KR20200043081A - 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시인성이 뛰어나면서도 제조가 용이한 콜로이드 결정을 포함하는 보안 디바이스의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 보안 디바이스 제조방법은 적어도 일면에 다수의 홈부가 형성된 기판을 공급하는 단계, 상기 기판의 홈부에 콜로이드 분산액이 위치하도록 콜로이드 분산액을 주입하는 단계, 상기 콜로이드 분산액을 주입하는 단계 이후에, 에이징필름을 공급하여 상기 홈부가 형성된 적어도 일면에 에이징 필름을 부착하는 단계, 및 상기 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 보안 디바이스는 보안성 및 시인성이 뛰어나, 유가증권, 신용카드, 보안카드, 위조방지용 제품 등에 활용 가능하다.

Description

광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SECURE DEVICE USING LIGHT REFLECTION PROPERTY}

본 발명은 기판의 홈부에 콜로이드 결정이 형성되어 있고, 콜로이드 결정이 형성된 기판 상부에 에이징 필름이 위치하는 보안 디바이스 제조방법에 관한 것으로서, 시인성 및 보안성이 우수하여 복제가 어려운 보안제품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

콜로이드란 특정한 용매에 균일하게 분산되어 있는 입자를 말하며, 콜로이드 결정(colloidal crystal)이란 매트릭스와 서로 다른 굴절률을 갖는 단분산의 입자가 자기조립 등에 의해 규칙적으로 배열되어 결정격자를 이루며, 단위 입자의 기하학적인 특성에 따라 독특한 광학적 특성을 나타내는 물질을 말한다.

콜로이드 결정을 만드는 방법은 침전을 이용한 중력 침전 방법, 증발에 의해 2차원의 결정단층막을 만드는 2차원 단층 제조 방법, 콜로이드 조건을 제어하여 입자간의 규칙적인 배열을 만드는 3차원 자기조립법, 정전기, 자력 등의 외력에 의해 입자들을 이동배열시켜 3차원구조를 만드는 유도조립법 등이 있다.

콜로이드 입자의 규칙적인 배열이 반사색을 보이는 것은 동일한 원리에 의해 나타나는 것으로서 콜로이드 결정의 광 밴드갭에 해당하는 색깔이다. 콜로이드 결정의 반사색은 콜로이드 및 매트릭스 물질의 굴절률, 결정구조, 입자의 크기, 입자 간의 간격 등에 의해 결정된다. 따라서 이를 제어함으로써 원하는 반사색을 갖는 콜로이드 결정을 제조할 수 있다.

한편, 콜로이드 결정을 얇게 형성하여 필름 형태로 제조하려는 시도가 있었으나, 콜로이드 결정과 기판과의 부착이 어려웠고, 기판 상에 콜로이드 결정을 형성하려는 다양한 시도가 있었으나, 자기 조립 시간이 오래 걸리고, 콜로이드 결정이 균일하게 이루어지지 못하는 등의 문제가 있었다.

유도조립법의 경우 자기조립법에 비해 콜로이드 결정화의 시간을 단축할 수 있는 장점이 있으나 공정 및 제조장치가 복잡해지는 문제가 있고, 콜로이드 입자의 소재에 제약이 많은 문제가 있었다.

또한 콜로이드 결정의 변형이 어려운 문제 등에 의해, 유연성을 요하는 지폐, 보안문서 등 제품에 적용하는 데는 한계가 있었다.

이에, 제조 공정이 종래에 비해 단순하면서도 반복생산이 용이한 품질의 콜로이드 결정이 포함된 필름의 개발이 필요한 실정이다.

일본 공개특허 제2010-271528호 (2010.12.02 공개) 일본 공개특허 제2017-218499호 (2017.12.14. 공개)

본 발명의 목적은 제조 공정 및 구조가 간단하면서도 광반사 특성이 우수한 콜로이드 결정을 이용한 보안 디바이스를 제조하는 방법을 제공하고자 함에 있다.

