CN107538957A - 高色度颜料薄片和箔片 - Google Patents
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Abstract
公开一种物品，具体地公开了一种高色度颜料薄片和箔片，包括至少一个第一金属层，至少一个介电层；和至少一个第二金属。至少一个介电层可包括以下中的至少一个：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。
Description
技术领域
本发明整体上涉及可用作货币中的安全特征的薄片和/或箔片。安全特征可(i)包括浓重的颜色、(ii)视角闪色(goniochromatic)和(iii)具有高的随角异色性(highflop)，即是高光反射的并具有随角度变化而从明亮变为暗淡的金属外观。还公开一种制造薄片或箔片的方法。
背景技术
薄片或箔片可用作货币的安全特征和具有增强光学性能的消费应用。不幸的是，目前的制造方法(例如蒸汽沉积过程)要求昂贵的且复杂的设备来制造薄片和/或箔片。目前存在的较便宜的方法对于用作安全特征来说提供差质量的颜色。另外，通过蒸发来沉积聚合物薄膜造成了差的层间粘接。进一步地，随着时间的推移，在真空中操作会对这种设备的生产率产生负面影响。而且，存在与这种设备的维护有关的大量的非生产时间，这种维护需要对腔室进行泵吸和排空。进而，可用于制造薄片或箔片的材料的类型被限制于可在低压下蒸发的材料，由此排除了大部分有机材料。
发明内容
在一个方面中，公开了一种物品，该物品可包括至少一个第一金属层，至少一个介电层；和至少一个第二金属。所述至少一个介电层包括以下中的至少一个：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。
在一个方面中，所述至少一个介电层沉积在所述至少一个第一金属层上且所述至少一个第二金属层沉积在所述至少一个介电层上。
在另一个方面中，物品还包括基板。所述至少一个第一金属层沉积在基板上，所述至少一个介电层沉积在所述至少一个第一金属层上，且所述至少一个第二金属沉积在所述至少一个介电层上。
在进一步的方面中，物品包括基板。在该方面中，所述至少一个第二金属沉积在基板上，所述至少一个介电层沉积在所述至少一个第二金属上，且所述至少一个第一金属层沉积在所述至少一个介电层上。
在进一步的方面中，物品包括基板。在该方面中，所述至少一个第一金属层包括两个第一金属层，在基板的每一个表面上沉积一个第一金属层。所述至少一个介电层是两个介电层，在所述两个第一金属层中的每一个上分别沉积一个介电层。所述至少一个第二金属包括两个第二金属层，在所述两个介电层中的每一个上分别沉积一个第二金属层。
还在另一个方面中，所述至少一个第一金属层包括第一表面和第二表面，其中所述至少一个介电层包括分别沉积在第一金属层的第一和第二表面上的两个介电层，且其中所述至少一个第二金属包括分别沉积在两个介电层中的每一个上的两个第二金属层。
在一个方面中，物品还包括含磁层。含磁层包括第一表面和第二表面，其中所述至少一个第一金属层包括分别沉积在含磁层的第一和第二表面上的两个第一金属层，其中所述至少一个介电层包括分别沉积在所述两个第一金属层中的每一个上的两个介电层，且其中所述至少一个第二金属包括分别沉积在所述两个介电层中的每一个上的两个第二金属层。
在进一步的方面中，公开了一种用于制造物品的方法。方法包括在基板上沉积第一金属含有层；在第一金属层上沉积介电层；和在介电层上沉积第二金属层；其中使用液体涂层过程沉积介电层。
在一个方面中，基板包括释放层。第一金属层是吸收层且第二金属层是反射层。方法进一步包括在反射层上沉积第二介电层；和在第二介电层上沉积第二吸收层，其中使用液体涂层过程沉积第二介电层。
在一个方面中，基板包括释放层。第一金属层是吸收层且第二金属层是反射层。方法进一步包括在反射层上沉积含磁层；在含磁层上沉积第二反射层；在第二反射层上沉积第二介电层；和在第二介电层上沉积第二吸收层，其中使用液体涂层过程沉积第二介电层。
各种实施例的附加特征和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且将部分地从描述中显而易见，或者可以通过各种实施例的实践来了解。各种实施例的目的和其他优点将通过本文描述中特别指出的元件和组合来实现和获得。
附图说明
从详细的描述和附随的附图，通过本发明的几个方面和实施例可更完全地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的例子的呈箔片形式的物品的截面图；
图2是根据本发明的另一例子的呈箔片形式的替代物品的截面图；
图3是根据本发明的例子的呈薄片形式的物品的截面图；
图4是根据本发明的例子的呈薄片形式的替代物品的截面图；
图5是根据本发明的例子的、从具有释放层的基板释放之前的物品的截面图；
图6是根据本发明的例子的、从具有释放层的基板释放之前的替代物品的截面图；和
图7是根据本发明的例子的、示出沉积介电层的阶段的液体涂层过程的截面图。
在本说明书和附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
应理解，之前的大体描述和之后的详细描述仅是示例性和说明性的，且目的是提供对本发明各种实施例的说明。
