TW201609276A - 磁性薄片之二軸對準 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種平面化由一縱向網膜支撐的複數個可定向非球形薄片之方法。將支撐一場可定向非球形薄片之塗層之一網膜放置於磁體之間，使得來自該等磁體之場橫越該網膜。將第一及第三磁體設置於一饋送路徑之一側上且將一第二磁體設置於該饋送路徑之另一側上且在該第一磁體與該第三磁體之間。該第一磁體及該第三磁體具有相同極性且該第二磁體具有與該第一磁體及該第三磁體互補的極性，因此於該第一磁體與該第二磁體之間存在橫越該饋送路徑之一第一磁場且於該第二磁體與該第三磁體之間存在橫越該饋送路徑之第二磁場，其中該等磁體係經定位使得沿著該饋送路徑移動之複數個非球形場可定向薄片在該網膜與該等磁體相對移動期間其等穿過該第二磁體時經歷第一次旋轉；接著該網膜移動過穿過該等磁體之該等場，且隨後固化該塗層。

Description

磁性薄片之二軸對準

分散於油墨媒劑中且印刷於一基板之一表面上的顏料微粒可具有高或低的入射光反射率。此反射率取決於若干不同因數。該等顏料微粒之固有光學性質會顯著影響該反射率。高反射性「金屬性」顏料為薄片型微粒，其等主要由鋁或其他高反射性金屬所組成。該金屬性「效果」係經由不同個別特性之相互作用所實現，該等特性主要由該顏料之微粒大小及形狀以及脫層或非脫層行為所組成。

脫層及非脫層性質係由顏料微粒之「漂浮」能力所決定的顏料特性。脫層顏料因為高界面張力而漂浮於印刷油墨膜之表面上。其形成其反射性質取決於微粒精細度之一連貫表面膜。非脫層顏料經黏合劑完全浸濕且遍及塗層厚度均勻散佈。由G.Buxbaum所著之「工業無機顏料(Industrial Inorganic Pigments)」；Wiley-VCH,ISBN 3-527-28878-3,1998,p.229中描述脫層。由於脫層與非脫層顏料表現不同，故其等提供相異甚遠之外觀。舉例而言，脫層鋁顏料之微粒本身將橫越膜之表面更均勻地散佈，其等將提供一鍍鉻式成品。

一種製造「脫層」顏料微粒之常用方法係藉由在存在各種潤滑劑之情況下球磨顏料，如以Ackerman等人之名義的美國專利第6,379,804號中所描述。硬脂酸通常用於此目的。該酸自顏料表面排斥液態油墨或塗料媒劑，在空氣與油墨表面間的界面之方向推動微粒。因此，薄片漂浮至印刷品表面而展現一似鏡面外觀。然而，此方法之 一缺點係降低的耐磨性：因為該酸防止該油墨媒劑黏附至該薄片表面，所以含有此等「脫層」微粒之印刷品具有拙劣的耐磨性。

與「脫層」顏料形成對比，利用非脫層微粒印刷之影像不具有平滑的似鏡面外觀。取而代之，該等影像具有一帶斑點的「閃光似」成品。另一方面，此等經印刷的影像具有非常良好的耐磨性，這是因為油墨媒劑與顏料微粒之未經修飾的表面形成堅固接合。有利的是製造一種經類似於脫層微粒平行於油墨表面散佈於油墨層中的非脫層顏料微粒所印刷的高反射性影像。

可藉由一外部作用定向該油墨層中的微粒。例如以Pratt等人之名義的美國專利第2,418,479號提及藉由刷塗或刀塗製造發亮金屬塗膜。

Pratt在U.S.2,418,479中亦揭示一種藉由使微粒在施加磁場中對準而製造具有似脫層性質之微粒的方法。本申請案所使用之微粒必須為磁性且較佳為反射性。經分散於液態油墨中、塗佈於一基板表面上及曝露於一外部磁場的微粒趨向於使其之易磁化軸沿著場線對準。在該等微粒定向之後藉由使黏合劑固化而使其等之位置固定。在材料科學中，術語「易磁化軸」係指鐵磁材料中的自發磁化之能量有利方向。此軸係由多個因數所決定，其包含磁晶異向性及形狀異向性。沿著該易磁化軸之兩個相對方向通常為等效，且磁化之實際方向可為其任一者。

許多書籍與專利中描述分散於一基板表面上的一有機黏合劑層中且曝露於一外部磁場的磁性微粒之對準，例如，C.Denis Mee所著之Magnetic Recording，McGraw-Hill Book Company，ISBN 0-07-041271-5，第1卷，第164頁，或Finn Jorgensen所著之The Complete Handbook of Magnetic Recording，TAB Professional and Reference Books,ISBN 0-8306-1979-8,1988。

