KR20170037897A - 광학 효과층을 생성하기 위한 벨트 구동 방법 - Google Patents

광학 효과층을 생성하기 위한 벨트 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유가 문서(value documents) 및 고가 상품(value commercial goods)의 보호 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 자성으로 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층(optical effect layer: OEL)의 생성 방법 및 생성을 위한 인쇄 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보안 문서 또는 보안 물품에 대한 위조 방지(anti-counterfeit) 수단으로서 및 장식용의 상기 OLE의 생성 방법을 제공한다. 상기 인쇄 장치는 a) 배향 수단을 포함하는 배향 장치 및 b) 경화 유닛을 포함하고, 상기 배향 수단은 자기장 생성 벨트이거나 자기장 생성 소자를 포함하는 비자성 벨트이고, 상기 벨트는 2개 이상의 로울러에 의해 구동된다.

Description

광학 효과층을 생성하기 위한 벨트 구동 방법 {BELT-DRIVEN PROCESSES FOR PRODUCING OPTICAL EFFECT LAYERS}
본 발명은 자성으로 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 광학 효과층(optical effect layer: OEL)의 생성 방법 및 생성을 위한 인쇄 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보안 문서 또는 보안 물품에 대한 위조 방지(anti-counterfeit) 수단으로서 및 장식용의 상기 OLE의 생성 방법을 제공한다.
예를 들어, 보안 문서 분야에서, 보안 요소의 생성을 위해 배향가능한 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크 또는 조성물을 사용하는 것은 당업계에 알려져 있다. 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. 보안 문서의 보호에 유용한 특히 흥미로운 광학 효과를 야기하는, 배향된 자성 색전이 안료 입자를 포함하는 코팅 또는 층이 WO 2002/090002 A2 및 WO 2005/002866 A1에 기재되어 있다.
보안 기능(security features), 예를 들어, 보안 문서를 위한 보안 기능은, 한편으로는 "은폐(covert)" 보안 기능으로, 다른 한편으로는 "노출(overt)" 보안 기능으로 일반적으로 분류될 수 있다. 은폐 보안 기능에 의해 제공되는 보호는 이러한 기능이 탐지하기 어렵고, 일반적으로 탐지용 특수 장비와 지식을 필요로 하는 점에 의존하는 반면, 노출 보안 기능은 인간의 비보조(unaided) 감각으로 쉽게 탐지가능하다는 개념에 의존하는데, 예를 들어, 이러한 기능은 가시적이고/이거나 촉각을 통해 탐지할 수 있는 반면, 여전히 제조 및/또는 복제하기가 어려울 수 있다. 그러나, 노출 보안 기능의 유효성은 보안 기능으로서 쉽게 인식될 수 있는 점에 매우 의존하는데, 대부분의 사용자, 특히 보안 문서 또는 물품이 가진 보안 기능에 대한 사전 지식이 없는 사람들은 그들이 보안 기능의 존재 및 특성에 대한 실질적인 지식이 있어야만 그 보안 기능에 기초한 보안 점검을 실제로 수행하기 때문이다.
인쇄 잉크 또는 코팅 중의 자성 또는 자화성 안료 입자는 상응하는 자기장의 적용을 통해 상기 코팅 중의 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 국소 배향시키고, 이어서 상기 입자를 경화시킴으로써, 자성으로 유도된 이미지, 디자인 및/또는 패턴의 생산을 가능케 한다. 그 결과 자성으로 유도된 고정된 이미지, 디자인 또는 패턴이 생긴다. 코팅 조성물 중의 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 위한 물질 및 기술이 본원에 원용되는 US 2,418,479, US 2,570,856, US 3,791,864, DE 2006848-A, US 3,676,273, US 5,364,689, US 6,103,361, EP 0 406 667 B1; US 2002/0160194, US 2004/70062297, US 2004/0009308, EP 0 710 508 A1; WO 2002/09002 A2, WO 2003/000801 A2, WO 2005/002866 A1, WO 2006/061301 A1에 기재되어 있다. 이러한 방식으로, 위조 방지성이 큰 자성으로 유도된 패턴이 생성될 수 있다. 논의되고 있는 보안 요소는 자성 또는 자화성 안료 입자 또는 상응하는 잉크의 공급원, 및 상기 잉크를 인쇄하고 인쇄된 잉크에 상기 안료를 배향시키기 위해 사용하는 특별한 기술 둘 다에 접근성을 가져야 생산될 수 있을 뿐이다.
WO 2005/000585 A1은 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향시키기 위한 자성 요소를 포함하는 인쇄기를 기재하고 있다. 기재된 자성 요소는 가압 실린더(impression cylinder)로 구성되어 있다. 대안적으로, US 2005/000585 A1은 독립형(stand-alone) 회전 자성 배향 장치를 기재하고 있는데, 상기 장치는, 예를 들어, 인쇄 공정 후에 새로이 인쇄되는 잉크에 포함된 자성 또는 자화성 안료 입자에 특별한 배향을 부여하기 위해 상기 잉크의 경화(hardening)(건조, 경화(curing)) 전에 추가의 공정 스테이션으로서 사용될 수 있다.
EP 1 810 756 A2는, 예를 들어 페인팅 또는 인쇄 공정 동안, 착시 광학 효과를 얻기 위한 자성 플레이크(flake)를 배향하기 위한 기구를 기재하고 있다. 기재된 기구는 그 안에 형성된 공동(cavity)을 갖는 비-자성의 원통형 몸체를 포함하는 회전식 로울러와 이 로울러의 자화된 부분을 형성하기 위해 상기 공동에 위치한 영구 자석을 포함하고, 상기 하나 이상의 영구 자석은 미리결정된 배치의 자기장을 생성하는 형태를 띤다. 대안적으로, EP 1 810 756 A2는 상기 로울러의 자화된 부분을 제공하기 위해 선택적으로 자화된 자성 물질의 가요성 시트에 의해 둘러싸인 원통형 몸체를 기재하고 있다.
WO 2010/066838 A1은 잉크 또는 코팅 조성물 중의 배향된 자성 또는 자화성 입자를 포함하는 표시정보(indicia)를 기재 물질 시트에 생성하는 장치를 기재하고 있다. 기재된 장치는 상기 시트를 수용하기 위한 평판(flat-bed) 스크린 인쇄 및 인쇄 압반(platen)을 포함하는데, 상기 인쇄 압반은 상기 인쇄 스크린에 대향하는 상부 표면 및 그 상부 표면을 따라 상기 시트가 내려지는 제1 방향, 및 다수의 자성 어셈블리를 포함하는 자성 배향 유닛을 갖는다. 상기 자성 배향 유닛은 상기 인쇄 압반의 상부 표면 아래에 배치되고, 상기 자성 어셈블리는 모두 상기 인쇄 압반의 상기 상부 표면에서 떨어진 제1 위치에서 상기 인쇄 압반의 상기 상부 표면에 가까운 제2 위치로 부수적으로 이동가능하다.
자성 요소들간의 증가된 접촉 시간을 제공하고, 상기 자성 요소들을 포함하는, 공동을 갖는 통상의 원통형 몸체의 치수 제약없이, 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 아직 경화되지 않은 코팅 조성물을 제공하고, 인쇄 방법 및 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물의 선택 면에서 자유로운, 자성으로 유도된 광학 효과층의 고속 생성을 위한 인쇄 장치가 여전히 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 위에 논의한 바와 같은 선행 기술의 단점을 극복하는 것이다. 이는 기재에 자성으로 유도된 광학 효과층을 생성하기 위한 인쇄 장치의 제공에 의해 달성되며, 상기 인쇄 장치는
a) 상기 기재에 코팅 조성물 중의 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향시키기 위한 배향 장치로서, 상기 배향 장치는 자기장 생성 벨트이거나 자기장 생성 소자를 포함하는 비자성 벨트인 배향 수단을 포함하고 상기 벨트는 2개 이상의 로울러에 의해 구동되는, 배향 장치; 및
b) 경화 유닛을 포함한다. 상기 경화 유닛은 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 고정하기 위해 코팅 조성물을 경화시키기 위한 것이다.
또한, 기재에 자성으로 유도된 광학 효과층을 생성하기 위한 본원에 기재된 인쇄 장치의 용도가 본원에 기재되고 청구된다.
또한, 기재에 자성으로 유도된 광학 효과층을 생성하기 위한 방법 및 이로부터 수득된 자성으로 유도된 광학 효과층이 본원에 기재되고 청구되는데, 상기 방법은
a) 자성 또는 자화성 안료 입자 및 유체 결합제를 포함하는 코팅 조성물을 상기 기재에 도포하는 단계로서, 상기 코팅 조성물이 제1 상태에 있는 단계;
b) 제1 상태의 상기 코팅 조성물을 본원에 기재된 배향 수단의 자기장에 노출시켜 상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향시키는 단계; 및
c) 상기 코팅 조성물을 본원에 기재된 경화 유닛으로 제2 상태로 경화시켜 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 이의 채택된 위치 및 배향으로 고정시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 유리하게는 생성된 고품질의 광학 효과층을 보존하고 인쇄 장치의 적합한 또는 적절한 크기를 보존하면서, 인쇄 방법, 코팅 조성물의 점도 및 경화 메카니즘에 대하여 자성으로 유도된 광학 효과층의 생성을 위한 코팅 조성물에 관하여 자유로움을 제공한다.
