JP2582942B2 - 保安用の磁気材料 - Google Patents

保安用の磁気材料

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気材料、及び、保安標識（security tag
ging）、盗難防止、物品配置及び物品同定のためのシス
テムにおける標識（tag）又はマーカーにおけるその使
用に関するものである。
販売物品を販売場所から盗まれるのを防止するため
に、盗難防止標識又はマーカーが販売物品に施される。
同様の標識は、在庫管理又は同定の目的のために物品又
は人間に取り付けられ、物品又は人間が所定の検出地点
を通過するか又は通過しようとする際に検出される。マ
ーカーは、また、他の構造物又は材料によって、隠され
たり、包まれたり又は被包することができる固定物品に
取り付けられ、この場合には、マーカーが取り付けられ
た物品は、携帯マーカー検出器を用いることによって配
置される。
所定の磁気特性を得、マーカーの全体の大きさ及び製
造コストを最小にするためには、マーカーの磁気素子
を、薄層シート、箔又はフィルムの形態で製造すること
が有利である。かかるマーカーには、通常二つの部分が
ある。ひとつは、軟質（soft）な磁気特性、即ち高い透
磁率及び低い保磁力（100Am-1以下）を有する「活性」
な磁気材料である。二番目の部分は、しばしば「失活」
材料と称され、中程度の透磁率及び中〜硬の保磁力（10
00Am-1以上）を有する、半硬質（semi-hard）又は硬質
（hard）磁気材料である。活性材料は、検出可能な信号
を発生し、半硬質又は硬質部分は、適当な条件下で活性
材料の応答をバイアス又は抑制する切り替え可能な直流
磁場を生成する。どちらのタイプの材料も、現在におい
ては、必要な特定の磁気特性を得るためには、比較的高
価な合金及び方法を用いて製造されている。現在におい
て用いられている合金の例は、西ドイツ国のVacuumschm
eltzeから入手できるバコゼット（Vacozet）、ビトロバ
ック（Vitrovac）及びクロバック（Crovac）、並びに、
米国のArnoldsから入手できるアーノクロム（Arnokrom
e）である。本発明者らは、磁気部分をより安価に製造
することのできる材料及び方法を確認した。
本発明の一特徴によれば、基材；高い透磁率及び低い
保磁力を有する軟質磁気材料である「活性」磁気材料；
及び穏やかな又は高い保磁力及び穏やかな透磁率を有す
る硬質又は半硬質磁気材料である失活材料；を含み、こ
の構成によって、十分に高い磁化力がかけられると、失
活材料によって「活性」材料の磁気特性を固定（clam
p）し、「活性」材料を失活させることができる磁気的
に活性な標識又はマーカーであって、かかる「活性」材
料及びかかる失活材料の少なくとも一方が電着法によっ
て形成されることを特徴とする前記標識又はマーカーが
提供される。
しかして、「活性」材料及び失活材料の少なくとも一
方は、電着、電鋳又は無電解化学沈着のような方法によ
って製造される。これらの方法は、良好に画定された特
性を有する材料の薄い箔を低コストで製造するのに有利
である。これらは、ニッケルスルファメート溶液のよう
な、溶液中に金属イオンを含む液体から、金属又は合金
フィルムを析出させる工程を含む。析出は、電流又は化
学触媒によって進行せしめられる。電鋳を用いた場合
は、フィルムは、成形型、ダイ、テンプレート、ツール
又はマンドレル上に形成され、その後、自己支持箔とし
て取り除くことができる。作用溶液に少量の有機分子を
加えて、電鋳フィルムにおける応力が制御される。電着
においては、箔は、通常、金属製又は伝導性の基材又は
キャリア上に析出せしめられ、その後これから取り除か
ない。無電解析出においては、基材は伝導性である必要
はない。かかる析出法を用いる更なる有利性は、析出領
域を簡単なマスキング法によって制御することができる
ので、材料を切断したり、廃棄したりすることなく、箔
を、不連続素子（例えば、ドット又はアイランド）ある
