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KR102264490B1 - 입도분포가 조절된 AlNiCo계 자성입자의 제조방법 및 이를 이용한 보안잉크 - Google Patents

입도분포가 조절된 AlNiCo계 자성입자의 제조방법 및 이를 이용한 보안잉크 Download PDF

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KR102264490B1
KR102264490B1 KR1020150188116A KR20150188116A KR102264490B1 KR 102264490 B1 KR102264490 B1 KR 102264490B1 KR 1020150188116 A KR1020150188116 A KR 1020150188116A KR 20150188116 A KR20150188116 A KR 20150188116A KR 102264490 B1 KR102264490 B1 KR 102264490B1
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Abstract

본 발명은 Al, Ni, 및 Co가 포함된 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 적어도 일부 표면을 덮는 무기쉘;을 포함하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어서, a) 평균 입경이 40 내지 100 μm인 코어 입자의 원료를 분쇄 및 분급하여 코어 입자를 수득하는 단계; 및 b) 수득된 코어 입자에 유전체 쉘 및 금속 쉘을 순차적으로 형성하여 보안잉크용 자성입자를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 a)단계 후 수득된 코어 입자는 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법:
[관계식 1]
3 μm ≤ D50 ≤ 10 μm
[관계식 2]
20 μm ≤ D90 ≤ 30 μm
[관계식 3]
10 kA/m ≤ Hc ≤ 40 kA/m
[상기 관계식 1에서, D50은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 50%에 해당하는 입자크기이고, 상기 관계식 2에서, D90은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 90%에 해당하는 입자크기이고, 상기 관계식 3에서, Hc는 상기 코어 입자의 보자력이다.]

Description

입도분포가 조절된 AlNiCo계 자성입자의 제조방법 및 이를 이용한 보안잉크 {Method of manufacturing magnetic particle with controlled particle size distribution and security ink using the same}
본 발명은 입도분포가 조절된 AlNiCo계 자성입자의 제조방법 및 이를 이용한 보안잉크에 관한 것이며, 보다 상세하게는 보안성을 향상하기 위하여 입도분포가 조절된 코어쉘 구조의 AlNiCo계 자성입자의 제조방법 및 이를 이용한 보안잉크에 관한 것이다.
보안 물질은 위변조 방지가 필요한 영역에 필수적이라 할 수 있다. 일 예로, 보안 인쇄 분야에서는 수표, 우표, 상품권, 증지, 채권 등의 유가증서에 보안 물질이 사용되고 있다.
현재 상기 보안 물질 중 자성체에 무기물을 코팅하여 형성된 코어쉘 구조의 자성입자가 알려져 있으며, 상기 자성체의 어두운 색상을 밝게하기 위하여 무기물을 코팅하거나, 상기 자성입자의 기계적 물성을 향상하기 위하여 다른 종류의 무기물을 더 코팅하는 것으로 알려져 있다(대한민국 공개특허 제2013-0072444호).
최근 들어 상기 보안 물질을 이용한 보안 제품의 보안성을 극대화하기 위한 연구가 시도되고 있다. 그 연구의 첫걸음으로서, 상기 자성입자의 보자력과 자화밀도가 특정 영역을 가지게 하는 방법으로, 더욱 상세하게, 보자력이 상대적으로 큰 강자성입자와 보자력이 상대적으로 작은 연자성입자를 혼입하여 특정 형상이나 패턴으로 형성하는 경우 상기 보안 제품의 보안성을 극대화할 가능성이 제시되었다.
하지만 고도로 발전하는 측정장비의 진화를 통해, 보안 물질이 단순한 패턴을 가지거나 상기 혼입된 자성입자의 보자력 차이가 너무 크면 일반적인 장비로부터 쉽게 인식이 가능할 수 있으므로, 상기 보안 물질이 고가의 고분해능 인식장비(이하 "고가의 인식장비"로 칭함)에만 인식될 수 있도록 특정 영역의 보자력과 자화밀도를 가지도록 하는 것이 요구된다.
그러나 기존의 자성입자는 이러한 문제를 해결하는데 아래와 같은 문제점이 여전히 존재한다. 1) 만약 상기 자성입자의 자화밀도가 너무 크거나 작은 경우, 상기 고가의 인식장비는 자성입자의 고유한 신호를 측정하는데 어려움이 발생한다. 2) 상기와 같은 자성입자의 크기가 너무 크거나 작은 경우, 상기 자성입자는 태양광을 효과적으로 반사하기 어려우므로, 본래 어두운 색상의 자성입자를 은폐하기가 힘들게 되고, 이로 그 보안성이 급격하게 떨어질뿐더러, 보안 인쇄 공정시 인쇄 불량과 같은 문제를 유발할 수 있다.
이러한 문제를 해결하려는 방안으로, i) 상대적으로 작은 나노 입자를 바인더와 응집하여 제조하는 방법, ii) 상대적으로 큰 입자를 원하는 크기로 분쇄하는 방법이 제시될 수 있다.
그러나 상기 i)의 바인더 응집 방법은 자성입자와 응집할 시, 상기 바인더가 팽윤되는(swelling) 문제점이 발생할 수 있으므로 특정 크기와 특정 형상을 가지는 보안용 자성입자로 제조하기가 어렵다.
상기 ii)의 분쇄 방법은 상기 i)의 바인더 응집 방법에 비해 바인더가 첨가되지 않으므로 보자력, 자화밀도, 순도, 비용 등의 측면에서 유리할 수 있다.
하지만 상기 i)의 분쇄 방법은 일반적으로 크러쉬(Crush) 방법에 의해 제조되고 있고, 상기 크러쉬 방법은 수 마이크로 수준으로 입도 조절이 어려운 것으로 자체적으로 확인하였다. 게다가, 상대적으로 큰 보자력을 출발 물질로 시작한 분말은 크기가 작아짐에 따라 보자력도 크게 줄어드는 현상이 발생하였다.
