KR102293378B1 - 위조방지 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 직물을 포함하고, 상기 직물은 일방향성 직물인 것을 특징으로 하는 위조방지 필름, 이름 포함하는 위조방지 물품 및 위조방지 필름의 제조방법을 제공한다.

Description

위조방지 필름 및 이의 제조방법{Anti-counterfeiting film and method for manufacturing the same}

본 발명은 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 직물을 포함하는 위조방지 필름으로, 상기 직물은 일방향성 직물인 것을 특징으로 하는 위조방지 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

소프트웨어, CD, DVD, 유가증권, 양주, 약품 등과 같은 고가 물품의 위조 행위가 큰 사회적 문제로 대두되고 있다. 위조되어 생산된 물품은 대부분 낮은 품질 또는 저가로 판매되기 때문에, 위조된 물품과 동일한 정품을 제조하는 기업으로서는 기업의 신뢰도 및 경제적 측면에서 막대한 피해를 입을 수밖에 없다. 최근에도 위조 범죄 사례가 빈번하게 나타나면서 금융이나 보안문서의 거래 사용자들의 불안감은 날로 커지고 있다. 이에 따라, 유가 증권류 또는 보안 제품의 위조를 미연에 방지하고자 하는 수요가 날로 증가하고 있다.

이러한 위조 문제를 해결하기 위해서 기업들은 위조를 곤란하게 하는 기술 또는 진품과 위조품을 판별하는 기술 등을 제품에 부여함으로써 위조품의 유통방지에 노력을 기울이고 있다.

위조 방지를 위해 제품에 부여되는 대표적인 것으로서는 홀로그램(hologram)을 들 수 있다. 홀로그램은 입체상을 재현하는 간섭 줄무늬를 기록한 매체로서 홀로그래피의 원리를 이용하여 만들어진다. 그러나, 홀로그램으로 기록될 수 있는 정보에는 한계가 있기 때문에 정교한 홀로그램을 제작하기가 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제점은 디지털 스캐너와 같은 홀로그램 복제 기구 등에 의해 홀로그램이 복제되기 시작하면서 더욱 부각되었다.

기존의 위조 방지 섬유의 제조방식은 크게 2가지로 분류된다. 한가지 방법은, 긴 필라멘트사를 제조한 후 길이 방향을 따라 단사로 절삭하여 종이에 혼입하는 것으로, 섬유 직경은 일반적으로 100㎛ 보다 작고 절단길이는 일반적으로 3~10mm이며, 1mm 보다 짧은 것은 매우 드물다. 상기 공정을 통해 형성한 섬유의 시각적 특징은 섬유의 길이를 제외하고는 원래 필라멘트사와 동일하다. 또 다른 방법은, 플라스틱 박막 상에 평면의 패턴을 인쇄한 후 플라스틱 박막에 대하여 분할 절삭을 진행하는 것으로, 박막의 평면구조로 인해 형성한 섬유의 시각적 특징은 일정한 한계가 존재하게 된다. 상기 2가지 제조방식에 의하면, 자체의 공정원리의 한계로 인해, 제조된 위조 방지 섬유는 띠형 또는 평면 형상을 가진다. 띠형의 위조 방지 섬유의 시각적 특징에는 큰 한계성이 있고, 섬유의 길이에 제한을 받을 뿐만 아니라 종이에 삽입시에 형성되는 패턴에 제약이 있다는 단점이 있다. 또한, 평면 형상의 위조 방지 섬유를 종이에 삽입시에도 방향성만 양호할 뿐 패턴에 제약이 따르는 것은 마찬가지다.

최근에는, 고유한 단면 모양을 갖는 복합섬유를 제조하여 지폐나 증서 등의 위조를 방지하기 위한 보안사의 연구개발이 이뤄지고 있으나, 실을 방사한 뒤 제조된 섬유를 일정 방향으로 배열한 뒤, 다시 종이에 압착시켜 패턴을 형성하는 방법으로 제조되어 공정의 번거로움이 있다. 또한, 필름의 경우에는, 섬유와 필름이 우수한 계면을 형성하지 못하기 때문에 강도가 우수한 물성의 필름을 얻을 수 없는 문제점이 남아있다.