C.D.Mee描述藉由平行於網膜輸送方向施加一磁場而使一記錄 媒體中的微粒對準。一永久磁體電路之磁極部之較佳組態係異性極之一者位在該網膜之兩側上，其等在中間平面中不具有垂直場分量。作者亦描述用於使磁性微粒沿著該網膜方向定向之多種磁性裝置。然而，藉由此等裝置使微粒相對於基板表面對準存在一特別普遍的特徵。參考文獻明確闡述對於記錄磁帶而言，該等微粒係使其等之易磁化軸沿著網膜方向對準。

記錄媒體中所使用的大多數磁性材料為準一維，其等具有一維度甚大於另兩維度，例如一類似於電線或針之形狀。如圖1a中所示，形狀為一薄片101之一微粒可被視為一個二維(XY)實體，此歸因於其維度之大縱橫比：X及Y實質上大於Z。當一磁場感應到一薄片時，該薄片只要在其偶極向量不平行於外部場時便會經歷一磁轉矩。該磁轉矩之存在導致該微粒使其之易磁化軸沿著一外部場之磁線102之方向旋轉；且該薄片之偶極向量變成平行於該磁場向量。該微粒不旋轉且在此位置成為穩定直至該場被移除為止。換言之，該微粒變成使其之最長對角線(其可被視為一主要維度，例如座標X)平行於施加磁場線定向，如圖1a中所示。

然而，該第二維度Y可能未必總是平行於該基板。事實上吾人注意到其總是相對於施加磁場的方向傾斜某一小角度。此小傾斜對於記錄媒體之總體性能而言並非十分重要，然而，其在塗料及印刷工業中對於在不同基板上生產耐用的高度反射性塗層成為極其重要。

幾十年來，一直嘗試利用反射性薄片材料製造發亮塗層。1947年Pratt等人在美國專利第2,418,479號中公開揭示一種定向金屬薄片顏料用於製造發亮塗層之方法。使塗膜中諸如鐵磁薄片之顏料藉由與一磁場反應而定位於一簡單的平坦表面上。物品表面與該等薄片皆位於該磁場方向上。此方法需要使其上設置該膜之該物品表面位於磁極之間，使得該等微粒之各長維度或主要維度會將其自身沿著該磁場方向 對準，如同指南針之指針般。Pratt等人揭示一種方法，其包含將含有鐵磁薄片之一濕膜放置於一磁場之作用區，及使該膜與該場之間的方向角在短時間間隔內自平行變化為垂直直至該膜變乾。該膜與該場之間的方向變化可經由該膜之旋轉或經由磁場之平面旋轉而產生。此專利中描述的電磁系統產生一旋轉磁場，其容許該薄片以5至10Hz之頻率改變其方向。該磁場使其方向改變90°。該等組之一者中的磁體為中空且該基板係以一預定速率連續穿過此等中空磁體上的中心。

雖然US 2,418,479中揭示之Pratt之發明已在此項技術中取得進步，但其仍具有若干缺點。使用Pratt之方法對於大表面物品而言並不實際，此是因為磁場強度必須極大且難以構造而費用昂貴。此外，所描述的此方法將無法操作以將佈置於一膜或塗層中的大多數薄片定向於一彎曲或複雜形狀的非平面物品表面上。此一表面之一實例係諸如氣渦輪引擎之動力產生裝置之一環形或翼形組件。

James Peng在受讓與Eastman Kodak並在1989年發證的美國專利第4,859,495號中揭示一種製造一磁性記錄膜之方法，該磁性記錄膜具有定向於任何給定方向之磁性微粒，該方法包括：施加一磁性塗料至一基板；使包含呈未固定狀態的該磁性塗料之基板接受一旋轉磁場，該旋轉磁場具有僅位於一垂直於該給定方向之平面中的磁分量；及固定該磁性塗料。該等薄片之定向係發生於塗佈在一移動網膜之表面上的含有經分散磁性薄片之有機黏合劑層中。一磁性系統描述四個亥姆霍玆(Helmholtz)線圈。第二實施例描述一種用於不具有Z分量之旋轉磁場之系統，同時該磁性塗料層係呈流體狀態以一飛快速度在該基板上移動。此實施例適用於製造極寬寬度之磁性媒體，例如高達30英吋甚至50英吋的寬度，此是因為其並非係以如同亥姆霍玆線圈之相同方式而受限。該實施例利用二個導電板，例如(舉例而言)佈置於該移動網膜之上方及下方的銅板。位在該移動網膜上方的該板中之電流橫跨過 該移動網膜之寬度。位在該移動網膜下方的該板具有歸因於電壓源之在該移動網膜之移動方向中橫跨該板之電流。由二個電壓源施加之二個電流相對於彼此異相90°，且此產生僅具有X及Y方向之分量而無該網膜平面外或Z方向上的磁分量之旋轉磁場。此方法之缺點亦係無法用於大表面基板、在大型表面上有定向均勻度的問題、由出磁場引起之對適當定向之破壞並缺乏場內UV固化之可實行性。

