專利名稱：堅(jiān)固的多層磁性顏料和箔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有磁性特性的多層顏料片和箔。所述顏料片可在磁芯的相對(duì)面上具有一個(gè)疊層結(jié)構(gòu)，或者可以制成在所述磁芯周圍具有封裝層的密封結(jié)構(gòu)。在所述疊層結(jié)構(gòu)中的磁芯包括位于相對(duì)的絕緣層之間的磁層，而所述相對(duì)的絕緣層又位于相對(duì)的反射層之間。類似地，在所述密封結(jié)構(gòu)中的磁芯包括由絕緣層所包圍的磁層，而所述絕緣層又由反射層所包圍。在所述顏料片中的絕緣層能夠在所述片暴露在惡劣環(huán)境中時(shí)從實(shí)質(zhì)上避免所述片被腐蝕。
所述磁性顏料片和箔的一些實(shí)施例展示出不同光的入射角或視角時(shí)的色彩偏移。這些色彩偏移的實(shí)施例展示出離散的色彩偏移，使得以第一光的入射角或視角時(shí)具有第一色彩，以第二光的入射角或視角時(shí)具有不同于所述第一色彩的第二色彩。
所述顏料片可散布在如涂料或墨水這樣的液體介質(zhì)中，以產(chǎn)生著色劑混合物而后用于物體或紙張上。所述箔可被碾壓成不同的物體或可在形成于承載基片上。
通過下面的描述和所附的權(quán)利要求書，本發(fā)明中的這些特征和其它特征就會(huì)變得更加清晰，或者根據(jù)下面的描述來進(jìn)行實(shí)踐，就會(huì)理解本發(fā)明中的這些特征和其它特征。


為了說明本發(fā)明的上述的和其它的特征，下面將結(jié)合在附圖中所示出的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。應(yīng)能夠理解這些附圖僅描述本發(fā)明的典型的實(shí)施例，而并不是對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。將通過參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體更詳細(xì)的描述和說明，在這些附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磁性顏料片的涂層結(jié)構(gòu)的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的磁性顏料片的涂層結(jié)構(gòu)的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例的磁性顏料片的涂層結(jié)構(gòu)的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)可選的實(shí)施例的磁性顏料片的涂層結(jié)構(gòu)的示意圖；和
圖5是根據(jù)本發(fā)明的磁性箔的涂層結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及具有磁層的多層顏料片和箔以及加入有所述磁性片的顏料混合物。所述片和箔可用于產(chǎn)生視覺上察覺不到的安全性能、產(chǎn)生用于安全設(shè)備的錯(cuò)覺或類似三維的影像，或者給產(chǎn)品加上裝飾性特征。與許多常規(guī)的磁性片不同，本發(fā)明中的片不僅由可磁化的材料所組成，而是包括可磁化的材料和不可磁化的材料兩者。例如，本發(fā)明包括顏料片和箔，其中，在磁層和反射層之間設(shè)置絕緣層。當(dāng)暴露在惡劣環(huán)境中時(shí)，所述片和箔中的絕緣層能夠從實(shí)質(zhì)上避免所述片和箔被腐蝕。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)具有鄰接著與如鋁這樣的金屬反射層的磁層的磁性顏料最適合于溫度和濕度受控的環(huán)境。在如戶外、高濕度和鹽霧或鹽溶液這樣的惡劣環(huán)境中，這種磁性顏料就會(huì)由于電負(fù)性更大的金屬，如鋁的電偶腐蝕而剝蝕。
電偶腐蝕(也稱為異金屬腐蝕)是一種過程，在這個(gè)過程中，在將一種材料以某種條件放置并與另一種材料接觸時(shí)，這種材料就會(huì)氧化或腐蝕。電偶腐蝕的發(fā)生必須存在三個(gè)特定條件。第一，必須有兩種電化學(xué)異金屬出現(xiàn)。第二，這兩種金屬必須接觸，以在它們之間提供導(dǎo)電通路。第三，必須還有一個(gè)導(dǎo)電性通路出現(xiàn)，這種導(dǎo)電性通路允許金屬離子從電負(fù)性更大的金屬(陽極)向正電性更大的金屬(陰極)移動(dòng)。如果所述三個(gè)條件中的任何一個(gè)不存在，電偶腐蝕就不會(huì)發(fā)生。
為了降低具有鄰接異金屬的磁性顏料中的腐蝕，將上面所述的三個(gè)電偶腐蝕條件中的一個(gè)除去就足夠了。最容易除去的條件是通過將非常薄的絕緣層置于所述異金屬之間而除去異金屬之間的電接觸。具有這樣的絕緣層的不同片和箔的實(shí)施例在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。
在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，隨著光的入射角或觀察者的視角的變化，所述顏料片和箔在色度和色調(diào)方面具有實(shí)質(zhì)上的偏移。這樣的光學(xué)效應(yīng)是熟知的角色度或“色彩偏移”，并允許感知到的色彩隨著照射角度或觀察角度而變化。因此，這些顏料片和箔以第一光的入射角或視角時(shí)展示出第一色彩，以第二光的入射角或視角時(shí)展示出不同于所述第一色彩的第二色彩。所述顏料片可散布在如涂料或墨水這樣的液體介質(zhì)中，以產(chǎn)生不同的色彩偏移著色劑混合物而后用于的物體或紙張。所述箔可被碾壓成不同的物體或可形成于承載基片上。
一般來講，本發(fā)明中的色彩偏移顏料片可具有位于磁芯層的相對(duì)側(cè)面上的對(duì)稱疊層涂層結(jié)構(gòu)，可具有大部分層位于磁芯層的一個(gè)側(cè)面上的不對(duì)稱涂層結(jié)構(gòu)，或可形成有包圍磁芯的一個(gè)或更多的密封涂層。所述色彩偏移片和箔的涂層結(jié)構(gòu)一般包括磁芯、位于所述磁芯上面的絕緣層、位于所述絕緣層上面的反射層、位于所述反射層上面的電介質(zhì)層和位于所述電介質(zhì)層上面的吸收層，所述磁芯包括磁性或可磁化的層和其它的可選層。此處所使用的關(guān)于這些層之間的關(guān)系的“位于…上面”這個(gè)術(shù)語意味著包括相互之間鄰接的層以及相互之間并不鄰接的層。
本發(fā)明通過實(shí)質(zhì)上獲得更高的色度和亮度來體現(xiàn)出對(duì)常規(guī)的磁性顏料的極大改進(jìn)。通過將磁性不強(qiáng)的材料置于所述反射層內(nèi)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的1)保持所述反射層的反射能力；2)觀察者不能夠?qū)]有磁性材料內(nèi)芯的色彩偏移顏料與有磁性材料芯的色彩偏移顏料區(qū)別開。例如，對(duì)兩個(gè)被涂覆物體并排地進(jìn)行觀察，一個(gè)在涂層中有所述磁性材料的物體和另一個(gè)在涂層中沒有所述磁性材料的物體對(duì)觀察者來說看上去是一樣的。不過，所述磁性色彩偏移顏料還提供除了所述色彩偏移效應(yīng)之外的隱蔽安全特性。因此，利用磁性檢測(cè)系統(tǒng)，在所述顏料中的磁性隱蔽簽名就能夠由磁性探測(cè)器讀出，如法拉第旋轉(zhuǎn)探測(cè)器。
錯(cuò)覺或類似三維的影像效應(yīng)可通過將本發(fā)明中的顏料片暴露在外部磁力中而產(chǎn)生，這樣就將一些所述片的平面定向?yàn)榕c包含所述這些片的涂層的表面正交。沒有被所述磁場定向的顏料片位于基本上與所述涂層表面平行的平的表面上。所述類似三維的影像效應(yīng)是由于粒子的準(zhǔn)直，使得縱橫比用所述磁場定向，即所述顏料片的最長部分本身沿著所述磁力線準(zhǔn)直。此處所公開的能夠采用所述磁性顏料的產(chǎn)生錯(cuò)覺和類似三維的影像的方法在待審美國專利申請(qǐng)No.09/850,421中有詳細(xì)的描述，該專利申請(qǐng)于2001年5月7日遞交，發(fā)明名稱為“利用磁性顏料產(chǎn)生成像涂覆物體的方法”，且其公開的內(nèi)容通過參考合并在本發(fā)明中。
