CN101421800B - 用单层涂覆的具有视觉上可区别的区域的安全图像 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全图象，该图象由均匀地混合在载体中的具有第一颜色的薄片和具有第二不同的颜色的薄片形成。所述具有第二颜色的薄片是磁性可定向的并且所述具有第一颜色的薄片是非磁性的并且在磁场中不能排列或定向。通过将至少一个单层涂覆区域暴露在基本垂直于上面涂覆有薄片涂层的所述基底的磁场中，当所述磁性薄片是直立的并且所述非磁性薄片平躺在所述基底上时提供了具有第一颜色的可视区域。在另一个没有施加磁场的区域中，可以看见具有不同于第一颜色或第二颜色但是由第一颜色或第二颜色形成的第三感觉的颜色的可视区域。

Description

用单层涂覆的具有视觉上可区别的区域的安全图像

技术领域

本发明一般涉及光学可变颜料、薄膜、装置和图像，并且特别是涉及例如在油漆或印刷过程中排列或定向磁性薄片以获得用于安全和装饰用的图像。

背景技术

美国专利3,853,676；5,364,689；6517628；6632275；6702885；6773499；7,045,007；6294010；6243204；68383166以及美国专利申请2003/0143400和2006/0198998涉及颜料和磁性排列的颜料。

基于所有的目的，这些专利和专利申请通过参考在此并入本文中。

光学可变装置被广泛用于装饰的和实用的各种不同的应用中，例如这种装置被用作商品上的安全装置。光学可变装置可以用许多的方式制作以实现不同的效果。光学可变装置的例子包括压印在信用卡和真实的软件文献上的全息图，印刷在钞票、身份证、护照和其它有价值的文件上的变色图像。为了装饰的目的它们可以被印刷在例如摩托车头盔和车轮盖这样的产品上以增强它们的外观效果。

光学可变装置可以被制作成被压制、冲压、粘合或以其他方式附加到物品上的薄膜或箔片，并且也可以使用光学可变颜料制造。一种光学可变颜料通常被称为变色颜料，因为当观察角度和/或照明角度倾斜时，用这种颜料适当印刷的图像的外观颜色会发生改变。一个普通的例子是在20元美钞的右下角用变色颜料印刷的“20”，其作为防伪装置。

一些防伪装置是隐蔽的，而其它的是期望被注意到的。不幸地，一些期望被注意到的光学可变装置并不被广泛地了解，因为所述装置的光学可变方面不是十分地引人注目。例如，用变色颜料印刷的图像的变色在均一的荧光吸顶灯下可能不被注意，而在直射的阳光中或在单点照明下更引人注意。这使得伪造者比较容易地流通没有光学可变特征的伪钞，因为接收者可能没有注意到所述的光学可变特征，或者因为在特定条件下伪钞可能看起来与真钞十分相似。

也可以用磁性颜料制造光学可变装置，在将通常在例如油墨媒介或涂料媒介的载体中的所述颜料施加到表面后，该磁性颜料用磁场排列。但是，用磁性颜料着色主要被用于装饰的目的。例如，已有描述使用磁性颜料来生产已着色的具有显示出三维形状的装饰特征的车轮盖。通过在涂料介质依然处于液态时将磁场施加到产品上从而在已着色的产品上形成图案。该涂料介质具有沿磁场线排列的分散的磁性非球形粒子。所述场具有两个区域。第一区域包含平行于表面定向的并且以所需图案的形状排列的磁力线。第二区域包含与已所述着色的产品表面不平行并且围绕该图案排列的线。为了形成所述图案，具有与所需的图案的形状相对应的形状的永久磁铁或电磁铁被定位在所述已着色产品的下面，从而当涂料还是湿的时候在磁场中定向分散在涂料中的非球形磁性粒子。当涂料干时，由于入射在涂料层上的光线受到已定向的磁性粒子的不同影响，在已着色的产品的表面可以看见图案。