以Buczek等人之名義的美國專利申請公開案第US 2004/0052976號揭示非球形微粒以其主要維度大體上沿著一佈置微粒之物品表面定向的對準。佈置於其黏度可經增加以將該等微粒固定位之流體介質中的該等微粒係利用施加於其上之力予以定位。該力包含來自一磁場之扭力、來自該流體介質之流動力、重力及單獨或與重力結合的表面張力。

為控制一表面之亮度或自一表面之反射，塗層及片材已使用呈具有一主要維度之薄片形狀的非球形金屬微粒，且該薄片與主要維度相對於該物品表面之相對定向決定亮度或反射程度。雖然此方法對於製造發亮塗層而言具有一定效用，但其缺乏在例如以100-500ft/min之速度移動的寬網膜之頂部印刷發亮影像之實用性。

以Kashiwagi等人之名義的美國專利第5,630,877號係關於微粒之磁性對準之另一美國專利，其揭示使分散於有機黏合劑中且暴露於一外部磁場之磁性微粒或薄片對準。其教示一種利用一簡單程序在高速下生產具有磁性形成圖案之產品且可形成具有清晰的視覺可辨認性之成各種不同形狀的所需圖案之方法及裝置，及一種由此等方法及裝置所生產的經塗覆產品。然而，此專利未描述如何製造具有平行於一高速移動的寬網膜之表面之X及Y分量之發亮塗層。

本發明之一目的係提供一種用於在一寬基板上利用含有磁性薄片 之油墨高速印刷一高反射性耐磨物品之系統及方法，其中該等磁性薄片暴露於使該等薄片定向，以致其之二個主要維度變為平行於該基板之表面的磁場，而提供一「脫層狀」亮度，且本發明提供一種定向微粒之方法。

本發明之另一目的係在油墨層中形成磁性薄片之片材。

本發明之另一目的係提高利用含有磁性變色顏料之油墨印刷的影像之色度。

本發明之另一目的係印刷具有一「箔樣」反射率及亮度或色彩傳輸之塗層。

本發明之另一目的係提供一種含有利用包含磁性變色薄片之油墨印刷的安全徽章之安全文件，其中該等磁性變色薄片於施加磁場中定向直至該等薄片之二個主要維度變為基本上平行於該油墨之表面，以致該塗層之色度及動態色彩區域增加為止。

本發明之另一目的係印刷含有裝配成二維連續片材之磁性薄片之塗層。

本發明之首要目的係提供一種用於印刷物品之方法及裝置，及利用含有金屬或變色磁性薄片之油墨印刷於一平坦基板上的該等物品自身，其中該等金屬或變色磁性薄片係以使得所有薄片彼此共面且與該油墨表面共面之方式在所施加的動態磁場中對準。

本發明提供利用含有反射性或變色顏料之油墨於一寬大且快速移動之網膜或紙張表面(其等具有例如高達60"之尺寸在50-300fpm之速度下)上印刷的安全物品。

本發明提供一種用於高速印刷一高反射性磁性顏料薄片之對準之方法及系統，該等高反射性磁性薄片在對準之後在網膜係高速移動時產生一似鏡面成品。此等印刷品可利用分散於一油墨媒劑中的磁性反射性或變色顏料來製造。

根據本發明，提供一種平面化由一縱向網膜支撐的複數個可定向非球形薄片之方法，其包括：提供一支撐一場可定向非球形薄片之塗層之網膜；在界定一饋送路徑之線之一側上提供第一及第三磁體並在該線之另一側上於該第一磁體與該第三磁體之間提供一第二磁體，其中該第一磁體及該第三磁體具有面向該線之一相同極性且其中該第二磁體具有與面向該線之該第一磁體及該第三磁體互補的極性，以致於該第一磁體與該第二磁體之間存在跨越該線之一第一磁場且於該第二磁體與該第三磁體之間存在跨越該線之第二磁場，其中該等磁體係經定位使得沿著該饋送路徑移動之複數個非球形場可定向薄片在當該網膜移動且其等穿過該第二磁體時經歷第一次旋轉；及沿著該饋送路徑相對移動支撐該等薄片之該網膜及該等磁體之至少一者，使得該等薄片連續穿過該等第一及第二場。

