Patent Translate
Powered by EPO and Google
Уведомление
Этот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным,
точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как
относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте
машинного перевода.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US2003165637A1
[]
14 ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001]
18 Это приложение является подразделением U.S. Ser.
19 № 09/850 421, поданной 7 мая 2001 г., указанная заявка включена в настоящий документ
посредством конкретной ссылки и испрашивает приоритет.
[]
24 ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002]
28 1. Область изобретения
[0003]
32 Настоящее изобретение в целом относится к способам формования изделий с
покрытием.
34 В частности, настоящее изобретение относится к способам изготовления изделий с
покрытием, имеющих трехмерные изображения, с использованием композиций магнитных
пигментов.
18-12-2020 1
[0004]
40 2. Соответствующая технология
[0005]
44 Различные пигменты, красители и фольга были разработаны для широкого спектра
применений.
46 Например, магнитные пигменты были разработаны для использования в таких
приложениях, как декоративная посуда, создание узорчатых поверхностей и защитные
устройства.
49 Аналогичным образом, изменяющие цвет или оптически изменяющиеся пигменты были
разработаны для таких применений, как косметика, чернила, материалы для покрытий,
украшения, керамика, автомобильные краски, горячие штампы для защиты от подделки и
чернила для защиты от подделок для защищенных документов и валюты.
[0006]
56 Изменяющие цвет пигменты, красители и фольга проявляют свойство изменения цвета
при изменении угла падающего света или при изменении угла обзора наблюдателя.
58 Цветопеременные свойства пигментов и фольги можно контролировать посредством
правильной конструкции оптических тонких пленок или ориентации молекулярных частиц,
используемых для формирования таких параметров, как толщина слоев, образующих
хлопья и фольгу, и показатель преломления каждого слоя.
62 Изменения воспринимаемого цвета, которые происходят при разных углах обзора или
углах падающего света, являются результатом комбинации избирательного поглощения
материалов, составляющих слои, и интерференционных эффектов, зависящих от длины
волны.
66 Эффекты интерференции, возникающие в результате наложения световых волн,
подвергшихся многократным отражениям, ответственны за сдвиги в цвете,
воспринимаемые под разными углами. Максимумы отражения меняются по положению и
интенсивности при изменении угла обзора из-за изменения интерференционных
эффектов, возникающих из-за разницы в длине пути света в различных слоях оптического
стека.
[0007]
75 Для достижения таких эффектов изменения цвета использовались различные подходы.
76 Например, небольшие многослойные хлопья, обычно состоящие из нескольких слоев
тонких пленок, рассредоточены по среде, такой как краска или чернила, которые затем
могут быть впоследствии нанесены на поверхность объекта. На такие чешуйки
необязательно может быть нанесено покрытие для достижения желаемых цветов и
18-12-2020 2
оптических эффектов. Другой подход заключается в инкапсулировании небольших
металлических или силикатных субстратов с различными слоями, а затем
диспергировании инкапсулированных субстратов в среде, такой как краска или чернила.
Кроме того, были изготовлены фольги, состоящие из нескольких слоев тонких пленок на
материале подложки.
[0008]
88 Одним из способов получения многослойной тонкопленочной структуры является
формирование ее на гибком полотне с разделительным слоем на нем.
90 Различные слои наносят на полотно способами, хорошо известными в данной области
техники, для формирования тонких структур покрытия, такими как PVD, напыление и т.п.
Затем многослойная тонкопленочная структура удаляется с рулонного материала в виде
тонких пленок, изменяющих цвет хлопьев, которые могут быть добавлены к полимерной
среде, такой как различные пигментные носители, для использования в качестве чернил
или краски. В дополнение к хлопьям, изменяющим цвет, в чернила или краски можно
добавлять добавки для получения желаемых результатов изменения цвета.
[0009]
100 Пигменты или пленки, изменяющие цвет, образуются из многослойной тонкопленочной
структуры, которая включает те же основные слои.
102 К ним относятся абсорбирующий слой (и), диэлектрический слой (и) и, возможно,
отражающий слой с различным порядком слоев. Специалист в данной области техники
поймет, что абсорбирующий слой представляет собой полуабсорбирующий,
полупрозрачный слой. Покрытия могут иметь симметричную многослойную
тонкопленочную структуру, например:
[0010]
110 поглотитель / диэлектрик / отражатель / диэлектрик / поглотитель; или же
[0011]
114 поглотитель / диэлектрик / поглотитель.
[0012]
118 Покрытия также могут иметь асимметричную многослойную тонкопленочную структуру,
например:
18-12-2020 3
[0013]
123 поглотитель / диэлектрик / отражатель.
[0014]
127 Например, в патенте США No. В патенте США № 5135812, Phillips et al., Который включен
в настоящее описание в качестве ссылки, описаны тонкопленочные чешуйки со
смещением цвета, имеющие несколько различных конфигураций слоев, таких как
прозрачный диэлектрик и частично поглощающие стопки.
131 В патенте США В US 5278590, Phillips et al., Который включен сюда в качестве ссылки,
раскрыто симметричное трехслойное покрытие с оптической интерференцией, которое
содержит первый и второй частично пропускающие слои поглотителя, которые имеют по
существу одинаковый материал и толщину, и диэлектрический разделительный слой,
расположенный между первый и второй абсорбирующие слои.
[0015]
139 Изменяющие цвет пластинки для использования в красках раскрыты в патентах США No.
№ 5571624, Phillips et al., Который включен сюда в качестве ссылки.
141 Эти пластинки сформированы из симметричной многослойной тонкопленочной
структуры, в которой первый слой поглотителя, такой как хром, сформирован на
подложке, а первый слой диэлектрика сформирован на первом слое поглотителя.
144 На первом диэлектрическом слое формируется отражающий металлический слой, такой
как алюминий, за которым следует второй диэлектрический слой.
146 Второй слой поглотителя сформирован на втором диэлектрическом слое.
[0016]
150 Что касается магнитных пигментов, патент США No. № 4838648, Phillips et al. (здесь и
далее «Phillips '648»), раскрытие которого включено в качестве ссылки, описывает
тонкопленочную магнитную структуру смещения цвета, в которой магнитный материал
может использоваться в качестве отражающего или поглотительного слоя в структуре.
154 Один из раскрытых магнитных материалов представляет собой сплав кобальта и никеля.
155 Phillips '648 раскрывает чешуйки и фольгу со следующей структурой:
[0017]
159 окрашенный суперстрат / поглотитель / диэлектрик / магнитный слой / подложка;
[0018]
163 окрашенный суперстрат / поглотитель / диэлектрик / магнитный слой / диэлектрик /
18-12-2020 4
поглотитель / окрашенный суперстрат; и
[0019]
168 клей / магнитный слой / диэлектрик / поглотитель / съемное твердое покрытие /
подложка.
[0020]
173 Поверхности с рисунком были получены путем воздействия на магнитные чешуйки
магнитной силы с целью физического изменения структуры пигмента.
175 Например, в патенте США No. № 6,103,361, Batzar et al. (далее «Батзар») использует
пигменты из намагничивающихся материалов для украшения посуды.
177 В частности, Batzar направлен на управление ориентацией чешуек нержавеющей стали
во фторполимерном антиадгезивном покрытии для создания рисунков, в которых по
крайней мере некоторые из чешуек длиннее толщины покрытия.
180 Подложка с рисунком формируется путем приложения магнитной силы через края
намагничиваемой матрицы, расположенной под основанием с покрытием, для
изменения ориентации чешуек внутри покрытия, тем самым создавая эффект или узор
изображения.
184 Однако Батзар не обсуждает использование оптических стопок тонких пленок или
пластинок, использующих магнитный слой.
186 Кроме того, хотя хлопья из нержавеющей стали, используемые в Batzar, подходят для
украшения посуды, они плохо отражают свет.
[0021]
191 Патент США Патент США № 2570856, выданный Пратту и др. (Далее «Пратт»), относится
к металлическим чешуйчатым пигментам, которые основаны на ферромагнитных
металлических пластинках.
194 Однако, как и Батзар, Пратт использует плохо отражающие металлы и не учит
использовать тонкопленочные оптические блоки.
[0022]
199 Патент США № 5364689, Kashiwagi et al. и Патент США. В патенте США № 5630877,
также выданном Кашиваги (далее вместе "Кашиваги"), раскрыты способы и устройство
для создания раскрашенных рисунков магнитной формы.
202 Kashiwagi использует слой магнитной краски, который включает несферические
магнитные частицы в среде краски, и применяет магнитное поле с линиями магнитного
поля в форме желаемого рисунка. Окончательный узор создается за счет разной
ориентации магнитных частиц в затвердевшей краске.
18-12-2020 5
[0023]
209 Одна попытка включения магнитного слоя в многослойную пластинку раскрыта в
публикации европейского патента EP 686675B1, Schmid et al. (в дальнейшем «Шмид»),
раскрытие которого включено в качестве ссылки.
212 Шмид описывает ламинарные структуры с изменяющимся цветом, которые включают
магнитный слой между диэлектрическим слоем и центральным алюминиевым слоем,
следующим образом:
[0024]
218 оксид / поглотитель / диэлектрик / магнит / A1 / магнит / диэлектрик / поглотитель / оксид
[0025]
222 Таким образом, Шмид использует алюминиевые пластинки, а затем покрывает эти
пластинки магнитными материалами.
224 Однако расположенный сверху магнитный материал ухудшает отражающие свойства
пигмента, поскольку алюминий является вторым по яркости металлом (после серебра),
а это означает, что любой магнитный материал обладает меньшей отражающей
способностью.
228 Кроме того, Шмид начинает с алюминиевых пластин, полученных в результате
измельчения в шаровой мельнице, метода, который ограничен с точки зрения
достижимой гладкости слоя.
[0026]
234 Публикация патента EP 710508 A1, Richter et al. (далее «Рихтер») раскрывает способы
создания трехмерных эффектов посредством рисования с помощью магнитных
наконечников.
237 Рихтер описывает трехмерные эффекты, достигаемые за счет выравнивания магнитно-
активных пигментов в пространственно изменяющемся магнитном поле. Richter
использует стандартные пигменты (феррит бария, феррит стронция, самарий / кобальт,
сплавы Al / Co / Ni и оксиды металлов, полученные спеканием и быстрой закалкой, ни
один из которых не состоит из оптических пакетов тонких пленок. Скорее, частицы
относятся к твердому магнитному типу. Рихтер использует электромагнитные полюсные
наконечники либо поверх покрытия, либо с обеих сторон покрытия. Однако Рихтер
использует подвижную систему и требует «рисования» изображения. Этот «чертеж»
требует времени и не подходит для производственных процессов.
18-12-2020 6
[0027]
249 Патент США В US 3791864 на имя Steingroever (далее «Steingroever») описан способ
формирования рисунка магнитных частиц путем их ориентации с помощью магнитного
рисунка, генерируемого в нижележащем грунтовочном покрытии, которое ранее было
сформировано магнитным полем.
253 Грунтовка содержит магнитные частицы типа «MO * 6Fe2O3», где M может быть одним
или несколькими элементами Ba, Sr, Co или Pb. После нанесения на сплошной лист
жидкого покрытия грунтовки он затвердевает, а затем участки грунтовки
намагничиваются магнитным полем. Затем наносится пигментный носитель с
взвешенными в нем магнитными частицами. Взвешенные в них магнитные частицы
окончательно ориентируются под действием магнитной силы от магнитного рисунка в
грунтовке, создавая окончательный рисунок. Однако Steingroever страдает от
диффузного магнитного изображения в грунтовочном покрытии, которое, в свою
очередь, передает диффузное изображение на верхний слой. Это снижение разрешения
связано с тем, что сильные магнитные поля ограничены в разрешении, которое они
могут создать. Это ограничение связано с сильными линиями магнитного поля,
окружающими предполагаемое магнитное изображение, тем самым влияя на нецелевые
магнитные частицы в грунтовочном покрытии и размывая изображение.
[0028]
269 Соответственно, существует потребность в улучшенных способах и устройствах, которые
преодолевают или избегают вышеуказанных проблем и ограничений.
[]
274 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ И ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0029]
278 Задачей изобретения является создание печатных изображений с трехмерными
элементами.
[0030]
283 Другой целью изобретения является создание покрывающих структур с скрытыми и / или
явными защитными признаками.
[0031]
288 Еще одна цель изобретения - предоставить способы изготовления магнитных печатных
изображений, совместимые с массовым производством.
18-12-2020 7
[0032]
293 Для достижения вышеупомянутых целей и в соответствии с изобретением, воплощенным
и широко описанным здесь, предоставляются способы и устройства для изготовления
трехмерных изображений на изделиях с покрытием.
296 Способы обычно включают нанесение слоя намагничивающегося пигментного покрытия
в жидкой форме на подложку, причем намагничивающееся пигментное покрытие
содержит множество магнитных несферических частиц или хлопьев.
299 Магнитное поле воздействует на выбранные области пигментного покрытия, когда
покрытие находится в жидкой форме, при этом магнитное поле изменяет ориентацию
выбранных магнитных частиц или чешуек.
302 Наконец, пигментное покрытие затвердевает, прикрепляя переориентированные частицы
или хлопья в непараллельном (или промежуточном) положении к поверхности
пигментного покрытия, чтобы получить изображение или трехмерное изображение на
поверхности покрытия.
306 Пигментное покрытие может содержать различные магнитные частицы или хлопья с
различными интерференциями или невмешательствами, включая магнитные пигменты,
изменяющие цвет.
[0033]
312 В одном способе изобретения магнитное поле создается слоем магнитного печатного
изображения, нанесенным на подложку перед нанесением пигментного покрытия.
314 В другом способе используется внешний магнитный источник, такой как листовой магнит,
сконфигурированный в форме желаемого изображения, с листовым магнитом,
размещенным на поверхности подложки напротив пигментного покрытия.
317 Другие внешние магнитные источники, которые могут быть использованы, включают
магнитный катод для магнетронного распыления постоянного тока, намагничиваемый
кристалл, избирательно намагничиваемый вторичным магнитным источником, или
несколько магнитных полюсов, ориентированных вместе из изображения под подложкой.
[0034]
324 Предпочтительная пигментная композиция для использования с настоящими способами
включает многослойные магнитные тонкие пленочные хлопья или частицы, которые
могут иметь симметричную многослойную структуру покрытия на противоположных
сторонах слоя магнитного сердечника или могут быть сформированы с одним или
несколькими инкапсулирующими покрытиями вокруг магнитного или диэлектрический
сердечник.
330 Необязательные дополнительные слои, такие как слои диэлектрика и поглотителя, могут
быть добавлены, чтобы покрыть хлопья или частицы и тем самым добавить цветовой
18-12-2020 8
сдвиг или другие характеристики пигментам.
333 Подходящие пигментные хлопья включают те, которые имеют магнитный слой между
отражателем или диэлектрическими слоями, диэлектрический слой между магнитными
слоями или монолитные магнитные слои.
[0035]
339 Эти и другие цели и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из
следующего описания и прилагаемой формулы изобретения или могут быть изучены
при практическом применении изобретения, как изложено ниже.
[]
345 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
[0036]
349 Чтобы проиллюстрировать способ, которым достигаются перечисленные выше и другие
преимущества и особенности изобретения, более конкретное описание изобретения,
кратко описанное выше, будет представлено со ссылкой на его конкретные варианты
осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах.
353 Понимая, что эти чертежи изображают только типичные варианты осуществления
изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие его
объем, изобретение будет описано и объяснено с дополнительной конкретностью и
деталями посредством использования сопроводительных чертежей, на которых:
[0037]
360 ИНЖИР. 1 представляет собой схематическое изображение в поперечном сечении
отображаемого продукта покрытия согласно одному варианту осуществления
изобретения;
[0038]
366 ИНЖИР. 2 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуи согласно
одному варианту осуществления изобретения;
[0039]
371 ИНЖИР. 3 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки в
соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
18-12-2020 9
[0040]
376 ИНЖИР. 4 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной частицы
согласно альтернативному варианту осуществления изобретения;
[0041]
381 ИНЖИР. 5 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки
согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
[0042]
386 ИНЖИР. 6 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки
согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
[0043]
391 ИНЖИР. 7 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной частицы
согласно альтернативному варианту осуществления изобретения;
[0044]
396 ИНЖИР. 8 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки в
соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения;
[0045]
401 ИНЖИР. 9 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуи в
соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
[0046]
406 ИНЖИР. 10 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной частицы в
соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления изобретения;
[0047]
411 ИНЖИР. 11 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки в
соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;
[0048]
18-12-2020 10
416 ИНЖИР. 12 представляет собой схематическое изображение поперечного сечения
отображаемого продукта покрытия в соответствии с другим вариантом осуществления
изобретения;
[0049]
422 ИНЖИР. 13 представляет собой схематический вид в перспективе продукта покрытия,
изображенного на фиг. 12;
[0050]
427 Фиг. 14а и 14b - схематические изображения последовательных этапов способа
многоцветной печати с использованием магнитных пигментов согласно изобретению; и
[0051]
432 Фиг. 15a-15c представляют собой схематические изображения последовательных этапов
другого способа многоцветной печати с использованием магнитных пигментов согласно
изобретению.
[]
438 ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0052]
442 Настоящее изобретение направлено на способы и устройства для производства изделий
с покрытием, таких как изделия с нанесенным покрытием, которые, как было
обнаружено, способны генерировать трехмерные изображения на своей поверхности.
445 Способы обычно включают нанесение слоя намагничивающегося пигментного покрытия
в жидкой форме на подложку, причем намагничивающееся пигментное покрытие
содержит множество магнитных несферических частиц или хлопьев.
448 Затем к выбранным участкам пигментного покрытия прикладывают магнитное поле, пока
покрытие находится в жидкой форме, при этом магнитная сила изменяет ориентацию
выбранных магнитных частиц или хлопьев.
451 Наконец, пигментное покрытие затвердевает, тем самым прикрепляя
переориентированные частицы или хлопья в непараллельном (или промежуточном)
положении к поверхности пигментного покрытия.
454 Устройства в соответствии с изобретением включают в себя структуры, способные
выполнять описанный выше способ, и включают в себя различные элементы,
выбранные из подложки, намагничивающегося пигмента и средств для создания
внешнего магнитного поля.
18-12-2020 11
[0053]
461 Эффекты, подобные трехмерным, достигаются путем воздействия на магнитное
пигментное покрытие внешней магнитной силы, тем самым ориентируя основные
плоские поверхности некоторых пигментных чешуек по существу перпендикулярно
поверхности покрытия.
465 Неориентированные чешуйки пигмента лежат своими основными плоскими
поверхностями, по существу, параллельными поверхности покрытия.
467 Эффект трехмерности обусловлен выравниванием чешуек или частиц пигмента таким
образом, что соотношение сторон ориентировано в соответствии с магнитным полем, то
есть самая длинная часть чешуйки или частицы пигмента выравнивается вдоль линий
магнитного поля.
471 Таким образом, окрашенные грани пигментных чешуек, которые переориентируются
магнитным полем, отворачиваются от наблюдателя в различной степени в зависимости
от величины магнитной силы.
474 В области (ах) максимальной переориентации (нормальных) покрытие выглядит черным
из-за захвата света.
476 При перемещении от черной области (областей) покрытие постепенно меняет цвет на
оставшиеся участки поверхности, которые не были переориентированы магнитным
полем.
479 Например, такие неориентированные участки поверхности будут иметь серебристый
цвет при использовании алюминиевого пигмента или будут иметь другие цвета в
зависимости от пигмента.
482 Полученное изображение имеет цветной трехмерный эффект, подобный
голографическому эффекту, который кажется движущимся при изменении угла обзора.
484 В частности, эффект усиливают интерферирующие пигменты, такие как изменяющие
цвет или оптически изменяющиеся пигменты.
[0054]
489 Пигментные покрытия, которые могут использоваться в настоящем изобретении,
содержат пигментные носители с магнитными несферическими частицами или по
существу плоскими магнитными чешуйками.
492 Подходящие пигменты включают многослойные изменяющие цвет магнитные пигменты,
хотя другие магнитные пигменты с требуемым магнетизмом и соотношением сторон
совместимы со способами по настоящему изобретению.
[0055]
498 Защитные признаки могут быть предоставлены различным объектам, на которых
нанесен продукт покрытия с изображением, посредством визуального трехмерного
18-12-2020 12
эффекта, описанного выше, и посредством характеристик магнитных пигментов.
501 Например, магнитные слои могут быть скрытно встроены в многослойные хлопья
пигмента, так что магнитный слой не влияет на оптический эффект, обеспечиваемый
многослойной чешуей, за исключением сдвига ориентации, описанного здесь.
504 Однако с помощью магнитной системы обнаружения магнитный слой можно обнаружить.
505 Скрытые магнитные подписи также могут быть нанесены на печатное магнитное
изображение, нанесенное между слоем намагничиваемого покрытия и подложкой.
507 Кроме того, чешуйки, ориентированные перпендикулярно подложке, будут иметь
конечную намагниченность или магнитный диполь, который также ориентирован
перпендикулярно подложке.
510 Это позволяет отдельно машиночитаемым ориентированным хлопьям.
511 На основе этих принципов можно разработать множество как явных, так и скрытых
магнитных защитных элементов, как описано ниже.
[0056]
516 В общем, настоящее изобретение представляет собой прогресс в данной области
техники, позволяя создавать изображения относительно сложных магнитных
изображений в неподвижной системе только с одним этапом формирования магнитного
изображения.
520 В случае магнитных слоев, расположенных между или внутри перекрывающих слоев
отражателя, как описано ниже для некоторых вариантов пигмента, настоящее
изобретение представляет собой значительное улучшение по сравнению с
предшествующим уровнем техники за счет достижения более высокой цветности и
яркости.
525 Помещая более тусклый магнитный материал внутрь отражателя, настоящее
изобретение решает две задачи: 1) сохраняется отражательная способность слоя
отражателя; и 2) изменяющие цвет пигменты без внутреннего сердечника из магнитного
материала не могут быть различимы наблюдателем от такого пигмента с сердечником
из магнитного материала.
530 Например, два объекта с покрытием, рассматриваемые бок о бок, один с магнитным
материалом в покрытии и один без него, будут выглядеть для наблюдателя одинаково.
532 Однако магнитный пигмент, изменяющий цвет, обеспечивает скрытую функцию защиты в
дополнение к эффекту изменения цвета. Таким образом, с помощью системы
магнитного обнаружения скрытая магнитная подпись в пигменте может быть считана,
например, с помощью вращательного детектора Фарадея.
[0057]
539 Теперь обратимся к чертежам, на которых одинаковые конструкции снабжены
одинаковыми ссылочными обозначениями. На фиг. На фиг.1 показан один вариант
воплощения продукта 20 покрытия с изображением, полученного в соответствии с
18-12-2020 13
настоящим изобретением и имеющего трехмерное изображение.
543 Продукт 20 покрытия включает подложку 22, слой 24 магнитного печатного изображения,
нанесенный на подложку 22, и намагничивающееся пигментное покрытие 26,
нанесенное на слой 24 магнитного печатного изображения. Область 28 представляет
собой часть поперечного сечения слоя 24 напечатанного изображения, который
содержит магнитное изображение. Каждый из этих элементов отображаемого продукта
20 покрытия будет более подробно обсужден ниже.
[0058]
552 Подложка 22 может быть любым подходящим материалом, таким как бумага, гибкое
полотно из полиэтилентерефталата (ПЭТ), несущая подложка или другой пластиковый
материал.
555 Единственное требование к подложке 22 состоит в том, чтобы она имела достаточную
жесткость для поддержки слоя 24 печатного изображения и чтобы она не мешала
магнетизму магнитных пигментов.
[0059]
561 Слой 24 магнитного печатного изображения может быть получен несколькими
способами, например, нанесением магнитных чернил или лака непосредственно на
подложку 22 в форме окончательного изображения, путем предварительной печати
изображения на несущей подложке с разделительным слоем. и последующий перенос
изображения на подложку 22 или путем предварительной печати изображения на
несущей подложке, такой как оптически прозрачный лист, и прикрепления несущей
подложки к подложке 22.
568 Для создания слоя 24 изображения могут использоваться различные методы печати,
включая глубокую печать, глубокой печати, флексографию, шелкографию, горячую
печать, распыление и литографическую печать.