또한, 인쇄 기술의 발달과 함께 명함, 화폐 그리고 인증서 등 종이를 대체할 재료로서 폴리프로필렌(PP)등의 폴리올레핀 고분자 필름을 사용하고자 하는 시도가 계속되고 있다. 하지만, 폴리올레핀 고분자 필름은 고성능을 요구하는 특수목적으로 사용되기에 낮은 인장 및 인열강도 때문에 응용분야가 확장되지 못하는 한계를 가지고 있다. 폴리올레핀계 고분자 필름의 약점을 보완하기 위해서 섬유로 필름을 강화시켜 복합재료화하는 방법으로 물성을 개선할 수는 있지만, 마이크로미터 수준의 섬유재료를 필름 내부에 균일하게 분산시키고 복합화하기 위해서는 고도의 기술이 요구되므로 용이하게 구현하기 어렵다. 최근에는, 마이크로섬유를 넘어 나노수준의 섬유보강재를 사용하여 계면을 극대화하는 기술이 요구되고 있으나 미세-나노 섬유보강재를 사용하면 매트릭스와 계면을 형성하는 섬유의 표면적이 기하급수적으로 증가하여 균일한 물성을 얻기가 더욱 어려워지는 문제가 남아있다.

이를 해결하기 위한 방법으로, 크게 물리적 분산과 화학적 분산 방법이 많이 연구되고 있으나, 물리적 분산의 경우에는 시간 및 강도의 영향으로 입자표면에 손상을 유발한다는 문제점이 있어 최근 화학적 개질 방법에 대한 연구가 활발히 진행되는 추세이다. 그러나, 분산의 문제를 개선하기 위한 이러한 노력에도 불구하고 물성을 개선하기 위한 마땅한 방안이 제시되지 못하고 있어, 여전히 어려움을 겪고 있다. 일반적인 복합재료의 경우 점도가 낮은 매트릭스에 보강재를 섞어 분산시킬 수 있으나 폴리올레핀 고분자 필름과 같이 용융점도가 높은 매트릭스의 경우 강화재가 완벽히 매트릭스 내부로 침투하기가 힘들다. 이런 이유로 연속적인 매트릭스와 우수한 섬유-매트릭스간 계면의 획득이 어려운 문제점을 해결하지 못하고 있다.

특허문헌 1. 한국등록특허 제1341487호 특허문헌 2. 한국등록특허 제1484505호

본 발명의 목적은 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 직물을 포함하는 위조방지 필름으로, 상기 직물은 일방향성 직물인 것을 특징으로 하는 위조방지 필름 및 상기 위조방지 필름을 포함하는 위조방지 물품을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부와 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 해도사로부터 일방향성 직물을 직조하는 단계 및 상기 직물을 포함하여 필름을 제조하는 단계를 포함하는, 위조방지 필름 제조방법을 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

폴리올레핀 고분자 필름 내부에 섬유강화재를 균일하게 분산시키는 방법으로 해도형 극세사를 제조하는데 사용되는 복합방사 방식을 응용하면 새로운 복합재료를 제조할 수 있는 가능성이 매우 크다. 예를 들어, 2가지 성분으로 이루어진 해도사의 경우, 한 성분으로는 폴리올레핀계 고분자를 매트릭스용 고분자로 사용하고, 다른 한 성분으로는 고강도 합성섬유를 패턴용 고분자로 사용한 후, 부직포, 직물, 편물 등의 형태로 재구성된 섬유집합체를 사용하면 2가지 성분을 모두 활용할 수 있다. 본래 해도사의 이용 목적은 섬유를 방사한 후, 해성분을 녹여 도성분의 극세사를 얻는 것이지만, 이 경우 해성분이 제거되는 것을 피할 수 없다. 그러나, 본 발명은 기존 해도사 제작의 목적과는 달리 해성분을 녹여서 제거하지 않고 그대로 복합필름의 폴리올레핀 고분자 매트릭스로 이용하고, 도성분은 합성섬유를 사용하여 상술한 여러 문제점을 보완할 수 있는 새로운 형태의 폴리올레핀 고분자 복합필름을 제조할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 직물을 포함하는 위조방지 필름으로, 상기 직물은 일방향성 직물인 것을 특징으로 하는 위조방지 필름이 제공된다.