본 발명의 목적은, 적어도 일면에 다수의 홈부가 형성된 기판을 공급하는 단계, 상기 기판의 홈부에 콜로이드 분산액이 위치하도록 콜로이드 분산액을 주입하는 단계, 상기 콜로이드 분산액을 주입하는 단계 이후에 에이징필름을 공급하여 상기 홈부가 형성된 적어도 일면에 에이징 필름을 부착하는 단계, 상기 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계를 포함하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법에 의해 달성된다.

상기 기판은 열가소성 수지 및 자외선경화성 수지 중 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 기판을 공급하는 단계 이전에, 금형을 압착하여 상기 홈부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 기판 및 에이징 필름 중 선택되는 적어도 하나는 롤 형상으로 감겨진 상태에서 풀리면서 공급되는 것일 수 있다.

상기 콜로이드 분산액을 주입하는 단계에서, 상기 콜로이드 분산액은 기판과 에이징 필름이 합착되기 전의 기판과 에이징 필름 사이에 주입되는 것일 수 있다.

상기 에이징 필름을 부착하는 단계와 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계 사이에 에이징 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 에이징 단계는 30 내지 100℃ 범위의 온도에서 1분 내지 120분 범위에서 수행되는 것일 수 있다.

상기 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계 이후 에이징필름을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 공정의 각 단계는 다수의 롤에 의한 연속 필름 공정으로 진행되는 것일 수 있다.

본 발명의 제조방법으로 형성된 보안 디바이스는 종래에 비해 용이하게 균일한 품질의 콜로이드 결정을 형성할 수 있으며, 유연성 기판을 이용할 경우, 카드나 유가증권 등의 보안요소로 활용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제조방법은 연속공정이 가능하여 제조시간 및 제조단가를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보안 디바이스의 수직 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보안 디바이스의 수직 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 보안 디바이스 제조 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 보안 디바이스(10)의 수직 단면도를 나타낸 것이다. 보안 디바이스(10)는 기판(100), 콜로이드 결정(200), 에이징필름(300)을 포함하여 이루어지며, 콜로이드 결정(200)은 기판(100)에 형성된 홈부(110)에 포함된다. 에이징필름(300)은 콜로이드 결정(200)의 자기조립이 빠르고 안정적으로 균일하게 이루어지도록 하며, 콜로이드 결정(200)을 보호하는 역할도 한다. 따라서, 콜로이드 결정(200)은 기판(100)과 에이징필름(300)에 의해 외부에 차단되도록 사이의 공간인 홈부(110)에 위치하는 것이 바람직하다.

기판(100)은 열가소성 수지 및 자외선경화성 수지 중 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 기판이 열가소성 수지일 경우 몰드의 열가압에 의해, 자외선경화성 수지를 포함할 경우 자외선에 의한 경화에 의해 용이하게 홈부(110)를 형성할 수 있다.

열가소성 수지는 아세탈, 불화탄소, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌 폴리프로필렌 및 폴리비닐 알코올 중에서 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하며, 아크릴(메틸 메타크릴라이트)(PMMA), 아크릴로니트릴 부타민(ABS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 글리콜변성 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETG), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리염화비닐(PVC) 중에서 선택되는 하나 이상인 것이 더욱 바람직하다.

자외선 경화성 수지는 이중결합을 가지고 있는 불포화 폴리에스테르 수지계, 폴리에스터 아크릴레이트 수지계, 폴리우레탄 아크릴레이트 수지계, 에폭시 아크릴레이트 수지계 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 글리콜계 아크릴레이트로서, 폴리프로필렌글리콜 아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 및 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 좋다.

열가소성 수지는 특히 임프린팅을 통해 미세한 패턴을 형성하기에 용이하며, 몰드 형성 후 안정적으로 형상을 유지하여, 콜로이드 결정의 광반사 특성이 일정하게 유지되도록 하는데 유리하다. 또한, 열가소성 수지에 유연성이 있을 경우, 연속 공정이 가능하도록 할 뿐만 아니라, 최종 제품에 유연성을 부여하여, 유가증권, 카드 등의 유연성이 필요한 제품에 적용이 가능해진다. 또한, 외부의 충격으로부터 콜로이드 결정이 형성된 패턴을 보호하여 최종제품의 내구성 향상에 기여한다.

