KR101551504B1 - 잉크 또는 토너 조성물, 사용 방법 및 이로부터 유래된 제품 - Google Patents

잉크 또는 토너 조성물, 사용 방법 및 이로부터 유래된 제품 Download PDF

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Abstract

종래에, 자성 잉크 및 토너 조성물은, 건조 조성물 또는 액체 현탁액으로서 미세 입자 형태인 자성 물질을 포함한다. 상기 물질은 흑색 또는 어두운 색상이 대부분이다. 바람직한 자성을 보이며, 백색, 실질적으로 백색으로 보이거나, 또는 색깔이 있도록 코팅된 입자를 포함하는, 잉크 또는 토너로 사용되기에 적당한 입자 조성물이 본 명세서에 개시되어 있다. 상기 조성물은, 상기 조성물이 기판에 적절한 방법으로 증착하는 경우에 이에 대응하는 자성층을 생성하는 신규한 기회를 제공한다.

Description

잉크 또는 토너 조성물, 사용 방법 및 이로부터 유래된 제품{INK OR TONER COMPOSITIONS, METHODS OF USE, AND PRODUCTS DERIVED THEREFROM}
본 발명은 프린트용 안료, 잉크 또는 토너를 갖는 제품, 또는 이를 도포한 제품 뿐만 아니라 자성 안료, 잉크 및 토너 조성물 분야에 관한 것이다.
인쇄용 자성 조성물은 당해 기술분야에서 공지되어 있다. 종래에는, 잉크 제조 용도로 적절한 자성 및 전기적 특성을 갖는 자성 물질은, 통상적으로 마이크론(micron) 범위 이상의 입자 크기를 갖는 철, 니켈, 코발트, 이산화 크롬(chromium dioxide), 감마 페리옥사이드(gamma ferrioxide) 및 페라이트(ferrite)의 미세 분할된 금속 분말을 포함한다. 다른 응용에서는, 보안 특성을 제공할 목적으로 입자 자성 물질(토너 조성물과 같음)을 기판에 증착하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 일부 지폐(bank note)는 그 표면에 자성 물질의 은닉선(discreet line) 또는 패턴을 포함할 수 있다. 자성 센서(magnetic sensor)는 상기 자성 물질의 존재를 확인하기 위하여 사용될 수도 있다.
통상적으로, 자성 잉크는 어두운 또는 흑색 색상이며 그 자체로 어둡거나 흑색의 화상을 생성하는 데에만 이상적이다. 상기 자성 입자는, 상기 자성 물질의 고유한 어두운 색상의 결과로서 순수한 색상, 특히 더 밝은 색조를 생성할 가능성을 허용하지 않는다.
그러나 지난 몇 년간, 흑색 이외의 색상 또는 색조를 갖는 자성 물질을 포함한 토너 조성물을 제공하는 기술의 진보가 이루어졌다. 예를 들면, 자성 물질은 코어 자성 입자를 감싸는 하나 이상의 코팅층을 가지도록 개발되었고, 이에 의하여 전체 구조에 표면 특징을 부여하여 색상을 제공할 수 있도록 하였다. 상기 코팅된 미립자 구조는 상기 자성 코어의 초기 제조 이후에, 미리 형성된 입자 위장 미립자(particulate camouflaging particles)를 순차적으로 첨가하여 상기 코어에 점착하도록 제조된다. 그러나, 상기 위장층은 상기 자성 물질 코어의 어두운 색상 또는 흑색 색상을 적절하게 마스크(mask)하기에 충분한 두께를 형성하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 두 층의 점착은 충분한 내구성을 제공하지 못할 수 있다.
다른 예에서, 상기 자성 코어의 어두운 색상 또는 흑색 색상은, 예를 들면 다른 더 밝은 색상 또는 색조의 결합제와 섞은 과립 형태의 자성물질의 혼합을 통하여 부드러워지거나 밝아질 수 있고, 이에 의하여 허용가능한 색상 또는 색조, 또는 하나 이상의 표면 코팅으로 더 용이하게 마스크되는 하나 이상의 색상 또는 색조를 갖는 이종의(heterogeneous) 자성 코어 조성물을 생성할 수 있다. 상기 미립자 물질은 감소된 코어 밀도를 갖는 자성 물질을 함유하며, 이로 인하여 상기 결과로 불충분한 색상 특성에 더하여 상기 입자의 자성에 유해한 효과를 낳을 수 있다.
자성 입자의 색상을 마스크 하는 또 다른 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 일 실시예에서, 자성 입자 물질은 자성 박막 구조를 형성하는 화학기상 증착 공정을 통하여 증착될 수 있다. 상기 박막은 이후 내부 자성 박막을 시각적으로 마스크 하는 비-자성 박막으로 코팅될 수 있다. 상기 레이어링(layering) 기법의 결과로 생산하는 데에는 상대적으로 비용이 들고 여전히 불충분한 색상 특성을 갖는 잉크가 형성된다.
흑색 이외의 색상 또는 색조를 갖거나 대부분의 자성 물질에 통상적인 다른 어두운 색상 또는 흑색 색상을 갖는, 향상된 자성 잉크, 토너, 염료 또는 그 성분의 개발에 대한 요구가 당해 기술분야에 존재하고, 사실이 명백히 알려주는 것은 색상 마그네토그라피(문헌[Handbook of Printed Media, Helmut Kipphan, Springer, 2001]을 참고함)가 없다는 것이다. 또한, 백색이거나 실질적으로 백색 또는 기판에의 직접 도포(예컨대, 직접 인쇄)에 적합한 색상인 경우를 포함하여 밝은 색상 또는 색조인 잉크, 토너 또는 염료의 개발에 대한 다른 요구가 당해 기술분야에 존재한다. 색상, 미감 또는 자성을 변경하기 위하여 백색 자성 잉크, 토너 또는 염료는 다른 자성 또는 비-자성 잉크, 토너 또는 염료와의 혼합에 유용할 수 있다. 예를 들면, 지폐 보안의 분야에서 상기 잉크, 토너 또는 염료는, 복잡한 자성 서명 또는 육안으로 용이하게 판독할 수 없는 은폐된 특성인 다른 자성 기계 판독 특성과 같은 더 정교한 보안 특성을 지폐에 첨가할 수 있다.
종래에, 자성 잉크 및 토너 조성물은, 건조 조성물 또는 액체 현탁액으로서 미세 입자 형태인 자성 물질을 포함하고, 상기 물질은 흑색 또는 어두운 색상이 대부분이다.
본 명세서에서는, 바람직한 자성을 보이며, 백색, 실질적으로 백색으로 보이거나, 또는 색깔이 있도록 코팅된 입자를 포함하는, 잉크 또는 토너로 사용되기에 적당한 입자 조성물을 개시한다.
본 발명에 따른 기판상에 그리고/또는 기판과 통합되는 안료 자성층을 생성하기 위한 기판 도포용 조성물은, (1) 하기를 각각 포함하는 입자:
(i) 자성 물질로 본질적으로 이루어진 코어;
(ii) 상기 입자가 기판에 도포되는 경우에, 50 이상의 헌터 연구소 색상 스케일(Hunter Lab colour scale) L값을 갖는 안료 자성층을 형성하도록 하는 코어를 적어도 실질적으로 감싸고 있는 코팅; 및
(iii) 선택적으로, 상기 코어와 상기 코팅 사이에 각각 배치되고, 그리고/또는 상기 코팅을 적어도 실질적으로 감싸고 있는 하나 이상의 다른 코팅;
(2) 선택적으로는, 존재한다면 적어도 부분적으로 현탁된 상기 입자를 함유하는 액체상; 및
(3) 선택적으로는, 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 조성물의 용도는 입자를 기판 또는 기판의 물질에 증착함으로써, 상기 입자가 상기 기판에 그리고 선택적으로는 상기 기판상에 서로서로 점착하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 안료 자성층은 입자는 기판에 점착하고, 선택적으로는 상기 기판상에서 서로서로 점착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 안료 자성층을 포함하는 물품을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판상에 그리고/또는 기판과 통합되는 안료 자성층을 생성하기 위한 기판 도포용 조성물은, (1) 하기를 각각 포함하는 입자:
(i) 자성 물질로 본질적으로 이루어진 코어;
(ii) 상기 입자가 기판에 도포되는 경우에, 상기 코어의 자성 물질과 상이한 색상 또는 색조를 갖도록 하는 코어를 적어도 실질적으로 감싸고 있는 코팅; 및
(iii) 선택적으로, 상기 코어와 상기 코팅 사이에 각각 배치되고, 그리고/또는 상기 코팅을 적어도 실질적으로 감싸고 있는 하나 이상의 다른 코팅;
(2) 선택적으로는, 존재한다면 적어도 부분적으로 현탁된 상기 고체 입자를 함유하는 액체상; 및
(3) 선택적으로는, 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예는, 바람직한 자성을 보이며, 백색, 실질적으로 백색으로 보이거나, 또는 색깔이 있도록 코팅된 입자를 포함하는, 잉크 또는 토너로 사용되기에 적당한 입자 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 자성층을 포함하는 상기 지폐 보안 특성은 다수의 색상, 또는 본 발명의 자성층의 다수 또는 중복되는 층을 포함할 수 있어서, 예를 들면 색상이 있는 도화 또는 시뮬레이트된(simulated) 사진 등의 형태로 제조되는 더 복잡한 보안 특성을 제공할 수 있다.