在其广泛的和变化的实施例中，本文所公开的是被用作货币安全特征和具有增强光学性能的消费应用的物品和制造这些物品的方法。
在一个方面中，物品可包括至少一个第一金属层、至少一个介电层、和至少一个第二金属层。所述至少一个介电层可包括以下中的至少一个：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。在一个例子中，所述至少一个第一金属层可以是反射层或吸收层之一，且所述至少一个第二金属层可以是反射层或吸收层之一。
在另一个方面中，所述至少一个介电层可被沉积所述在至少一个第一金属层上，且所述至少一个第二金属层可被沉积在所述至少一个介电层上。
除非另有说明，本文使用的术语“金属”或“金属层”，意于包括所有金属，金属合金，纯金属或含有材料、化合物、成分和/或层的金属合金。
图1-6示出了根据本发明的各种例子的各种物体，例如箔片和薄片。虽然，这些图以具体顺序示出了具体层，但是本领域技术人员应理解物品10、10'、10”、和10”'可包括以任何顺序的任何数量的层。另外，任何具体层的成分可以与任何其他层的成分相同或不同。还应理解，本文公开的物体可包括额外的层，例如中间层或中介层。还应理解，物体的层可以被表面改性，例如通过氧化而被表面改性。
在另一个方面中，如图1和2所示，物品10和10’呈箔片的形式，其是不对称的，且可被切成窄条带。在一个方面中，如图1所示，物品10可被设计为使得第一金属层16可被沉积在基板20上，其中第一金属层16不能被蚀刻。例如，物品10可包括基板20、沉积在基板20上的第一金属层16(其可以是反射层)、和可沉积在第一金属层16上的介电层14。替换地或另外地，在金属层16的顶部上可设有另一个层，例如，金属氧化物层。在这种情况下，介电层14可沉积所述“另一个层”Fe上(例如金属氧化物层)。另外，第二金属层12(其可以是反射层)可沉积在介电层14上。替换地或另外，在介电层14的顶部上可设有另一个层。在这种情况下，第二金属层12可沉积在该“另一个层”上。
在另一个方面中，如图2所示，物品10'可被设计为使得第一金属层16在能够实施蚀刻(例如在碱浴或酸浴中进行的化学蚀刻)的表面上露出。物品10'可包括基板20、沉积在基板20上的第二金属层12(其可以是吸收层)和沉积在第二金属层12上的介电层14。另外，第一金属层16(其可以是反射层)可沉积在介电层14上。在该构造中，第一金属层16可被蚀刻，例如被化学地蚀刻，以能够沿物品10'图案化成着色/不着色效果。
如上所述，介电层14可包括以下中的至少一个：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。例如，介电层14可包括氧化膦(phosphineoxide)和至少一种丙烯酸酯低聚物中的至少一者。
基板20可以是可接收沉积层的任何合适材料。合适基板材料的非限制性例子包括聚合物网(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))、玻璃、硅晶片等。基板20的厚度可变化，但是范围例如是从约2μm到约100μm，且进一步地作为例子是从约10μm到约50μm。
在一个方面中，如图3和4所示，物品10”和10”'可以呈可被用在物体或基板上的薄片的形式，该薄片可与液体介质组合以形成色移着色剂，或可用作用于货币的安全特征。对于在物体上和货币上使用物品10”和10”'来说一些共同的属性可包括高色度(或浓重颜色)、相对于观察角度的颜色改变(也称为视角闪色或彩虹色)和高随角异色性(高光反射和随角度变化从明亮变为暗淡的金属外观)。
如图3所示，物品10”可以是薄片的形式且可包括：具有第一表面和第二表面的第一金属层16；沉积在第一金属层16的第一和第二表面中的每一个上的、具有从约1.2到约2.6的折射率的介电层14、14’；和分别沉积在介电层14、14’中的每一个上的第二金属层12、12’。而且，介电层14、14’中的每一个可包括以下中的至少一个：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。在该具体例子中，第一金属层16可以是反射层，且第二金属层12、12'可以是吸收层。
参照图4，公开了一种物品10”'，其包括磁体(含有层24，该层24具有第一表面和第二表面)、分别沉积在含磁层24的第一和第二表面中的每一个上的至少一个第一金属层(例如第一金属层16和16')。另外，至少一个介电层(例如介电层14和14')可分别沉积在第一金属层16和16'中的每一个上。进而，至少第二金属层(例如第二金属层12和12')可被分别沉积在介电层14和14'中的每一个上。在该具体例子中，第一金属层16、16'可以是反射层，且第二金属层12、12'可以是吸收层。
含磁层24可包括磁性可渗透磁性可定向的材料、磁性材料、和其组合。磁性材料(例如铁磁体和铁淦氧磁物材料)包括但不限于镍、钴、铁、钆、铽、镝、铒和其合金或氧化物。例如，可采用钴镍合金，其中按重量钴和镍分别具有约80％到约20％的比例。钴镍合金中的这些金属中的每一个的比例可按正负约10％而变化。其他合金例子包括但不限于Fe/Si、Fe/Ni、FeCo、Fe/Ni/Mo、Fe/Cr、Ni/Cr和其组合。一方面，含磁层24可包括含有氧化铁颗粒的聚合物。SmCo5、NdCo5、Sm2Co17、Nd2Fe14B、Sr6Fe2O3、TbFe2、Al—Ni—Co、和其组合的类型的硬磁体也可使用，以及可以使用Fe3O4、NiFe2O4、MnFe2O4、CoFe2O4类型的尖晶石铁氧体，或YIG或GdIG类型的石榴石，及其组合。在一个方面中，磁性材料可以是铁素体不锈钢。磁性材料可根据其反射或吸收性能以及其磁性性能来选择。含磁层24可以由具有磁性和非磁性颗粒、或在非磁性介质中具有磁性颗粒的材料(例如使用溶胶凝胶技术沉积的掺钴氧化锌膜)形成。