일 측에 따르면, 상기 합성 고분자는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET) 나일론 6(Nylon 6), 나일론 66(Nylon 66) 중 어느 하나일 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 폴리올레핀계 고분자는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)일 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름은 섬유축 방향에서 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름에 비해 3배 이상 높은 인장강도 및 인열강도를 가질 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름은, 단층구조 또는 적층구조로 이루어진 것일 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 적층구조는 상기 위조방지 필름이 섬유축 방향에 대해 10° 내지 90°의 적층각도로 2 이상 적층된 것일 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름은 두께가 0.01mm 내지 0.5mm일 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 위조방지 필름을 포함하는 위조방지 물품이 제공된다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 물품은, 휴대전화, 신분증, 여권, 지폐, 증권, 신용카드, 및 인증 매체 중 어느 하나일 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, (a) 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부와 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 해도사로부터 일방향성 직물을 직조하는 단계 및 (b) 상기 직물을 포함하여 필름을 제조하는 단계를 포함하는 위조방지 필름 제조방법이 제공된다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름 제조방법은 (c) 상기 일방향성 직물 또는 위조방지 필름을 섬유축 방향에 대해 10° 내지 90°의 적층각도로 2 이상 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 2종의 고분자를 해도형 섬유의 형태로 방사한 뒤, 일방향성을 갖는 직물로 제조하여 필름화함으로써 공정을 단순화하고 균일한 물성의 필름을 얻을 수 있다. 더욱이, 상기 일방향성 직물을 다양한 각도로 적층하여 필름화함으로써 다각도에서 균일한 강도를 갖도록 제작할 수 있다.

또한, 일방향성 직물을 그대로 필름화하여 외부 기재나 패터닝 장치 없이도 필름 내 고분자 중 일부가 자체적으로 패턴을 형성하는 선택적 패터닝이 가능하고, 이로 인해 기포나 결함없이 우수한 물성의 필름을 제조할 수 있다.

한편, 본 발명은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)과 같은 폴리올레핀계 고분자를 매트릭스(matrix)부로 이용하여, 필름의 경첩성이 뛰어나므로 화폐로 이용하더라도 훼손이 적은 이점이 있다. 더욱이, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET), 나일론 6(Nylon 6) 또는 나일론 66(Nylon 66)과 같은 합성 고분자를 패턴부로 이용함으로써 필름화 이후에도 구조물이 남아 있어 필름의 강도를 높일 수 있다.

그러나 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 해도사의 단면을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 해도사를 이용하여 제조된 일방향성 직물을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 열 압착 전 일방향성 직물의 외관을 나타낸 것이다.
도 4는 일 실시예에 따른 PET/PP 위조방지 필름의 단면을 나타낸 것이다.
도 5는 위조방지 필름 제작시 사용되는 몰드의 구조를 타나낸 것이다.
도 6은 일방향성 직물 1장으로 제조된 위조방지 필름의 표면을 확대한 것이다.
도 7은 일방향성 직물 1장으로 제조된 위조방지 필름의 단면을 확대한 것이다.
도 8은 일방향성 직물 1장으로 제조된 위조방지 필름의 인장강도 및 신도를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 9는 일방향성 직물 1장으로 제작한 위조방지 필름의 인열강도를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 10은 일방향성 직물 2장으로 제조된 위조방지 필름의 단면도를 나타낸 것이다.
도 11은 일방향성 직물 2장으로 제조된 위조방지 필름은 단면을 확대한 것이다.
도 12는 일방향성 직물 2장으로 제조된 위조방지 필름의 인장강도 및 신도를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 13은 일방향성 직물 2장으로 제조된 위조방지 필름의 인열강도를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 14는 일방향성 직물 3장으로 제조된 위조방지 필름의 표면을 확대한 것이다.
도 15는 일방향성 직물3장으로 제조된 위조방지 필름의 단면을 확대한 것이다.
도 16은 일방향성 직물 3장으로 제조된 위조방지 필름의 인장강도 및 신도를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 17은 일방향성 직물 3장으로 제조된 위조방지 필름의 인열강도를 측정한 그래프를 도시한 것이다.
도 18은 일 실시예에 따른 위조방지 필름과 폴리프로필렌(PP) 필름의 인장강도와 인열강도를 비교한 그래프를 도시한 것이다.
도 19는 일 실시예에 따른 위조방지 필름들의 섬유축 방향 각도에 따른 인장강도와 인열강도를 비교한 그래프를 도시한 것이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 직물을 포함하는 위조방지 필름으로, 상기 직물은 일방향성 직물인 것을 특징으로 하는 위조방지 필름이 제공된다.

상기 폴리올레핀계 고분자는 경량성이 우수한 비극성 고분자로, 특별히 한정되지 않으나, 폴리프로필렌, 프로필렌과 소량의 α-올레핀의 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 에틸렌과 소량의 α-올레핀의 공중합체, 에틸렌과 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산 에스테르의 공중합체, 폴리스티렌 등을 들 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 폴리올레핀계 고분자는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)일 수 있다. 이 중, 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)은 테레프탈산(TPA) 또는 테레프탈산 디메틸(DMT)과 에틸렌글리콜(EG)을 중축합하여 얻어지는 열가소성 포화폴리에스터 물질로, 특히 경첩성이 뛰어나 필름의 매트릭스(matrix)를 구성하여 잦은 접힘에도 훼손 가능성을 낮추는 이점이 있다.

