磁性顏料塗層、層壓製品及其製作方法

2023-10-10 09:24:54 1

專利名稱：磁性顏料塗層、層壓製品及其製作方法
磁性顏料塗層、層壓製品及其製作方法本發明涉及一種製造材料的方法，當該材料與適當波長的電磁輻射或者與電 場、磁場或電磁場相互作用時，該材料顯示各向異性特性。本發明還涉及採用該方法可獲得的或者所獲得的產品，特別地包括層壓產品。本發明還涉及該方法的用於多種目的的用途。已知如下方法通過在磁場中對磁性顏料粒子或可磁化顏料粒子進行定向，在 表面塗層中產生可視效果。因此，例如，在US 2 570 856、DE 40 41 467 以及 DE 101 14 445 中描述了磁場
中的金屬粒子的定向。 例如，在DE 20 06 848、DE 36 17 430、DE 43 13 541, DE 43 40 141 以及 DE 44
19 173中描述了使用金屬氧化物的類似方法。例如，根據DE 39 38 055和EP 0 710 508已知可以在相似的環境中使用鐵磁化合物。在DE 44 38 743、EP 0 641 461、EP 0 406 667、EP 0 556 449、DE 10 2004 035 866以及EP 0 710 508中描述了適合於實施這種方法的設備。在這些參考文獻的至少一些中，描述了能夠通過實施這種方法獲得的產品，以 及適合於製造這種產品的材料。在以上參考文獻中描述的方法基本上限於對磁相互作用的使用，並且要求磁性 顏料粒子或可磁化顏料粒子的存在，或者顏料粒子與磁性非顏料粒子或可磁化非顏料粒 子的混合物的存在。針對該背景，本申請的一個目的是提供製造最初提及的材料的替代方法。本發明的另一目的是提供一種主要使用磁相互作用的製造方法，以製造層壓材 料和類似材料，該層壓材料和類似材料包括由中間層連接的至少兩個預製基底。本發明的另一目的涉及提供具有頂部塗層或表面塗層的產品，為該產品提供該 創造性的製造方法可為該產品提供的特性。本發明的另一重要目的是提供層壓產品，其呈現通過應用該創造性的方法而提 供的特性。本發明的其它目的涉及包括根據本發明的材料的多種產品。其它目的涉及將該創造性的方法用於為多種應用提供特定類型的各向異性特 性。根據隨後對本發明更詳細的描述，包括本發明的實施例示例，本發明的其它目 的和優點將是明顯的。一般地，本發明的目的通過獨立權利要求的主題而達到。更具體地，該創造性的方法(如例如在所附權利要求1中所定義的)落入兩個寬 的類別，然而，所述兩個寬的類別共享共同的特徵集合。一般地，本發明的方法包括製造材料，當該材料與適當波長的電磁輻射或者與 電場、磁場或電磁場相互作用時，該材料顯示各向異性特性。所述材料包括自身包括粒子的組分。該組分(因此，一般地，該組分的粒子成分)能夠以影響或導致各向異性材 料特性的方式，或者以至少為所述各向異性材料特性提供相關貢獻的方式，與所述電磁 輻射或者電場、磁場或電磁場相互作用。為實現此目的，至少在製造過程的進程 中的某個時間點，在已經提及的電磁輻 射或者電場、磁場或電磁場的影響下，所述粒子是能夠空間移動的，或者在不同的電磁 輻射或者電場、磁場或電磁場的影響下，它們是能夠空間移動的。在本申請的含義中，「粒子」包括所有類型的能夠獨立地空間移動的粒子，其 具有適當的大小，一般在從納米粒子到直徑為若干毫米以及更大的粒子的範圍內。粒子 可由在以上參考文獻中公開的材料和/或在本說明書中提及的材料中的任何材料形成， 只要它們能夠與電磁輻射和/或磁場、電場或電磁場相互作用，以將它們空間移動到期 望的位置，並且導致所完成的材料的各向異性特性即可。在本公開的含義中的「相互作用」包括一方面的特定材料與另一方面的電磁輻 射和/或電場、磁場或電磁場之間的所有類型的相互作用。具體地，其包括粒子對輻射 或場的反射、吸收以及衰減。在執行該創造性的方法的過程中，以允許粒子的空間移動的粘度提供材料(其 在它的完成狀態下顯示上述各向異性特性)或適當的前體材料(其稍後被轉化、固化或者 以其它方式改變以產生最終材料)。