[0060]
574 Магнетизм слоя 24 изображения может быть обеспечен различными магнитными
средствами для создания магнитного поля, включая, помимо прочего, металлические
чешуйки с постоянными магнитами или многослойные магнитные чешуйки, содержащие
материалы с постоянными магнитами, диспергированные в носителе с чернилами.
578 Слой 24 изображения может по своей природе обладать достаточным магнетизмом,
чтобы вызвать желаемое изменение ориентации в намагничивающемся пигментном
покрытии 26 либо посредством предварительной магнитной обработки, либо путем
использования постоянных магнитных материалов в слое 24 изображения. В качестве
альтернативы, слой 24 изображения может быть подвергнут воздействию внешнего
магнитного поля в некоторый момент до покрытия подложки 22 пигментным покрытием
18-12-2020 14
26, тем самым увеличивая магнитное поле, излучаемое слоем 24 изображения.
[0061]
588 Намагничивающееся пигментное покрытие 26 включает множество намагничивающихся
чешуек или несферических частиц, взвешенных в подходящем носителе пигмента.
590 Намагничивающиеся хлопья или частицы предпочтительно имеют соотношение
размеров по меньшей мере примерно 2: 1 и более предпочтительно примерно 5-15: 1 с
узким гранулометрическим составом, таким как примерно 20-50 мкм. Соотношение
размеров чешуек определяется отношением наибольшего плоского размера
противоположных основных поверхностей к толщине кромки чешуек. Как и в случае слоя
24 изображения, намагничивающееся пигментное покрытие 26 может быть нанесено
различными методами печати, включая глубокую печать, глубокую печать,
флексографию, шелкографию, горячую печать, распыление и литографическую печать.
[0062]
601 Как показано на фиг. 1, намагничивающееся пигментное покрытие 26 включает в себя
множество чешуек 30, которые обычно параллельны поверхности покрытия, а также
множество чешуек 32, которые переориентируются, чтобы быть непараллельными, от
тупых до по существу нормальных, к поверхности. покрытия.
605 Хлопья 32 переориентируются магнитным полем, создаваемым магнитным
изображением в области 28 под хлопьями 32. Это создает трехмерное изображение на
поверхности пигментного покрытия 26, которое соответствует лежащему под ним
магнитному изображению в области 28.
[0063]
612 В намагничивающемся пигментном покрытии 26 можно использовать различные частицы
или хлопья пигмента.
614 Например, могут использоваться обычные магнитные пигменты, не создающие помех,
такие как монолитные металлические чешуйки с магнитными свойствами, в том числе
сделанные из железа, никеля, кобальта, их сплавов, нержавеющей стали и т.п. Кроме
того, могут быть использованы многослойные тонкие пленки с интерференцией и без
интерференции, которые содержат магнитные слои. Например, можно использовать
пигментные чешуйки, которые имеют существенные сдвиги в цветности и оттенке при
изменении угла падающего света или угла обзора наблюдателя. Такой оптический
эффект, известный как гониохроматичность, оптическая изменчивость или «изменение
цвета», позволяет воспринимаемому цвету изменяться в зависимости от угла
освещения или наблюдения. Соответственно, такие пигментные хлопья демонстрируют
первый цвет при первом угле падающего света или наблюдения и второй цвет,
отличный от первого цвета при втором угле падающего света или наблюдения.
18-12-2020 15
Эффекты изменения цвета усиливают трехмерные эффекты, создаваемые
нанесенными на них изображениями покрывающими продуктами по настоящему
изобретению.
[0064]
632 Обычно изменяющие цвет пигментные хлопья, используемые в изобретении, могут
иметь симметричную многослойную структуру покрытия на противоположных сторонах
слоя магнитного сердечника или могут быть сформированы с одним или несколькими
инкапсулирующими покрытиями, которые окружают магнитный сердечник.
636 Структура покрытия из изменяющих цвет чешуек обычно включает в себя слой
отражателя, слой диэлектрика, покрывающий слой отражателя, и слой поглотителя,
покрывающий слой диэлектрика.
[0065]
642 Многослойные тонкопленочные хлопья с интерференцией и невмешательством, которые
содержат магнитные слои, используемые в изобретении, могут быть сформированы
различными способами изготовления, как более подробно раскрыто в одновременно
поданной заявке на патент США, поданной ______, 2001 г., с делом поверенного №
13676.168, и под названием «Многослойные магнитные пигменты и фольги», описание
которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
648 Например, хлопья пигмента могут быть сформированы процессом покрытия полотна, в
котором различные слои последовательно осаждаются на материал полотна обычными
методами осаждения с образованием тонкопленочной структуры, которая впоследствии
разрушается и удаляется с полотна, например, при использовании растворителя, с
образованием множества тонких пленок. В другом альтернативном способе
изготовления магнитные частицы могут быть покрыты в процессе последовательного
инкапсулирования с образованием множества хлопьев или частиц пигмента.
Неограничивающие примеры методов осаждения тонких пленок, которые могут
использоваться в форме тонкопленочных пигментных слоев, включают физическое
осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD), их
вариации с плазменным усилением (PE), такие как PECVD или последующий PECVD,
распыление, осаждение электролизом и другие подобные методы осаждения, которые
приводят к формированию дискретных и однородных тонкопленочных слоев.
[0066]
664 Другие традиционные чешуйчатые структуры с магнитным изменением цвета, которые
совместимы со способами по настоящему изобретению, раскрыты в Phillips '648 и
Schmid, которые ранее были включены в качестве ссылки.
667 Дальнейшие подробности предпочтительных новых пигментов, включая пигменты,
18-12-2020 16
изменяющие цвет, обсуждаются ниже.
[0067]
672 В способе изготовления продукта 20 покрытия с нанесенным изображением слой 24
магнитного печатного изображения наносят на подложку 22 любым из вышеуказанных
способов печати.
675 Затем намагничивающееся пигментное покрытие 26 наносится в жидкой форме на слой
24 печатного изображения. Как обсуждалось выше, слой 24 изображения может по
своей природе содержать достаточный магнетизм в магнитном изображении в области
28, чтобы вызвать желаемое изменение ориентации пигментных хлопьев пигментного
покрытия 26. В качестве альтернативы слой 24 изображения может быть подвергнут
воздействию внешней магнитной силы перед нанесением пигментного покрытия 26 на
подложку 22. Магнитное поле, создаваемое слоем 24 изображения, прикладывается к
выбранным областям пигментного покрытия 26, когда покрытие находится в жидкой
форме, при этом магнитное поле изменяет ориентацию выбранных чешуек пигмента.
Пигментное покрытие 26 затем затвердевает, закрепляя переориентированные чешуйки
в положении, не параллельном поверхности пигментного покрытия. Чтобы обеспечить
сохранение чешуек в переориентированном положении, которое дает трехмерное
изображение, покрытие предпочтительно отверждают с помощью термических
процессов, таких как термическое сшивание, термическое отверждение или термическое
испарение растворителя, или фотохимическим сшиванием. связывание.
[0068]
693 Преимущество этого способа изобретения состоит в том, что в нем используется
статическое магнитное поле, которое не перемещается относительно подложки, пока
формируется изображение в пигментном покрытии.
696 Этот подход дает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами, в
том числе: 1) обеспечение более высокого разрешения на конечном покрытии,
поскольку изображение формируется областью напечатанного магнитного изображения,
а не диффузной магнитной силой или изображением, сформированным диффузной
магнитной силой. ; и 2) область напечатанного магнитного изображения может быть
намагничена широкой магнитной разверткой, а не узорным или движущимся магнитным
полем.
[0069]
706 ИНЖИР. 2 изображена отражающая магнитная пластинка («RMF») 100, подходящая для
использования в намагничивающемся пигментном покрытии в соответствии с одним
вариантом осуществления изобретения.
709 RMF 100 представляет собой трехслойную конструкцию, имеющую в целом
18-12-2020 17
симметричную тонкопленочную структуру с центральным магнитным слоем 102 и, по
меньшей мере, одним отражающим слоем на любой или обеих противоположных
основных поверхностях центрального магнитного слоя. Таким образом, RMF 100
содержит магнитный слой, расположенный между первым слоем 104 отражателя и
противоположным слоем 106 второго отражателя. Путем вставки магнитного слоя между
высокоотражающими слоями отражателя, такими как алюминий, оптические свойства
отражающих слоев не ухудшаются, и чешуйка остается высокоотражающей. Один
подходящий пример RMF согласно изобретению имеет структуру покрытия: алюминий /
магнитопровод / алюминий.
[0070]
722 RMF 100 может использоваться как чешуйка пигмента или может использоваться как
центральная часть с дополнительными слоями, нанесенными поверх нее, например, в
пигменте, меняющем цвет.
725 В случае пигментов, изменяющих цвет, поддержание слоя с высокой отражающей
способностью чрезвычайно важно для сохранения высокой яркости и цветности. Каждый
из этих слоев в структуре покрытия RMF 100 обсуждается ниже более подробно.
[0071]
731 Магнитный слой 102 может быть сформирован из любого магнитного материала, такого
как никель, кобальт, железо, гадолиний, тербий, диспрозий, эрбий и их сплавы или
оксиды.
734 Например, можно использовать сплав кобальта и никеля, при этом кобальт и никель
имеют массовое соотношение примерно 80% и примерно 20% соответственно. Это
соотношение для каждого из этих металлов в кобальт-никелевом сплаве можно
изменять на плюс или минус около 10%, при этом желаемые результаты все же
достигаются. Таким образом, кобальт может присутствовать в сплаве в количестве от
примерно 70% до примерно 90% по массе, а никель может присутствовать в сплаве в
количестве от примерно 10% до примерно 30% по массе. Другие примеры сплавов
включают Fe / Si, Fe / Ni, FeCo, Fe / Ni / Mo и их комбинации. Также могут использоваться
твердые магнетики типа SmCo5, NdCo5, Sm2Co17, Nd2Fe14B, Sr6Fe2O3, TbFe2, Al-Ni-Co
и их комбинации, а также ферриты-шпинели типа Fe3O4, NiFe2O4, MnFe2O4, CoFe2O4
или гранаты. тип YIG или GdIG и их комбинации. Магнитный материал может быть
выбран по его отражающим или поглощающим свойствам, а также по его магнитным
свойствам. При использовании в качестве отражателя магнитный материал осаждается
до такой толщины, чтобы он был по существу непрозрачным.
748 При использовании в качестве поглотителя магнитный материал осаждается до такой
толщины, чтобы он не был по существу непрозрачным.
18-12-2020 18
[0072]
753 Хотя можно использовать этот широкий диапазон магнитных материалов,
предпочтительны «мягкие» магниты.
755 Используемый здесь термин «мягкие магниты» относится к любому материалу,
проявляющему ферромагнитные свойства, но имеющему остаточную магнитную
индукцию, которая практически равна нулю после воздействия магнитной силы. Мягкие
магниты показывают быструю реакцию на приложенное магнитное поле, но сохраняют
очень низкие (коэрцитивные поля (He) = 0,05-300 эрстедов (Э)) или нулевые магнитные
сигнатуры, или сохраняют очень слабые магнитные силовые линии после удаления
магнитного поля. . Аналогичным образом, используемый здесь термин «жесткие
магниты» (также называемые постоянными магнитами) относится к любому материалу,
который проявляет ферромагнитные свойства и который имеет длительную остаточную
остаточную способность после воздействия намагничивающей силы. Ферромагнитный
материал - это любой материал, который имеет проницаемость существенно больше 1 и
проявляет свойства магнитного гистерезиса.
[0073]
770 Предпочтительно, магнитные материалы, используемые для формирования магнитных
слоев в хлопьях и фольгах по настоящему изобретению, имеют коэрцитивную силу
менее примерно 2000 Э, более предпочтительно менее примерно 300 Э.
Коэрцитивность означает способность материала размагничиваться внешним
магнитным полем.
775 Чем выше значение коэрцитивной силы, тем большее магнитное поле требуется для
размагничивания материала после удаления поля. В некоторых вариантах
осуществления изобретения используемые магнитные слои предпочтительно
представляют собой «мягкие» магнитные материалы, в отличие от традиционных
«жестких» магнитных материалов, которые имеют более высокую коэрцитивную силу.
Коэрцитивная сила фольги, пигментов или красителей в конструкциях с магнитным
изменением цвета согласно изобретению предпочтительно находится в диапазоне от
примерно 50 до примерно 300 э. Эти значения принуждения ниже, чем у стандартных
записывающих материалов. Таким образом, предпочтительные варианты
осуществления изобретения, в которых используются мягкие магниты в магнитных
пигментах, изменяющих цвет, и магнитных пигментах, не изменяющих цвет, являются
улучшением по сравнению с традиционными технологиями.
[0074]
790 Магнитный слой 102 может иметь подходящую физическую толщину от примерно 200
ангстрем (Å) до примерно 10000 Å, и предпочтительно от примерно 500 Å до примерно
1500 Å. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что
оптимальная магнитная толщина будет варьироваться в зависимости от конкретного
18-12-2020 19
используемого магнитного материала и цели его использования.
795 Например, слой магнитного поглотителя может быть тоньше слоя магнитного отражателя
в зависимости от оптических требований к таким слоям, в то время как скрытый
магнитный слой будет иметь толщину, основанную исключительно на его магнитных
свойствах.
[0075]
802 Слои 104 и 106 отражателя могут состоять из различных отражающих материалов.
803 В настоящее время предпочтительными материалами являются один или несколько
металлов, один или несколько металлических сплавов или их комбинации из-за их
высокой отражательной способности и простоты использования, хотя также могут
использоваться неметаллические отражающие материалы. Неограничивающие
примеры подходящих металлических материалов для слоев отражателя включают
алюминий, серебро, медь, золото, платину, олово, титан, палладий, никель, кобальт,
родий, ниобий, хром и их комбинации или сплавы. Их можно выбрать в зависимости от
желаемых цветовых эффектов. Слои 104, 106 отражателя могут иметь подходящую
физическую толщину от примерно 400 Å до примерно 2000 Å, а предпочтительно от
примерно 500 Å до примерно 1000 Å.
[0076]
816 В альтернативном варианте осуществления противоположные диэлектрические слои
необязательно могут быть добавлены, чтобы перекрывать слои 104 и 106 отражателя.
818 Эти противоположные диэлектрические слои добавляют RMF 100 прочность, жесткость и
коррозионную стойкость.
[0077]
823 ИНЖИР. Фиг.3 изображает магнитную пластинку 120 пигмента, меняющую цвет, на
основе RMF согласно одному варианту осуществления изобретения.
825 Чешуйка 120 представляет собой в целом симметричную многослойную тонкопленочную
структуру, имеющую слои на противоположных сторонах RMF 122. Таким образом,
первый и второй диэлектрические слои 124 и 126 расположены соответственно на
противоположных сторонах RMF 122, а первый и второй абсорбирующие слои 128 и 130
расположены соответственно на каждом из диэлектрических слоев 124 и 126. RMF
описан выше, а слои диэлектрика и поглотителя описаны ниже более подробно.
[0078]
834 Диэлектрические слои 124 и 126 действуют как разделители в структуре тонкопленочного
пакета из чешуек 120.
18-12-2020 20
836 Эти слои сформированы так, чтобы иметь эффективную оптическую толщину для
придания интерференционного цвета и желаемых свойств изменения цвета.
Диэлектрические слои могут быть необязательно прозрачными или могут избирательно
поглощать, чтобы способствовать цветовому эффекту пигмента. Оптическая толщина -
это хорошо известный оптический параметр, определяемый как произведение [эта] d,
где [эта] - показатель преломления слоя, а d - физическая толщина слоя. Обычно
оптическая толщина слоя выражается через четвертьволновую оптическую толщину
(QWOT), которая равна 4 [эта] d / [лямбда], где [лямбда] - длина волны, на которой
возникает условие QWOT. Оптическая толщина диэлектрических слоев может
варьироваться от примерно 2 QWOT на расчетной длине волны примерно 400 нм до
примерно 9 QWOT на расчетной длине волны примерно 700 нм, и предпочтительно 2-6
QWOT на длине волны 400-700 нм, в зависимости от цветового сдвига. желанный.
Диэлектрические слои обычно имеют физическую толщину от примерно 100 нм до
примерно 800 нм, в зависимости от желаемых цветовых характеристик.
[0079]
853 Подходящие материалы для диэлектрических слоев 124 и 126 включают материалы,
имеющие «высокий» показатель преломления, определенный здесь как больше, чем
примерно 1,65, а также материалы, имеющие «низкий» показатель преломления,
который определен здесь как примерно 1,65 или меньше.
857 Каждый из диэлектрических слоев может быть сформирован из одного материала или из
множества комбинаций материалов и конфигураций. Например, диэлектрические слои
могут быть сформированы только из материала с низким коэффициентом преломления
или только из материала с высоким коэффициентом преломления, смеси или
нескольких подслоев из двух или более материалов с низким коэффициентом
преломления, смеси или нескольких подслоев из двух или более материалов с высоким
коэффициентом преломления, или смесь или несколько подслоев материалов с низким
и высоким коэффициентом преломления. Кроме того, диэлектрические слои могут быть
частично или полностью сформированы из оптических пакетов с высокой / низкой
диэлектрической проницаемостью, которые более подробно обсуждаются ниже. Когда
диэлектрический слой частично сформирован из диэлектрического оптического пакета,
оставшаяся часть диэлектрического слоя может быть сформирована из одного
материала или из различных комбинаций материалов и конфигураций, как описано
выше.
[0080]
874 Примеры подходящих материалов с высоким показателем преломления для
диэлектрического слоя включают сульфид цинка (ZnS), оксид цинка (ZnO), оксид
циркония (ZrO2), диоксид титана (TiO2), алмазоподобный углерод, оксид индия (In2O3),
индий-олово. -оксид (ITO), пентоксид тантала (Ta2O5), оксид церия (CeO2), оксид иттрия
18-12-2020 21
(Y2O3), оксид европия (Eu2O3), оксиды железа, такие как (II) оксид дижелеза (III)
(Fe3O4) и оксид железа (Fe2O3) ), нитрид гафния (HfN), карбид гафния (HfC), оксид
гафния (HfO2), оксид лантана (La2O3), оксид магния (MgO), оксид неодима (Nd2O3),
оксид празеодима (Pr6O11), оксид самария (Sm2O3), триоксид сурьмы (Sb2O3),
моноксид кремния (SiO), триоксид селена (Se2O3), оксид олова (SnO2), триоксид
вольфрама (WO3), их комбинации и тому подобное.
[0081]
887 Подходящие материалы с низким показателем преломления для диэлектрического слоя
включают диоксид кремния (SiO2), оксид алюминия (Al2O3), фториды металлов, такие
как фторид магния (MgF2), фторид алюминия (AlF3), фторид церия (CeF3), фторид
лантана (LaF3), фториды натрия и алюминия (например, Na3AlF6 или Na5Al3Fi4),
фторид неодима (NdF3), фторид самария (SmF3), фторид бария (BaF2), фторид кальция
(CaF2), фторид лития (LiF), их комбинации или любой другой материал с низким
индексом имеющий показатель преломления около 1,65 или меньше.
894 Например, в качестве материалов с низким показателем преломления могут
использоваться органические мономеры и полимеры, включая диены или алкены, такие
как акрилаты (например, метакрилат), перфторалкены, политетрафторэтилен (тефлон),
фторированный этиленпропилен (FEP), их комбинации и тому подобное.
[0082]
901 Следует принять во внимание, что некоторые из перечисленных выше диэлектрических
материалов обычно присутствуют в нестехиометрических формах, часто в зависимости
от конкретного метода, используемого для нанесения диэлектрического материала в
качестве слоя покрытия, и что перечисленные выше названия соединений указывают
приблизительное стехиометрия.
906 Например, монооксид кремния и диоксид кремния имеют номинальное соотношение
кремний: кислород 1: 1 и 1: 2 соответственно, но фактическое отношение кремний:
кислород конкретного слоя диэлектрического покрытия несколько отличается от этих
номинальных значений.
910 Такие нестехиометрические диэлектрические материалы также входят в объем
настоящего изобретения.
[0083]
915 Как упомянуто выше, диэлектрические слои могут быть сформированы из оптических
пакетов с высоким / низким диэлектрическим коэффициентом, которые имеют
чередующиеся слои из материалов с низким показателем (L) и с высоким показателем
(H).
919 Когда диэлектрический слой сформирован из пакета с высокой / низкой диэлектрической
18-12-2020 22
проницаемостью, изменение цвета под углом будет зависеть от объединенного
показателя преломления слоев в пакете. Примеры подходящих конфигураций стопки
для диэлектрических слоев включают LH, HL, LHL, HLH, HLHL, LHLH или в целом (LHL)
<n> или (HLH) <n>, где n = 100, а также различные кратные и их комбинации. В этих
стопках LH, например, обозначает дискретные слои материала с низким коэффициентом
преломления и материала с высоким коэффициентом преломления. В альтернативном
варианте осуществления пакеты с высокой / низкой диэлектрической проницаемостью
сформированы с градиентным показателем преломления. Например, стопка может быть
образована слоями, имеющими ступенчатый индекс от низкого к высокому, ступенчатый
показатель от высокого к низкому, ступенчатый индекс [от низкого к высокому к низкому]
<n>, ступенчатый индекс [от высокого к низкому от высокого к высокому] <n>, где n = 1-
100, а также их комбинации и кратные. Градиентный показатель показателя
преломления создается путем постепенного изменения показателя преломления,
например от низкого до высокого показателя или от высокого до низкого показателя,
соседних слоев.
935 Градиентный индекс слоев может быть получен путем изменения газов во время
осаждения или совместного осаждения двух материалов (например, L и H) в различных
пропорциях. Различные оптические стеки с высоким / низким уровнем могут
использоваться для улучшения характеристик сдвига цвета, обеспечения
антиотражающих свойств диэлектрическому слою и изменения возможного цветового
пространства пигментов по настоящему изобретению.
[0084]
944 Каждый из диэлектрических слоев может состоять из одного или другого материала и
может иметь одинаковую или различную оптическую или физическую толщину для
каждого слоя.
947 Следует понимать, что, когда диэлектрические слои состоят из разных материалов или
имеют разную толщину, чешуйки будут иметь разные цвета с каждой стороны, и
полученная смесь чешуек в пигменте или смеси красок будет иметь новый цвет, который
является комбинацией два цвета. Полученный цвет будет основан на теории
аддитивного цвета двух цветов, исходящих с двух сторон хлопьев. При множестве
чешуек результирующий цвет будет суммой двух цветов, полученной в результате
случайного распределения чешуек, имеющих разные стороны, ориентированные на
наблюдателя.
[0085]
958 Абсорбирующие слои 128, 130 чешуйки 120 могут состоять из любого абсорбирующего
материала, имеющего желаемые абсорбционные свойства, включая как селективные
абсорбирующие материалы, так и неселективные абсорбирующие материалы.
961 Например, абсорбирующие слои могут быть сформированы из неселективных
18-12-2020 23
абсорбирующих металлических материалов, нанесенных до такой толщины, при которой
абсорбирующий слой является, по меньшей мере, частично абсорбирующим, или
полупрозрачным. Неограничивающие примеры подходящих материалов поглотителя
включают металлические поглотители, такие как хром, алюминий, никель, палладий,
платина, титан, ванадий, кобальт, железо, олово, вольфрам, молибден, родий, ниобий, а
также другие поглотители, такие как углерод, графит, кремний, германий, кермет, оксид
железа или оксиды других металлов, металлы, смешанные в диэлектрической матрице,
и другие вещества, которые способны действовать как однородный или селективный
поглотитель в видимом спектре. Различные комбинации, смеси, соединения или сплавы
вышеупомянутых абсорбирующих материалов могут быть использованы для
образования абсорбирующих слоев чешуек 120.
[0086]
976 Примеры подходящих сплавов вышеуказанных абсорбирующих материалов включают
инконель (Ni-Cr-Fe), нержавеющие стали, сплавы Hastal (Ni-Mo-Fe; Ni-Mo-Fe-Cr; Ni-Si-Cu)
и сплавы на основе титана, такие как титан, смешанный с углеродом (Ti / C), титан,
смешанный с вольфрамом (Ti / W), титан, смешанный с ниобием (Ti / Nb), и титан,
смешанный с кремнием (Ti / Si), и их комбинации.