虽然可使用宽范围的磁性材料，但是在一个方面中可使用“软”磁体。如在本文使用的，术语“软磁体”是指呈现铁磁体性能但是具有剩磁(其在暴露至磁性力之后基本上为零)的任何材料。软磁体可对所施加的磁场展现出快速响应，但是在磁场去除之后具有非常低的(矫顽磁场(Hc)＝0.05-300奥斯特(Oe))或零磁场特征、或保持非常低的磁力线。类似地，如本文使用的，术语”硬磁体”(也称为永磁体)是指呈现铁磁体性且能在暴露至磁化力之后具有持久剩磁的任何材料。铁磁体材料为具有基本上大于1的磁导率且呈现磁滞性能的任何材料。一方面，任何磁性材料可用在含磁层24中，只要该材料能实现薄片10”'的定向即可。
含磁层24可具有在从约10nm到约100nm的范围内的厚度，例如从约35nm到约45nm，且进一步例如为约40nm。含磁层24可被沉积到使得其基本上不透明的厚度。在一个方面中，含磁层24可被沉积到使得其并非基本上不透明的厚度。
含磁层24可使用物理气相沉积技术形成，例如包括磁控溅射在内的溅射；热蒸发；电子束蒸发；和阴极电弧蒸发。在一个方面中，含磁层24还可如在本文所述的、以与形成介电层14、14'类似的方式使用液体涂层过程形成。
对于图1-4中示出的每一个例子，用于第一金属层16、16'的材料可包括金属和/或金属合金。在一个例子中，用于第一金属层16、16'的材料可包括具有反射特征的任何材料。反射材料的例子可以是铝，其具有良好的反射特征，不昂贵，且易于形成为薄层或作为薄层沉积。然而，其他反射材料也可代替铝使用。例如，铜、银、金、铂、钯、镍、钴、铌、铬、锡和其组合、或这些或其他金属的合金可用作反射材料。在一个方面中，用于第一金属层16的材料可以是白色的或浅色的金属。其他有用的反射材料包括但不限于过渡和镧系金属及其组合。
第一金属层16、16'的厚度可在从约20nm到约150nm的范围内，但是该范围不应被视为是限制性的。例如，可针对例如铝这样的材料选择下限为约20nm，使得铝在约550nm的波长时具有约0.5的最小光密度。其他反射材料可以具有更大或更小的厚度，以便获得足够的光密度或实现期望效果。为约150nm的上限也可以取决于期望的效果和所使用的材料而是更高或更低的。
在一个方面中，第一金属层16、16'的厚度可例如为从约10nm到约160nm的范围内、从约15nm到约150nm的范围内、从约20nm到约140nm的范围内、从约25nm到约130nm的范围内、从约30nm到约120nm的范围内、从约40nm到约110nm的范围内、或从约50nm到约100nm的范围内，例如从约60nm到约90nm的范围内、或从约70nm到约80nm的范围内。
在一个方面中，如图3所示，介电层14、14'可沉积在第一金属层16的每一侧(例如第一表面和第二表面)上。在另一个方面中，如图4所示，介电层14和14'可被分别沉积在第一金属层16和16'上。这些介电层14和14'中的每一个可包括在从约1.2到约2.6范围内的(例如约1.5)的折射率。在其他方面中，介电层14可被沉积在第一金属层16上(如图1所示)或沉积在第二金属层12(如图2所示)。
介电层14、14'的总体厚度为从约2nm或更小到约3000nm或更大，例如从约50nm到约1000nm，诸如从约100nm到约600nm。介电层14、14'的厚度可用于确定总体颜色。
在每一个方面中，例如图1-4所示，介电层14、14'可以是透明无色层、可以是透明有色层、或可以是有色层。可基于介电层14、14'中存在的材料的选择来确定介电层14、14'的性能。应理解，介电层14、14'可基于介电层14、14'的成分在光的传递、反射和吸收方面实现高性能。在一个方面中，介电层14、14'可包括允许更宽的材料范围的成分，所述材料配置为增强对电介质层14、14'的光学性能的控制。在一个方面中，介电层14、14'可改善以下性能中的至少一个：薄片处理、腐蚀、对准、和金属层的环保性能。
介电层14、14'可包括具有以下中的至少一个的成分：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。
氧抑制缓解成分可用于缓解自由基聚合过程的氧抑制。分子氧可消除(quench)光引发剂/感光剂的三重态或其可清除自由基，实现降低的涂层性能和/或未固化的液体表面。氧抑制缓解成分可降低氧抑制或可改善任何介电层14、14'的固化。