적어도 선택된 실시예에서, 본 발명의 일 목적은 기판상에 또는 상기 기판과 통합되는 자성층을 생성하기 위해 상기 기판에의 도포에 적합한 조성물을 제공하는 것이다.
적어도 선택된 실시예에서, 본 발명의 다른 목적은 자성층을 생성하는 방법을 제공하는 것이다.
특정한 예시적인 실시예는 기판상에 그리고/또는 상기 기판과 통합되는 안료 자성층(pigmented magnetic layer)을 생성하기 위해 상기 기판에의 도포를 위한 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 하기를 포함한다:
(1) 하기를 각각 포함하는 입자:
(i) 자성 물질로 본질적으로 이루어진 코어;
(ii) 상기 입자가 기판에 도포되는 경우에, 상기 코어의 자성 물질과 다른 색상 또는 색조를 갖도록 하는 코어를 적어도 실질적으로 감싸고 있는 코팅; 및
(iii) 선택적으로, 상기 코어와 상기 코팅 사이에 배치되고, 그리고/또는 상기 코팅을 적어도 실질적으로 감싸고 있는 하나 이상의 다른 코팅;
(2) 선택적으로, 존재한다면 적어도 부분적으로 현탁된 상기 입자를 함유하는 액체상; 및
(3) 선택적으로, 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
특정한 다른 예시적인 실시예는 기판상에 또는 상기 기판과 통합되는 안료 자성층을 생성하기 위해, 상기 입자들을 상기 기판에 점착시키며 선택적으로 상기 기판상에 서로 점착하도록 상기 입자들을 상기 기판 또는 기판의 물질에 증착시킴으로써 본 명세서에 개시된 상기 조성물의 용도를 제공한다.
특정한 다른 예시적인 실시예는 안료 자성층을 생성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 하기 단계를 포함하는 방법이다:
본 명세서에 개시된 조성물을 기판에 도포하는 단계로서, 입자는 상기 기판 또는 기판의 물질에 점착되고, 선택적으로는 상호간에 점착되고, 이에 의하여 상기 안료 자성층을 형성하는 단계이다.
특정한 다른 예시적인 실시예는 본 명세서에 개시된 조성물을 기판에 증착시킴으로써 제조되는 안료 자성층을 제공하며, 상기 입자는 상기 기판에 점착되고 선택적으로는 상기 기판상에서 서로서로 점착된다.
특정한 다른 예시적인 실시예는 기판 및 본 명세서에 개시된 대로 상기 기판에 증착되는 안료 자성층을 포함하는 물품(article)을 제공한다.
특정한 다른 예시적인 실시예는 지폐의 보안 특성을 제공하며, 상기 보안 특성은 본 명세서에 개시된 안료 자성층을 포함한다.
특정한 다른 예시적인 실시예는 기판상에 또는 상기 기판과 통합되는 안료 자성층을 생성하기 위해 기판에의 도포를 위한 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 하기를 포함한다:
(1) 하기를 각각 포함한 입자:
(i) 본질적으로 자성 물질로 이루어진 코어;
(ii) 상기 입자가 기판에 도포되는 경우에, 상기 코어의 자성 물질과 다른 색상 또는 색조를 갖도록 하는 코어를 적어도 실질적으로 감싸고 있는 코팅; 및
(iii) 선택적으로, 상기 코어와 상기 코팅 사이에 배치되고, 그리고/또는 상기 코팅을 적어도 실질적으로 감싸고 있는 하나 이상의 다른 코팅;
(2) 선택적으로, 존재한다면 적어도 부분적으로 현탁된 상기 입자를 함유하는 액체상; 및
(3) 선택적으로, 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너.
정의:
'흑색( black )': 특이적인 참조 표준을 참고하여 헌터 연구소 색상 스케일(Hunter Lab Colour Scale)에서 10 또는 10 이하의 값을 갖는 어두운 색상 또는 색조를 의미한다.
'코팅( coating )': 상기 입자들을 감싸거나 실질적으로 덮고 있는 자성 코어를 갖는 입자에 도포되거나 적어도 부분적으로 입자를 감싸고 있는 임의의 층을 의미하고, 이에 의하여 상기 입자를 감싸거나, 또는 실질적으로 덮는다. 코팅은 입자의 코어에 직접적으로 도포되거나, 상기 입자에 이전에 도포된 다른 코팅(들)에 도포될 수 있으며, 존재하는 코팅과 원위치에 있는(in situ) 코어 사이에서 예를 들어 화학적 반응에 의해 형성될 수도 있다. 선택된 실시예에서, 예를 들어 자성 코어의 표면과 같이, 코팅은 상기 코팅의 아래에 직접적으로 위치된 물질의 색상 또는 색조를 실질적으로 마스크 하거나 또는 실질적으로 흐리게 할 정도로 충분히 불투명할 수 있다.
'색상"/"색상을 갖는( colour / coloured )': 흑색, 회색, 흰색, 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 청색, 자주색 및 음영, 변형 또는 그 혼합물을 포함한 임의의 색상 또는 색조를 의미한다. 색상은 헌터 연구소 색상 스케일(Hunter Lab Colour Scheme)에서 대표되거나 가시 광선의 특정 주파수의 물질에 의하여 선택적으로 흡수 및/또는 전송되는 결과로 시각 검사(visual inspection)되는 색상 또는 색조는 물론 흑색 및 흰색을 포함한다. 색상 인지는 통상적으로 인간 시력의 요소이거나, 광학 감지 장치(optical sensing device)에 연결된 컴퓨터와 같은 인공 시스템에 의한다.
'교차-결합( cross - linking )': 당해 기술분야에 공지되어 있는, 본 발명의 조성물 입자의 기판 점착을 야기하거나 향상시키는 데에 적절한 임의의 교차-결합 기법을 의미한다. 상기 교차-결합은 산화 기법으로 또는 자외선 방사와 같은 전자기 방사의 도포으로 발생한다.