자외선경화성 수지는 콜로이드 결정과의 접합력이 좋아지고 콜로이드의 자기조립을 도와 숙성과정에 도움을 준다. 또한, 자외선경화성 수지를 열가소성 수지 상에 도포하여 사용할 경우 미세패턴의 형성이 용이해지고 공정수율이 개선된다.

홈부(110)는 기판의 적어도 일부에 형성되며, 식각, 파내기, 및 임프린팅 등 다양한 형태로 형성이 가능하나, 연속공정을 위해서는 열압착을 통한 임프린팅 방법이 바람직하다. 또한, 기판 제조과정에서 이미 형성된 홈부(110)를 포함하는 기판이 사용될 수도 있다. 다만 기판(100)을 열가소성 수지로 할 경우 임프린팅을 통한 연속공정을 수행할 수 있어 유리하다.

홈부(110)와 인접한 홈부의 사이 간격이 0.1 ㎛ 내지 50 mm 범위이며, 홈부의 깊이는 10 내지 200 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 홈부와 홈부의 사이 간격이 0.1 ㎛ 보다 좁게 형성될 경우 사이 간격이 좁아 몰드를 통한 홈부의 성형이 어려우며, 홈부의 형상이 유지되기 어려워 후속 공정에 많은 문제가 발생한다. 홈부 사이의 간격이 50 mm 보다 클 경우 시인성이 떨어지는 현상이 나타났다.

홈부의 깊이는 10 ㎛보다 작을 경우 반사색을 나타내는 콜로이드 결정층이 작아 반사되는 빛이 적어 반사색이 명확하게 표현되지 않는 문제가 발생하였고, 200 ㎛ 보다 클 경우 충분한 반사색 표현은 가능하나 홈부 내로 콜로이드 결정이 채워지는 시간 및 자기조립 시간이 많이 필요하게 되어 콜로이드 결정 형성에 많은 시간이 필요하였다.

홈부 한 개의 크기는 기판의 상부에서 봤을 때 가로 및 세로 길이가 공히 10 ㎛ 내지 20 mm 인 것이 바람직하다. 홈부의 기판 상부에서의 형상은 삼각형 및 사각형 등의 다각형일 수 있고, 원형이나 타원형 형상일 수도 있다. 임프린팅 공정이나 시인성 등을 고려할 경우 사각형 형상이 바람직하다. 홈부의 기판에서의 단면 형상은 사각형이나 삼각형이 바람직하며, 기판 표면에서의 홈부 평면 크기가 기판 저면에서의 홈부 평면 크기에 비해 동일하거나 더 큰 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 보안 디바이스(10)은 우수한 유연성을 확보하는 측면에서 적절한 두께 범위를 가지는 것이 바람직하며, 구체적으로 예를 들면 보안 디바이스(10)은 두께가 30 내지 500 ㎛일 수 있다. 이와 같은 범위에서 보안 디바이스(10) 이 높은 반사율을 가지면서 우수한 유연성을 확보할 수 있다. 보다 좋게는 보안 디바이스(10)의 두께는 30 내지 150 ㎛일 수 있으며, 더욱 좋게는 50 내지 100 ㎛일 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 홈부(110)는 기판(100)의 양쪽면 중 하나에만 포함되거나, 양쪽에 모두 포함될 수 있다. 홈부(110)가 기판(100)의 양쪽면에 모두 형성될 경우 제1면(120)에 형성되는 홈부 형상과 제2면(130)에 형성되는 홈부의 형상은 동일할 수 있으며(도 2(a)), 제1면(120)에 형성되는 홈부 형상과 제2면(130)에 형성되는 홈부의 형성은 다를 수도 있다(도 2(b)). 이는 응용되는 제품특성 및 이미지 특성에 맞게 선택할 수 있다.