상기 합성 고분자는, 폴리올레핀계열이 아닌 합성 고분자일 수 있고, 구체적으로는 상기 폴리올레핀계 고분자에 비해 상대적으로 융점이 높은 종류임이 바람직하다.

일 측에 따르면, 상기 합성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET) 나일론 6(Nylon 6), 나일론 66(Nylon 66) 중 어느 하나일 수 있다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethlene Terephthalate, PET)는 소정의 온도범위에서 핫프레스(Hot press) 또는 캘린더링 공정시 필름의 패턴을 형성함으로써, 직물의 구조가 녹지 않고 남아있어 고강도 특성을 갖는다. 따라서, 상기 폴리올레핀계 고분자만으로 이루어진 필름에서의 저강도 물성을 보완할 수 있다.

상기 직물은 해도사가 일방향을 갖도록 배열되어 직조된 것으로, 해도사를 이루는 성분은 폴리올레핀계 고분자 및 상기 폴리올레핀계 고분자보다 융점이 높은 합성 고분자임이 바람직하다. 구체적으로는, 상기 폴리올레핀계 고분자와 상기 합성 고분자의 융점 차이는 30℃ 이상임이 더 바람직하다. 상기 해도사는 도 1에 도시된 단면과 같이 상대적으로 융점이 낮은 저융점 고분자 사이로 융점이 높은 고융점 고분자가 스팟 형태로 분포되어 있는 상태일 수 있다.

이와 같이 특성이 서로 상이한 2종의 고분자로 이루어진 해도사가 일방향으로 배열되어 각 고분자 성분이 직물의 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부를 이루게 된다. 일방향으로 배열되어 직조된 일방향성 직물은 도 2와 같은 수 있고, 외관은 도 3과 같을 수 있다.

상기 일방향성 직물이 필름화 되면, 상기 폴리올레핀계 고분자 및 합성 고분자 간의 융점 특성 차이에 의해 고분자 선택적으로 패턴이 형성되어 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부가 합성 고분자 패턴부를 둘러싼 형태를 갖는다. 이 때, 상기 필름은 1장의 직물 자체가 필름화된 것일 수 있고, 2장 이상의 직물이 겹쳐진 상태로 필름화된 것일 수 있고, 혹은, 1장의 직물 자체가 필름화된 것이 2 이상 겹쳐진 상태로 다시 필름화된 것일 수 있다. 상기 필름화는 상기 매트릭스부를 이루는 폴리올레핀계 고분자의 융점 이상, 상기 패턴부를 이루는 합성 고분자의 융점 미만의 온도에서 수행됨이 바람직하고, 구체적인 제조방법적 특징은 후술하도록 한다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름은, 단층구조 또는 적층구조로 이루어진 것일 수 있다. 상기 위조방지 필름은, 1장의 필름으로 단층구조일 수 있으나, 2장 이상의 필름을 적층시킨 적층구조일 수 있다. 일방향성 직물로 제조된 필름을 2 이상 적층시키게 되면, 상대적으로 낮은 종방향 강도를 보완할 수 있다. 각 필름은 일방향성 직물을 이루는 해도사 섬유의 축방향이 존재하고, 2장 이상의 필름은 각각 동일한 섬유축방향을 갖지 않도록 적층시키는 것이 바람직하다.