981 Слои поглотителя также могут состоять из поглощающего оксида металла, сульфида
металла, карбида металла или их комбинаций. Например, одним предпочтительным
абсорбирующим сульфидным материалом является сульфид серебра. Другие примеры
подходящих соединений для абсорбирующих слоев включают соединения на основе
титана, такие как нитрид титана (TiN), оксинитрид титана (TiNxOy), карбид титана (TiC),
карид нитрида титана (TiNxCz), карбид оксинитрида титана (TiNxOyCz), силицид титана.
(TiSi2), борид титана (TiB2) и их комбинации. В случае TiNxOy и TiNxOyCz
предпочтительно x = от 0 до 1, y = от 0 до 1 и z = от 0 до 1, где x + y = 1 в TiNxOy и x + y
+ z = 1 в TiNxOyCz. Для TiNxCz предпочтительно x = от 0 до 1 и z = от 0 до 1, где x + z =
1. В качестве альтернативы абсорбирующие слои могут состоять из сплава на основе
титана, размещенного в матрице из Ti, или могут состоять из Ti, размещенного в
матрице сплава на основе титана.
[0087]
996 Специалисту в данной области техники будет понятно, что слой поглотителя также
может быть сформирован из магнитного материала, такого как сплав кобальта и никеля.
998 Это упрощает производство устройства или конструкции магнитного изменения цвета за
счет уменьшения количества требуемых материалов.
[0088]
1003 Слои поглотителя формируются так, чтобы иметь физическую толщину в диапазоне от
18-12-2020 24
примерно 30 до примерно 500 Å, а предпочтительно от примерно 50 до примерно 150
Å, в зависимости от оптических констант материала слоя поглотителя и желаемого
сдвига пика.
1007 Каждый абсорбирующий слой может состоять из одного или другого материала и может
иметь одинаковую или разную физическую толщину для каждого слоя.
[0089]
1012 ИНЖИР. 4 изображает отражающую магнитную чешуйку или частицу («RMP») 140
согласно другому варианту осуществления изобретения.
1014 RMP 140 представляет собой двухслойную несферическую конструкцию со слоем 142
отражателя, по существу окружающим и изолирующим магнитный слой 144
сердечника. Путем вставки магнитного слоя внутрь слоя отражателя оптические
свойства слоя отражателя не ухудшаются, и слой отражателя остается высоко
отражающим. RMP 140 может использоваться как частица пигмента или может
использоваться как центральная часть с дополнительными слоями, нанесенными
поверх нее. Магнитный слой и отражающий слой могут быть изготовлены из тех же
материалов, которые обсуждались в отношении RMF 120. В альтернативном варианте
осуществления диэлектрический слой может быть необязательно добавлен к слою 142
отражателя, чтобы добавить RMP 140 долговечность, жесткость и устойчивость к
коррозии.
[0090]
1028 ИНЖИР. 5 изображены альтернативные структуры покрытия (с пунктирными линиями)
для магнитной пигментной чешуйки 160, меняющей цвет, в форме инкапсулята на
основе либо RMF, либо RMP согласно другим вариантам осуществления изобретения.
1031 Чешуйка 160 имеет секцию 162 магнитопровода, которая представляет собой либо RMF,
либо RMP, на которую может быть нанесено покрытие посредством герметизирующего
диэлектрического слоя 164, по существу окружающего секцию 162 магнитного
сердечника. Слой 166 поглотителя, который покрывает диэлектрический слой 164,
обеспечивает внешнюю инкапсуляцию чешуек 160. Полусферические пунктирные
линии на одной стороне чешуйки 160 на фиг. 5 показывают, что диэлектрический слой
164 и слой 166 поглотителя могут быть сформированы как непрерывные слои вокруг
секции 162 магнитопровода.
[0091]
1042 В качестве альтернативы, секция 162 магнитного сердечника и диэлектрический слой
могут быть в форме пакета хлопьев тонкопленочного сердечника, в котором
противоположные диэлектрические слои 164a и 164b предварительно сформированы
на верхней и нижней поверхностях, но не по крайней мере на одной боковой
18-12-2020 25
поверхности магнитопровода. секция 162, с абсорбирующим слоем 166, заключающим
стопку тонких пленок.
1048 Процесс инкапсуляции также может быть использован для формирования
дополнительных слоев на чешуйке 160, таких как покрывающий слой (не показан).
Пигментная чешуйка 160 демонстрирует дискретный сдвиг цвета, так что пигментная
чешуйка имеет первый цвет при первом угле падающего света или наблюдения и
второй цвет, отличный от первого цвета при втором угле падающего света или
наблюдения.
[0092]
1057 ИНЖИР. 6 изображена композитная магнитная пластинка (CMF) 220, которая содержит
центральный диэлектрический опорный слой 222 с первым и вторым магнитными
слоями 224, 226 на его противоположных основных поверхностях.
1060 За счет вставки диэлектрического слоя между магнитными слоями CMF 120 значительно
стабилизируется и укрепляется, имея повышенную жесткость. Дополнительные
диэлектрические слои (не показаны) могут быть необязательно добавлены поверх
магнитных слоев 224, 226. Эти дополнительные диэлектрические слои добавляют CMF
220 долговечность, жесткость и устойчивость к коррозии. CMF 220 может
использоваться как пластинка пигмента или может использоваться как секция
магнитопровода с нанесенными поверх нее дополнительными слоями. Магнитные слои
224, 226 могут быть сформированы из любого из магнитных материалов, описанных
ранее.
[0093]
1072 Диэлектрический материал, используемый для опорного слоя 222, предпочтительно
неорганические, так как было обнаружено, неорганические диэлектрические материалы
должны иметь хорошие характеристики хрупкости и жесткости.
1075 Различные диэлектрические материалы, которые можно использовать, включают
фториды металлов, оксиды металлов, сульфиды металлов, нитриды металлов,
карбиды металлов, их комбинации и тому подобное. Диэлектрические материалы могут
быть в кристаллическом, аморфном или полукристаллическом состоянии. Эти
материалы легко доступны и легко наносятся с помощью процессов физического или
химического осаждения из паровой фазы. Примеры подходящих диэлектрических
материалов включают фторид магния, моноксид кремния, диоксид кремния, оксид
алюминия, диоксид титана, оксид вольфрама, нитрид алюминия, нитрид бора, карбид
бора, карбид вольфрама, карбид титана, нитрид титана, нитрид кремния, сульфид
цинка, стеклянные хлопья. , алмазоподобный углерод, их комбинации и т.п. В качестве
альтернативы опорный слой 222 может состоять из предварительно отформованного
диэлектрического или керамического материала предварительных хлопьев, имеющего
высокое соотношение размеров, такого как природный пластинчатый минерал
18-12-2020 26
(например, слюда перосковит или тальк) или синтетические пластинки,
сформированные из стекла, оксида алюминия, диоксида кремния, углерода слюдяной
оксид железа, слюда с покрытием, нитрид бора, карбид бора, графит, оксихлорид
висмута, их различные комбинации и т.п.
[0094]
1095 В альтернативном варианте, вместо того, чтобы диэлектрический опорный слой 222,
различные полупроводниковые и проводящие материалы, имеющие достаточное
отношение растяжения к прочности на сжатие могут функционировать в качестве
несущего слоя.
1099 Примеры таких материалов включают кремний, силициды металлов,
полупроводниковые соединения, образованные из любых элементов группы III, IV или
V, металлы, имеющие объемно-центрированную кубическую кристаллическую
структуру, металлокерамические композиции или соединения, полупроводниковые
стекла, различные их комбинации и тому подобное. . Однако из представленных здесь
идей будет понятно, что любой поддерживающий материал, обеспечивающий
описанные здесь функциональные возможности и способный действовать как жесткий
слой со стеклоподобными качествами, мог бы быть приемлемой заменой одному из
этих материалов.
[0095]
1111 Толщина несущего слоя 222 может находиться в диапазоне от приблизительно 10 нм до
приблизительно 1000 нм, предпочтительно от приблизительно 50 нм до
приблизительно 200 нм, хотя эти диапазоны не следует рассматривать как
ограничивающие.
[0096]
1118 ИНЖИР. На фиг.7 изображена составная магнитная частица (CMP) 240 согласно
другому варианту осуществления изобретения.
1120 CMP 240 представляет собой двухслойную несферическую конструкцию с магнитным
слоем 242, по существу окружающим и изолирующим центральный опорный слой 244,
такой как диэлектрический слой.
1123 Добавляя слой поддержки в магнитном слое, CMP 240 значительно стабилизировалась
и жестким. Поддерживающий слой придает пластинке пигмента жесткость и
долговечность. Магнитный слой 242 может быть сформирован из любого из магнитных
материалов, описанных ранее. Опорный слой 244 может быть сформирован из тех же
материалов, описанных выше для опорного слоя 222 CMF 220. CMP 240 может
использоваться сам по себе как частица пигмента или может использоваться как
секция магнитопровода с нанесенными поверх нее дополнительными слоями.
18-12-2020 27
Например, может быть добавлен внешний диэлектрический слой, чтобы перекрывать и
инкапсулировать магнитный слой 242. Этот внешний диэлектрический слой
увеличивает прочность, жесткость и устойчивость к коррозии CMP 240.
[0097]
1136 ИНЖИР. 8 изображена структура покрытия для чешуйки 260 изменяющего цвет
пигмента в форме инкапсулята.
1138 Чешуйчатый 260 имеет тонкий внутренний слой 262, который может быть выполнен из
диэлектрического или другого материала, как описано выше для опорного слоя 222.
Внутренний слой 262 покрыт со всех сторон магнитным слоем 264, который может
состоять из тех же материалов, которые описаны выше для магнитного слоя 102 из
RMF 100. Необязательно, отражающий слой 268 может быть нанесен поверх
магнитного слоя 264. Подходящие материалы для слоя 268 отражателя включают
материалы, описанные для слоя 104 отражателя из RMF 100. Отражающий слой
эффективно обеспечивает отражающую функцию чешуйки 260, экранируя магнитный
слой 264 от оптического присутствия. Сердцевинный слой 262 и магнитный слой 264
могут быть выполнены в виде CMP 266, на который нанесены другие слои. В качестве
альтернативы CMP 266 можно заменить на CMF, например, показанный на фиг. 6.
Герметизирующий диэлектрический слой 270 по существу окружает отражающий слой
268 и магнитный слой 264. Слой 272 поглотителя, который перекрывает слой 270
диэлектрика, обеспечивает внешнюю инкапсуляцию чешуйки 260.
[0098]
1155 Для формирования слоев диэлектрического и абсорбирующего покрытия путем
инкапсуляции можно использовать различные способы нанесения покрытия.
1157 Например, подходящие предпочтительные способы формирования диэлектрического
слоя включают осаждение из паровой фазы в вакууме, золь-гель гидролиз, химическое
осаждение из паровой фазы в псевдоожиженном слое, последующую плазму на
вибрирующие тарелки, заполненные частицами, и электрохимическое осаждение.
Подходящие предпочтительные способы формирования абсорбирующих слоев
включают вакуумное осаждение из паровой фазы и напыление на механически
вибрирующий слой частиц, как раскрыто в общей заявке на патент № № 09/389962,
поданной 3 сентября 1999 г., озаглавленный «Способы и устройство для получения
пигментов с улучшенными интерференционными свойствами», который включен сюда
в качестве ссылки. В качестве альтернативы, покрытие абсорбера может быть
нанесено путем разложения в результате пиролиза металлорганических соединений
или связанных процессов CVD, которые можно проводить в псевдоожиженном слое.
Если дальнейшее измельчение не проводится, эти методы приводят к образованию
герметизированной чешуйчатой части сердечника с диэлектриком и абсорбирующими
материалами вокруг него. Различные комбинации описанных выше способов
18-12-2020 28
нанесения покрытия могут использоваться во время производства пигментных хлопьев
с множественными инкапсулирующими покрытиями.
[0099]
1177 ИНЖИР. 9 изображена магнитная пластинка 280 с диэлектрическим покрытием («DMF»)
в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения.
1179 DMF 280 представляет собой трехслойную конструкцию, имеющую в целом
симметричную тонкопленочную структуру с центральным магнитным слоем и, по
меньшей мере, одним диэлектрическим слоем на любой или обеих противоположных
основных поверхностях центрального магнитного слоя. Таким образом, как показано,
DMF 280 включает магнитный слой 282, расположенный между диэлектрическим слоем
284 и противоположным диэлектрическим слоем 286. Благодаря вставке магнитного
слоя между слоями диэлектрика DMF имеет повышенную жесткость и долговечность.
[0100]
1189 ИНЖИР. 10 изображает магнитную частицу с диэлектрическим покрытием («DMP») 300
согласно другому варианту осуществления изобретения.
1191 DMP 300 представляет собой двухслойную несферическую конструкцию с
диэлектрическим слоем 302, по существу окружающим и изолирующим центральный
магнитный слой 304.
[0101]
1197 Каждый из слоев в структурах покрытия DMF 280 и DMP 300 может быть сформирован
из тех же материалов и толщины, что и соответствующие слои, описанные в
предыдущих вариантах осуществления.
1200 Например, диэлектрический слой в DMF 280 и DMP 300 может быть сформирован из тех
же материалов и в тех же диапазонах толщин, что и описанный выше для
диэлектрического слоя 124 чешуйки 120, а магнитные слои в DMF 280 и DMP 300 могут
быть сформированы из из тех же материалов и в тех же диапазонах толщины, как
описано выше для магнитного слоя 102 из RMF 100. Каждый из DMF 280 и DMP 300
может использоваться как чешуйка или частица пигмента или может использоваться
как секция магнитного сердечника с нанесенными поверх нее дополнительными
слоями.
[0102]
1211 ИНЖИР. 11 изображает чешуйку 320 изменяющего цвет пигмента согласно другому
варианту осуществления изобретения, в котором не используется отражатель.
1213 Чешуйка 320 представляет собой трехслойную конструкцию, имеющую в целом
18-12-2020 29
симметричную многослойную тонкопленочную структуру на противоположных сторонах
секции 322 магнитного сердечника, которая может быть DMF или DMP. Таким образом,
первый и второй слои 324a и 324b поглотителя сформированы на противоположных
основных поверхностях секции 322 магнитопровода. Эти слои хлопьев 320 могут быть
сформированы путем нанесения покрытия на полотно и удаления хлопьев.
[0103]
1222 ИНЖИР. 11 дополнительно изображена альтернативная структура покрытия (с
пунктирными линиями) для изменяющей цвет чешуйки 320, в которой слой поглотителя
нанесен вокруг секции 322 магнитного сердечника в процессе инкапсуляции.
1225 Соответственно, абсорбирующие слои 324a и 324b формируются как часть
непрерывного слоя 324 покрытия, по существу окружающего чешуйчатую структуру под
ним.
[0104]
1231 Таким образом, хлопья 320 пигмента могут быть воплощены либо в виде хлопьев
многослойной тонкопленочной стопки, либо в виде частиц, заключенных в
многослойную тонкую пленку.
1234 Подходящие материалы и толщина поглотителя, диэлектрика и магнитных слоев
чешуйки 320 такие же, как указано выше.
[0105]
1239 Различные модификации и комбинации вышеупомянутых вариантов осуществления
также рассматриваются в пределах объема изобретения.
1241 Например, дополнительные диэлектрические, абсорбирующие и / или другие оптические
покрытия, а также покрытия с органическими красителями или неорганическими
красителями могут быть сформированы вокруг каждого из вышеуказанных вариантов
осуществления чешуек или частиц или на композитной отражающей пленке до
образования чешуек. для получения дополнительных желаемых оптических
характеристик. Такие дополнительные покрытия могут придать пигментам
дополнительные цветовые эффекты. Например, цветное диэлектрическое покрытие,
добавленное к чешуйке, изменяющей цвет, будет действовать как цветной фильтр на
чешуйке, обеспечивая субтрактивный цветовой эффект, который изменяет цвет,
создаваемый чешуей.
[0106]
1254 Другие пигментные чешуйчатые структуры, способы их формирования и
дополнительные функции, совместимые с ними, можно найти в Phillips '648, патент
18-12-2020 30
США No. № 4705356, Berning et al., И пат. № 6 157 489, Bradley et al .; Заявка на патент
США сер.
1258 №№ 09/685,468 на имя Филипса и др., 09/715,937 на имя Кумбса и др., 09/715,934 на
имя Майера и др., 09/389,962 на имя Филипса и др. И 09/539,695 на имя Филипса и др.,
Раскрытие каждый из которых включен в настоящий документ посредством ссылки.
Специалист в данной области техники поймет, в свете раскрытия в данном документе,
что магнитные слои, обсужденные ранее, могут быть объединены со структурами
покрытия, раскрытыми в вышеупомянутых патентах и заявках, например, путем замены
отражающего слоя на RMF или RMP, раскрытые в данном документе. для получения
дополнительных полезных структур покрытия.
[0107]
1269 Пигментные хлопья и частицы, описанные выше, могут быть вкраплены в пигментную
среду для получения намагничивающейся красящей композиции, которую можно
использовать в качестве пигментного покрытия для получения покрытых изображений
продуктов покрытия по изобретению.
1273 Предпочтительно пигментная среда содержит смолу или смесь смол, которые могут
быть высушены или отверждены термическими процессами, такими как термическое
сшивание, термическое отверждение или термическое испарение растворителя, или
фотохимическим сшиванием. Подходящие пигментные среды включают различные
полимерные композиции или органические связующие, такие как алкидные смолы,
полиэфирные смолы, акриловые смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы,
эпоксидные смолы, стиролы и тому подобное. Подходящие примеры этих смол
включают меламин, акрилаты, такие как метилметакрилат, смолы ABS, составы чернил
и красок на основе алкидных смол и их различные смеси.
[0108]
1285 Пигментная среда также предпочтительно содержит растворитель для смолы.
1286 В качестве растворителя обычно можно использовать либо органический растворитель,
либо воду. В среде также можно использовать летучий растворитель. Что касается
летучего растворителя, предпочтительно использовать растворитель, который
является как летучим, так и разбавляемым, например разбавитель. В частности, более
быстрое высыхание пигментной среды может быть достигнуто путем увеличения
количества растворителя с составом с низкой температурой кипения, такого как
метилэтилкетон (MEK).
[0109]
1296 Предпочтительно, пигментная среда содержит смолу или смесь смол, которые могут
быть высушены или отверждены реакцией при комнатной температуре.
18-12-2020 31
1298 Когда пигментная среда может быть отверждена путем нагревания, необходимо нагреть
продукт с покрытием после того, как магнитные чешуйки закрепятся внутри слоя
покрытия, путем приложения тепла, например, от нагретого нагнетателя воздуха или
инфракрасного излучения.
[0110]
1305 В предпочтительном варианте осуществления пигментная среда представляет собой
среду, которая может отверждаться ультрафиолетовым излучением, например, УФ-
отверждаемая смола.
1308 Покрытие из такой смолы можно отвердить, например, с помощью ртутной лампы.
[0111]
1312 Кроме того, хлопья и частицы, используемые в пигментном покрытии, могут быть
необязательно смешаны с различными добавочными материалами, такими как другие
обычные пигментные хлопья, частицы или красители различных оттенков, цветности и
яркости, для достижения желаемых цветовых характеристик.
1316 Например, хлопья могут быть смешаны с другими традиционными пигментами либо
интерференционного типа, либо невмешательства, чтобы получить ряд других цветов.
Эта предварительно смешанная композиция затем может быть диспергирована в
полимерной среде, такой как краска или чернила, или другой полимерный пигментный
носитель для использования в соответствии с раскрытыми здесь способами.
[0112]
1324 Примеры подходящих добавочных материалов, которые могут быть объединены с
хлопьями по настоящему изобретению, включают не меняющие цвет пластинки с
высокой насыщенностью или высокой отражающей способностью, которые создают
уникальные цветовые эффекты, такие как пластинки MgF2 / Al / MgF2 или пластинки
SiO2 / Al / SiO2.
1329 Другие подходящие добавки, которые могут быть смешаны с магнитными изменяющими
цвет хлопьями, включают пластинчатые пигменты, такие как многослойные
изменяющие цвет хлопья, алюминиевые чешуйки, графитовые чешуйки, стеклянные
чешуйки, оксид железа, нитрид бора, слюдяные хлопья, слюдяные хлопья, покрытые
интерференцией, TiO2, интерференционные пигменты на основе многослойных
пластинчатых силикатных подложек, металл-диэлектрические или полностью
диэлектрические интерференционные пигменты и т.п .; и неламеллярные пигменты,
такие как алюминиевый порошок, углеродная сажа, синий ультрамарин, пигменты на
основе кобальта, органические пигменты или красители, неорганические пигменты на
основе рутила или шпинели, природные пигменты, неорганические пигменты, такие как
диоксид титана, тальк, фарфоровая глина и нравиться; а также их различные смеси.
18-12-2020 32
Например, пигменты, такие как алюминиевый порошок или углеродная сажа, могут
быть добавлены для регулирования яркости и других цветовых свойств.
[0113]
1345 Обратимся теперь к фиг. 12 и 13 показан другой вариант воплощения нанесенного
покрытия 400 с трехмерным изображением.
1347 Продукт 400 покрытия включает намагничивающееся пигментное покрытие 402,
нанесенное на подложку 404. Пигментное покрытие 402 и подложка 404 могут состоять
из тех же материалов, которые описаны для соответствующих структур в
изображенном продукте 20 покрытия. Намагничивающееся пигментное покрытие 402
включает в себя множество чешуек 410, которые обычно параллельны поверхности
430 покрытия, а также множество чешуек 412, которые переориентированы так, чтобы
быть непараллельными, от тупых до по существу нормальных, к поверхности 430
покрытие. Хлопья 412 переориентируются магнитным полем, создаваемым листовым
магнитом 408, расположенным под подложкой 404. Это создает трехмерное
изображение 428, например, в форме буквы «F», как показано, на поверхности
пигментного покрытия 402, которое соответствует форме листового магнита 408,
лежащего под подложкой 404. Следует понимать, что на поверхности покрытия можно
получить множество изображений в зависимости от формы расположенного под ним
магнита.
[0114]
1364 Когда отображаемый продукт 400 покрытия получают с использованием
намагничивающегося покрытия, содержащего изменяющие цвет пигменты, такие как
описанные выше, поверхность 430 имеет эффект изменения цвета, в то время как
изображение 428 при просмотре из нормального положения кажется черным.
1368 Однако изображение 428 восстанавливает свой нормальный цветовой эффект, когда
угол обзора смещается от нормального, так что боковые поверхности чешуек могут
быть видны наблюдателю. Когда отображаемый продукт покрытия 400 получают с
использованием намагничивающегося покрытия, содержащего структуру, не
изменяющую цвет, такую как Al / Fe / Al, поверхность 430 будет серебристого цвета по
сравнению с экспонированными слоями алюминия, а изображение 428 будет
выглядеть черным из-за нормально ориентированные хлопья.
[0115]
1378 В способе изготовления продукта 400 покрытия с изображением намагничивающееся
пигментное покрытие 402 наносят в жидкой форме на подложку 404 с помощью любой
подходящей техники нанесения покрытия.
1381 Листовой магнит, сконфигурированный в форме желаемого изображения, такой как
18-12-2020 33
магнит 408, затем помещается под подложку 404 напротив пигментного покрытия 402,
все еще находящегося в жидкой форме. Магнитное поле, окружающее пластинчатый
магнит, будет ориентировать магнитные чешуйки в пигментном покрытии 402, как
описано ранее, для формирования трехмерного изображения на поверхности
пигментного покрытия 402, соответствующего форме магнита. Пигментное покрытие
402 затем затвердевает, закрепляя переориентированные чешуйки в положении, не
параллельном поверхности пигментного покрытия. Чтобы гарантировать сохранение
хлопьев в переориентированном положении, пигментное покрытие предпочтительно
затвердевает под воздействием магнитного поля магнита. Как и в случае способа,
описанного со ссылкой на фиг. 1, этот метод обеспечивает изображение с
относительно высоким разрешением, поскольку для него требуется только один этап
формирования изображения.