자성으로 유도된 광학 효과층의 생성을 위한 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물의 점도 및/또는 경화 메카니즘과 관계없이, 상기 자성으로 유도된 광학 효과층의 품질은 본원에 기재된 인쇄 장치의 사용에 의해 상승된다.
자성으로 유도된 광학 효과층의 생성을 위해 고점성 코팅 조성물, 예를 들어, 음각인쇄(intaglio) 코팅 조성물(당업계에서는 엔그레이브드 스틸 다이(engraved steel die) 또는 구리 플레이트 코팅 조성물로도 지칭함)을 사용하는 경우, 본원에 기재된 인쇄 장치는 유리하게도 이 인쇄 장치의 크기에 불리하게 영향을 미치지 않으면서 배향 수단으로 자성 또는 자화성 안료 입자의 노출 시간을 증가시킬 수 있다. 노출 시간은 통상의 인쇄 장치의 로울러의 직경의 증가에 따라 증가될 수 있는 반면, 그 결과로 인쇄 장치의 부피가 부정적으로 커질 수 있다.
자성으로 유도된 광학 효과층의 생성을 위해 긴 경화 시간이 필요한 코팅 조성물, 예를 들어, 용매계 저점도 코팅 조성물 및 수계 저점도 조성물이 사용되는 경우, 본 발명의 인쇄 장치는 유리하게도 경화 유닛으로 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물의 노출 시간을 증가시킬 수 있어 안료 입자의 배향이 경화가 달성될 때까지 보존된다.
본 발명에 따른 인쇄 장치 및 광학 효과층(OEL)의 생성방법을 이제 도면 및 특별한 실시양태를 참조하여 보다 상세히 기재한다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따라 기재에 광학 효과층을 생성하기 위한 인쇄 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 대체 실시양태에 따라 기재에 광학 효과층을 생성하기 위한 인쇄 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
정의
아래의 정의가 상세한 설명에 논의되고 청구범위에 언급된 용어들의 의미를 해석하는 데에 사용될 수 있다.
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 사용된 경우, 본 발명에 따른 유사한 결과 또는 효과가 제시된 값의 ±5의 범위 내에서 수득될 수 있는 것으로 기재될 수 있다. 그러나, 용어 "약"이 부가된 특정 양, 값 또는 한계는 본원에서 바로 그 양, 값 또는 한계 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.
용어 "적어도 부분적으로"는 뒤따르는 성질이 어느 정도 또는 완전히 충족되는 것을 나타내려는 것이다. 바람직하게는, 상기 용어는 뒤따르는 성질이 적어도 50% 또는 그 이상 충족되는 것이다.
용어 "실질적으로" 및 "필수적으로"는 뒤따르는 특징, 성질 또는 파라미터가 완전히(전적으로) 실현되거나 만족되거나 의도된 결과에 부정적으로 영향을 미치는 주요 정도로 실현되거나 만족되는 것을 나타내기 위해 사용된다. 따라서, 용어 "실질적으로" 및 "필수적으로"는 바람직하게는 적어도 80%를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "포함하는(comprising)"은 배타적이지 않고 제한이 없는 것이다. 따라서, 예를 들어, 화합물 A를 포함하는 코팅 조성물은 A 외에도 다른 성분들을 포함할 수 있다. 그러나, 용어 "포함하는(comprising)"은 또한 이의 특별한 실시양태로서, 보다 제한적인 의미인 "필수적으로 이루어진(consisting essentially of)" 및 "이루어진(consisting of)"을 커버하여, 예를 들어, "화합물 A를 포함하는 코팅 조성물"은 또한 화합물 A로 (필수적으로) 이루어질 수 있다.
용어 "코팅 조성물"은 고체 기재에 광학 효과층을 형성할 수 있고 인쇄법에 의해 우선적으로, 그러나 비독점적으로 적용될 수 있는 임의의 조성물을 지칭한다. 코팅 조성물은 적어도 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자 및 결합제를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "광학 효과층(OEL)"은 자성으로 배향된 자성 또는 자화성 안료 입자 및 결합제를 포함하는 층을 나타내며, 여기서 상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향이 결합제 내에서 고정되어 자성으로 유도된 이미지를 형성한다.
본원에 사용된 용어 "광학 효과 피복 기재(optical effect coated substrate: OEC)"는 기재에 OEL을 제공함으로써 생성된 생성물을 나타내기 위해 사용된다. OEC는 기재 및 OEL로 이루어질 수 있으나, OEL 이외에도 다른 물질 및/또는 층을 포함할 수도 있다.
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 은폐 보안 요소일 수 있다.
본원에 사용된 용어 "부분적으로 동시에"는 2개의 단계가 부분적으로 동시에 수행되는, 즉 각 단계의 수행 시간이 부분적으로 겹치는 것을 나타낸다.
도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 광학 효과층을 생성하기 위한 인쇄 장치에 관한 것으로, 상기 장치는, 경화 유닛(3) 이외에도, 유체 결합제에 분산된 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향에 적합한 배향 수단(2)을 포함하고, 상기 배향 수단은 자기장 생성 벨트(2)이거나 자기장 생성 소자를 포함하는 비자성 벨트(2)이고, 여기서 상기 벨트는 2개 이상의 로울러(6)에 의해 구동된다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본원에 기재된 인쇄 장치는 인쇄 유닛(1)을 추가로 포함할 수 있고, 상기 인쇄 유닛은 유체 결합제 중의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물(5)을 기재(4)에 도포하는 데에 적합하다.
본원에 기재된 코팅 조성물은 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자 및 본원에 기재된 유체 결합제를 포함한다. 본원에 기재된 코팅 조성물은 본원에 기재된 기재에 바람직하게는 인쇄 방법, 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 플렉소그라피 인쇄 및 음각 인쇄로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인쇄 방법에 의해 도포된다. 그러므로, 본원에 기재된 인쇄 장치는 유체 결합제 중의 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물(5)을 기재에 도포하기 위해 배열된 인쇄 유닛(1)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 인쇄 유닛은 바람직하게는 스크린 인쇄 유닛, 로토그라비어 인쇄 유닛, 플렉소그라피 인쇄 유닛 및 음각 인쇄 유닛으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
이렇게 수득된, 본원에 기재된 코팅 조성물을 포함하는 기재를, 본원에 기재된 배향 수단을 포함하는 배향 장치를 사용하여 자기장에 적용하고, 이에 따라 배향 장치에 의해 생성된 자기장의 자력선을 따라 자성 또는 자화성 안료 입자가 정렬된다.
이어서, 자성 또는 자화성 안료 입자의 자성 배향과 부분적으로 동시에 또는 동시에, 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향이 고정되거나 굳어진다.
본원에 기재된 인쇄 장치는 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향을 위한 배향 장치를 포함하고, 상기 배향 장치는 자기장 생성 벨트(2)이거나 자기장 생성 소자를 포함하는 비자성 벨트(2)인 배향 수단(2)을 포함하고, 상기 벨트는 2개 이상의 로울러(6)에 의해 구동된다. 다시 말하면, 상기 벨트는 2개 이상의 로울러를 돌아 구부러진다. 본원에 기재된 자기장 생성 벨트 및 본원에 기재된 비자성 벨트는 (벨트를 구동하는 2개의 최외측 로울러의 중심간의 거리)/(최대 반경을 갖는 로울러의 반경)의 비가 1 초과, 바람직하게는 1.5 초과, 보다 더 바람직하게는 2.0 이상인 것으로 기재될 수 있다.
이동식 벨트(2)의 외부 표면은 표면 접촉을 제공하기 위해 실질적으로 고르기 때문에, 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물(5)을 포함하는 기재(4)가 배치될 수 있다. 상기 벨트(2)는 기재(4)와 마주볼 수 있거나(도 1 참조), 코팅 조성물(5)과 마주볼 수 있고(도 2 참조), 단 코팅 조성물(5)은 벨트(2)와 접촉되는 방향에 있지 않고 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향시키기 위해 미리 결정된 배치의 자기장이 생성되게 한다.