本發(fā)明中的色彩偏移片和箔可利用常規(guī)的薄膜沉積技術(shù)形成，這種技術(shù)是形成薄的涂層結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中所熟知的。這樣的但不是進(jìn)行限制的薄膜沉積技術(shù)的例子包括物理蒸汽沉積(PVD)、化學(xué)蒸汽沉積(CVD)、如PECVD或下游PECVD這樣的等離子加強(qiáng)(PE)變化形式、濺涂、電解沉積，和能夠?qū)е码x散和均勻的薄膜層形成的其它類似的沉積方法。
本發(fā)明中的色彩偏移顏料片可用不同的制造方法形成。例如，所述顏料片可用網(wǎng)狀涂層工藝形成，在這種工藝中，用常規(guī)的沉積技術(shù)將不同的層按順序沉積在網(wǎng)狀材料上，以形成薄膜結(jié)構(gòu)，然后將所述薄膜結(jié)構(gòu)按順序弄碎并從所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上取下，例如，利用溶劑，以形成多個(gè)薄膜片。
在另一種制造方法中，包括至少所述磁層的一個(gè)或多個(gè)薄膜層沉積在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，以形成膜，然后將所述膜按順序弄碎并從所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上取下，以形成多個(gè)顏料預(yù)制片。如果需要，所述預(yù)制片可以通過研磨進(jìn)一步進(jìn)行破碎。所述預(yù)制片然后在按順序進(jìn)行的密封工藝中用剩余的一個(gè)或多個(gè)層進(jìn)行涂覆，以形成多個(gè)顏料片。
在另一種制造方法中，可對(duì)磁性粒子在按順序進(jìn)行的密封工藝中進(jìn)行涂覆，以形成多個(gè)顏料片。當(dāng)使用密封工藝來形成所述片的外層時(shí)，可以理解每個(gè)單獨(dú)的密封層是一個(gè)連續(xù)的層，所述連續(xù)的層由包圍所述片結(jié)構(gòu)的一種材料組成。
現(xiàn)在參看附圖，在這些圖中，相同的結(jié)構(gòu)用相同的參考名稱所表示。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的反射性磁性片(RMF)20。所述RMF 20一般可以是一種對(duì)稱的薄膜結(jié)構(gòu)，所述薄膜結(jié)構(gòu)包括磁層22、位于磁層22的一個(gè)主要表面上面的第一絕緣層25，和位于磁層22的相對(duì)的第二主要表面上面的第二絕緣層26。第一反射層27位于第一絕緣層25上面，第二反射層28位于第二絕緣層26上面。
通過在所述反射層與所述磁層之間插入所述絕緣層就可以避免所述片的電偶腐蝕。另外，利用位于例如在圖1中所示的外反射層之間的磁層，所述反射層的光學(xué)性能就不會(huì)被降低，而且所述片仍保持高的反射性。
對(duì)應(yīng)于RMF20的片可用如前所述的網(wǎng)狀涂覆工藝形成，在所述工藝中，所述不同的層按順序沉積在網(wǎng)狀材料上，以形成薄膜結(jié)構(gòu)，然后將所述薄膜結(jié)構(gòu)按順序弄碎并從所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上取下，以形成多個(gè)片。作為選擇，所述第一和第二反射層27和28可形成為鄰接的反射層29(用虛線示出)的一部分，所述鄰接的反射層29實(shí)質(zhì)上將磁層22以及絕緣層25和26包圍，所述磁層22以及絕緣層25和26已預(yù)先通過網(wǎng)狀涂覆工藝而形成。
所述RMF20可用作顏料片或中心部分，所述中心部分具有位于其上面的另外的層，如在色彩偏移顏料中那樣。在色彩偏移顏料的例子中，保持所述反射層的高反射性對(duì)保持所述顏料的高亮度和色度是重要的。RMF20的涂層結(jié)構(gòu)中的每層將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
所述磁層22可由任何磁性或可磁化的材料所組成，如鎳、鈷、鐵、釓、鋱、鏑、鉺和它們的合金或氧化物。例如，可以采用鈷鎳合金，鈷和鎳的重量比率分別為約80％和20％。所述鈷鎳合金中的這些金屬中的每一種的這種比率可在±10％的范圍內(nèi)變化，且仍可達(dá)到所需的效果。因此，出現(xiàn)在所述合金中的鈷的重量百分比可從70％到90％，且出現(xiàn)在所述合金中的鎳的重量百分比可從10％到30％。其它的合金的例子包括Fe/Si、Ni/Fe(如坡莫合金)、Fe/Ni、Fe/Co、Fe/Ni/Mo和它們的組合。也可以使用SmCo5，NdCo5，Sm2Co17，Nd2Fe14B，Sr6Fe2O3，TbFe2，Al-Ni-Co類型的硬磁性材料和它們的組合，以及Fe3O4，NiFe2O4，MnFe2O4，CoFe2O4類型的尖晶石鐵氧體，或YIG(釔鐵石榴石)或GdIG(釓鐵石榴石)類型的石榴石，以及它們的組合。
雖然這種大范圍的磁性材料可以使用，但在本發(fā)明的一些實(shí)施例中優(yōu)選使用軟磁鐵。此處所使用的術(shù)語“軟磁鐵”指表現(xiàn)出鐵磁性能但暴露在磁力之后具有實(shí)質(zhì)上為零的剩磁的任何材料。軟磁鐵表現(xiàn)出對(duì)所施加的磁場的快速反應(yīng)，但具有非常低的(矯頑磁力(Hc)＝0.05-300奧斯忒(Oe))或?yàn)榱愕拇艌鎏卣?，或者在所述磁場移去之后保持非常低的磁力線。另外，此處所使用的術(shù)語“硬磁鐵”(也稱為永久磁鐵)指表現(xiàn)出鐵磁性能且暴露在磁力之后具有長久的剩磁的任何材料。鐵磁材料是具有實(shí)質(zhì)上大于1的磁導(dǎo)率并表現(xiàn)出磁滯性能的任何材料。
用于形成本發(fā)明中的片和箔中的磁層的磁性材料優(yōu)選具有小于約2000Oe的矯頑磁力，更優(yōu)選小于300Oe。矯頑磁力是指材料能夠被外部磁場去磁的能力。矯頑磁力的值越高，在所述磁場移去之后將所述材料去磁所要求的磁場就越高。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所使用的磁層優(yōu)選是“軟的”磁性材料(容易去磁)，而不是具有較高矯頑磁力的“硬的”磁性材料(難以去磁)。根據(jù)本發(fā)明的磁性色彩偏移設(shè)計(jì)中的箔、顏料或著色劑的矯頑磁力優(yōu)選在約50Oe到約300Oe的范圍內(nèi)。這些矯頑磁力低于標(biāo)準(zhǔn)記錄材料中的矯頑磁力。因此，在磁性色彩偏移顏料和磁性非色彩偏移顏料中使用軟磁體的本發(fā)明的實(shí)施例是對(duì)常規(guī)技術(shù)的改進(jìn)。在顏料片中的這種軟磁性材料的使用能夠使所述片更容易地分散而不會(huì)發(fā)生聚積。
所述磁層22可形成為具有適當(dāng)?shù)膹募s20nm到約3000nm的物理厚度，優(yōu)選從50nm到150nm。
所述絕緣層25和26可由適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料組成，如電介質(zhì)材料或一些半導(dǎo)體材料。例如，所述絕緣層可由氟化鎂、氧化鋁、氧化鎳或它們的組合組成，也可以由適用于薄膜制造工藝并具有適當(dāng)?shù)碾姎饨^緣性能的任何其它絕緣材料組成。
所述絕緣層具有有效的厚度，以通過中斷所述顏料片的金屬反射層(將在下面進(jìn)行描述)與磁層之間的電氣通路而在實(shí)質(zhì)上阻止所述顏料片的腐蝕。例如，所述絕緣層中的每層都有一個(gè)至少約10nm的物理厚度，優(yōu)選約20nm到約40nm。
所述反射層27和28可由不同的反射性材料組成。因?yàn)樗鼈兊母叻瓷湫院鸵子谑褂?，在本發(fā)明中優(yōu)選的材料是一種或多種金屬、一種或多種金屬合金或它們的組合，但非金屬反射性材料也可使用。非限制性的反射層的適當(dāng)?shù)慕饘俨牧系睦影ㄤX、銀、銅、金、鉑、錫、鈦、鈀、鎳、鈷、銠、鈮、鉻、銥和它們的組合物或合金。所述反射層24和26可制成具有約20nm到約1000nm的物理厚度，優(yōu)選約50nm到約100nm。
