TW201933647A - 用於生產光學效應層之製程 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於用於生產光學效應層(OEL)之製程及印刷設備的領域，該等光學效應層包含在基板上的磁性定向的小片狀磁性或可磁化顏料粒子。詳言之，本發明係關於使用包含安裝在轉移裝置(TD)上的第一磁場產生裝置以及靜態第二磁場產生裝置之印刷設備來生產該等OEL之製程，該等OEL在安全文件或安全製品上係作為防仿造手段或用於裝飾性目的。

Description

用於生產光學效應層之製程
本發明係關於用於生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之製程及印刷設備的領域，該等光學效應層包含磁性定向的小片狀磁性或可磁化顏料粒子。詳言之，本發明提供用於塗層中的磁性定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子之製程及印刷設備以便生產OEL，並提供該等OEL在安全文件或安全製品上作為防仿造手段以及用於裝飾性目的之用途。
此項技術中已知使用含有定向磁性或可磁化顏料粒子、亦尤其是光學可變磁性或可磁化顏料粒子之墨水、組合物、塗層或層來生產安全元件，例如在安全文件之領域中使用。包含定向磁性或可磁化顏料粒子的塗層或層係揭示在例如US 2,570,856；US 3,676,273；US 3,791,864；US 5,630,877及US 5,364,689中。包含定向磁性色移顏料粒子、尤其產生吸引人的光學效應、適用於安全文件之保護的塗層或層已揭示在WO 2002/090002 A2及WO 2005/002866 A1中。
用於例如安全文件之安全特徵可通常分類為一方面「內隱」安全特徵，及另一方面「外顯」安全特徵。藉由內隱安全特徵提供的保護依賴於以下原則：此種特徵難以偵測，其典型地需要用於偵測的專業儀器及知識，而「外顯」安全特徵依賴於利用無輔助的人類感官可容易偵測之概念，例如此種特徵可為可見的及/或經由觸覺可偵測的同時仍難以生產及/或複製。然而，外顯安全特徵之有效性在很大程度上取決於其作為安全特徵容易識別。
在印刷墨水或塗層中的磁性或可磁化顏料粒子允許透過相應結構化的磁場之施加，在尚未硬化(亦即濕)塗層中誘導磁性或可磁化顏料粒子之局部定向，繼之以塗層之硬化來生產磁性誘導的影像、設計及/或圖案。結果為固定及穩定的磁性誘導的影像、設計或圖案。用於磁性或可磁化顏料粒子在塗層組合物中之定向的材料及技術已揭示在例如US 2,418,479；US 2,570,856；US 3,791,864、DE 2006848-A、US 3,676,273、US 5,364,689、US 6,103,361、EP 0 406 667 B1；US 2002/0160194；US 2004/0009308；EP 0 710 508 A1；WO 2002/09002 A2；WO 2003/000801 A2；WO 2005/002866 A1；WO 2006/061301 A1中。以此方式，可生產高度防仿造的磁性誘導的圖案。所討論的安全元件僅可藉由獲得磁性或可磁化顏料粒子或相應墨水及用以印刷該墨水並在所印刷墨水中定向該顏料的特定技術兩者來生產。
上文描述的方法及裝置使用磁性總成來單軸定向小片狀磁性顏料粒子。磁性顏料粒子之單軸定向產生鄰接粒子，該等粒子之主軸彼此平行且平行於磁場，而其處於顏料粒子之平面中的短軸不受或很少受所施加磁場約束。
為了生產包含雙軸定向的磁性或可磁化顏料粒子之塗層或層，已開發用於產生具有足夠強度的時間依賴性、方向可變磁場之方法，從而允許磁性或可磁化顏料粒子之雙軸定向。
WO 2015/086257 A1揭示用於在基板上生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之改良方法，該製程包含兩個磁性定向步驟，該等步驟由以下組成：i)使包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層組合物暴露於第一磁場產生裝置之動態，亦即，方向變化的磁場以便雙軸定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分，及ii)使該塗層組合物暴露於第二磁場產生裝置之靜態磁場，進而根據藉由該第二磁場產生裝置轉移的設計來單軸再定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分。儘管WO 2015/086257 A1中揭示的方法允許生產相較於先前技術展現改良亮度及對比度的光學效應層，但該製程需要兩個獨立的步驟，其中第一步驟需要用於磁性或可磁化顏料粒子之預對準的另外空間。此要求在高速工業印刷儀器中實施起來是繁瑣的，因為其需要不易在當前印刷儀器上接近的另外空間，因此導致當前可獲得的所使用儀器之適應及高的成本。