本發明之發明者已發現一種用於使分散於有機黏合劑中及塗佈於一平坦的快速移動網膜上且隨後暴露於一外部磁場之中性浮力多層光學薄片對準直至該等薄片形成一片材狀總成，其(在懸浮液凝固之後)呈現沈積於玻璃或另一適宜平滑基板上的相同光學結構之至少50%的光學反射率的方法。自1956年以來磁性油墨已被用於稱為磁性油墨字元識別(MICR)之字元識別技術以及磁性記錄媒體中。磁性油墨之各者係具有藉由施加磁場之或多或少顯著流動控制之磁流變(MR)流體。磁性油墨之流變性質取決於黏合劑及分散於其中的磁性微粒之物理及化學性質。S.W.Charles已充分描述懸浮微粒之流變學；磁性油墨之流變性質的進一步描述可見於Rheology of particulate dispersions and composites.CRC Press,ISBN 1-57444-520-0,2007及Journal of Magnetism and Magnetic Materials,65(1987),350-358中。

磁流變流體之流動特性強烈取決於磁性微粒之尺寸、形狀及磁化 率。

存在兩種已知並經充分研究之磁性流體。若具有經分散奈米尺寸膠體磁性微粒之懸浮液在存在磁場之情況下變為強烈極化，則其被稱為鐵磁流體。若具有微米尺寸磁性微粒之懸浮液在暴露至外部磁場時實質上提高其黏度，則其被稱為磁流變(MR)。然而，存在另一種含有微米尺寸磁性薄片之磁流變流體，該等微米尺寸磁性薄片具有含高縱橫比之尺寸。塗布於物品表面上之此等流體係用作為回應於由重定向一施加場中的磁性薄片而成的該場之力的磁性塗料及油墨。該油墨之黏度係取決於該場強度、場方向、微粒濃度、黏合劑黏度、磁性薄片之磁化率等。圖1b中展示黏度隨著磁場增強而變化的一實例。

將由具有20x 20×0.5微米平均尺寸的平坦磁性薄片組成之磁性顏料與一旋轉網篩油墨媒劑以20wt%之濃度混合。利用布氏黏度計(Brookfield viscometer)DV-II型號在50rpm下量測黏度。在不引入場且亦幾乎不存在由相互隔開以建立不同強度之場的二個永久磁體所產生的不同場之情況下量測該黏度。可量測得在不存在該場之情況下，該黏度為1742cP；且該黏度隨著該場強度增加而上升且在0.74T(740高斯)的場量級下達到3544cP。

已知分散於一液態黏合劑中並受一磁場感應之一單一磁性微粒獲得一磁性偶極矩，並使其之易磁化軸沿著磁場線定向而儘可能多地抵消淨場強度並將儲存於該場中的能量降至最低。懸浮於稀釋黏合劑中的大量微粒類似地將其自身全部相同地沿著該場方向定向。在具有大濃度的暴露至靜態場之薄片之懸浮液中，其等經歷各種相互作用。J.H.E Promislow、A.P.Gast之Aggregation kinetics of paramagnetic colloidal particles,J.Chem.Phys.,1995,102,5492-5498及E.Clement、M.R.Maxey、G.E.Karniadakis之Dynamics of self-assembled chaining in magnetorheological fluids；Langmuir,2004,20,507-513給出鏈形成機 構之詳細描述。

分散於該黏合劑中並暴露至一場之微粒同時經歷布朗(Brownian)運動、偶極磁吸引及多體流體動力學相互作用。當偶極強度(特徵在於磁吸引與隨意擴散之比)超過一臨界值時，微粒結合在一起形成諸如鏈之超微粒結構。在鏈中，一微粒之北極被吸引至另一微粒之南極及至另一微粒等。該等鏈係在一施加磁場之方向上突出，如圖2中所示。

圖2係由16個菱形微粒201所組成，其中為了說明目的，圖中用不同顏色顯示北極(黑色)及南極(白色)。一外部磁場之方向係由箭頭202指示。該等微粒在該場之方向202上形成四條鏈I-IV(由虛線顯示)。每條鏈係由頭對尾的四個薄片之陣列所組成：1-4、5-8、9-12及13-16。隨時間經過，微粒/鏈及鏈/鏈相互作用導致團簇尺寸之持續增加及整個系統黏度之增加。

然而，若圖2中顯示的該磁場方向突然改變，例如逆時針旋轉45°，則該等薄片將開始圍繞其等中心即時旋轉直至施加磁場之新的吸引力形成新的鏈為止，如圖3a中所示。重要的是應注意圖2及圖3中的該等薄片1-16實體維持其在基板上之位置，然而其之極性方向逆時針旋轉45°。由於該等薄片之極性重定向的結果，已由先前圖2中所示的相同微粒1-16沿著該場之新方向形成一些新的鏈。現在薄片5、10及15；1、6、11及16；2、7及12；3及8；9及14已形成由圖3中的虛線所顯示的鏈。該場方向之另一變化導致由相同微粒形成其他鏈。