콜로이드 결정(200)은 도시하지는 않았으나, 콜로이드 입자와 매트릭스 화합물로 이루어지는 것이 일반적이다. 콜로이드 입자는 규칙적인 배열을 통해 콜로이드 결정을 형성한다. 이때 사용되는 콜로이드 입자는 단분산 구형입자인 것이 규칙적인 배열을 위해 바람직하다. 콜로이드 입자의 평균크기는 50 내지 300 nm인 것이 바람직하였다. 콜로이드 입자의 평균크기가 50 nm 보다 작을 경우 가시광 영역의 반사색을 표현하기 위해서는 약 10%의 콜로이드가 필요하며, 이 경우 콜로이드 입자 간의 간격이 넓어 규칙적인 배열에 어려움이 있다. 또한, 50 nm 이하의 단분산 입자를 제조하기에도 어려움이 있다. 입자간 반발력이 불균일하여 자기조립에 의한 규칙적인 배열이 어려웠으며, 입자의 크기가 300 nm보다 클 경우의 단분산 입자 제조에는 어려움이 없으나, 가시광 영역의 반사색을 표현하기 위해서는 50% 이상의 콜로이드가 필요하게 되며 점도가 너무 높아 자기조립이 어렵고, 공정을 제어하기 어려운 문제가 있다.

콜로이드 결정에 사용되는 단분산 구형입자는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다. 콜로이드 입자는 매트릭스에 분산되어 결정격자 구조를 형성한다. 구체적으로 예를 들면, 콜로이드 입자는 금속 나노 입자, 금속산화물 나노입자, 유기 나노입자 및 탄소구조체 나노입자 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 보다 상세하게, 금속 나노입자는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 아연(Zn), 알루미늄(Al), 주석(Sn), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 및 규소(Si) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물 또는 이들의 합금 등일 수 있으며, 금속산화물 나노입자는 상기 금속 나노입자의 산화물일 수 있다. 유기 나노입자는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리디메틸실록산, 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리에테르술폰 및 폴리카보네이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 고분자 나노입자일 수 있으며, 탄소구조체 나노입자는 흑연 등일 수 있다.

바람직하게는. 실리카, 이산화티탄, 폴리스티렌, 및 폴리메타아크릴레이트 중에서 선택되는 적어도 하나의 조성으로 이루어지며, 단분산의 구형입자 형성이 용이하고 콜로이드 결정 형성이 용이하며, 비교적 내구성도 우수하다. 가장 바람직한 것은 실리카 입자였다.

본 발명에서의 매트릭스 화합물로는 다관능성 화합물 및 광개시제 등이 포함된다. 본 발명의 일 예에 따른 분산액에 있어서, 특별히 한정하는 것은 아니나, 다관능성 화합물:콜로이드 입자의 부피 분율은 0.9:0.1 내지 0.5:0.5 일 수 있다. 이와 같은 범위에서 콜로이드 입자 간 반발력이 효과적으로 작용하여 콜로이드 입자가 결정격자 구조로 배열될 수 있으며, 특정 파장에서 높은 반사율을 가져 시인성 및 식별성이 우수할 수 있다. 보다 효과적으로 콜로이드 입자를 결정격자 구조로 배열하기 위한 측면에서, 보다 바람직하게는 다관능성 화합물 : 콜로이드 입자의 부피 분율은 0.8:0.2 내지 0.6:0.4 일 수 있다. 광개시제는 다관능성 화합물이 충분히 광중합될 수 있을 정도라면 특별히 한정하진 않으나, 예를 들면 다관능성 화합물에 대하여 0.3 내지 3 중량%로 첨가될 수 있으며, 보다 좋게는 0.5 내지 2 중량%로 첨가되는 것이 보안 디바이스(10)의 반사율을 저하시키지 않아 좋을 수 있다.

한편, 본 발명의 일 예에 따른 둘 이상의 광중합성 관능기를 함유하는 다관능성 화합물은 광중합이 가능하며, 중합 후 콜로이드 입자의 자기조립을 도와주면서 고반사 특성을 유지할 수 있으며, 우수한 유연성을 제공할 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있다.

구체적인 일 예로, 다관능성 화합물은 둘 이상의 광중합성 관능기를 함유하는 단량체 또는 둘 이상의 광중합성 관능기를 함유하는 예비중합체일 수 있다. 이때, 광중합성 관능기는 광조사를 통해 중합될 수 있는 중합성기라면 특별히 한정하진 않으나, 구체적으로 예를 들면 비닐기, 아크릴레이트기 또는 메타크릴레이트기 등의 에틸렌성 불포화기일 수 있다.