換言之，在各向異性材料的製造過程期間存在如下時間點材料或適當的前體 材料具有相對低的粘度，該粘度足夠低以使得可導致粒子在適當波長的電磁輻射或者電 場、磁場或電磁場的影響下進行空間移動。在這種充分低粘度的狀態下，然後將材料暴 露於所述輻射或場，使得粒子空間移動並且獲得適合於產生所期望的各向異性特性的取 向或位置。通過任何已知方法，例如噴射、翻滾、澆注或鑄造、印刷、浸漬、輥塗、旋轉 蒸發、靜電粉塗覆以及適合於放置組分的任何其它已知方法，可例如在基底上施加包括 粒子的組分。最初討論的參考文獻的方法一般是適合的並且通過引用合併於此。以適當的粘度、並且以所述輻射或場的適當的強度將材料或前體材料暴露於該 輻射或場適當的持續時間，從而導致粒子的空間移動，並且該空間移動持續進行直至粒 子達到與期望的各向異性特性對應的位置為止。一旦這已發生，則例如通過冷卻材料、或者物理乾燥、或者固化材料、或者某 種其它適當的改變來提高材料或前體材料的粘度。這是以如下方式完成的在輻射或場 的影響下獲得的粒子的位置被「凍結」，即，在沒有輻射或場的情況下仍保持該位置。 在該粘度提高步驟期間，對輻射或場的暴露可根據需要而連續或不連續，只要粒子保持 在它們的期望位置即可。粒子的該取向具有為所完成的材料提供期望的各向異性特性的效果，然後通過 將所述材料暴露於適當的電磁輻射或者適當的電場、磁場或電磁場，該各向異性特性可 以在所完成的材料中被檢測到，其中，所述適當的電磁輻射或者適當的電場、磁場或電 磁場可以是或者可以不是在定向粒子的製造步驟的過程中所使用的相同輻射或場。在該創造性的方法的一個寬的類別或方面中，通過磁場或電磁場導致粒子的空 間移動或取向，並且所完成的材料的各向異性特性是顯著的，其在於它們給出了裸眼可見的三維顯現光學效果，然後以可見光照射所完成的材料。在最初提及的參考文獻中討 論了該類型的各向異性特性。在這種情況下，該創造性的方法要求材料包括至少兩個相 同的或不同的預製基底，該預製基底通常為鞘(sheath)或網(web)的形式，然後由至少一 個中間層連接該基底。這是層壓製品和類似的合成基底的典型結構。在這種情況下，該創造性的方法要求連接至少兩個基底的中間層完全地或部分地包括導致或有助於所完成的材料的各向異性特性的粒子。在該創造性的方法的另一個寬的類別或方面中，用於導致粒子的空間移動的力 可以是任何電磁輻射和/或電場、磁場或電磁場，並且為呈現材料的各向異性特性，材 料可以與任何電磁輻射和/或電場、磁場或電磁場相互作用，只要在磁場或電磁場用於 空間移動粒子的情況下，用於呈現所完成的材料的各向異性特性的輻射或場不是可見光 即可，其中，如在上述參考文獻中那樣，當可見光照射所完成的材料時，可見光與所完 成的材料的各向異性特性相互作用，以產生裸眼可見的三維顯現光學效果。在該第二方面中，導致空間移動的輻射或場可以與稍後用於與各向異性材料相 互作用的輻射或場相同。在本發明的該第二方面中，用於空間移動粒子的輻射可以是電輻射或電場。於 是，可有利的是粒子提供有離子或電偶極電荷，並且電輻射或電場包括不均勻或均勻的 靜電場，或交變電場。在本發明的兩個方面的優選實施例中，用於空間移動粒子的場是永磁體的場或 電磁體的場。已驚奇地發現粒子的空間移動可導致包括所述粒子的材料層的變化的厚度，只 要所述材料層的粘度足夠低即可。因此，該創造性的方法可用於改變這種材料層的厚 度。優選地，這將是所完成的材料的外層。該創造性的方法的該方面可用於有意地產生 所述層的表面輪廓，例如用於產生可觸知的(tangible)圖案。一個示例將是盲文(Braille) 字母的形成。材料的各向異性特性可用於產生裸眼不可見的、但是可利用適當的輻射或場 (例如，紅外或質譜分析)檢測到的圖案。要提供有各向異性特性的材料的組分(其包括所述粒子)例如可包括磁性顏料 材料或可磁化顏料材料；與磁性粒子或可磁化粒子混合的非磁性顏料材料或不可磁化顏 料材料；塗有顏料的磁性材料或可磁化材料；以及多種其它材料。