在最極端之情況下，該場可持續改變其方向。此在該場旋轉時發生，如Pratt在美國專利第2,418,479號中所揭示。Pratt提及當具有一濕塗料層之基板被插入於二個永久磁體之磁極之間並旋轉時，一塗層會發亮。分散於一黏合劑中並暴露於一旋轉磁場的磁性微粒同時經歷可驅動其之朝向磁場線方向之個別旋轉運動之一磁轉矩、向心吸引(即 朝向領域中心的磁吸引)及流動引起的相互作用。流體力學斥力平衡磁化薄片之向心吸引並導致以一相關於微粒間距離之速度旋轉的若干微粒形成一集合體。當一單一薄片分散於一液態介質中時，該薄片易於圍繞其Z軸旋轉，此係因為在邊緣處對液體之阻力實質上小於該薄片圍繞其X軸或Y軸旋轉時的阻力。此係由該等薄片尺寸之縱橫比所驅動。在相同平面中旋轉的一些金屬微粒形成一高反射性集合體。

本發明者的觀點係迄今為止由其他人所揭示的方法及製程並不適於利用高速移動的寬基板之印刷及對準，然而需要在寬基板上之高生產量。前述Pratt等人及Peng等人之專利描述其中將一或多個磁體設置於一網膜之兩側或下方之製程。然而，由於施加磁場之通量密度之量級隨著該等磁體之磁極之間的距離增加而快速下降，故該網膜之寬度受限。Pratt專利中所揭示的旋轉磁體實際上無法經製成足夠大以用於一寬網膜下方。此外，使旋轉微粒在一旋轉場中定向之停留時間在該寬網膜之不同部分將不同且將無法實現塗層之均勻性。Pratt之教示之另一負面態樣係分散於該網膜表面上的一濕油墨層中且在一快速旋轉磁體之頂部上移動之微粒將同時旋轉且在該網膜之沿著一螺旋形軌道的方向上移動。

當磁對準一移動網膜上的薄片時應考慮之另一問題係出場。任何磁體之磁場為不均勻。當該網膜沿著該磁體移動時，分散於該濕油墨中並塗佈於該網膜表面上的該等微粒立即回應於該場，且因此徹底經歷其等相對於該基板之不同定向。該出場中的微粒之定向與接收一特定預定定向之該場之部分中的微粒之定向極不相同。由於該出場，經對準的印刷影像變成為「被洗掉」而輪廓變得模糊並失去清晰度。

為了對準分散於一濕油墨層中且其中二個主要軸係平行於基板表面的磁性薄片，吾人施加由位於該基板下方的一磁性機構產生的動態磁場。導致該等薄片之所需定向之該磁性裝置之此位置容許將其用於 具有一不定寬度之基板。該裝置產生具有小於90°方向角之磁場。該網膜可在此等磁性系統上或穿過此等磁性系統以高速移動。替代先前技術中揭示之旋轉，該場快速改變其方向迫使該等微粒快速振盪直至薄片之二個主要軸變成為平行於該基板。含有於該場中定向的薄片之該油墨的紫外線固化消除該出場之負面影響。

以Raksha等人之名義的美國專利第7,258,900號揭示動態磁性系統之一基本操作原理，此專利揭示分散於一油墨媒劑中並藉由印刷塗佈於一快速移動基板上的磁性薄片之交叉網膜對準。該等微粒係在兩列位於網膜下方的靜態磁體之間對準，如圖3C中所示意性地繪示，該圖繪示所使用的方法。平坦基板22朝向讀者移動。影像68及70係利用含有磁性薄片16之油墨印刷於該基板22之頂部上。當該等影像68及70被引入至磁體62、64及66之場中時，該油墨仍為潮濕。該等磁體產生具有幾乎平坦且在將印刷影像設置於該基板上之處平行於該基板的磁線72之磁場。該等潮濕影像68及70中沿著磁線72之薄片16的對準幾乎係平行於該基板。

先前技術圖4中展示微粒對準之俯視圖。網膜401在方向402上移動。濕油墨層403含有磁性微粒404及405。磁體406及407係位於該網膜下方，如圖3C中所示。印刷於該網膜401上的該等微粒404不具有任何預定方向。一旦該等微粒隨著該網膜移動至該等磁體406與407之間的區域中，則其在磁場408之方向上橫越該網膜定向其等自身，且其等之平面幾乎平行於該網膜。