이에, 본 발명에 따른 보안잉크용 자성입자는, 태양광을 효과적으로 반사하여 어두운 색상의 자성입자를 은폐시킬 수 있는 특정 크기와 특정 형상을 가지는 것이 요구되며, 고가의 인식장비에만 인식될 수 있도록 특정 영역의 보자력과 자화밀도를 가지는 것이 요구되고, 보안 인쇄 공정시 인쇄 불량률의 개선을 유도하며, 나아가 상기 보안잉크용 자성입자의 원료를 분쇄 방법으로 제조하여도 크기 축소에 따른 보자력과 자화밀도의 변화가 적은 소재 선정과 조성이 요구된다.
대한민국 공개특허 제2013-0072444호
본 발명은 Al, Ni, 및 Co를 포함하는 원료를 분쇄 및 분급을 통하여 평균 입경과 보자력이 제어되는 코어쉘 구조의 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 제조방법을 이용한 유가 증서용 보안잉크를 제공한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, Al, Ni, 및 Co가 포함된 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 적어도 일부 표면을 덮는 무기쉘;을 포함하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어서,
a) 평균 입경이 40 내지 100 μm인 코어 입자의 원료를 분쇄 및 분급하여 코어 입자를 수득하는 단계; 및 b) 수득된 코어 입자에 유전체 쉘 및 금속 쉘을 순차적으로 형성하여 보안잉크용 자성입자를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 a)단계 후 수득된 코어 입자는 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법:
[관계식 1]
3 μm ≤ D50 ≤ 10 μm
[관계식 2]
20 μm ≤ D90 ≤ 30 μm
[관계식 3]
10 kA/m ≤ Hc ≤ 40 kA/m
[상기 관계식 1에서, D50은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 50%에 해당하는 입자크기이고, 상기 관계식 2에서, D90은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 90%에 해당하는 입자크기이고, 상기 관계식 3에서, Hc는 상기 코어 입자의 보자력이다.]
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, a)단계 후 수득된 코어 입자의 포화 자화(Ms)는 80 내지 180 emu/g 일 수 있고, 잔류 자화(Mr)는 8 내지 45 emu/g 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, 코어 입자의 원료는 하기 관계식 4를 만족하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법:
[관계식 4]
40 kA/m ≤ Hc ≤ 120 kA/m
[관계식 4에서, Hc는 상기 코어 입자의 원료의 보자력이다.]
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, a)단계시, 상기 분쇄 및 분급은 기류식 밀링 공정에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, a)단계 이후에, 분산제를 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, 상기 분산제는 상기 코어 입자 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부이고, 상기 분산제는 실라놀기가 포함된 친수성 폴리머일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, b)단계시, 상기 자성입자는 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 포함하는 유전체 쉘; 및 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 포함하는 금속 쉘;에 의해 제조될 수 있다.
상기와 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 상술한 제조방법을 이용한 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자, 바니시, 안료, 계면활성제, 왁스, 및 용제를 함유하는 유가 증서용 보안잉크를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유가 증서용 보안잉크에 있어, 상기 보안잉크는 5 내지 15 wt% AlNiCo계 자성 입자, 20 내지 40 wt% 바니시, 30 내지 50 wt% 안료, 5 내지 10 wt% 계면활성제, 1 내지 10 wt% 왁스 및 2 내지 10 wt% 용제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법은 태양광을 효과적으로 반사하여 어두운 색상의 자성입자를 은폐시킬 수 있는 특정 크기와 형상을 가지며, 이로 고가의 인식장비에 응용될 수 있고 보안매체의 보안성을 더욱 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법은 고가의 인식장비에만 인식될 수 있도록 특정 영역의 보자력과 자화밀도를 가지므로, 보안매체의 보안성을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법은 자성 분말체의 어두운 색상을 밝게 하는 코어쉘 구조로 제조함으로써, 상기 자성입자는 높은 명도와 밝은 색상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법은 상기 코어 입자를 수 마이크로 크기로 제어할 수 있으므로, 고가의 무기쉘을 나노 크기의 코어 입자보다 적은 양으로 코팅할 수 있으므로 효과적인 방법이다.
또한, 본 발명의 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법을 이용하여 보안잉크 및 유가증서에 활용할 수 있고, 상기 자성입자를 채용한 유가증서용 보안잉크는 보안 인쇄 공정시 인쇄 불량률이 개선되며, 잉크의 물성 조절이 용이해지는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법을 이용한 자성입자는 경자성을 나타내며, 연자성 입자와 함께 패턴화 된 형상으로 분포할 시 유가증서의 보안성을 향상할 수 있는 이진수 형태로 보안성을 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 기류식 밀링 공정의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 코어 입자의 원료의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 분쇄 및 분급 후 제조된 코어 입자의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 SEM 사진이다.
이하 본 발명에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 본 발명의 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명을 상술함에 있어, 용어“경자성(hard magnetism) 입자”는 자화시키기 어려우나 한번 자화되면 탈자가 어려운 것으로 연자성(soft magnetism) 입자 보다 보자력(Hc)과 잔류 자화밀도(Mr)가 높은 것을 의미한다. 본 발명에 따른 보안잉크용 자성 입자에 있어, 경자성은 보자력이 10 내지 50 kA/m 인 것을 의미한다.
본 발명을 상술함에 있어, 용어 "연자성 입자"는 비교적 약한 자장에 의해 쉽게 자화될 수 있는 것을 의미하며, 외부 자장이 제거되면 자화는 시간에 따라 급격히 소실되는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 보안잉크용 자성입자에 있어, 연자성은 보자력이 1 내지 10 kA/m (10 kA/m 미포함) 인 것을 의미한다.