氧抑制成分可包括多于一种的化合物。氧抑制缓解成分可包括至少一种丙烯酸酯，例如至少一种单体和至少一种丙烯酸酯低聚物(acrylate oligomer)。在一个方面中，氧抑制缓解成分可包括至少一种丙烯酸酯单体和两种丙烯酸酯齐聚物。用在氧抑制缓解成分中的丙烯酸酯的非限制性例子可包括多种丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；环氧丙烯酸酯，例如改性环氧丙烯酸酯；聚酯丙烯酸酯，例如酸官能团聚酯丙烯酸酯(acid functionalpolyester acrylates)、四官能团聚酯丙烯酸酯(tetra functional polyesteracrylates)、改性聚酯丙烯酸酯、和标榜生质聚酯丙烯酸酯(bio-sourced polyesteracrylates)；聚醚丙烯酸酯，例如胺类改性聚醚丙烯酸酯(包括胺官能团丙烯酸酯共引发剂(amine functional acrylate co-initiators)和叔胺共引发剂(tertiary amine co-initiators)；胺酯丙烯酸酯，例如芳香族聚氨脂丙烯酸酯，改性脂肪族胺酯丙烯酸酯，脂肪族胺酯丙烯酸酯、和基于胺酯丙烯酸酯的脂肪族脲基甲酸脂；和其单体和齐聚物。在一个方面中，氧抑制缓解成分可包括至少一种丙烯酸酯齐聚物，例如两种齐聚物。所述至少一种丙烯酸酯齐聚物可从聚酯丙烯酸酯和聚醚丙烯酸酯选择/选定，例如巯基改性聚酯丙烯酸酯和胺改性聚醚四乙酸酯。氧抑制缓解成分还可包括至少一个单体，例如1、6-己二醇二丙烯酸酯。氧抑制缓解成分可存在于介电层14、14'的成分中，相对于介电层14、14'成分的总重量，其按重量的含量为在从约5％到约95％的范围内，例如在从约10％到约90％的范围内，且进一步例如为在从约15％到约85％的范围内。
在一个方面中，介电层14、14'的成分可包括至少一种光引发剂，例如两种光引发剂，或三种光引发剂。光引发剂可用于更短的波长。光引发剂对光化学波长来说可以是活性的。光引发剂可是Type I光引发剂或Type II光引发剂。成分可包括仅Type I光引发剂，仅Type II光引发剂，或Type I和Type II光引发剂两者的组合。光引发剂可存在于介电层14、14'的成分中，相对于介电层14、14'成分的总重量，其按重量的含量为在从约0.25％到约15％的范围内，例如在从约0.5％到约10％的范围内，且进一步例如在从约1％到约5％的范围内。
光引发剂可以是氧化膦。氧化膦可包括但不限于单酰基氧化膦(monoacylphosphineoxide)和双酰基氧化膦(bis acyl phosphine oxide)。单酰基氧化膦可以是二苯基(2、4、6-三甲基苯甲酰)氧化膦，双酰基氧化膦可以是双(2、4、6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦(phenylphosphineoxide)。在一个方面中，至少一种氧化膦可存在于介电层14、14'的成分中。例如，两种磷氧化合物(phosphineoxides)可存在于介电层14、14'的成分中。
感光剂可存在于介电层14、14'的成分中且可用作Type I和/或类型II光引发剂的感光剂。感光剂还可用作Type II光引发剂。在一个方面中，感光剂可存在于介电层14、14'的成分中，相对于介电层14、14'的成分的总重量，其按重量的含量在从约0.05％到约10％的范围内，例如在从约0.1％到约7％的范围内，且进一步例如在从约1％到约5％的范围内。感光剂可以是噻吨酮，例如1-氯-4-丙氧基噻吨酮(1-chloro-4-propoxythioxanthone)。
在一个方面中，介电层14、14'可包括均化剂。均化剂可以是聚丙烯酸酯。均化剂可消除介电层14、14'的成分的坑痕(cratering)。均化剂可存在于介电层14、14'的成分中，相对于介电层14、14'的成分的总重量，其按重量的含量在从约0.05％到约10％的范围内，例如在从约1％到约7％的范围内，且进一步例如在从约2％到约5％的范围内。
介电层14、14'还可包括消泡剂。消泡剂可降低表面张力。消泡剂可以是不含硅树脂的液体有机聚合物。消泡剂可存在于介电层14、14'的成分中，相对于介电层14、14'成分的总重量，其按重量的含量在从约0.05％到约5％的范围内，例如在从约0.2％到约4％的范围内，且进一步例如在从约0.4％到约3％的范围内。
介电层14、14'可进一步包括至少一种添加剂，例如助湿剂、助粘剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂、二次交联剂、表面活化剂、IR吸收剂、染料、颜料、和其混合物。在一个方面中，抗氧化剂可存在于介电层14、14'的成分中，其含量按重量在从约25ppm到约5％的范围内。
介电层14、14'的成分可进一步包括纳米颗粒，以辅助或调整介电层14、14'的折射率。纳米颗粒可包括但不限于染料和颜料，例如酞菁染料和喹吖啶酮；或有机和有机金属材料，具有高的折射率值(在约550nm波长时为n>1.8)；金属氧化物，例如TiO2、ZrO2、In2O3、In2O3-SnO、SnO2、FexOy(其中x和y每一个独立地为大于0的整数)，和WO3；金属硫化物，例如ZnS和CuxSy(其中x和y每一个独立地为大于0的整数)；硫属化物、量子点(quantum dots)、金属纳米颗粒；碳酸盐(carbonates)；氟化物；和其混合物。
介电层14、14'的成分可具有固体含量，其范围为从约0.01％到约100％，例如从约0.05％到约80％，且进一步例如为从约1％到约30％。在一些方面中，固体含量可以大于3％。在一些方面中，介电层14、14'的成分可具有固体含量，其范围为从约3％到约100％，例如为从约4％到50％。