因此，對用於生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之改良製程仍有需要，該等方法為機械上穩固的，易於利用工業高速印刷儀器、尤其是旋轉磁場定向滾筒實施，而不依靠該儀器之繁瑣、冗長及昂貴的修改。尤其對於用於生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之改良製程仍有該需要，該等光學效應層顯示引人注目的動態效應以組合地提供高解析度及高對比度。
因此，本發明之目標為克服先前技術之缺陷。此係藉由提供用於在基板(x10)上生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之製程來達成，該製程包含以下步驟：
a)在基板(x10)表面上施加包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層組合物以便在該基板(x10)上形成塗層(x20)，該塗層組合物係呈第一狀態，
b) 將帶有該塗層(x20)之該基板(x10)置放在提供第一磁場向量分量之第一磁場產生裝置(x30)上，該第一磁場產生裝置(x30)係安裝在轉移裝置(transferring device；TD)上，進而使得該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受該第一磁場向量分量，
將帶有該塗層(x20)之該基板(x10)及該第一磁場產生裝置(x30)在靜態第二磁場產生裝置(x40)附近相伴地移動，該第二磁場產生裝置(x40)提供第二磁場向量分量
進而使該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受藉由該第一及第二磁場向量分量形成的時間依賴性合成磁場以便雙軸定向該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分，
其中第一磁場產生裝置(x30)之磁通量密度及第二磁場產生裝置(x40)之磁通量密度的比率小於約4.0、較佳地小於約1.9且更佳地在約1.5與約0.5之間；及
c) 硬化該塗層組合物至第二狀態以便將該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子固定在其所採用的位置及定向中。
本文亦描述藉由本文描述的製程生產的光學效應層(optical effect layer；OEL)及包含本文描述的一或多個光學OEL之安全文件以及裝飾性元件及物體。
本文亦描述製造安全文件或裝飾性元件或物體之方法，其包含a)提供安全文件或裝飾性元件或物體，及b)提供諸如本文描述的彼等者、尤其諸如藉由本文描述的製程獲得的彼等者的光學效應層，以便其包含在安全文件或裝飾性元件或物體中。
本文亦描述包含本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者的印刷設備，該轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地該旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)包含本文描述的且安裝在其上的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者。
本文亦描述印刷設備用於生產本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)之用途。
藉由本發明提供的製程為機械上穩固的，易於利用工業高速印刷儀器實施，而不依靠該儀器之繁瑣、冗長及昂貴的修改。
定義
以下定義將用於解釋在說明書中論述及在申請專利範圍中敘述的術語之含義。
如本文所使用，不定冠詞「一」指示一個/種以及多於一個/種且未必將其提及之名詞限制於單數。
如本文所使用，術語「至少」意欲定義一個/種或多於一個/種，例如一或二或三個/種。
如本文所使用，術語「約」意指所討論的量或值可為指定的特定值或其鄰近的一些其他值。通常，表示某一值的術語「約」意欲表示該值之±5%內的範圍。作為一個實例，片語「約100」表示100±5之範圍，亦即，95至105之範圍。通常，當使用術語「約」時，可預期根據本發明之類似結果或效應可在指示值之±5%的範圍內獲得。