类似地，已有描述在含氟聚合物基质(matrix)中生产薄片磁性粒子的图案的方法。在用液体形式的组合物涂覆产品后，具有所需形状的磁场的磁铁被放置在基底的下面。分散在液体有机介质中的磁性薄片平行于磁场线自行定向，倾斜于最初的平面取向。这种倾斜从垂直于基底的表面变化到最初的定向，其包括薄片基本平行于产品的表面。该平面定向的薄片将入射光反射回观察者，而再次定向的薄片却不会这样，从而在涂层中提供三维图案的外观。

发明内容

本发明的一个目的是通过在同一个图象内结合具有不同性质和特征的薄片将附加特征提供给磁性可定向薄片形成的图象。

本发明的进一步的目的是利用混合在载体中的具有第一颜色的薄片和具有第二不同颜色的薄片的混合物来产生具有第一颜色的可视区域和具有不同于第一颜色或第二颜色但是由第一颜色或第二颜色形成的第三感觉的颜色的可视区域。本发明的一个目的是通过利用磁性和非磁性薄片并将至少一个已涂覆的区域暴露在磁场中来实现这个进一步的目的，该磁场基本垂直于上面涂覆有薄片层的基底。

根据本发明提供了一种安全装置，该装置包括：涂层，该涂层形成具有第一区域和第二区域的图象，所述第二区域在视觉上区别于第一区域并和第一区域邻近地涂覆在基底上，其中，所述涂层是油墨或涂料，并且其中，所述涂层包括多个第一色调的磁性可定向薄片和多个另一种可区别的不同色调的在磁场中不可定向的其它薄片的混合物；其中，在第一区域和第二区域中的薄片的混合物的浓度是基本相同的，其中，第一区域的所述混合物中的磁性可定向薄片被排列以基本直立在所述基底上或相对于所述基底是基本直立的，使得当观察所述图象时看不到所述磁性可定向薄片的侧面，并且其中，在第一区域的所述混合物中的所述不可定向的薄片基本垂直于基本直立的磁性可定向薄片使得所述不可定向的薄片平躺在基底上并平行于基底以使得当观察所述图象时可以看到第一区域内的所述不可定向薄片的侧面，并且

其中，第二区域内的所述混合物中的磁性可定向薄片和不可定向薄片基本平行于所述基底以至于平躺在所述基底上，并且其中，当观察所述图象时可以在第二区域内看到第二区域内的所述可定向薄片和不可定向薄片的侧面，其中，由于在所述第一区域和所述第二区域中的磁性可定向薄片的定向导致的外观上的差别形成了可见的对比。

根据本发明提供了一种形成图象的方法，该方法包括以下步骤：

用在载体内具有薄片的油墨或涂料的涂层以单一的涂覆步骤涂覆基底的第一区域和第二区域，其中，所述薄片透过所述载体可以被看见，并且其中，所述薄片包括基本均匀地分散在所述油墨或涂料中的磁性可定向薄片和非磁性薄片；并且，

施加磁场到第一区域和第二区域中的仅一个，其中，所述场是垂直于所述基底的使得暴露在所述磁场中的所有或大部分的磁性可定向薄片站立在所述基底上以露出它们的边缘而不是它们的面，并且其中，在第一区域和第二区域中的大部分或全部的非磁性薄片仍然基本平躺在所述基底上使得它们的面被暴露出来。

根据本发明的另一个方面提供了一种图象，该图象包括被固定地设置在至少部分透光的粘结剂中的磁性薄片和非磁性薄片的混合物的单一涂层，其中，所述涂层基本均匀使得所述磁性薄片和非磁性的薄片的混合物被均匀地分散在整个所述单一涂层，并且其中，在图象的第一区域中的所有磁性薄片被排列以使得其是直立的并垂直于所述基底，以暴露出每个直立的薄片的边缘，并且其中，在相同区域内的非磁性薄片基本上是平行于所述基底的并且垂直于所述直立的磁性薄片，并且其中，在邻近的第二区域内的所述磁性薄片和非磁性薄片的混合物中的所有磁性薄片和非磁性薄片基本平躺并平行于所述基底，其中，在第一区域和第二区域之间可以看到可对比的颜色差异。在一些情况下，所述的颜色差异被看作是色调上的差异。