在片20的一個(gè)可選的實(shí)施例中，可提供一種非對(duì)稱的薄膜片，所述薄膜片包括一個(gè)薄膜疊層結(jié)構(gòu)，所述薄膜疊層結(jié)構(gòu)具有與如圖1所示的所述磁層22的一個(gè)側(cè)面上的層相同的層。在這個(gè)實(shí)施例中，所述非對(duì)稱的片包括磁層22、位于磁層22上面的絕緣層25和位于絕緣層25上面的反射層27。這些層中的每一層可由與上面所述的片20的對(duì)應(yīng)層相同的材料組成并具有相同的厚度。
在另一個(gè)可選的實(shí)施例中，可選擇性地加上相對(duì)的(opposing)電介質(zhì)層，以覆蓋在片20的反射層27和28上。這些相對(duì)的電介質(zhì)層為片20增加了穩(wěn)定性、剛性和抗腐蝕性。作為選擇，可形成密封電介質(zhì)層以在實(shí)質(zhì)上將反射層27和28以及磁層22包覆。所述電介質(zhì)層可選擇為透明的或可進(jìn)行選擇性的吸收，以有助于所述顏料片的色彩效果。這樣的電介質(zhì)層的適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)材料的例子在下面參考圖2中的實(shí)施例進(jìn)行描述。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的基于RMF的磁性色彩顏料片40。所述片40是基本上對(duì)稱的多層薄膜結(jié)構(gòu)，所述多層薄膜結(jié)構(gòu)在RMF 42的相對(duì)的側(cè)面上具有涂層，所述RMF 42具有如圖1中所示的RMF那樣的5層結(jié)構(gòu)。如圖2所示，第一電介質(zhì)層44和第二電介質(zhì)層46分別位于RMF 42的相對(duì)的側(cè)面的上面。第一吸收層48和第二吸收層50分別位于電介質(zhì)層44和46中的每一層的上面。所述RMF 42可用與上面所討論的在圖1中的RMF相同的材料形成，且所述片40的電介質(zhì)層和吸收層將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
對(duì)應(yīng)于片40的片可用前面所述的網(wǎng)狀涂層工藝形成，在所述工藝中，片40的不同的層按順序沉積在網(wǎng)狀材料上，以形成薄膜結(jié)構(gòu)，然后將所述薄膜結(jié)構(gòu)按順序弄碎并從所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上取下，以形成多個(gè)片。
所述電介質(zhì)層44和46作為片40的薄膜疊層結(jié)構(gòu)中的隔片。所述電介質(zhì)層形成為具有有效的光學(xué)厚度，以加上干涉色彩和所需的色彩偏移性能。所述電介質(zhì)層可選擇為透明的或可進(jìn)行選擇性的吸收，以有助于所述顏料的色彩效果。所述光學(xué)厚度是定義為乘積ηd的已知的光學(xué)參數(shù)，其中η是所述層的折射率，d是所述層的物理厚度。一個(gè)層的光學(xué)厚度典型地用等于4ηd/λ的四分之一波的光學(xué)厚度(QWOT)來表示，其中λ是QWOT條件出現(xiàn)時(shí)的波長。根據(jù)所希望的色彩偏移，所述電介質(zhì)層的光學(xué)厚度可在約400nm的設(shè)計(jì)波長的2QWOT到約700nm的設(shè)計(jì)波長的9QWOT的范圍內(nèi)變化，優(yōu)選在400-700nm波長的約2-6QWOT。根據(jù)所希望的色彩特性，所述電介質(zhì)層可具有約100nm到約800nm的物理厚度，優(yōu)選約140nm到650nm。
電介質(zhì)層44和46的適當(dāng)材料包括那些具有“高的”折射率，且在本文中限定為折射率大于約1.65的材料，以及那些具有“低的”折射率且在本文中限定為折射率約為1.65或小于1.65的材料。所述電介質(zhì)層中的每一層可由單一的材料形成或由不同的材料的組合或配置而形成。例如，所述電介質(zhì)層可僅由低折射率材料、僅由高折射率材料、由兩種或更多低折射率材料的混合層或多層、由兩種或更多高折射率材料的混合層或多層、或由低折射率材料和高折射率材料的混合層或多層而形成。此外，所述電介質(zhì)層可部分地或全部由高折射率的/低折射率的電介質(zhì)光學(xué)疊層形成，這將在下面進(jìn)行描述。當(dāng)電介質(zhì)層部分地由電介質(zhì)光學(xué)疊層形成時(shí)，所述電介質(zhì)層的剩余部分可像上面所描述的那樣由單一的材料形成或由不同的材料的組合或配置形成。
用于電介質(zhì)層44和46的適當(dāng)?shù)母哒凵渎什牧系睦影蚧\(ZnS)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋯(ZrO2)、二氧化鈦(TiO2)、類鉆碳、氧化銦(In2O3)、銦錫氧化物(ITO)、五氧化鉭(Ta2O5)、氧化高鈰(CeO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化銪(Eu2O3)、如(II)二鐵(III)氧化物(Fe3O4)和三氧化二鐵(Fe2O3)這樣的鐵氧化物、氮化鉿(HfN)、碳化鉿(HfC)、氧化鉿(HfO2)、氧化鑭(La2O3)、氧化鎂(MgO)、氧化釹(Nd2O3)、氧化鐠(Pr6O11)、氧化釤(Sm2O3)、三氧化銻(Sb2O3)、一氧化硅(SiO)、三氧化硒(Se2O3)、氧化錫(SnO2)、三氧化鎢(WO3)以及它們的組合和類似的材料。
用于電介質(zhì)層44和46的適當(dāng)?shù)牡驼凵渎什牧系睦影ǘ趸?SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、金屬氟化物，如氟化鎂(MgF2)、氟化鋁(AlF3)、氟化鈰(CeF3)、氟化鑭(LaF3)、氟化鈉鋁(如Na3AlF6和Na5Al3F14)、氟化釹(NdF3)、氟化釤(SmF3)、氟化鋇(BaF2)、氟化鈣(CaF2)、氟化鋰(LiF)以及它們的組合，或具有約1.65或更小的折射率的任何其它低折射率材料。例如，有機(jī)單體和聚合物可用作低折射率材料，包括二烯烴或烯烴，如丙烯酸鹽(如甲基丙烯酸鹽)、全氟烯烴、聚四氟乙烯(Teflon)、氟化乙烯丙烯(PEP)、它們的組合和類似的材料。
應(yīng)能夠理解上面所列出的電介質(zhì)材料中的幾種通常以非化學(xué)計(jì)量的形式出現(xiàn)，經(jīng)常卻決于將所述電介質(zhì)材料作為涂層來沉積的具體方法，且上面所列出的化合物名稱表明近似的化學(xué)計(jì)量。例如，一氧化硅和二氧化硅分別具有標(biāo)稱的1∶1和1∶2的硅∶氧比例，但特定的電介質(zhì)涂層的硅∶氧比例相比這些標(biāo)稱值有些微的變化。這樣的非化學(xué)計(jì)量的電介質(zhì)材料也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
如上所述，所述電介質(zhì)層可由高的/低的電介質(zhì)光學(xué)疊層形成，這些疊層具有低折射率(L)和高折射率(H)材料的交替層。當(dāng)電介質(zhì)層由高的/低的電介質(zhì)疊層形成時(shí)，成角度的色彩偏移就取決于在所述疊層中的那些層的合并折射率。所述電介質(zhì)層的適當(dāng)?shù)寞B層結(jié)構(gòu)的例子包括LH、HL、LHL、HLH、HLHL、LHLH或概括為(LHL)n或(HLH)n，其中n＝1-100，以及它們的各種倍數(shù)或組合。例如，在這些疊層中，LH表示低折射率材料和高折射率材料的離散層。
在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，所述高的/低的電介質(zhì)疊層被形成為具有漸變折射率。例如，所述疊層在形成時(shí)可具有多個(gè)層，這些層具有漸變的從低到高的折射率、漸變的從高到低的折射率、漸變的[低到高到低]n的折射率、漸變的[高到低到高]n的折射率，其中n＝1-100，以及它們的組合或倍數(shù)。所述漸變的折射率由相鄰層的折射率的逐步變化所產(chǎn)生，如從低到高的折射率或從高到低的折射率。這些層的漸變的折射率可通過在沉積期間對(duì)氣體進(jìn)行變化或以不同的比例同時(shí)沉積兩種材料(如L和H)來形成。不同的高/低光學(xué)疊層可用來提高色彩偏移性能、為所述電介質(zhì)層提供防反射性能并改變本發(fā)明中的顏料的可能的色彩空間。