'증착/증착하다/도포/도포하다( deposition / deposit / application / apply )': 상기 변환가능한 용어는 본 발명의 조성물에 도포하기 위한 임의의 방법 또는 수단, 또는 기판 또는 기판의 물질에 들어가는 임의의 형태의 토너 또는 잉크를 의미한다. 상기 조성물, 토너 또는 잉크는 상기 기판 또는 기판의 물질에 적어도 부분적으로 점착되거나 적어도 부분적으로 그와 혼합되는 것이다. 바람직하게는, 본 발명의 교지(teaching)에 따라 상기 증착 또는 도포은 상기 기판 또는 적어도 상기 기판의 물질의 표면층에 점착되는 자성 입자를 포함하고, 선택적 실시예에서는 자성층을 형성하기 위하여 상기 기판 상에 상기 자성 입자의 다른 입자에의 점착을 포함한다. 상기 결과물인 자성층은 상기 기판 또는 기판의 물질 상에, 실질적으로 상에 또는 부분적으로 안에 위치하고, 예를 들면, 상기 기판의 물질의 흡수성, 다공성 또는 구조(라미네이트(laminate) 또는 화합물 구조와 같은)에 의존한다. 그러나 다른 실시예에서는 '증착' 또는 '도포'은 또한 상기 자성 입자의 상기 기판, 기판의 물질 또는 상기 기판의 표면층과의 혼합물을 포함할 수 있다. 혼합된 기판의 물질 및 자성 입자는 인쇄, 압출 또는 자성 입자/기판의 물질 혼합물의 다른 도포를 통하여 상기 자성층의 순차적 형성을 가능하게 할 수 있다. 따라서 본 발명의 방법 및 상기 방법의 생성물은 선택적으로 순차적 프로세싱과 함께 기판 표면 및/또는 입자와 기판의 물질의 혼합물에의 본 명세서의 조성물 또는 입자의 도포 모두를 포함한다. 이는 상기 기판의 물질 안에 내장되거나 달리 감춰져 있는 상기 자성층에 이를 수 있다.
'고정( Fixing )': 예를 들면 인쇄를 목적으로 상기 잉크 또는 토너의 기판에의 점착도를 유도하거나 향상시키는 것을 의미한다. 적어도 선택된 실시예에서, 고정은 상기 기판 및 증착된 물질을 가열하는 것 또는 자외선 방사를 포함하거나, 상기 기판과 상기 물질 사이의 화학 반응의 유도를 포함할 수 있다. 기계적 고정과 같은 다른 고정 기법은 또한 당해 기술분야에 공지되어 있다.
' 헌터 연구소 색상 스케일( Hunter Lab Colour Scale )': 특정한 물질 또는 물질에 대한 색상 또는 색조의 정도의 귀속을 위하여 당해 기술분야에 공지되어 있는 체계를 의미한다. 상기 스케일은 백색도 또는 흑색도의 정도에 값을 귀속시키는 변수를 포함한다. 헌터 연구소 색상 스케일의 더 자세한 내용을 제공하는 예시 참조는 문헌[Richard S. Hunter 저, "Measurement of Appearance" John Wiley & Sons, Publisher, New York, N.Y. - 1975년 발간]을 포함하나 이에 제한되지는 않고, 상기 참고서는 본 명세서에 반영되었다. 헌터 연구소 색상 스케일에 대한 정보는 Hunter Associates Laboratories Inc, Virginia, USA (www.hunterlab.com)을 통하여 검색될 수 있다.
'잉크( Ink )': 고체 기판의 색상, 색조 또는 다른 외관(예컨대, 반사율, 광택도 등)을 변경하기 위한, 상기 고체 기판에의 도포에 적합한 임의의 색상, 색조 또는 물질을 갖는 임의의 액체를 의미한다. 바람직하게는, 상기 잉크는 본 발명의 교지에 따라 자성 입자 물질을 포함한다. 본 정의는 당해 기술분야에 통상적으로 공지되어 있는 다른 정의에서 벗어나거나 그를 대체하지 않는다. 잉크는 유제(emulsion) 또는 현탁액(suspension)일 수 있고, 예를 들면 착료 및 니스 등과 같이 맑거나 투명하거나 반투명할 수 있다.
'자성(Magnetic)': 물질의 물리적 특성을 의미한다. 사용 가능한 예시적인 자성 또는 자화 가능한 물질은 하기를 포함한다: 코발트, 철 및 니켈과 같은 금속; 알루미늄, 코발트, 구리, 철, 납, 마그네슘, 니켈, 주석, 아연, 안티몬, 베릴륨, 비스무스, 카드뮴, 칼슘, 망간, 셀레늄, 티타늄, 텅스텐 및 바나듐 및 그 혼합물과 같은 금속 합금; 산화 알루미늄, 산화 철, 산화 구리, 산화 니켈, 산화 아연, 산화 티타늄 및 산화 망간과 같은 금속 산화물을 함유하는 금속 화합물; 페라이트(ferrite); 및 그 혼합물. 상기 자성 물질은 자성 물질 중 임의의 유형에 속할 수 있다: 예컨대, 철, 코발트, 니켈; Ni―Co 또는 Nd―Fe―B와 같은 자성 합금; Fe2O3, Fe3O4, 이산화 크롬 CrO2, 페라이트 MFe2O4 (M은 Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mn2+, Co2+, Fe2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+ 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 이온 또는 이온의 혼합물), 가네트(garnet) A3B5O12 (A는 3가 희토류 이온 또는 3가 희토류 이온의 혼합물이고, B는 Al3+, Cr3+, Fe3+, Ga3+, Bi3+ 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 이온 또는 이온의 혼합물임), 2가 이온 Ca2+, Sr2+, Ba2+ 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 M인 헥사페라이트(hexaferrite) MFe12O19, 페로브스카이트(perovskites)와 같은 무기 산화 화합물. 본 발명의 맥락에서 임의의 종류의 물질은, 본 명세서에 개시된 입자에 특정한 자성을 부여하기 위하여 사용될 수 있어 주목할 만하다. 상기 자성은, 예를 들면: 강한(초―) 상자성(paramagnetism); 강자성(ferromagnetism); 페리자성(ferrimagnetism); 반강자성(antiferromagnetism); 반페리자성(antiferrimagnetism) 등일 수 있다. 상기 물질은 상자성 또는 반자성(diamagnetic)일 수 있다. 상기 물질은 연자성, 저보자력(low-coercivity), 중보자력 또는 강자성 유형에 속할 수 있고, 바크하우젠 효과에 의한 탐지를 위하여 제조될 수도 있다. 상기 자성은 또한 0 에르스텟(oersted) 내지 10,000 에르스텟 사이의 잔류 자성에 이를 수도 있다.
' 자성층 ( Magnetic layer )': 알려진 증착 또는 도포 기법 또는 입자 또는 본 발명의 화합물과 기판의 물질의 혼합에 의하여 기판 상에 입자 또는 본 발명의 조성물의 증착 또는 도포함으로써 생성된 기판 위 또는 내(즉, 일부를 형성하는)에 있는 임의의 층을 의미한다. 상기 자성층은 선택적으로 자성 물질을 포함하고, 라미네이트 또는 화합물 구조의 기판층 또는 다른 층의 아래 또는 상에 위치할 수도 있다. 상기 자성층은 통상적으로 특정한 구성 물질의 자성으로 인하여 자성을 보유한다. 상기 자성층은 또한 기판에 대하여 입자의 단일 층을 포함하거나, 상기 기판 위 또는 내에 다른 입자에의 점착으로 인하여 복수의 층을 포함할 수도 있다. 자성층은 또한 본 발명의 조성물과 상기 기판의 물질을 혼합함으로써, 선택적으로 증착, 인쇄 또는 압출과 같은 다른 형태의 다른 공정에 의하여 형성될 수 있으나, ㅇ이에 제한되지는 않는다.
' 실직적으로 흑색인/거의 흑색인( Substantially black / near black )': 특이적 참조 표준을 참조하여 헌터 연구소 색상 스케일 30 또는 30 이하의 값을 갖는 어두운 색상 또는 색조를 의미한다.
'입자( Particle )': 0.1 ㎚ 내지 10,000 ㎚의 직경을 갖는 임의의 입자를 의미하고, (i) 미량 부분의 다른 물질 또는 불순물을 가질 수 있고 본질적으로 자성 물질로 구성된 코어; (ii) 상기 코어의 물질과 상이한 색상 또는 색조를 통상적으로 갖는 코어를 실질적으로 감싸는 코팅; 및 (iii) 선택적으로, 상기 코어와 상기 코팅 사이에 각각 배치되고, 그리고/또는 실질적으로 상기 코팅을 감싸고 있는, 하나 이상의 다른 코팅;을 포함한다. 본 발명에 따른 입자는 나노미터 범위에서, 바람직하게는 1 ㎚ 내지 1000 ㎚ 사이에서 평균 직경을 갖는다. 그러나, 상기 입자의 크기는 1000 ㎚보다 크거나, 1 ㎚보다 작을 수도 있다. 상기 크기에도 불구하고, 상기 입자는 '나노입자(nanoparticles)'로서 본 명세서에서 참조될 수 있다.