介电层14、14'可具有大于或小于约1.5的折射率。例如，介电层14、14'可具有为从约1.2到约2.6(例如约1.5)的折射率。介电层14、14'的折射率可被选择以提供一定程度的色变(color travel)，其中色变可被限定为在L*a*b*颜色空间中测量的色彩角(hueangle)随着观察角度的改变。
介电层14、14'可包括小于约5％的光学厚变化。在一个方面中，介电层14、14'横跨该层可包括小于约3％的光学厚度变化。在一个方面中，介电层14、14'横跨该层可包括小于约1％的光学厚度变化。呈用于制造安全线的箔片形式的物体可要求比用于制造颜料的箔片更大的均匀性，即更小的光学厚度变化。
介电层14、14'可具有的厚度在从约1nm到约1500nm的范围内，例如在从约10nm到约1500nm的范围内，进一步如在从约20nm到约1000nm的范围内，且另外例如为在从约40nm到约800nm的范围内，例如为从约100nm到约600nm的范围内。在一个方面中，介电层14、14'横跨具有50nm厚度的层可具有小于约1％的光学厚度变化。
物品10、10'、10”或10”'可包括至少一个介电层，例如第一介电层14、第二介电层14'、第三介电层14”、第四介电层14”'等。如果多于一个的介电层14、14'存在于物品10、10’、10”或10”'中，则每一个介电层可以在其相应的成分和物理性能方面是独立的，但是将类似地起作用。例如，第一介电层14可包括具有第一折射率的成分，但是在同一物品10”或10”'中的第二介电层14'可包括具有不同折射率的不同成分。作为另一例子，第一介电层14可具有处于第一厚度的成分，但是第二介电层14'可以具有处于与第一厚度不同的第二厚度的成分。
第二金属层12、12'可设置在介电层14上，如图1所示，或可设置在基板20上，如图2所示。替换地，参见图3和4，第二金属层12、12'中的每一个可设置在其对应的介电层14、14'上。无论构造如何，第二金属层12、12'都可包括金属或金属合金。在一个例子中，用于第二金属层12、12'的材料可包括任何吸收材料，包括选择性吸收材料和非选择性吸收材料。例如，第二金属层12、12'可用非选择性吸收金属材料形成，该非选择性吸收金属材料被沉积到一厚度，在该厚度下吸收层至少部分地进行吸收或是半透明的。非选择性吸收材料的一个例子可以是灰金属，例如铬或镍。选择性吸收材料的一个例子可以是铜或金。在一个方面中，吸收材料可以是铬。合适的吸收材料的非限制性例子包括金属吸收材料，例如铬、铝、银、镍、钯、铂、钛、钒、钴、铁、锡、钨、钼、铑、铌、和如上吸收材料的各种组合、混合物、化合物或合金(其可以用于形成第二金属层12、12')。
上述吸收材料的合适合金的例子可包括铬镍铁合金(Ni—Cr—Fe)、不锈钢、Hastalloys(Ni—Mo—Fe；Ni—Mo—Fe—Cr；Ni—Si—Cu)和钛基合金，例如混合有碳的钛(Ti/C)、混合有钨的钛(Ti/)、混合有铌的钛(Ti/Nb)和混合有硅的钛(Ti/Si)、和其组合。用于第二金属层12、12'的合适化合物的其他例子包括钛基化合物，例如硅化钛(TiSi2)、硼化钛(TiB2)和其组合。替换地，第二金属层12、12'可包括设置在Ti基体中的钛基合金，或可包括设置在钛基合金的基体中的Ti。例如，如图1-4所示，第二金属层12、12'可包括铬。
第二金属层12、12'还可用磁性材料形成，例如钴镍合金。这可通过减少所需材料的种数而简化磁性色移装置或结构的制造。
第二金属层12、12'可形成为具有在从约1nm到约50nm范围内(例如在从约5nm到约10nm范围内)的物理厚度，这取决于吸收层材料的光学常数和期望的峰移(peak shift)。第二金属层12、12'每一个可包括相同材料或不同材料，且对于每一个层来说可具有相同或不同的物理厚度。
还公开一种用于制造如在本文中所述的物品的方法。该方法可包括在基板20上沉积第一金属层16，在第一金属层16上沉积介电层14，和在介电层14上沉积第二金属层12；其中使用液体涂层过程来沉积介电层。
参照图1所示的方面，实际上，为了形成物品10，第一金属层16(例如反射层)可通过任何已知的常规沉积过程(例如物理气相沉积(PVD))被沉积在基板20上。介电层14可随后通过液体涂层过程(例如狭缝模涂层槽摸过程(slot die process))沉积在第一金属层16上。一旦介电层14已经在第一金属层16上沉积且固化，则第二金属层12(例如吸收层)可通过常规沉积过程沉积在介电层14上。参照图2，第二金属层12(例如吸收层)可通过如上所述的相同方法沉积在基板20上。介电层14可随后经由液体涂层过程沉积在第二金属层12上，且第一金属层16(例如反射层)可随后沉积在介电层14上。
在图1和2所示的方面中，包括基板20的物品10、10'可被切成窄条带且用作货币中的安全特征。而且，在图2所示的方面中，第一金属层16可以在碱浴中被化学地蚀刻。在与图案化抗蚀剂组合时，该方面能够沿物品10'图案化层着色/非着色的效果。