所述電介質(zhì)層44和46中的每層可由相同的或不同的材料組成，且每層可具有相同的或不同的光學(xué)或物理厚度?？梢岳斫猱?dāng)所述電介質(zhì)層由不同的材料組成或具有不同的厚度時(shí)，所述這些片就在其每個(gè)側(cè)面呈現(xiàn)出不同的色彩，這樣，顏料或涂料混合物中得到的片的混合就會(huì)呈現(xiàn)出新的色彩，這種色彩是所述兩種色彩的組合。所得到的色彩將基于來自所述片的兩個(gè)側(cè)面的兩種色彩的加色原理。在多種片中，所得到的色彩將會(huì)是所述兩種色彩的和，所述色彩由所述片的任意的分布而產(chǎn)生，這些片具有朝向觀察者的不同定向的側(cè)面。
片40的吸收層48和50可由具有所需吸收特性的任何吸收性材料組成，包括在電磁波頻譜的可視部分上為均勻吸收和非均勻吸收的材料。因此，根據(jù)所希望的色彩特征，可使用選擇性吸收(非均勻吸收)材料或非選擇性吸收(均勻吸收)材料。例如，所述吸收層可由沉積成一個(gè)厚度的非選擇性吸收金屬材料所形成，所述吸收層在這個(gè)厚度上至少部分地吸收或是半透明的。
非限制性的適當(dāng)?shù)奈諏拥牟牧系睦影ń饘傥阵w，如鉻、鋁、鎳、銀、銅、鈀、鉑、鈦、釩、鈷、鐵、錫、鎢、鉬、銠、鈮和它們的對(duì)應(yīng)的氧化物、硫化物和碳化物。其它適當(dāng)?shù)奈詹牧习ㄌ肌⑹?、硅、鍺、金屬陶瓷、氧化鐵或其它的金屬氧化物、混合在電介質(zhì)基體中的金屬和在所述可視光譜中能夠作為非選擇性或選擇性吸收體的其它物質(zhì)?？梢允褂蒙鲜鑫詹牧系慕M合、混合物、化合物或合金，以形成片40的吸收層。
上述吸收材料的適當(dāng)?shù)暮辖鸬睦影ㄒ蚩的藸?Ni-Cr-Fe)、不銹鋼、鎳基高溫合金(如Ni-Mo-Fe、Ni-Mo-Fe-Cr和Ni-Si-Cu)和鈦基合金，如與碳混和的鈦(Ti/C)、與鎢混和的鈦(Ti/W)，與鈮混和的鈦(Ti/Nb)、與硅混和的鈦(Ti/Si)，和它們的組合。
如上所述，吸收層也可由吸收性金屬氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物或它們的組合組成。例如，一種優(yōu)選的吸收性硫化物材料是硫化銀。所述吸收層的適當(dāng)?shù)幕衔锏钠渌影ㄢ伝衔铮绲?TiN)、氮氧化鈦(TiNxOy)、碳化鈦(TiC)、碳氮化鈦(TiNxCz)、碳氧氮化鈦(TiNxOyCz)、硅化鈦(TiSi2)、硼化鈦(TiB2)，和它們的組合。在TiNxOy和TiNxOyCz的情況下，優(yōu)選x＝0到1，y＝0到1，且z＝0到1，TiNxOy中的x+y＝1，TiNxOyCz中的x+y+z＝1。對(duì)于TiNxCz，優(yōu)選x＝0到1，z＝0到1，其中x+z＝1。作為選擇，所述吸收層可由置于基體Ti中的鈦基合金組成，或者可由置于鈦基合金基體中的Ti組成。
本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員可以理解所述吸收層也可由磁性材料形成，如鈷鎳合金或前面所述的其它磁性材料。這就通過降低所要求的材料的數(shù)量而簡化了所述磁性色彩偏移顏料的制造。
根據(jù)所述吸收層材料的光學(xué)常數(shù)和所希望的峰值偏移，所述吸收層形成為具有從約3nm到50nm，優(yōu)選5nm到15nm的物理厚度。所述吸收層中的每一層可由相同的材料或不同的材料組成，并且每一層可具有相同的或不同的物理厚度。
在片40的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，可提供一種不對(duì)稱的色彩偏移片，所述不對(duì)稱的色彩偏移片包括一個(gè)薄膜結(jié)構(gòu)，所述薄膜結(jié)構(gòu)具有與在如圖2中所示的RMF 42的一個(gè)側(cè)面上的層相同的層。因此，所述不對(duì)稱的色彩偏移片包括RMF 42、位于FMF42上面的電介質(zhì)層44，和位于電介質(zhì)層44上面的吸收層48。這些層中的每一層可由與前面對(duì)片40的相應(yīng)層的描述中相同的材料組成并具有與其相同的厚度。此外，不對(duì)稱的色彩偏移片可用前面所述的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂覆工藝形成，在這種工藝中，所述不同的層按順序沉積在網(wǎng)狀材料上，以形成薄膜結(jié)構(gòu)，然后將所述薄膜結(jié)構(gòu)按順序弄碎并從所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上取下，以形成多個(gè)片。
在另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，片40可形成為沒有所述吸收層。在此實(shí)施例中，相對(duì)的電介質(zhì)層44和46由前面所述的高的/低的(H/L)電介質(zhì)光學(xué)疊層形成。因此，電介質(zhì)層44和46可以配置成使得片40具有如下的涂層結(jié)構(gòu)(HL)n/RMF/(LH)n、(LH)n/RMF/(HL)n、(LHL)n/RMF/(LHL)n、(HLH)n/RMF/(HLH)n，或者其它類似的結(jié)構(gòu)，其中n＝1-100，且所述L和H層在設(shè)計(jì)波長時(shí)是1個(gè)四分之一波長(QW)。
作為一般規(guī)律，若在貴金屬表中的兩種金屬的原子勢(shì)能的代數(shù)差大于+/-0.3伏特，那么電偶腐蝕就在這兩種金屬之間發(fā)生。鋁/鎳對(duì)的勢(shì)能是-1.41V，表明當(dāng)具有7層設(shè)計(jì)的顏料浸在電解液或暴露在潮濕的環(huán)境中時(shí)，就會(huì)有一種對(duì)所述顏料中的鋁的電偶腐蝕的驅(qū)動(dòng)力，所述7層設(shè)計(jì)如Cr/MgF2/Al/Ni/Al/MgF2/Cr。這種7層設(shè)計(jì)的顏料對(duì)暴露在堿性或其基溶液中特別敏感。為了降低這樣的顏料中的鋁的腐蝕，通過將此處所描述的絕緣層放置在異金屬Al和Ni之間來消除所述異金屬之間的電氣接觸。在這種方案中，所述7層設(shè)計(jì)顏料就變成了一種9層顏料，如在圖2中所示出的那樣，其中將所述兩個(gè)絕緣層插入所述鋁層與磁層之間，如下所示Cr/MgF2/Al/MgF220nm/磁性復(fù)合材料/MgF220nm/Al/MgF2/Cr
出于制造的方便，本實(shí)施例中的所述兩個(gè)絕緣層可用氟化鎂制成，這種氟化鎂是所述顏料的電介質(zhì)層的一個(gè)組成部分。帶有絕緣層MgF2的顏料的制造要求有兩個(gè)額外的步驟，即將帶有部分涂覆的多層疊層的聚酯卷(網(wǎng))重繞和氟化鎂絕緣層的沉積。在一種可供選擇的制造方案中，所述鋁和磁層可由沉積20nm厚的Al2O3膜來分開，所述沉積通過在有氧時(shí)的鋁的反應(yīng)性蒸發(fā)來進(jìn)行。
在另一個(gè)可供選擇的制造方案中，將所述第一反射層如鋁的表面氧化，且將所述氧化的反射層上面的磁層表面氧化，以在所述異金屬之間形成氧化物膜。對(duì)于這種方法來說，在所述鋁源之后的一個(gè)短距離的下游安裝離子槍，但所述離子槍位于所述磁性材料源的上游。按照這種方法，由于所述第一鋁層由一個(gè)鋁源沉積在第一電介質(zhì)層上，而所述第一電介質(zhì)層已沉積在第一吸收層上，所以所述第一鋁層就穿過一個(gè)氧化區(qū)，其表面在這個(gè)氧化區(qū)氧化，以形成氧化鋁的致密絕緣膜。所述氧壓、離子槍功率和所述聚酯卷的重繞速度都是用來控制所述Al2O3膜的厚度的參數(shù)。在下一個(gè)步驟中，磁性材料(如鎳)沉積在所述絕緣Al2O3膜上。在所述氧化區(qū)，致密的NiO層在所述磁性材料的表面上形成，因此就將所述磁層與其后的第二鋁層絕緣。所述NiO層是一種提供所述鎳層和所述第二鋁層的電氣分離的p類半導(dǎo)體。在所述第二鋁層沉積之后，形成第二電介質(zhì)層，如氟化鎂隔片，其后是第二吸收層，如鉻吸收體，以完成具有以下設(shè)計(jì)的光學(xué)疊層基片/Cr/MgF2/Al/Al2O3/Ni/NiO/Al/MgF2/Cr