[0116]
1397 Листовой магнит 408 является лишь одним примером средства для создания магнитного
поля, которое можно использовать для получения продукта 400 покрытия с
изображением.
1400 Другие подходящие средства для создания магнитного поля, которое можно
использовать вместо пластинчатого магнита 408, включают магнитный катод,
используемый для магнетронного распыления постоянного тока, намагничиваемую
матрицу, которая может быть избирательно намагничена вторичным источником
магнитного поля, несколько магнитных полюсов (NS), ориентированных вместе на
изображение под подложкой и различные электромагниты, расположенные в разных
конфигурациях.
[0117]
1410 При использовании магнитного катода изображение создается путем помещения катода
под подложку, в то время как лак, содержащий пигмент с магнитными оптически
изменяемыми свойствами, все еще находится в жидком состоянии на поверхности
подложки.
1414 Расположение магнитов таково, что северный / южный полюса постоянных магнитов
расположены так, чтобы создавать поле в виде овальной дорожки.
[0118]
1419 При использовании намагничиваемого штампа, например, металлический штамп с
вырезом или рельефом изображения на одной его поверхности может быть помещен с
вырезом или рельефным изображением штампа рядом с подложкой.
1422 Когда матрица подвергается воздействию магнитного поля, сфокусированного на
матрице, матрица передает магнитное поле на намагничивающееся пигментное
18-12-2020 34
покрытие. В случае вырезанного штампа, такого как числовой блок, трехмерное
подобное изображение будет создано в намагничивающемся пигменте в тех местах
над штампом. В случае рельефной поверхности на штампе, такой как лицевая сторона,
будет создано рельефное трехмерное изображение, при этом степень ориентации
намагничиваемых чешуек может контролироваться посредством: 1) управления
Магнитным полем, сфокусированным на штампе; и 2) контроль глубины рельефа
штампа. Использование намагничиваемого штампа особенно выгодно, поскольку оно
обеспечивает как включение / выключение, так и управление величиной магнитного
поля. В различных средствах создания магнитного поля, описанных ранее,
создаваемое магнитное поле имеет различные силовые линии, ориентированные по
существу параллельно поверхности с покрытием в определенных областях, и
различные другие силовые линии магнитного поля, ориентированные по существу
перпендикулярно поверхности с покрытием. поверхность в других регионах.
1437 В областях между областями по существу параллельных магнитных линий и по
существу перпендикулярных магнитных линий магнитные силовые линии расположены
под углом. В результате происходит постепенный сдвиг между отображаемым
рисунком на покрытой поверхности и не отображаемой поверхностью покрытой
поверхности, поскольку магнитные чешуйки ориентированы вместе с магнитными
линиями в их местоположении. Плавный переход в ориентации чешуек создает
постепенный переход от изображения к покрытой поверхности без изображения. Этот
результат усиливает как эффекты изменения цвета, так и трехмерные эффекты.
[0119]
1448 Дальнейшее обсуждение магнитных сил, а также других методов создания магнитного
поля, включая различные магнитные конфигурации, совместимые с настоящим
изобретением, описаны в патентах США No.
1451 №№ 5364689 и 5630877, выданные Kashiwagi, описания которых включены в настоящий
документ посредством ссылки.
[0120]
1456 Обращаясь к фиг. 14а и 14b изображены последовательные этапы способа
многоцветной печати с использованием магнитных пигментов согласно другому аспекту
настоящего изобретения.
1459 Преимущество этого метода заключается в том, что хлопья пигмента остаются
подвижными в жидкой среде, пока среда не затвердеет. Следовательно, различные
участки пигментного покрытия могут избирательно отверждаться в разное время и в
разной ориентации.
[0121]
18-12-2020 35
1466 Как показано на фиг. 14a, изделие 500 с нанесенным рисунком или покрытием получают
путем первоначального нанесения намагничивающегося пигментного покрытия 502 на
подложку 504.
1469 Пигментное покрытие 502, содержащее множество намагничивающихся чешуек 506,
взвешенных в лаке или жидкой смоле, которые можно выборочно отверждать
воздействием электромагнитного излучения, например, отверждаемой УФ-излучением
смолы. Магнитное поле 510 создается любым из подходящих средств создания
магнитного поля, описанных выше или известных в данной области техники. Как
показано, намагничивающиеся чешуйки выравниваются с линиями магнитного поля
так, чтобы быть по существу перпендикулярными поверхности пигментного покрытия
502. Фотомаска 512 с пустотами 514 в ней расположена над пигментным покрытием
502. Пустоты 514 формируются в фотомаске 512 для создания соответствующего
желаемого рисунка в изделии 500. Когда чешуйки 506 ориентированы вдоль линий
магнитного поля, пигментное покрытие 502 подвергается воздействию
электромагнитного излучения, такого как ультрафиолетовый свет УФ-лампы 516, через
пустоты 514 в фотошаблоне 512. Благодаря фотомаске 512 только открытые участки
пигментного покрытия 502 под пустотами 514 затвердевают, прикрепляя хлопья 506 в
этих областях в желаемой ориентации.
[0122]
1487 Обратимся теперь к фиг. 14b, магнитное поле 510 изменяется так, что силовые линии
магнитного поля переориентируются, например, по существу параллельны
поверхности пигментного покрытия 502, или магнитное поле полностью удаляется.
1490 Чешуйки, присутствующие в незатвердевших областях пигментного покрытия 502,
переориентируются вдоль силовых линий магнитного поля, например,
переориентируются, чтобы быть по существу параллельными поверхности пигментного
покрытия 502. После удаления фотошаблона электромагнитное излучение снова
применяется к поверхности пигментного покрытия 502, закрепляя оставшиеся
переориентированные магнитные чешуйки внутри затвердевшей смолы. Таким
образом, выбранные хлопья прикрепляются в нормальном положении в первой
области 532, в то время как другие хлопья прикрепляются в параллельном положении
во второй области 530, создавая узор на изделии 500. Преимущественно ширина
рисунка соответствует ширине, определяемой пустотами в фотомаске. Это позволяет
получать изображения с более высоким разрешением, чем можно получить с помощью
структурированных магнитных полей. Еще одно преимущество этого метода состоит в
том, что он может использовать фиксированное магнитное поле для формирования
узорчатых изображений, а не переменное магнитное поле, как требуется в противном
случае.
[0123]
18-12-2020 36
1508 Обратимся теперь к фиг. 15а-15с изображены последовательные этапы другого способа
многоцветной печати с использованием магнитных пигментов, который является
разновидностью метода, показанного на фиг. 14а-14б.
1511 Как показано на фиг. 15а, изделие 540 с нанесенным рисунком или покрытием получают
путем первоначального нанесения намагничивающегося пигментного покрытия 502 на
подложку 504. Фотомаска 550 с пустотами 554 расположена над пигментным
покрытием 502. Магнитное поле 558 создается таким образом, что намагничиваемые
чешуйки выравниваются с линиями магнитного поля так, чтобы быть по существу
перпендикулярно поверхности пигментного покрытия 502. Пигментное покрытие 502
затем подвергается воздействию электромагнитного излучения, например, от УФ-
лампы 516, через пустоты 554 в фотошаблоне 550. Таким образом, открытые участки
пигментного покрытия 502 под пустотами 514 затвердевают, закрепляя хлопья в
нормальном положении.
[0124]
1524 Как показано на фиг. 15b, затем поверх пигментного покрытия 502 помещается другая
фотомаска 552, при этом фотомаска 552 имеет другой рисунок пустот 556.
1526 Затем магнитное поле 558 регулируют так, чтобы переориентировать силовые линии
магнитного поля в промежуточное положение, тем самым переориентируя
намагничиваемые чешуйки в промежуточное положение, например под тупым углом к
поверхности пигментного покрытия. Пигментное покрытие 502 затем подвергается
воздействию УФ-лампы 516 через пустоту 556 в фотошаблоне 552 для отверждения
открытых участков пигментного покрытия 502, таким образом прикрепляя хлопья в
промежуточном положении.
[0125]
1536 На последнем этапе, показанном на фиг. 15c, магнитное поле 558 изменяется, так что
силовые линии магнитного поля переориентируются, чтобы быть по существу
параллельными поверхности пигментного покрытия 502.
1539 Чешуйки, присутствующие в незатвердевших областях пигментного покрытия 502,
соответственно переориентируются вдоль силовых линий магнитного поля, чтобы быть
по существу параллельными поверхности пигментного покрытия 502. Пигментное
покрытие 502 снова подвергается воздействию УФ-лампы 516, закрепляя оставшиеся
переориентированные магнитные чешуйки в параллельном положении внутри
затвердевшего покрытия. Таким образом, конечный продукт изделия 540 с покрытием
включает хлопья в трех четко определенных областях 560, 562 и 564, причем каждая
область имеет хлопья с различной ориентацией. Конечно, специалист в данной
области поймет, что окончательное отверждение покрытия может быть выполнено
нагреванием или путем высыхания покрытия при условии, что чешуйки в
незатвердевших областях сохраняются в переориентированном положении на
18-12-2020 37
протяжении всего отверждения.
[0126]
1554 В способе, показанном на фиг. 15a-15c, последовательные этапы, включающие
различные фотошаблоны и четко ориентированные силовые линии магнитного поля,
позволяют использовать множество постоянных ориентаций чешуек.
1557 Это позволяет формировать более сложные узоры на печатных или покрытых изделиях.
Этот метод особенно выгоден при использовании изменяющих цвет магнитных
пигментов, поскольку при просмотре из положения, перпендикулярного поверхности
изделия с покрытием, наблюдателю могут быть представлены различные цвета. Это
происходит из-за того, что чешуйки в нормальном положении в пигментном покрытии
выглядят черными, чешуйки в параллельном положении обеспечивают первый цвет, а
чешуйки в промежуточном положении обеспечивают второй цвет. Эти хлопья также
меняют цвет при изменении угла обзора, обеспечивая дополнительные цветовые
эффекты на поверхности изделия с покрытием.
[0127]
1569 Способы, показанные на фиг. 14a-14b и 15a-15c могут использоваться для создания
печатных или покрытых изделий с трехмерными изображениями, машиночитаемой
магнитной печати, усовершенствованной защитной маркировки, улучшенных
оптических эффектов и рисунков изображений, имеющих узкую ширину линии.
1573 Следует понимать, что эти методы могут быть изменены, чтобы включать
использование дополнительных фотошаблонов и различных магнитных полей, если
необходимо, для создания разнообразных узоров и изображений на изделиях с
покрытием.
[0128]
1580 В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ нанесения
идентичных или подобных магнитных рисунков на множество предметов
одновременно.
1583 Такой способ можно использовать для нанесения магнитных рисунков на множество
поверхностей подложки, причем поверхности представляют собой либо множество
областей поверхности на одной подложке, либо множество поверхностей на
нескольких подложках. Примером таких поверхностей подложки является лист банкнот.
В обычных технологиях магнитно-индуцированные узоры создаются на отдельных
подложках или изделиях. Нельзя просто воспроизвести магнитное устройство, которое
подходит для одного изделия, в матрицу устройств, предназначенных для работы с
рядом предметов в непосредственной близости. При создании матрицы или сетки
соседние устройства размещаются таким образом, чтобы магнитные приспособления
18-12-2020 38
располагались настолько близко друг к другу, что магнитные поля от одного устройства
мешали окружающим устройствам. В настоящем способе используются магнитные
экранирующие материалы для блокировки помех между устройствами, генерирующими
магнитное поле. Магнитные устройства спроектированы таким образом, чтобы каждое
устройство максимально увеличивало возможность совмещения хлопьев на каждом
отдельном изображении при минимизации утечки на другие изображения.
1598 Такая утечка имеет тенденцию к снижению разрешения изображения, и ее важно
избегать.
[0129]
1603 Описанный здесь метод может быть легко адаптирован к коммерческим печатным
машинам для шелкографии.
[0130]
1608 Этот способ включает сначала обеспечение множества поверхностей подложки, причем
поверхности сформированы либо как множество областей поверхности на одной
подложке, либо как множество поверхностей на нескольких подложках.
1611 Затем на каждую поверхность подложки можно нанести магнитное напечатанное
изображение.
1613 В качестве альтернативы может быть предусмотрено устройство обеспечения внешнего
магнитного поля, как описано выше. Поверх поверхности подложки или поверх каждого
магнитного напечатанного изображения наносится жидкое намагничивающееся
пигментное покрытие. Пигментные покрытия могут включать множество несферических
магнитных пигментов, диспергированных в пигментном носителе, как описано выше.
Устройства, обеспечивающие магнитное поле, и / или поверхности подложки
экранируются друг от друга с помощью магнитных экранирующих материалов,
блокирующих магнитные помехи. Затем пигментные покрытия подвергаются
воздействию магнитных полей либо магнитных печатных изображений, либо устройств,
обеспечивающих внешнее магнитное поле, в результате чего выбранные чешуйки в
пигментных покрытиях переориентируются в непараллельное или промежуточное
положение по отношению к поверхности пигментных покрытий. магнитным полем.
Наконец, пигментные покрытия затвердевают, чтобы закрепить выбранные чешуйки в
непараллельных или промежуточных положениях для получения изображений на
поверхности пигментных покрытий.
[0131]
1631 Следующие ниже примеры даны для иллюстрации настоящего изобретения и не
предназначены для ограничения объема изобретения.
18-12-2020 39
[]
1636 ПРИМЕР 1
[0132]
1640 Образец трехслойного магнитного покрытия был приготовлен из алюминия 1000 Å,
железа 1000 Å и алюминия (Al / Fe / Al) 1000 Å.
1642 Образец покрытия был приготовлен на валковой машине для нанесения покрытий с
использованием полиэфирного полотна толщиной 2 мил, покрытого органическим
разделительным слоем (растворимым в ацетоне).
1645 После снятия трехслойного покрытия с полотна с образованием хлопьевидных частиц
пигмента, частицы были отфильтрованы и отсортированы по размеру путем
воздействия на частицы в изопропиловом спирте ультразвукового перемешивания в
течение 5 минут с использованием аппарата для ультразвуковой сварки Branson.
1649 Размер частиц определяли с использованием измерителя размера частиц Horiba LA-300
(система на основе лазерного рассеяния). Средний размер частиц был определен как
44 мкм (22 мкм стандартное отклонение) в плоском измерении с гауссовым
распределением. После калибровки частицы пигмента фильтровали и сушили.
[0133]
1656 Сухую массу магнитного пигмента и связующего (средство для авторемонтной окраски
DuPont) в соотношении 1: 4 наносили на тонкий картонный лист (карта Leneta).
1658 «Просачивание» - это нанесение образца краски или чернил на бумагу для оценки
цвета. Обычно вытяжка формируется краем шпателя или шпателя путем
«вытягивания» небольшого шарика краски или чернил, чтобы получить тонкую пленку
краски или чернил. В качестве альтернативы вытяжка производится с помощью
стержня Майера, протянутого через карту Leneta и через небольшой шарик краски.
Обычный листовой магнит был помещен под карточку во время вытягивания и
оставлен на месте до высыхания краски. Результатом воздействия магнитных полей на
этот образец пигмента было создание параллельных светлых и темных областей в
пигменте. При использовании сверхмалой области просмотра (USAV, 2,3 мм) на
спектрофотометре SF-600 DataColor яркие алюминиевые области образца пигмента
имели отражательную яркость Y 53%, тогда как темные области имели отражательную
яркость 43%. . Однако было трудно подогнать диафрагму к темным и ярким линиям,
что наводит на мысль, что разница в яркости может быть больше, чем эти измерения.
[]
1674 ПРИМЕР 2
18-12-2020 40
[0134]
1678 Образец магнитных чернил получали смешиванием 0,5 г образца магнитного пигмента
из Примера 1 (Al / Fe / Al) с 3,575 г стандартного носителя для чернил для глубокой
печати (носитель для высоковязких чернил) и 0,175 г сушилки для чернил.
1681 Образец краски был нанесен на бумагу с помощью плоского шпателя.
1682 Магнитная полоса с вырезанным из нее словом «FLEX» размещалась под бумагой на
этапе рисования. Узор магнитных линий в высушенных магнитных чернилах был
хорошо виден в виде черно-белых (серебристых) полос с легко различимым словом
«FLEX». Оптическое изображение слова «FLEX» в образце чернил было видно при
нормальном падении и примерно под углом обзора 45 градусов.
[]
1690 ПРИМЕР 3
[0135]
1694 Образец магнитной краски был приготовлен, как в Примере 2, с использованием
носителя краски для глубокой печати и нанесен на бумагу, за которой помещен
листовой магнит.
1697 Магнит имел вырез в виде стилизованной буквы «Ф». В дополнение к ориентации
магнитного пигмента (Al / Fe / Al) вдоль силовых линий магнитного поля вырез «F» был
вытеснен вверх от бумаги и имел ярко-серебристый вид.
1700 Буква «F» выступала над окружающей областью примерно на 6 микрон. Это было
вызвано тем, что бумага была слегка вдавлена в углубление «F» магнита под
действием усилия шпателя, вытягивающего высоковязкие чернила для глубокой
печати. После того, как бумага расслабилась, область «F» оставалась светлой с
хлопьями Al / Fe / Al, ориентированными параллельно поверхности бумаги, но на
увеличенной высоте над окружающим покрытием.
[]
1709 ПРИМЕР 4
[0136]
1713 Стилизованная буква «F» была вырезана из гибкого листового магнита с помощью
точного ножа.
1715 Сдвигающуюся карту помещали сверху и контактировали с листовым магнитом.
1716 Магнитный пигмент, изменяющий цвет, согласно изобретению был смешан с носителем
на основе акриловой смолы и нанесен на карту с помощью проволочного стержня
18-12-2020 41
Майера №22. Результирующее вытягивание имело наложенные друг на друга черные
линии с полосами, которые воспроизводили картину поля за пределами стилизованной
буквы «F» в магнитном листе под картой. На всей поверхности вытянутой карты
наблюдались эффекты изменения цвета. Там, где наблюдали образец стилизованной
буквы «F», стилизованная буква «F» имела только эффекты изменения цвета, в то
время как фон имел как эффекты изменения цвета, так и наложенные черные линии.
[0137]
1727 Вырезанные части листового магнита со стилизованной буквой «F» были использованы
в другом вытяжке с тем же магнитным пигментом и носителем, описанными ранее в
этом примере.
1730 Результирующая просадка имела наложенные друг на друга черные полосы, которые
повторяли картину поля внутри вырезанных элементов магнита, стилизованных под
букву «F». Вся поверхность вытяжки проявляла эффект изменения цвета. Там, где
наблюдался образец стилизованной буквы «F», стилизованная буква «F» имела как
эффекты изменения цвета, так и наложенные черные линии, в то время как фон имел
только эффекты изменения цвета.
[0138]
1739 Таким образом, в обоих случаях вся поверхность выдаваемых карт демонстрировала
эффекты изменения цвета, в то время как области непосредственно над магнитами
дополнительно имели наложенные полосатые черные линии из-за структуры
магнитного поля.
[]
1746 ПРИМЕР 5
[0139]
1750 Был приготовлен магнитный пигмент, изменяющий цвет, со структурой:
[0140]
1754 Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr
[0141]
1758 Слои MgF2 имели 4 квантовых ямы при 530 нм, а слой Ni был нанесен до непрозрачной
толщины.
18-12-2020 42
1760 Пигмент смешивали с органическим связующим (акриловая смола Union Carbide) с
образованием красочной композиции.
1762 Краска была нанесена на подложку из ПЭТ толщиной 10 мил, а магнитный катод,
используемый для магнетронного распыления постоянного тока, был помещен под
подложку.
1765 Композиция краски состояла из 1 части (мас.) Пигмента на 5 мас. Частей органического
связующего.
1767 Было очевидно, что было создано трехмерное изображение со сдвигом цвета, которое
двигалось при изменении угла обзора.
1769 В некоторых областях дисперсии пигмента пигмент был ориентирован плоско (яркий
пурпурный ореол, видимый при просмотре в нормальном режиме), тогда как другие
области были темными из-за ориентации чешуек перпендикулярно нормали. Под углом
зрения были отмечены три цвета: черный, зеленый и пурпурный. Черные или темные
области соответствуют пигментам, ориентированным «по краю» (нормально) к
наблюдателю. Пурпурные области соответствовали пигментам, ориентированным на
наблюдателя плоскими (плоскими поверхностями). Зеленые области соответствуют
пигментам, ориентированным плоскими поверхностями под углом к наблюдателю.
[]
1780 ПРИМЕРЫ 6-22
[0142]
1784 Магнитные свойства коэрцитивной силы, насыщения, остаточной остаточной прочности
и прямоугольности различных структур покрытий в фольге, порошках и вытяжках были
определены, как показано в таблице 1.
1787 Все эти структуры покрытия подходят для формирования покрытий с нанесенным
изображением в соответствии с изобретением.
1789 В каждом случае коэрцитивная сила была меньше 300 Э. Коэрцитивность означает
способность материала размагничиваться внешним магнитным полем. Чем выше
значение коэрцитивной силы, тем большее магнитное поле требуется для
размагничивания материала. Насыщение - это состояние, при котором индукция
ферромагнитного материала достигла своего максимального значения с увеличением
приложенной силы намагничивания. В точке насыщения все элементарные магнитные
моменты стали ориентированы в одном направлении. Насыщенность измеряется в
гауссах. Remenance (Bd) - это магнитная индукция, которая остается в магнитном
материале после снятия приложенной силы намагничивания. Прямоугольность - это
отношение остаточной индукции к индукции насыщения магнитного материала. <sep>
ТАБЛИЦА 1 <sep> Пример <sep> <sep> <sep> Макс. <sep> <sep> < sep> <sep> <sep> #
<sep> Структура <sep> Дизайн <sep> Поле <sep> Коэрцитивность <sep>
Насыщенность <sep> Remenance <sep> Прямоугольность <sep> 6 <sep> Фольга <sep>
18-12-2020 43
Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 180 <sep> 4705 <sep> 2555 <sep> 0,54 <sep>
7 <sep> Фольга <sep> Cr / MgF2
/Ni/MgF2/Cr<sep>1998<sep>188<sep>4058<sep>2523<sep>0.62 <sep> 8 <sep> Фольга
<sep> CoNi-100 Å <sep> 1998 <sep > 146 <sep> 9840 <sep> 7340 <sep> 0,75 <sep> 9
<sep> Фольга <sep> CoNi-200 Å <sep> 1998 <sep> 111 <sep> 11140 <sep> 9097 <sep >
0,82 <sep> 10 <sep> Фольга <sep> CoNi / MgF2 / CoNi / MgF2 / <sep> 2003 <sep> 92
<sep> 6787 <sep> 5064 <sep> 0,75 <sep> <sep> <sep> CoNi <sep> 11 <sep> Фольга
<sep> Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 152 <sep> 6908 <sep> 4162 <sep> 0.60 < sep> 12
<sep> Порошок <sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 135 <sep> 62,4 <sep>
34,61 <sep> 0,55 <sep> 13 <sep> Порошок <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr <sep> 1998
<sep> 83 <sep> 40,07 <sep> 18,94 <sep> 0,47 < sep> 14 <sep> Порошок <sep> Ni / MgF2
/ Ni / MgF2 / Ni <sep> 2003 <sep> 70 <sep> 35.29 <sep> 15,41 <sep> 0,44 <sep> 15 <sep>
Порошок <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr <sep> 2003 <sep> 74 <sep> 19,64 <sep> 8,29
<sep> 0,42 <sep> 16 <sep> Порошок <sep> Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 106 <sep>
93,37 <sep> 41,43 <sep> 0,44 <sep> 17 <sep> Draw- <sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni
<sep> 2003 < sep> 138 <sep> 1762 <sep> 1082 <sep> 0,61 <sep> <sep> вниз <sep> 18
<sep> вытяжка- <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr < sep> 1998 <sep> 90 <sep> 1516 <sep>
899 <sep> 0,59 <sep> <sep> вниз <sep> 19 <sep> Draw- <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr
<sep> 1998 <sep> 72 <sep> 895 <sep> 529 <sep> 0,59 <sep> <sep> вниз <sep> 20 <sep>
Draw- <sep> Cr / ZnS / CoNi / ZnS / Cr <sep> 1998 <sep> 271 <sep> 9575 <sep> 6595
<sep> 0,69 <sep> <sep> вниз <sep> 21 <sep> Draw- < sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni
<sep> 1998 <sep> 55 <sep> 601 <sep> 382 <sep> 0,64 <sep> <sep> вниз <sep> 22 <sep >
Draw- <sep> Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 105 <sep> 2262 <sep> 1280 <sep> 0,57
<sep> <sep> вниз
[0143]
1829 Настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без
отступления от его сущности или основных характеристик.