いは孔を有するシートとして形成することもできるとい
うことである。本発明者らは、このマスキングを、非伝
導性のインク又は塗料を金属基材上にスクリーン印刷す
るか、又は、好適なパターンを有するインクローラーを
用いることによって行うことができる事を見出した。ま
た、再使用可能なマスクを、析出中に基材に押圧する
か、又はフォトリソグラフマスキングを用いることがで
きる。他の方法は、ポリマー又は樹脂のような材料の非
伝導性領域を、電鋳プロセスにおけるフォーマー又はマ
ンドレル上に固定することである。不連続フィルム又は
多数の孔を有するものは、非均一の形状によってマーキ
ングシステムにおける部分の磁気効果、特に半硬質又は
失活素子の効果が向上せしめられるので、有利である。
その後に材料を切断したり除去したりする必要なく単一
の工程で不連続又は孔透磁性（hole-permeated）のフィ
ルム又は箔を形成することができるので、製造工程にお
いてコストが大きく節約できる。
これらの析出法は、プロセスのコストがローリング又
は注型法よりも低いので、約100ミクロン以下の薄層フ
ィルム、特に約40ミクロン以下のフィルムを形成するた
めに特に好ましく、５〜25ミクロンの厚さのフィルムに
関して特にコスト的に有効である。これらの方法の更な
る有利性は、磁気特性が、通常、フィルム平面において
等方性又は均一であるので、マーカーの製造中において
材料を特定配向にする必要がないということである。し
かして、部分の磁気特性も等方性であり、このため、マ
ーカの特性がより良好である。対比して、ローリング又
は注型材料は、強い異方性を有する傾向がある。例え
ば、保磁力は、フィルム平面における異なる方向に関し
て２倍以下変化する可能性があり、このため、マーカー
の製造中に、特定の方向に沿って材料を整列させる必要
がある。
これらの析出法によって生成する結晶粒構造は、事実
上、円柱状、即ち、箔の面に対して垂直な長軸を有する
長い薄結晶であることが多い。これは、上記に示したよ
うな平面における有利な等方性を与える。しかしなが
ら、幾つかの用途においては異方性を有することが望ま
しい。本発明者らは、円柱状ではなく平面状の結晶成長
を得るために、電解質への添加剤を変え、析出条件を変
えることによって、異方性が達成されることを見出し
た。平面状の粒成長（しばしば「明（bright）」析出と
称される）を達成するのに必要な条件は、これらの析出
法の当業者に公知である。
円柱状の粒の場合、材料が見かけ上磁化されない場合
には、円柱の末端面に関連する微細磁場によって、漂遊
磁場（stray magnetic field）のような望ましくない磁
気的効果が得られる可能性がある。本発明者らは、平面
粒材料の薄層を、等方性で円柱状の材料の頂部上に付着
させ、望ましくない微細磁場のための磁気的短絡を形成
することによって、これらの効果を減少させることがで
きることを見出した。
本発明者らは、活性又は軟質磁性素子に好適な材料
が、60〜100％のNiを有する電着ニッケル／鉄合金であ
ることを見出した。低い磁気歪みは、Niが75〜80％のと
きに得られる。箔の保磁力を約20Am-1以下の値に低下さ
せることが必要な場合には、幾つかのその後の加熱処理
が必要な場合がある。
これらの析出法によって半硬質磁性部分を形成するこ
とは、これが概してマーカーにおける最も大きな容積比
を有する部分であるので特に好ましい。この部分は、10
0〜15,000Am-1（マーカーの設計に依存する）の範囲の
良好に画定された保磁力を有することが必要である。本
発明者らは、本発明において記載されている方法によっ
て製造することのできる、この部分のために好適な材料
としては、純粋なNi、純粋なFe、Ni-Co、Co及びCo−Ｗ
が含まれることを見出した。合金の場合には、第２の成
分の相対割合を変化させて所望の保磁力を得る。また、
保磁力は、アニーリングのような加熱処理によって制御
することができる。本発明者らは、上記の材料のすべて
の電着試料を製造し、所望の範囲の保磁力を生成し、0.