在離子槍方法中的絕緣層的厚度可小于20nm，因?yàn)檫@些層具有比用熱或反應(yīng)性蒸發(fā)所沉積的膜更高的密度。這樣的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在穿過涂覆機(jī)械的聚酯卷的數(shù)量方面，所述方法非常類似于用于形成7層疊層的方法，但所述離子槍方法產(chǎn)生一種堅(jiān)固的9層設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)在潮濕的環(huán)境中和電解液中具有抗腐蝕性。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的反射性磁性密封(RME)片60。所述RME 60具有三層涂層結(jié)構(gòu)，所述三層涂層結(jié)構(gòu)具有實(shí)質(zhì)上包圍并密封絕緣層63的反射層62，所述絕緣層包圍芯磁層64。反射層62和磁層64之間的絕緣層63避免片60的電偶腐蝕。此外，在有了位于在如圖3所示的外反射層內(nèi)的磁層之后，所述反射層的光學(xué)性能并不會(huì)降低，且所述反射層保持高的反射性。
所述RME片60可用作顏料粒子，或可用作芯粒子，在所述芯粒子上面加有另外的層。所述反射層62、絕緣層63和磁層64可由與在前面所述的片20中的相應(yīng)的層相同的材料組成并可具有相同的厚度。
在片60的一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，可選擇在反射層62上加上一種電介質(zhì)層，以為片60增加穩(wěn)定性、剛性和抗腐蝕性。所述電介質(zhì)層可選擇為透明的，或可進(jìn)行選擇性的吸收，以有助于所述片的色彩效果。
圖4示出了磁性色彩偏移顏料片80的可供選擇的涂層結(jié)構(gòu)(用虛線示出)，所述片80是基于在圖1和圖3中所描述的RMF或RME片中的任何一個(gè)的密封形式。所述片80有一個(gè)磁芯部分82，所述磁芯部分82可以是RMF或可以是RME片，并可由密封電介質(zhì)層84所覆蓋，所述密封電介質(zhì)層84實(shí)質(zhì)上將磁芯部分82包圍。覆蓋電介質(zhì)層84的吸收層86為片80提供外部密封。圖4中片80的一個(gè)側(cè)面上的半球形虛線表示電介質(zhì)層84和吸收層86可形成為圍繞磁芯部分82的鄰接層。
作為選擇，所述磁芯部分82和電介質(zhì)層可以是薄膜芯的片狀疊層形式，在這種疊層中，相對(duì)的電介質(zhì)層84a和84b在頂部和底部表面上預(yù)先形成，但并不在作為一種RMF的磁芯部分82的至少一個(gè)側(cè)面表面上預(yù)先形成，吸收層86密封所述薄膜疊層。也可利用密封方法來在片80上形成另外的層，如封蓋層(未示出)。所述顏料片80呈現(xiàn)出離散色彩偏移，以使所述顏料片具有在第一光入射角或視角時(shí)的第一色彩和在第二光入射角或視角時(shí)的不同于所述第一色彩的第二色彩。
在另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，片80可形成為沒有所述吸收層。在此實(shí)施例中，電介質(zhì)層84由類似于前面所述的電介質(zhì)光學(xué)疊層的鄰接的高/低(H/L)電介質(zhì)光學(xué)涂層形成。因此，電介質(zhì)層84可具有涂層結(jié)構(gòu)(HL)n、(LH)n、(LHL)n、(HLH)n，或者其它類似的結(jié)構(gòu)，其中n＝1-100，且所述L和H層在設(shè)計(jì)波長時(shí)是1個(gè)QW。
不同的常規(guī)涂覆方法可以用在通過密封形成所述電介質(zhì)層和吸收層的過程中。例如，形成所述電介質(zhì)層的適當(dāng)?shù)姆椒òㄕ婵照羝练e、溶膠-凝膠狀態(tài)相互轉(zhuǎn)換水解、流化床中的CVD、到充滿粒子的振動(dòng)盤上的下游等離子，以及電化學(xué)沉積。形成所述吸收層的適當(dāng)方法包括真空蒸汽沉積，和向機(jī)械振動(dòng)床濺涂粒子，如在美國專利No.6,241,858中所公開的那樣，該專利通過參考合并到本發(fā)明中。作為選擇，所述吸收涂層可利用對(duì)有機(jī)金屬化合物的高溫分解的分解方法和可在流化床中進(jìn)行的相關(guān)的CVD方法進(jìn)行沉積。若沒有進(jìn)行進(jìn)一步的研磨，這些方法會(huì)產(chǎn)生在其周圍具有電介質(zhì)層和吸收層的密封磁芯。上述涂覆方法的各種各樣的組合可在制造具有多個(gè)密封涂層的顏料片中使用。
前述實(shí)施例的不同修改和組合也認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，另外的電介質(zhì)層、吸收層和/或其它的光學(xué)涂層可在上述實(shí)施例中的每個(gè)的周圍形成，以產(chǎn)生更多所需的光學(xué)特征。這樣的額外的涂層可為所述這些顏料提供進(jìn)一步的色彩效果。
此外，可供選擇的透明覆蓋涂層可在前述的顏料實(shí)施例中的每一個(gè)的外表面上形成，以提高穩(wěn)定性。例如，圖2用虛線示出了吸收層50上面的第一透明覆蓋涂層52，和吸收層48上面的第二透明覆蓋涂層54。圖4用虛線示出了包圍吸收層86的可供選擇的透明覆蓋涂層90。所述透明覆蓋涂層可由能夠提供保護(hù)的任何適當(dāng)?shù)耐该鞑牧辖M成，如前面所述的高折射率和低折射率電介質(zhì)材料，以及諸如丙烯酸脂和苯乙烯的聚合物，諸如硅酸鹽和硼硅酸鹽玻璃的玻璃狀材料，或它們的組合。所述透明覆蓋涂層可形成為具有從約5nm到10μm，優(yōu)選從約100nm到約1μm的適當(dāng)?shù)奈锢砗穸取?br> 另外的能夠進(jìn)行修改以像本文中所描述的那樣包括位于磁層和反射層之間的絕緣層的片的實(shí)施例在共同待審的專利申請(qǐng)No.09/844,261中公開，該專利申請(qǐng)于2001年4月27遞交、發(fā)明名稱為“多層磁性顏料和箔”，且其公開內(nèi)容通過參考合并到本發(fā)明中。
本發(fā)明中的顏料片可分散在顏料介質(zhì)中以產(chǎn)生著色劑混合物，所述著色劑混合物可涂覆在多種物體和紙張上。加在介質(zhì)中的所述顏料片產(chǎn)生預(yù)先確定的光學(xué)反應(yīng)，所述光學(xué)反應(yīng)通過輻射入射在所述固化介質(zhì)的表面上。優(yōu)選所述顏料介質(zhì)含有樹脂或樹脂的混合物，這些樹脂或樹脂的混合物可用熱處理方法進(jìn)行干燥或硬化，如熱交聯(lián)、熱凝固、或熱溶劑蒸發(fā)、或用光化學(xué)交聯(lián)。
適當(dāng)?shù)念伭辖橘|(zhì)包括各種各樣的聚合組合物或有機(jī)粘結(jié)劑，如醇酸樹脂、聚脂樹脂、丙烯酸類樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂、乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯和類似的材料。適當(dāng)?shù)臉渲睦影ㄈ矍璋?、如甲基丙烯酸甲酯這樣的丙烯酸脂、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)樹脂、基于醇酸樹脂的墨水和涂料配方，以及它們的各種各樣的混合物。優(yōu)選所述顏料介質(zhì)還包括這些樹脂的溶劑，如有機(jī)溶劑或水。與這些顏料介質(zhì)結(jié)合的片產(chǎn)生能夠直接用作涂料、墨水或可模壓的的塑料材料的著色劑組合物。所述著色劑組合物還可以用作常規(guī)的涂料、墨水或塑料材料的添加劑。
此外，還可以選擇所述的這些片與各種各樣的添加劑材料混和，如常規(guī)的顏料片、粒子或不同色調(diào)、色度和亮度的染料，以獲得所希望的色彩特征。例如，所述的這些片可與其它的常規(guī)顏料混和，無論是干涉類型還是非干涉類型，以產(chǎn)生其它的色彩范圍。這種預(yù)先混和的組合物然后可以分散在聚合物介質(zhì)中，如涂料、墨水、塑料或其它聚合物顏料漆料中，以用常規(guī)的方式來使用。適當(dāng)?shù)奶砑觿┎牧系睦釉谇懊嫣峒暗墓餐龑彽膶＠暾?qǐng)No.09/844,261中公開。