1831 Описанные варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях
только как иллюстративные, а не как ограничительные. Таким образом, объем
изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не
предшествующим описанием. Все изменения, которые подпадают под значение и
диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны быть включены в их объем.
18-12-2020 44

US2003165637A1

  • 1.
    Patent Translate Powered byEPO and Google Уведомление Этот перевод сделан компьютером. Невозможно гарантировать, что он является ясным, точным, полным, верным или отвечает конкретным целям. Важные решения, такие как относящиеся к коммерции или финансовые решения, не должны основываться на продукте машинного перевода. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ US2003165637A1 [] 14 ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ [0001] 18 Это приложение является подразделением U.S. Ser. 19 № 09/850 421, поданной 7 мая 2001 г., указанная заявка включена в настоящий документ посредством конкретной ссылки и испрашивает приоритет. [] 24 ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0002] 28 1. Область изобретения [0003] 32 Настоящее изобретение в целом относится к способам формования изделий с покрытием. 34 В частности, настоящее изобретение относится к способам изготовления изделий с покрытием, имеющих трехмерные изображения, с использованием композиций магнитных пигментов. 18-12-2020 1
  • 2.
    [0004] 40 2. Соответствующаятехнология [0005] 44 Различные пигменты, красители и фольга были разработаны для широкого спектра применений. 46 Например, магнитные пигменты были разработаны для использования в таких приложениях, как декоративная посуда, создание узорчатых поверхностей и защитные устройства. 49 Аналогичным образом, изменяющие цвет или оптически изменяющиеся пигменты были разработаны для таких применений, как косметика, чернила, материалы для покрытий, украшения, керамика, автомобильные краски, горячие штампы для защиты от подделки и чернила для защиты от подделок для защищенных документов и валюты. [0006] 56 Изменяющие цвет пигменты, красители и фольга проявляют свойство изменения цвета при изменении угла падающего света или при изменении угла обзора наблюдателя. 58 Цветопеременные свойства пигментов и фольги можно контролировать посредством правильной конструкции оптических тонких пленок или ориентации молекулярных частиц, используемых для формирования таких параметров, как толщина слоев, образующих хлопья и фольгу, и показатель преломления каждого слоя. 62 Изменения воспринимаемого цвета, которые происходят при разных углах обзора или углах падающего света, являются результатом комбинации избирательного поглощения материалов, составляющих слои, и интерференционных эффектов, зависящих от длины волны. 66 Эффекты интерференции, возникающие в результате наложения световых волн, подвергшихся многократным отражениям, ответственны за сдвиги в цвете, воспринимаемые под разными углами. Максимумы отражения меняются по положению и интенсивности при изменении угла обзора из-за изменения интерференционных эффектов, возникающих из-за разницы в длине пути света в различных слоях оптического стека. [0007] 75 Для достижения таких эффектов изменения цвета использовались различные подходы. 76 Например, небольшие многослойные хлопья, обычно состоящие из нескольких слоев тонких пленок, рассредоточены по среде, такой как краска или чернила, которые затем могут быть впоследствии нанесены на поверхность объекта. На такие чешуйки необязательно может быть нанесено покрытие для достижения желаемых цветов и 18-12-2020 2
  • 3.
    оптических эффектов. Другойподход заключается в инкапсулировании небольших металлических или силикатных субстратов с различными слоями, а затем диспергировании инкапсулированных субстратов в среде, такой как краска или чернила. Кроме того, были изготовлены фольги, состоящие из нескольких слоев тонких пленок на материале подложки. [0008] 88 Одним из способов получения многослойной тонкопленочной структуры является формирование ее на гибком полотне с разделительным слоем на нем. 90 Различные слои наносят на полотно способами, хорошо известными в данной области техники, для формирования тонких структур покрытия, такими как PVD, напыление и т.п. Затем многослойная тонкопленочная структура удаляется с рулонного материала в виде тонких пленок, изменяющих цвет хлопьев, которые могут быть добавлены к полимерной среде, такой как различные пигментные носители, для использования в качестве чернил или краски. В дополнение к хлопьям, изменяющим цвет, в чернила или краски можно добавлять добавки для получения желаемых результатов изменения цвета. [0009] 100 Пигменты или пленки, изменяющие цвет, образуются из многослойной тонкопленочной структуры, которая включает те же основные слои. 102 К ним относятся абсорбирующий слой (и), диэлектрический слой (и) и, возможно, отражающий слой с различным порядком слоев. Специалист в данной области техники поймет, что абсорбирующий слой представляет собой полуабсорбирующий, полупрозрачный слой. Покрытия могут иметь симметричную многослойную тонкопленочную структуру, например: [0010] 110 поглотитель / диэлектрик / отражатель / диэлектрик / поглотитель; или же [0011] 114 поглотитель / диэлектрик / поглотитель. [0012] 118 Покрытия также могут иметь асимметричную многослойную тонкопленочную структуру, например: 18-12-2020 3
  • 4.
    [0013] 123 поглотитель /диэлектрик / отражатель. [0014] 127 Например, в патенте США No. В патенте США № 5135812, Phillips et al., Который включен в настоящее описание в качестве ссылки, описаны тонкопленочные чешуйки со смещением цвета, имеющие несколько различных конфигураций слоев, таких как прозрачный диэлектрик и частично поглощающие стопки. 131 В патенте США В US 5278590, Phillips et al., Который включен сюда в качестве ссылки, раскрыто симметричное трехслойное покрытие с оптической интерференцией, которое содержит первый и второй частично пропускающие слои поглотителя, которые имеют по существу одинаковый материал и толщину, и диэлектрический разделительный слой, расположенный между первый и второй абсорбирующие слои. [0015] 139 Изменяющие цвет пластинки для использования в красках раскрыты в патентах США No. № 5571624, Phillips et al., Который включен сюда в качестве ссылки. 141 Эти пластинки сформированы из симметричной многослойной тонкопленочной структуры, в которой первый слой поглотителя, такой как хром, сформирован на подложке, а первый слой диэлектрика сформирован на первом слое поглотителя. 144 На первом диэлектрическом слое формируется отражающий металлический слой, такой как алюминий, за которым следует второй диэлектрический слой. 146 Второй слой поглотителя сформирован на втором диэлектрическом слое. [0016] 150 Что касается магнитных пигментов, патент США No. № 4838648, Phillips et al. (здесь и далее «Phillips '648»), раскрытие которого включено в качестве ссылки, описывает тонкопленочную магнитную структуру смещения цвета, в которой магнитный материал может использоваться в качестве отражающего или поглотительного слоя в структуре. 154 Один из раскрытых магнитных материалов представляет собой сплав кобальта и никеля. 155 Phillips '648 раскрывает чешуйки и фольгу со следующей структурой: [0017] 159 окрашенный суперстрат / поглотитель / диэлектрик / магнитный слой / подложка; [0018] 163 окрашенный суперстрат / поглотитель / диэлектрик / магнитный слой / диэлектрик / 18-12-2020 4
  • 5.
    поглотитель / окрашенныйсуперстрат; и [0019] 168 клей / магнитный слой / диэлектрик / поглотитель / съемное твердое покрытие / подложка. [0020] 173 Поверхности с рисунком были получены путем воздействия на магнитные чешуйки магнитной силы с целью физического изменения структуры пигмента. 175 Например, в патенте США No. № 6,103,361, Batzar et al. (далее «Батзар») использует пигменты из намагничивающихся материалов для украшения посуды. 177 В частности, Batzar направлен на управление ориентацией чешуек нержавеющей стали во фторполимерном антиадгезивном покрытии для создания рисунков, в которых по крайней мере некоторые из чешуек длиннее толщины покрытия. 180 Подложка с рисунком формируется путем приложения магнитной силы через края намагничиваемой матрицы, расположенной под основанием с покрытием, для изменения ориентации чешуек внутри покрытия, тем самым создавая эффект или узор изображения. 184 Однако Батзар не обсуждает использование оптических стопок тонких пленок или пластинок, использующих магнитный слой. 186 Кроме того, хотя хлопья из нержавеющей стали, используемые в Batzar, подходят для украшения посуды, они плохо отражают свет. [0021] 191 Патент США Патент США № 2570856, выданный Пратту и др. (Далее «Пратт»), относится к металлическим чешуйчатым пигментам, которые основаны на ферромагнитных металлических пластинках. 194 Однако, как и Батзар, Пратт использует плохо отражающие металлы и не учит использовать тонкопленочные оптические блоки. [0022] 199 Патент США № 5364689, Kashiwagi et al. и Патент США. В патенте США № 5630877, также выданном Кашиваги (далее вместе "Кашиваги"), раскрыты способы и устройство для создания раскрашенных рисунков магнитной формы. 202 Kashiwagi использует слой магнитной краски, который включает несферические магнитные частицы в среде краски, и применяет магнитное поле с линиями магнитного поля в форме желаемого рисунка. Окончательный узор создается за счет разной ориентации магнитных частиц в затвердевшей краске. 18-12-2020 5
  • 6.
    [0023] 209 Одна попыткавключения магнитного слоя в многослойную пластинку раскрыта в публикации европейского патента EP 686675B1, Schmid et al. (в дальнейшем «Шмид»), раскрытие которого включено в качестве ссылки. 212 Шмид описывает ламинарные структуры с изменяющимся цветом, которые включают магнитный слой между диэлектрическим слоем и центральным алюминиевым слоем, следующим образом: [0024] 218 оксид / поглотитель / диэлектрик / магнит / A1 / магнит / диэлектрик / поглотитель / оксид [0025] 222 Таким образом, Шмид использует алюминиевые пластинки, а затем покрывает эти пластинки магнитными материалами. 224 Однако расположенный сверху магнитный материал ухудшает отражающие свойства пигмента, поскольку алюминий является вторым по яркости металлом (после серебра), а это означает, что любой магнитный материал обладает меньшей отражающей способностью. 228 Кроме того, Шмид начинает с алюминиевых пластин, полученных в результате измельчения в шаровой мельнице, метода, который ограничен с точки зрения достижимой гладкости слоя. [0026] 234 Публикация патента EP 710508 A1, Richter et al. (далее «Рихтер») раскрывает способы создания трехмерных эффектов посредством рисования с помощью магнитных наконечников. 237 Рихтер описывает трехмерные эффекты, достигаемые за счет выравнивания магнитно- активных пигментов в пространственно изменяющемся магнитном поле. Richter использует стандартные пигменты (феррит бария, феррит стронция, самарий / кобальт, сплавы Al / Co / Ni и оксиды металлов, полученные спеканием и быстрой закалкой, ни один из которых не состоит из оптических пакетов тонких пленок. Скорее, частицы относятся к твердому магнитному типу. Рихтер использует электромагнитные полюсные наконечники либо поверх покрытия, либо с обеих сторон покрытия. Однако Рихтер использует подвижную систему и требует «рисования» изображения. Этот «чертеж» требует времени и не подходит для производственных процессов. 18-12-2020 6
  • 7.
    [0027] 249 Патент СШАВ US 3791864 на имя Steingroever (далее «Steingroever») описан способ формирования рисунка магнитных частиц путем их ориентации с помощью магнитного рисунка, генерируемого в нижележащем грунтовочном покрытии, которое ранее было сформировано магнитным полем. 253 Грунтовка содержит магнитные частицы типа «MO * 6Fe2O3», где M может быть одним или несколькими элементами Ba, Sr, Co или Pb. После нанесения на сплошной лист жидкого покрытия грунтовки он затвердевает, а затем участки грунтовки намагничиваются магнитным полем. Затем наносится пигментный носитель с взвешенными в нем магнитными частицами. Взвешенные в них магнитные частицы окончательно ориентируются под действием магнитной силы от магнитного рисунка в грунтовке, создавая окончательный рисунок. Однако Steingroever страдает от диффузного магнитного изображения в грунтовочном покрытии, которое, в свою очередь, передает диффузное изображение на верхний слой. Это снижение разрешения связано с тем, что сильные магнитные поля ограничены в разрешении, которое они могут создать. Это ограничение связано с сильными линиями магнитного поля, окружающими предполагаемое магнитное изображение, тем самым влияя на нецелевые магнитные частицы в грунтовочном покрытии и размывая изображение. [0028] 269 Соответственно, существует потребность в улучшенных способах и устройствах, которые преодолевают или избегают вышеуказанных проблем и ограничений. [] 274 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ И ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0029] 278 Задачей изобретения является создание печатных изображений с трехмерными элементами. [0030] 283 Другой целью изобретения является создание покрывающих структур с скрытыми и / или явными защитными признаками. [0031] 288 Еще одна цель изобретения - предоставить способы изготовления магнитных печатных изображений, совместимые с массовым производством. 18-12-2020 7
  • 8.
    [0032] 293 Для достижениявышеупомянутых целей и в соответствии с изобретением, воплощенным и широко описанным здесь, предоставляются способы и устройства для изготовления трехмерных изображений на изделиях с покрытием. 296 Способы обычно включают нанесение слоя намагничивающегося пигментного покрытия в жидкой форме на подложку, причем намагничивающееся пигментное покрытие содержит множество магнитных несферических частиц или хлопьев. 299 Магнитное поле воздействует на выбранные области пигментного покрытия, когда покрытие находится в жидкой форме, при этом магнитное поле изменяет ориентацию выбранных магнитных частиц или чешуек. 302 Наконец, пигментное покрытие затвердевает, прикрепляя переориентированные частицы или хлопья в непараллельном (или промежуточном) положении к поверхности пигментного покрытия, чтобы получить изображение или трехмерное изображение на поверхности покрытия. 306 Пигментное покрытие может содержать различные магнитные частицы или хлопья с различными интерференциями или невмешательствами, включая магнитные пигменты, изменяющие цвет. [0033] 312 В одном способе изобретения магнитное поле создается слоем магнитного печатного изображения, нанесенным на подложку перед нанесением пигментного покрытия. 314 В другом способе используется внешний магнитный источник, такой как листовой магнит, сконфигурированный в форме желаемого изображения, с листовым магнитом, размещенным на поверхности подложки напротив пигментного покрытия. 317 Другие внешние магнитные источники, которые могут быть использованы, включают магнитный катод для магнетронного распыления постоянного тока, намагничиваемый кристалл, избирательно намагничиваемый вторичным магнитным источником, или несколько магнитных полюсов, ориентированных вместе из изображения под подложкой. [0034] 324 Предпочтительная пигментная композиция для использования с настоящими способами включает многослойные магнитные тонкие пленочные хлопья или частицы, которые могут иметь симметричную многослойную структуру покрытия на противоположных сторонах слоя магнитного сердечника или могут быть сформированы с одним или несколькими инкапсулирующими покрытиями вокруг магнитного или диэлектрический сердечник. 330 Необязательные дополнительные слои, такие как слои диэлектрика и поглотителя, могут быть добавлены, чтобы покрыть хлопья или частицы и тем самым добавить цветовой 18-12-2020 8
  • 9.
    сдвиг или другиехарактеристики пигментам. 333 Подходящие пигментные хлопья включают те, которые имеют магнитный слой между отражателем или диэлектрическими слоями, диэлектрический слой между магнитными слоями или монолитные магнитные слои. [0035] 339 Эти и другие цели и особенности настоящего изобретения станут более очевидными из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения или могут быть изучены при практическом применении изобретения, как изложено ниже. [] 345 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ [0036] 349 Чтобы проиллюстрировать способ, которым достигаются перечисленные выше и другие преимущества и особенности изобретения, более конкретное описание изобретения, кратко описанное выше, будет представлено со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. 353 Понимая, что эти чертежи изображают только типичные варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, изобретение будет описано и объяснено с дополнительной конкретностью и деталями посредством использования сопроводительных чертежей, на которых: [0037] 360 ИНЖИР. 1 представляет собой схематическое изображение в поперечном сечении отображаемого продукта покрытия согласно одному варианту осуществления изобретения; [0038] 366 ИНЖИР. 2 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуи согласно одному варианту осуществления изобретения; [0039] 371 ИНЖИР. 3 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения; 18-12-2020 9
  • 10.
    [0040] 376 ИНЖИР. 4- схематическое изображение структуры покрытия магнитной частицы согласно альтернативному варианту осуществления изобретения; [0041] 381 ИНЖИР. 5 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки согласно дополнительному варианту осуществления изобретения; [0042] 386 ИНЖИР. 6 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки согласно дополнительному варианту осуществления изобретения; [0043] 391 ИНЖИР. 7 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной частицы согласно альтернативному варианту осуществления изобретения; [0044] 396 ИНЖИР. 8 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения; [0045] 401 ИНЖИР. 9 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуи в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения; [0046] 406 ИНЖИР. 10 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной частицы в соответствии с другим альтернативным вариантом осуществления изобретения; [0047] 411 ИНЖИР. 11 - схематическое изображение структуры покрытия магнитной чешуйки в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения; [0048] 18-12-2020 10
  • 11.
    416 ИНЖИР. 12представляет собой схематическое изображение поперечного сечения отображаемого продукта покрытия в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения; [0049] 422 ИНЖИР. 13 представляет собой схематический вид в перспективе продукта покрытия, изображенного на фиг. 12; [0050] 427 Фиг. 14а и 14b - схематические изображения последовательных этапов способа многоцветной печати с использованием магнитных пигментов согласно изобретению; и [0051] 432 Фиг. 15a-15c представляют собой схематические изображения последовательных этапов другого способа многоцветной печати с использованием магнитных пигментов согласно изобретению. [] 438 ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ [0052] 442 Настоящее изобретение направлено на способы и устройства для производства изделий с покрытием, таких как изделия с нанесенным покрытием, которые, как было обнаружено, способны генерировать трехмерные изображения на своей поверхности. 445 Способы обычно включают нанесение слоя намагничивающегося пигментного покрытия в жидкой форме на подложку, причем намагничивающееся пигментное покрытие содержит множество магнитных несферических частиц или хлопьев. 448 Затем к выбранным участкам пигментного покрытия прикладывают магнитное поле, пока покрытие находится в жидкой форме, при этом магнитная сила изменяет ориентацию выбранных магнитных частиц или хлопьев. 451 Наконец, пигментное покрытие затвердевает, тем самым прикрепляя переориентированные частицы или хлопья в непараллельном (или промежуточном) положении к поверхности пигментного покрытия. 454 Устройства в соответствии с изобретением включают в себя структуры, способные выполнять описанный выше способ, и включают в себя различные элементы, выбранные из подложки, намагничивающегося пигмента и средств для создания внешнего магнитного поля. 18-12-2020 11
  • 12.
    [0053] 461 Эффекты, подобныетрехмерным, достигаются путем воздействия на магнитное пигментное покрытие внешней магнитной силы, тем самым ориентируя основные плоские поверхности некоторых пигментных чешуек по существу перпендикулярно поверхности покрытия. 465 Неориентированные чешуйки пигмента лежат своими основными плоскими поверхностями, по существу, параллельными поверхности покрытия. 467 Эффект трехмерности обусловлен выравниванием чешуек или частиц пигмента таким образом, что соотношение сторон ориентировано в соответствии с магнитным полем, то есть самая длинная часть чешуйки или частицы пигмента выравнивается вдоль линий магнитного поля. 471 Таким образом, окрашенные грани пигментных чешуек, которые переориентируются магнитным полем, отворачиваются от наблюдателя в различной степени в зависимости от величины магнитной силы. 474 В области (ах) максимальной переориентации (нормальных) покрытие выглядит черным из-за захвата света. 476 При перемещении от черной области (областей) покрытие постепенно меняет цвет на оставшиеся участки поверхности, которые не были переориентированы магнитным полем. 479 Например, такие неориентированные участки поверхности будут иметь серебристый цвет при использовании алюминиевого пигмента или будут иметь другие цвета в зависимости от пигмента. 482 Полученное изображение имеет цветной трехмерный эффект, подобный голографическому эффекту, который кажется движущимся при изменении угла обзора. 484 В частности, эффект усиливают интерферирующие пигменты, такие как изменяющие цвет или оптически изменяющиеся пигменты. [0054] 489 Пигментные покрытия, которые могут использоваться в настоящем изобретении, содержат пигментные носители с магнитными несферическими частицами или по существу плоскими магнитными чешуйками. 492 Подходящие пигменты включают многослойные изменяющие цвет магнитные пигменты, хотя другие магнитные пигменты с требуемым магнетизмом и соотношением сторон совместимы со способами по настоящему изобретению. [0055] 498 Защитные признаки могут быть предоставлены различным объектам, на которых нанесен продукт покрытия с изображением, посредством визуального трехмерного 18-12-2020 12
  • 13.
    эффекта, описанного выше,и посредством характеристик магнитных пигментов. 501 Например, магнитные слои могут быть скрытно встроены в многослойные хлопья пигмента, так что магнитный слой не влияет на оптический эффект, обеспечиваемый многослойной чешуей, за исключением сдвига ориентации, описанного здесь. 504 Однако с помощью магнитной системы обнаружения магнитный слой можно обнаружить. 505 Скрытые магнитные подписи также могут быть нанесены на печатное магнитное изображение, нанесенное между слоем намагничиваемого покрытия и подложкой. 507 Кроме того, чешуйки, ориентированные перпендикулярно подложке, будут иметь конечную намагниченность или магнитный диполь, который также ориентирован перпендикулярно подложке. 510 Это позволяет отдельно машиночитаемым ориентированным хлопьям. 511 На основе этих принципов можно разработать множество как явных, так и скрытых магнитных защитных элементов, как описано ниже. [0056] 516 В общем, настоящее изобретение представляет собой прогресс в данной области техники, позволяя создавать изображения относительно сложных магнитных изображений в неподвижной системе только с одним этапом формирования магнитного изображения. 520 В случае магнитных слоев, расположенных между или внутри перекрывающих слоев отражателя, как описано ниже для некоторых вариантов пигмента, настоящее изобретение представляет собой значительное улучшение по сравнению с предшествующим уровнем техники за счет достижения более высокой цветности и яркости. 525 Помещая более тусклый магнитный материал внутрь отражателя, настоящее изобретение решает две задачи: 1) сохраняется отражательная способность слоя отражателя; и 2) изменяющие цвет пигменты без внутреннего сердечника из магнитного материала не могут быть различимы наблюдателем от такого пигмента с сердечником из магнитного материала. 530 Например, два объекта с покрытием, рассматриваемые бок о бок, один с магнитным материалом в покрытии и один без него, будут выглядеть для наблюдателя одинаково. 532 Однако магнитный пигмент, изменяющий цвет, обеспечивает скрытую функцию защиты в дополнение к эффекту изменения цвета. Таким образом, с помощью системы магнитного обнаружения скрытая магнитная подпись в пигменте может быть считана, например, с помощью вращательного детектора Фарадея. [0057] 539 Теперь обратимся к чертежам, на которых одинаковые конструкции снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями. На фиг. На фиг.1 показан один вариант воплощения продукта 20 покрытия с изображением, полученного в соответствии с 18-12-2020 13
  • 14.