如上所述的相似的整体过程还可应用于图3所涉及的一些方面。在实践中，为了形成薄片10”，第二金属层12(例如吸收层)可沉积在具有释放层22的基板20上，如图5所示。基板20可用柔性材料制造。第二金属层12可通过PVD沉积在基板20上。一旦第二金属层12已经被沉积，则基板20和被沉积的第二金属层12可从PVD设备移除。基板20和被沉积的第二金属层12可随后被引入到液体涂层设备中，例如狭缝模涂层设备(slot die apparatus)，以将介电层14沉积在第二金属层12的表面上。一旦介电层14已经被沉积且固化，则第一金属层16可随后通过常规沉积过程(例如PVD)沉积在介电层14上。以上过程则可以逆向顺序重复。例如，可使用液体涂层过程将介电层14'沉积在第一金属层16的表面上。一旦介电层14'已经固化，则基板20和所有被沉积的层可被输送到常规沉积过程设备，例如PVD设备，以沉积第二金属层12'。
在一个方面中，该方法可包括，第一金属层16可以是吸收层和反射层之一，且第二金属层12、12'可以是吸收层和反射层之一。在一个方面中，基板20可包括释放层22，第二金属层12、12'可以是吸收层，且第一金属层16可以是反射层。在该方面中，如图5所示，方法可包括在基板20上沉积第二金属层12，在第二金属层12上沉积介电层14，和在介电层14上沉积第一金属层16。方法进一步包括在第一金属层16上沉积第二介电层14'，和在第二介电层14'上沉积第二金属层12'。可使用液体涂层过程沉积介电层14、14'。
基板20可随后从沉积层释放，以形成物品10”，例如如图5-6所示。在一个方面中，基板20可被冷却以使得相关联的释放层22脆化。在另一个方面中，释放层可例如通过使用光子或电子束能量被加热和/或固化而被脆化，以增加交联程度，这将能够实现剥离。沉积层可随后被机械地剥离，例如将表面急剧弯折或进行擦拭。可使用已知技术将被释放和被剥离的层磨碎成物品10”。
在另一个方面中，沉积层可从基板20传输到另一表面。沉积层可被冲压或切割，以制造具有精确限定的尺寸和形状的大薄片。
在另一个方面中，公开了一种方法，其中基板20包括释放层22。第二金属层12、12'可以是吸收层，且第一金属层16、16'可以是反射层。在该方面中，如图6所示，方法可包括在包括释放层22的基板20上沉积第二金属层12，和在第二金属层12上沉积介电层14。方法包括在电介质14上沉积第一金属层16，和在第一金属层16上沉积含磁层24。方法可包括在含磁层24上沉积额外的第一金属层16'(第二反射层)，在第一金属层16'上沉积第二介电层14'；和在第二介电层14'上沉积额外的第二金属层12'(吸收层)。可使用液体涂层过程沉积介电层14、14'。可使用之前公开的常规技术沉积层(除了介电层14、14'之外)。替换地或另外地，还可使用液体涂层过程沉积含磁层24。
如上所述，可通过液体涂层过程(例如狭缝模涂层过程)沉积介电层14、14’。然而，如前所述，液体涂层过程(例如狭缝模涂层过程)不能在例如约50到约700nm的光学厚度下稳定地操作。特别地，湿薄膜具有经常形成的厚区域岛状部，其中，随溶剂蒸发，固体通过毛细作用力而已经从周围的薄区域离开。这种网状的外观与光学涂层不相容，因为变化的厚度会造成宽范围的光学路径长度，例如宽范围的颜色造成有斑点的/带纹理的外观、以及降低的光学涂层颜色均匀性和低色度。
在本发明的一个方面中，可使用液体涂层过程(例如狭缝模涂层过程)形成介电层14、14'。在一个方面中，液体涂层过程可包括在单层和多层涂层中的狭缝珠、滑珠、狭缝帘、滑帘，和张紧的网状狭缝。液体涂层过程可允许介电层14、14'的成分以比其他技术(例如蒸汽沉积)更快的速率传输。另外，液体涂层过程可通过简单的设备设定而允许更多种类的材料用在介电层14、14'中。应理解，使用所公开的液体涂层过程形成的介电层14、14'可呈现改进的光学性能。
图7示出了使用液体涂层过程形成介电层14、14'。介电层的成分(液体涂料成分)可插入到狭缝模320中且沉积在基板340上，形成湿膜。参考如上所公开的过程，基板340可包括基板20(具有或没有释放层22)和被沉积的第二金属层12，如图2、5和6所示；或基板20和被沉积的第一金属层16，如图1所示。在一个方面中，基板340可以是基板20和/或被沉积的层的任何组合。狭缝模320的底部与基板340的距离为狭缝间隙G。如图7可见，液体涂料成分可以沉积到湿薄膜厚度D，该厚度D大于干膜厚度H。在湿膜已经沉积在基板340上之后，可蒸发掉存在于湿膜中的任何溶剂。液体涂层过程继续进行使得湿膜固化，以形成固化的自动均匀化的介电层14、14'，其具有正确的光学厚度H(范围为从约50到约700nm)。应理解，介电层14、14'自动均匀化的能力形成这样的层：该层横跨该层具有减小的光学厚度变化。最终，包括自动均匀化的介电层14、14'的物品10、10'、10”、或10”'可呈现增加的光学精确性。为了易于理解，术语“湿膜”和“干膜”将用于指在形成介电层14、14'的液体涂层过程的各阶段时的合成物。
液体涂层过程可包括调整涂层速度和狭缝间隙G中的至少一个，以实现具有预定厚度D的湿膜。介电层可被沉积，具有在从约0.1μm到约500μm的范围内(例如在从约0.1μm到约5μm的范围内)的湿膜厚度D。形成为具有在所公开范围内的湿膜厚度D的介电层可形成稳定的介电层，即没有例如凸条或条纹这样的破裂部分或缺陷。在一个方面中，对于使用狭缝模珠模式以高达约200m/min的涂层速度形成的稳定湿膜，湿膜可具有约5μm的厚度。在另一个方面中，对于使用狭缝模帘模式以高达约1200m/min的涂层速度形成的稳定湿膜，湿膜可具有约6-7μm的厚度。