보다 구체적인 일 예로, 다관능성 화합물은 에톡실레이티드 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(ETPTA; Ethoxylated trimethylolpropane triacrylate), 디(트리메틸올프로판) 테트라크릴레이트[Di(trimethylolpropane) tetracrylate], 글리세롤 프로폭실레이트 트리아크릴레이트(Glycerol propoxylate triacrylate), 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane ethoxylate triacrylate), 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane ethoxylate triacrylate), 또는 트리메틸올프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane ethoxylate triacrylate) 등의 광경화성 다관능성 단량체, 및 폴리우레탄계 예비중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

보다 상세하게, 폴리우레탄계 예비중합체는 본 발명에서 목표로 하는 물성, 예를 들어 유연성, 굴절률 및 반사율 등의 물성을 헤치지 않는 범위에서 폴리이소시아네이트계 화합물과 폴리올계 화합물 등의 중합 반응을 통해 제조된 것일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어, 폴리이소시아네이트계 화합물은 방향족 폴리이소시아네이트, 지방족 폴리이소시아네이트 및 지환족 폴리이소시아네이트 등에 서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로 예를 들면, 방향족 폴리이소시아네이트는 1,3-페닐렌디이소시아네이트, 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트(TDI), 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 2,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아나토비 페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디이소시아나토비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디이소시아나토 디페닐메탄, 1,5-나프틸렌디이소시아네이트, 4,4',4"-트리페닐메탄트리이소시아네이트, m-이소시아나토페닐술포닐이소시아네이트 또는 p-이소시아나토페닐술포닐이소시아네이트 등일 수 있으며, 지방족 폴리이소시아네이트는 에틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 도데카메틸렌디이소시아네이트, 1,6,11-운데칸트리이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 2,6-디이소시아나토메틸카프로에이트, 비스(2-이소시아나토에틸)푸마레이트, 비스(2-이소시아나토에틸)카르보네이트 또는 2-이소시아나토에틸-2,6-디이소시아나토헥사노에이트 등일 수 있고, 지환족 폴리이소시아네이트는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트(수소 첨가 MDI), 시클로헥실렌디이소시아네이트, 메틸시클로헥실렌디이소시아네이트(수소 첨가 TDI), 비스(2-이소시아나토에틸)-4-디클로헥센-1,2-디카르복실레이트, 2,5-노르보르난디이소시아네이트 또는 2,6-노르보르난디이소시아네이트 등일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 일 예에 있어, 폴리올계 화합물은 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로 예를 들면, 폴리에스테르 폴리올은 폴리에틸렌아디페이트, 폴리부틸렌아디페이트, 폴리(1,6-헥사아디페이트), 폴리디에틸렌아디페이트 또는 폴리(e-카프로락톤) 등일 수 있으며, 폴리에테르폴리올은 폴리에틸렌글리콜, 폴리디에틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 또는 폴리에틸렌프로필렌글리콜 등일 수 있으나, 이에 한정되진 않는다.

또한, 다관능성 화합물은 숙성 온도에서 액상인 것을 사용해야 하며, 좋게는 숙성 온도에서의 점도가 1 내지 1000 cps, 보다 좋게는 5 내지 500 cps인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 예에 따른 광개시제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면, 1-하이드록시-사이클로헥실-페놀-케톤, 2-메틸-1[4-(메틸티오)페닐]-2-몰포리노프로 판-1-온, 벤질디메틸케톤, 1-(4-도데실페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸 프로판-1-온, 벤조페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세트페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세 트페논, 2-히드록시-2-메틸-1-프로판-1-온, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로 벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-에틸안트라퀴논, 2-메틸티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2,4-디메틸티옥산톤 및 2,4-디에틸티옥산톤 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

에이징필름(300)은 두께가 10 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다. 에이징필름(300)의 두께가 10 ㎛ 보다 얇을 경우 콜로이드 결정의 숙성 단계에서 콜로이드 결정을 보호하도록 평평하게 밀착되지 못하였으며, 외부의 자극에서 콜로이드 결정 필름을 충분히 보호하지 못해 내구성 향상에 기여하지 못하였다. 에이징필름(300)의 두께가 300 ㎛보다 클 경우, 광투과성이 떨어져, 제조된 보안 디바이스(10)의 시인성이 나빠졌으며, 최종 제품에 적용될 경우 유연성이 떨어지는 문제가 발생하였다.