    настоящим изобретением иимеющего трехмерное изображение. 543 Продукт 20 покрытия включает подложку 22, слой 24 магнитного печатного изображения, нанесенный на подложку 22, и намагничивающееся пигментное покрытие 26, нанесенное на слой 24 магнитного печатного изображения. Область 28 представляет собой часть поперечного сечения слоя 24 напечатанного изображения, который содержит магнитное изображение. Каждый из этих элементов отображаемого продукта 20 покрытия будет более подробно обсужден ниже. [0058] 552 Подложка 22 может быть любым подходящим материалом, таким как бумага, гибкое полотно из полиэтилентерефталата (ПЭТ), несущая подложка или другой пластиковый материал. 555 Единственное требование к подложке 22 состоит в том, чтобы она имела достаточную жесткость для поддержки слоя 24 печатного изображения и чтобы она не мешала магнетизму магнитных пигментов. [0059] 561 Слой 24 магнитного печатного изображения может быть получен несколькими способами, например, нанесением магнитных чернил или лака непосредственно на подложку 22 в форме окончательного изображения, путем предварительной печати изображения на несущей подложке с разделительным слоем. и последующий перенос изображения на подложку 22 или путем предварительной печати изображения на несущей подложке, такой как оптически прозрачный лист, и прикрепления несущей подложки к подложке 22. 568 Для создания слоя 24 изображения могут использоваться различные методы печати, включая глубокую печать, глубокой печати, флексографию, шелкографию, горячую печать, распыление и литографическую печать. [0060] 574 Магнетизм слоя 24 изображения может быть обеспечен различными магнитными средствами для создания магнитного поля, включая, помимо прочего, металлические чешуйки с постоянными магнитами или многослойные магнитные чешуйки, содержащие материалы с постоянными магнитами, диспергированные в носителе с чернилами. 578 Слой 24 изображения может по своей природе обладать достаточным магнетизмом, чтобы вызвать желаемое изменение ориентации в намагничивающемся пигментном покрытии 26 либо посредством предварительной магнитной обработки, либо путем использования постоянных магнитных материалов в слое 24 изображения. В качестве альтернативы, слой 24 изображения может быть подвергнут воздействию внешнего магнитного поля в некоторый момент до покрытия подложки 22 пигментным покрытием 18-12-2020 14
  • 15.
    26, тем самымувеличивая магнитное поле, излучаемое слоем 24 изображения. [0061] 588 Намагничивающееся пигментное покрытие 26 включает множество намагничивающихся чешуек или несферических частиц, взвешенных в подходящем носителе пигмента. 590 Намагничивающиеся хлопья или частицы предпочтительно имеют соотношение размеров по меньшей мере примерно 2: 1 и более предпочтительно примерно 5-15: 1 с узким гранулометрическим составом, таким как примерно 20-50 мкм. Соотношение размеров чешуек определяется отношением наибольшего плоского размера противоположных основных поверхностей к толщине кромки чешуек. Как и в случае слоя 24 изображения, намагничивающееся пигментное покрытие 26 может быть нанесено различными методами печати, включая глубокую печать, глубокую печать, флексографию, шелкографию, горячую печать, распыление и литографическую печать. [0062] 601 Как показано на фиг. 1, намагничивающееся пигментное покрытие 26 включает в себя множество чешуек 30, которые обычно параллельны поверхности покрытия, а также множество чешуек 32, которые переориентируются, чтобы быть непараллельными, от тупых до по существу нормальных, к поверхности. покрытия. 605 Хлопья 32 переориентируются магнитным полем, создаваемым магнитным изображением в области 28 под хлопьями 32. Это создает трехмерное изображение на поверхности пигментного покрытия 26, которое соответствует лежащему под ним магнитному изображению в области 28. [0063] 612 В намагничивающемся пигментном покрытии 26 можно использовать различные частицы или хлопья пигмента. 614 Например, могут использоваться обычные магнитные пигменты, не создающие помех, такие как монолитные металлические чешуйки с магнитными свойствами, в том числе сделанные из железа, никеля, кобальта, их сплавов, нержавеющей стали и т.п. Кроме того, могут быть использованы многослойные тонкие пленки с интерференцией и без интерференции, которые содержат магнитные слои. Например, можно использовать пигментные чешуйки, которые имеют существенные сдвиги в цветности и оттенке при изменении угла падающего света или угла обзора наблюдателя. Такой оптический эффект, известный как гониохроматичность, оптическая изменчивость или «изменение цвета», позволяет воспринимаемому цвету изменяться в зависимости от угла освещения или наблюдения. Соответственно, такие пигментные хлопья демонстрируют первый цвет при первом угле падающего света или наблюдения и второй цвет, отличный от первого цвета при втором угле падающего света или наблюдения. 18-12-2020 15
  • 16.
    Эффекты изменения цветаусиливают трехмерные эффекты, создаваемые нанесенными на них изображениями покрывающими продуктами по настоящему изобретению. [0064] 632 Обычно изменяющие цвет пигментные хлопья, используемые в изобретении, могут иметь симметричную многослойную структуру покрытия на противоположных сторонах слоя магнитного сердечника или могут быть сформированы с одним или несколькими инкапсулирующими покрытиями, которые окружают магнитный сердечник. 636 Структура покрытия из изменяющих цвет чешуек обычно включает в себя слой отражателя, слой диэлектрика, покрывающий слой отражателя, и слой поглотителя, покрывающий слой диэлектрика. [0065] 642 Многослойные тонкопленочные хлопья с интерференцией и невмешательством, которые содержат магнитные слои, используемые в изобретении, могут быть сформированы различными способами изготовления, как более подробно раскрыто в одновременно поданной заявке на патент США, поданной ______, 2001 г., с делом поверенного № 13676.168, и под названием «Многослойные магнитные пигменты и фольги», описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. 648 Например, хлопья пигмента могут быть сформированы процессом покрытия полотна, в котором различные слои последовательно осаждаются на материал полотна обычными методами осаждения с образованием тонкопленочной структуры, которая впоследствии разрушается и удаляется с полотна, например, при использовании растворителя, с образованием множества тонких пленок. В другом альтернативном способе изготовления магнитные частицы могут быть покрыты в процессе последовательного инкапсулирования с образованием множества хлопьев или частиц пигмента. Неограничивающие примеры методов осаждения тонких пленок, которые могут использоваться в форме тонкопленочных пигментных слоев, включают физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD), их вариации с плазменным усилением (PE), такие как PECVD или последующий PECVD, распыление, осаждение электролизом и другие подобные методы осаждения, которые приводят к формированию дискретных и однородных тонкопленочных слоев. [0066] 664 Другие традиционные чешуйчатые структуры с магнитным изменением цвета, которые совместимы со способами по настоящему изобретению, раскрыты в Phillips '648 и Schmid, которые ранее были включены в качестве ссылки. 667 Дальнейшие подробности предпочтительных новых пигментов, включая пигменты, 18-12-2020 16
  • 17.
    изменяющие цвет, обсуждаютсяниже. [0067] 672 В способе изготовления продукта 20 покрытия с нанесенным изображением слой 24 магнитного печатного изображения наносят на подложку 22 любым из вышеуказанных способов печати. 675 Затем намагничивающееся пигментное покрытие 26 наносится в жидкой форме на слой 24 печатного изображения. Как обсуждалось выше, слой 24 изображения может по своей природе содержать достаточный магнетизм в магнитном изображении в области 28, чтобы вызвать желаемое изменение ориентации пигментных хлопьев пигментного покрытия 26. В качестве альтернативы слой 24 изображения может быть подвергнут воздействию внешней магнитной силы перед нанесением пигментного покрытия 26 на подложку 22. Магнитное поле, создаваемое слоем 24 изображения, прикладывается к выбранным областям пигментного покрытия 26, когда покрытие находится в жидкой форме, при этом магнитное поле изменяет ориентацию выбранных чешуек пигмента. Пигментное покрытие 26 затем затвердевает, закрепляя переориентированные чешуйки в положении, не параллельном поверхности пигментного покрытия. Чтобы обеспечить сохранение чешуек в переориентированном положении, которое дает трехмерное изображение, покрытие предпочтительно отверждают с помощью термических процессов, таких как термическое сшивание, термическое отверждение или термическое испарение растворителя, или фотохимическим сшиванием. связывание. [0068] 693 Преимущество этого способа изобретения состоит в том, что в нем используется статическое магнитное поле, которое не перемещается относительно подложки, пока формируется изображение в пигментном покрытии. 696 Этот подход дает несколько преимуществ по сравнению с традиционными методами, в том числе: 1) обеспечение более высокого разрешения на конечном покрытии, поскольку изображение формируется областью напечатанного магнитного изображения, а не диффузной магнитной силой или изображением, сформированным диффузной магнитной силой. ; и 2) область напечатанного магнитного изображения может быть намагничена широкой магнитной разверткой, а не узорным или движущимся магнитным полем. [0069] 706 ИНЖИР. 2 изображена отражающая магнитная пластинка («RMF») 100, подходящая для использования в намагничивающемся пигментном покрытии в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. 709 RMF 100 представляет собой трехслойную конструкцию, имеющую в целом 18-12-2020 17
  • 18.
    симметричную тонкопленочную структурус центральным магнитным слоем 102 и, по меньшей мере, одним отражающим слоем на любой или обеих противоположных основных поверхностях центрального магнитного слоя. Таким образом, RMF 100 содержит магнитный слой, расположенный между первым слоем 104 отражателя и противоположным слоем 106 второго отражателя. Путем вставки магнитного слоя между высокоотражающими слоями отражателя, такими как алюминий, оптические свойства отражающих слоев не ухудшаются, и чешуйка остается высокоотражающей. Один подходящий пример RMF согласно изобретению имеет структуру покрытия: алюминий / магнитопровод / алюминий. [0070] 722 RMF 100 может использоваться как чешуйка пигмента или может использоваться как центральная часть с дополнительными слоями, нанесенными поверх нее, например, в пигменте, меняющем цвет. 725 В случае пигментов, изменяющих цвет, поддержание слоя с высокой отражающей способностью чрезвычайно важно для сохранения высокой яркости и цветности. Каждый из этих слоев в структуре покрытия RMF 100 обсуждается ниже более подробно. [0071] 731 Магнитный слой 102 может быть сформирован из любого магнитного материала, такого как никель, кобальт, железо, гадолиний, тербий, диспрозий, эрбий и их сплавы или оксиды. 734 Например, можно использовать сплав кобальта и никеля, при этом кобальт и никель имеют массовое соотношение примерно 80% и примерно 20% соответственно. Это соотношение для каждого из этих металлов в кобальт-никелевом сплаве можно изменять на плюс или минус около 10%, при этом желаемые результаты все же достигаются. Таким образом, кобальт может присутствовать в сплаве в количестве от примерно 70% до примерно 90% по массе, а никель может присутствовать в сплаве в количестве от примерно 10% до примерно 30% по массе. Другие примеры сплавов включают Fe / Si, Fe / Ni, FeCo, Fe / Ni / Mo и их комбинации. Также могут использоваться твердые магнетики типа SmCo5, NdCo5, Sm2Co17, Nd2Fe14B, Sr6Fe2O3, TbFe2, Al-Ni-Co и их комбинации, а также ферриты-шпинели типа Fe3O4, NiFe2O4, MnFe2O4, CoFe2O4 или гранаты. тип YIG или GdIG и их комбинации. Магнитный материал может быть выбран по его отражающим или поглощающим свойствам, а также по его магнитным свойствам. При использовании в качестве отражателя магнитный материал осаждается до такой толщины, чтобы он был по существу непрозрачным. 748 При использовании в качестве поглотителя магнитный материал осаждается до такой толщины, чтобы он не был по существу непрозрачным. 18-12-2020 18
  • 19.
    [0072] 753 Хотя можноиспользовать этот широкий диапазон магнитных материалов, предпочтительны «мягкие» магниты. 755 Используемый здесь термин «мягкие магниты» относится к любому материалу, проявляющему ферромагнитные свойства, но имеющему остаточную магнитную индукцию, которая практически равна нулю после воздействия магнитной силы. Мягкие магниты показывают быструю реакцию на приложенное магнитное поле, но сохраняют очень низкие (коэрцитивные поля (He) = 0,05-300 эрстедов (Э)) или нулевые магнитные сигнатуры, или сохраняют очень слабые магнитные силовые линии после удаления магнитного поля. . Аналогичным образом, используемый здесь термин «жесткие магниты» (также называемые постоянными магнитами) относится к любому материалу, который проявляет ферромагнитные свойства и который имеет длительную остаточную остаточную способность после воздействия намагничивающей силы. Ферромагнитный материал - это любой материал, который имеет проницаемость существенно больше 1 и проявляет свойства магнитного гистерезиса. [0073] 770 Предпочтительно, магнитные материалы, используемые для формирования магнитных слоев в хлопьях и фольгах по настоящему изобретению, имеют коэрцитивную силу менее примерно 2000 Э, более предпочтительно менее примерно 300 Э. Коэрцитивность означает способность материала размагничиваться внешним магнитным полем. 775 Чем выше значение коэрцитивной силы, тем большее магнитное поле требуется для размагничивания материала после удаления поля. В некоторых вариантах осуществления изобретения используемые магнитные слои предпочтительно представляют собой «мягкие» магнитные материалы, в отличие от традиционных «жестких» магнитных материалов, которые имеют более высокую коэрцитивную силу. Коэрцитивная сила фольги, пигментов или красителей в конструкциях с магнитным изменением цвета согласно изобретению предпочтительно находится в диапазоне от примерно 50 до примерно 300 э. Эти значения принуждения ниже, чем у стандартных записывающих материалов. Таким образом, предпочтительные варианты осуществления изобретения, в которых используются мягкие магниты в магнитных пигментах, изменяющих цвет, и магнитных пигментах, не изменяющих цвет, являются улучшением по сравнению с традиционными технологиями. [0074] 790 Магнитный слой 102 может иметь подходящую физическую толщину от примерно 200 ангстрем (Å) до примерно 10000 Å, и предпочтительно от примерно 500 Å до примерно 1500 Å. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что оптимальная магнитная толщина будет варьироваться в зависимости от конкретного 18-12-2020 19
  • 20.
    используемого магнитного материалаи цели его использования. 795 Например, слой магнитного поглотителя может быть тоньше слоя магнитного отражателя в зависимости от оптических требований к таким слоям, в то время как скрытый магнитный слой будет иметь толщину, основанную исключительно на его магнитных свойствах. [0075] 802 Слои 104 и 106 отражателя могут состоять из различных отражающих материалов. 803 В настоящее время предпочтительными материалами являются один или несколько металлов, один или несколько металлических сплавов или их комбинации из-за их высокой отражательной способности и простоты использования, хотя также могут использоваться неметаллические отражающие материалы. Неограничивающие примеры подходящих металлических материалов для слоев отражателя включают алюминий, серебро, медь, золото, платину, олово, титан, палладий, никель, кобальт, родий, ниобий, хром и их комбинации или сплавы. Их можно выбрать в зависимости от желаемых цветовых эффектов. Слои 104, 106 отражателя могут иметь подходящую физическую толщину от примерно 400 Å до примерно 2000 Å, а предпочтительно от примерно 500 Å до примерно 1000 Å. [0076] 816 В альтернативном варианте осуществления противоположные диэлектрические слои необязательно могут быть добавлены, чтобы перекрывать слои 104 и 106 отражателя. 818 Эти противоположные диэлектрические слои добавляют RMF 100 прочность, жесткость и коррозионную стойкость. [0077] 823 ИНЖИР. Фиг.3 изображает магнитную пластинку 120 пигмента, меняющую цвет, на основе RMF согласно одному варианту осуществления изобретения. 825 Чешуйка 120 представляет собой в целом симметричную многослойную тонкопленочную структуру, имеющую слои на противоположных сторонах RMF 122. Таким образом, первый и второй диэлектрические слои 124 и 126 расположены соответственно на противоположных сторонах RMF 122, а первый и второй абсорбирующие слои 128 и 130 расположены соответственно на каждом из диэлектрических слоев 124 и 126. RMF описан выше, а слои диэлектрика и поглотителя описаны ниже более подробно. [0078] 834 Диэлектрические слои 124 и 126 действуют как разделители в структуре тонкопленочного пакета из чешуек 120. 18-12-2020 20
  • 21.
    836 Эти слоисформированы так, чтобы иметь эффективную оптическую толщину для придания интерференционного цвета и желаемых свойств изменения цвета. Диэлектрические слои могут быть необязательно прозрачными или могут избирательно поглощать, чтобы способствовать цветовому эффекту пигмента. Оптическая толщина - это хорошо известный оптический параметр, определяемый как произведение [эта] d, где [эта] - показатель преломления слоя, а d - физическая толщина слоя. Обычно оптическая толщина слоя выражается через четвертьволновую оптическую толщину (QWOT), которая равна 4 [эта] d / [лямбда], где [лямбда] - длина волны, на которой возникает условие QWOT. Оптическая толщина диэлектрических слоев может варьироваться от примерно 2 QWOT на расчетной длине волны примерно 400 нм до примерно 9 QWOT на расчетной длине волны примерно 700 нм, и предпочтительно 2-6 QWOT на длине волны 400-700 нм, в зависимости от цветового сдвига. желанный. Диэлектрические слои обычно имеют физическую толщину от примерно 100 нм до примерно 800 нм, в зависимости от желаемых цветовых характеристик. [0079] 853 Подходящие материалы для диэлектрических слоев 124 и 126 включают материалы, имеющие «высокий» показатель преломления, определенный здесь как больше, чем примерно 1,65, а также материалы, имеющие «низкий» показатель преломления, который определен здесь как примерно 1,65 или меньше. 857 Каждый из диэлектрических слоев может быть сформирован из одного материала или из множества комбинаций материалов и конфигураций. Например, диэлектрические слои могут быть сформированы только из материала с низким коэффициентом преломления или только из материала с высоким коэффициентом преломления, смеси или нескольких подслоев из двух или более материалов с низким коэффициентом преломления, смеси или нескольких подслоев из двух или более материалов с высоким коэффициентом преломления, или смесь или несколько подслоев материалов с низким и высоким коэффициентом преломления. Кроме того, диэлектрические слои могут быть частично или полностью сформированы из оптических пакетов с высокой / низкой диэлектрической проницаемостью, которые более подробно обсуждаются ниже. Когда диэлектрический слой частично сформирован из диэлектрического оптического пакета, оставшаяся часть диэлектрического слоя может быть сформирована из одного материала или из различных комбинаций материалов и конфигураций, как описано выше. [0080] 874 Примеры подходящих материалов с высоким показателем преломления для диэлектрического слоя включают сульфид цинка (ZnS), оксид цинка (ZnO), оксид циркония (ZrO2), диоксид титана (TiO2), алмазоподобный углерод, оксид индия (In2O3), индий-олово. -оксид (ITO), пентоксид тантала (Ta2O5), оксид церия (CeO2), оксид иттрия 18-12-2020 21
  • 22.
    (Y2O3), оксид европия(Eu2O3), оксиды железа, такие как (II) оксид дижелеза (III) (Fe3O4) и оксид железа (Fe2O3) ), нитрид гафния (HfN), карбид гафния (HfC), оксид гафния (HfO2), оксид лантана (La2O3), оксид магния (MgO), оксид неодима (Nd2O3), оксид празеодима (Pr6O11), оксид самария (Sm2O3), триоксид сурьмы (Sb2O3), моноксид кремния (SiO), триоксид селена (Se2O3), оксид олова (SnO2), триоксид вольфрама (WO3), их комбинации и тому подобное. [0081] 887 Подходящие материалы с низким показателем преломления для диэлектрического слоя включают диоксид кремния (SiO2), оксид алюминия (Al2O3), фториды металлов, такие как фторид магния (MgF2), фторид алюминия (AlF3), фторид церия (CeF3), фторид лантана (LaF3), фториды натрия и алюминия (например, Na3AlF6 или Na5Al3Fi4), фторид неодима (NdF3), фторид самария (SmF3), фторид бария (BaF2), фторид кальция (CaF2), фторид лития (LiF), их комбинации или любой другой материал с низким индексом имеющий показатель преломления около 1,65 или меньше. 894 Например, в качестве материалов с низким показателем преломления могут использоваться органические мономеры и полимеры, включая диены или алкены, такие как акрилаты (например, метакрилат), перфторалкены, политетрафторэтилен (тефлон), фторированный этиленпропилен (FEP), их комбинации и тому подобное. [0082] 901 Следует принять во внимание, что некоторые из перечисленных выше диэлектрических материалов обычно присутствуют в нестехиометрических формах, часто в зависимости от конкретного метода, используемого для нанесения диэлектрического материала в качестве слоя покрытия, и что перечисленные выше названия соединений указывают приблизительное стехиометрия. 906 Например, монооксид кремния и диоксид кремния имеют номинальное соотношение кремний: кислород 1: 1 и 1: 2 соответственно, но фактическое отношение кремний: кислород конкретного слоя диэлектрического покрытия несколько отличается от этих номинальных значений. 910 Такие нестехиометрические диэлектрические материалы также входят в объем настоящего изобретения. [0083] 915 Как упомянуто выше, диэлектрические слои могут быть сформированы из оптических пакетов с высоким / низким диэлектрическим коэффициентом, которые имеют чередующиеся слои из материалов с низким показателем (L) и с высоким показателем (H). 919 Когда диэлектрический слой сформирован из пакета с высокой / низкой диэлектрической 18-12-2020 22
  • 23.
    проницаемостью, изменение цветапод углом будет зависеть от объединенного показателя преломления слоев в пакете. Примеры подходящих конфигураций стопки для диэлектрических слоев включают LH, HL, LHL, HLH, HLHL, LHLH или в целом (LHL) <n> или (HLH) <n>, где n = 100, а также различные кратные и их комбинации. В этих стопках LH, например, обозначает дискретные слои материала с низким коэффициентом преломления и материала с высоким коэффициентом преломления. В альтернативном варианте осуществления пакеты с высокой / низкой диэлектрической проницаемостью сформированы с градиентным показателем преломления. Например, стопка может быть образована слоями, имеющими ступенчатый индекс от низкого к высокому, ступенчатый показатель от высокого к низкому, ступенчатый индекс [от низкого к высокому к низкому] <n>, ступенчатый индекс [от высокого к низкому от высокого к высокому] <n>, где n = 1- 100, а также их комбинации и кратные. Градиентный показатель показателя преломления создается путем постепенного изменения показателя преломления, например от низкого до высокого показателя или от высокого до низкого показателя, соседних слоев. 935 Градиентный индекс слоев может быть получен путем изменения газов во время осаждения или совместного осаждения двух материалов (например, L и H) в различных пропорциях. Различные оптические стеки с высоким / низким уровнем могут использоваться для улучшения характеристик сдвига цвета, обеспечения антиотражающих свойств диэлектрическому слою и изменения возможного цветового пространства пигментов по настоящему изобретению. [0084] 944 Каждый из диэлектрических слоев может состоять из одного или другого материала и может иметь одинаковую или различную оптическую или физическую толщину для каждого слоя. 947 Следует понимать, что, когда диэлектрические слои состоят из разных материалов или имеют разную толщину, чешуйки будут иметь разные цвета с каждой стороны, и полученная смесь чешуек в пигменте или смеси красок будет иметь новый цвет, который является комбинацией два цвета. Полученный цвет будет основан на теории аддитивного цвета двух цветов, исходящих с двух сторон хлопьев. При множестве чешуек результирующий цвет будет суммой двух цветов, полученной в результате случайного распределения чешуек, имеющих разные стороны, ориентированные на наблюдателя. [0085] 958 Абсорбирующие слои 128, 130 чешуйки 120 могут состоять из любого абсорбирующего материала, имеющего желаемые абсорбционные свойства, включая как селективные абсорбирующие материалы, так и неселективные абсорбирующие материалы. 961 Например, абсорбирующие слои могут быть сформированы из неселективных 18-12-2020 23
  • 24.