본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법은, 우선 상기 자성입자의 구조를 코어쉘로 제조하기 위하여, Al, Ni, 및 Co가 포함된 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 적어도 일부 표면을 덮는 무기쉘;을 포함하여 제조한다.
또한, 상기 자성입자의 보안성을 극대화하기 위하여, 본 발명은 a) 평균 입경이 40 내지 100 μm인 코어 입자의 원료를 분쇄 및 분급하여 코어 입자를 수득하는 단계; 및 b) 수득된 코어 입자에 유전체 쉘 및 금속 쉘을 순차적으로 형성하여 보안잉크용 자성입자를 제조하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 a)단계 후 수득된 코어 입자는 하기 관계식 1 내지 3을 만족할 수 있다:
[관계식 1]
3 μm ≤ D50 ≤ 10 μm
[관계식 2]
20 μm ≤ D90 ≤ 30 μm
[관계식 3]
10 kA/m ≤ Hc ≤ 40 kA/m
[상기 관계식 1에서, D50은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 50%에 해당하는 입자크기이고, 상기 관계식 2에서, D90은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 90%에 해당하는 입자크기이고, 상기 관계식 3에서, Hc는 상기 코어 입자의 보자력이다.]
상세하게, 상기 자성입자의 크기가 관계식 1 내지 2를 만족하는 경우, 태양광을 효과적으로 반사하여 본래의 어두운 색상을 은폐시킬 수 있으며, 이로 보안매체의 보안성을 향상할 수 있다.
또한, 상기 관계식 1 내지 2를 만족하는 자성입자는 보안 인쇄 공정으로 적용시, 인쇄 불량률이 개선될 수 있고 보안잉크의 물성 조절이 용이해지는 장점이 있다.
한편, 상기 관계식 3을 만족하는 자성입자와 상기 자성입자 보다 작은 보자력을 가지는 연자성 입자를 혼입하여 패턴화 하는 경우, 미세한 보자력의 차이를 구별하여 위변조를 식별하는 고가의 인식장비에 의해, 본 발명에 따른 자성입자의 신호를 구별할 수 있으므로, 이를 이용한 보안 매체는 보안성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, 상기 a)단계 후 수득된 코어 입자의 포화 자화(Ms)는 80 내지 180 emu/g 이고, 잔류 자화(Mr)는 8 내지 45 emu/g 일 수 있다.
상세하게, 상기 코어 입자의 포화 자화(Ms)는 80 내지 180 emu/g 일 수 있고, 바람직하게는 90 내지 160 emu/g 일 수 있고, 보다 바람직하게는 100 내지 150 emu/g 일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 코어 입자의 잔류 자화(Mr)는 8 내지 45 emu/g 일 수 있고, 바람직하게는 10 내지 40 emu/g, 보다 바람직하게는 20 내지 30 emu/g 일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
일 예로, 상기 코어 입자의 포화 자화 및 잔류 자화가 상기한 범주를 만족하는 경우, 상기 고가의 인식장비는 본 발명에 따른 자성입자를 보다 식별할 수 있으며, 이로 상기의 범주에 해당되는 자성 입자를 이용한 보안 매체는 보안성이 더 개선될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, 코어 입자의 원료는 하기 관계식 4를 만족할 수 있다:
[관계식 4]
40 kA/m ≤ Hcb ≤ 120 kA/m
[관계식 4에서, Hcb는 상기 코어 입자의 원료의 보자력이다.]
또한, 상기 코어 입자의 원료는 보자력, 포화자화, 및 잔류자화이 우수한 Al(알루미늄), Ni(니켈), 및 Co(코발트)를 포함하는 합금이면 족하다. 구체적인 코어 입자의 원료의 일 예로, 상기 코어 입자는 Al, Ni, Co, Cu(구리), Si(실리콘), Mn(망간), 및 Ti(타이타늄) 으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 포함된 비철계; Fe(철)을 함유하는 철계; 및 기타 불가피한 불순물;을 포함하는 AlNiCo계 합금일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
상세하게, 상기 코어 입자의 성분 및 조성은 Al: 2 내지 12 중량%, Ni: 15 내지 20 중량%, Co: 21 내지 27 중량%, Cu: 0.5 내지 5 중량%, Ti: 1 내지 10 중량%, Mn: 1 중량% 이하(0 중량% 미포함), Si: 1 중량% 이하(0 중량% 미포함)일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
즉, 상기 관계식 4를 만족하며 상기 코어 입자의 성분 및 조성을 포함하는 코어 입자의 원료로 분쇄 및 분급하여 코어 입자를 수득하는 경우, 크기 축소에 따른 보자력과 자화 밀도의 변화가 작으며, 우수한 치수 안정성 및 형상 안정성을 보유한 코어 입자를 수득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어, 상기 a)단계시, 분쇄 및 분급은 기류식 밀링 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 기류식 밀링 공정은 원료 공급 단계(S100), 원료 가속 단계(S200), 분쇄 단계(S300), 분급 단계(S400), 및 수득 단계(S500)을 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
상세하게, 상기 원료 공급 단계(S100)은 상술한 코어 입자의 원료를 공급기에 공급하는 단계일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코어 입자의 원료는 평균 입경이 40 내지 100 μm 일 수 있고, 상기 코어 입자의 종횡비는 1.1 내지 10 일 수 있다.
또한, 상기 원료 가속 단계(S200)은 상기 원료 공급 단계(S100)의 공급기에서 낙하된 코어 입자의 원료를 기류에 의하여 가속하는 단계일 수 있다. 상기 기류는 상기 낙하된 코어 입자의 원료를 가속시키는 가속 탱크의 기류 주입구를 통하여 공급될 수 있다.
또한, 상기 기류에 의하여 가속된 코어 입자의 원료는 나선형 기류를 형성하면서 회전 분쇄기에 주입될 수 있다.