在優選實施例中，組分包括從如下材料中選擇的粒子金屬材料；塗有金屬氧 化物或二氧化矽的金屬材料；鐵磁材料；鐵氧體材料；以及通過將非磁性材料與磁性材 料或可磁化材料結合形成的材料。粒子可以是片狀、針狀或者甚至球狀。可使用金屬粉，例如鐵粉、鎳粉、鈷 粉、來源於羰基鐵和/或矽鐵的粉。顏料可包括鈷鎳尖晶石、氧化鐵、以及在以上引用 的文獻中公開的其它材料。包括粒子的組分可以是材料或前體材料的單獨組分，或者包括粒子的組分可形 成所述前體材料或材料。一般地，包括粒子的組分將包括用於粒子的載體或粘結劑，其 中，在許多優選實施例中，將以充足的量提供該載體或粘結劑，從而以允許粒子單獨的 空間移動的方式來嵌入粒子，只要粘結劑或載體材料具有適當低的粘度即可。
典型的載體或粘結劑系統包括清漆系統和粘合劑系統，其包括物理固化或化學 固化的塗層，例如水性或溶劑型熱塑性材料或硬質塑料材料。可替選地，這種系統可包 括無溶劑系統，例如UV (紫外線)固化清漆、粉塗層、液體零VOC系統(例如，環氧胺 或烴基異氰酸酯)以及搪瓷塗層。在大部分實施例中，重要的是材料或前體材料的粘度 (或者假設僅僅是在這樣的材料或前體材料中包括粒子的組分的粘度)能夠以可提供允許 粒子空間移動的低粘度的方式而被熱改變或者經由溶劑或稀釋劑材料的濃度來改變，然 而一旦得到粒子的期望取向，則可以例如通過冷卻或通過去除溶劑或稀釋劑來提高粘度 以「凍結」粒子的取向。當然，在可固化的材料中，未固化的狀態可提供用於定向粒子 的必要低粘度，並且然後可通過使材料固化來實現「凍結」粒子。在許多實施例中，粒子被包含於所完成的材料的表層中，並且通過將頂部塗層 材料或表面塗層材料塗覆到適當的基底上來製作所述表層。於是，被塗覆到基底上的材 料可包含粒子，或者甚至可以稍後再將粒子添加到這種塗層材料。在本發明的與層壓製品和類似材料有關的方面中，粒子被包含於中間層中，用 於粒子的粘結劑或載體可以是層壓粘合劑，特別地，在粘合劑固化或乾燥前處於低粘 度，以將基底接合在一起，從而形成最終的層壓材料。用於空間移動粒子的電磁輻射或者電場、磁場或電磁場例如可以是通過永磁體 或電磁體提供的。永磁體可以是稀土磁體(例如，釹/鐵/硼)、鐵氧體磁體(例如，鍶鐵氧體或鋇 鐵氧體)，以及特別地在後者的情況下，永磁體可採取嵌入在聚乙烯膜中的磁粉的形式， 以形成柔性磁膜。這種膜例如可以從Rheinmagnet購得，其商品名稱為「Permaflex」。 這種膜可以被切割以形成圖案或形狀。優選地使用軸向磁化膜，用於在材料中形成字母 或標誌。這允許產生相當大的三維效果。適合的電磁體可以是具有鐵芯的DC或AC線圈。芯的端面可被整形，以在包括 粒子的材料中產生圖案。若干磁體的陣列能夠用來產生複雜的圖案；可替選地，單個磁體可以是足夠 的。這種磁體可以用於與攜帶包含粒子的組分的基板直接接觸；並且在該情況下， 優選地接觸基板沒有攜帶組分的部位。特別地，在使用磁膜的情況下，這種材料可被放置在加工機器的輥上。可替選 地，磁體可被靜止地放置或者可以是可移動的以跟隨包括粒子的材料的移動路徑。在使用另一類型的輻射或場的情況下，可以以類似於上述關於磁體的方式使用 相應的設備。在該創造性的方法中使用的、以及用於創造性的產品的基板包括金屬(從非常 薄的膜到片材料)、聚合物膜、紙、硬紙板、玻璃、陶瓷、木材、混凝土、織物(紡織品 或無紡布)以及能夠攜帶包括上述粒子的組分的多種其它材料。根據本發明製成的材料具有多種用途。基本上，這些用途包括如用於產生美學 效果的裝飾用途。其它用途在於廣告、標記、防偽、以及內容(說明、指示等)的傳播。