    абсорбирующих металлических материалов,нанесенных до такой толщины, при которой абсорбирующий слой является, по меньшей мере, частично абсорбирующим, или полупрозрачным. Неограничивающие примеры подходящих материалов поглотителя включают металлические поглотители, такие как хром, алюминий, никель, палладий, платина, титан, ванадий, кобальт, железо, олово, вольфрам, молибден, родий, ниобий, а также другие поглотители, такие как углерод, графит, кремний, германий, кермет, оксид железа или оксиды других металлов, металлы, смешанные в диэлектрической матрице, и другие вещества, которые способны действовать как однородный или селективный поглотитель в видимом спектре. Различные комбинации, смеси, соединения или сплавы вышеупомянутых абсорбирующих материалов могут быть использованы для образования абсорбирующих слоев чешуек 120. [0086] 976 Примеры подходящих сплавов вышеуказанных абсорбирующих материалов включают инконель (Ni-Cr-Fe), нержавеющие стали, сплавы Hastal (Ni-Mo-Fe; Ni-Mo-Fe-Cr; Ni-Si-Cu) и сплавы на основе титана, такие как титан, смешанный с углеродом (Ti / C), титан, смешанный с вольфрамом (Ti / W), титан, смешанный с ниобием (Ti / Nb), и титан, смешанный с кремнием (Ti / Si), и их комбинации. 981 Слои поглотителя также могут состоять из поглощающего оксида металла, сульфида металла, карбида металла или их комбинаций. Например, одним предпочтительным абсорбирующим сульфидным материалом является сульфид серебра. Другие примеры подходящих соединений для абсорбирующих слоев включают соединения на основе титана, такие как нитрид титана (TiN), оксинитрид титана (TiNxOy), карбид титана (TiC), карид нитрида титана (TiNxCz), карбид оксинитрида титана (TiNxOyCz), силицид титана. (TiSi2), борид титана (TiB2) и их комбинации. В случае TiNxOy и TiNxOyCz предпочтительно x = от 0 до 1, y = от 0 до 1 и z = от 0 до 1, где x + y = 1 в TiNxOy и x + y + z = 1 в TiNxOyCz. Для TiNxCz предпочтительно x = от 0 до 1 и z = от 0 до 1, где x + z = 1. В качестве альтернативы абсорбирующие слои могут состоять из сплава на основе титана, размещенного в матрице из Ti, или могут состоять из Ti, размещенного в матрице сплава на основе титана. [0087] 996 Специалисту в данной области техники будет понятно, что слой поглотителя также может быть сформирован из магнитного материала, такого как сплав кобальта и никеля. 998 Это упрощает производство устройства или конструкции магнитного изменения цвета за счет уменьшения количества требуемых материалов. [0088] 1003 Слои поглотителя формируются так, чтобы иметь физическую толщину в диапазоне от 18-12-2020 24
  • 25.
    примерно 30 допримерно 500 Å, а предпочтительно от примерно 50 до примерно 150 Å, в зависимости от оптических констант материала слоя поглотителя и желаемого сдвига пика. 1007 Каждый абсорбирующий слой может состоять из одного или другого материала и может иметь одинаковую или разную физическую толщину для каждого слоя. [0089] 1012 ИНЖИР. 4 изображает отражающую магнитную чешуйку или частицу («RMP») 140 согласно другому варианту осуществления изобретения. 1014 RMP 140 представляет собой двухслойную несферическую конструкцию со слоем 142 отражателя, по существу окружающим и изолирующим магнитный слой 144 сердечника. Путем вставки магнитного слоя внутрь слоя отражателя оптические свойства слоя отражателя не ухудшаются, и слой отражателя остается высоко отражающим. RMP 140 может использоваться как частица пигмента или может использоваться как центральная часть с дополнительными слоями, нанесенными поверх нее. Магнитный слой и отражающий слой могут быть изготовлены из тех же материалов, которые обсуждались в отношении RMF 120. В альтернативном варианте осуществления диэлектрический слой может быть необязательно добавлен к слою 142 отражателя, чтобы добавить RMP 140 долговечность, жесткость и устойчивость к коррозии. [0090] 1028 ИНЖИР. 5 изображены альтернативные структуры покрытия (с пунктирными линиями) для магнитной пигментной чешуйки 160, меняющей цвет, в форме инкапсулята на основе либо RMF, либо RMP согласно другим вариантам осуществления изобретения. 1031 Чешуйка 160 имеет секцию 162 магнитопровода, которая представляет собой либо RMF, либо RMP, на которую может быть нанесено покрытие посредством герметизирующего диэлектрического слоя 164, по существу окружающего секцию 162 магнитного сердечника. Слой 166 поглотителя, который покрывает диэлектрический слой 164, обеспечивает внешнюю инкапсуляцию чешуек 160. Полусферические пунктирные линии на одной стороне чешуйки 160 на фиг. 5 показывают, что диэлектрический слой 164 и слой 166 поглотителя могут быть сформированы как непрерывные слои вокруг секции 162 магнитопровода. [0091] 1042 В качестве альтернативы, секция 162 магнитного сердечника и диэлектрический слой могут быть в форме пакета хлопьев тонкопленочного сердечника, в котором противоположные диэлектрические слои 164a и 164b предварительно сформированы на верхней и нижней поверхностях, но не по крайней мере на одной боковой 18-12-2020 25
  • 26.
    поверхности магнитопровода. секция162, с абсорбирующим слоем 166, заключающим стопку тонких пленок. 1048 Процесс инкапсуляции также может быть использован для формирования дополнительных слоев на чешуйке 160, таких как покрывающий слой (не показан). Пигментная чешуйка 160 демонстрирует дискретный сдвиг цвета, так что пигментная чешуйка имеет первый цвет при первом угле падающего света или наблюдения и второй цвет, отличный от первого цвета при втором угле падающего света или наблюдения. [0092] 1057 ИНЖИР. 6 изображена композитная магнитная пластинка (CMF) 220, которая содержит центральный диэлектрический опорный слой 222 с первым и вторым магнитными слоями 224, 226 на его противоположных основных поверхностях. 1060 За счет вставки диэлектрического слоя между магнитными слоями CMF 120 значительно стабилизируется и укрепляется, имея повышенную жесткость. Дополнительные диэлектрические слои (не показаны) могут быть необязательно добавлены поверх магнитных слоев 224, 226. Эти дополнительные диэлектрические слои добавляют CMF 220 долговечность, жесткость и устойчивость к коррозии. CMF 220 может использоваться как пластинка пигмента или может использоваться как секция магнитопровода с нанесенными поверх нее дополнительными слоями. Магнитные слои 224, 226 могут быть сформированы из любого из магнитных материалов, описанных ранее. [0093] 1072 Диэлектрический материал, используемый для опорного слоя 222, предпочтительно неорганические, так как было обнаружено, неорганические диэлектрические материалы должны иметь хорошие характеристики хрупкости и жесткости. 1075 Различные диэлектрические материалы, которые можно использовать, включают фториды металлов, оксиды металлов, сульфиды металлов, нитриды металлов, карбиды металлов, их комбинации и тому подобное. Диэлектрические материалы могут быть в кристаллическом, аморфном или полукристаллическом состоянии. Эти материалы легко доступны и легко наносятся с помощью процессов физического или химического осаждения из паровой фазы. Примеры подходящих диэлектрических материалов включают фторид магния, моноксид кремния, диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана, оксид вольфрама, нитрид алюминия, нитрид бора, карбид бора, карбид вольфрама, карбид титана, нитрид титана, нитрид кремния, сульфид цинка, стеклянные хлопья. , алмазоподобный углерод, их комбинации и т.п. В качестве альтернативы опорный слой 222 может состоять из предварительно отформованного диэлектрического или керамического материала предварительных хлопьев, имеющего высокое соотношение размеров, такого как природный пластинчатый минерал 18-12-2020 26
  • 27.
    (например, слюда перосковитили тальк) или синтетические пластинки, сформированные из стекла, оксида алюминия, диоксида кремния, углерода слюдяной оксид железа, слюда с покрытием, нитрид бора, карбид бора, графит, оксихлорид висмута, их различные комбинации и т.п. [0094] 1095 В альтернативном варианте, вместо того, чтобы диэлектрический опорный слой 222, различные полупроводниковые и проводящие материалы, имеющие достаточное отношение растяжения к прочности на сжатие могут функционировать в качестве несущего слоя. 1099 Примеры таких материалов включают кремний, силициды металлов, полупроводниковые соединения, образованные из любых элементов группы III, IV или V, металлы, имеющие объемно-центрированную кубическую кристаллическую структуру, металлокерамические композиции или соединения, полупроводниковые стекла, различные их комбинации и тому подобное. . Однако из представленных здесь идей будет понятно, что любой поддерживающий материал, обеспечивающий описанные здесь функциональные возможности и способный действовать как жесткий слой со стеклоподобными качествами, мог бы быть приемлемой заменой одному из этих материалов. [0095] 1111 Толщина несущего слоя 222 может находиться в диапазоне от приблизительно 10 нм до приблизительно 1000 нм, предпочтительно от приблизительно 50 нм до приблизительно 200 нм, хотя эти диапазоны не следует рассматривать как ограничивающие. [0096] 1118 ИНЖИР. На фиг.7 изображена составная магнитная частица (CMP) 240 согласно другому варианту осуществления изобретения. 1120 CMP 240 представляет собой двухслойную несферическую конструкцию с магнитным слоем 242, по существу окружающим и изолирующим центральный опорный слой 244, такой как диэлектрический слой. 1123 Добавляя слой поддержки в магнитном слое, CMP 240 значительно стабилизировалась и жестким. Поддерживающий слой придает пластинке пигмента жесткость и долговечность. Магнитный слой 242 может быть сформирован из любого из магнитных материалов, описанных ранее. Опорный слой 244 может быть сформирован из тех же материалов, описанных выше для опорного слоя 222 CMF 220. CMP 240 может использоваться сам по себе как частица пигмента или может использоваться как секция магнитопровода с нанесенными поверх нее дополнительными слоями. 18-12-2020 27
  • 28.
    Например, может бытьдобавлен внешний диэлектрический слой, чтобы перекрывать и инкапсулировать магнитный слой 242. Этот внешний диэлектрический слой увеличивает прочность, жесткость и устойчивость к коррозии CMP 240. [0097] 1136 ИНЖИР. 8 изображена структура покрытия для чешуйки 260 изменяющего цвет пигмента в форме инкапсулята. 1138 Чешуйчатый 260 имеет тонкий внутренний слой 262, который может быть выполнен из диэлектрического или другого материала, как описано выше для опорного слоя 222. Внутренний слой 262 покрыт со всех сторон магнитным слоем 264, который может состоять из тех же материалов, которые описаны выше для магнитного слоя 102 из RMF 100. Необязательно, отражающий слой 268 может быть нанесен поверх магнитного слоя 264. Подходящие материалы для слоя 268 отражателя включают материалы, описанные для слоя 104 отражателя из RMF 100. Отражающий слой эффективно обеспечивает отражающую функцию чешуйки 260, экранируя магнитный слой 264 от оптического присутствия. Сердцевинный слой 262 и магнитный слой 264 могут быть выполнены в виде CMP 266, на который нанесены другие слои. В качестве альтернативы CMP 266 можно заменить на CMF, например, показанный на фиг. 6. Герметизирующий диэлектрический слой 270 по существу окружает отражающий слой 268 и магнитный слой 264. Слой 272 поглотителя, который перекрывает слой 270 диэлектрика, обеспечивает внешнюю инкапсуляцию чешуйки 260. [0098] 1155 Для формирования слоев диэлектрического и абсорбирующего покрытия путем инкапсуляции можно использовать различные способы нанесения покрытия. 1157 Например, подходящие предпочтительные способы формирования диэлектрического слоя включают осаждение из паровой фазы в вакууме, золь-гель гидролиз, химическое осаждение из паровой фазы в псевдоожиженном слое, последующую плазму на вибрирующие тарелки, заполненные частицами, и электрохимическое осаждение. Подходящие предпочтительные способы формирования абсорбирующих слоев включают вакуумное осаждение из паровой фазы и напыление на механически вибрирующий слой частиц, как раскрыто в общей заявке на патент № № 09/389962, поданной 3 сентября 1999 г., озаглавленный «Способы и устройство для получения пигментов с улучшенными интерференционными свойствами», который включен сюда в качестве ссылки. В качестве альтернативы, покрытие абсорбера может быть нанесено путем разложения в результате пиролиза металлорганических соединений или связанных процессов CVD, которые можно проводить в псевдоожиженном слое. Если дальнейшее измельчение не проводится, эти методы приводят к образованию герметизированной чешуйчатой части сердечника с диэлектриком и абсорбирующими материалами вокруг него. Различные комбинации описанных выше способов 18-12-2020 28
  • 29.
    нанесения покрытия могутиспользоваться во время производства пигментных хлопьев с множественными инкапсулирующими покрытиями. [0099] 1177 ИНЖИР. 9 изображена магнитная пластинка 280 с диэлектрическим покрытием («DMF») в соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения. 1179 DMF 280 представляет собой трехслойную конструкцию, имеющую в целом симметричную тонкопленочную структуру с центральным магнитным слоем и, по меньшей мере, одним диэлектрическим слоем на любой или обеих противоположных основных поверхностях центрального магнитного слоя. Таким образом, как показано, DMF 280 включает магнитный слой 282, расположенный между диэлектрическим слоем 284 и противоположным диэлектрическим слоем 286. Благодаря вставке магнитного слоя между слоями диэлектрика DMF имеет повышенную жесткость и долговечность. [0100] 1189 ИНЖИР. 10 изображает магнитную частицу с диэлектрическим покрытием («DMP») 300 согласно другому варианту осуществления изобретения. 1191 DMP 300 представляет собой двухслойную несферическую конструкцию с диэлектрическим слоем 302, по существу окружающим и изолирующим центральный магнитный слой 304. [0101] 1197 Каждый из слоев в структурах покрытия DMF 280 и DMP 300 может быть сформирован из тех же материалов и толщины, что и соответствующие слои, описанные в предыдущих вариантах осуществления. 1200 Например, диэлектрический слой в DMF 280 и DMP 300 может быть сформирован из тех же материалов и в тех же диапазонах толщин, что и описанный выше для диэлектрического слоя 124 чешуйки 120, а магнитные слои в DMF 280 и DMP 300 могут быть сформированы из из тех же материалов и в тех же диапазонах толщины, как описано выше для магнитного слоя 102 из RMF 100. Каждый из DMF 280 и DMP 300 может использоваться как чешуйка или частица пигмента или может использоваться как секция магнитного сердечника с нанесенными поверх нее дополнительными слоями. [0102] 1211 ИНЖИР. 11 изображает чешуйку 320 изменяющего цвет пигмента согласно другому варианту осуществления изобретения, в котором не используется отражатель. 1213 Чешуйка 320 представляет собой трехслойную конструкцию, имеющую в целом 18-12-2020 29
  • 30.
    симметричную многослойную тонкопленочнуюструктуру на противоположных сторонах секции 322 магнитного сердечника, которая может быть DMF или DMP. Таким образом, первый и второй слои 324a и 324b поглотителя сформированы на противоположных основных поверхностях секции 322 магнитопровода. Эти слои хлопьев 320 могут быть сформированы путем нанесения покрытия на полотно и удаления хлопьев. [0103] 1222 ИНЖИР. 11 дополнительно изображена альтернативная структура покрытия (с пунктирными линиями) для изменяющей цвет чешуйки 320, в которой слой поглотителя нанесен вокруг секции 322 магнитного сердечника в процессе инкапсуляции. 1225 Соответственно, абсорбирующие слои 324a и 324b формируются как часть непрерывного слоя 324 покрытия, по существу окружающего чешуйчатую структуру под ним. [0104] 1231 Таким образом, хлопья 320 пигмента могут быть воплощены либо в виде хлопьев многослойной тонкопленочной стопки, либо в виде частиц, заключенных в многослойную тонкую пленку. 1234 Подходящие материалы и толщина поглотителя, диэлектрика и магнитных слоев чешуйки 320 такие же, как указано выше. [0105] 1239 Различные модификации и комбинации вышеупомянутых вариантов осуществления также рассматриваются в пределах объема изобретения. 1241 Например, дополнительные диэлектрические, абсорбирующие и / или другие оптические покрытия, а также покрытия с органическими красителями или неорганическими красителями могут быть сформированы вокруг каждого из вышеуказанных вариантов осуществления чешуек или частиц или на композитной отражающей пленке до образования чешуек. для получения дополнительных желаемых оптических характеристик. Такие дополнительные покрытия могут придать пигментам дополнительные цветовые эффекты. Например, цветное диэлектрическое покрытие, добавленное к чешуйке, изменяющей цвет, будет действовать как цветной фильтр на чешуйке, обеспечивая субтрактивный цветовой эффект, который изменяет цвет, создаваемый чешуей. [0106] 1254 Другие пигментные чешуйчатые структуры, способы их формирования и дополнительные функции, совместимые с ними, можно найти в Phillips '648, патент 18-12-2020 30
  • 31.
    США No. №4705356, Berning et al., И пат. № 6 157 489, Bradley et al .; Заявка на патент США сер. 1258 №№ 09/685,468 на имя Филипса и др., 09/715,937 на имя Кумбса и др., 09/715,934 на имя Майера и др., 09/389,962 на имя Филипса и др. И 09/539,695 на имя Филипса и др., Раскрытие каждый из которых включен в настоящий документ посредством ссылки. Специалист в данной области техники поймет, в свете раскрытия в данном документе, что магнитные слои, обсужденные ранее, могут быть объединены со структурами покрытия, раскрытыми в вышеупомянутых патентах и заявках, например, путем замены отражающего слоя на RMF или RMP, раскрытые в данном документе. для получения дополнительных полезных структур покрытия. [0107] 1269 Пигментные хлопья и частицы, описанные выше, могут быть вкраплены в пигментную среду для получения намагничивающейся красящей композиции, которую можно использовать в качестве пигментного покрытия для получения покрытых изображений продуктов покрытия по изобретению. 1273 Предпочтительно пигментная среда содержит смолу или смесь смол, которые могут быть высушены или отверждены термическими процессами, такими как термическое сшивание, термическое отверждение или термическое испарение растворителя, или фотохимическим сшиванием. Подходящие пигментные среды включают различные полимерные композиции или органические связующие, такие как алкидные смолы, полиэфирные смолы, акриловые смолы, полиуретановые смолы, виниловые смолы, эпоксидные смолы, стиролы и тому подобное. Подходящие примеры этих смол включают меламин, акрилаты, такие как метилметакрилат, смолы ABS, составы чернил и красок на основе алкидных смол и их различные смеси. [0108] 1285 Пигментная среда также предпочтительно содержит растворитель для смолы. 1286 В качестве растворителя обычно можно использовать либо органический растворитель, либо воду. В среде также можно использовать летучий растворитель. Что касается летучего растворителя, предпочтительно использовать растворитель, который является как летучим, так и разбавляемым, например разбавитель. В частности, более быстрое высыхание пигментной среды может быть достигнуто путем увеличения количества растворителя с составом с низкой температурой кипения, такого как метилэтилкетон (MEK). [0109] 1296 Предпочтительно, пигментная среда содержит смолу или смесь смол, которые могут быть высушены или отверждены реакцией при комнатной температуре. 18-12-2020 31
  • 32.
    1298 Когда пигментнаясреда может быть отверждена путем нагревания, необходимо нагреть продукт с покрытием после того, как магнитные чешуйки закрепятся внутри слоя покрытия, путем приложения тепла, например, от нагретого нагнетателя воздуха или инфракрасного излучения. [0110] 1305 В предпочтительном варианте осуществления пигментная среда представляет собой среду, которая может отверждаться ультрафиолетовым излучением, например, УФ- отверждаемая смола. 1308 Покрытие из такой смолы можно отвердить, например, с помощью ртутной лампы. [0111] 1312 Кроме того, хлопья и частицы, используемые в пигментном покрытии, могут быть необязательно смешаны с различными добавочными материалами, такими как другие обычные пигментные хлопья, частицы или красители различных оттенков, цветности и яркости, для достижения желаемых цветовых характеристик. 1316 Например, хлопья могут быть смешаны с другими традиционными пигментами либо интерференционного типа, либо невмешательства, чтобы получить ряд других цветов. Эта предварительно смешанная композиция затем может быть диспергирована в полимерной среде, такой как краска или чернила, или другой полимерный пигментный носитель для использования в соответствии с раскрытыми здесь способами. [0112] 1324 Примеры подходящих добавочных материалов, которые могут быть объединены с хлопьями по настоящему изобретению, включают не меняющие цвет пластинки с высокой насыщенностью или высокой отражающей способностью, которые создают уникальные цветовые эффекты, такие как пластинки MgF2 / Al / MgF2 или пластинки SiO2 / Al / SiO2. 1329 Другие подходящие добавки, которые могут быть смешаны с магнитными изменяющими цвет хлопьями, включают пластинчатые пигменты, такие как многослойные изменяющие цвет хлопья, алюминиевые чешуйки, графитовые чешуйки, стеклянные чешуйки, оксид железа, нитрид бора, слюдяные хлопья, слюдяные хлопья, покрытые интерференцией, TiO2, интерференционные пигменты на основе многослойных пластинчатых силикатных подложек, металл-диэлектрические или полностью диэлектрические интерференционные пигменты и т.п .; и неламеллярные пигменты, такие как алюминиевый порошок, углеродная сажа, синий ультрамарин, пигменты на основе кобальта, органические пигменты или красители, неорганические пигменты на основе рутила или шпинели, природные пигменты, неорганические пигменты, такие как диоксид титана, тальк, фарфоровая глина и нравиться; а также их различные смеси. 18-12-2020 32
  • 33.
    Например, пигменты, такиекак алюминиевый порошок или углеродная сажа, могут быть добавлены для регулирования яркости и других цветовых свойств. [0113] 1345 Обратимся теперь к фиг. 12 и 13 показан другой вариант воплощения нанесенного покрытия 400 с трехмерным изображением. 1347 Продукт 400 покрытия включает намагничивающееся пигментное покрытие 402, нанесенное на подложку 404. Пигментное покрытие 402 и подложка 404 могут состоять из тех же материалов, которые описаны для соответствующих структур в изображенном продукте 20 покрытия. Намагничивающееся пигментное покрытие 402 включает в себя множество чешуек 410, которые обычно параллельны поверхности 430 покрытия, а также множество чешуек 412, которые переориентированы так, чтобы быть непараллельными, от тупых до по существу нормальных, к поверхности 430 покрытие. Хлопья 412 переориентируются магнитным полем, создаваемым листовым магнитом 408, расположенным под подложкой 404. Это создает трехмерное изображение 428, например, в форме буквы «F», как показано, на поверхности пигментного покрытия 402, которое соответствует форме листового магнита 408, лежащего под подложкой 404. Следует понимать, что на поверхности покрытия можно получить множество изображений в зависимости от формы расположенного под ним магнита. [0114] 1364 Когда отображаемый продукт 400 покрытия получают с использованием намагничивающегося покрытия, содержащего изменяющие цвет пигменты, такие как описанные выше, поверхность 430 имеет эффект изменения цвета, в то время как изображение 428 при просмотре из нормального положения кажется черным. 1368 Однако изображение 428 восстанавливает свой нормальный цветовой эффект, когда угол обзора смещается от нормального, так что боковые поверхности чешуек могут быть видны наблюдателю. Когда отображаемый продукт покрытия 400 получают с использованием намагничивающегося покрытия, содержащего структуру, не изменяющую цвет, такую как Al / Fe / Al, поверхность 430 будет серебристого цвета по сравнению с экспонированными слоями алюминия, а изображение 428 будет выглядеть черным из-за нормально ориентированные хлопья. [0115] 1378 В способе изготовления продукта 400 покрытия с изображением намагничивающееся пигментное покрытие 402 наносят в жидкой форме на подложку 404 с помощью любой подходящей техники нанесения покрытия. 1381 Листовой магнит, сконфигурированный в форме желаемого изображения, такой как 18-12-2020 33
  • 34.
    магнит 408, затемпомещается под подложку 404 напротив пигментного покрытия 402, все еще находящегося в жидкой форме. Магнитное поле, окружающее пластинчатый магнит, будет ориентировать магнитные чешуйки в пигментном покрытии 402, как описано ранее, для формирования трехмерного изображения на поверхности пигментного покрытия 402, соответствующего форме магнита. Пигментное покрытие 402 затем затвердевает, закрепляя переориентированные чешуйки в положении, не параллельном поверхности пигментного покрытия. Чтобы гарантировать сохранение хлопьев в переориентированном положении, пигментное покрытие предпочтительно затвердевает под воздействием магнитного поля магнита. Как и в случае способа, описанного со ссылкой на фиг. 1, этот метод обеспечивает изображение с относительно высоким разрешением, поскольку для него требуется только один этап формирования изображения. [0116] 1397 Листовой магнит 408 является лишь одним примером средства для создания магнитного поля, которое можно использовать для получения продукта 400 покрытия с изображением. 1400 Другие подходящие средства для создания магнитного поля, которое можно использовать вместо пластинчатого магнита 408, включают магнитный катод, используемый для магнетронного распыления постоянного тока, намагничиваемую матрицу, которая может быть избирательно намагничена вторичным источником магнитного поля, несколько магнитных полюсов (NS), ориентированных вместе на изображение под подложкой и различные электромагниты, расположенные в разных конфигурациях. [0117] 1410 При использовании магнитного катода изображение создается путем помещения катода под подложку, в то время как лак, содержащий пигмент с магнитными оптически изменяемыми свойствами, все еще находится в жидком состоянии на поверхности подложки. 1414 Расположение магнитов таково, что северный / южный полюса постоянных магнитов расположены так, чтобы создавать поле в виде овальной дорожки. [0118] 1419 При использовании намагничиваемого штампа, например, металлический штамп с вырезом или рельефом изображения на одной его поверхности может быть помещен с вырезом или рельефным изображением штампа рядом с подложкой. 1422 Когда матрица подвергается воздействию магнитного поля, сфокусированного на матрице, матрица передает магнитное поле на намагничивающееся пигментное 18-12-2020 34
  • 35.