本發(fā)明中的磁性色彩偏移片特別適用于希望得到高色度和穩(wěn)定性的著色劑的應(yīng)用中。通過在著色劑組合物中使用所述磁性色彩偏移片，就可以制造出高色度且堅(jiān)固的涂料或墨水，在這些涂料或墨水中，可變的色彩效果能夠由肉眼注意到。本發(fā)明中的色彩偏移片具有大范圍的色彩偏移性能，包括隨著可變視角，在色度(顏色的純度)上的大的偏移以及在色調(diào)(相對(duì)色彩)上的大的偏移。因此，用含有本發(fā)明的色彩偏移片的涂料涂上顏色的物體會(huì)根據(jù)視角的變化或物體相對(duì)于觀察者的眼睛的角度變化而改變顏色。
本發(fā)明的顏料片可以既容易地又可經(jīng)濟(jì)地用在涂料和墨水中，這些涂料和墨水可涂覆在各種各樣的物體或紙張上，如機(jī)動(dòng)車輛、貨幣和機(jī)密文件、家用電器、建筑結(jié)構(gòu)、地板材料、紡織品、體育用品、電子包裝/外殼、產(chǎn)品包裝，等等。所述色彩偏移片還可以用于形成彩色塑料材料、涂層組合物、擠出物、靜電涂膜、玻璃和陶瓷材料。
一般來講，本發(fā)明中的箔具有非對(duì)稱的薄膜涂層結(jié)構(gòu)，該薄膜涂層結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于上述與薄膜疊層片有關(guān)的任何實(shí)施例中的BMF的一個(gè)側(cè)面上的層結(jié)構(gòu)。所述箔可層壓在各種各樣的物體上或可以形成于承載基片上。本發(fā)明中的箔還可以用在熱印結(jié)構(gòu)中，在所述熱印結(jié)構(gòu)中，利用熱激活粘合劑并將其涂覆在背面上，從而將所述箔的薄膜疊層從基片的釋放層上取下。所述粘合劑既可以涂在與所述基片相對(duì)的箔的表面上，也可以以UV激活的粘合劑的形式施加在所述箔將要被附著的表面上。
圖5示出了形成于基片102上的色彩偏移箔100的涂層結(jié)構(gòu)，所述涂層結(jié)構(gòu)可以是任何適當(dāng)?shù)牟牧希缛嵝訮ET網(wǎng)、承載基片，或其它的塑料材料。所述箔100包括基片102上面的磁層104、磁層104上面的絕緣層106、絕緣層106上面的反射層108、反射層108上面的電介質(zhì)層110、和電介質(zhì)層110上面的吸收層112。所述磁層、絕緣層、反射層、電介質(zhì)層和吸收層可由與前面所述的片20和40中相應(yīng)的層相同的材料組成并可具有相同的厚度。
所述箔100可用網(wǎng)狀涂層工藝形成，且用常規(guī)的沉積技術(shù)將前面所述的不同的層按順序沉積在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上，以形成薄膜箔結(jié)構(gòu)。所述箔100可在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的釋放層上形成，使得能夠?qū)⑺霾错樞蛉∠虏⒏皆谖矬w的表面上。所述箔100還可以形成于承載基片上，所述承載基片可以是沒有釋放層的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
此外，可供選擇的透明覆蓋涂層可在本發(fā)明中的箔上形成以提高穩(wěn)定性。例如，圖5用虛線示出了位于吸收層112上面的透明覆蓋涂層114。所述透明覆蓋涂層114可由提供保護(hù)的任何適當(dāng)?shù)耐该鞑牧辖M成，如前面所述的本發(fā)明的顏料實(shí)施例中的透明覆蓋涂層，所述透明覆蓋涂層114還可以具有與前述的透明覆蓋涂層相同的厚度范圍。
另外的能夠進(jìn)行修改以像本文中所描述的那樣包括位于磁層和反射層之間的絕緣層的箔的實(shí)施例在前面引述的共同待審的專利申請(qǐng)No.09/844,261中公開。其它的實(shí)施例，如具有成對(duì)的光學(xué)可變結(jié)構(gòu)的各種各樣的光學(xué)物品，可以利用本發(fā)明中的磁性顏料片和箔。這樣的光學(xué)物品在專利申請(qǐng)No.09/844,261中公開。磁性顏料和箔的各種各樣的使用也在專利申請(qǐng)No.09/844,261中公開。
下面所給出的實(shí)施例是為了示例本發(fā)明，并不意味對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
實(shí)施例1
具有相同厚度的MgF2和Cr，但具有不同厚度的絕緣層的明亮的色彩偏移顏料片的不同樣品，通過在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上沉積薄膜層而形成。將所述薄膜層剝?nèi)ヒ援a(chǎn)生尺寸減小到約20nm(單片的平均尺寸)的片。
所述第一顏料片樣品具有普通的5層Cr/MgF2/Al/MgF2/Cr設(shè)計(jì)。所述第二顏料片樣品具有磁性并具有7層Cr/MgF2/Al/Ni/Al/MgF2/Cr設(shè)計(jì)。所述第三顏料片樣品具有磁性并具有9層Cr/MgF2/Al/MgF2/Ni/MgF2/Al/MgF2/Cr涂層設(shè)計(jì)。位于所述Al和Ni層之間的MgF2絕緣層的厚度為16nm。除了位于所述Al和Ni層之間的MgF2絕緣層的厚度為23nm之外，所述第四顏料片樣品具有與所述第三樣品相同的9層涂層設(shè)計(jì)。除了位于所述Al和Ni層之間的MgF2絕緣層的厚度為25nm之外，所述第五顏料片樣品具有與所述第三樣品相同的9層涂層設(shè)計(jì)。所述第六顏料片樣品具有磁性并具有9層Cr/MgF2/Al/Al2O3/Ni/Al2O3/Al/MgF2/Cr涂層設(shè)計(jì)。位于所述Al和Ni層之間的Al2O3絕緣層的厚度為20nm。
實(shí)施例2
涂料漆料和實(shí)施例1的樣品的底顏料按9∶1的比例混和來形成涂料樣品。所述涂料樣品散布在具有葉片的聚酯薄片上。干的1”×3”的經(jīng)過涂覆的聚酯片被浸在2重量％的NaOH水溶液中10分鐘。在浸漬試驗(yàn)之前和之后對(duì)每個(gè)樣品的色彩進(jìn)行測(cè)量。色彩差異ΔE用于對(duì)所述進(jìn)行試驗(yàn)的樣品進(jìn)行比較。在L*a*b*色彩空間中的色彩差異ΔE表明色彩差異的程度，而不是色彩差異的方向，且由下面的等式所定義ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2式中ΔL*、Δa*和Δb*分別是L*、a*和b*值的差異。ΔE越大表明由所述顏料片中的薄膜層的剝蝕所導(dǎo)致的色彩差異越大。在此實(shí)施例中，所述ΔE是暴露在NaOH中所導(dǎo)致的色彩變化。表1列出了所有被試驗(yàn)的經(jīng)過涂料樣品的色彩差異。
表1樣品 顏料設(shè)計(jì) 暴露在NaOH中之后的ΔE1 沒有異金屬的5層疊層34.202 沒有絕緣層的7層疊層54.773 帶有16nm厚的MgF2絕緣層的9層疊層 59.934 帶有23nm厚的MgF2絕緣層的9層疊層 39.325 帶有25nm厚的MgF2絕緣層的9層疊層 31.346 帶有20nm厚的Al2O3絕緣層的9層疊層 34.00
如表1所示，浸潤在NaOH中之后，樣品2和3的ΔE大大高于帶有更厚的絕緣層的試樣4-6的ΔE。樣品4-6示出了色彩差異，這些色彩差異可與沒有異金屬的樣品1進(jìn)行比較。
本發(fā)明可以以其它特殊的形式來實(shí)現(xiàn)而并不背離其精神或?qū)嵸|(zhì)性特征。所描述的實(shí)施例在各個(gè)方面都應(yīng)認(rèn)為僅是示范性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書而并不是由前面的描述指明。與所述權(quán)利要求等同的意義和范圍內(nèi)的所有變化都包括在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁性顏料片，包括具有第一主要表面、相對(duì)的第二主要表面和至少一個(gè)側(cè)面表面的中央磁層；位于所述磁層的第一主要表面上的第一絕緣層；位于所述磁層的第二主要表面上的第二絕緣層；位于所述第一絕緣層上面的第一反射層；和位于所述第二絕緣層上面的第二反射層；其中所述這些絕緣層具有實(shí)質(zhì)上避免所述顏料片被腐蝕的有效厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述顏料片呈現(xiàn)出與所述反射層的反射率對(duì)應(yīng)的反射率，并呈現(xiàn)出基于所述磁層的相對(duì)磁性的磁性特征。