또한, 상기 원료 가속 단계(S200)시 상기 코어 입자의 원료를 가열하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이로 상기 원료는 분쇄 단계(S300)시 상기 가열 공정에 의하여 분쇄의 효율이 향상하며, 후술할 체적분쇄의 비율을 증가할 수 있다.
상기 가열 공정의 온도는 크게 한정하지는 않으나, 50 ℃ 이상이면 족하며, 바람직하게는 100 내지 300 ℃인 것이 본 발명의 목적달성에 좋다.
또한, 상기 분쇄 단계(S300)은 상기 원료 가속 단계(S200)에 의하여 가속된 상기 코어 입자의 원료를 회전 분쇄기에 의하여 분쇄하는 단계일 수 있다.
상세하게, 상기 회전 분쇄기는 상기 코어 입자의 원료의 경도 보다 큰 충돌판이 복수개로 형성된 임펠러일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 회전 분쇄기는 충돌판의 모스 경도(Mohs hardness)가 500 g/mm2 이상일 수 있고, 바람직하게는 1000 g/mm2 이상일 수 있고, 더 바람직하게는 1500 g/mm2 이상일 수 있다.
더불어, 상기 코어 입자의 원료의 분쇄는 공정 조건에 따라 체적분쇄와 표면분쇄로 구분할 수 있다. 상기 체적분쇄는 법선충돌이 지배적인 경우 주로 나타날 수 있으며, 상기 코어 입자가 덩어리채 깨지는 현상을 의미할 수 있다. 반면, 상기 표면분쇄는 절선충돌이 지배적인 경우 주로 나타날 수 있으며, 상기 코어 입자의 표면이 떨어져 나가는 현상을 의미할 수 있다.
하지만, 상기 체적분쇄는 상기 코어입자의 원료의 경도가 매우 낮은 경우 가능하다.
즉, 본 발명에 따른 코어 입자의 원료는 약 400 g/mm2 이상의 모스 경도를 가질 수 있고, 이에 따라, 상술한 회전 분쇄기를 이용한 체적분쇄가 어려울 수 있다.
이를 해결하기 위해, 상기 분쇄단계(S300)시, 상기 코어 입자의 원료는 상기 법선충돌과 절선충돌의 비율을 조절함으로써, 상술한 관계식 1 내지 2를 만족하는 코어 입자를 제조할 수 있다.
상세하게, 상기 코어 입자는 상기 코어입자의 원료와 회전하는 상기 충돌판과의 충돌시 각각의 운동에너지에 의해 상기 코어입자의 원료 내부에 응력이 발생하고 그 최대 부분에서 크랙(crack)이 발생하게 되는 경우, 상기 관계식 1 내지 2를 만족할 수 있다.
즉, 상기 크랙은 상기 코어입자의 원료와 충돌판의 충돌시, 충돌응력이 작용한 면에 있어서 응력의 방향으로는 법선 및 접선방향 응력과, 이들 비율의 여러가지 조합의 응력이 고려될 수 있으며, 이는 하기 수학식 1을 만족할시 발생할 수 있다.
[수학식 1]
0.6 ≤ Ψ ≤ 0.8
[상기 수학식 1에서, Ψ는
Figure 112015128011968-pat00001
를 나타내며, Ft는 접선응력성분을 나타내며, Fn은 법선응력성분을 나타낸다.]
즉, 상기 수학식 1을 만족하는 경우, 본 발명에 따른 코어입자의 원료는 크랙이 발생하게 되며, 이로 상술한 관계식 1 내지 2를 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 수학식 1을 만족하는 충돌 조건은, 상기 회전 분쇄기로 유입되는 상기 코어 입자의 원료의 유입속도가 100 내지 1,000 g/min 일 수 있다. 상기 유입속도는 상기 수학식 1의 Ft에 독립적으로 비례할 수 있다.
또한, 상기 회전 분쇄기의 회전속도는 10,000 내지 20,000 rpm 일 수 있다. 상기 회전속도는 상기 수학식 1의 Fn에 독립적으로 비례할 수 있다.
이로, 상기 분쇄단계(S300)시, 상기 코어입자의 원료의 유입속도와 상기 회전 분쇄기의 회전속도를 동시에 만족하는 경우, 본 발명에 따른 코어입자의 원료가 분쇄가 되며, 상술한 관계식 1 내지 2를 만족할 수 있다.
또한, 상기 회전 분쇄기에 의해 토출된 코어 입자의 원료는 분급기에 투입하여 보다 더 좁은 분포, 바람직하게는 관계식 1 내지 2를 만족시키는 분급 단계(S400)가 진행될 수 있다.
상세하게, 상기 분쇄 단계(S300)에서 배가스와 함께 배출되는 코어 입자의 원료는 사이클론 방식을 이용하는 분급 단계(S400)에 의해 기준 입도로 분리될 수 있다. 상기 사이클론 방식은 유체의 선회류에 의해서 발생하는 원심력을 이용한 분리 방식이다. 유동층형 건조기로부터 배가스와 함께 배출되는 미분광석은 원둘레의 접선방향으로 유입되어 사이클론 속에서 고속의 선회류의 원심력 작용에 의해 기준 입도보다 큰 미분광석은 벽에 부딪히게 되고 운동 에너지가 감소되어 밑으로 떨어지며, 기준 입도보다 작은 미분광석을 포함하는 배가스는 중심에 있는 관을 통하여 유출되게 된다.
또한, 상기 분급 단계(S400) 이후에 코어 입자를 수득하는 수득 단계(S500)을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 도 3은 상기 수득 단계(S500)에서 수득한 코어 입자의 SEM 사진이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자는 3 내지 7 μm 의 균일한 크기를 가지며, 상술한 관계식 1 내지 2를 만족할 수 있다.