본 발명의 한 실시양태에 따라, 본원에 기재된 자성 벨트는 연속 벨트, 즉 가요성의 일체형 벨트이다. 본원에 기재된 자성 연속 벨트는 바람직하게는 자성 가요성 물질, 즉 탄성중합체성 또는 열가소성 중합체로 결합된 강한 자성 물질의 입자로 만들어진 물질로 제조된다. 적합한 강한 자성 물질은 최대 에너지 생성(maximum energy product: (BH)max) 값이 20kJ/㎥ 이상, 바람직하게는 50kJ/㎥ 이상, 보다 바람직하게는 100kJ/㎥ 이상, 보다 더 바람직하게는 200kJ/㎥ 이상인 물질이다. 상기 재료는 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); 페라이트, 예를 들어, 스트론튬 헥사페라이트(SrFe12O19), 바륨 헥사페라이트(BaFe12O19), 식 MFe204의 경질 페라이트(예를 들어, 코발트 페라이트(CoFe204) 또는 자철석(magnetite)(Fe3O4))(여기서 M은 6가 금속 이온이다), 세라믹 5(SI-1-6), 세라믹 7(SI-1-2), 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 자석 물질; Fe Cr Co의 이방성 합금; PtCo, MnAlC, RE Cobalt 5/16, RE Cobalt 14 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 바람직한 것은 스트론튬 헥사페라이트, 바륨 헥사페라이트, SmCo5 및 Nd2Fe14B(약어: NdFeB)이다.
적합한 탄성중합체성 또는 열가소성 중합체는 천연 고무; SBR(스티렌-부타디엔 고무), NBR(니트릴-부타디엔 고무), 네오프렌(클로로프렌 고무), 폴리비닐클로라이드(PVC), PTFE(Teflon®), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(Nylon®), 코폴리에테르에스테르와 같은 합성 고무 및 이들의 블렌드를 포함한다.
본원에 기재된 자성 연속 벨트는 추가의 지지 벨트와 조합될 수 있고, 상기 지지 벨트는 연속(즉, 가요성 지지 벨트) 또는 불연속(즉, 1피스 넘게 포함하는 어셈블리)이다. 한 실시양태에서, 상기 지지 벨트는 연속이다. 이 경우, 본원에 기재된 자성 벨트는 하부의 가요성 비자성 지지 벨트 및 위에 기재된 바와 같은 자성 물질로 만들어진 상부 벨트를 포함하는 2-파트 연속 벨트이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "하부"는 상기 2-파트 벨트의 로울러와 접촉하고 있는 한 부분, 즉 로울러로부터 기계력을 전달하고 장시간 사용시 마모 및 파열(tear)을 견디는 부분을 지칭하는 반면, 용어 "상부"는 위에 기재된 바와 같은 강한 자성 물질의 입자를 포함하는 있는 상기 2-파트 벨트의 한 부분을 지칭한다.
연속 지지 벨트는 당업계의 기술자에게 알려진 바와 같이 강한 기계력을 전달하고 장기간 사용을 견디는 어떠한 종류의 벨트라도 가능하다. 상기 지지 벨트는 바람직하게는 가요성 물질 내에 세로로(즉, 벨트의 길이를 따라) 및/또는 가로로(즉, 벨트의 폭을 가로질러) 배치된 실(thread) 또는 사(yarn)로 강화된 가요성 물질을 포함한다. 상기 실 또는 사는 2-파트 연속 벨트의 마모 및 파열 내성을 증가시키고 그의 세로방향 안정성을 증가시키려는(즉, 로울러로부터의 기계력을 꾸준히 전달하려는) 것이다. 상기 가요성 물질은 위에 기재된 바와 같은 탄성중합체성 또는 열가소성 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체를 하나 이상 포함한다. 적합한 탄성중합체성 중합체는, 예를 들어, 천연 고무, 네오프렌, NBR(니트릴-부타디엔 고무), SBR(스티렌-부타디엔 고무), 실리콘 고무 및 EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔 단량체)를 포함한다. 적합한 열가소성 중합체는, 예를 들어, 폴리우레탄, 폴리아미드(Nylon®), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 PTFE(Teflon®)를 포함한다. 선택적으로, 상기 가요성 물질은 충전제, 계면활성제, 안료, 가소제, UV 흡수제, 안정화제 등과 같은 첨가제를 추가로 포함한다. 강화 실 또는 사는 면, 강철, 유리섬유, 폴리에스테르(Mylar®), 폴리아미드(Nylon®), 아라미드(Kevlar®) 및 레이온(재생 셀룰로즈 섬유)과 같이 당업계의 기술자에게 알려진 실을 만들어 낼 수 있거나(threadable) 사출 성형할 수 있는(extrudable) 물질로 만들어진다. 본원에 기재된 발명의 범위 내에서, 아라미드(Kevlar®), 유리섬유 및 폴리아미드(Nylon®)가 바람직하다.
바람직하게는, 상기 지지 벨트는 가로 정렬을 개선시키고 갑작스럽고 완전한 벨트 고장의 위험을 없애는 사다리꼴 또는 V형 소자를 복수 개 포함한다.
상기 2-파트 연속 벨트의 상부 파트는 연속 일체형 벨트에 대해 위에 기재된 것과 동일한 물질로 만든다. 상기 벨트의 2개의 파트는 접착(gluing), 리베팅(riveting), 나사로 조이기(screwing), 박음질(sewing) 등을 포함한, 당업계의 기술자에게 알려진 임의 수단으로 함께 연결된다. 그렇지 않으면, 상기 2-파트 연속 벨트의 상부 파트가 하나 이상의 탄성중합체성 또는 열가소성 중합체를 포함하는 경우, 상기 파트는 지지 벨트 위에 유체 형태로 직접 코팅되고(적합한 온도는 하나 이상의 열가소성 중합체의 융점보다 높으나 강한 자성 물질의 퀴리온도(Curie temperature)보다는 낮다), 이어서 하나 이상의 열가소성 중합체의 융점 밑으로 냉각된다.
본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 자성 벨트는 불연속 벨트이거나 체인형 자성 벨트, 즉 체인 소자와 같이 하나가 넘는 피스를 포함하는 어셈블리이다. 본원에 기재된 불연속 벨트는 바람직하게는 하나가 넘는 체인 소자(체인 소자는 폴리아미드, 폴리에스테르, 코폴리에테르에스테르, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 액정 중합체를 포함하나 이에 한정되지 않는 하나 이상의 엔지니어링 중합체 또는 플라스틱으로 만든다), 바람직하게는 하나 이상의 낮은 마찰 물질, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE) 및 폴리아세탈 수지(폴리옥시메틸렌(POM)으로도 지칭됨), 및 그 안에 분산된 하나 이상의 자성 물질(하나 이상의 자성 물질은 바람직하게는 높은 보자력(保磁力) 영구 물질이고, 보다 바람직하게는 식 MFe12019의 헥사페라이트(예를 들어, 스트론튬 헥사페라이트(SrO·6Fe203) 또는 바륨 헥사페라이트(BaO·6Fe203)), 식 MFe204의 경질 페라이트(예를 들어, 코발트 페라이트(CoFe204) 또는 자철석(Fe3O4))(여기서 M은 2가 금속 이온이다), 사마륨-코발트 합금, 희토류-철-붕소 합금(RE2Fe14B, 예를 들어, Nd2Fe14B)(여기서 RE는 3가 희토류 이온 또는 3가 희토류 이온의 혼합물이다) 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다)을 포함한다. 본원에 기재된 불연속 벨트는 위에 기재된 체인 소자 및 비자성 체인 소자의 조합일 수 잇다.
한 실시양태에서, 상기 벨트는 로울러들 사이에서 각각 연장되는 제1 직선 구간((straight section) 및 제2 직선 구간을 포함하는 루프(loop)로 형성되고, 상기 벨트에 의해 생성된 자기장이 광학 효과층을 생성하기 위해 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향시키는 동안, 상기 인쇄 장치는, 상기 기재가 제1 직선 구간 및 제2 직선 구간 중 적어도 하나에 배치되도록 배열된다. 한 실시양태에서, 상기 루프는 신장되고 신장된 루프의 세로방향의 대향 말단에서 로울러에 의해 한정되는 제1 및 제2의 180° 턴(turn)으로 구성되고 제1 직선 구간 및 제2 직선 구간은 대향 턴 사이에서 연장되고 상기 직선 구간 중 하나는 상기 기판에 인접하게 배치된다.
로울러(6)는 벨트(2)가 따라가는 루프 또는 경로를 한정할 뿐만 아니라 벨트(2)를 팽팽하게 유지시키기 위해 제공된다. 제시된 실시양태에서, 상기 벨트는 벨트(2) 경로의 세로방향의 대향 말단에 배치된 로울러(6)에 대해 대향하는 180° 턴 사이에 연장된 직선 구간이 있는 경로를 따라간다. 기질 근처의 벨트(2)의 직선 구간은 자성 또는 자화성 안료 입자의 철저한 배향으로 충분히 콘트라스트된 광학 효과층이 생성되도록 벨트(2)에 의해 생성된 자기장과 코팅 조성물(5) 간의 충분한 접촉 시간이 확보되는 편리한 디자인 방식으로 적합한 치수를 가질 수 있다.