如本文所使用，術語「及/或」意指可存在該群組的要素的全部或僅一個。例如，「A及/或B」將意指「僅A、或僅B、或A及B二者」。在「僅A」的情況下，術語亦覆蓋缺少B之可能性，亦即，「僅A，而非B」。
如本文所使用的術語「包含」意欲非排他及開端的。因此，例如包含化合物A之塗層組合物可包括除A外的其他化合物。然而，術語「包含」作為其特定實施例亦覆蓋以下更限制性之含義：「主要由...組成」及「由...組成」，以便例如「包含A、B及視情況C之塗層組合物」亦可(主要)由A及B組成，或(主要)由A、B及C組成。
如本文所使用的術語「光學效應層(optical effect layer；OEL)」表示包含定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子及黏合劑之塗層或層，其中該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子係藉由磁場定向且其中定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子係固定/凍結在其定向及位置中(亦即硬化/固化之後)以便形成磁性誘導影像。
術語「塗層組合物」係指能夠在固體基板上形成光學效應層(optical effect layer；EOL)且較佳地但非排他地藉由印刷方法施加之任何組合物。塗層組合物包含本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子及本文描述的黏合劑。
如本文所使用，術語「濕」係指尚未固化的塗層，例如其中小片狀磁性或可磁化顏料粒子仍能夠在作用於其的外部力的影響下改變其位置及定向的塗層。
如本文所使用，術語「標記」將意指諸如圖案的不連續層，包括而不限於符號、文數字符虢、花紋圖案、字母、文字、數字、標誌及圖式。
術語「硬化」用於表示其中呈尚未硬化(亦即濕)的第一物理狀態之塗層組合物之黏度增加以便時期轉化成第二物理狀態，亦即，硬化或固體狀態的製程，其中小片狀磁性或可磁化顏料粒子固定/凍結在其當前位置及定向中且不再移動或旋轉。
術語「安全文件」係指通常藉由至少一個安全特徵保護以防仿造或欺詐之文件。安全文件之實例包括而不限於有價值的文件及有價值的商業貨品。
術語「安全特徵」用於表示可用於鑑認目的的影像、圖案或圖形元件。
在當前描述提及「較佳」實施例/特徵的情況下，該些「較佳」實施例/特徵之組合將亦視為經揭示的，只要「較佳」實施例/特徵之此組合在技術上有意義即可。
本發明提供用於在基板上生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之製程。根據本發明之製程包含以下步驟：
a) 在本文描述的基板(x10)表面上施加包含本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層組合物以便在該基板(x10)上形成本文描述的塗層(x20)，該塗層組合物係呈第一狀態，
b) 將帶有該塗層(x20)之該基板(x10)置放在本文描述且提供本文描述的第一磁場向量分量之第一磁場產生裝置(x30)上，該第一磁場產生裝置(x30)係安裝在轉移裝置(transferring device；TD)上，進而使得該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受該第一磁場向量分量，
將帶有該塗層(x20)之該基板(x10)及該第一磁場產生裝置(x30)在本文描述的靜態(亦即不隨轉移裝置(transferring device；TD)一起移動)第二磁場產生裝置(x40)附近相伴地移動，該第二磁場產生裝置(x40)提供本文描述的第二磁場向量分量
進而使該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受藉由本文描述的該第一及第二磁場向量分量形成的時間依賴性合成磁場以便雙軸定向該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分，
其中第一磁場產生裝置(x30)之磁通量密度及第二磁場產生裝置(x40)之磁通量密度的比率小於約4.0、較佳地小於約1.9且更佳地在約1.5與約0.5之間，及
c) 硬化該塗層組合物至第二狀態以便將該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子固定在其所採用的位置及定向中。