附图说明

现在根据本发明来描述本发明的示范性的实施例，其中：

图1a是用含有混合颜料的油墨涂覆的基底。

图1b是显示图1a中的色变(color travel)的色变图。

图1c是根据本发明的实施例的图象，该图像具有施加到基底上的相同的薄片涂层，其中在磁性排列后由于一些所述薄片的排列的作用在不同的区域可以看到两种不同的颜色。

图2是用于形成图1c中的图象的磁铁的透视图。

图3a是图2中所述磁铁和从该磁铁发射的磁场的横截面视图。

图3b是显示磁性薄片和非磁性薄片的定向的磁铁的横截面视图。

图4显示了由图2的磁铁产生的图1c的图象中的图案的分异(differentiation)。

图5a和5b是显示图1c的两个区域中的不同薄片排列的显微照片，其中在图5a中磁性薄片是直立的，而在图5b中磁性薄片是平行于基底平躺的。

图6a和6b是分别在图5a和图5b中显示的照片区域的色变曲线。

图7是显示直立的磁性薄片和平躺的非磁性薄片的粒子的横截面显微照片。

图8是根据本发明形成的与图1c相似的第二图象。

图9a和9b对应于显示了磁性薄片是直立的区域的颜色和所有的薄片基本平行于基底的区域的颜色的图8的图象的色变曲线。

图10a、10b和10c是用含有透明的变色非磁性云母颜料和不透明的有色磁性颜料的墨水印刷在白色背景上的黑色文本上面的鱼的图象。

具体实施方式

在下面的描述中使用了术语磁性薄片和非磁性薄片。基于所有的意图和目的，术语磁性薄片是被磁场所影响并由其暴露所在的磁场排列或定向的薄片。所述薄片本身可以是磁铁也可以不是磁铁。

术语非磁性薄片是当被放置在磁场中时不被影响的薄片；因此其定向或排列将不会改变或被磁场影响。在这个描述中磁性薄片被描述为垂直于支撑它们的基底，或平躺在基底上并平行于基底；但是由于磁场并不是完全垂直于基底或由于薄片停留在其它薄片上，细微的变化可能会发生，并且本发明意味着包括微小的变化。尽管，在理想的图象中，直立的薄片与基底成准确的90度并且平躺的薄片完全平行于基底。当薄片被排列使其直立在基底上时，它们的边缘是可见的，但是由于它们尺寸小而不能被看到。当薄片平行于基底时，它们的面是可见的并且从它们的表面的反射可以看到颜色。

磁性薄片和/或非磁性薄片可以是单层薄片、多层薄片、变色薄片、衍射薄片、珠光薄片或具有其它特定特征的薄片，例如在其上具有隐蔽符号的隐蔽薄片。此外非磁性薄片可以是半透明的。

我们发现，当两种小片状的颜料，其中一种是磁性的而另一种是非磁性的，混合在一起，与液体树脂粘合剂混合，被涂覆在基底的表面并且被置于磁场中时，磁性粒子沿着所述场的磁力线自行排列而没有使附近定位的非磁性粒子在相同方向产生倾斜。因此非磁性薄片的定向本质上不受已排列的磁性薄片的影响。我们已经证明当这些颜料薄片的浓度相对高时，场内的磁性颜料薄片的排列对混合物中的非磁性颜料薄片有很少的影响或没有影响。

鉴于这个发现，我们已经重复地形成了用于安全装置和用于其它应用的迄今为止并没有被发现的图象。

本发明的一个新颖的方面是第一颜色的磁性薄片与具有基本不同的第二颜色的非磁性薄片结合在一起来产生图象，当观察时该图象显示了与第二颜色在色彩上基本匹配的区域和与第一颜色不匹配但是是第一颜色和第二颜色混合形成的第三种不同的颜色的区域。因此，观察者看到了第一颜色区域和由展示第一颜色和第二颜色的非常小的薄片附加形成的第三颜色区域。