'안료( Pigment )': 통상적으로 백색 또는 흑색 또는 헌터 연구소 색상 스케일에 따라 지정되는 임의의 원하는 색상 또는 색조를 갖는 임의의 물질을 의미한다. 안료는 또한 자외선 및 적외선 반사율 특성과 같이 가시광선 이외의 전자기 스펙트럼의 다른 영역의 색상 또는 색조를 갖는다. 상기 안료의 광학적 특성(예컨대, 흡수, 전송, 방출 특성)은 상기 안료의 도포에 의존할 수 있다. 특정한 예시적인 실시예에서는, 안료는 페인트, 에나멜, 잉크 또는 본 발명의 교지에 따라 도포되는 조성물의 용도로 적절한 정도의 재분할을 갖는 특정한 고체를 의미할 수 있다. 본 발명의 선택된 실시예에서는, 분말형 고체는 입자 형태를 띠며, 그 입자는 자성 물질 및 원하는 색상 또는 색조를 상기 입자에 부여하는 코팅을 포함하는 코어를 갖는다. 상기 안료의 색상 또는 색조는 백색이거나 실질적으로 백색이거나, 또는 더 뚜렷한 색상을 가질 수 있으나 이에 제한되지는 않는다:
청색 안료( Blue pigments ): 코발트 청색(cobalt blue), 밝은 청색(cerulean blue), 알칼리 블루 레이크(Alkali Blue Lake), 피콕 블루 레이크(Peacock Blue Lake), 빅토리아 블루 레이크(Victoria Blue Lake), 금속이 함유되지 않은 프탈로시아닌 블루(metal-free Phthalocyanine Blue), 프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine Blue), 파스트 스카이 블루(Fast Sky Blue), 인단트렌 블루(Indanthrene Blue)(RS, BC), 남색(indigo) 등.
녹색 안료( Green pigments ): 크롬 그린(chrome green), 아연 그린(zinc green), 이산화 크롬, 청록색(viridian), 에메랄드 그린(emerald green), 안료 그린 B(Pigment Green B), 나프톨 그린 B(Naphthol Green B), 그린 골드(Green Gold), 애시드 그린 레이크(Acid Green Lake), 말라카이트 그린 레이크(Malachite Green Lake), 프탈로시아닌 그린(Phthalocyanine Green) 등.
적색 안료( Red pigments ): 철단(colcothar), 연단(red lead), 은주홍(silver vermilion), 카드뮴 레드(cadmium red), 카드뮴 머큐리 레드(cadmium mercury red), 안티몬 주홍(antimony vermilion), 퍼머넌트 레드 4R(Permanent Red 4R), 파라 레드(Para Red), 파이어 레드(Fire Red), 파라클로로오르토니트로아닐린 레드(Parachloroorthonitroanilne Red), 리톨 파스트 스칼렛 G(Lithol Fast Scarlet G), 밝은 파스트 스칼렛(Brilliant Fast Scarlet), 웨스턴 주홍(Western Vermilion), 밝은 카민 BS(Brilliant Carmine BS), 퍼머넌트 레드(Permanent Red)(F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), 파스트 스칼렛 VD(Fast Scarlet VD), 불칸 파스트 루빈 B(Vulcan Fast Rubine B), 리톨 레드(Lithol Red), 레이크 레드(Lake Red)(C,D), 안토신 B(Anthocin B), 밝은 스칼렛 G(Brilliant Scarlet G), 리톨 루빈 GK(Lithol Rubine GK), 퍼머넌트 레드 F5R(Permanent Red F5R), 밝은 카민 6B(Brilliant Carmine 6B), 안료 스칼렛 3B(Pigment Scarlet 3B), 보르도 5B(Bordeaux 5B), 톨루이딘 마룬 미디움(Toluidine Maroon Medium), 에오신 레이크(Eosine Lake), 로다민 레이크 B(Rhodamine Lake B), 로다민 레이크 Y(Rhodamine Lake Y), 알리자린 레이크(Alizarine Lake), 티오인디고 레드 B(Thioindigo Red B), 티오인디고 마룬(Thioindigo Maroon) 등.
황색 안료( Yellow pigments ): 나프톨 엘로우 S(Naphthol Yellow S), 한자 엘로우(Hansa Yellow)(10G, 5G, G), 카드뮴 엘로우(cadmium yellow), 아이언 옥사이드 엘로우(yellow iron oxide), 황토색(yellow ochre), 황화 비소(arsenius sulfide), 시안아미드화 납(lead cyanamide), 연산칼슘(calcium plumbate), 한사 엘로우(Hansa Yellow)(GR, A, RN, R), 안료 엘로우L(Pigment Yellow L), 벤진 엘로우(Benzine Yellow)(G,GR), 퍼머넌트 엘로우(Permanent Yellow)(NCG), 불칸 파스트 엘로우(Vulcan Fast Yellow)(5G, R), 타트라진 레이크(Tartrazine Lake), 퀴놀린 엘로우 레이크(Quinoline Yellow Lake), 안트라센 엘로우 BGL(Anthracene Yellow BGL) 등. 색상이 있는 안료는 비한정적으로 금속 산화물 또는 유기 중합체와 같은 백색 물질과 함께, 상기 언급된 것과 같은 색상을 혼합 또는 결합함으로써 생성될 수 있고, 이에 의하여 자성 코어 입자에 도포하기 위한 코팅을 제조하는 데에 적절한 물질을 생성할 수 있다. 또한, 색상이 있는 층은 입자에 도포될 수 있어 상기 코어 물질에 관련하여 백색 코팅 아래에 또는 백색 코팅 상에 위치된다. 임의의 안료는 본 명세서의 교지에 따라 사용될 수 있으며, 예를 들면, 자성 코어 위의 코팅을 위하여 코팅 물질을 형성하거나 그 일부를 형성하기 위한 것 또는 본 발명의 조성물에서의 용도로 입자를 형성하기 위한 것이다.
'안료 자성층 ( Pigmented magnetic layer )': 본 명세서에 개시된 입자를 포함한 조성물을 사용함으로써 기판상에 형성된 임의의 층을 의미하고, 상기 입자는 상기 기판 또는 선택적으로 상기 층을 형성하기 위하여 상기 기판 위의 다른 입자에 점착된다. 상기 층은 자성을 나타내며, 상기 코어 물질 또는 상기 층을 형성하기 위하여 사용된 입자의 색상과는 다른 색상을 자주 갖는다.
'바람직하게는( Preferably )': 본 발명의 가장 광범위한 실시예 중 바람직한 실시예를 의미하거나 그에 우선한다.
'실질적으로 흑색/거의 흑색( Substantially black / near black )': 특이적 참조 표준을 참조하여 헌터 연구소 색상 스케일 30 또는 30 이하의 값을 갖는 어두운 색상 또는 색조를 의미한다.
'실질적으로 백색/거의 백색( Substantially white / near white )': 특이적 참조 표준을 참조하여 헌터 연구소 색상 스케일 70 또는 70 이하의 값을 갖는 밝은 색상 또는 색조를 의미한다.
'기판( Substrate )': 본 발명 조성물의 도포에 적절한 임의의 텍스쳐(texture) 또는 구성의, 적어도 하나의 층을 갖는 임의의 고체 또는 실질적으로 고체인 물질을 의미하고, 상기 기판상에 그리고/또는 상기 기판과 통합하여 자성층을 형성하기 위하여 상기 기판 입자에 도포하는 것을 목적으로 한다. 기판은 임의의 표면 변조 또는 층 구축과 함께 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판은 종이, 플라스틱, 금속, 금속 합금, 목재, 유리, 수지 또는 고무로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
'현탁액( Suspension )': 입자 고체 물질 및 액체의 혼합물을 의미하고, 상기 입자 고체 물질은 중력의 영향 하에서도 중요하게 액체로부터 가라앉지 않으면서 얼마 동안 액체에 현탁되어 잔류하는 적어도 소수의 입자를 포함할 수 있다. 따라서 상기 입자는 그 자체 부력에 의하여 또는 상기 입자에 접촉한 상기 액체에 의하여 부여되는 다른 힘에 의하여 지지될 수 있다. 임의의 현탁액에서 상기 입자의 일부 또는 전부는 중력 또는 다른 힘의 영향 하에서 상기 현탁액의 '기저(bottom)'에 침전될 수 있다. 이는 상기 혼합물이 여전히 현탁액이라는 사실에서 벗어나는 것이 아니다.