다르게는, 본원에 기재된 인쇄 장치의 배향 수단은 하나 이상의 자기장 생성 소자를 포함하는 비자성 벨트이고, 상기 자기장 생성 소자는 상기 비자성 벨트로 둘러싸여 있고, 기재의 배치를 위해 상기 이동식 벨트의 외부 표면이 실질적으로 고르게 되도록 상기 자기장 생성 소자는 상기 비자성 벨트의 외부 표면에 대해 리세스(recess)된다. 상기 비자성 벨트는 비자성 연속 벨트(즉, 가요성 일체형 벨트)일 수 있거나 비자성 불연속 벨트(1피스 넘게 포함하는 벨트)일 수 있다. 본원에 기재된 비자성 연속 벨트는 추가의 지지 벨트와 조합될 수 있고, 상기 지지 벨트는 연속(즉, 가요성 지지 벨트) 또는 불연속(즉, 1피스 넘게 포함하는 어셈블리)이다. 상기 비자성 벨트가 비자성 연속 벨트인 경우, 상기 벨트는 바람직하게는 위에 기재된 바와 같은 탄성중합체성 및 열가소성 중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 만들어진다. 바람직하게는, 상기 비자성 연속 벨트는 지지 벨트에 대해 위에 기재된 바와 같은 실 또는 사로 추가로 강화된다. 바람직하게는, 상기 비자성 연속 벨트는 사다리꼴 또는 V형 소자를 복수 개 포함한다. 또한 바람직하게는, 상기 비자성 연속 벨트는 타이밍벨트(timing belt)(또는 치아 형상(toothed)의 벨트 또는 동기(synchronous) 벨트)이며, 이는 로울러 이동의 매우 정확한 전달을 가능케 한다. 이 경우, 로울러는 컴퓨터에 의해 제어되는 모터 또는 다른 모터 제어 유닛을 스테핑(stepping)함으로써 구동되고, 적어도 1개의 로울러의 적어도 1개의 주변 가장자리에 모터 제어 유닛을 사용한 피드백 루프로 작동하는 탐지기 어레이가 구비된다. 그렇지 않으면, 로울러는 치아 형상의 벨트 또는 기재 공급기에 연결된 기어에 의해 구동된다. 비자성 벨트 내에 감싸진 자기장 생성 수단을 포함하는 모든 실시양태에서, 로울러 및 벨트는 자기장 생성 수단과 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물을 함유하는 기재의 일부 사이에 완벽한 레지스터(register)를 생성시킬 수 있도록 배치된다.
상기 비자성 벨트가 1피스 넘게 포함하는 비자성 불연속 벨트 또는 체인형 벨트인 경우, 상기 피스는 바람직하게는 i) 폴리아릴에테르케톤, 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 중합체, 보다 바람직하게는 POM(폴리옥시메틸렌), PEEK(폴리 에테르 에테르 케톤), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), Nylon®(폴리아미드) 및 PPS와 같은 저 마찰 물질을 포함하나 이에 한정되지 않는 하나 이상의 엔지니어링 중합체 또는 플라스틱, 또는 ii) 알루미늄, 스테인리스 스틸 및 티탄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 비자성 물질로 만든다
자기장 생성 소자는 자석으로 구성된다. 광학 효과층을 위해 선택된 디자인에 따라, 자석은 영구 자석, 비영구 자석 또는 이들의 조합일 수 있고, 영구 자석이 바람직하다. 영구 자석의 전형적인 예는 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); 페라이트, 예를 들어, 스트론튬 헥사페라이트(SrFe12O19), 바륨 헥사페라이트, 세라믹 5(SI-1-6), 세라믹 7(SI-1-2), 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 자석 물질; Fe Cr Co의 이방성 합금; PtCo, MnAlC, RE Cobalt 5/16, RE Cobalt 14 그룹으로부터 선택된 물질로 이루어진 그룹으로부터 선택된 소결된 또는 중합체 결합된 자석 물질로 만든 자석을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
배향 수단은 바람직한 광학 효과층의 동적, 입체적, 착시 및/또는 운동학적 이미지가 생성되도록 구성된다. 장식용 및 보안용의 많은 종류의 광학 효과가, 예를 들어, US 6,759,097, EP 2 165 774 A1 및 EP 1 878 773 B1에 기재된 다양한 방법에 의해 생성될 수 있다. 플립-플롭(flip-flop) 효과(당업계에서는 스위칭 효과라고도 지칭됨)로 알려진 광학 효과가 생성될 수 있다. 플립-플롭 효과는 인쇄되는 제1 부분과 전사(transition)에 의해 별도로 인쇄되는 제1 부분을 포함하는데, 여기서 상기 제1 부분에서의 안료 입자는 제1 면에 평행하게 배열되고 상기 제2 부분에서의 안료 입자는 제2 면에 평행하게 배열된다. 플립-플롭 효과의 생성 방법은, 예를 들어, EP 1 819 525 B1 및 EP 1 819 525 B1에 기재되어 있다. 롤링바 효과로 알려진 광학 효과가 또한 생성될 수 있다. 롤링바 효과는 이미지가 시야각에 대해 기울어지기 때문에 움직이는("롤") 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. 롤링바 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 광학 효과층의 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.
자성 또는 자화성 안료 입자의 배향과 부분적으로 동시에, 동시에 또는 후속적으로, 상기 입자의 배향을 고정시키기 위해 코팅 조성물이 경화된다(즉, 고체 또는 고체 유사 상태로 변한다). "부분적으로 동시에"란 두 단계가 부분적으로 동시에 수행되는 것을 의미하는데, 즉, 각 단계의 수행 시간이 부분적으로 겹치는 것을 의미한다. 따라서, 본원에 기재된 인쇄 장치는, 기재가 배향 수단과 접촉하거나 아니면 배향 수단에 배치되는 동안 코팅 조성물이 기재에 경화되도록 배열된 경화 유닛(3)을 포함할 수 있거나(부분적으로 동시의 또는 동시의 자성 배향과 경화), 기재가 배향 수단과 더 이상 접촉하지 않는 동안 코팅 조성물이 기재에 경화되도록 배열된 경화 유닛을 포함할 수 있다(자성 배향 후 경화).
경화(hardening)는 실질적인 고체 물질이 기재에 붙게 형성되도록 하는 코팅 조성물의 점도의 증가로 이루어진 단계로 구성된다. 경화는 용매와 같은 휘발성 성분의 증발 및/또는 물의 증발을 기초로 한 물리적 공정(즉, 물리적 또는 열 건조)을 포함할 수 있다. 여기서, 열기, 적외선 또는 열기와 적외선의 조합이 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, 경화(hardening)는 코팅 조성물에 포함된 결합제 및 광개시제 화합물 및/또는 광학 가교결합 화합물의 경화(curing), 중합 또는 가교결합과 같은 화학 반응을 포함한다. 이러한 화학 반응은 물리적 경화(hardening) 공정에 대해 위에 서술된 바와 같이 열 또는 IR 조사에 의해 개시되지만, 바람직하게는 자외선-가시광선 조사 경화(curing)(이하에서는 UV-Vis 경화로 지칭함) 및 전자빔 조사 경화(curing)(E-빔 경화); 옥시중합(바람직하게는 코발트 함유 촉매, 바나듐 함유 촉매, 지르코늄 함유 촉매, 비스무트 함유 촉매 및 망간 함유 촉매로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 촉매와 산소와의 공동 작용에 의해 일반적으로 유도되는 산화적 망상화); 가교결합 반응 또는 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는 조사 메카니즘에 의한 화학 반응의 개시를 포함할 수 있다. 이러한 경화(curing)는 일반적으로 (i) 기재에 코팅 조성물을 적용한 후 및 (ii) 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 후에 또는 배향과 동시에, 외부 자극을 코팅 조성물에 적용함으로써 유도된다. 그러므로, 바람직하게는 코팅 조성물은 잉크이거나 조사 경화성 조성물, 열 건조 조성물, 산화 건조 조성물 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 코팅 조성물이다. 조사 경화, 특히 UV-Vis 경화는 유리하게는 코팅 조성물이 경화 방사선에 노출된 후 코팅 조성물의 점도가 즉각적으로 증가되어 매우 빠른 경화 공정을 이끌어서, 본원에 기재된 OEL을 포함하는 물품의 제조 시간을 현저히 단축시키고, 이에 따라 안료 입자의 추가 이동이 방지되고, 결과적으로 자성 배향 단계 후 정보의 소실이 없다.