本發明之一目的係於其中網膜之寬度並非是一限制因數之高速製程中提供薄片之較好對準。

1-4‧‧‧四個薄片之陣列

5-8‧‧‧四個薄片之陣列

9-12‧‧‧四個薄片之陣列

13-16‧‧‧四個薄片之陣列

22‧‧‧基板

62‧‧‧磁體

64‧‧‧磁體

66‧‧‧磁體

68‧‧‧影像

70‧‧‧影像

72‧‧‧磁線

101‧‧‧薄片

102‧‧‧磁線

201‧‧‧菱形微粒

202‧‧‧場之方向

401‧‧‧網膜

402‧‧‧方向

403‧‧‧濕油墨層

404‧‧‧磁性微粒

405‧‧‧磁性微粒

406‧‧‧磁體

407‧‧‧磁體

408‧‧‧磁場

501‧‧‧網膜

502‧‧‧方向

503‧‧‧含有磁性微粒之油墨

504‧‧‧單一微粒

505‧‧‧磁體

506‧‧‧磁體

507‧‧‧磁體

508‧‧‧磁體

509‧‧‧場方向

510‧‧‧角度

601‧‧‧網膜

602‧‧‧正方形標籤

603‧‧‧立方形磁體

604‧‧‧網膜之方向

701‧‧‧線

702‧‧‧變色線

703‧‧‧曲線

902‧‧‧輪子

904‧‧‧輪子

I-IV‧‧‧鏈

圖1a係暴露於一磁場之一磁性可定向薄片或微粒之圖，其中該微粒係沿著其X軸相對於該磁場對準； 圖1b係黏度隨磁場變化之圖；圖2係16個菱形微粒或薄片之圖，其中為了說明目的，圖中用不同顏色顯示北極(黑色)及南極(白色)；圖3a係一類似於圖2之圖，其中該等薄片或微粒係沿著磁場線旋轉而形成一微粒片材；圖3b繪示一先前技術系統，其中企圖平面化並對準佈置於二個磁體之間的薄片；圖4係一先前技術系統之圖解，其中在二個條形磁體間穿越的薄片係沿著該二個磁體間的場線而對準；圖5係本發明之一實施例之圖，其中設置互補極性(例如北極南極或南極北極)之交錯磁體，以便沿著饋送路徑交錯而用於在該等薄片或磁體相對移動時沿著該饋送路徑旋轉由一網膜支撐的薄片；圖6繪示磁體之一更複雜的配置，其係沿著多個平行饋送路徑佈置，在一塗層固化之前達成該塗層內的薄片之旋轉；圖7係繪示二個塗層之差異的變色圖，其中一塗層係利用本發明之方法經受旋轉，且其中另一塗層未經旋轉；圖8係繪示一未經定向塗層相對於根據本發明之一實施例之一經定向塗層且相對於一箔片之亮度圖；及圖9描繪本發明之一實施例，其中使用一軸上的一組滾筒來根據本發明之方法旋轉該等薄片。

現將結合圖式描述本發明之例示性實施例。

根據本發明可使用AC或DC電磁體或永久磁體來提供動態磁場。圖5中顯示本發明之一例示性實施例之俯視圖。

現參考圖5，網膜501在箭頭502之方向上移動。含有磁性微粒之油墨503經塗佈於該網膜501之表面上。圖5中的該等磁性微粒係呈現 在油墨媒劑移動穿過磁體505-508時該油墨媒劑中的不同對準階段之單一微粒504。當該網膜移動時，該等微粒變成受到由該等磁體建立的磁場之影響。該等磁體係以具有小於90°之角度510之鋸齒形式佈置。當將該油墨503印刷於該網膜501上時，其移動至該等磁體間的區域中。該等微粒以在圖5中由虛線所示的場方向509定向其等自身。該場之方向509隨著該網膜在方向502上移動而變化。該微粒504經受於該網膜之平面中由圖中箭頭所描繪以由該等磁體之鋸齒形配置所決定的角度510的旋轉。吾人發現當該角度510係在45°至90°之範圍內時工作良好。穿過該等磁體間的對準區域之複數個磁性微粒亦經歷圖3中所示的各種頭對尾相互作用。在該場中旋轉的該等微粒經歷不同方向上的力。存在的該等力係由施加場所決定的宏觀力及由附近偶極之場所決定的微觀力。一單一微粒上的力係歸因於每個場貢獻之力之總和。該等微粒將在該網膜之平面中移動直至其等增加沿著XY方向的油墨層磁化率且因此最大化磁化率總和為止。在該等磁體間的轉移路徑之末端，該等薄片形成一永久鏈結的片材狀結構，其中磁性薄片係使其之XY軸平行於該網膜而定向。

圖5繪示永久磁體之一線性配置，其提供當薄片因該等磁體而移動時該場方向之一預定變化。若干線可經組合在一起並安裝於一寬網膜下方的印刷機上，如圖6中所示意性地繪示，其中為說明目的而繪示為透明的該網膜601係經正方形標籤602所塗佈，該等正方形標籤602係以圖中未顯示的先前印刷製程由含有磁性微粒之油墨印刷。如圖5中所示進行裝配的立方形磁體603係緊密接近於該網膜601及在其正下方在一印刷機之工作臺上(圖中未顯示)設置。該網膜之寬度可在6"至72"之範圍內變化。該網膜之速度可在10ft/min至300ft/min之範圍內變化。沿著該網膜成一單一串之磁體數目(例如)可自4個變化至40個或更多。該等薄片在該網膜之方向604上穿過一永久磁場，其等 在該網膜之平面中旋轉直至其達到穩定的片材狀形態，其中其等之X軸及Y軸平行於該網膜。