5を超える残留磁気比（Ｍ［残留］＋Ｍ［飽和］）を与
えるのに十分に高い磁気ヒステリシスループの調和性
（squareness）を得た。特に、ドラムマンドレルの上に
生成する電鋳Niは、望ましくない残留応力を有すること
なく２〜100ミクロンの厚さで、かつ、加熱処理の必要
なく5000〜6000Am-1の範囲において容易に制御し得る保
磁力を有するように、速やかにかつ安価に製造すること
ができる。Ni、Co及びこれらの合金も、腐食に対して高
い耐性を有する。本発明者らは、電鋳Ni箔は、現在用い
られている特別の合金と比較して容易に切断することが
できるので、片又は孔を、箔から機械的に容易に打刻す
ることができる。
本発明の他の特徴によれば、電着材料は、打刻、ロー
リング、一次加工又はエンボス加工のような、選択的な
冷間成形又は変形（deformation）法によって、磁気的
に不連続又は不均一にされる。変形プロセスによって、
磁気特性、特に箔の平面における材料の透磁率が変化せ
しめられる。この目的は、上述したように、磁気特性を
変化させることによって、材料の磁場の構造及び効力を
向上せしめることである。変形法の有利性は、材料が、
局在変化をほとんど若しくは全く起こさずに、積層のよ
うなその後の段階においてより簡単にかつより安価に取
り扱うことができ、最終製品においてより均一な表面仕
上げが得られる、機械的に連続な箔のままで保持される
という点にある。更に、変形は、箔マスキング又は箔か
ら片を切断若しくは除去するのと比較して、実施するの
が簡単である。
本発明の更なる特徴によれば、半硬質部分は、ロール
シート、ワイヤウール又は充填材のような好適な形態の
ステンレススチールから製造することができる。本発明
者らは、スチール中のCr、Ｃ及びNi含有量を注意深く制
御することによって、冷間処理（例えばローリング）後
に大きな強磁性を有するが、簡単な加熱処理によって非
強磁性によることができる合金を形成させることができ
ることを見出した。組成条件を満足する市販のステンレ
ススチールは、0.15％以下の炭素、16〜18％のクロム及
び６〜８％のニッケルを含む、タイプAISI 301のステン
レススチールである。シートの冷間ロール（好ましくは
約50％縮小まで）によって、1000〜5000Am-1の範囲、通
常は約3000Am-1の保磁力、及び、高い残留磁気が得られ
るので、材料は、半硬質（失活）素子に好適である。強
磁性含有は、冷間処理中に生成するマルテンサイト相の
存在によるものである。マルテンサイトは、約800℃に
加熱することのような、好適な加熱処理によって非磁性
オーステナイトに再変換することができる。長時間高温
で処理すると、炭化物が生成し、これがマルテンサイト
を安定化させるので、加熱を長時間保持してはならな
い。しかしながら、冷却速度はオーステナイトでの相転
移が起こる時間を与えるのに十分な程度徐々に行わなけ
ればならない。
選択的な領域で加熱処理を行うことによって、磁性及
び非磁性材料の交互の領域を有するステンレススチール
の連続的なフィルム又は片を形成させることができるの
で、この相転移は大きな有利性である。前述したよう
に、これによって、活性素子上の半硬質磁性材料の効果
が向上せしめられる。選択的な加熱処理は、例えば、レ
ーザービーム若しくは電子加熱によって、又は、誘導加
熱若しくは局在抵抗加熱によって行うことができる。ス
テンレススチールは、また、広く市販されているので、
低コスト材料であるという、従来の特殊な磁性合金を凌
ぐ有利性を有する。
本発明を、以下の実施例によって示す。これらは本発
明の範囲を制限するものではない。以下の記載におい
て、次の添付図面を参照する。
第1a図は、本発明の一態様において用いられる押圧ツ
ールを示す。
第1b図は、第1a図に示すツールの一部分の拡大図であ
る。
第２図は、金属箔の冷間処理において、第１図のツー
ルを用いて得られるパターンを示す。
第３図は、金属箔の所定の領域を選択的にアニーリン