在约0.1到约1000m/min的速度下，液体涂层过程可包括的狭缝间隙G对湿薄膜厚度D的比例为约1到约100。在一个方面中，在约100m/min的涂层速度下，该比例为约9。在一个方面中，在约50m/min的涂层速度下，该比例可为约20。液体涂层过程可具有在从约0到约1000μm的范围内的狭缝间隙G。较小的狭缝间隙G可允许减小的湿膜厚度。在狭缝珠模式下，较高的涂层速度可实现大于10μm的湿膜厚度。
液体涂层过程可具有的涂层速度为在从约0.1到约1000m/min的范围内，例如在从约25m/min到约950m/min的范围内，例如在从约100m/min到约900m/min的范围内，且进一步例如在从约200m/min到约850m/min的范围内。在一个方面中，涂层速度大于约150m/min，且在进一步的例子中为大于约500m/min。在一个方面中，用于珠模式液体涂层过程的涂层速度可以在从约0.1m/min到约600m/min的范围内，且例如为在从约50到约150m/min的范围内。在另一个方面中，用于帘模式液体涂层过程的涂层速度可为在从约200m/min到约1500m/min的范围内，且例如在从约300m/min到约1200m/min的范围内。
湿薄膜可包括溶剂。溶剂的非限制性例子可包括乙酸酯，例如乙酸乙酯、乙酸丙酯、和乙酸丁酯；丙酮；水；酮，例如二甲基甲酮(DMK)、甲基乙基酮(MEK)、甲基仲丁基酮(SBMK)、叔丁基甲基酮(TBMK)、环戊酮和茴香醚；乙二醇衍生物，例如丙二醇甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯；醇，例如异丙醇和双丙酮醇；酯，例如丙二酸酯；杂环溶剂，例如N甲基吡咯烷酮；碳氢化合物，例如甲苯和二甲苯；混合溶剂，例如乙二醇醚；和其混合物。在一个方面中，溶剂可存在于介电层的成分中，相对于介电层的成分的总重量，其按重量的含量为在从约0％到约99.9％的范围被，例如在从约0.005％到约99％的范围内，且进一步例如为在从约0.05％到约90％的范围内。
如图7所示，溶剂可从湿膜蒸发，例如在湿膜固化之前。在一个方面中，在介电层的固化之前，约100％(例如约99.9％)、且进一步例如约99.8％的溶剂可从介电层的成分蒸发。在进一步的方面中，痕量的溶剂可存在于固化/干燥的介电层中。
在一个方面中，具有更大的原始重量百分比的溶剂的湿膜可形成具有减小的膜厚度H的干膜。特别地，具有高的重量百分比的溶剂且以大的湿膜厚度D沉积的湿膜可形成具有小的干膜厚度H的介电层。重要的是，在溶剂蒸发之后，湿膜保持液体状态，由此在液体涂层过程的后续固化步骤期间避免例如起皮和形成岛状部这样的问题。
湿膜的动态粘性可在从约0.5到约50cP的范围内，例如在从约1到约45cP的范围内，且进一步例如在从约2到约40cP的范围内。粘性测量温度是25℃，使用40mm直径、具有0.3°角度(在0.025mm的间隙设定下)的圆锥体/板而通过配备有溶剂捕获器的Anton PaarMCR101流变仪来测量流变性。
在一个方面中，介电层和溶剂的成分可被选择为使得湿膜呈现牛顿特性，用于使用液体涂层过程进行介电层的精确涂层。湿膜可呈现牛顿特性，剪切率为10000s-1且更高。在一个方面中，对于高达25m/min的涂层速度，用于液体涂层过程的剪切率可以是1000s-1，例如对于100m/min的涂层速度是3900s-1，且进一步例如对于200m/min的涂层速度是7900s-1。应理解，最大剪切率可发生在非常薄的湿薄膜上，例如1μm厚。随湿膜厚度增加，剪切率可被期望降低，例如对于10μm的湿膜减少15％，且进一步例如对于20μm的湿膜减少30％。
溶剂从湿膜的蒸发可将粘性行为改变为假塑性，其对于实现精确的介电层来说是有益的。在任何溶剂已经蒸发之后，被沉积的第一和第二介电层的动态粘性可在从约10cP到约3000cP的范围内，例如在从约20cP到约2500cP的范围内，且进一步例如在从约30cP到约2000cP的范围内。在从湿膜蒸发溶剂(如果存在)时，可将粘性增加到假塑性行为。假塑性行为可允许湿膜的自动均匀化。
在一个方面中，方法可包括使用已知技术将存在于湿膜中的溶剂蒸发。蒸发溶剂所需的时间量可取决于干燥剂容量和网/基板的速度。在一个方面中，干燥剂(未示出)的温度可小于约120℃，例如小于约100℃，且进一步例如小于约80℃。
可使用已知技术将使用液体涂层过程沉积的湿膜固化。在一个方面中，可使用紫外光、可见光、红外光、电子束将湿膜固化。固化可在惰性或环境大气中进行。在一个方面中，固化步骤利用具有约为395nm的波长的紫外光源。紫外光源可以以一定的剂量施加到湿膜，该剂量为在从约200mJ/cm2到约1000mJ/cm2的范围内，例如在从约250mJ/cm2到约900mJ/cm2的范围内，且进一步例如为在从约300mJ/cm2到约850mJ/cm2的范围内。
湿膜可通过已知技术交联。非限制性例子包括光致聚合，例如自由基聚合，光谱增感光致自由基聚合，光致阳离子聚合，光谱增感光致阳离子聚合，和光致环加成；电子束感应聚合，例如电子束感应自由基聚合，电子束感应阳离子聚合，和电子束感应环加成；和热感应聚合，例如热感应阳离子聚合。
使用液体涂层过程形成的介电层14、14'可呈现改进的光学性能，即精确的介电层。精确的介电层14、14'可被理解为是指这样的介电层：该介电层跨该层具有小于约3％的光学厚度变化介电层。