3.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二絕緣層位于所述第一和第二主要表面的每一個(gè)表面之上，但并不位于所述磁層的所述至少一個(gè)側(cè)面的表面上。
4.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二反射層形成在實(shí)質(zhì)上將所述磁層和所述絕緣層包圍的鄰接反射層的一部分。
5.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括軟磁性材料。
6.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括矯頑磁力小于約2000Oe的材料。
7.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括矯頑磁力小于約300Oe的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括選自一個(gè)組的材料，所述組由鐵、鎳、鈷、鐵、釓、鋱、鏑、鉺、及其合金或氧化物組成。
9.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括選自一個(gè)組的材料，所述組由Fe/Si、Fe/Ni、Fe/Co、Fe/Ni/Mo，和它們的組合組成。
10.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括硬磁性材料。
11.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括選自一個(gè)組的材料，所述組由SmCo5、NdCo5、Sm2Co17、Nd2Fe14B、TbFe2、和它們的組合組成。
12.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層包括選自一個(gè)組的材料，所述組由Fe3O4、NiFe2O4、MnFe2O4、CoFe2O4、YIG、GdIG、和它們的組合組成。
13.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述磁層有一個(gè)約20nm到約3000nm的物理厚度。
14.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層包括電介質(zhì)材料。
15.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層包括選自一個(gè)組的至少一種材料，所述組由氧化鋁、氟化鎂、氧化鎳、和它們的組合組成。
16.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層有一個(gè)至少約為10nm的物理厚度。
17.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述反射層包括選自一個(gè)組的反射性材料，所述組由鋁、銀、銅、金、鉑、錫、鈦、鈀、鎳、鈷、銠、鈮、鉻、銥、和它們的組合或合金組成。
18.如權(quán)利要求1所述的顏料片，其特征在于，所述反射層有一個(gè)約20nm到約1000nm的物理厚度。
19.一種磁性著色劑組合物，包括顏料介質(zhì)；和分散在所述顏料介質(zhì)中的多個(gè)顏料片，所述顏料片具有與權(quán)利要求1所限定的顏料片實(shí)質(zhì)上相同的多層結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求19所述的著色劑組合物，其特征在于，所述顏料介質(zhì)包括選自一個(gè)組的材料，所述組由丙烯酸三聚氰胺、聚氨酯、聚酯、乙烯樹脂、丙烯酸脂、甲基丙烯酸甲酯、ABS樹脂、環(huán)氧樹脂、苯乙烯、基于醇酸樹脂的墨水和涂料配方，以及它們的混合物組成。
21.一種磁性顏料片，包括中央磁層；實(shí)質(zhì)上包圍所述磁層的絕緣層；和實(shí)質(zhì)上包圍所述絕緣層的反射層；其中所述絕緣層具有實(shí)質(zhì)上避免所述顏料片被腐蝕的有效厚度。
22.如權(quán)利要求21所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層包括電介質(zhì)材料。
23.如權(quán)利要求21所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層包括選自一個(gè)組的材料，所述組由氧化鋁、氟化鎂、氧化鎳、和它們的組合組成。
24.如權(quán)利要求21所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層有一個(gè)約20nm到約40nm的物理厚度。
25.一種磁性著色劑組合物，包括顏料介質(zhì)；和分散在所述顏料介質(zhì)中的多個(gè)顏料片，所述顏料片具有與權(quán)利要求21所限定的顏料片實(shí)質(zhì)上相同的多層結(jié)構(gòu)。
26.一種磁性色彩偏移顏料片，包括具有第一主要表面和相對(duì)的第二主要表面的中央磁層；位于所述磁層的所述第一主要表面上面的第一絕緣層；位于所述磁層的所述第二主要表面上面的第二絕緣層；位于所述第一絕緣層上面的第一反射層；位于所述第二絕緣層上面的第二反射層；位于所述第一反射層上面的第一電介質(zhì)層；位于所述第二反射層上面的第二電介質(zhì)層；位于所述第一電介質(zhì)層上面的第一吸收層；和位于所述第二電介質(zhì)層上面的第二吸收層；其中所述顏料片呈現(xiàn)出離散色彩偏移，使得所述顏料片具有以第一光入射角或視角時(shí)的第一色彩和以第二光入射角或視角時(shí)的不同于所述第一色彩的第二色彩，且所述這些絕緣層具有在實(shí)質(zhì)上避免所述顏料片被腐蝕的有效厚度。
27.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層包括電介質(zhì)材料。
28.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層包括選自一個(gè)組的至少一種材料，所述組由氧化鋁、氟化鎂、氧化鎳、和它們的組合組成。
29.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述絕緣層有一個(gè)約20nm到約40nm的物理厚度。
30.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二電介質(zhì)層包括具有約1.65或更小的折射率的電介質(zhì)材料。
31.如權(quán)利要求30所述的顏料片，其特征在于，所述電介質(zhì)材料選自一個(gè)組，所述組由二氧化硅、氧化鋁、氟化鎂、氟化鋁、氟化鈰、氟化鑭、氟化釹、氟化釤、氟化鋇、氟化鈣、氟化鋰、和它們的組合組成。
32.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二電介質(zhì)層包括具有大于約1.65的折射率的電介質(zhì)材料。
33.如權(quán)利要求32所述的顏料片，其特征在于，所述電介質(zhì)材料選自一個(gè)組，所述組由硫化鋅、氧化鋅、氧化鋯、二氧化鈦、類鉆碳、氧化銦、銦錫氧化物、五氧化鉭、氧化鈰、氧化釔、氧化銪、氧化鐵、氮化鉿、碳化鉿、氧化鉿、氧化鑭、氧化鎂、氧化釹、氧化鐠、氧化釤、三氧化銻、一氧化硅、三氧化硒、氧化錫、三氧化鎢、和它們的組合組成。
34.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二電介質(zhì)層具有實(shí)質(zhì)上相同的光學(xué)厚度。
35.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二電介質(zhì)層由相同的材料組成。
36.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二電介質(zhì)層包括電介質(zhì)光學(xué)疊層，所述電介質(zhì)光學(xué)疊層具有高折射率材料和低折射率材料的多個(gè)交替層。