바람직하게는, 상기 경화 유닛은 하나 이상의 방사선원 및/또는 하나 이상의 가열기(예를 들어, 열기 가열기, 적외선 가열기, 또는 열기와 적외선의 조합을 포함하는 가열기)를 포함한다. 상기 경화 유닛은 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물을 완전히 경화시키거나, 기재가 자기장에서 제거되는 동안 및/또는 제거된 후에 자성 또는 자화성 안료 입자의 점도가 이의 배향이 완전히 또는 부분적으로 상실되지 않도록 하는 정도로 코팅 조성물을 부분적으로 경화시키기 위해 사용될 수 있다. 코팅 조성물을 단지 부분적으로 경화시키는 경우, 상기 경화는 기재가 자기장에서 제거된 후에 코팅 조성물의 추가의 열 처리 및/또는 광화학적 처리에 의해 완료된다.
본원에 기재된 하나 이상의 방사선원은 바람직하게는 UV 램프이다. 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 그룹으로부터 선택된다. 하나 이상의 수은 램프에는 UV 스펙트럼 파장에 상응하는 방사선이 코팅된 기재를 향하고 IR 스펙트럼 파장에 상응하는 방사선이 코팅된 기재에서 멀어지도록 구성된 이색성(dichroic) 반사기가 하나 이상 장착되어 있을 수 있다. 그렇지 않으면, 하나 이상의 수은 램프는 조사 에너지가 코팅된 기재를 향하도록 하는 도파관(waveguide)이 장착된 UV 램프로서 도입된다. 점광원(point source), 선광원(line source) 및 어레이("램프 커튼")가 경화 유닛의 적합한 방사선원이다. 예로는 카본 아크 램프, 크세논 아크 램프; 중압, 초고압, 고압 및 저압 수은 램프; 금속 할라이드 도핑된 것(금속-할로겐 램프), 마이크로파 여기 금속 증기 램프, 엑시머 램프, 초화학선 형광 튜브, 형광 램프, 아르곤 백열 램프, 전자 플래쉬라이트(electronic flashlights), 사진 플러드 램프(photographic flood lamp) 및 레이저가 있다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 인쇄 장치는 기재가 배향 수단과 더 이상 접촉하지 않는 동안 코팅 조성물이 기재에 경화되도록 배열된 경화 유닛(3)을 포함한다(자성 배향 후 경화).
본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 인쇄 장치는 기재가 배향 수단과 접촉하거나 아니면 배향 수단에 배치되는 동안 코팅 조성물이 기재에 경화되도록 배열된 경화 유닛(3)을 포함(부분적으로 동시의 또는 동시의 자성 배향과 경화)하고, 여기서 상기 배향 수단은 오븐형 구조 내에 위치한다. 이러한 실시양태는 유리하게는, 예를 들어, 용매계 저점도 코팅 조성물 및 수계 저점도 조성물과 같이 경화에 장시간이 필요한 조성물을 기초로 한 OEL의 생성에 사용될 수 있는데, 그 이유는 이러한 실시양태가 상기 경화 유닛을 사용하여 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물의 노출 시간을 증가시켜 상기 안료 입자의 자성 배향을 경화가 달성될 때까지 유지시킬 수 있기 때문이다. 이러한 실시양태는 유리하게는, 예를 들어, 음각인쇄 코팅 조성물, 중합체성 열가소성계 조성물 또는 열경화성계 조성물과 같은 고점도 코팅 조성물을 기초로 한 OEL의 생성에 사용될 수 있는데, 그 이유는 이러한 실시양태가 자성 또는 자화성 안료 입자의 배향 동안 상기 코팅 조성물의 점도를 일시적으로 저하시킬 수 있기 때문이다.
당업계의 기술자에게 잘 알려진 바와 같이, 본원에 기재된 코팅 조성물에 포함된 결합제의 선택은 인쇄 장치 뿐만 아니라 경화 메카니즘에 좌우된다.
한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 코팅 조성물은 조사 경화성(curable) 코팅 조성물이다. 조사 경화성 코팅 조성물은 UV-가시광 조사에 의해 경화(harden)(이하에서는 UV-Vis 경화성으로 지칭함)될 수 있거나, E빔 조사에 의해 경화(이하에서는 EB로 지칭함)될 수 있는 조성물을 포함한다. 조사 경화성 조성물은 당업계에 알려져 있고, 시리즈 "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"와 같은 표준적인 교과서에서 찾아 볼 수 있다. 본 발명의 특히 바람직한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 코팅 조성물은 UV-Vis 경화성 코팅 조성물이다. UV-Vis 경화는 유리하게는 매우 빠른 경화 공정을 이끌어서, 본원에 기재된 OEL 및 이 OEL을 포함하는 물품 및 문서의 제조 시간을 현저히 단축시킨다. 바람직하게는, UV-Vis 경화성 코팅 조성물은 라디칼 경화성 화합물, 양이온 경화성 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물을 하나 이상 포함한다.
한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 코팅 조성물은 용매계 코팅 조성물이다. 용매계 코팅 조성물은 용매와 같은 휘발성 성분의 증발 및/또는 물의 증발에 의해 경화(harden)될 수 있는 조성물을 포함한다. 여기서, 열기, 적외선 또는 열기와 적외선의 조합이 사용될 수 있다.
대안적으로, 중합체성 열가소성 결합제 물질 또는 열경화성 중합체가 사용될 수 있다. 열경화성 중합체와는 달리, 열가소성 수지는 반복하여 융용될 수 있고 성질의 중요한 변화 없이 가열 및 냉각에 의해 고형화될 수 있다. 열가소성 수지 또는 중합체의 일반적인 예는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리올레핀, 스티렌 중합체, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리페닐렌계 수지(예를 들어, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리페닐렌 설파이드), 폴리설폰 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본원에 기재된 코팅 조성물은 자성 또는 자화성 안료 입자, 바람직하게는 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다.
본원에 기재된 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자는, 이의 비구형 형태로 인해, 전자기 입사 방사선에 대해 비등방성 반사율을 갖는 것으로 정의되고 이로 인해 경화된(hardened) 결합제 물질이 적어도 부분적으로 투명하다. 본원에 사용된 용어 "비등방성 반사율"은 제1 각으로부터의 입자 방사선이 입사에 의해 특정(시야) 방향(제2 각)으로 반사되는 비율이 상기 입자의 배향의 함수인 것을 나타내는데, 즉, 제1 각에 대한 상기 입자의 배향이 변화하면 상기 시야 방향으로의 반사량을 다르게 할 수 있다. 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자는 바람직하게는 장구(長球, prolate) 또는 편원(偏圓, oblate)의 타원체 모양, 판상체(platelet) 모양 또는 침상의 입자이거나 이들 중 2개 이상의 혼합물이고, 보다 바람직하게는 판상체 모양의 입자이다.
본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적합한 예는 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 및 니켈(Ni); 철, 망간, 코발트, 니켈 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물의 자성 합금; 크롬, 망간, 코발트, 철, 니켈 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물의 자성 옥사이드; 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 자성 금속을 포함하는 안료 입자를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 금속, 합금 및 옥사이드에 관한 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 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자의 적합한 예는 코발트(Co), 철(Fe), 가돌리늄(Gd) 또는 니켈(Ni); 및 철, 망간 또는 코발트의 자성 합금과 같은 하나 이상의 자성 금속으로 만들어진 자성층 M을 포함하는 안료 입자를 포함하나, 이에 한정되지 않고, 여기서, 상기 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) 및 산화알루미늄(Al2O3)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 독립적으로 만들어진, 보다 바람직하게는 이산화규소(SiO2)로 만들어진 층 A; 또는 금속 및 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 독립적으로 만들어진, 보다 바람직하게는 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상으로 독립적으로 만들어진, 보다 더 바람직하게는 알루미늄(Al)으로 만들어진 층 B; 또는 위에 기재된 바와 같은 하나 이상의 층 A과 위에 기재된 바와 같은 하나 이상의 층 B의 조합이다. 위에 기재된 다층 구조인 상기 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 위에 기재된 것으로부터 선택된다)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본원에 기재된 코팅 조성물은 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 비구형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자, 및/또는 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 광학 가변성을 갖지 않는 비구형 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 비구형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성된다. 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 색전이 특성에 의해 제공되는 노출 보안(이는 본원에 기재된 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 잉크, 코팅 조성물, 코팅 또는 층을 함유하는 물품 또는 보안 문서를 사람의 비보조(unaided) 감각을 사용하여 그 가능한 위조를 쉽게 탐지, 인식 및/또는 식별할 수 있게 한다) 이외에도, 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 광학 특성은 또한 OEL의 인식을 위한 기계 판독가능한 도구로서 사용될 수 있다. 따라서, 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 광학 특성은 상기 안료 입자의 광학(예를 들어, 스펙트럼) 특성이 분석되는 인증 과정에서 은폐 또는 반은페 보안 기능으로서 동시에 사용될 수 있다.
OEL의 생성을 위한 코팅 조성물 중의 비구형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자의 사용은, 이러한 물질(즉, 비구형 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.