现在转向图1a，图1a提供了一个简单的图象，该图象没有变化并且包括用混合颜料(13.3wt.％的绿色磁性颜料和6.6wt.％的紫红色/金色非磁性颜料)涂覆的涂层基底，该混合颜料与油墨载体混合并被丝网印刷在纸质基底上。

图1b显示了这个图象内的色变，说明了在低亮度下在绿色区域中的小的色变曲线。

现参考图1c，显示了根据本发明的图象10，其中第一区域2以线的形式形成了围绕第二区域4的边界，第二区域4看起来比第一区域暗。令人惊讶地是，第一区域2和第二区域4由具有相同组分和浓度的相同配方的薄片形成。实际上具有磁性薄片和非磁性薄片的单层油墨被涂在图象10下面的用于形成图象的基底上。在第一区域2和第二区域4之间的颜色差异完全是由于在这两个区域内的薄片排列差异的作用。在施加穿过基底的磁场之前，整个图象在第一区域和第二区域之间是相同的没有区别的。在磁场被施加以前，整个图象具有区域4的外观。

用于形成图1c所示的图象的第一样品中的混合薄片包括标准干涉紫红色/金色(6.6wt％)非磁性颜料和绿色干涉磁性颜料(13.3wt％)，该混合薄片被分散在Sericol油墨载体中，被丝网印刷在纸质基底上，被放置在磁铁的上面(图2)，在磁场中被排列并被紫外(UV)固化。得到的印刷图象如图1c所示。磁性薄片与非磁性薄片的比率优选至少为1，并且更优选的是大于1。因此，优选的是磁性薄片的浓度高于非磁性薄片的浓度。

现转到图2，显示了在中心具有凹槽部分的磁体20，其被用于形成图1c中所示的图象10。如箭头N-S所示的磁场线基本垂直于磁铁的平的表面，如果磁铁如图所示被放置在图象10的基底的下面，则要求磁铁使薄片在该磁场的范围内是直立的。图3a显示了由磁铁发射的磁场的较详细的横截面视图。在磁场的横截面中的竖直的线31对应磁铁的平面，在此磁性颗粒垂直于基底。围绕磁铁边缘的许多线32和33平行于基底。在这些区域磁性颗粒被平行于基底排列。沿着这些线，磁性颗粒形成了重复图4所示的磁铁的轮廓的图案。在样品的41和42区域进行颜色测量。当然也可以使用其它的磁铁，只要磁场可以提供定向磁性可排列(alienable)薄片垂直于基底的竖直直立的力。应该注意到该磁铁的大约80％的场线穿过并垂直于基底。优选地是基本所有的场线垂直于基底，并且期望至少60％的场线垂直于基底以最大化所期望的效果。

图3b放大显示了薄片以清楚地说明磁性薄片和非磁性薄片的定向，当场略变化时磁性薄片34是基本垂直的而具有略偏离垂直的倾斜。在直立的磁性薄片之间的非磁性薄片35是水平的并平行于基底。该薄片被固定在光透射性的紫外固化粘结剂中。

图5a和5b是图1中显示的图象的不同区域的显微照片。图5a表示图1中所示的样品的区域4中的显微照片。图5b示出了同一样品的区域2。图6a和6b是这些区域中的色变曲线：图6a显示了区域4中的非磁性颜料的色变而图6b代表区域2中的磁性颜料和非磁性颜料的附加的色变。绿色磁性颜料通过多层干涉结构的真空沉积来制造，所述多层干涉结构具有由磁性材料制得的中间层。该结构的变色是很小的，并且其出现在单个或两个象限的色彩空间，当观察角度改变时，该空间给出通过裸眼观察的单一颜色的视觉感应。色变曲线表明了在磁性非颜色偏移部分(the magnetic non-shifter)中存在一些偏移，但是，这个偏移几乎不能被裸眼察觉，并且它出现在一个单一颜色区域的色彩空间。