일 측에 따르면, 상기 적층구조는 상기 위조방지 필름이 섬유축 방향에 대해 10° 내지 90°의 적층각도로 2 이상 적층된 것일 수 있다. 구체적으로는, 상기 적층구조는 상기 위조방지 필름이 섬유축 방향에 대해 30° 내지 90° 의 적층각도로 2 이상 적층된 것일 수 있고, 바람직하게는 상기 적층각도가 30° 내지 60°임이 바람직하다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름은 섬유축 방향에서 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름에 비해 3배 이상 높은 인장강도 및 인열강도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 위조방지 필름은 섬유축 방향에서 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름에 비해 7배 이상 높은 인장강도를 가질 수 있다. 일 경우로, 상기 위조방지 필름은 섬유축 방향에서 동일 두께의 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름에 비해 5배 이상의 높은 인장강도를 가질 수 있다. 다른 경우로, 상기 위조방지 필름은 섬유축 방향에서 동일 두께의 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름에 비해 2배 이상의 높은 인열강도를 가질 수 있다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름은 두께가 0.01mm 내지 0.5mm일 수 있다. 구체적으로, 상기 필름의 두께는 0.05mm 내지 0.3mm일 수 있으나, 필름이 적용되는 물품 특성에 따라 적절히 조절됨이 바람직하다. 상기 두께범위 내에서 2 이상의 위조방지 필름이 적층된 구조를 가질 수 있으며, 구체적으로는 2 내지 5장의 필름 또는 직물이 적층되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 위조방지 필름을 포함하는 위조방지 물품이 제공된다. 일 측에 따르면, 상기 위조방지 물품은, 휴대전화, 신분증, 여권, 지폐, 증권, 신용카드, 및 인증 매체 중 어느 하나일 수 있다. 상기 인증 매체는 개인 정보 또는 물품 정보가 기재되어 있는 매체를 의미하는 것으로서, 개인이나 물품의 정보를 데이터 형태로 기억하고 있는 매체를 의미한다. 상기 위조방지 물품은 물품의 외관이나 내부에 위조방지 필름을 삽입함으로써 다른 기기나 프로그램을 통해 정보를 불러오거나 읽어낼 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, (a) 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부와 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 해도사로부터 일방향성 직물을 직조하는 단계 및 (b) 상기 직물을 포함하여 필름을 제조하는 단계를 포함하는 위조방지 필름 제조방법이 제공된다.

상기 (a) 단계는, 해도사를 단일방향으로 배열하여 일방향성 직물을 직조하는 단계로, 일방향성 직물을 직조하기 위해 해도사를 방사하는 단계를 먼저 수행할 수 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 방사된 해도사의 단면도를 개략적으로 나타낸 것으로, 도 1과 같은 해도사를 일방향성을 갖도록 배열하면 원하는 두께와 형태를 갖는 일방향성 직물을 제조할 수 있다. 이 ‹š, 해도사의 바탕부분은 직물의 매트릭스부로, 내부에 스팟(SPOT) 형태로 분포되어 있는 부분은 직물의 패턴부로 구현될 수 있다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유형태의 해도사가 겹쳐 제조된 일방향성 직물의 표면을 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 폴리올레핀계 고분자는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)일 수 있다. 상기 합성 고분자는 폴리올레핀계열이 아닌 합성 고분자일 수 있고, 구체적으로, 상기 합성 고분자는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET) 나일론 6(Nylon 6), 나일론 66(Nylon 66) 중 어느 하나일 수 있다. 이 때, 상기 합성 고분자는 상기 폴리올레핀계 고분자에 비해 상대적으로 융점이 높은 종류임이 바람직하고, 구체적으로는, 상기 폴리올레핀계 고분자와 상기 합성 고분자의 융점 차이는 30℃ 이상임이 더 바람직하다.

위와 같이 제조된 일방향성 직물을 소정의 온도범위에서 열압착시켜 필름화함으로써 고유의 패턴이 형성된 필름을 생성할 수 있다. 이 때, 상기 소정의 온도범위는 매트릭스부를 이루는 폴리올레핀계 고분자의 융점 이상, 패턴부를 이루는 합성 고분자의 융점 미만의 온도 범위가 바람직하다. 상기 온도 범위에서 공지된 열압착 방법을 이용하여 열과 압력을 가하면, 매트릭스부의 고분자는 모두 용융되고, 패턴부의 고분자는 용융되지 않고 그대로 남아 패턴이 형성된 위조방지 필름이 생성된다. 이 때, 필름화는 도 5와 같은 몰드에 일방향성 직물을 넣고 상기 소정의 온도범위에서 5초 내지 30분동안 열압착함으로써 필름을 제조할 수 있다. 필요에 따라, 상기 열압착을 수행하기 전, 몰드를 예열하는 단계를 수행할 수 있다.

도 3은 열압착을 수행하기 전의 일방향성 직물의 외관을, 도 4는 전술한 방법으로 열압착을 수행함으로써 제조된 PET/PP 위조방지 필름의 단면도를 나타낸 것으로, 도 4의 PET/PP는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET) 및 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)으로 이루어진 해도사 또는 직물의 포함을 의미하는 것이다. 도 4를 보면 매트릭스부를 구성하는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)는 용융되어 고분자 입자의 형태가 사라진 반면, 패턴부를 이루는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET)는 용융되지 않고 입자의 형태가 유지된 것을 확인할 수 있다. 이 때, 남아있는 합성 고분자의 구조가 고유의 패턴을 형성함으로써 위조방지 기능을 수행하게 된다.