위에 언급한 바와 같이, 바람직하게는 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부는 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자, 특히 비구형 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자로 구성된다. 상기 입자는 보다 바람직하게는 자성 박막 간섭 안료 입자, 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자, 자성 물질을 포함하는 간섭 코팅된 안료 입자 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 본원에 기재된 자성 박막 간섭 안료 입자, 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자, 및 자성 물질을 포함하는 간섭 코팅된 안료 입자는 바람직하게는 장구(prolate) 또는 편원(oblate)의 타원체 모양, 판상체 모양 또는 침상의 입자이거나 이들 중 2개 이상의 혼합물이고, 보다 바람직하게는 판상체 모양의 입자이다.
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, 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 그룹으로부터 선택된, 바람직하게는 반사성 금속 및 반사성 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 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 합금로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 보다 더 바람직하게는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 이들의 합금로 이루어진 그룹으로부터 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 그룹으로부터 선택된, 보다 바람직하게는 불화마그네슘(MgF2) 및 이산화규소(SiO2)로 이루어진 그룹으로부터 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 그룹으로부터 선택된, 보다 바람직하게는 크롬(Cr), 니켈(Ni), 이의 금속 옥사이드 및 이의 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 보다 더 바람직하게는 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 이의 금속 합금으로 이루어진 그룹으로부터 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/Ni/Al/MgF2/Cr 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 주위환경에 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 주위환경에 안전한 것으로 간주되는 다층 안료 입자의 전형적인 예는 전문이 본원에 원용된 EP 2 402 401 A1에서 찾을 수 있다.
본원에 기재된 자성 박막 간섭 안료 입자는 전형적으로 웹상에 상이한 필요층을 통상적으로 침착시키는 기술로 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 웹에서 물질을 벗김으로써, 층 스택을 웹에서 제거한다. 이어서 이렇게 수득된 물질을 부수어 플레이크 상태로 만들어, 이를 분쇄, 밀링(예를 들어, 제트 밀링 방법) 또는 임의의 적합한 방법으로 추가로 가공함으로써 필요한 크기의 안료 입자를 수득해야 한다. 수득된 생성물은 가장자리가 파쇄된, 불규칙한 형태 및 상이한 종횡비를 갖는 평평한 플레이크로 이루어진다. 적합한 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 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 자기화성(magnetizability)과 같은 추가의 특별한 성질과 함께 높은 휘도 및 색전이 성질을 갖는 단층 및 그로부터 수득된 안료 입자를 기재하고 있다. 위에 기재된 단층 및 상기 단층을 분쇄함으로써 수득되는 안료 입자는 입체적으로 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 전달된 빛의 전부 또는 일부를 흡수하고 자성을 부여하는 중간층이다) 배열을 포함하는 판상체 모양의 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 판상체 모양의 콜레스테릭 다층 안료를 기재하고 있다.
하나 이상의 자성 물질을 포함하는 적합한 간섭 코팅된 안료는 하나 이상의 층으로 코팅된 코어로 이루어진 그룹으로부터 선택된 기재로 구성된 구조를 포함하나 이에 한정되지 않고, 여기서 상기 코어 또는 상기 하나 이상의 층 중 적어도 하나는 자성을 갖는다. 예를 들어, 적합한 간섭 코팅된 안료는 위에 기재된 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.
코팅 조성물에서 일어날 수 있는 열화에 대해 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자를 보호하고/하거나 이를 코팅 조성물로 도입하는 것을 용이하게 하기 위해 상기 안료 입자는 표면 처리될 수 있고; 일반적으로 부식 억제 물질 및/또는 습윤제가 사용될 수 있다.
바람직하게는, 본원에 기재된 코팅 조성물은 결합제 물질에 분산된, 본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함한다. 바람직하게는, 상기 자성 또는 자화성 안료 입자는 약 1중량% 내지 약 40중량%, 보다 바람직하게는 약 4중량% 내지 약 30중량%의 양으로 존재하며, 상기 중량%는 결합제 물질, 자성 또는 자화성 안료 입자 및 코팅 조성물의 다른 선택적 성분을 포함하는 코팅 조성물의 충 중량을 기준으로 한다.
본 발명은 본원에 기재된 광학 효과층을 본원에 기재된 기재에 생성하는 방법을 추가로 제공하는데, 상기 방법은 a) 바람직하게는 본원에 기재된 인쇄 유닛을 사용하여, 본원에 기재된 코팅 조성물을 본원에 기재된 기재에 도포하는 단계로서, 상기 코팅 조성물이 제1 상태에 있는 단계, b) 제1 상태의 상기 코팅 조성물을 본원에 기재된 배향 수단의 자기장에 노출시켜 상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향시키는 단계, 및 c) 상기 코팅 조성물을 본원에 기재된 경화 유닛으로 제2 상태로 경화시켜 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 이의 채택된 위치 및 배향으로 고정시키는 단계를 포함한다.
도포 단계 a)는 바람직하게는 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄, 플렉소그라피 인쇄 및 음각 인쇄로 이루어진 그룹으로부터 선택된 인쇄 방법으로 수행한다.
스크린 인쇄(당업계에서는 실크스크린 인쇄라고도 지칭됨)는 잉크가, 예를 들어 목재 또는 금속(예를 들어, 알루미늄 또는 스테인리스 스틸)으로 이루어진 프레임 상에 단단하게 펼쳐진 실크; 폴리아미드 또는 폴리에스테르와 같은 합성 섬유로 만든 모노- 또는 멀티-필라멘트, 또는 금속사의 미세한 섬유 메시에 의해 지지되는 스텐실을 통해 표면으로 전사되는 스텐실 공정이다. 대안적으로, 스크린 인쇄 메쉬는 화학적으로 에칭된 것이거나, 레이저 에칭된 것이거나, 전기적으로 형성된 다공성 금속 박(foil), 예를 들어, 스테인리스 스틸 박일 수 있다. 상기 메쉬의 공극은 비이미지 영역에서는 막혀 있고 이미지 영역에서는 개방되어 있으며, 상기 이미지 캐리어가 스크린으로 불린다. 스크린 인쇄는 평판(flat-bed)이거나 회전일 수 있다. 스크린 인쇄는 추가로, 예를 들어, "The Printing ink manual, R.H. Leach and R.J. Pierce, Springer Edition, 5th Edition, pages 58-62; Printing Technology, J.M. Adams and P.A. Dolin, Delmar Thomson Learning, 5th Edition, pages 293-328"에 기재되어 있다.
로토그라비어(당업계에서는 그라비어라고도 지칭됨)는 이미지 요소들이 실린더 표면에 새겨지는 인쇄 공정이다. 비이미지 영역은 일정한 본래의 높이에 있다. 인쇄 전에, 전체 인쇄 플레이트(비인쇄 및 인쇄 소자들)에 잉크가 묻고 잉크로 뒤덮인다. 잉크는 인쇄 전에 와이퍼 또는 블레이드에 의해 상기 비이미지 영역에서 제거되어, 잉크가 셀에만 남게 된다. 일반적으로 2 내지 4bar의 압력 및 기재와 잉크 사이의 접착력에 의해 이미지가 셀에서 기재로 전사된다. 용어 로토그라비어는, 예를 들어, 상이한 종류의 잉크에 의존하는 음각 인쇄 공정(당업계에서는 엔그레이브드 스틸 다이(engraved steel die) 또는 엔그레이브드 구리 플레이트 인쇄 공정으로도 지칭됨)을 포함하지 않는다. 보다 자세한 것은 "Handbook of print media, Helmut Kipphan, Springer Edition, page 48; The Printing ink manual, R.H. Leach and R.J. Pierce, Springer Edition, 5th Edition, pages 42-51"에 제공되어 있다.