显微图片揭示了绿色磁性粒子在图4的区域41中是看不见的(图5a)，在此场线是垂直的。在这个区域中的样品的紫红色/金色的颜色(图6a)由图5a中所示的水平排列的紫红色/金色非磁性粒子的颜色形成。区域5b的显微分析表明(图5b)绿色磁性粒子存在的量足够大以改变印刷物(图5b)颜色。

图7为横截面视图，显示了在图4的区域42中的磁性粒子是水平的。在磁性粒子被有目的的垂直于基底定向的图4中的图象的区域41中，磁性粒子以这种方式被排列使得这些粒子对于图象的观察者而言是基本看不见的。当粒子是垂直的或直立时，仅有它们非常薄的边是可视的，这些在没有放大的情况下是不能被看见的。是由于平躺的非磁性薄片的效果而造成可视性。以这种方式，如同关灯那样人们基本排除了磁性薄片的存在，而非磁性薄片依然保持在“开灯”状态或是可视的。因此在这个被施加了磁场的区域，甚至即使磁性薄片与非磁性薄片的比率是大于1的，非磁性薄片的颜色也变得显著了。

现参考图8，显示了第二图象80，其中采用提供相同磁场的相同的磁铁使薄片以与图1c相同的方式被排列。在这个图象80中，标准干涉紫红色/金色(6.6wt％)非磁性颜料和金色干涉磁性颜料(13.3wt％)被分散在透明的Sericol油墨载体中，被放置在磁铁20的顶部，在磁场中被排列并被紫外固化。与用于涂覆第一图象10的第一样品相似，当观察角度从垂直变为60度时，在磁性颗粒垂直于基底的区域801具有如图9a中所示的从紫红色到金色的颜色变化。在任何观察角度区域802都显示了金色的颜色。区或区域801显示了平躺在基底上的粒子。当然，由于使用了多层变色薄片在这个区域也可以看到变色效果。

根据本发明的薄片可以是变色的、非变色的、珠光的、衍射的，也可以带有隐蔽的符号和标记，并且可以是特别预定的形状。在图10a、10b和10c所示的实施例中，非磁性薄片是半透明的，由半透明的云母形成。在这样的例子中，基底的背景颜色或薄片下的已着色表面将通过半透明的云母示出。在这样的例子中，在这些薄片与基底共平面的区域中磁性可定向薄片在色彩上可能将会起主导作用。

作为附加的安全形式，在使用了半透明的非磁性薄片的例子中，在磁性薄片是直立的区域可以提供例如文本或图标的标记，通过半透明的薄片露出该标记、文本或图标。

Claims (21)

1.一种安全装置，所述安全装置包括：

涂层，所述涂层形成具有第一区域和第二区域的图象，所述第二区域在视觉上区别于第一区域并和第一区域邻近地涂覆在基底上，其中，所述涂层是涂料，并且其中所述涂层包括多个磁性可定向薄片和多个在磁场中是不可定向的其它薄片的混合物；

其中，在所述第一区域和第二区域中的薄片的混合物的浓度是基本相同的；

其中，在所述第一区域的所述混合物中的磁性可定向薄片被排列以基本直立在所述基底上或相对于所述基底是基本直立的，使得当观察所述图象时看不到所述磁性可定向薄片的侧面，并且其中，在所述第一区域的所述混合物中的所述不可定向的薄片基本垂直于所述基本直立的磁性可定向薄片，使得所述不可定向的薄片平躺在所述基底上并平行于所述基底以使得当观察所述图象时可以看到所述第一区域内的所述不可定向薄片的侧面，并且

其中，在所述第二区域内的所述混合物中的所述磁性可定向薄片和不可定向薄片基本平行于所述基底以至于平躺在所述基底上，并且其中，当观察所述图象时可以在所述第二区域内看到所述第二区域内的所述可定向薄片和不可定向薄片的侧面，其中，由于在所述第一区域和所述第二区域中的所述磁性可定向薄片的定向导致的外观上的差别形成了可见的对比。

2.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，在所述第一区域内的所述涂层与所述第二区域内的所述涂层是相邻的，并且其中，在两个区域中的涂层组成是相同的。