37.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層包括在電磁波頻譜的可視部分上為均勻吸收性的材料。
38.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層包括在電磁波頻譜的可視部分上為非均勻吸收性的材料。
39.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層包括選自一個(gè)組的吸收性材料，所述組由鉻、鎳、鋁、銀、銅、鈀、鉑、鈦、釩、鈷、鐵、錫、鎢、鉬、銠、鈮、碳、石墨、硅、鍺、和它們的化合物、混合物、或合金組成。
40.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層包括選自一個(gè)組的吸收性材料，所述組由金屬氧化物、金屬硫化物、金屬碳化物、和它們的組合組成。
41.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層有一個(gè)約3nm到約50nm的物理厚度。
42.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層有一個(gè)實(shí)質(zhì)上相同的物理厚度。
43.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層由相同的材料組成。
44.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層形成實(shí)質(zhì)上將所述磁層和所述絕緣層包圍的鄰接反射層的一部分，所述第一和第二電介質(zhì)層形成實(shí)質(zhì)上將所述鄰接反射層包圍的鄰接電介質(zhì)層的一部分，所述第一和第二吸收層形成實(shí)質(zhì)上將所述鄰接電介質(zhì)層包圍的鄰接吸收層的一部分。
45.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二電介質(zhì)層形成實(shí)質(zhì)上將所述反射層、所述絕緣層和所述磁層包圍的鄰接電介質(zhì)層的一部分，且所述第一和第二吸收層形成實(shí)質(zhì)上將所述鄰接電介質(zhì)層包圍的鄰接吸收層的一部分。
46.如權(quán)利要求26所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二吸收層形成實(shí)質(zhì)上將所述電介質(zhì)層、所述反射層、所述絕緣層和所述磁層包圍的鄰接吸收層的一部分。
47.如權(quán)利要求26所述的顏料片，還包括位于所述第一吸收層上面的第一透明覆蓋涂層，和位于所述第二吸收層上面的第二透明覆蓋涂層。
48.如權(quán)利要求44所述的顏料片，還包括包圍所述吸收層的透明覆蓋涂層。
49.如權(quán)利要求45所述的顏料片，還包括包圍所述吸收層的透明覆蓋涂層。
50.如權(quán)利要求46所述的顏料片，還包括包圍所述吸收層的透明覆蓋涂層。
51.一種包括多個(gè)色彩偏移顏料片的磁性色彩偏移顏料組合物，所述顏料片具有與權(quán)利要求26所限定的顏料片實(shí)質(zhì)上相同的多層結(jié)構(gòu)。
52.一種磁性色彩偏移著色劑組合物，包括顏料介質(zhì)；和分散在所述顏料介質(zhì)中的多個(gè)色彩偏移顏料片，所述顏料片具有與權(quán)利要求26所限定的顏料片實(shí)質(zhì)上相同的多層結(jié)構(gòu)。
53.一種色彩偏移磁性顏料片，包括中央磁層；實(shí)質(zhì)上包圍所述磁層的絕緣層；實(shí)質(zhì)上包圍所述絕緣層的反射層；實(shí)質(zhì)上包圍所述反射層的電介質(zhì)層；和實(shí)質(zhì)上包圍所述電介質(zhì)層的吸收層；其中所述絕緣層具有在實(shí)質(zhì)上避免所述顏料片被腐蝕的有效厚度。
54.如權(quán)利要求53所述的顏料片，還包括包圍所述吸收層的透明覆蓋涂層。
55.一種包括多個(gè)色彩偏移顏料片的磁性色彩偏移顏料組合物，所述顏料片具有與權(quán)利要求53所限定的顏料片實(shí)質(zhì)上相同的多層結(jié)構(gòu)。
56.一種磁性色彩偏移著色劑組合物，包括顏料介質(zhì)；和分散在所述顏料介質(zhì)中的多個(gè)色彩偏移顏料片，所述顏料片具有與權(quán)利要求53所限定的顏料片實(shí)質(zhì)上相同的多層結(jié)構(gòu)。
57.一種磁性色彩偏移顏料片，包括具有第一主要表面和相對(duì)的第二主要表面的中央磁層；位于所述磁層的所述第一主要表面上面的第一絕緣層，所述第一絕緣層包括氧化物薄膜；位于所述磁層的所述第二主要表面上面的第二絕緣層，所述第二絕緣層包括氧化物薄膜；位于所述第一絕緣層上面的第一反射層，所述第一反射層包括鋁；位于所述第二絕緣層上面的第二反射層，所述第二反射層包括鋁；位于所述第一反射層上面的第一電介質(zhì)層；位于所述第二反射層上面的第二電介質(zhì)層；位于所述第一電介質(zhì)層上面的第一吸收層；和位于所述第二電介質(zhì)層上面的第二吸收層；其中所述顏料片呈現(xiàn)出離散色彩偏移，使得所述顏料片具有以第一光入射角或視角時(shí)的第一色彩和以第二光入射角或視角時(shí)的不同于所述第一色彩的第二色彩。
58.如權(quán)利要求57所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二絕緣層包括氧化鋁。
59.如權(quán)利要求57所述的顏料片，其特征在于，所述第一和第二絕緣層包括所述磁層的氧化物。
60.如權(quán)利要求57所述的顏料片，其特征在于，所述第一絕緣層包括氧化鋁，所述第二絕緣層包括所述磁層的氧化物。
61.一種色彩偏移干涉結(jié)構(gòu)，包括磁層；位于所述磁層上面的絕緣層；位于所述絕緣層上面的反射層；位于所述反射層上面的電介質(zhì)層；和位于所述電介質(zhì)層上面的吸收層；其中所述干涉結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出離散色彩偏移，使得所述干涉結(jié)構(gòu)片具有以第一光入射角或視角時(shí)的第一色彩和以第二光入射角或視角時(shí)的不同于所述第一色彩的第二色彩，且所述絕緣層具有在實(shí)質(zhì)上避免所述干涉結(jié)構(gòu)被腐蝕的有效厚度。
62.如權(quán)利要求61所述的干涉結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述干涉結(jié)構(gòu)是一種箔。
63.如權(quán)利要求62所述的干涉結(jié)構(gòu)，還包括位于所述吸收層上面的透明覆蓋涂層。
64.如權(quán)利要求62所述的干涉結(jié)構(gòu)，還包括支撐所述箔的基片載體。
65.如權(quán)利要求61所述的干涉結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述干涉結(jié)構(gòu)是一種非對(duì)稱的顏料片。
全文摘要
本發(fā)明提供多層磁性顏料片和箔。所述顏料片可具有位于磁芯的相對(duì)面上的疊層結(jié)構(gòu)，或可形成為具有在磁芯周圍的密封層的密封結(jié)構(gòu)。在所述疊層結(jié)構(gòu)中的磁芯包括夾入在相對(duì)的絕緣層之間的磁層，所述絕緣層又夾入在相對(duì)的反射層之間。類似地，在所述密封結(jié)構(gòu)中的磁芯包括由絕緣層所包圍的磁層，所述絕緣層又由反射層所包圍。當(dāng)所述顏料片暴露在惡劣的環(huán)境中時(shí)，其中的絕緣層防止所述顏料片被腐蝕。所述顏料片和箔的一些實(shí)施例呈現(xiàn)出以不同的光入射角或視角時(shí)的離散色彩偏移。這些顏料片可分散在諸如涂料或墨水這樣的液體介質(zhì)中，以產(chǎn)生著色劑組合物，所述著色劑組合物其后可用于物體或紙張上。所述箔可碾壓成不同的物體或可形成于承載基片上。
文檔編號(hào)H01F1/113GK1748006SQ200380109706
公開日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月13日
發(fā)明者弗拉基米爾·P.·洛夏, 保羅·G.·庫姆斯, 查爾斯·T·麥肯斯, 朱狄山 申請(qǐng)人:Jds尤尼弗思公司