    покрытие. В случаевырезанного штампа, такого как числовой блок, трехмерное подобное изображение будет создано в намагничивающемся пигменте в тех местах над штампом. В случае рельефной поверхности на штампе, такой как лицевая сторона, будет создано рельефное трехмерное изображение, при этом степень ориентации намагничиваемых чешуек может контролироваться посредством: 1) управления Магнитным полем, сфокусированным на штампе; и 2) контроль глубины рельефа штампа. Использование намагничиваемого штампа особенно выгодно, поскольку оно обеспечивает как включение / выключение, так и управление величиной магнитного поля. В различных средствах создания магнитного поля, описанных ранее, создаваемое магнитное поле имеет различные силовые линии, ориентированные по существу параллельно поверхности с покрытием в определенных областях, и различные другие силовые линии магнитного поля, ориентированные по существу перпендикулярно поверхности с покрытием. поверхность в других регионах. 1437 В областях между областями по существу параллельных магнитных линий и по существу перпендикулярных магнитных линий магнитные силовые линии расположены под углом. В результате происходит постепенный сдвиг между отображаемым рисунком на покрытой поверхности и не отображаемой поверхностью покрытой поверхности, поскольку магнитные чешуйки ориентированы вместе с магнитными линиями в их местоположении. Плавный переход в ориентации чешуек создает постепенный переход от изображения к покрытой поверхности без изображения. Этот результат усиливает как эффекты изменения цвета, так и трехмерные эффекты. [0119] 1448 Дальнейшее обсуждение магнитных сил, а также других методов создания магнитного поля, включая различные магнитные конфигурации, совместимые с настоящим изобретением, описаны в патентах США No. 1451 №№ 5364689 и 5630877, выданные Kashiwagi, описания которых включены в настоящий документ посредством ссылки. [0120] 1456 Обращаясь к фиг. 14а и 14b изображены последовательные этапы способа многоцветной печати с использованием магнитных пигментов согласно другому аспекту настоящего изобретения. 1459 Преимущество этого метода заключается в том, что хлопья пигмента остаются подвижными в жидкой среде, пока среда не затвердеет. Следовательно, различные участки пигментного покрытия могут избирательно отверждаться в разное время и в разной ориентации. [0121] 18-12-2020 35
  • 36.
    1466 Как показанона фиг. 14a, изделие 500 с нанесенным рисунком или покрытием получают путем первоначального нанесения намагничивающегося пигментного покрытия 502 на подложку 504. 1469 Пигментное покрытие 502, содержащее множество намагничивающихся чешуек 506, взвешенных в лаке или жидкой смоле, которые можно выборочно отверждать воздействием электромагнитного излучения, например, отверждаемой УФ-излучением смолы. Магнитное поле 510 создается любым из подходящих средств создания магнитного поля, описанных выше или известных в данной области техники. Как показано, намагничивающиеся чешуйки выравниваются с линиями магнитного поля так, чтобы быть по существу перпендикулярными поверхности пигментного покрытия 502. Фотомаска 512 с пустотами 514 в ней расположена над пигментным покрытием 502. Пустоты 514 формируются в фотомаске 512 для создания соответствующего желаемого рисунка в изделии 500. Когда чешуйки 506 ориентированы вдоль линий магнитного поля, пигментное покрытие 502 подвергается воздействию электромагнитного излучения, такого как ультрафиолетовый свет УФ-лампы 516, через пустоты 514 в фотошаблоне 512. Благодаря фотомаске 512 только открытые участки пигментного покрытия 502 под пустотами 514 затвердевают, прикрепляя хлопья 506 в этих областях в желаемой ориентации. [0122] 1487 Обратимся теперь к фиг. 14b, магнитное поле 510 изменяется так, что силовые линии магнитного поля переориентируются, например, по существу параллельны поверхности пигментного покрытия 502, или магнитное поле полностью удаляется. 1490 Чешуйки, присутствующие в незатвердевших областях пигментного покрытия 502, переориентируются вдоль силовых линий магнитного поля, например, переориентируются, чтобы быть по существу параллельными поверхности пигментного покрытия 502. После удаления фотошаблона электромагнитное излучение снова применяется к поверхности пигментного покрытия 502, закрепляя оставшиеся переориентированные магнитные чешуйки внутри затвердевшей смолы. Таким образом, выбранные хлопья прикрепляются в нормальном положении в первой области 532, в то время как другие хлопья прикрепляются в параллельном положении во второй области 530, создавая узор на изделии 500. Преимущественно ширина рисунка соответствует ширине, определяемой пустотами в фотомаске. Это позволяет получать изображения с более высоким разрешением, чем можно получить с помощью структурированных магнитных полей. Еще одно преимущество этого метода состоит в том, что он может использовать фиксированное магнитное поле для формирования узорчатых изображений, а не переменное магнитное поле, как требуется в противном случае. [0123] 18-12-2020 36
  • 37.
    1508 Обратимся теперьк фиг. 15а-15с изображены последовательные этапы другого способа многоцветной печати с использованием магнитных пигментов, который является разновидностью метода, показанного на фиг. 14а-14б. 1511 Как показано на фиг. 15а, изделие 540 с нанесенным рисунком или покрытием получают путем первоначального нанесения намагничивающегося пигментного покрытия 502 на подложку 504. Фотомаска 550 с пустотами 554 расположена над пигментным покрытием 502. Магнитное поле 558 создается таким образом, что намагничиваемые чешуйки выравниваются с линиями магнитного поля так, чтобы быть по существу перпендикулярно поверхности пигментного покрытия 502. Пигментное покрытие 502 затем подвергается воздействию электромагнитного излучения, например, от УФ- лампы 516, через пустоты 554 в фотошаблоне 550. Таким образом, открытые участки пигментного покрытия 502 под пустотами 514 затвердевают, закрепляя хлопья в нормальном положении. [0124] 1524 Как показано на фиг. 15b, затем поверх пигментного покрытия 502 помещается другая фотомаска 552, при этом фотомаска 552 имеет другой рисунок пустот 556. 1526 Затем магнитное поле 558 регулируют так, чтобы переориентировать силовые линии магнитного поля в промежуточное положение, тем самым переориентируя намагничиваемые чешуйки в промежуточное положение, например под тупым углом к поверхности пигментного покрытия. Пигментное покрытие 502 затем подвергается воздействию УФ-лампы 516 через пустоту 556 в фотошаблоне 552 для отверждения открытых участков пигментного покрытия 502, таким образом прикрепляя хлопья в промежуточном положении. [0125] 1536 На последнем этапе, показанном на фиг. 15c, магнитное поле 558 изменяется, так что силовые линии магнитного поля переориентируются, чтобы быть по существу параллельными поверхности пигментного покрытия 502. 1539 Чешуйки, присутствующие в незатвердевших областях пигментного покрытия 502, соответственно переориентируются вдоль силовых линий магнитного поля, чтобы быть по существу параллельными поверхности пигментного покрытия 502. Пигментное покрытие 502 снова подвергается воздействию УФ-лампы 516, закрепляя оставшиеся переориентированные магнитные чешуйки в параллельном положении внутри затвердевшего покрытия. Таким образом, конечный продукт изделия 540 с покрытием включает хлопья в трех четко определенных областях 560, 562 и 564, причем каждая область имеет хлопья с различной ориентацией. Конечно, специалист в данной области поймет, что окончательное отверждение покрытия может быть выполнено нагреванием или путем высыхания покрытия при условии, что чешуйки в незатвердевших областях сохраняются в переориентированном положении на 18-12-2020 37
  • 38.
    протяжении всего отверждения. [0126] 1554В способе, показанном на фиг. 15a-15c, последовательные этапы, включающие различные фотошаблоны и четко ориентированные силовые линии магнитного поля, позволяют использовать множество постоянных ориентаций чешуек. 1557 Это позволяет формировать более сложные узоры на печатных или покрытых изделиях. Этот метод особенно выгоден при использовании изменяющих цвет магнитных пигментов, поскольку при просмотре из положения, перпендикулярного поверхности изделия с покрытием, наблюдателю могут быть представлены различные цвета. Это происходит из-за того, что чешуйки в нормальном положении в пигментном покрытии выглядят черными, чешуйки в параллельном положении обеспечивают первый цвет, а чешуйки в промежуточном положении обеспечивают второй цвет. Эти хлопья также меняют цвет при изменении угла обзора, обеспечивая дополнительные цветовые эффекты на поверхности изделия с покрытием. [0127] 1569 Способы, показанные на фиг. 14a-14b и 15a-15c могут использоваться для создания печатных или покрытых изделий с трехмерными изображениями, машиночитаемой магнитной печати, усовершенствованной защитной маркировки, улучшенных оптических эффектов и рисунков изображений, имеющих узкую ширину линии. 1573 Следует понимать, что эти методы могут быть изменены, чтобы включать использование дополнительных фотошаблонов и различных магнитных полей, если необходимо, для создания разнообразных узоров и изображений на изделиях с покрытием. [0128] 1580 В другом аспекте настоящего изобретения предоставляется способ нанесения идентичных или подобных магнитных рисунков на множество предметов одновременно. 1583 Такой способ можно использовать для нанесения магнитных рисунков на множество поверхностей подложки, причем поверхности представляют собой либо множество областей поверхности на одной подложке, либо множество поверхностей на нескольких подложках. Примером таких поверхностей подложки является лист банкнот. В обычных технологиях магнитно-индуцированные узоры создаются на отдельных подложках или изделиях. Нельзя просто воспроизвести магнитное устройство, которое подходит для одного изделия, в матрицу устройств, предназначенных для работы с рядом предметов в непосредственной близости. При создании матрицы или сетки соседние устройства размещаются таким образом, чтобы магнитные приспособления 18-12-2020 38
  • 39.
    располагались настолько близкодруг к другу, что магнитные поля от одного устройства мешали окружающим устройствам. В настоящем способе используются магнитные экранирующие материалы для блокировки помех между устройствами, генерирующими магнитное поле. Магнитные устройства спроектированы таким образом, чтобы каждое устройство максимально увеличивало возможность совмещения хлопьев на каждом отдельном изображении при минимизации утечки на другие изображения. 1598 Такая утечка имеет тенденцию к снижению разрешения изображения, и ее важно избегать. [0129] 1603 Описанный здесь метод может быть легко адаптирован к коммерческим печатным машинам для шелкографии. [0130] 1608 Этот способ включает сначала обеспечение множества поверхностей подложки, причем поверхности сформированы либо как множество областей поверхности на одной подложке, либо как множество поверхностей на нескольких подложках. 1611 Затем на каждую поверхность подложки можно нанести магнитное напечатанное изображение. 1613 В качестве альтернативы может быть предусмотрено устройство обеспечения внешнего магнитного поля, как описано выше. Поверх поверхности подложки или поверх каждого магнитного напечатанного изображения наносится жидкое намагничивающееся пигментное покрытие. Пигментные покрытия могут включать множество несферических магнитных пигментов, диспергированных в пигментном носителе, как описано выше. Устройства, обеспечивающие магнитное поле, и / или поверхности подложки экранируются друг от друга с помощью магнитных экранирующих материалов, блокирующих магнитные помехи. Затем пигментные покрытия подвергаются воздействию магнитных полей либо магнитных печатных изображений, либо устройств, обеспечивающих внешнее магнитное поле, в результате чего выбранные чешуйки в пигментных покрытиях переориентируются в непараллельное или промежуточное положение по отношению к поверхности пигментных покрытий. магнитным полем. Наконец, пигментные покрытия затвердевают, чтобы закрепить выбранные чешуйки в непараллельных или промежуточных положениях для получения изображений на поверхности пигментных покрытий. [0131] 1631 Следующие ниже примеры даны для иллюстрации настоящего изобретения и не предназначены для ограничения объема изобретения. 18-12-2020 39
  • 40.
    [] 1636 ПРИМЕР 1 [0132] 1640Образец трехслойного магнитного покрытия был приготовлен из алюминия 1000 Å, железа 1000 Å и алюминия (Al / Fe / Al) 1000 Å. 1642 Образец покрытия был приготовлен на валковой машине для нанесения покрытий с использованием полиэфирного полотна толщиной 2 мил, покрытого органическим разделительным слоем (растворимым в ацетоне). 1645 После снятия трехслойного покрытия с полотна с образованием хлопьевидных частиц пигмента, частицы были отфильтрованы и отсортированы по размеру путем воздействия на частицы в изопропиловом спирте ультразвукового перемешивания в течение 5 минут с использованием аппарата для ультразвуковой сварки Branson. 1649 Размер частиц определяли с использованием измерителя размера частиц Horiba LA-300 (система на основе лазерного рассеяния). Средний размер частиц был определен как 44 мкм (22 мкм стандартное отклонение) в плоском измерении с гауссовым распределением. После калибровки частицы пигмента фильтровали и сушили. [0133] 1656 Сухую массу магнитного пигмента и связующего (средство для авторемонтной окраски DuPont) в соотношении 1: 4 наносили на тонкий картонный лист (карта Leneta). 1658 «Просачивание» - это нанесение образца краски или чернил на бумагу для оценки цвета. Обычно вытяжка формируется краем шпателя или шпателя путем «вытягивания» небольшого шарика краски или чернил, чтобы получить тонкую пленку краски или чернил. В качестве альтернативы вытяжка производится с помощью стержня Майера, протянутого через карту Leneta и через небольшой шарик краски. Обычный листовой магнит был помещен под карточку во время вытягивания и оставлен на месте до высыхания краски. Результатом воздействия магнитных полей на этот образец пигмента было создание параллельных светлых и темных областей в пигменте. При использовании сверхмалой области просмотра (USAV, 2,3 мм) на спектрофотометре SF-600 DataColor яркие алюминиевые области образца пигмента имели отражательную яркость Y 53%, тогда как темные области имели отражательную яркость 43%. . Однако было трудно подогнать диафрагму к темным и ярким линиям, что наводит на мысль, что разница в яркости может быть больше, чем эти измерения. [] 1674 ПРИМЕР 2 18-12-2020 40
  • 41.
    [0134] 1678 Образец магнитныхчернил получали смешиванием 0,5 г образца магнитного пигмента из Примера 1 (Al / Fe / Al) с 3,575 г стандартного носителя для чернил для глубокой печати (носитель для высоковязких чернил) и 0,175 г сушилки для чернил. 1681 Образец краски был нанесен на бумагу с помощью плоского шпателя. 1682 Магнитная полоса с вырезанным из нее словом «FLEX» размещалась под бумагой на этапе рисования. Узор магнитных линий в высушенных магнитных чернилах был хорошо виден в виде черно-белых (серебристых) полос с легко различимым словом «FLEX». Оптическое изображение слова «FLEX» в образце чернил было видно при нормальном падении и примерно под углом обзора 45 градусов. [] 1690 ПРИМЕР 3 [0135] 1694 Образец магнитной краски был приготовлен, как в Примере 2, с использованием носителя краски для глубокой печати и нанесен на бумагу, за которой помещен листовой магнит. 1697 Магнит имел вырез в виде стилизованной буквы «Ф». В дополнение к ориентации магнитного пигмента (Al / Fe / Al) вдоль силовых линий магнитного поля вырез «F» был вытеснен вверх от бумаги и имел ярко-серебристый вид. 1700 Буква «F» выступала над окружающей областью примерно на 6 микрон. Это было вызвано тем, что бумага была слегка вдавлена в углубление «F» магнита под действием усилия шпателя, вытягивающего высоковязкие чернила для глубокой печати. После того, как бумага расслабилась, область «F» оставалась светлой с хлопьями Al / Fe / Al, ориентированными параллельно поверхности бумаги, но на увеличенной высоте над окружающим покрытием. [] 1709 ПРИМЕР 4 [0136] 1713 Стилизованная буква «F» была вырезана из гибкого листового магнита с помощью точного ножа. 1715 Сдвигающуюся карту помещали сверху и контактировали с листовым магнитом. 1716 Магнитный пигмент, изменяющий цвет, согласно изобретению был смешан с носителем на основе акриловой смолы и нанесен на карту с помощью проволочного стержня 18-12-2020 41
  • 42.
    Майера №22. Результирующеевытягивание имело наложенные друг на друга черные линии с полосами, которые воспроизводили картину поля за пределами стилизованной буквы «F» в магнитном листе под картой. На всей поверхности вытянутой карты наблюдались эффекты изменения цвета. Там, где наблюдали образец стилизованной буквы «F», стилизованная буква «F» имела только эффекты изменения цвета, в то время как фон имел как эффекты изменения цвета, так и наложенные черные линии. [0137] 1727 Вырезанные части листового магнита со стилизованной буквой «F» были использованы в другом вытяжке с тем же магнитным пигментом и носителем, описанными ранее в этом примере. 1730 Результирующая просадка имела наложенные друг на друга черные полосы, которые повторяли картину поля внутри вырезанных элементов магнита, стилизованных под букву «F». Вся поверхность вытяжки проявляла эффект изменения цвета. Там, где наблюдался образец стилизованной буквы «F», стилизованная буква «F» имела как эффекты изменения цвета, так и наложенные черные линии, в то время как фон имел только эффекты изменения цвета. [0138] 1739 Таким образом, в обоих случаях вся поверхность выдаваемых карт демонстрировала эффекты изменения цвета, в то время как области непосредственно над магнитами дополнительно имели наложенные полосатые черные линии из-за структуры магнитного поля. [] 1746 ПРИМЕР 5 [0139] 1750 Был приготовлен магнитный пигмент, изменяющий цвет, со структурой: [0140] 1754 Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr [0141] 1758 Слои MgF2 имели 4 квантовых ямы при 530 нм, а слой Ni был нанесен до непрозрачной толщины. 18-12-2020 42
  • 43.
    1760 Пигмент смешивалис органическим связующим (акриловая смола Union Carbide) с образованием красочной композиции. 1762 Краска была нанесена на подложку из ПЭТ толщиной 10 мил, а магнитный катод, используемый для магнетронного распыления постоянного тока, был помещен под подложку. 1765 Композиция краски состояла из 1 части (мас.) Пигмента на 5 мас. Частей органического связующего. 1767 Было очевидно, что было создано трехмерное изображение со сдвигом цвета, которое двигалось при изменении угла обзора. 1769 В некоторых областях дисперсии пигмента пигмент был ориентирован плоско (яркий пурпурный ореол, видимый при просмотре в нормальном режиме), тогда как другие области были темными из-за ориентации чешуек перпендикулярно нормали. Под углом зрения были отмечены три цвета: черный, зеленый и пурпурный. Черные или темные области соответствуют пигментам, ориентированным «по краю» (нормально) к наблюдателю. Пурпурные области соответствовали пигментам, ориентированным на наблюдателя плоскими (плоскими поверхностями). Зеленые области соответствуют пигментам, ориентированным плоскими поверхностями под углом к наблюдателю. [] 1780 ПРИМЕРЫ 6-22 [0142] 1784 Магнитные свойства коэрцитивной силы, насыщения, остаточной остаточной прочности и прямоугольности различных структур покрытий в фольге, порошках и вытяжках были определены, как показано в таблице 1. 1787 Все эти структуры покрытия подходят для формирования покрытий с нанесенным изображением в соответствии с изобретением. 1789 В каждом случае коэрцитивная сила была меньше 300 Э. Коэрцитивность означает способность материала размагничиваться внешним магнитным полем. Чем выше значение коэрцитивной силы, тем большее магнитное поле требуется для размагничивания материала. Насыщение - это состояние, при котором индукция ферромагнитного материала достигла своего максимального значения с увеличением приложенной силы намагничивания. В точке насыщения все элементарные магнитные моменты стали ориентированы в одном направлении. Насыщенность измеряется в гауссах. Remenance (Bd) - это магнитная индукция, которая остается в магнитном материале после снятия приложенной силы намагничивания. Прямоугольность - это отношение остаточной индукции к индукции насыщения магнитного материала. <sep> ТАБЛИЦА 1 <sep> Пример <sep> <sep> <sep> Макс. <sep> <sep> < sep> <sep> <sep> # <sep> Структура <sep> Дизайн <sep> Поле <sep> Коэрцитивность <sep> Насыщенность <sep> Remenance <sep> Прямоугольность <sep> 6 <sep> Фольга <sep> 18-12-2020 43
  • 44.
    Ni / MgF2/ Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 180 <sep> 4705 <sep> 2555 <sep> 0,54 <sep> 7 <sep> Фольга <sep> Cr / MgF2 /Ni/MgF2/Cr<sep>1998<sep>188<sep>4058<sep>2523<sep>0.62 <sep> 8 <sep> Фольга <sep> CoNi-100 Å <sep> 1998 <sep > 146 <sep> 9840 <sep> 7340 <sep> 0,75 <sep> 9 <sep> Фольга <sep> CoNi-200 Å <sep> 1998 <sep> 111 <sep> 11140 <sep> 9097 <sep > 0,82 <sep> 10 <sep> Фольга <sep> CoNi / MgF2 / CoNi / MgF2 / <sep> 2003 <sep> 92 <sep> 6787 <sep> 5064 <sep> 0,75 <sep> <sep> <sep> CoNi <sep> 11 <sep> Фольга <sep> Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 152 <sep> 6908 <sep> 4162 <sep> 0.60 < sep> 12 <sep> Порошок <sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 135 <sep> 62,4 <sep> 34,61 <sep> 0,55 <sep> 13 <sep> Порошок <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr <sep> 1998 <sep> 83 <sep> 40,07 <sep> 18,94 <sep> 0,47 < sep> 14 <sep> Порошок <sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni <sep> 2003 <sep> 70 <sep> 35.29 <sep> 15,41 <sep> 0,44 <sep> 15 <sep> Порошок <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr <sep> 2003 <sep> 74 <sep> 19,64 <sep> 8,29 <sep> 0,42 <sep> 16 <sep> Порошок <sep> Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 106 <sep> 93,37 <sep> 41,43 <sep> 0,44 <sep> 17 <sep> Draw- <sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni <sep> 2003 < sep> 138 <sep> 1762 <sep> 1082 <sep> 0,61 <sep> <sep> вниз <sep> 18 <sep> вытяжка- <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr < sep> 1998 <sep> 90 <sep> 1516 <sep> 899 <sep> 0,59 <sep> <sep> вниз <sep> 19 <sep> Draw- <sep> Cr / MgF2 / Ni / MgF2 / Cr <sep> 1998 <sep> 72 <sep> 895 <sep> 529 <sep> 0,59 <sep> <sep> вниз <sep> 20 <sep> Draw- <sep> Cr / ZnS / CoNi / ZnS / Cr <sep> 1998 <sep> 271 <sep> 9575 <sep> 6595 <sep> 0,69 <sep> <sep> вниз <sep> 21 <sep> Draw- < sep> Ni / MgF2 / Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 55 <sep> 601 <sep> 382 <sep> 0,64 <sep> <sep> вниз <sep> 22 <sep > Draw- <sep> Ni / MgF2 / Ni <sep> 1998 <sep> 105 <sep> 2262 <sep> 1280 <sep> 0,57 <sep> <sep> вниз [0143] 1829 Настоящее изобретение может быть воплощено в других конкретных формах без отступления от его сущности или основных характеристик. 1831 Описанные варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях только как иллюстративные, а не как ограничительные. Таким образом, объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения, а не предшествующим описанием. Все изменения, которые подпадают под значение и диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны быть включены в их объем. 18-12-2020 44