本發明提供生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之可靠及易於實施的製程。基板上的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之磁性定向係藉由以下方式進行：將帶有包含該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層(x20)的基板(x10)置放於安裝在本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(x30)上，及將其交遞至靜態第二磁場產生裝置，其中第一磁場產生裝置(x30)及帶有塗層(x20)之基板(x10)與第一磁場產生裝置(x30)及與轉移裝置(transferring device；TD)相伴地移動，且其中該第二磁場產生裝置為靜態裝置，亦即，不隨轉移裝置(transferring device；TD)移動。
因為帶有塗層(x20)之基板(x10)與第一磁場產生裝置(x30)相伴地移動，所以該第一磁場產生裝置(x30)提供第一時間獨立磁場向量分量，小片狀磁性或可磁化顏料粒子係經受該第一磁場向量分量，其中該第一磁場向量分量在塗層之參考坐標系內為時間獨立的、較佳地在固定在塗層之參考坐標系內的平面內為時間獨立的。
本發明利用帶有包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層(x20)之基板(x10)與第一磁場產生裝置(x30)在靜態第二磁場產生裝置(x40)附近(亦即穿過靜態第二磁場產生裝置(x40)之磁場)的同步及相伴移動，其中該第二磁場產生裝置(x40)不隨轉移裝置(transferring device；TD)移動並提供第二磁場向量分量。藉由第一及第二磁場向量分量形成的合成磁場允許小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分的雙軸定向。在本文描述的製程期間，小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受作為第一及第二磁場向量分量之向量和的時間依賴性合成磁場且在該不均勻合成磁場內移動。「時間依賴性磁場」意指沿塗層之個別小片狀磁性或可磁化顏料粒子所遵循的運動路徑，磁場在塗層之參考坐標系內在方向上為時間依賴性的(亦即，隨時間變化的)或在方向及強度上為時間依賴性(亦即隨時間變化的)、較佳地在固定在塗層之參考坐標系中的平面內為時間依賴性的(亦即隨時間變化的)。以此方式，塗層之小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分趨向於對準，從而產生該等小片狀磁性或可磁化粒子之至少一部分的雙軸定向，亦即，其中該等小片狀顏料粒子之兩個最大主軸受約束的定向。一旦在尚未硬化(亦即濕)的塗層中產生所要效應，即將塗層組合物部分地或完全地硬化以便永久地固定/凍結OEL中的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之相對位置及定向。
本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)可為旋轉磁場定向滾筒(rotating magnetic orienting cylinder；RMC)或線性磁性轉移裝置(linear magnetic transferring device；LMTD)，諸如例如線性引導件。較佳地，本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)為旋轉磁場定向滾筒(rotating magnetic orienting cylinder；RMC)。
如第1圖所示，本文描述的第一磁場產生裝置(x30)係安裝在轉移裝置(transferring device；TD)上，該轉移裝置為本文描述的旋轉磁場定向滾筒(rotating magnetic orienting cylinder；RMC)，其中該旋轉磁場定向滾筒(rotating magnetic orienting cylinder；RMC)為旋轉、板式饋送或腹板饋送工業印刷機之部分，該印刷機以連續方式在高印刷速度下操作，尤其而言，第一磁場產生裝置(x30)係安裝在旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)之圓周凹槽或橫向凹槽上。包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之旋轉磁場定向滾筒(rotating magnetic orienting cylinder；RMC)旨在用於包含本文描述的靜態第二磁場產生裝置(x40)之印刷或塗佈儀器，或結合該儀器一起使用，或為該儀器之部分，以便定向塗層中的小片狀磁性或可磁化顏料粒子。