'토너( Toner )': 본 발명의 것이든 선행기술의 것이든, 자성을 포함하여 자기장의 영향에 노출되며, 또한 인쇄를 목적으로 기판에 증착되고 적어도 부분적으로 고정될 수 있는 임의의 입자 물질을 의미한다. 토너는 건조된 입자 형태이거나, 현탁액 속의 상기 물질의 적어도 일부는 잔류하는 데에 적합한 액체상을 포함할 수 있다. 본 정의는 당해 기술분야에 통상적으로 공지되어 있는 정의에서 벗어나거나 그를 달리 대체하는 것이 아니다.
'백색( White )': 특이적 참조 표준을 참조하여 헌터 연구소 색상 스케일 90 또는 90 이하의 값을 갖는 밝은 색상 또는 색조를 의미한다.
상당한 발명의 독창성을 통하여, 본 발명의 발명자는 기판상에 또는 그와 결합하여 안료 자성층을 생성하기에 적합한 자성 잉크 또는 토너의 용도로 조성물을 성공적으로 개발하였다. 상기 조성물은 적어도 기판에 도포되었을 때에 다수의 알려진 자성 물질의 어두운 또는 흑색 색상과는 다른 표면 색상 또는 색조를 갖는 자성 입자를 포함한다. 본 발명의 조성물은 본질적으로 자성 물질로 이루어진 코어와 함께 상기 자성 물질의 색상을 중요하게 마스크 하는 상기 코어의 코팅을 포함한 자성 입자를 포함한다. 적어도 선택된 실시예에서는, 상기 결과물인 조성물은 백색이거나 실질적으로 백색이거나 또는 색상이 있으며, 그러나 상기 조성물은 자성층을 형성하기 위하여 기판에 용이하게 증착될 수 있다. 본 발명자는 원하는 자성과 결합하여 인쇄의 용도로 또는 토너로서 기판에 증착될 용도로 동일한 백색도 또는 색상 특성을 나타내는 다른 조성물을 알고 있지 못하다.
본 발명의 조성물의 자성 입자는 바람직하게는 0.1 ㎚ 내지 10,000 ㎚ 사이의 평균 직경을 갖는 입자이며, 대체로 나노미터 크기 범위에 속한다(즉, "나노입자"로 간주될 수 있다). 상기 입자의 용도는 마이크론 크기의 입자에 비하여 몇 가지 장점을 제공한다. 상기 장점은 반대로 상기 물질을 다른 변조 및 순차 도포과 같은 용해 공정에 더 적합하게 만드는 액체에 현탁될 때에 비한정적으로 상기 입자의 퇴적을 감소시킨다. 상기 입자는 미량의 다른 물질 또는 불순물을 가질 수 있는 자성 물질로 구성된 또는 본질적으로 구성된 코어를 포함한다. 다수의 자성 물질은 흑색 또는 어두운 색상을 나타내는 것으로 당해 기술분야에 공지되어 있고, 특히 강자성 물질을 포함한다. 상기 입자는 실질적으로 상기 코어를 감싸며 기판상에 층을 형성하기 위하여 상기 기판에 도포되고, 상기 코어의 자성 물질의 색상과는 다른 색상을 갖는, 적어도 하나의 코팅을 포함한다. 예를 들면, 상기 층은 적어도 실질적으로 백색인 색상 또는 색조를 나타내거나 더 어두운 색상을 가질 수도 있다. 따라서 선택된 실시예에서는, 상기 입자 위의 상기 코팅은 상기 코어의 자성 물질의 임의의 어두운 또는 흑색 색상 또는 색조를 실질적으로 마스크 하기에 충분한 두께를 갖는다.
다른 코팅층도 상기 코어와 상기 실질적으로 백색이거나 색상 있는 층 사이에 또한 존재하거나, 상기 입자의 원하는 표면 점착 또는 광학적 특성을 부여할 목적으로 상기 실질적으로 백색이거나 색상 있는 층을 감쌀 수 있다. 그러나, 상기 다른 코팅층은 원하는 색상 특성을 본 발명의 조성물의 입자에 또는 기판 상에 형성된 상기 결과물인 자성층에 부여하기 위하여 반드시 필요한 것은 아닐 수 있다. 따라서, 적어도 본 발명의 선택된 실시예에서는, 상기 조성물은, 단지 자성 코어 및 단일 코팅층을 포함한다는 의미에서 구조가 매우 간단한 입자를 포함하며, 상기 단일 코팅층은 원하는 색상 또는 시각적 특성을, 상기 코어 물질에 의하여 부여되는 상기 입자를 도포함으로써 형성되는 자성층으로부터 벗어남이 없이, 상기 입자(특이적으로는, 기판의 물질에 상기 입자를 도포함으로써 형성되는 상기 자성층)에 부여하기에 충분하다. 적어도 부분적으로 본 발명은, 상기 입자가, 예를 들면 의학적 치료, 진단 또는 연구 도포 이외에도 도포될 수 있으며, 기판에의 증착을 통하여 인쇄 목적과 같은 사실상 자성층의 형성에 이용될 수 있다는 구현을 포함한다.
예기치 않게, 본 발명의 조성물은 고품질의 내구성이 있는 자성층을 형성하기 위하여 기판에 도포될 때, 예를 들면 알려진 인쇄 또는 다른 기법을 사용할 때 원하는 특성을 나타낸다. 상기 입자는 기판에의 증착, 점착 또는 고정을 위한 충분한 자기장 강도를 보유하나, 그 낮은 질량은 증착에 필요한 관성력(inertia)을 감소시킨다. 따라서 자성층 형성은 신속하고 효율적일 수 있다. 선택된 실시예에서, 상기 입자의 색상 또는 색조는 주된 코팅의 도움으로 본 발명의 조성물을 광범위한 인쇄 도포에 적합하도록 한다. 상기 입자는 원형 그대로 사용될 수도 있으며, 상기 입자의 색상은 상기 코팅에 따라 결정된다. 상기 입자는 선택적으로 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 다양한 색상 또는 색조를 제공하는 색상 있는 입자 물질과 혼합될 수도 있다. 상기와 같이, 본 발명의 조성물은 기존의 색상 있는 잉크 또는 입자 물질을 변조(예컨대, 밝게 또는 어둡게 만드는)하여 그 색역(colour gamut)을 증가시킬 기회를 제공한다.