이러한 결과를 통하여, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자는 상술한 a)단계를 통하여 관계식 1 내지 3를 만족하는 제조방법을 제공할 수 있으며, 고가의 인식장비에 응용될 수 있는 특정 크기, 보자력, 및 자화밀도를 가지게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 자성 입자의 제조방법에 있어, 상기 a)단계 이후에, 분산제를 투입하는 분산제 투입공정을 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상세하게, 상기 분산제는 실리콘, 알루미늄, 및 철에서 적어도 하나 이상으로 이루어진 무기화합물; 및 수소, 산소, 및 질소에서 적어도 하나 이상으로 이루어진 유기화합물;이 결합한 것일 수 있다.
구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 분산제는 실라놀계 폴리머, 실록산계 폴리머, 및 실라잔계 폴리머 중 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기 분산제는 상기 코어 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부일 수 있고, 실라놀기가 포함된 친수성 폴리머일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
만일, 본 발명에 따른 코어가 상기 분산제 투입 공정을 포함하여 제조되는 경우, 상기 코어의 단분산성이 향상될 수 있고, 내구성이 향상된 코어쉘 구조의 자성입자가 제조될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보안잉크용 자성 입자의 제조방법에 있어, 상기 a)단계에서 수득된 코어 입자에 유전체 쉘 및 금속 쉘을 순차적으로 형성하여 보안잉크용 자성입자를 제조하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.
상세하게, 상기 제조 단계(S600)은 k1)상기 코어 입자에 유전체 전구체를 포함하는 페이스트 또는 용액을 도포하여 유전체 쉘을 형성하는 단계, k2)상기 유전체 쉘에 금속 전구체를 포함하는 페이스트 또는 용액을 도포하여 금속 쉘을 형성하는 단계, 및 k3)상기 유전체 쉘 및 금속쉘을 포함하는 도포물을 건조하여 상기 코어 외곽에 배치된 무기쉘을 형성하는 단계;를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 유전체 전구체는 이산화티탄 전구체, 이산화규소 전구체, 알루미나 전구체, 탄산칼슘 전구체, 산화지르코늄 전구체, 불화마그네슘 전구체, 산화아연 전구체 및 황화아연 전구체 에서 하나 이상 선택된 물질이 바람직하다. 또한, 상기 금속 전구체는 구리 전구체, 니켈 전구체, 금 전구체, 백금 전구체, 은 전구체, 알루미늄 전구체 및 크롬 전구체에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 k1)단계 및/또는 k2)단계 시 pH는 7 내지 10 일 수 있다. 이는 본 발명에 따른 코어에 상기 전구체를 균일하게 도포하여 균일한 두께의 쉘을 형성하는 데 보다 효과적일 수 있다.
또한, 상기 k3)단계시, 건조 온도는 40 내지 70 ℃ 일 수 있으며 건조 시간은 1 시간 내지 24시간 일 수 있으나, 이에 본 발명이 한정되지 않는다.
또한, 상기 유전체 전구체 및 금속 전구체를 포함하는 페이스트 또는 용액은 극성 및 비극성 용매를 포함할 수 있으며, 상기 극성 용매는 메탄올, 에탄올, 증류수 등을 포함할 수 있고, 상기 비극성 용매는 톨루엔, 벤젠, 미네랄 오일 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 페이스트 또는 용액은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 일 예로, 첨가제는 당류, 염류 등이 바람직하다. 보다 구체적으로 예시하면, 상기 당류는 단당류(monosaccharides), 글루코오스(glucose), 프룩토오스(fructose), 갈락토스(galactose) 등에서 적어도 하나 이상 선택되는 것 일 수 있으며, 상기 염류는 염화나트륨, 염화칼륨, 염화마그네슘, 황산나트륨, 황산마그네슘, 타르타르산나트륨(sodium tartrates), 타르타르산칼륨(potassium tartrates), 타르타르산나트륨칼륨(potassium sodium tartrate), 타르타르산칼슘(calcium tartrate), 스테아릴 타르트레이트(stearyl tartrate) 등에서 적어도 하나 이상 선택되는 것 일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상술한 보안잉크용 자성입자를 제조하는 단계(S600)에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 표면을 SEM(FEI Magellan 400 XHR)으로 측정한 사진을 나타내었다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자는 코어 입자의 표면에 TiO2가 포함된 유전체 쉘과 Ag 가 포함된 금속 쉘이 순차적으로 형성되고 상기 쉘들이 균일하게 코팅되어 있음을 확인할 수 있었다. 상기 자성 입자의 평균 입경은 약 4 μm으로 확인되었다.
또한, 본 발명은 상술한 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법을 이용한 유가 증서용 보안잉크를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유가 증서용 보안잉크에 있어, 상기 보안 잉크는 상술한 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자, 바니시, 안료, 계면활성제, 왁스, 및 용제를 함유할 수 있다.
상세하게, 상기 보안잉크는 5 내지 15 wt% AlNiCo계 자성입자, 20 내지 40 wt% 바니시, 30 내지 50 wt% 안료, 5 내지 10 wt% 계면활성제, 1 내지 10 wt% 왁스 및 2 내지 10 wt% 용제를 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 바니시는 열가소성 수지, 열경화성 수지, 또는 광경화성 수지를 들 수 있고, 유기용제에 용해되는 것이라면 종류에 한정하지 않는다. 본 발명에서 사용 가능한 바니시의 예를 들면 열가소성 수지로서는, 석유 수지, 카제인, 쉘락, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 페놀 수지, 니트로셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 환화 고무, 염화 고무, 산화 고무, 염산 고무, 페놀 수지, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 아미노 수지, 에폭시 수지, 비닐 수지, 염화비닐 수지, 염화비닐리덴 수지, 염화초산비닐 수지, 에틸렌초산비닐 수지, 아크릴 수지, 메타크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 건성유, 합성 건성유, 스티렌-말레산 수지, 스티렌-아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 또는 부티랄 수지 등을 들 수 있다. 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 페놀 수지, 벤조구아나민 수지, 멜라민 수지, 또는 요소 수지 등을 들 수 있다. 광경화성 수지(감광성 수지)로서는, 수산기, 카르복실기, 또는 아미노기 등의 반응성의 치환기를 갖는 선상 고분자에 이소시아네이트기, 알데히드기, 또는 에폭시기 등의 반응성 치환기를 갖는 (메타)아크릴화합물이나 계피산을 반응시켜서, (메타)아크릴로일기, 또는 스티릴기 등의 광가교성기를 그 선상 고분자에 도입한 수지를 사용할 수 있다. 또한, 스티렌-무수 말레산 공중합물이나 α-올레핀-무수 말레산 공중합물 등의 산무수물을 포함하는 선상 고분자를 히드록시알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 갖는 (메타)아크릴화합물에 의해 하프에스테르화한 것을 사용하는 것도 가능하다.