グするために用いられる加熱プレスの概略図である。
第４図は、第３図のプレスを用いた結果を図式的に示
す。
以下の実施例においては、図面を参照する。
実施例１ 本実施例は、電鋳ニッケル箔からの失活材料の製造を
示す。20ミクロンの厚さを有する電鋳平面ニッケル箔の
連続ロールを、英国のINCO Alloys Ltd.から購入した。
次に、箔280℃で24時間、次に室温迄の冷却時間を24時
間かけてアニーリングした。これによって、保磁力は60
00kA/mから、ここでの特定の用途に必要な値である2000
kA/mに減少した。仕上げ材料は、幅50cmのロールの形態
であった。次に、このロールを幅8mmのロールに切断
し、盗難防止ラベル製造工程において、他の部品と共に
積層するための失活剤供給材料として用いた。
実施例２ 本実施例は、電鋳法を用いた失活材料の孔透磁性箔の
製造を示す。実施例１と同一の電解方法及び条件を用い
たが、直径が1.5mmで中心から中心への離隔距離が3mm
の、連続配置（六方晶格子をベースとする）の円形埋封
エポキシ樹脂アイランドで被覆された、幅50cmのチタン
ドラムで構成されている成形マンドレルを用いた。樹脂
は、チタンドラム中に機械加工された深さ1mm以下の適
当な寸法の凹部中に埋封され、ドラム表面と平坦になる
ように機械加工した。このマンドレル上に箔を電鋳する
ことによって、連続して製造することができ、1.5mmの
円形孔を有し、そのパターンがエポキシ樹脂アイランド
のパターンに対応する、厚さ20ミクロンのニッケル箔が
得られた。次に、箔を実施例１に記載の方法でアニーリ
ングした。最後に、箔を、25ミクロンのポリマーフィル
ム上に付着させた、連続的な箔状の「活性」磁性材料に
積層した。この方法の有利性は、活性材料及び失活材料
を、積層工程の為に連続ウェブとして取り扱うことがで
き、そのため、連続ウェブの製造が容易になり、これを
任意の必要な不本考案の失活可能な盗難防止マーカーに
切断することができるという点である。
実施例３ 本実施例は、選択的な冷間処理工程によって磁気的に
不連続にされる、構造的に連続な失活箔の製造を示す。
本実施例においては、実施例１において用いたものと同
一のニッケル箔を用いた。幅50cmの箔を、第1a図及び1b
図において示したフラットベット・パラレル・プレス中
に供給した。プレスツールは、平滑及び平坦に機械加工
された軟鋼で形成された下部面１、及び、正方形のグリ
ッド配列で配置され、正方形の一辺が2.5cmであるライ
ン３のメッシュを有して形成された上部面２から構成さ
れていた。上部面２は、工具グレードの鋼鉄で形成され
ており、正方形のグリッドパターン３は、グリッドライ
ンの配列を深さ0.5mmに機械加工することによって形成
されていた（第1b図参照）。プレスツール１、２は、50
cm×2cmの領域をカバーしているので、ニッケル箔を、
ツールの長辺に対して直角な方向にプレスを通して供給
し、各プレス操作の後に一段階で2cm箔を前進させるこ
とによって、連続ロールの箔の全部を容易に処理するこ
とができる。このプレスツールを用いる結果、その幅及
び長さの全体に亙って変形パターン４を有し（第２図参
照）、そのパターンが第1b図のグリッド配列のパターン
と合致する箔のロールが形成される。箔を切断したり大
きく湾曲させたりすることなく、処理された箔のライン
４において所望の程度のプラスチック変形を得るために
は、プレスツールの一ストロークあたり20〜100トンの
範囲の圧力が必要なことが分かった。この圧力は約50ト
ンの力であることが有利であった。20トンの下限以下で
は、得られるプラスチック変形が、箔の平面における全
ての磁気回路を適当に崩壊させるのには不十分であっ
た。次に、得られた失活材料の連続箔ロールを、実施例
２において上述したような連続工程において活性磁気材
料（箔の形態のもの）に積層した。
実施例４ 実施例３において上述したように変形パターンでニッ