在本文公开的方法中使用的常规沉积过程包括但不限于：物理气相沉积(PVD)，溅射到颗粒的机械振动床上，通过金属有机化合物的热分解进行分解，CVD流化床，化学气相沉积，薄膜沉积，原子层沉积等，包括例如等离子增强和流化床这样的修改技术。
如权利要求1所述的物品，其中所述至少一个介电层包括从约1.2到约2.6的折射率。如权利要求11所述的物品，其中所述至少一种低聚物为两种低聚物，其中所述两种低聚物中的第一种包括巯基改性聚酯丙烯酸酯，且所述两种齐聚物中的第二种包括胺改性聚醚四乙酸酯，其中所述至少一种单体包括1、6-己二醇二丙烯酸酯，其中所述两种光引发剂中的第一种包括二苯基(2、4、6-三甲基苯甲酰)氧化膦，且所述两种光引发剂中的第二种包括双(2、4、6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦，其中所述至少一种均化剂包括聚丙烯酸酯，且其中所述至少一种消泡剂包括不含硅树脂的液体有机聚合物。如权利要求1所述的物品，其中所述至少一个第一金属层是反射层和吸收层之一，且所述至少一个第二金属层是反射层和吸收层之一。
用于制造物品的方法包括：在基板上沉积第一金属层；在第一金属层上沉积介电层；和在介电层上沉积第二金属层；其中使用液体涂层过程来沉积介电层。如权利要求14所述的方法，其中第一金属层是吸收层和反射层之一，且第二金属层是吸收层和反射层之一。如权利要求14所述的方法，其中基板包括释放层，其中第一金属层是吸收层，其中第二金属层是反射层，且其中方法进一步包括：在反射层上沉积第二介电层；和在第二介电层上沉积第二吸收层，其中使用液体涂层过程沉积第二介电层。如权利要求14所述的方法，其中基板包括释放层，其中第一金属层是吸收层，其中第二金属层是反射层，且其中方法进一步包括：在反射层上沉积含磁层；在含磁层上沉积第二反射层；在第二反射层上沉积第二介电层；和在第二介电层上沉积第二吸收层，其中使用液体涂层过程沉积第二介电层。如权利要求14所述的方法，其中液体涂层过程包括从介电层中的每一个蒸发溶剂。如权利要求14所述的方法，其中液体涂层过程包括以从约0.1到约1000m/min的速率沉积介电层。如权利要求14所述的方法，其中所述至少一个介电层包括约3％或更小的光学厚度变化。
如前所述，本领域技术人员可理解，本发明可以以各种形式实施。因此，尽管已经关联具体实施例和其例子给出这些教导，但是本发明的真实范围不应限制于此。可以在不脱离本文教导的范围的情况下做出各种改变和修改。
本公开范围应被宽泛地理解。其意指本公开公开了用于实现本文公开的装置、活动、机械动作的等同物、手段、系统和方法。对于公开的每一个装置、物品、方法、手段、机械元件或机构，意指本公开也包括其内容，并且教导了用于实施本文公开的许多方面、机构和设备的等同物、手段、系统和方法。此外，本公开涉及涂层及其许多方面、特征和要素。这样的设备在其使用和操作中可以是动态的，本公开旨在涵盖使用设备和/或制造物品的等同物、手段、系统和方法及其与本文所公开的操作和功能的描述和精神一致的许多方面。本申请的权利要求同样被广义地解释。
本发明在其许多实施例中的描述本质上仅仅是示例性的，因此，不脱离本发明要点的变型意于在本发明的范围内。这些变型不被认为是脱离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种物品，包括：
至少一个第一金属层；
至少一个介电层；和
至少一个第二金属层；
其中，所述至少一个介电层包括以下中的至少一个：(i)光引发剂，(ii)氧抑制缓解成分，(iii)均化剂，和(iv)消泡剂。
2.如权利要求1所述的物品，其中，所述至少一个介电层沉积在所述至少一个第一金属层上；且其中，所述至少一个第二金属层沉积在所述至少一个介电层上。
3.如权利要求1所述的物品，进一步包括基板，其中，所述至少一个第一金属层沉积在所述基板上，所述至少一个介电层沉积在所述至少一个第一金属层上，且所述至少一个第二金属层沉积在所述至少一个介电层上。
4.如权利要求1所述的物品，进一步包括基板，其中，所述至少一个第二金属层沉积在所述基板上，所述至少一个介电层沉积在所述至少一个第二金属层上，且所述至少一个第一金属层沉积在所述至少一个介电层上。
5.如权利要求4所述的物品，其中，所述至少一个第一金属层包括图案。
6.如权利要求1所述的物品，其中，所述至少一个第一金属层包括第一表面和第二表面，其中，所述至少一个介电层包括分别沉积在第一金属层的所述第一表面和第二表面上的两个介电层，且其中，所述至少一个第二金属层包括分别沉积在所述两个介电层中的每一个上的两个第二金属层。
7.一种色移着色剂，包括：
如权利要求6所述的物品和液体介质。
8.如权利要求1所述的物品，进一步包括含磁层。
9.如权利要求8所述的物品，其中，所述含磁层包括第一表面和第二表面，其中，所述至少一个第一金属层包括分别沉积在所述含磁层的所述第一表面和第二表面上的两个第一金属层，其中，所述至少一个介电层包括分别沉积在所述两个第一金属层中的每一个上的两个介电层，且其中，所述至少一个第二金属层包括分别沉积在所述两个介电层中的每一个上的两个第二金属层。
10.如权利要求1所述的物品，其中，所述氧抑制缓解成分包括具有丙烯酸酯的单体和至少一种低聚物中的至少一种，且其中，所述光引发剂是两种光引发剂。
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