플렉소그라피는 바람직하게는 닥터 블레이드(doctor blade), 바람직하게는 챔버드 닥터 블레이드(chambered doctor blade), 아닐록스 로울러(anilox roller) 및 플레이트 실린더를 갖춘 유닛을 사용한다. 아닐록스 로울러는 유리하게는 작은 셀을 갖는데, 이의 부피 및/또는 밀도가 잉크 적용 속도를 결정한다. 닥터 블레이드는 아닐록스 로울러 가까이에 놓여 있고 과잉의 잉크를 동시에 제거한다. 아닐록스 로울러는 잉크를 플레이트 실린더로 전달하고, 상기 실린더가 최종적으로 잉크를 기재로 전사한다. 디자인된 광중합체 플레이트를 사용하여 특정 디자인을 획득할 수 있다. 플레이트 실린더는 중합체 또는 탄성중합체 물질로 만들어진 것일 수 있다. 중합체는 플레이트에 주로 광중합체로서 사용되고, 종종 슬리브(sleeve)에 이음새가 없는 코팅(seamless coating)으로서 사용된다. 광중합체 플레이트는 자외선(UV) 광에 의해 경화되는 감광성 중합체로 제조된다. 광중합체 플레이트는 필요한 크기로 절단되고 UV 광 노출 유닛에 놓인다. 상기 플레이트의 한 면은 UV 광에 완전히 노출되어 플레이트의 기저를 경화(harden/cure)시킨다. 이어서, 상기 플레이트를 뒤집고, 네거티브 잡(negative of job)을 비경화 면 위에 올리고, 상기 플레이트를 UV 광에 추가로 노출시킨다. 이는 이미지 영역의 플레이트를 경화시킨다. 이어서 상기 플레이트는 비이미지 영역에서 비경화된 광중합체를 제거하기 위해 가공되어 상기 비이미지 영역의 플레이트 표면이 낮아진다. 가공 후, 상기 플레이트를 건조시키고 전체 플레이트를 경화시키기 위해 UV 광의 후노출량(post-exposure dose)을 조사한다. 플렉소그라피를 위한 플레이트 실린더의 제조는 "Printing Technology, J. M. Adams and P.A. Dolin, Delmar Thomson Learning, 5th Edition, pages 359-360; The Printing ink manual, R.H. Leach and R.J. Pierce, Springer Edition, 5th Edition, pages 33-42"에 기재되어 있다.
음각 인쇄는 당업계에서는 엔그레이브드 구리 플레이트 인쇄 및 엔그레이브드 스틸 다이 인쇄로도 지칭된다. 음각 인쇄 공정 동안, 인쇄될 패턴 또는 이미지를 플레이트에 새기는 엔그레이브드 스틸 실린더는 잉킹 실린더(inking cylinder)(들)의 잉크를 제공하는데, 각각의 잉킹 실린더는 적어도 하나의 상응하는 색상으로 잉크를 발라 보안 줄무늬를 형성한다. 잉킹에 이어, 음각 인쇄 플레이트 상의 과잉의 잉크가 회전 와이핑 실린더에 의해 제거된다. 상기 인쇄 실린더의 엔그레이빙(engraving)에 남은 잉크는 압력하에 인쇄될 기재로 전사되는 반면 상기 와이핑 실린더는 와이핑 용액으로 세정된다. 페이퍼 와이핑 또는 티슈 와이핑("캘리코(calico)")과 같은 다른 와이핑 기술이 또한 사용될 수 있다. 와이핑 단계에 이어, 잉크가 발라진 음각인쇄 플레이트가 기재와 접촉되고 잉크가 압력하에 음각 인쇄 플레이트의 엔그레이빙에서 인쇄될 기재로 전사되어 기재 상에 두꺼운 인쇄 패턴이 형성된다. 음각 인쇄 공정이 다른 것과 구별되는 특징 중 하나는 음각 인쇄 플레이트의 상응하게 얇거나 제각기 깊은 리세스(recess)를 사용하여 기재로 전사되는 잉크의 필름 두께가 수 ㎛에서 수십 ㎛로 변할 수 있다는 것이다. 음각인쇄 잉크층으로부터 생성된 요철(intaglio relief)이 기재의 엠보싱에 의해 강조되는데, 상기 엠보싱은 잉크 전사 동안의 압력에 의해 생성된다. 음각 인쇄로 인한 촉감은 지폐의 일반적인 인식가능한 촉감을 제공한다. 액체 잉크가 필요한 스크린 인쇄, 로토그라비어 인쇄 및 플렉소그라피 인쇄와 비교하여, 음각 인쇄는 점도가 40℃ 및 1000s-1에서 5 내지 40Pa.s인, 광택이 있고 물렁한(고점성) 잉크에 좌우된다. 음각 인쇄는, 예를 들어, "The Printing ink manual, R.H. Leach and R.J. Pierce, Springer Edition, 5th Edition, page 74; Optical Document Security, R. L. van Renesse, 2005, 3rd Edition, pages 115-117"에 더 기재되어 있다.
본원에 기재된 코팅 조성물에 포함된 자성 또는 자화성 안료 입자는 이를 바람직한 배향 패턴에 따라 배향시키기 위한 본원에 기재된 배향 수단을 포함하는 배향 장치의 사용에 의해 배향된다. 이에 의해, 영구 자성 안료 입자가, 상기 안료 입자의 위치에서 이의 자석축이 외부 자력선의 방향으로 배열되도록 배향된다. 고유한 영구 자기장이 없는 자화성 안료 입자는 이의 길이 치수의 방향이 안료 입자의 위치에서 자력선을 따라 정렬되도록 외부 자기장에 의해 수득된다. 이는 안료 입자가 자성 또는 자화성을 갖는 층을 포함하는 층 구조를 갖는 경우에도 유사하게 적용한다. 이 경우, 자성층의 세로축 또는 자화성 층의 세로축이 자기장의 방향으로 정렬된다.
본원에 기재된 자성 또는 자화성 안료 입자를 포함하는 코팅 조성물이 아직 경화된 상태가 아닐 동안, 즉 상기 조성물 내의 자성 또는 자화성 안료 입자가 이동되고 회전될 수 있도록 여전히 습윤되어 있거나 부드러울 동안(즉, 코팅 조성물이 제1 상태에 있는 동안), 상기 입자의 배향을 달성하기 위해 코팅 조성물이 자기장에 적용된다. 자성 또는 자화성 안료 입자를 자성 배향시키는 단계는 도포된 코팅 조성물을 이것이 "습윤" 상태일 동안(즉, 아직 액체이고 너무 점성이 아닌, 즉 제1 상태에 있는 동안) 본원에 기재된 배향 장치에 의해 생성된 확실한 자기장에 노출시킴으로써 자성 또는 자화성 안료 입자가 자기장의 자력선을 따라 배향되어 배향 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
본원에 기재된 OEL의 생성방법은 OEL을 형성시키기 위해 바람직한 패턴으로 자성 또는 자화성 안료 입자가 이의 적용된 위치 및 배향으로 고정되도록 코팅 조성물을 제2 기재에 경화시킴으로써 코팅 조성물이 제2 상태로 변형되는 단계(단계 c))를 포함한다. 이 고정에 의해, 고체 코팅 또는 층이 형성된다. 상기 경화 단계는 위에 기재된 방법으로 수행할 수 있다. 상기 경화 단계(단계 c))는 단계 b)와 동시에 또는 단계 b) 후에 수행할 수 있다. 그러나, 단계 b)의 종결로부터 단계 c)의 개시까지의 시간은 이미지의 탈배향(de-orientation) 및 소실을 방지하기 위해 비교적 짧은 것이 바람직하다. 전형적으로, 단계 b)의 종결로부터 단계 c)의 개시까지의 시간은 1분 미만, 바람직하게는 20초 미만, 더 바람직하게는 5초 미만이다. 배향 단계 b)의 종결로부터 경화 단계 c)의 개시까지의 시간 차가 없는 것이, 즉 단계 b) 직후에 단계 c)가 이어지거나 단계 b)가 진행되면서 단계 c)가 개시되는 것이 특히 바람직하다.
바람직한 경우, 프라이머층이 단계 a) 전에 기재에 적용될 수 있다. 이 층은 본원에 기재된 OEL의 품질을 개선시키거나 접착력을 촉진시킬 수 있다. 이러한 프라이머층의 예는 WO 2010/058026 A2에서 찾을 수 있다.
본원에 기재된 기재는 바람직하게는 종이 또는 셀룰로즈와 같은 다른 섬유 물질, 종이 함유 물질, 유리, 금속, 세라믹, 플라스틱 및 중합체, 금속화 플라스틱 또는 중합체, 복합 물질 및 이들의 혼합물 또는 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일반적인 종이, 종이 유사 물질 또는 다른 섬유 물질은 마닐라삼, 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 부직포(spunbond) 올레핀 섬유가 또한 기재로서 사용될 수 있다. 금속화 플라스틱 또는 중합체의 전형적인 예는 그 표면에 연속적으로 또는 불연속적으로 배치된 금속을 갖는, 위에 기재된 플라스틱 또는 중합체 물질을 포함한다. 금속의 전형적인 예는 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 금(Au), 철(F), 니켈(Ni), 은(Ag), 이들 금속 중 2개 이상의 조합 또는 합금을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 위에 기재된 플라스틱 또는 중합체 물질의 금속화는 전착 방법, 고진공 피복법 또는 스퍼터링 방법에 의해 이루어질 수 있다. 복합 물질의 전형적인 예는 종이와 위에 기재된 바와 같은 적어도 하나의 플라스틱 또는 중합체 물질 및 위에 기재된 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, 위에 기재된 물질의 연속 시트) 모양이거나 시트 모양일 수 있다.