선택된 실시예에서, 본 발명의 조성물은 더 밝은 색상 또는 실질적으로 백색인 자성 토너 및 잉크에 대한 인쇄, 잉크 및 토너 산업의 수요를 충족시킨다. 단일한 코팅은 그 자체로 적어도 실질적으로 이면에 있는 상기 자성 코어 물질의 색상을 마스크 할 정도로 충분히 불투명하며, 이는 당해 기술분야에서 중요한 진보를 보여준다. 예를 들면, 본 발명의 조성물 내의 상기 입자는 백색 또는 밝은 색상을 갖는 단일한 코팅을 가질 수 있고, 상기 자성 코어 물질의 더 어두운 색상을 마스크 하기에 충분하다. 따라서, 백색이거나 실질적으로 백색인 또는 밝은 색상의 자성층은 본 발명의 조성물을 사용하여 다수층의 입자 또는 당해 기술분야에 공지되어 있는 다른 유형의 입자를 포함한 조성물에 대한 수요 없이도 달성될 수 있고, 이 경우 제조하기에 더 복잡하고 고비용일 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 입자는, 본질적으로 자성 물질로 이루어진 상기 코어 물질의 어두운 또는 흑색 색상을 마스크 하는, 백색이거나 실질적으로 백색인 코팅보다 더 어두운 색상일 수 있다. 본 명세서에 기술되는 선택된 실시예는 백색이거나 실질적으로 백색인 코팅을 갖는 입자를 포함한 조성물 또는 안료를 의미하지만, 색상이 백색이거나 실질적으로 백색인 자성층을 발생시키기 위하여, 본 발명은 상기 측면에 제한되지 않는다. 본 발명은 본질적으로 자성 물질, 백색이거나 실질적으로 백색인 코팅, 충분한 불투명성 또는 두께를 갖는 또는 상기 자성 물질의 색상을 마스크 하거나 실질적으로 마스크 하는, 더 어두운 색상의 코팅, 상기 백색이거나 실질적으로 백색이거나 색상을 갖는 층 아래에 즉시 배치되는 층으로 구성된 입자를 포함한 임의의 조성물 또는 안료를 포함한다. 본 발명자는 상기 소규모 자성 코어 입자의 결합된 용도는 마스크 하기 위한 층과 배합하여 본 발명의 조성물 및 안료 상에 광범위한 증착 및 인쇄 기법이 이용가능하도록 긴요하게 원하는 특성을 부여하기에 충분하다는 것을 알게 되었다. 본 발명의 조성물 및 안료에 의하여 나타나는 상기 원하는 특성은 적어도 부분적으로 자기장 강도의 크기에 관련한, 상기 입자의 소규모 크기에 따른 것이다.
일 실시예에서, 본 발명은, 기판상에 그리고/또는 상기 기판과 통합되는 안료 자성층을 생성하기 위해 기판에의 도포를 위한 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 하기를 포함한다:
(1) 입자는 각각 하기를 포함한다:
(i) 자성 물질로 본질적으로 이루어진 코어;
(ii) 상기 입자가 기판에 도포되는 경우에, 상기 코어의 자성 물질과 상이한 색상 또는 색조를 갖는 기판상에 안료 자성층을 형성하도록 하고, 적어도 실질적으로 상기 코어를 감싸고 있는 코팅. 다른 선택된 실시예에서는, 적어도 실질적으로 상기 코어를 감싸고 있는 코팅은 상기 입자가 기판에 도포되는 경우에 적어도 50 또는 적어도 80, 또는 적어도 95의 헌터 연구소 색상 스케일 L값을 갖는 안료 자성층을 형성하도록 한다. 본질은 간단한 반면에, 상기 조성물은 기판 상에 자성, 안료 층의 형성에 관련한 인쇄 및 다른 기법을 위한 좋은 기회를 제공하며, 그러나 상기 조성물은 제조 및 용도에 단순히 관련한다. 또한 본 발명의 상기 조성물은, 상기 입자 코어 조성물에 관련하여 백색이거나 실질적으로 백색이거나 또는 밝은 색상인 안료 자성층의 형성을 가능하도록 한다. 상기 중요한 개발은 유용하며 신뢰할 수 있는 백색이거나 거의 백색인 잉크 또는 토너 조성물에 대한 당해 기술분야의 오랜 요구를 다루고 있다. 본 발명자는 하나의 코팅만을 갖는 입자를 포함한, 본 명세서에 개시된 조성물은 백색이거나 거의 백색이거나 밝은 색상인 잉크 및 토너를 필요로 하는 인쇄 도포에 적합하다는 것을 발견하였다. 놀랍게도, 상기 단일 코팅은 상기 입자의 자성 코어 물질의 더 어두운 색상 또는 색조를 적어도 실질적으로 마스크 하기에 충분할 수 있다.
선택된 실시예에서는, 하나 이상의 다른 코팅(들)은 상기 코어와 상기 코팅 사이에 각각 배치될 수 있고, 그리고/또는 상기 다른 코팅(들)은 상기 입자에 대하여 원하는 표면 색상, 반사율 또는 다른 특성 및 품질을 달성하기 위하여 요구되는 상기 백색 코팅을 실질적으로 감쌀 수 있다. 다른 실시예에서는, 표면 코팅은 현탁액에서 상기 입자의 성능을 향상시키기 위하여 또는 건조된 형태로 또는 현탁액에서 상기 입자의 유동성을 향상시키기 위하여 제공될 수 있다.
상기 언급된 입자를 포함한 본 발명의 조성물은 선행기술의 다수의 토너에 통상적인 건조된 형태일 수 있고, 또는 현탁액을 형성하는 액체상과 혼합되거나 상기 액체상 입자의 적어도 일부를 현탁시키는 액체상과 혼합될 수도 있다. 액체상에 대한 수요는 증착의 본질과 방법, 및 상기 조성물이 증착되는 기판에 의존할 것이다. 건조된 형태로 또는 액체 현탁액의 형태로 토너 또는 잉크의 기판 증착에 대한 다수의 기법들이 당해 기술분야에 공지되어 있고, 본 발명의 조성물은 상기 기법들의 모두는 아니지만 대부분에 적절한 것으로 믿어진다.
또한, 본 발명의 조성물에 사용된 입자는 임의의 적절한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 입자의 코어는 선택된 과립화(granulation) 기법에 의하여 생성되거나 성장 억제제에 의하여 크기가 제한된 가용성 전구체(precursor)로부터 생성될 수 있다. 가용성 전구체의 경우, 예를 들면, 열분해법, 초음파분해법 또는 화학적 또는 전기적 환원에 의하여 고체 입자 물질로의 변형은 달성될 수 있다. 상기 기법의 두 가지 실시예는 문헌[Burke et al. (2002) Chem. Mater. 14, 4752-4761] 및 본 명세서에 인용된 참고문헌들에 예시되고 있고, 상기 참고서는 본 명세서에 반영되었다. 본 발명의 교지에 따른 용도로 코팅된 입자의 제조 방법의 또 다른 실시예는 문헌[Burke et al. (2002) Chem . Mater . 14, 4752-4761] 및 문헌[Vestal and Zhang (2003) Nano Letters, 3(12), 1739-1743]에서 제공되고 있고, 상기 참고서는 본 명세서에 반영되었다. 통상적으로, 코팅된 입자의 제조 기법은 액체 용액 또는 현탁액에서의 반응에 관련하고 있다. 액체 용액 또는 현탁액에서의 반응에 관련하지 않은 다른 기법도 또한 당해 기술분야에 공지되어 있다. 상기 기법은, 예를 들면 화학기상 증착에 의하여, 예를 들면 상기 안료 물질의 건조 증착을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 예를 들면 상기 입자의 색상 또는 색조 이외의 색상 또는 색조를 갖는, 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너를 또한 포함할 수 있다. 다른 잉크 또는 토너 조성물과 본 명세서에 개시된 조성물의 혼합은, 건조 입자 또는 액체 형태이든 간에, 다른 색상, 색조 또는 반사율 특성을 갖는 자성층의 제조를 가능하게 할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기 기술된 코팅된 입자, 및 또한 다른 잉크, 염료, 희석제, 부형제 등과 상기 코팅된 입자의 모든 혼합물을 포함한 본 발명의 모든 조성물을 포함한다.
본 발명의 자성층을 제조하기 위한 백색이거나 실질적으로 백색인 입자의 용도는 특정하게 바람직한 특성을 나타낸다. 본 발명 잉크 및 토너 조성물의 입자는, 바람직하게는 상기 자성 코어의 색상을 마크크 할 수 있을 만큼 충분히 불투명하거나, 상기 백색인 코팅 아래에 직접 배치되고, 적어도 상기 입자에 대하여 시각검사된 임의의 다른 코팅(존재한다면)의 색상을 마스크 할 수 있을 만큼 충분히 불투명한, 실질적으로 백색인 코팅을 포함한다. 본 발명은 오프화이트(off-white)(예컨대, 헌터 연구소 색상 스케일에서 95의 L값을 가짐) 또는 실질적으로 백색(헌터 연구소 색상 스케일에서 70의 L값을 가짐)으로 보이는 코팅은 물론, 백색(헌터 연구소 색상 스케일에서 100의 L값을 가짐) 및 덜한 백색(헌터 연구소 색상 스케일에서 50 내지 70의 L값을 가짐)으로 보이게 하는 코팅을 포함한 입자의 용도를 포함한다. 상기 실질적으로 백색인 코팅으로 인하여 상기 자성 입자에 부여되는 백색도의 정도는 중요하게 다양할 수 있다. 본 발명은 헌터 연구소 색상 스케일에서 적어도 50의 L값을 갖는, 적어도 하나의 코팅층을 갖는 입자를 포함한 조성물 및 그 용도를 포함한다. 본 발명은 일단 기판상에 자성층을 형성하기 위한 기판에 도포되는 헌터 연구소 색상 스케일에서 적어도 50의 L값을 갖는 자성층을 제조하고, 적어도 하나의 코팅층을 갖는 입자를 포함하는 조성물을 또한 포함한다.
