자기 유도 이미지 생성용 코팅 조성물 document_id A220623067114

다양한 유형의 광학 가변성 장치(optically variable device)는 보안문서 및 유가 증권에 있어서 효율적인 복사-방지 수단으로 이용되고 있다. 이들 중, 특히 중요한 광학 가변성 복사-방지 수단은 광학 가변성 잉크(OVI®; EP-A-0227423)이다. 광학 가변성 잉크(OVI®)는 시야각 의존성 색(=색 변이(color shift))을 나타내는 표면 및/또는 표지(indicia)를 인쇄하는데 사용된다. 상기 복사-방지 잉크는 광학 가변성 안료(OVP)을 토대로 하여 제형화된다; 바람직한 유형은 박편형(flake shape)의 얇은 필름 광학 간섭 안료이며, 이들은 미국 특허 제4,705,300호; 미국 특허 제4,705,356호; 미국 특허 제4,721,271호 및 이들과 관련된 공개 문헌에 기재되어 있다. 광학 가변성 잉크 제제용 OVP의 기타 유용한 유형은, 미국 특허 제 5,624,486호 및 미국 특허 제5,607,504호에 기술되어 있는 간섭 코팅된 입자, 및 미국 특허 제5,807,497호 및 미국 특허 제 5,824,733호에 기술되어 있는 얇은-필름 콜레스테릭(즉, 키랄-네마틱) 액정 안료를 포함한다. 광학 가변성 잉크, 코팅 및 페인트는 당해 기술분야, 예를 들어 유럽 출원 제0227423호, 미국 특허 제5,279,657호 또는 WO 95/29140호에 알려져 있다. 상기 광학 가변성 잉크는 동판(음각) 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소그래피 인쇄 또는 스크린 인쇄와 같은 다양한 인쇄 방법에서 사용될 수 있다. 숙련된 기술자에게 알려진 바와 같이, 상기 인쇄 방법에 의한 습윤 필름 두께(wet film thickness)는 사용 방법 및 조건에 따라 약 2㎛ 내지 약 50㎛까지, 크게 달라질 수 있다. 광학 가변성 잉크 또는 코팅의 높은 색 변이 효과(high color-shifting effect)를 얻기 위해서는, 광학 가변성 안료(OVP)의 형(shape)이 바람직하게는 당해 기술분야에 알려진 것처럼 소판(platelet)형 또는 박편(flake)형이다. 감지되는 광학적 특성 및 색 순도는 기판상의 경화 잉크 또는 코팅층내의 안료의 최종 배향(orientation)에 따라 달라진다. 무작위적으로 배향된 광학 가변성 안료 박편 또는 소판은 열등한 색 변이 및 낮은 색 순도를 나타낸다. 최대 색 변이 및 색 순도는 잉크 또는 코팅내의 광학 가변성 안료 박편 또는 소판이, 예를 들어 물질의 표면과 동일 평면상인 것과 같이 동일한 특정 배향을 취할 것이 요구된다. 이런 광학적 효과는, 기판 표면이 기초 코팅을 통해 미리 매끄러워진 상태가 되면, 휠씬 더 증강된다. 이 경우, 광학 가변성 안료 박편은 평평한 평면에서 더 쉽게 정렬될 수 있으며, 따라서 기판위의 커버리지(coverage) 및 색 변이가 증가된다. 기판 위에 동일 평면으로 정렬된 광학 가변성 안료 박편을 갖는 코팅을 얻기 위해서는, 건조 공정 동안 습윤 필름 두께가 10 ㎛ 미만으로 감소되도록 하는 잉크 또는 코팅 제제가 일반적으로 사용된다. 건조 공정 동안의 필름 두께의 점진적인 감소는 광학 가변성 안료 박편을, 기판 위의 표면에 평행한 단일 평면으로 정렬하도록 함으로써, 기판 상의 최대 커버리지 및 색 변이를 제공한다. 자기 광학 가변성 안료는 보안문서, 유가 증권 및 은행권의 잉크용 광학 가변성 안료에 대한 개선책으로서, 국제 출원 WO 02/073250호; 미국 특허 제4,838,648호; 유럽 출원 제686675호; 국제 출원 WO 03/00801호 및 미국 특허 제6,838,166호에 개시되어 있다; 이러한 문서들은 여기에 참고문헌으로 포함된다. 인쇄 잉크나 코팅내의 자기 광학 가변성 안료는, 대응되는 자기장의 적용을 통해서, 자기 유도 이미지, 디자인 및/또는 패턴들을 형성하게 하며, 이는 코팅내에서 자기 광학 가변성 안료의 국소 배향을 야기하고, 이후에 건조/경화가 뒤따른다. 그 결과, 광학 가변성 잉크내에 고정된 자기 유도 이미지, 디자인 또는 패턴이 얻어진다. 