구체적으로, 상기 (a) 단계 및 (b) 단계를 수행하면, 융점 차이가 있는 폴리올레핀계 고분자와 합성 고분자를 포함하는 일방향성 직물은 소정의 온도 범위(폴리올레핀계 고분자 융점 이상, 합성 고분자 융점 미만의 온도)에서 폴리올레핀계 고분자만이 용융되어 필름의 매트릭스(matrix)를 형성하고, 합성 고분자는 처음 방사된 형태로 필름 내에서 패턴을 형성하게 된다. 이 때, 매트릭스부와 패턴부는 마이크로미터 수준의 우수한 계면을 형성하게 되므로, 필름 내 기포나 결함없이 위조 방지용 패턴이 형성된 필름을 얻을 수 있다.

일 경우로, 상기 (b) 단계는, 2장 이상의 직물을 포함도록 필름화하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 직물 1장으로 필름화 되는 경우, 필름은 단층구조를 가지고, 상기 직물 2장 이상을 포함하여 필름화 되는 경우, 필름은 적층구조를 가지게 된다. 이 때, 상기 직물 2장 이상을 포함하는 필름화는, 직물 2장 이상을 열압착하여 필름화하는 것일 수 있고, 단층구조의 필름을 먼저 제조한 뒤, 제조된 필름을 2장 이상 적층시켜 필름화하는 것일 수 있다. 2장 이상의 직물 또는 필름을 적층시, 섬유축이 나란한 방향으로 적층될 수도 있고, 섬유축 방향이 상이하게 적층될 수 있으나, 섬유축이 나란한 방향으로 적층되는 경우에는 축방향에서만 기계적 물성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 2장 이상의 직물 또는 필름은 2장 내지 5장이며, 3장임이 바람직하다.

일 측에 따르면, 상기 위조방지 필름 제조방법은 (c) 상기 일방향성 직물 또는 위조방지 필름을 섬유축 방향에 대해 10° 내지 90°의 적층각도로 2 이상 적층하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 (c) 단계는, 1장의 직물로 제조된 필름이 2 이상 적층되는 것일 수 있고, 2장 이상의 직물이 적층되는 것일 수 있고, 2장 이상의 직물이 적층되어 제조된 필름이 2 이상 적층되는 것일 수 있다.

이 때, 일방향성 직물로 제조된 필름은 섬유축 방향으로는 강한 물성을 보이지만 직각방향으로는 결합력이 매우 낮아 인장강도나 인열강도가 매우 낮다. 따라서 2 내지 5장의 필름을 적층시에는 30° 내지 90°의 각도로 적층하여 모든 방향의 물성이 균일한 위조방지 필름을 제조할 수 있다. 이 때, 위조방지 필름의 두께는 0.01mm 내지 0.5mm으로 제조함이 바람직하다. 구체적으로는, 두께가 0.05mm 내지 0.3mm으로 제조함이 더 바람직하나, 필름이 적용되는 물품 특성에 따라 제조시 상기 두께 범위에서 적절히 조절함이 바람직하다.

위조방지 필름의 제조방법은 후술하는 실시예를 통해 더 자세히 설명하도록 한다.

실시예

실시예 1. 해도형 복합사로 이루어진 일방향성 직물의 제작

폴리올레틴계 고분자 중 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)을, 합성 고분자로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET)를 선택하여 0.5km/min내지 4.5km/min의 방사속도로 해도사를 방사하였다. 방사된 해도사를 이용하여 후술하는 실시예와 같이 일방향성 직물을 제조하였다.

실시예 2. 위조방지 필름 1의 제조

실시예 1로 제조된 일방향성 직물 1장을 몰드에 넣고, 180°C 의 온도에서 5분간 핫프레스(hot-press)를 이용하여 열압착시켰다. 이 때, 몰드는 도 5에 도시한 바와 같이 알루미늄 판 사이에 직물을 배치하여 열과 압력을 가할 수 있고, 이 때, 직물이 알루미늄 판에 달라붙는 것을 방지하기 위해 이형제가 도포된 판과 직물을 접촉시키도록 하였다. 5분간 열압착한 뒤, 몰드를 상온에서 열을 식힌 뒤에 필름을 분리함으로써, 위조방지 필름 1을 수득하였다. 이 때, 열이 남아있는 상태에서 몰드를 제거하게 되면 필름에 변형이 생길 수 있고, 눈에 보이지 않더라도 필름 내부의 결정 구조 등에 영향을 미칠 수 있어 필름 물성의 약화를 야기시킬 수 있다.