如吾人所發現，可使用不同的磁性總成來當一平坦基板移動時在該平坦基板之平面內旋轉磁性薄片。該等磁性總成可為具有在該網膜移動時由其等產生的受控磁場方向之AC電磁體。其亦可為具有相反極性之永久磁體總成。該等磁體可如圖6中所示位在該網膜之下方或位在上方及下方(若該總成係由兩個部分組成)。所有此等總成之主要特徵在於其等場，該場在一快速移動網膜之平面中旋轉磁性微粒。或者，可使用一變色磁性顏料於在鈔票、有價文件、ID等之上印刷具有高色度的安全物品，如以下實驗室樣品中所展示。

從在靜態磁場中對準變化至在動態磁場中對準大大地增加印刷品之光反射率及色度性質。吾人發現可由含有扁平反射性薄片之油墨製造印刷品，其中印刷層反射率為鏡子反射率之至少50%。

重要的是在動態場中固化片材狀薄片總成，如早期Flex專利/申請案中所揭示。動態磁性系統之出場具有與薄片平行於基板定向其自身之方向不同的方向。

例示性實施例

藉由在真空中在一聚酯基板之頂部真空沈積一薄膜金至綠干涉堆疊體而製造磁性變色顏料。切除該基板之一部分並留作進一步色彩測量用。將其餘的沈積物自該基板釋離，研磨並製成為20微米大小的顏料粉末，如早期Flex專利中所揭示。將該等顏料薄片以20wt%之濃度分散於UV可固化的透明Sericol旋轉網篩油墨媒劑中並藉由網版印刷術塗佈於一紙張表面上。將具有未經定向薄片之潮濕印刷品之一半切除且利用UV光固化該油墨。將該印刷品之另一半附接至行進穿過一磁性陣列之網膜，以便使該等薄片以其X軸及Y軸平行於該網膜而定向。在完成對準之後利用UV光固化該印刷品。利用蔡斯(Zeiss)分光 角度計分析失去10°光澤的所有三個樣品之變色。圖7中繪示a*b*變色圖。線701係對應於含有未定向薄片之印刷品。變色線702係對應於在動態場中定向的磁性金至綠薄片之片材狀對準。曲線703係對應於在真空中塗佈金至綠干涉堆疊體的該聚酯基板。利用SF600+分光光度計量測相同樣品之反射鏡面亮度。圖8中展示反射亮度Y之圖。

本發明提供一種高反射性耐磨物品，其係利用含有磁性薄片之油墨印刷於一高速移動的寬基板上並進一步暴露於具有使該等薄片以其之二個主要X及Y軸平行於該基板之表面而定向於該油墨中的組態之動態磁場，而提供一「脫層狀」亮度。此高反射性耐磨物品可為根據本發明之方法所印刷的含有安全徽章之安全文件之一部分，其中該等薄片或片材之X軸及Y軸係平行於該油墨之表面，此增加該塗層之色度及動態色彩區域。

此外，本發明容許並藉由將多個薄片暴露於動態磁場而在該油墨層中提供一高反射性磁性薄片層之形成，該動態磁場迫使薄片在該基板平面中以小於90°之角旋轉直至其形成穩定的片材狀結構。

圖9中顯示本發明之另一實施例，其中一滾筒配置提供與圖5中顯示的橫靠一饋送路徑之線性磁體配置本質上相同的效果。然而，圖9中的該等滾筒產生本發明之更精簡實施例。該網膜在該等滾筒上傳送所沿著的該饋送路徑保持不變，且此實施例中的該等磁體係沿著該饋送路徑相似並有效地隔開。現參考圖9，由其上具有磁體之一軸所支撐並可繞該軸旋轉的二個輪子902及904係隔開一距離「d」。該等輪子902及904係由固定螺釘固定至該軸，使得當該軸旋轉時，該等磁性輪子繞該軸旋轉。該等磁體具有與圖5中所示的組態相同之交錯組態。由相鄰於該二個輪子902及904之一支撐滾筒配置支撐的網膜具有略高於該二個輪子的輪廓並沿著該饋送路徑運送該網膜且該網膜不會接觸該等磁體。該等網膜支撐滾筒係安裝於具有非磁性軸承之軸上。在一 較佳實施例中，該網膜可在饋送路徑之方向上移動，而該等磁性輪子902及904可在一相反的逆時針方向上旋轉以增加每分鐘之薄片旋轉量。