其它用途在於提供技術效果，例如對輻射的特定反射或吸收。根據本發明製成的產品包括封裝材料，例如直立袋(stand-up pouch)；袋，包括薄膜袋；容器，包括桶、盒等。其它用途包括裝 飾的或刻有標記的板、牆段；交通標誌；廣告招貼；覆蓋織 物，例如提供有廣告或說明的油布；例如交通工具特別是汽車上的表面塗層，以及更多 這種應用。實施例示例1包含大約40%的商業上可獲得的氧化鐵黃色顏料(例如，Bayferrox 3960)的聚 酯顏料濃縮物(ACTEGA Rhenania GmbH的Y1-H107)被施加到具有大約25g/m2的乾燥膜 重量的鋁片材料。該片被放置在電磁體上，並且令氧化鐵粒子在電磁體的場中再定向， 從而形成期望的圖案。然後通過在塗層上吹熱空氣來去除溶劑；一旦粘度足夠高以「固定」顏料粒 子，則電磁體被關斷，並且經過在260°C熱固化15秒來完成材料。實施例示例2 為溶劑型聚酯/異氰酸酯層壓粘合劑(ACTEGA Rhenania GmbH的LH066A)提 供10%的商業上可獲得的可磁化羰基鐵粉(例如，Art.44890Fluka)。LaboCombi機器用 於將該層壓粘合劑塗覆到23 μ m的PET基底膜上。顏料經過在乾燥通道中從最終塗覆有 磁膜(Permaflex PF928)的傳輸輥上通過而被定向。然後，在120°C下將該基底對60 μ m 的PE膜進行層壓。實施例示例3在轉印紙上使用溶劑型丙烯酸轉印清漆(ACTEGA Rhenania的D1297型)，其載 有20 %的鈷_鎳-鉻-鐵-尖晶石粒子(ACTEGA Rhenania的Farbkijrper R106)，經
過將轉印紙從相應的磁化裝置上通過來初步產生基本圖形(motif)，隨後在室溫下乾燥一天。在移除轉印紙之後，轉印清漆於是被暫時固定到陶瓷基底上，並且在1050°C的 典型溫度下燃燒該轉印清漆，這導致有機清漆的完全去除並且將鈷鎳尖晶石粒子固定在 陶瓷表面上。在該過程中保留了期望的三維視覺效果。
權利要求
1.一種製造材料的方法，所述材料當與適當波長的電磁輻射或者與電場、磁場或電 磁場相互作用時顯示各向異性特性，所述材料包括包含粒子的組分，所述組分能夠與所 述輻射或場相互作用，以實現或有助於所述各向異性材料特性，所述粒子在所述輻射或 場、或者不同的輻射或場的影響下能夠空間移動，其中a)以允許所述粒子的空間移動的粘度來提供所述材料或適當的前體材料；b)將所述材料或前體材料暴露於所述輻射或場，以導致粒子的空間移動，直到所述 粒子的位置對應於期望的各向異性特性；以及c)提高所述材料或前體材料的粘度，使得在沒有所述輻射或場的情況下仍保持先前 步驟中獲得的所述粒子的位置；d)由此所述材料可包括至少兩個相同的或不同的預製基底，所述兩個相同的或不同 的預製基底由至少一個中間層連接，由此所述中間層完全地或部分地包含所述粒子；以 及e)如果磁場或電磁場用於空間移動所述粒子，則所述材料包括由所述層連接的所述 至少兩個基底，並且當以可見光照射所完成的材料時，所述各向異性特性產生裸眼可見 的三維顯現光學效果。
2.根據權利要求1所述的方法，僅包括方法步驟a)至c)，其中，用於空間移動所述 粒子的所述輻射是電輻射或電場。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述粒子提供有離子或電偶極電荷，並且所述 電輻射或電場包括不均勻靜電場或均勻靜電場、或者交變電場。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，用於空間移動所述粒子的所述場是永磁體的場 或電磁體的場。
5.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，所述粒子的空間移動用於導致包含所 述粒子的材料層的變化的厚度。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，產生所述層的表面輪廓。
7.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，所述材料的各向異性特性形成裸眼不 可見的圖案。
8.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，所述組分包含從以下材料中選擇的粒 子金屬材料、塗有氧化物的金屬材料；鐵磁材料；鐵氧體材料；以及通過將非磁性材 料與磁性材料或可磁化材料結合形成的材料。