실시예 3. 위조방지 필름 1의 물성 확인

실시예 2로 제조된 위조방지 필름 1의 확인한 결과, 도 6의 필름 표면을 확인할 수 있었다. 동일 필름의 단면을 확대한 결과, 도 7과 같이 PP가 모두 녹아 녹지 않은 PET 고분자 주변에 미세 계면을 형성하고 있는 것을 확인하였다.

위조방지 필름 1의 인장강도, 신도 및 인열강도를 섬유축 방향에서 측정한 결과, 하기 표 1과 같았다.

평가항목	두께(mm)	인장강도(MPa)	인장신도(%)	인열강도(N/mm)
일반PP필름	0.05	12 (단, 신장율100% 기준)	915	10
필름 1	0.12	87	62	38

도 8 은 위조방지 필름 1의 인장강도 및 인장신도를 측정한 그래프를, 도 9는 인열강도를 측정한 그래프를 도시한 것으로, 위조방지 필름 1이 섬유축 방향에서 일반PP필름에 비해 높은 인장강도 및 인열강도를 갖는 것을 확인했다. 또한 일반PP필름의 인장신도가 915%로 매우 커서 쉽게 늘어나기 때문에, 위조방지 필름으로 사용하기는 어려운 반면, 필름 1의 경우 62% 정도로 필름에 적합한 물성임을 확인하였다.

실시예 4. 위조방지 필름 2의 제조

실시예 2로 제조된 필름 2장을 90°로 쌓아 180℃에서 1분간 핫프레스로 열압착시킨 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

실시예 5. 위조방지 필름 2의 물성확인

실시예 4로 제조된 위조방지 필름 2의 확인 결과, 도 10과 같은 필름의 단면을 확인할 수 있었다. 필름의 단면을 확대한 결과, 도 11과 같이 PP가 모두 녹아 녹지 않은 PET 고분자 주변에 미세 계면을 형성하고 있는 것을 확인하였다.

위조방지 필름 2의 인장강도, 신도 및 인열강도를 섬유축 방향에서 측정한 결과, 하기 표 2와 같았다.

평가항목	두께(mm)	인장강도(MPa)	인장신도(%)	인열강도(N/mm)
일반PP필름	0.05	12 (단, 신장율100% 기준)	915	10
필름 1	0.15	93	46	148

도 12는 위조방지 필름 2의 인장강도 및 인장신도를 측정한 그래프를, 도 13은 인열강도를 측정한 그래프를 도시한 것으로, 위조방지 필름 2가 일반PP필름 에 비해 높은 인장강도 및 인열강도를 갖는 것을 확인했으며, 인장신도도 46%로 필름에 적합한 물성을 확인하였다. 또한, 직물 1장이 포함된 위조방지 필름 1에 비해서 월등히 뛰어난 인열강도를 가진다는 것을 확인하였다. 상기 필름1과는 달리 필름2는 2장의 일방향성 직물이 90°로 적층되었기 때문에 섬유축 방향과 직각방향에서 동일하고 균일한 물성이 나타나는 것을 확인하였다.

실시예 6. 위조방지 필름 3의 제조

실시예 2로 제조된 필름 3장을 60°로 쌓아 180℃에서 1분간 핫프레스로 열압착시킨 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 필름을 제조하였다.

실시예 7. 위조방지 필름 3의 물성확인

실시예 6로 제조된 위조방지 필름 3의 확인 결과, 도 14와 같은 필름의 표면을 확인할 수 있었다. 필름의 단면을 확대한 결과, 도 15와 같이 PP가 모두 녹아 녹지 않은 PET 고분자 주변에 미세 계면을 형성하고 있는 것을 확인하였다.

위조방지 필름 3의 인장강도, 신도 및 인열강도를 섬유축 방향에서 측정한 결과, 하기 표 3과 같았다.

평가항목	두께(mm)	인장강도(MPa)	인장신도(%)	인열강도(N/mm)
일반PP필름	0.05	12 (단, 신장율100% 기준)	915	10
필름 1	0.18	91	66	171

도 16은 위조방지 필름 3의 인장강도 및 인장신도를 측정한 그래프를, 도 17은 인열강도를 측정한 그래프를 도시한 것으로, 위조방지 필름 3은 3장이 60°의 각도로 적층되었기 때문에 일반PP필름에 비해 월등히 높은 인장강도 및 인열강도를 갖는 것을 확인했으며, 인장신도도 66%로 필름에 적합한 물성임을 확인하였다.