상기 안료는 특별이 제한되지 않으며, 예를 들면 용성 아조 안료, 불용성 아조 안료, 프탈로시아닌 안료, 할로겐화 프탈로시아닌 안료, 퀴나크리돈 안료, 이소인돌리논 안료, 이소인돌린 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 디옥사진 안료, 안트라퀴논 안료, 디안트라퀴노닐 안료, 안트라피리미딘 안료, 안단트론 안료, 인단트론 안료, 플라반트론 안료, 피란트론 안료, 또는 디케토피롤로피롤 안료 등을 들 수 있다. 이를 컬러 인덱스의 일반명으로 나타내면, 피그먼트 블랙 7, 피그먼트 블루 15, 피그먼트 블루 15:1, 피그먼트 블루 15:3, 피그먼트 블루 15:4, 피그먼트 블루 15:6, 피그먼트 블루 22, 피그먼트 블루 60, 또는 피그먼트 블루 64 등의 청색 안료;
피그먼트 그린 7, 피그먼트 그린 36, 또는 피그먼트 그린 58 등의 녹색 안료;
피그먼트 레드 9, 피그먼트 레드 48, 피그먼트 레드 49, 피그먼트 레드 52, 피그먼트 레드 53, 피그먼트 레드 57, 피그먼트 레드 97, 피그먼트 레드 122, 피그먼트 레드 123, 피그먼트 레드 144, 피그먼트 레드 146, 피그먼트 레드 149, 피그먼트 레드 166, 피그먼트 레드 168, 피그먼트 레드 177, 피그먼트 레드 178, 피그먼트 레드 179, 피그먼트 레드 180, 피그먼트 레드 185, 피그먼트 레드 192, 피그먼트 레드 202, 피그먼트 레드 206, 피그먼트 레드 207, 피그먼트 레드 209, 피그먼트 레드 215, 피그먼트 레드 216, 피그먼트 레드 217, 피그먼트 레드 220, 피그먼트 레드 221, 피그먼트 레드 223, 피그먼트 레드 224, 피그먼트 레드 226, 피그먼트 레드 227, 피그먼트 레드 228, 피그먼트 레드 238, 피그먼트 레드 240, 피그먼트 레드 242, 피그먼트 레드 254, 또는 피그먼트 레드 255 등의 적색 안료;
피그먼트 바이올렛 19, 피그먼트 바이올렛 23, 피그먼트 바이올렛 29, 피그먼트 바이올렛 30, 피그먼트 바이올렛 37, 피그먼트 바이올렛 40, 또는 피그먼트 바이올렛 50 등의 자색 안료;
피그먼트 옐로 12, 피그먼트 옐로 13, 피그먼트 옐로 14, 피그먼트 옐로 17, 피그먼트 옐로 20, 피그먼트 옐로 24, 피그먼트 옐로 74, 피그먼트 옐로 83, 피그먼트 옐로 86, 피그먼트 옐로 93, 피그먼트 옐로 94, 피그먼트 옐로 95, 피그먼트 옐로 109, 피그먼트 옐로 110, 피그먼트 옐로 117, 피그먼트 옐로 120, 피그먼트 옐로 125, 피그먼트 옐로 128, 피그먼트 옐로 137, 피그먼트 옐로 138, 피그먼트 옐로 139, 피그먼트 옐로 147, 피그먼트 옐로 148, 피그먼트 옐로 150, 피그먼트 옐로 151, 피그먼트 옐로 153, 피그먼트 옐로 154, 피그먼트 옐로 155, 피그먼트 옐로 166, 피그먼트 옐로 168, 피그먼트 옐로 180, 피그먼트 옐로 185, 또는 피그먼트 옐로 213 등의 황색 안료;
피그먼트 오렌지 13, 피그먼트 오렌지 36, 피그먼트 오렌지 37, 피그먼트 오렌지 38, 피그먼트 오렌지 43, 피그먼트 오렌지 51, 피그먼트 오렌지 55, 피그먼트 오렌지 59, 피그먼트 오렌지 61, 피그먼트 오렌지 64, 피그먼트 오렌지 71, 또는 피그먼트 오렌지 74 등의 등색(橙色) 안료; 또는,
피그먼트 브라운 23, 피그먼트 브라운 25, 또는 피그먼트 브라운 26 등의 갈색 안료를 들 수 있다.