ケル箔を押圧したが、本実施例においては、第１図のフ
ラットベットプレスに代えて回転エンボスタイプの工程
を用いた。円筒形のロータリーローラーツールは、実施
例２において記載したものと同様の材料及びパターンの
ものであるが、本実施例においては瞬時接触面積がより
小さいので、２〜10トンのより小さい力しか必要ではな
かった。これによって、実施例３において記載したもの
と同様の材料が得られるが、箔はより速やかに処理する
ことができ、ロータリー法においてはツールの摩耗も少
なかった。
実施例５ 本実施例は、ステンレススチールからの失活材料の製
造を示す。AISIタイプ301ステンレススチールを80ミク
ロンの厚さに冷間圧延し、次に、実質的に非磁性になる
まで、十分に熱アニーリングした。次に、この箔を厚さ
40ミクロンに冷間圧延すると、その変形度においては、
最大保磁力3kA/m及び残留磁気比0.8を示した。
実施例６ 実施例５の方法によって製造された箔は、実施例１に
おいて上記した方法で、連続的で磁気的に均一な失活箔
又は片として用いるのに好適であった。また、材料を磁
気的に不連続にして実施例４のNi材料と同等の結果を得
ることができた。この磁気的に不連続な状態を得るため
の方法を以下に説明する。
鋼箔を、連続フラットベットプレス中に供給した。プ
レスツールは、第３図に示す構造を有していた。即ち、
下部プレート５によって平坦歯の金属クランプ（歯７を
有する）が形成され、上部プレート６は、加熱素子８が
差し込まれている同様のクランプ歯を有していた。素子
を800〜1200℃の範囲、好ましくは約1000℃の温度に保
持し、約0.2秒間、極めて低い圧で押圧してロールスチ
ールシートに接触させた。箔をグリップするフラット歯
を循環水系によって冷却した。これは、箔の加熱領域に
隣接する非加熱領域を低温に保持して加熱素子８によっ
て影響を受けないように機能した。プレスを通して箔を
供給することによって、加熱素子と接触した材料がアニ
ーリングされ非磁性になるので、ロール箔にアニーリン
グ及び非アニーリング材料のストライプの連続パターン
がつけられた。「ストライプ」の付けられた箔を幅2mm
のリールに切断しリールを幅0.8mmのVitrovac 6006合金
（西ドイツ国のVacuumschmeltzeから入手）の連続片に
積層して、任意の所望の長さに切断することができる失
活可能なマーカーの片を製造した。
本発明の実施態様は、以下の通りである。
1.基材；高い透磁率及び低い保磁力を有する軟質磁気材
料である「活性」磁気材料；及び、穏やかな又は高い保
磁力及び穏やかな透磁率を有する硬質又は半硬質磁気材
料である失活材料；を含み、この構成によって、十分に
高い磁化力がかけられると、失活材料によって「活性」
材料の磁気特性を固定（clamp）し、「活性」材料を失
活させることができる磁気的に活性な標識（tag）又は
マーカーであって、かかる「活性」材料及びかかる失活
材料の少なくとも一方が電着法によって形成されること
を特徴とする前記標識又はマーカー。
2.かかる少なくとも一方の材料が、電鋳又は無電解化学
析出法によって形成される上記第１項に記載の標識又は
マーカー。
3.「活性」材料が、少なくとも60原子％のニッケルを含
み、電着法によって形成されるニッケル／鉄合金である
上記第１項又は第２項に記載の標識又はマーカー。
4.該「活性」材料が75〜80原子％のニッケル及び25〜20
原子％の鉄から構成される合金である上記第３項に記載
の標識又はマーカー。
5.失活材料が、ニッケル、鉄、ニッケル／鉄合金、ニッ
ケル／コバルト合金、コバルト又はコバルト／タングス
テン合金である上記第１項〜第４項のいずれかに記載の
標識又はマーカー。
6.かかる少なくとも一方の材料が、選択析出がマスキン
グ法によって達成される電着法によって、基材によって
支持された不連続な箔又は層あるいは多数のアイランド
として形成される上記第１項〜第５項のいずれかに記載
の標識又はマーカー。