3.根据权利要求2所述的安全装置，其特征在于，所述第一区域的面积基本上小于所述第二区域的面积。

4.根据权利要求2所述的安全装置，其特征在于，所述第一区域和第二区域中的一个形成了包围另一个的边界。

5.根据权利要求4所述的安全装置，其特征在于，所述第二区域的颜色基本上比所述第一区域的颜色暗或基本上比所述第一区域的颜色亮。

6.根据权利要求2所述的安全装置，其特征在于，在所述第一区域内的所述磁性可定向薄片的边缘在放大的情况下是可视的，并且其中，所述磁性可定向薄片的所述侧面是不可见的，并且其中，所述第一区域和第二区域中的一个形成了标志。

7.根据权利要求2所述的安全装置，其特征在于，所述磁性可定向薄片的色调与所述不可定向的薄片的色调是基本不同的，并且其中，所述磁性可定向薄片的侧面具有第一颜色，并且其中，所述不可定向的薄片的侧面具有与所述第一颜色视觉上可区别的第二颜色。

8.根据权利要求7所述的安全装置，其特征在于，在所述第一区域看到的颜色基本上是所述的第二颜色。

9.根据权利要求8所述的安全装置，其特征在于，在所述第二区域看到的颜色与所述第一颜色不同并与所述第二颜色也不相同。

10.根据权利要求8所述的安全装置，其特征在于，在所述第二区域看到的颜色显示出不同于所述磁性可定向薄片的颜色并且不同于所述不可定向的薄片的颜色，其是所述磁性可定向薄片和所述不可定向的薄片两者颜色的平均。

11.根据权利要求10所述的安全装置，其特征在于，所述磁性可定向薄片与不可定向的薄片的比率大于或等于1。

12.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述薄片基本上是平面的，所述薄片具有两个由薄边缘隔开的平的侧面，所述薄边缘由所述薄片的厚度限定。

13.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述不可定向薄片基本上是透明的，以及其中，所述磁性可定向薄片基本上是不透明的。

14.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，在所述磁性可定向薄片被垂直于所述基底磁性定向的所述第一区域所感觉到的颜色与所述不可定向的薄片的颜色特性十分匹配，而在所述磁性可定向薄片和所述不可定向的薄片平行于所述基底的所述第二区域所感觉到的颜色与所述不可定向的薄片和磁性可定向薄片的混和薄片的颜色特性十分匹配。

15.根据权利要求1所述的安全装置，其特征在于，所述不可定向的薄片是半透明的。

16.一种安全装置，所述安全装置包括被固定地设置在至少部分透光的粘结剂中的磁性薄片和非磁性薄片的混合物的单一涂层，其中，所述涂层基本上是均匀的使得所述磁性薄片和非磁性的薄片的混合物被均匀地分散在整个所述单一涂层，并且其中，在所述安全装置的第一区域中的所有磁性薄片被排列以使得其是直立的并垂直于所述基底，并且其中，在相同区域内的所述非磁性薄片基本上是平行于所述基底的并且垂直于所述直立的磁性薄片，并且其中，在邻近的第二区域内的所述磁性薄片和非磁性薄片的混合物中的所有所述磁性薄片和非磁性薄片基本上是平躺的并平行于所述基底，其中，在所述第一区域和所述第二区域之间可以看到颜色差异。

17.根据权利要求16所述的安全装置，其特征在于，所述安全装置通过在单一的涂覆步骤中用单一涂层涂覆所述第一区域和第二区域来形成。

18.根据权利要求16所述的安全装置，其特征在于，所述磁性薄片的侧面具有第一颜色，并且其中，所述非磁性薄片的侧面具有与所述第一颜色视觉上可区别的不同的第二颜色。

19.根据权利要求16所述的安全装置，其特征在于，所述磁性薄片和所述非磁性薄片具有相同的颜色。

20.根据权利要求16所述的安全装置，其特征在于，在所述涂层中的所述磁性薄片与非磁性薄片的比率至少是2∶1。

21.根据权利要求16所述的安全装置，其特征在于，至少一些所述的薄片是变色的多层薄片。

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