본원에 기재된 OEL은 기재에 직접 제공될 수 있고 (지폐 적용에서와 같이) 기재에 영구적으로 유지될 것이다. 그렇지 않으면, OEL은 또한 생성 목적으로 임시 기재에 제공된 다음 제거될 수 있다. 이는, 예를 들어, OEL의 생성을 용이하게 할 수 있는데, 특히 결합제 물질이 여전히 유체 상태일 동안 그렇다. 이어서, OEL의 생성을 위해 코팅 조성물을 경화시킨 후, 임시 기재를 OEL로부터 제거한다. 대안적으로, 본원에 기재된 OEL은 또한 별도의 전사 단계에서 문서 또는 물품에 적용될 수 있는 전사지(transfer foil)의 생성을 위해 임시 기재에 제공될 수 있다. 이 목적을 위해. 기재에 이형 코팅이 제공되고, 이 코팅 위에 하나 이상의 OEL이 본원에 기재된 바와 같이 생성된다. 본원에 기재된 OEL이 임시 기재에 제공되면, 코팅 조성물은 경화 단계 후에, 예를 들어, 플라스틱 유사 물질 또는 시트 유사 물질이 경화에 의해 형성되는 경우, 물리적으로 필수적인 형태이어야 한다. 이로써, OEL로 이루어진 (즉, 배향된 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 제공될 수 있다.
본원은 또한 본원에 기재된 OEL을 본원에 기재된 기개 위에 생성하는 방법 및 추가로 하나 이상의 접착층을 포함시키는 방법을 기재한다. 상기 하나 이상의 접착층은 본원에 기재된 OEL을 포함하는 기재에 적용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 하나 이상의 접착층은 OEL을 포함하는 기재에 경화 단계가 완료된 후 적용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 하나 이상의 접착층, OEL 및 기재를 포함하는 접착 라벨이 형성된다. 이러한 라벨은 기계 및 상당한 수고가 필요한 인쇄 또는 다른 방법 없이도 모든 종류의 문서 또는 다른 물품이나 아이템에 부착될 수 있다.
본 발명의 한 실시양태에 따르면, 본원에 기재된 기재는 본원에 기재된 기재 위의 1개가 넘는 OEL을 포함하는데, 예를 들어, 2개, 3개 등을 포함할 수 있다. 상기 기재는 제1 OEL과 제2 OEL을 포함할 수 있고, 여기서 이들 둘 다는 상기 기재의 같은 면에 존재하거나 하나는 기재의 한 면에, 다른 하나는 기재의 다른 면에 존재한다. 상기 OEL이 상기 기재의 같은 면에 존재하면, 제1 OEL과 제2 OEL은 서로 인접하게 또는 인접하지 않게 있을 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 상기 OEL 중 하나가 다른 OEL과 부분적으로 또는 완전히 겹칠 수 있다. 제1 OEL의 생성을 위한 자성 또는 자화성 안료 입자 및 제2 OEL의 생성을 위한 자성 또는 자화성 안료 입자의 자성 배향은 결합제 물질의 중간 경화 또는 부분 경화와 동시에 또는 후속적으로 또는 이러한 경화 없이 수행될 수 있다.
본원에 기재된 OEL은 장식용 및 보안 문서의 보호 및 인증용으로 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 본원에 기재된 OEL을 포함하는 물품 및 장식품을 포함한다. 상기 물품 및 장식품은 본원에 기재된 광학 효과층을 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 물품 및 장식품의 전형적인 예는 명품(luxury goods), 화장품 패키지, 자동차 부품, 전자/전기 기기, 가구 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 중요 양태는 본원에 기재된 OEL을 포함하는 보안 문서에 관한 것이다. 상기 보안 문서는 본원에 기재된 OEL을 하나 이상 포함할 수 있다.
보안 문서는 유가 문서(value document) 및 고가 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, 여권과 같은 신원 증명 서류, 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 "고가 상품"은 포장재를 구비한 상품, 특히 화장품, 기능성 식품, 약품, 술, 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 포장재는 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 고가 상품은 본 발명의 범위를 제한하지 않고 오로지 예시를 위한 것임을 지적한다. 보안 문서의 보안 수준 및 위조 및 불법 복제 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 이들의 조합을 포함할 수 있다. 보안 문서의 보안 수준 및 위조 및 불법 복제 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.
대안적으로, OEL은, 예를 들어, 은선, 보안 줄무늬, 박, 데칼, 윈도우 또는 라벨과 같은 보조 기재에 생성될 수 있고, 그 결과 별도의 단계에서 보안 문서로 전사될 수 있다.
당업계의 기술자는 본 발명의 취지에서 벗어나지 않고 위에 기재된 특정 실시양태에 대한 몇몇 변형을 예상할 수 있다. 이러한 변형은 본 발명에 포함된다.
추가로, 본원 명세서에 언급된 모든 문헌은 본원에 상세히 나타낸 바와 같이그 전문이 본원에 원용된다.

Claims (15)

  1. 기재에 광학 효과층을 생성하기 위한 인쇄 장치로서, 상기 인쇄 장치가
    a) 상기 기재에 코팅 조성물 중의 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향시키기 위한 배향 장치로서, 상기 배향 장치는 자기장 생성 벨트이거나 자기장 생성 소자를 포함하는 비자성 벨트인 배향 수단을 포함하고 상기 벨트는 2개 이상의 로울러에 의해 구동되는, 배향 장치; 및
    b) 경화 유닛을 포함하는, 인쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 유체 결합제에 포함하는 코팅 조성물을 상기 기재에 도포하도록 배열된 인쇄 유닛을 추가로 포함하는, 인쇄 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인쇄 유닛이 스크린 인쇄 유닛, 로토그라비어 인쇄 유닛, 플렉소그라피 인쇄 유닛 또는 음각 인쇄 유닛인, 인쇄 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 유닛이 하나 이상의 방사선원 및/또는 하나 이상의 가열기를 포함하는, 인쇄 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 유닛이, 상기 기재가 상기 배향 수단과 접촉하고 있거나 아니면 상기 배향 수단 위에 배치되어 있는 동안 상기 기재 위의 상기 코팅 조성물을 경화시키도록 배열되어 있는, 인쇄 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벨트가 로울러들 사이에서 각각 연장되는 제1 직선 구간(straight section) 및 제2 직선 구간을 포함하는 루프(loop)로 형성되고, 상기 벨트에 의해 생성된 자기장이 광학 효과층을 생성하기 위해 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 배향시키는 동안, 상기 인쇄 장치는, 상기 기재가 제1 직선 구간 및 제2 직선 구간 중 적어도 하나에 배치되도록 배열되고, 선택적으로, 상기 루프는 신장되고 신장된 루프의 세로방향의 대향 말단에서 로울러에 의해 한정되는 제1 및 제2의 180° 턴(turn)으로 구성되고 제1 및 제2 직선 구간은 대향 턴 사이에서 연장되고 상기 직선 구간 중 하나는 상기 기판에 인접하게 배치되어 있는, 인쇄 장치.
  7. 기재에 자성으로 유도된 광학 효과층을 생성하기 위한, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 언급된 인쇄 장치의 용도.
  8. 기재에 광학 효과층을 생성하는 방법으로서, 상기 방법은
    a) 바람직하게는 제2항 또는 제3항에 언급된 상기 인쇄 유닛을 사용하여, 자성 또는 자화성 안료 입자 및 유체 결합제를 포함하는 코팅 조성물을 상기 기재에 도포하는 단계로서, 상기 코팅 조성물이 제1 상태에 있는 단계;
    b) 제1 상태의 상기 코팅 조성물을 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 언급된 배향 수단의 자기장에 노출시켜 상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부를 배향시키는 단계; 및
    c) 상기 코팅 조성물을 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 언급된 경화 유닛으로 제2 상태로 경화시켜 상기 자성 또는 자화성 안료 입자를 이의 채택된 위치 및 배향으로 고정시키는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 자성 또는 자화성 안료 입자의 적어도 일부가 광학 가변성 자성 또는 자화성 안료 입자, 바람직하게는 자성 박막 간섭 안료 입자, 자성 콜레스테릭 액정 안료 입자, 자성 물질을 포함하는 간섭 코팅된 안료 입자 및 이들 중 2개 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 안료 입자에 의해 구성되는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 경화 단계가 열 및/또는 방사선의 적용에 의해 수행되는, 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화 단계 c)가 단계 b)와 부분적으로 동시에 또는 동시에 수행되는 방법.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재가 종이 또는 다른 섬유 물질, 종이 함유 물질, 유리, 금속, 세라믹, 플라스틱 및 중합체, 금속화 플라스틱 또는 중합체, 복합 물질 및 이들의 혼합물 또는 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것인, 방법.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 언급된 방법에 의해 제조된 광학 효과층(optical effect layer: OEL).
  14. 보안 문서의 위조 또는 사기 방지용의 또는 장식용의, 제13항에 언급된 광학 효과층(OEL)의 용도.
  15. 제13항에 언급된 광학 효과층(OEL)을 하나 이상 포함하는 보안 문서.
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