501‧‧‧網膜

503‧‧‧含有磁性微粒之油墨

504‧‧‧單一微粒

505‧‧‧磁體

506‧‧‧磁體

507‧‧‧磁體

508‧‧‧磁體

509‧‧‧場方向

510‧‧‧角度

Claims (14)

1. 一種平面化由一縱向網膜支撐的複數個可定向非球形薄片之方法，其包括：a)提供支撐一場可定向非球形薄片之塗層之一網膜；b)在一饋送路徑之一第一側上提供第一及第三磁體並在該饋送路徑之一第二相對側上於該第一磁體與該第三磁體之間提供一第二磁體，其中該第一磁體及該第三磁體具有一相同極性且其中該第二磁體具有與該第一磁體及該第三磁體互補的極性，以致於該第一磁體與該第二磁體之間存在跨越該饋送路徑之一第一磁場且於該第二磁體與該第三磁體之間存在跨越該饋送路徑之一第二磁場，其中該等磁體係經定位使得沿著該饋送路徑移動之複數個非球形場可定向薄片在該網膜與該等磁體相對移動期間其等穿過該第二磁體時經歷第一次旋轉；及c)相對移動支撐該等薄片之該網膜及該等磁體之至少一者而形成兩對互補吸引的磁體。
2. 如請求項1之方法，其中該步驟c)包括沿著該饋送路徑移動該網膜。
3. 如請求項1之方法，其中步驟c)包括沿著該饋送路徑旁移動該等磁體。
4. 如請求項1之方法，其中步驟c)包括沿著該饋送路徑移動該等薄片及該等磁體。
5. 如請求項1之方法，其中該第一磁場及該第二磁場分別具有與該網膜在相同平面之第一及第二場線，且其中該等第一場線以一相對於該饋送路徑之第一角度交叉該網膜，且其中該等第二場線以一相對於該饋送路徑之第二角度交叉該網膜，且其中該等第一及 第二場線不平行於且不垂直於該饋送路徑。
6. 如請求項1之方法，其中提供該第一及第三磁體與提供該第二磁體之該步驟進一步包含提供至少一第四磁體，該第四磁體係位於該饋送路徑之與該第二磁體相同之側上，且其中該第三磁體與該第四磁體之間的一第三場交叉該饋送路徑，且其中該第四磁體之極性係與該第二磁體之極性相同並與該第三磁體之極性互補以便產生橫越該饋送路徑之場線，其中該第一、第二、第三及第四磁體係經定位使得沿著該饋送路徑移動的複數個非球形場可定向薄片在當該網膜或該等磁體移動且其等穿過該第三磁體時經歷另一次旋轉。
7. 如請求項1之方法，其中該第一磁體及該第三磁體係嵌入或由一第一可旋轉輪子支撐，且其中該第二磁體係嵌入或由一第二可旋轉輪子支撐，且其中該饋送路徑係與該第一輪子與該第二輪子之間的一區域重合。
8. 如請求項1之方法，其中於該第一磁體與該第二磁體之間存在該第一磁場，且其中於該第二磁體與該第三磁體之間存在該第二磁場，且其中該第一磁場與該第二磁場橫越該饋送路徑及一網膜傳送方向。
9. 如請求項1之方法，其中該等薄片之尺寸係在2微米與100微米之間。
10. 如請求項1之方法，其中該等薄片之尺寸不會變化多於20%。
11. 如請求項1之方法，其中該等薄片具有一預定尺寸及形狀。
12. 如請求項1之方法，其中該第一磁體、該第二磁體及該第三磁體係永久磁體。
13. 一種平面化由一縱向網膜支撐的複數個可定向非球形薄片之方法，其包括： a)提供沿著一饋送路徑支撐一場可定向非球形薄片之塗層之一網膜；b)在該饋送路徑之一側上提供第一複數個磁體並在該饋送路徑之一相對側上提供第二複數個磁體，其中該第一複數個磁體及該第二複數個磁體係交錯，以致其等不會沿著該饋送路徑直接橫越彼此，其中該第一複數個磁體及該第二複數個磁體係在不同位置處佈置於該饋送路徑之旁並形成具有面向該饋送路徑之相反極性之複數對磁體，以致每對具有一互補極性而提供橫越該饋送路徑之一磁場，且其中該等磁體係經定位使得沿著該饋送路徑移動之複數個非球形場可定向薄片在其等沿著該網膜穿過磁體時經歷複數次旋轉；及c)相對移動支撐該等薄片之該網膜及該等磁體之至少一者而形成若干對互補吸引的磁體。
14. 如請求項13之方法，其中相鄰的磁體對具有一兩對共用的磁體。