인쇄 공정 및 코팅 조성물에서 자기 입자의 배향을 위한 재료 및 기술은 미국 특허 제2,418,479호; 미국 특허 제2,570,856호; 미국 특허 제 3,791,864호; 독일 특허 공개 제2006848-A호; 미국 특허 제3,676,273호; 미국 특허 제 5,364,689호; 미국 특허 제6,103,361호; 미국 출원 제2004/0051297호; 미국 출원 제2004/0009309호; 유럽 출원 제710508호, 국제 출원 WO 02/090002호; 국제 출원 WO 03/000801호; 국제 출원 WO 2005/002866호, 및 미국 출원 제2002/0160194호에 기술되어 있다; 이러한 문서들은 여기에 참고문헌으로 포함된다. 미국 특허 제2,418,479호 및 미국 특허 제2,570,856호에서는 페인트 필름에 있어서 금속성 안료의 자기 배향을 위한 방법 및 코팅 조성물에 대하여 개시하고 있다. 상기 필름은, 높은 정도의 배향 및 낮은 정도의 휘도(brightness)뿐만 아니라, 독특한 반사율(reflectance) 및 반투명(translucency) 특성을 갖고 있다. 금속성 안료는 강자성 물질(ferromagnetic material), 바람직하게는 니켈(nickel)의 박편을, 필름 형성 결합제 0.1중량% 내지 95중량% 범위의 양으로 포함한다; 그리고 휘발성 유기 성분은 조성물내에, 총 중량의 50% 내지 70%의 범위의 양으로 존재한다. 습윤 필름은 25 mils(635㎛)의 두께로 사용되며, 금속성 박편을 배향시키기 위해 자기장에 적용시키고, 필름이 건조될 때까지 이 자기장을 유지한다. 이들 문헌들은 OVI®와는 관련이 없으며, 단지 자기 금속 박편 안료를 포함하는 페인트 조성물에 대해서만 개시하고 있고, 그것에 기초한 코팅에 영향을 미친다. 최적의 광학적 효과를 얻기 위한, 박편의 크기, 박편의 농도 및 코팅 두께의 상관관계에 대해서는 제제화 규칙이 제시된 바 없다. 미국 특허 제3,791,864호 및 독일 특허 공개 제2006848-A호는 자기 배향 코팅의 제조를 위한, 자성 성분(예를 들어, 라멜라 또는 막대 모양 철 안료)을 포함하는 2성분 조성물, 내화성 에나멜(stove-enamel) 조성물, 니트로-셀룰로오스 조성물에 관하여 언급하고 있다. 이들 문서는 두층 코팅내의 안료의 자기 배향을 위한 방법 및 공정에 관한 것이다; 그러나 포함된 코팅 조성물의 제제화면에 대해서는 고찰되지 않았다. 미국 특허 제3,676,273호는 아크릴 결합제내에서 분산된 고반사성 니켈 박편을 포함하는, 자기 배향 코팅을 개시하고 있다. 자성 안료의 양은 필름 형성 물질의 0.1중량% 내지 95중량%의 범위내이다. 특정 제제화 면에 대해서는 이 문서에서도 기술하지 않고 있다. 미국 특허 제5,364,689호는 페인트 매질내의 자성 비구형 입자들을 포함하는 페인팅된 제품을 개시하고 있으며, 여기서 상기 자성 입자는 3차원 광학 형태의 패턴을 생성하도록 배향된다. 자성 입자는 하나 이상의 니켈, 코발트, 철 및 이들의 합금을 포함한다. 입자들은 0.1 내지 1.0㎛의 두께 및 10 내지 100㎛의 길이를 갖는다. 페인트 매질은 알키드(alkyd), 폴리에스테르, 아크릴, 폴리우레탄, 및 비닐 수지로부터 선택된다. 입자들은 페인트 매질의 100 중량부 당 1 내지 60 부의 양으로 존재한다. 그러나 페인트 매질의 제제화에 관한 특정 규칙은 제시되지 않고 있다. 미국 특허 제6,103,361호는 후라이팬의 코팅에서 패턴의 자기 유도를 가능하게 해주는 자화가능 박편, 그리고 PETE(폴리-테트라플루오로에틸렌)과 같은 플루오로폴리머를 포함하는 내열성 코팅 조성물에 관한 것이다. 미국 출원 제2004/0051297호 및 미국 출원 제2004/0009309호는 페인팅 또는인쇄 공정동안 자기 박편의 배향을 위한 방법 및 기구에 관한 것이다. 자기 광학 가변성 안료의 입자들은 액상 페인트 또는 잉크 매질내에서 분산된다. 전형적인 박편은 약 20㎛의 크기 및 약 1㎛의 두께이다. 