에이징필름(300)은 광의 투과성이 높을수록 좋으며, 표면이 유광이거나 무광이어도 큰 관계는 없었다. 특히 에이징필름(300)의 종류는 콜로이드 결정의 자기조립을 도와줄 수 있는 특징이 있다면 광경화성 수지 및 열가소성 수지 등 모두 이용 가능하였다. 그리고 콜로이드 결정의 품질을 유지할 수 있도록 광황변이 발생하지 않는 투명색의 재질이 적합하였다.

에이징필름(300)은 필름 내에 히든이미지를 포함할 수 있다. 히든이미지는 필름을 특정한 각도의 시야각에서만 나타나거나 사라지는 특성, 또는 시야각마다 다른 색상으로 보여지는 이미지 형태로 구현할 수 있으며, 편광특성을 활용하여, 특정각도에서만 콜로이드 결정의 이미지를 확인할 수 있도록 할 수도 있다.

또한 에이징필름(300)은 기판과 동일한 소재로 구성될 수 있으며, 반사율 90% 이상의 고분자 필름이면 기재에 한정하지 않고 사용이 가능하다.

에이징필름(300)은 콜로이드 결정(200) 및 기판(100)과 분리가 용이한 이형 필름일 수 있다. 이형 필름으로 형성할 경우 본 발명의 보안 디바이스(10)를 유가증권이나 카드 등에 적용할 경우, 에이징필름(300)을 제거한 후 유가증권이나 카드의 투명필름 등으로 대체 적용할 수 있어, 전체 제품의 두께를 줄일 수 있다.

본 발명의 보안 디바이스(10)는 연속공정을 통해 제조 가능하며, 연속공정으로 제조되는 보안 디바이스의 일 예를 도 3에 도시하였으며, 본 발명의 보안 디바이스(10)의 제조방법은 다음의 단계를 포함한다:

1) 적어도 일면에 다수의 홈부(110)가 형성된 기판(100)을 공급하는 단계;

2) 기판의 홈부(110)에 콜로이드 분산액(400)이 위치하도록 콜로이드 분산액을 주입하는 단계;

3) 콜로이드 분산액(400)을 주입하는 단계 이후에, 에이징필름(300)을 공급하여 상기 홈부(110)가 형성된 적어도 일면에 에이징필름(300)을 부착하는 단계;

4) 콜로이드 분산액(400)을 경화시키는 단계.

기판(100)을 공급하는 단계 이전에 금형(600)을 압착하여 홈부(110)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

기판(100)과 에이징필름(300)은 롤 형상으로 감겨진 상태에서 풀리면서 공급될 수 있다.

공급되는 기판(100)은 홈부(110)를 포함할 수 있으며, 금형(600)을 통해 압입하여 홈부(110)를 형성할 수도 있다. 금형(600)으로 기판을 압입한 후 기판의 조성에 따라 열을 가하거나, 냉각을 시키거나, 자외선을 조사하는 방식에 의해 경화를 시켜 기판 상에 홈부(110)가 형성되도록 한다. 홈부(110)에는 콜로이드 분산액(400)을 위치시킨다. 상기 기판의 공급되는 방향과 다른 방향에서 에이징필름(300)이 공급되며, 홈부(110)의 콜로이드 분산액(400)이 위치한 이후, 콜로이드 분산액(400)이 기판(100)과 에이징필름(300) 사이에 위치하도록 에이징필름(300)을 기판 상에 부착한다.

콜로이드 분산액(400)을 주입하는 단계에서, 콜로이드 분산액은 기판(100)과 에이징 필름(300)이 합착되기 전의 기판(100)과 에이징 필름(300) 사이에 주입될 수 있으며, 이를 통해 콜로이드 분산액(400)의 양을 정밀하게 조절하지 않아도, 기판(100)과 에이징 필름(300)을 합착하는 과정에서 균일하게 콜로이드 분산액(400)을 홈부(110)에 위치시킬 수 있다.

