된다. 이런 식으로 장식 코팅(예를 들어, 멀티 컬러 이미지), 문자 또는 그런 종류의 다른 것은 심지어 전혀 굽혀지지 않은 그리고 약간 굽은 기판 상에 도포될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법에 이용된다.

Claims (13)

  1. 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법으로서,
    적어도 하나의 영역-방식으로(region-wise) 광 변형된 콜레스테릭(cholesteric) 액정 층이 전사 동작에서 상기 물품의 표면상에 전사되는 것을 특징으로 하는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 액정 층은 캐리어와 상기 콜레스테릭 액정 층을 포함하는 전사 호일(foil)에 의해 전사되는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 콜레스테릭 액정 층은 상기 캐리어 상에 분리가능하게(releasably) 배치된, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 콜레스테릭 층은 영역-방식으로 변형되어온 콜레스테릭 반사(reflection) 대역을 갖는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 콜레스테릭 반사 대역의 영역-방식으로의 변형은 자외선 조사에 대한 노출에 의해 수행되는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 콜레스테릭 반사 대역의 영역-방식으로의 변형 뒤에 상기 콜레스테릭 층의 경화(curing) 처리가 이어지는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 전사 호일은 상기 물품의 형태를 갖는 주입 몰드(injection mold) 내부에 배열되고, 중합체 용융물은 상승 온도에서 상기 몰드 내부에 주입되는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전사 호일은 분리(release) 층, 상기 콜레스테릭 액정 층, 및 접착(adhesive) 층으로 배열된 표면상에 캐리어 호일을 포함하는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 장식은 입체영상(holographic) 이미지인, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  10. 물품의 표면상에 영역-방식으로 광 변형된 콜레스테릭 액정 층이 전사된, 물품.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 층은 입체영상 이미지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 물품.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 층으로 된 콜레스테릭 액정 물질은 상기 콜레스테릭하게 정렬된 물질의 분자 나선 축이 상기 층에 대해 횡방향으로 확장하는 식으로 배향되며, 여기서 상기 방법은
    a) 변환되지 않은 상태 및 변환된 상태에서 서로 다른 크기로 상기 콜레스 테릭하게 정렬된 물질의 피치를 결정하는 다량의 변환가능한 화합물을 포함하는 콜레스테릭하게 정렬된 물질 층을 제공하는 단계로서, 상기 화합물의 상기 변환은 조사에 의해 유도될 수 있는 단계와,
    b) 상기 층의 상기 조사된 부분에 있는 적어도 일부의 상기 변환가능한 화합물이 변화되도록 바람직한 패턴에 따라 상기 층을 조사하는 단계와,
    c) 삼차원 중합체를 형성하기 위하여 상기 콜레스테릭하게 정렬된 물질을 중합화 및/또는 교차연결하는 단계를
    포함하는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, b) 단계에 따른 조사는 조사량이 상기 층의 적어도 두 개의 서로 다른 면적에 대해 달라지도록 수행되는 것을 특징으로 하는, 물품의 표면에 장식 또는 문자를 제공하는 방법.
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