7.かかる少なくとも一方の材料が、円柱形の粒構造を有
する上記第１項〜第６項のいずれかに記載の標識又はマ
ーカー。
8.かかる少なくとも一方の材料が、平面状の粒構造を有
する上記第１項〜第６項のいずれかに記載の標識又はマ
ーカー。
9.かかる円柱形の粒が、平面状の粒の薄層で被覆されて
いる上記第７項に記載の標識又はマーカー。
10.かかる少なくとも一方の材料が、電着法によって形
成された後に変形工程にかけられている上記第１項〜第
９項のいずれかに記載の標識又はマーカー。
11.かかる少なくとも一方の材料が、打刻、ローリン
グ、押圧又はエンボス工程にかけられている上記第10項
に記載の標識又はマーカー。
12.かかる少なくとも一方の材料が、機械的変形又は冷
間処理にかけられている上記第10項に記載の標識又はマ
ーカー。
13.かかる少なくとも一方の材料の予め定められた領域
のみがかかる変形工程にかけられる上記第10項、11項又
は12項に記載の標識又はマーカー。
14.基材；高い透磁率及び低い保磁力を有する軟質磁気
材料である「活性」磁気材料；及び、穏やかな又は高い
保磁力及び穏やかな透磁率を有する硬質又は半硬質磁気
材料である失活材料；を含み、この構成によって、十分
に高い磁化力がかけられると、失活材料によって「活
性」材料の磁気特性を固定（clamp）し、「活性」材料
を失活させることができる磁気的に活性な標識（tag）
又はマーカーであって、かかる失活材料が、0.15％の炭
素、16〜18％のクロム及び６〜８％のニッケル及び残余
の鉄を含む鋼鉄であることを特徴とする前記標識又はマ
ーカー。
15.かかる鋼鉄が、冷間処理をされ、1000〜5000Amp/mの
範囲の保磁力及び高い残留磁気が与えられている上記第
14項に記載の標識又はマーカー。
16.かかる鋼鉄が、約50％の減少率に冷間圧延されてい
る上記第15項に記載の標識又はマーカー。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基材；高い透磁率及び低い保磁力を有する
    軟質磁気材料である「活性」磁気材料；及び、ニッケ
    ル、鉄、ニッケル／鉄合金、ニッケル／コバルト合金、
    コバルト及びコバルト／タングステン合金からなる群か
    ら選択される、穏やかな又は高い保磁力及び穏やかな透
    磁率を有する硬質又は半硬質磁気材料である失活材料；
    を含み、この構成によって、十分に高い磁化力がかけら
    れると、失活材料によって「活性」材料の磁気特性を固
    定（clamp）し、「活性」材料を失活させることができ
    る磁気的に活性な標識（tag）又はマーカーであって、
    かかる「活性」材料及びかかる失活材料の少なくとも一
    方が電着法によって形成されることを特徴とする前記標
    識又はマーカー。
  2. 【請求項２】かかる少なくとも一方の材料が、選択析出
    がマスキング法によって達成される電着法によって、基
    材によって支持された不連続な箔又は層あるいは多数の
    アイランドとして形成される請求の範囲第１項に記載の
    標識又はマーカー。
  3. 【請求項３】かかる少なくとも一方の材料が円柱形の粒
    構造を有する請求の範囲第１項又は第２項に記載の標識
    又はマーカー。
  4. 【請求項４】かかる少なくとも一方の材料が平面状の粒
    構造を有する請求の範囲第１項又は第２項に記載の標識
    又はマーカー。
  5. 【請求項５】かかる円柱形の粒が平面状の粒の薄層で被
    覆されている請求の範囲第３項に記載の標識又はマーカ
    ー。
  6. 【請求項６】かかる少なくとも一方の材料が電着法によ
    って形成された後に変形工程にかけられている請求の範
    囲第１項〜第５項のいずれかに記載の標識又はマーカ
    ー。
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