상기 입자는 임의의 불규칙한 형상 또는 형태를 가질 수 있고, 실질적으로 구형일 수도 있다. 통상적으로 각 입자는 직경 0.1 ㎚ 내지 10,000 ㎚, 바람직하게는 직경 10 ㎚ 내지 80 ㎚의 범위의 크기를 가질 수 있다. 각 입자상에 상기 백색이거나 실질적으로 백색이거나 색상이 있는 코팅은 상기 입자에, 또는 기판에 상기 입자를 포함한 조성물을 도포함으로써 형성된 자성층에 원하는 미적 특성을 부여하기에 적절한 임의의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 코팅은 1 ㎚ 내지 200 ㎚, 더 바람직하게는 5 ㎚ 내지 50 ㎚의 평균 두께를 갖는다. 상기 바람직한 코팅 두께는 특히 원하는 색상 및 자성을 갖는 입자를 생성하는 것 같다.
각 입자의 코어는 자성을 나타내는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 상기 물질은 Fe, Ni, Co, 환원성 금속 산화물(reducible meal oxide), 산화 제1철(ferrous oxide), 산화 니켈(nickel oxide) 및 MFe2O4의 구조식을 갖는 페라이트(ferrite)(M은 2가의 금속 이온 또는 2가의 금속 이온의 혼합물)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 바람직하게, 상기 코어는 상기 자성 물질 또는 자성 물질의 혼합물로 이루어진다. 그러나 상기 코어는 또한 상기 입자 제조 공정에서 파생된 미량의 다른 물질 또는 불순물을 포함할 수 있다.
각 입자를 실질적으로 감싸는 코팅은 합리적 효율로 자성 코어(또는 중간층)에 점착되는 임의의 물질, 혼합물, 화합물 또는 원소를 포함할 수 있고, 요구되는 헌터 연구소 색상 스케일의 백색도 또는 색상의 정도를 갖는다. 상기 물질은 금속 화합물(예컨대, 실리카[SiO2], 초크(chalk)[탄산칼슘, CaCO3], 티타니아[이산화 티타늄, TiO2], 지르코니아[이산화지르코늄, ZrO2], 바리타[황산 바륨, BaSO4] 석고(gypsum)[황산 칼슘, CaSO4], 분말 유리, 산화 아연[ZnO] 및 황화 아연[ZnS]) 및 유기 중합체(예컨대, 선택적으로 기능화되는 폴리이소부틸렌(functionalized polyisobutylene), 선택적으로 기능화되는 폴리에틸렌(polyethylene), 선택적으로 기능화되는 폴리스티렌(polystyrene), 라텍스(latex))를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 백색 코팅 물질의 다른 실시예는 수지(resin), 세라믹(ceramics) 등을 포함할 수 있다. 상기 코팅 물질 중 임의의 것은 본 명세서에 기술되거나 당해 기술분야에 공지되어 있는 임의의 안료와 혼합되거나 그로 대체될 수 있다.
선택된 실시예에서, 각 입자의 코팅은 높은 굴절율(high refractive index)을 갖는 물질, 높은 흡입력(high hiding power)을 갖는 물질, 높은 광 산란 효율(high light scattering efficiency)을 갖는 물질, 매우 불투명한 물질, 금속 산화물 또는 유기 중합체를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 조성물에서 상기 액체상은 적어도 부분적으로 현탁된 상기 입자를 보유하는 데에 적절한 임의의 액체 물질 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 액체상은 임의의 수용성 또는 유기 용매를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않고, 상기 용매는 바람직하게는 부식시키지 않거나, 달리 말하면 기판에 상기 입자의 도포를 방해하지 않는다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은, 예를 들면 상기 기판에 상기 조성물의 입자를 증착함으로써, 기판상에 또는 기판과 통합되는 안료 자성층을 생성하는 본 발명의 조성물의 용도를 포함한다. 상기 용도는 본 명세서에 기술된 본 발명의 조성물 중 임의의 것까지 포함한다. 상기 용도에 따른 적절한 물질은, 자성층을 형성하는 상기 입자의 매트릭스에의 점착에 적절한 임의의 매트릭스를 갖는 임의의 대상물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판의 물질는 하기로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다: 종이, 플라스틱, 금속, 금속 합금, 목재, 유리, 수지 및 고무. 종이, 플라스틱 및 다른 물질의 경우에, 상기 기판은 결국, 예를 들면, 지페의 용도를 위한 것이고, 상기 자성층은 상기 지폐에 보안 특성을 제공한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 안료 자성층을 생성하는 방법을 제공하며, 그 방법은 하기의 단계를 포함한다: 본 명세서에 개시된 조성물을 도포하는 단계, 상기 입자가 안료 자성층을 형성하기 위하여 상기 기판 또는 기판의 물질에, 그리고 선택적으로는 상호간에 점착하는 단계.
상기 도포 단계는 당해 기술분야에 공지되어 있는 임의의 유형의 도포 방법을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도포 단계는 하기의 단계를 포함한다:
필요하다면, 상기 입자를 액체와 혼합하여 상기 입자를 상기 액체 속의 적어도 부분적인 현탁액에 넣어 현탁액을 형성하는 단계;
선택적으로 자기장의 존재 하에서, 상기 현탁액을 상기 기판 또는 기판의 물질와 접촉시키는 단계;
상기 도포된 현탁액으로부터 상기 액체의 적어도 일부를 제거하는 단계; 및 필요하다면 상기 기판에 상기 입자를 고정시키는 단계.
상기 제거 단계는 활성 단계일 수 있고, 예를 들면 가열, 냉각, 흡입, 마이크로파 노출 등을 포함할 수 있고, 상기 제거 단계는 또한 수동적일 수 있으며, 예를 들면 증기화 또는 모세관 작용을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 제거 단계는 상기 현탁액의 액체상의 존재 하의 환원에 이르는 최종적으로 임의의 메커니즘을 포함할 수 있다.
또한, 도포 단계는 하기의 단계를 포함할 수도 있다:
선택적으로 자기장의 존재 하에서, 상기 입자를 적어도 실질적으로 건조된 형태로 상기 기판과 접촉시키는 단계; 및
필요하다면, 상기 입자를 상기 기판에 또는 기판 내에 고정시키는 단계.
또한 도포 단계는 하기의 단계를 포함할 수도 있다:
상기 입자를 상기 기판과, 선택적으로는 산화에 의하여 또는 자외선 교차-결합에 의하여 교차-결합하는 단계.
본 명세서에 기술된 임의의 방법에서, 고정하는 각각의 단계는, 예를 들면, 상기 기판 및 증착된 입자의 가열을 포함할 수 있다. 다른 고정 기법은 상기 입자의 상기 기판에의 점착을 위한 화학적 또는 정전기적 메커니즘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 고정은 상기 입자의 상기 기판과의 점착 정도 또는 강도, 그리고/또는 다른 입자와의 점착 정도 또는 강도를 유도하거나 향상시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 대로 기판상에 조성물을 도포함으로써 제조되는 자성층을 포함하며, 상기 조성물의 입자를 상기 기판에, 선택적으로는 상기 기판상의 다른 입자에도 점착시키기 위한 것이다. 본 발명의 자성층은 조성물을 자성 입자 물질의 증착을 위한 공지된 임의의 방법에 따라 기판상에 도포함으로써 제조될 수도 있다. 일 실시예에서, 상기 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있는 레터프레스(letterpress) 기법을 포함할 수 있고, 상기 기법은 요구되는 화상을 생성하기 위하여 잉크가 발라진 표면을 이용하는 것이다. 다수의 다른 인쇄 기법은 당해 기술분야에 공지되어 있고, 그 중 다수의 기법은 본 발명의 교지에 따라 입자의 기판에의 증착에 도포가능할 것이다.