콜로이드 분산액(400)을 홈부에 위치시킨 후 에이징필름(300)으로 덮어 콜로이드 분산액(400)의 두께를 정교하게 조절할 수 있으며, 이처럼 매우 간단한 과정을 통해 분산액이 균일한 두께를 가진 필름 형상을 가지도록 할 수 있다.

기판(100) 및 에이징필름(300)에서 선택되는 어느 하나 이상은, 빛이 투과되어 다관능성 화합물이 효과적으로 광중합 될 수 있는 것이 바람직하다.

에이징필름(300)이 필름이 부착된 기판은 숙성단계를 거치게 된다. 콜로이드 분산액(400)은 홈부(100)에 위치한 이후 30℃ 이상 내지 100℃ 미만의 온도에서 숙성시킴으로써 콜로이드 입자가 다관능성 화합물 매트릭스 내부에서 빠르게 자기조립 되도록 할 수 있으며, 자기조립 시 콜로이드 입자가 극히 균일하게 결정격자 구조로 배열됨에 따라 제조된 보안 디바이스(10)의 최대 반사율이 크게 증가할 수 있다.

이때 숙성은 도포된 분산액을 동일 조건의 온도에서 일정 시간 방치하는 것을 의미할 수 있으며, 본 발명의 일 예에 따른 분산액은 용매를 포함하고 있지 않음에 따라 용매를 제거하기 위해 열을 가하는 것은 아니며, 30℃ 내지 100℃ 미만의 온도에서 분산액을 숙성시켜 다관능성 화합물의 점도를 적절히 조절하고, 이를 통해 콜로이드 입자를 극히 정밀하고 규칙적인 결정격자 구조로 배열시키기 위한 것이다. 이를 위해서는 숙성 온도가 무엇보다도 중요한데, 보다 바람직하게는 40℃ 내지 70℃에서 숙성 단계를 수행하는 것이 좋다. 이와 같은 범위에서 콜로이드 입자가 고도로 정밀하게 규칙적으로 배열된 결정격자 구조를 형성할 수 있으며, 이에 따라 제조되는 보안 디바이스(10)이 더욱 우수한 반사율을 가져 뛰어난 시인성을 나타낼 수 있다. 반면, 30℃ 미만으로 숙성 온도가 너무 낮을 시 콜로이드 입자의 결정격자 구조의 정밀성이 다소 저하될 수 있으며, 숙성 온도가 100℃를 초과할 경우, 분산액이 끓어 내부에서 기포가 발생하는 문제가 발생할 수 있으며, 고분자 레진의 황변 현상이 발생하는 문제도 발생하였다. 또한, 이러한 문제들로 인해 콜로이드 입자의 결정격자 구조의 규칙성이 저하될 수 있다.

또한, 숙성 단계는 일정 시간 이상 수행하는 것이 좋으며, 구체적으로 예를 들면 숙성은 1분 이상 동안 수행될 수 있다. 1분 미만으로 숙성을 수행할 시, 콜로이드 입자의 결정격자 구조의 정밀성이 다소 저하될 수 있으며, 그 상태로 광을 조사할 시 제조된 보안 디바이스(10)의 최대 반사율이 낮아질 수 있다. 바람직하게, 제조되는 보안 디바이스(10)의 최대 반사율을 크게 증가시키기 위한 측면에서, 좋게는 10분 이상, 더욱 좋게는 20분 이상 숙성 단계를 수행하는 것이 바람직하며, 숙성 시간은 또한 숙성 온도에 따라 달리 조절하는 것이 좋다. 이때, 숙성 시간의 상한은 특별히 한정하지 않으나, 일정 시간 이상 숙성하여도 최대 반사율이 더이상 증가하지 않음에 따라, 그 이상 숙성을 수행하는 것은 시간 및 에너지의 낭비일 수 있으며, 다관능성 화합물이 부분적으로 열중합될 가능성이 있어 좋지 않다. 상세하게, 숙성 시간의 상한은 24 시간 이하일 수 있으나, 제조 시간의 단축을 위한 측면에서 120분 이하로 숙성 단계를 수행하는 것이 바람직하다.