9.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，熱改變或者經由溶劑或稀釋劑的濃度 來改變所述材料或前體材料的粘度。
10.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，所述粒子被包含在所述材料的表層 中，並且通過塗覆頂部塗層材料或表面塗層材料來製作所述表層。
11.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，所述粒子被包含在層壓材料的中間層 中，所述層壓材料還包括層壓粘合劑，所述粘合劑接合兩個片狀的預製基底。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，當所述粘合劑的粘度在層壓步驟之前、期間 或之後與其最終值相比仍較低時，實現所述粒子的空間移動。
13.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，通過永磁膜、輥或板來實現所述粒子 的空間移動。
14.根據任意前述權利要求所述的方法，其中，通過電磁裝置實現所述粒子的空間移動。
15.一種具有頂部塗層或表面塗層的產品，所述頂部塗層或表面塗層是通過根據權利 要求1至14中任一項所述的方法可獲得的或者所獲得的。
16.一種通過根據權利要求1至14中任一項所述的方法可獲得的或者所獲得的層壓產品O
17.—種包括通過至少一個中間層接合的至少兩個基底的層壓產品，其中，所述中間 層包括如權利要求1至14中任一項所定義的粒子。
18.根據權利要求17所述的層壓產品，其中，當以裸眼觀察時，所述層壓產品顯示由 所述粒子的各向異性空間排列導致的三維顯現光學效果。
19.根據任意前述權利要求所述的層壓產品，其中，所述基底中的至少之一是聚合物 膜或者紙或硬紙板材料。
20.根據任意前述權利要求所述的層壓產品，其中，所述基底中的至少之一是金屬箔。
21.封裝材料或容器，其包括根據前述權利要求中的任一項所述的材料，特別地，所 述封裝材料或容器為袋、直立袋、薄膜袋或盒的形式。
22.一種硬覆蓋物或建築部件，特別是板或牆段，包括根據任一前述權利要求所述的 材料。
23.—種柔性片型元件，包括根據前述權利要求中的任一項所述的材料，特別地，所 述元件為油布的形式。
24.根據權利要求1至14中任一項所述的方法的用途，用於產生標記、代碼、象形 圖、銘文或任何其它可讀圖案。
25.根據權利要求1至14中任一項所述的方法在輻射或場的屏蔽、反射或傳輸應用中 的用途。
全文摘要
公開一種製造材料的方法，該材料當與適當波長的電磁輻射或者與電場、磁場或電磁場相互作用時顯示各向異性特性，所述材料包括包含粒子的組分，所述組分能夠與所述輻射或場相互作用，以實現或有助於所述各向異性材料特性，所述粒子在所述輻射或場或者不同的輻射或場的影響下能夠空間移動，其中，以允許粒子空間移動的粘度來提供材料或適當的前體材料；將材料或前體材料暴露於輻射或場，以導致粒子的空間移動，直到粒子的位置對應於期望的各向異性特性為止，並且提高材料或前體材料的粘度，使得在沒有輻射或場的情況下仍保持在先前步驟中獲得的粒子的位置，由此所述材料可包括由至少一個中間層連接的至少兩個相同的或不同的預製基底，由此所述中間層完全地或部分地包含粒子，並且如果磁場或電磁場用於空間移動粒子，則所述材料包括由所述層連接的所述至少兩個基底，並且當以可見光照射所完成的材料時，各向異性特性產生裸眼可見的三維顯現光學效果。
文檔編號H01F1/00GK102015125SQ200880129051
公開日2011年4月13日 申請日期2008年5月7日 優先權日2008年5月7日
發明者安德烈·梅洛尼, 麥可·盧卡斯 申請人:阿克特加雷納尼亞有限公司