상기 계면활성제는 종류를 한정하는 것은 아니나 불소화 계면활성제, 중합성 불소화계면활성제, 실록산 계면활성제, 중합성 실록산 계면활성제, 폴리옥시에틸렌 계면활성제 및 그들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 왁스는 수지의 끈적임(tack)을 줄이는 효과가 있는 분말(파우더) 타입이라면 종류에 한정하지 않으며, 일 예로 폴리에틸렌 왁스, 아미드 왁스, 에루카미드(erucamide) 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 파라핀 왁스, 테플론 및 카르나우바(carnauba) 왁스 등에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용제는 일반적인 유기용매로서 왁스, 안료, 바니시 등의 물질을 균일하게 혼합할 수 있는 것이라면 종류에 한정하지 않는다. 사용 가능한 용매의 일예로는 초산에틸, 초산 n-부틸, 초산이소부틸, 톨루엔, 크실렌, 아세톤, 헥산, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜 모노에틸아세테이트 및 디에틸렌글리콜 모노부틸에테르아세테이트 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유가 증서용 보안잉크에 있어, 상기 AlNiCo계 자성입자의 흡유도는 5 내지 50 일 수 있다. 상기 범주이내의 자성 입자를 이용하여 잉크를 제조하는 경우, 안료의 흡유도를 낮추며, 그로 인해 잉크의 물성 조절이 용이해지는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자를 포함하는 제1보안용잉크 조성물; 및 상기 자성입자의 보자력 크기보다 작은 자성입자를 포함하는 제2보안용잉크 조성물;를 포함하는 보안용 유가증서를 제공할 수 있다.
상세하게, 상기 제1보안용잉크 조성물은 상술한 경자성(hard magnetism)을 갖는 입자를 포함할 수 있으며, 상기 제2보안용잉크 조성물은 연자성(soft magnetism)을 갖는 입자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1보안용잉크 조성물 및 제2보안용잉크 조성물은 상호 독립적으로 상술한 유가증서용 보안잉크의 조성물과 유사 내지 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 보안용 유가증서에 있어, 상기 제1보안용잉크 조성물 및 상기 제2보안용잉크 조성물은 하기 관계식 5을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다:
[관계식 5]
1.5 ≤ q ≤ 50, q=q1/q2
[상기 관계식 5에서, q1는 제1보안용잉크 조성물의 보자력이며, q2는 제2보안용잉크 조성물의 보자력이다.]
이로 본 발명의 보안잉크를 이용한 유가증서는 고가의 인식장비에 의해 연자성 입자와 구분되고 패턴화 된 형상으로 분포함으로써, 상기 유가증서의 보안성을 향상시킬 수 있는 형태 즉, 이진수 형태로 그 보안성이 극대화될 수 있다.
이하 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 하기의 실시예를 들어 상세하게 설명하겠으나, 본 발명이 다음 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
코어 입자의 원료는 하기 표 1에 수록된 조성을 따르며, 평균입경이 80 μm이고 모스 경도가 605 g/mm2 인 상기 원료 10 kg을 공급기에 넣은 후, 가속 탱크로 낙하되었다. 이후 가속탱크의 하부에 설치된 가스 주입구를 통하여 공기가 주입되어 나선형 기류가 형성되었고, 상기 기류와 함께 코어 입자의 원료는 500 g/min 의 유입 속도로 회전 분쇄기로 주입되었다. 이때, 상기 회전 분쇄기의 회전 속도는 10,000 rpm 이었고, 상기 회전 분쇄기의 충돌판은 1100 g/mm2의 모스 경도를 가졌다.
원소 C Si Mn Ni Al Cu Co Ti N O Fe
함량
(중량%)		 0.023 0.32 0.05 17.63 6.61 2.50 24.07 4.24 0.005 0.18 잔부
이후, 상기 회전 분쇄기에 의해 분쇄된 코어 입자의 원료는, 사이클론 방식의 분급기에 투입되었다. 상기 분급기에 의해 상술한 관계식 1 내지 2를 만족하는 코어 입자를 수득하였다.
이후 상기 코어 입자를 자석으로 분리하여 에탄올로 2회 세척한 후, 60 ℃에서 건조하였다. 이때 얻어진 코어의 평균 입경은 입도 분석기(Beckman, Coulter Multisizer3)를 이용하여 측정하였고, 그 결과는 표 2에 수록하였다.
또한, 상기 코어의 보자력, 포화 자화(Ms), 잔류 자화(Mr)은 VSM(vibrating sample magnetometer, Lakeshore, 7400 series)을 이용하여 측정하였고, 그 결과는 표 3에 수록하였다.
상기 세척된 코어는 상기 코어 분말 1 g, TBOT(tetrabuthoxy titanium)(Aldrich) 1 ml, 증류수 1 ml를 에탄올 170 ml을 투입한 후, 85 ℃의 온도에서 2시간 동안 300 rpm의 회전속도로 교반하여, 상기 코어 표면에 산화티탄층을 코팅하였다. 산화티탄이 코팅된 코어 입자 분말은 자석으로 분리하고 에탄올로 2회 세척한 후, 건조하였다.
이후, 증류수 800 ml에 글루코스(Glucose) 70 g, 타르타르산칼륨(potassium tartrate) 5 g을 용해하여 환원액을 제조하였다. 이후, 상기 환원액에 수산화나트륨(NaOH) 10 g, 수산화암모늄(NH4OH) 86 ml, 질산은(AgNO3) 45 g을 투입한 후 300 rpm 속도로 30 분 동안 교반하여 무색의 투명한 은암민착체 용액을 제조하였다.
상기 은아민착체 용액과, 상술한 산화티탄층이 코팅된 코어 80 g 및 증류수 2.4 L가 혼합된 혼합액을 더 혼합한 후 교반하였다. 상기 교반은 300 rpm 속도로 1 시간동안 수행되고, 은막이 코팅된 코어쉘 자성 입자를 제조하였다. 이후 상기 코어쉘 자성 입자를 자석으로 분리한 후 에탄올로 2회 세척하고, 60 ℃에서 건조하였다.
실시예 2
회전 분쇄기의 회전 속도가 20,000 rpm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 1
회전 분쇄기의 회전 속도가 30,000 rpm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 2
회전 분쇄기의 회전 속도가 5,000 rpm 인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 3
흡유도 측정을 위하여, 상용의 Fe3O4 (Lanxess, E8840)를 준비하였다. 실시예 1에 따른 코어쉘 구조의 AlNiCo계 자성입자와 달리, 상기 Fe3O4 는 쉘이 형성되지 않았으며, 종횡비 약 10을 가지고 평균 장축 길이가 약 500 nm인 자성입자이었다.