숙성단계를 거친 기판(100)은 UV 램프(700)에 의해 콜로이드 분산액(400)이 경화되어 콜로이드 결정이 형성된다. UV 램프에서 조사되는 광은 200 내지 500 ㎚의 파장 영역을 가진 광일 수 있으며, 보다 바람직하게는 254 내지 400 ㎚의 파장 영역을 가진 광일 수 있고, 더욱 좋게는 330 내지 370 ㎚의 파장 영역을 가진 광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 파장대역의 광이 혼합된 광이거나 또는 단일 파장대역의 광일 수 있다.

본 발명의 일 예에 있어, 광조사는 보안 디바이스(10)의 크기 등에 따라 그 조건을 달리 조절할 수 있으며, 다관능성 화합물을 포함하는 분산액이 충분히 경화될 때까지 광이 조사될 수 있음은 물론이다. 비 한정적인 일 구체예로, 광조사는 출력 5 내지 20 mW/㎠의 광을 3 내지 30초간 조사함으로써 수행될 수 있으며, 보다 좋게는 출력 7 내지 15 mW/㎠의 광을 5 내지 10초간 조사함으로써 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

콜로이드 분산액을 경화시키는 단계 이후에, 적용되는 제품에 따라 에이징필름(300)은 제거될 수 있다.

공정의 각 단계는 다수의 롤에 의한 연속 필름 공정으로 진행될 수 있다. 연속필름 공정을 통한 연속공정으로 제조시간을 줄일 수 있으며, 제조 공간 등을 감소시켜 제조 효율성을 높일 수 있다.

이와 같이 보안 디바이스(10)를 연속공정으로 진행할 경우, 제조시간을 크게 감소시킬 수 있으며, 효율적인 생산이 가능해 진다. 특히, 모세관력을 이용하여 두 투명기재 사이에 분산액을 주입하는 과정에 엄청난 시간이 소요되었던 기존 방식과 달리, 본 발명은 단순히 하나의 기재 상에 분산액을 도포한 후 그 위에 다른 기재를 얹는 매우 간소한 방식으로 보안 디바이스(10)을 제조할 수 있음에 따라, 필름 제조 시 소요되는 시간이 크게 줄어들어 제조 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

콜로이드 결정은 입자의 크기, 매트릭스 혼합물의 종류 및 공정 조건 등에 의해 다양한 광반사 특성을 나타내므로, 복제가 어려워 뛰어난 보안성을 가지고 있다. 따라서, 본 발명의 보안 디바이스(10)는 유가증권, 신용카드, 보안카드, 위조방지용 제품 등에 활용 가능하다.

본 발명은 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 적어도 일면에 다수의 홈부가 형성된 기판을 공급하는 단계;
   상기 기판의 홈부에 콜로이드 분산액이 위치하도록 콜로이드 분산액을 주입하는 단계;
   상기 콜로이드 분산액을 주입하는 단계 이후에, 에이징필름을 공급하여 상기 홈부가 형성된 적어도 일면에 에이징 필름을 부착하는 단계;
   상기 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계; 를 포함하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.
2. 제1항에서,
   상기 기판은 열가소성 수지 및 자외선경화성 수지 중 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스.
3. 제1항에서,
   상기 기판을 공급하는 단계 이전에, 금형을 압착하여 상기 홈부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.
4. 제1항에서,
   상기 기판 및 에이징 필름 중 선택되는 적어도 하나는 롤 형상으로 감겨진 상태에서 풀리면서 공급되는 것을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.
5. 제1항에서,
   상기 콜로이드 분산액을 주입하는 단계에서, 상기 콜로이드 분산액은 기판과 에이징 필름이 합착되기 전의 기판과 에이징 필름 사이에 주입되는 것을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.
6. 제1항에서,
   상기 에이징 필름을 부착하는 단계와 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계 사이에 에이징 단계를 더 포함하며, 상기 에이징 단계는 30 내지 100℃ 범위의 온도에서 1분 내지 120분 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.
7. 제1항에서,
   상기 콜로이드 분산액을 경화시키는 단계 이후 에이징필름을 제거하는 단계를 더 포함을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.
8. 제1항에서,
   상기 공정의 각 단계는 다수의 롤에 의한 연속 필름 공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 광반사 특성을 이용한 보안 디바이스 제조방법.

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