본 발명은, 또한 기판 및 본 발명의 기판상의 안료 자성층을 포함하는 물품(article)을 포함한다. 바람직한 실시예에서는, 상기 기판은 지폐일 수 있고, 상기 자성층은 보안 특성을 상기 지폐에 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 자성층은흑색 또는 어두운 색상 이외의 색상 또는 색조를 가질 수 있고, 용이하게 그리고 눈에 띄지 않게 상기 구조에 구체화되거나 또는 상기 지폐의 표면에 구체화될 수 있다.
보안 특성을 지폐 상에 생성하기 위한 본 발명의 자성층은 임의의 특정한 잉크 또는 토너 색상, 또는 임의의 특정한 형상, 패턴 또는 외형을 갖는 것에 제한되지 않음을 주의해야 한다. 본 발명의 자성층을 사용하여 생성된 지폐 보안 특성은 임의의 상상 가능한 형상, 패턴 또는 외형, 및 잉크 또는 토너 색상 및 색조의 임의의 상상가 능한 배합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 지폐 보안 특성은, 예를 들면 소매업자에게 배포하기에 적절하고, 특이적으로 미리 형성된 자성 서명 판독기를 통하여 자성 잉크만 탐지가능한("판독가능한") 특이적 패턴을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 본 발명의 자성층을 포함하는 상기 지폐 보안 특성은 다수의 색상, 또는 본 발명의 자성층의 다수 또는 중복되는 층을 포함할 수 있어서, 예를 들면 색상이 있는 도화 또는 시뮬레이트된(simulated) 사진 등의 형태로 제조되는 더 복잡한 보안 특성을 제공할 수 있다. 사용된 상기 조성물의 색상 및/또는 색조는 상기 지폐의 보안 특성의 정도를 다양화하기 위하여 조정될 수도 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 본 도포에서 개시되고 설명된 상기 조성물 또는 입자 중 임의의 것으로 이루어진 안료를 포함한다. 상기 안료는 상기 입자를 코팅하는 데에 사용된 물질에 따라 백색이거나, 실질적으로 백색이거나 색상이 있을 수 있다. 본 발명의 안료는 건조된 형태로 사용될 수도 있고, 또는 원하는 안료의 도포를 위해 요구되는 임의의 담체, 희석제, 부형제 물질과 혼합될 수도 있다.
본 발명은 상기 조성물, 그 용도, 자성층 생성 방법 및 본 발명의 자성층 자체의 특이적인 실시예를 참조하여 기술된 반면에, 당업자는 본 명세서에 기술되고 청구되는 대로 다른 조성물, 그 용도, 자성층 생성 방법 및 자성층이 합리적으로 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 잘 알 것이다. 특허신청자의 의도는 이에 덧붙여 본 청구의 범위 안에 다른 실시예를 포함시키는 것이다.

Claims (33)

  1. 기판상에 및/또는 기판과 통합되는 안료자성층을 생성하기 위한 기판 도포용 조성물에 있어서, 상기 조성물은 입자들을 포함하되, 상기 입자들 각각은:
    자성 물질로 이루어진 코어; 그리고
    상기 입자들이 기판에 도포되는 경우에, 50 이상의 헌터 연구소 색상 스케일(Hunter Lab colour scale) L값을 갖는 안료 자성층을 형성하도록 하는 코어를 적어도 감싸고 있는 하나의 코팅으로서, 상기 코어의 색상을 완전히 은폐하도록 충분히 불투명한 코팅;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅은, 상기 입자들이 기판에 도포되어 안료 자성층을 형성하는 경우에 80 이상의 헌터 연구소 색상 스케일 L값을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅은, 상기 입자들이 기판에 도포되어 안료 자성층을 형성하는 경우에 95 이상의 헌터 연구소 색상 스케일 L값을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자들은 시각 검사시에 백색으로 보이는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자들은 시각 검사시에 색상이 있는 것으로 보이는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자들 각각의 코어는 0.1 ㎚ 내지 10,000 ㎚의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자들 각각의 코팅은 1 ㎚ 내지 200 ㎚의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어는, Fe, Ni, Co, 환원성 금속 산화물(reducible meal oxide), 산화 제1철(ferrous oxide), 산화 니켈, 및 M이 2가의 금속 이온 또는 2가의 금속 이온의 혼합물인 MFe2O4의 식을 갖는 페라이트(ferrite)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자들 각각의 코팅은, 금속 화합물 또는 유기 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 금속 화합물은, SiO2, CaCO3, TiO2, ZrO2, BaSO4, CaSO4, ZnO 및 ZnS 중 적어도 하나로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 중합체는, 폴리이소부틸렌(polyisobutylene), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리스티렌(polystyrene) 및 라텍스(latex)로부터 선택되는 유기중합체인 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 안료 자성층을 생성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    입자들이 기판 또는 상기 기판의 물질에 점착하여 안료 자성층을 형성하도록, 제 1 항의 조성물을 기판에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안료 자성층을 생성하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 도포하는 단계는, 상기 입자를 액체와 혼합하여 상기 입자를 상기 액체에서 적어도 부분적인 현탁액에 넣어 현탁액을 형성하는 단계; 상기 현탁액을 상기 기판 또는 기판의 물질과 접촉시키는 단계; 및 상기 도포된 현탁액으로부터 상기 액체의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 도포하는 단계는, 적어도 건조된 형태에 있는 상기 입자를 상기 기판과 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 도포하는 단계는, 산화 또는 자외선 교차-결합에 의하여 상기 입자를 상기 기판과 교차-결합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1항의 조성물을 기판에 증착시켜서 제조된 안료 자성층에 있어서, 입자는 기판에 점착되는 것을 특징으로 하는 안료 자성층.
  21. 기판 및 상기 기판상에 증착되는 제 20 항의 안료 자성층을 포함하는 물품.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 물품은 지폐이고, 상기 자성층은 상기 지폐에 보안 특성을 제공하는 것을 특징으로 하는 물품.
  23. 삭제
  24. 기판상에 및/또는 기판과 동합되는 안료 자성층을 생성하기 위한 기판 도포용 조성물에 있어서, 상기 조성물은 입자들을 포함하되, 상기 입자들 각각은:
    자성물질로 이루어진 코어; 그리고
    상기 입자가 기판에 도포되는 경우에, 상기 입자가 상기 코어의 자성물질과 상이한 색상 또는 색조를 갖는 안료로 도포된 자성층을 형성하도록 상기 코어를 적어도 감싸고 있는 하나의 코팅으로서, 상기 코어의 코팅을 완전히 은폐하도록 충분히 불투명한 코팅;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 각각의 코어는 10 nm 내지 80nm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 각각의 코팅은 5 nm 내지 50 nm의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  27. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자 각각은 상기 코어 및 상기 코팅들 사이에 배치되고, 그리고/또는 상기 코팅을 적어도 감싸도록 배치된 하나 이상의 추가적인 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 도포용 조성물은 현탁액 중에 상기 입자들이 적어도 부분적으로 보유되는 액체상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 도포용 조성물은 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 액체상은 수성 용매 또는 유기 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  31. 제 24 항에 있어서,
    상기 입자들 각각은 상기 코어 및 상기 코팅 사이에 배치되고, 그리고/또는 상기 코팅을 적어도 감싸도록 배치된 하나 이상의 추가적인 코팅들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  32. 제 24 항에 있어서,
    상기 기판 도포용 조성물은 현탁액 중에 상기 입자들이 적어도 부분적으로 보유되는 액체상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
  33. 제 24 항에 있어서,
    상기 기판 도포용 조성물은 하나 이상의 다른 자성 또는 비-자성 잉크 또는 토너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포용 조성물.
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