실시예 8. 위조방지 필름 1 내지 3, PP필름 및 부직포 필름간의 물성 비교

상기 위조방지 필름 1 내지 3과 일반 PP필름 및 해도사를 이용한 건식 부직포 방식으로 제작된 필름의 물성을 비교하였다. 도 18은 필름이 가장 높은 강도를 갖는 섬유축 방향으로 하중을 가했을 때의 측정값을 그래프로 나타낸 것으로, 일방향성 직물로 제조된 위조방지 필름 1 내지 3의 인장강도는 일반 PP필름의 7배 이상이고, 건식 부직포 방식으로 제조된 필름에 비하여도 약 2배 이상인 것을 확인하였다. 또한, 위조방지 필름 1 내지 3의 인열강도 역시 일반 PP필름의 3배 이상이고, 건식 부직포 방식으로 제조된 필름에 비하여도 인열강도가 향상된 것을 확인하였다. 특히, 직물이 2장 이상 적층된 위조방지 필름 2 및 3의 경우에는, PP 필름에 비해 인열강도가 15배 이상까지 증가하는 것을 확인하였다.

실시예 9. 위조방지 필름의 섬유축 방향에 따른 강도 비교

위조방지 필름 1 내지 3 각각을 섬유축 방향과 다른 방향을 기준으로 강도를 측정하여 비교하였다. 비교 결과, 도 19에 도시한 바와 같이, 위조방지 필름 1은 섬유축 방향에서의 강도가 섬유축 90° 방향에서의 강도에 비해 월등히 높은 것으로 나타났으나, 직물을 2장 이상 포함하고 있는 위조방지 필름 2 및 3은 섬유축과 다른 방향에서도 섬유축 방향에서의 강도가 충분히 유지되는 것을 확인하였다.

즉, 본 발명의 위조방지 필름은 단섬유로 제작된 PP필름에 비해 우수한 인장강도를 가지며, 표면 결함부분이 크기와 개수가 감소하는 것을 확인하였다. 또한, 직물을 2장이상 다층, 다각도로 적층하여 필름을 제작하게 되면 섬유축 방향뿐만 아니라 다른 방향에서도 강도를 유지할 수 있어 균일한 강도의 필름을 제조할 수 있음을 확인하였다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (11)

1. 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부 및 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 직물을 포함하는 위조방지 필름으로,
   상기 폴리올레핀계 고분자 융점 이상이면서 상기 합성 고분자 융점 미만 온도에서 폴리올레핀계 고분자만이 용융되어 필름의 매트릭스(matrix)를 형성하고 합성 고분자는 필름 내 패턴을 형성하고,
   상기 직물은 일방향성 직물인 것을 특징으로 하는, 위조방지 필름.
2. 제1항에 있어서,
   상기 합성 고분자는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethlene Terephthalate, PET) 나일론 6(Nylon 6), 나일론 66(Nylon 66) 중 어느 하나인, 위조방지 필름.
3. 제1항에 있어서,
   상기 폴리올레핀계 고분자는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)인, 위조방지 필름.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 있어서,
   상기 위조방지 필름은 섬유축 방향에서 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 필름에 비해 3배 이상 높은 인장강도 및 인열강도를 갖는, 위조방지 필름.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 위조방지 필름은, 단층구조 또는 적층구조로 이루어지는, 위조방지 필름.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적층구조는, 상기 위조방지 필름이 섬유축 방향에 대해 10° 내지 90°의 적층각도로 2 이상 적층된, 위조방지 필름.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 있어서,
   상기 위조방지 필름은, 두께가 0.01mm 내지 0.5mm인, 위조방지 필름.
8. 제1항의 위조방지 필름을 포함하는, 위조방지 물품.
9. 제8항에 있어서,
   상기 위조방지 물품은, 휴대전화, 신분증, 여권, 지폐, 증권, 신용카드, 및 인증 매체 중 어느 하나인, 위조방지 물품.
10. (a) 폴리올레핀계 고분자 매트릭스부와 합성 고분자 패턴부로 이루어지는 해도사로부터 일방향성 직물을 직조하는 단계; 및
    (b) 상기 직물을 포함하여 필름을 제조하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (b) 단계는,
    상기 폴리올레핀계 고분자 융점 이상이면서 상기 합성 고분자 융점 미만 온도에서 폴리올레핀계 고분자만이 용융되어 필름의 매트릭스(matrix)를 형성하고 합성 고분자는 필름 내 패턴을 형성하는 단계를 포함하는, 위조방지 필름 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    (c) 상기 일방향성 직물 또는 위조방지 필름을 섬유축 방향에 대해 10° 내지 90°의 적층각도로 2 이상 적층하는 단계;
    를 더 포함하는, 위조방지 필름 제조방법.

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