박편은 일반적으로, 코발트, 니켈 또는 PER-MALLOY(일반적으로 니켈 80%, 철 20%)와 같은 강자성 금속 또는 합금의 얇은 필름과 같은 자성 금속 층, 그리고 금속층 양쪽 면에 흡수체-유전체-반사체 패브리-페롯형 구조(absorber-dielectric-reflector Fabry-Perot type structure)와 같은 광학 간섭 구조를 포함한다. 미국 출원 제2004/0051297호는 안료의 자기 배향능에 사용되는, 유기 담체의 유형 및 필름 두께의 영향에 관한 언급을 포함하고 있다. 그러나 본 출원의 목적을 위한 코팅 조성물의 최적 제제화에 대한 추가적인 세부 사항에 대해서는 개시되어 있지 않다. 국제 출원 WO 02/090002호는 자기 광학 가변성 안료의 이용에 의해, 이미지 코팅된 물품을 제조하는 방법 뿐만 아니라, 코팅된 물품에 대해서 언급하고 있다. 안료는 국제 출원 WO 03/000801호의, "Multi- Layered Magnetic Pigments and Foils" 에 기술되어 있는 유형의 반사성 자성 박편(RMF; Reflective Magnetic Flakes)로 구성되며, 자성 코어 층(magnetic core layer)을 갖고 있다. 그러나 사용되어야만 하는 코팅 조성물에 관한 제제화 규칙에 대해서는 제시되어 있지 않다. 국제 출원 WO 05/002866호는 자성 입자를 포함하는 코팅내 자기 유도 디자인 제조용 방법 및 수단에 대해 언급하고 있다. 상기 코팅은 바람직하게는 자기 광학 가변성 입자들을 포함한다. 코팅 조성물은 바람직하게는, 스크린-인쇄 잉크, 그라비어 잉크 및 플렉소그래피 잉크를 포함하는 액상 잉크 군으로부터 선택된다. 액상 잉크는 낮은 점도(20℃에서, 0.1 내지 5 Pa*s의 범위내)를 가지며, 자성 안료의 배향이 쉽게 이루어지게 한다. 잉크의 건조/경화는 용매 또는 물의 증발 뿐만 아니라, 희석액의 증발, UV-경화, 및 옥시중합반응(oxypolymerization), 가교 반응(cross-linking reaction)과 같은 기타 레티큐레이션(Reticulation) 반응을 포함하는, UV-경화 또는 하이브리드 경화 메커니즘에 기초하여 이루어질 수 있다. 그러나 제시된 잉크 제제는 코팅내 임프린트된(imprinted) 자성 이미지/효과와 관련하여 최적화되지 않았다. 미국 출원 제2002/0160194호는 다층(multi-layered) 자성 안료 및 포일(foil)에 대해 언급하고 있다. 이 개시된 안료 박편은 다양한 종류의 물체 또는 종이에 적용될 수 있는 착색제 조성물(잉크)을 생산하기 위해 결합제 매질내에서 산재될 수 있다. 결합제 매질은 수지(resin) 또는 수지의 혼합물, 및 용매(유기 용매 또는 물)을 포함하고, 그리고 열 가교, 열 경화 또는 열 용매 증발과 같은 열 공정(thermal process), 또는 광화학 가교에 의해 건조/경화될 수 있다. 당해 기술분야에서 사용되는 광학 가변성 잉크 및 코팅 조성물은 밝은 색, 강한 색 변이를 나타내는 것 및 광학 가변성 안료의 가능한 한 적은 양을 사용하여 좋은 기판 커버리지를 수득하는 것을 목표로 한다. 원료 물질 비용을 줄일 뿐만 아니라 잉크의 우수한 인쇄적성 및 프린트의 내구성을 얻기 위해서도 낮은 안료 농도가 바람직하다. 이러한 목적들은 조성물 중량의 50% 이상되는 비교적 많은 양의 유기 용매, 물, 또는 이들의 혼합물과 같은 휘발성 성분들 및 비교적 적은 양의 비휘발성 성분들, 즉 조성물 중량 당 50% 이하 정도의 결합제 매질 및 OVP를 갖는 인쇄 잉크를 제공함으로써 달성된다. 이러한 특정 제제화는 건조공정동안 코팅 층의 부피 감소 및 인쇄된 기판의 평면에서 OVP 입자들의 대응하는 배향을 확실하게 한다. 이것은 광학 효과 안료를 포함하는 대부분의 OVI 제제 또는 코팅 제제의 경우 50%을 초과하지 않는 고체 함량의 용매 또는 물을 기초로 하는 이유이다. 고체 함량은 건조/경화 과정 이후에, 인쇄된 잉크 또는 코팅 층의 비휘발성 화합물 부분을 나타낸다. 그러나 자기 광학 가변성 안료의 경우, 이러한 유형의 잉크 제제는 인쇄된 잉크층에서 이미지, 패턴, 또는 디자인의 자기 유도용으로 사용될 때, 좋지 못한 시각 효과를 나타내는 것이 발견되었다.