D 10 (μm) D 50 (μm) D 90 (μm)
실시예 1 1.85 7.70 25.13
실시예 2 0.91 5.68 17.19
비교예 1 3.65 18.20 38.53
비교예 2 15.44 48.25 65.11
포화자화
(emu/g) 		잔류자화
(emu/g) 		보자력
(kA/m)
실시예 1 123.69 23.65 38.56
실시예 2 121.45 12.35 18.65
비교예 1 131.87 23.77 45.81
비교예 2 138.12 26.25 51.56
실시예 3
상기 실시예 1에서 제조된 자성 입자를 이용하여 유가 증서용 보안잉크를 제조하되, 하기 표 4에 제시된 구성성분 및 함량으로 혼합한 후, 이를 연육기에 투입하고 상기 연육기에서 4~5회 연육을 실시하여 상기 보안잉크의 인쇄적성에 적합한 조성물을 제조하였다.
잉크조성 중량%
제 1 바니시
(건설화학, KR-KU)		 18
제 2 바니시
(건설화학, KR-KA)		 14
유색안료
(Clariant, FBB02)		 5
체질안료
(동호칼슘, TL-2000)		 34
AlNiCo계 자성입자 10
혼합왁스
(Micro Powders, Polyfluo 540XF)		 8
지방족 탄화수소
(SK chemicals, YK-D130)		 2
용제
(디에틸렌글리콜 모노부틸에테르)		 2
계면활성제
(한농화성, Koremul-263Na)		 5
건조제 2
합계 100
하기 표 5에 실시예 1 및 비교예 3의 흡유도 측정결과를 수록하였다. 표 5에 수록된 결과에 따르면, 본 발명에 따른 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 흡유도는 16.66 으로 나타남을 알 수 있었다. 이로써 본 발명의 보안잉크용 AlNiCo계 자성 입자는 흡유도가 낮기 때문에 잉크 조성에 배합하면, 상용성을 향상할 수 있고 점도제어가 용이하며 인쇄적성을 향상할 수 있고 칙소성을 향상을 기대할 수 있다.
시료 시료량
(g) 		사용된 기름량
(g) 		흡유도(g/100g)
실시예 1 1.08 0.18 16.66
비교예 3 1.02 0.72 70.58
또한, 상기 흡유량 측정은 한국산업규격 KS M ISO 787 규격의 일부로 안료나 체질 안료의 흡유량을 측정하는 일반 시험방법으로 실시하였다. 흡유량(oil absorption value)은 정의된 조건하에서 안료나 체질 안료 시료에 흡수되는 정제 아마인류의 양으로 시료 100g당 기름의 양을 그램(g) 단위로 표현한다.
또한, 상기 실시예들(실시예 1~2)에 따라 얻어지는 실버층까지를 포함하는 자성입자에 대하여 명도를 색차계의 L,a,b 값으로 Lightness 측정한 결과로 평가하였으며, 그 결과 65 이상의 명도를 나타내었다.
또한, 상기 실시예 1에 따른 자성입자 및 상술한 비교예 3의 자성입자를 이용하여, 평균 입경에 따른 인쇄적성 평가를 실시하여 그 결과를 표 6에 수록하였다. 비교예 3은 흡유도가 높아 잉크의 점도가 높아지고 따라서 인쇄불량이 발생하였다.
시료 평균 입경 D 50 (μm) 함량
(g) 		인쇄 여부
실시예 1 5 5 양호
비교예 3 0.5 5 불량
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. Al, Ni, 및 Co가 포함된 코어 입자; 및 상기 코어 입자의 적어도 일부 표면을 덮는 무기쉘;을 포함하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법에 있어서,
    a) 평균 입경이 40 내지 100 μm인 코어 입자의 원료를 분쇄 및 분급하여 코어 입자를 수득하는 단계; 및
    b) 수득된 코어 입자에 유전체 쉘 및 금속 쉘을 순차적으로 형성하여 보안잉크용 자성입자를 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 a)단계 후 수득된 코어 입자는 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법:
    [관계식 1]
    3 μm ≤ D50 ≤ 10 μm
    [관계식 2]
    20 μm ≤ D90 ≤ 30 μm
    [관계식 3]
    10 kA/m ≤ Hc ≤ 40 kA/m
    [상기 관계식 1에서, D50은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 50%에 해당하는 입자크기이고,
    상기 관계식 2에서, D90은 상기 코어 입자의 입경 누적분포에서 90%에 해당하는 입자크기이고,
    상기 관계식 3에서, Hc는 상기 코어 입자의 보자력이다.]
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 a)단계 후 수득된 코어 입자의 포화 자화(Ms)는 80 내지 180 emu/g 이고, 잔류 자화(Mr)는 8 내지 45 emu/g 인 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 코어 입자의 원료는 하기 관계식 4를 만족하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법:
    [관계식 4]
    40 kA/m ≤ Hcb ≤ 120 kA/m
    [관계식 4에서, Hcb는 상기 코어 입자의 원료의 보자력이다.]
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 a)단계시, 상기 분쇄 및 분급은 기류식 밀링 공정에 의해 수행되는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 a)단계 이후에, 분산제를 투입하는 단계를 더 포함하는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 분산제는 상기 코어 입자 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부이고,
    상기 분산제는 실라놀기가 포함된 친수성 폴리머인 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 b)단계시,
    상기 자성입자는
    이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 포함하는 유전체 쉘; 및
    구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 포함하는 금속 쉘;에 의해 제조되는 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자의 제조방법.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따라 제조된 보안잉크용 AlNiCo계 자성입자, 바니시, 안료, 계면활성제, 왁스, 및 용제를 함유하는 유가 증서용 보안잉크.
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