本文描述的製程包含以下步驟a)：在本文描述的基板(x10)表面上施加本文描述的包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層組合物以便形成塗層(x20)，該塗層組合物呈第一物理狀態，從而允許其作為層之應用且係處於尚未硬化(亦即濕)的狀態，其中小片狀磁性或可磁化顏料粒子可在黏合劑材料內移動及旋轉。因為本文描述的塗層組合物係提供在基板(x10)表面上，所以塗層組合物包含至少諸如本文描述的彼等者的黏合劑材料及小片狀磁性或可磁化顏料粒子，其中該塗層組合物係呈允許其在所要印刷或塗佈儀器上處理的形式。較佳地，該步驟a)係藉由印刷製程，較佳地選自由以下各項組成之群的印刷製程：網版印刷、輪轉凹版印刷、柔版印刷、噴墨印刷及凹版印刷(亦在此項技術中稱為雕刻銅板印刷及雕刻鋼模印刷)，更佳地選自由以下各項組成之群的印刷製程：凹版印刷、網版印刷、輪轉凹版印刷及柔版印刷，及仍更佳地選自由以下各項組成之群的印刷製程：凹版印刷、網版印刷、輪轉凹版印刷及柔版印刷來進行。
網版印刷(在此項技術中亦稱為絲網印刷)為型板製程，其中墨水經由型板轉移至表面，該型板係藉由以下各項之精細織網支撐：絲、由諸如例如聚醯胺或聚酯之合成纖維製成的單長絲或多長絲或金屬絲，其係在例如由木材或金屬(例如鋁或不銹鋼)製得的框架上緊緊地伸展。替代地，網版印刷網目可經化學蝕刻、雷射蝕刻，或為電流形成的多孔金屬箔，例如不銹鋼箔。網目之孔隙在非影像區域中被阻塞且在影像區域中保持打開，影像載體係稱為網版。網版印刷可具有平床或旋轉類型。網版印刷係進一步描述在例如The Printing ink manual，R.H. Leach及R.J. Pierce，Springer Edition，第5版，第58-62頁中及Printing Technology，J.M. Adams及P.A. Dolin，Delmar Thomson Learning，第5版，第293-328頁中。
輪轉凹版印刷術(在此項技術中亦稱為照相凹版)為印刷製程，其中影像元件係雕刻至滾筒之表面中。非影像區域處於恆定原始位準。在印刷之前，將整個印刷板(非印刷及印刷元件)印墨且以墨水淹沒。在印刷之前藉由刮器或刀片自非影像移除墨水，以便墨水僅保留在胞格(cell)內。藉由典型地在2至4巴(bar)範圍內之壓力並藉由基板與墨水之間的黏合力將影像自胞格轉印至基板。術語輪轉凹版術不涵蓋例如依賴於不同類型之墨水的凹版印刷製程(在此項技術中亦稱為雕刻鋼模或銅板印刷製程)。更多細節係提供於「Handbook of print media」，Helmut Kipphan，Springer Edition，第48頁中及The Printing ink manual，R.H. Leach及R.J. Pierce，Springer Edition，第5版，第42-51頁中。
柔版術較佳地使用具有刮刀之單元、較佳地分區刮刀、網紋輥及印版滾筒。網紋輥有利地具有小的胞格，其體積及/或密度決定墨水施加速率。刮刀抵靠網紋輥定位，且同時刮除過剩的墨水。網紋輥將墨水轉印至印版滾筒，其最終將墨水轉印至基板。特定設計可使用經設計的光聚合物板來達成。印版滾筒可由聚合物或彈性體材料製成。聚合物主要用作板中的光聚合物且有時用作套筒上的無縫塗層。光聚合物板由藉由紫外(ultraviolet；UV)光硬化的光敏聚合物製成。光聚合物板經切割成所需大小且置放於UV光暴露單元中。板之一側係完全地暴露於UV光以硬化或固化板之基底。隨後將板翻轉，工件之底片係安裝在未固化側上且將板進一步暴露於UV光。此舉硬化板中的影像區域。隨後將板處理來自非影像區域移除未硬化的光聚合物，從而降低該些非影像區域中的板表面。在處理之後，將板乾燥且給予UV光之暴露後劑量以固化整個板。用於柔版術之印版滾筒之製備係描述在Printing Technology，J. M. Adams及P.A. Dolin，Delmar Thomson Learning，第5版,第359-360頁中及The Printing ink manual，R.H. Leach及R.J. Pierce，Springer Edition，第5版，第33-42頁中。
本文描述的塗層組合物以及本文描述的塗層(x20)包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子。較佳地，本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子係以約5 wt-%至約40 wt-%、更佳地約10 wt-%至約30 wt-%之量存在，重量百分比係基於塗層組合物之總重量。
與可考慮為準一維粒子的針狀顏料粒子對比，小片狀顏料粒子為歸因於其尺寸之大縱橫比的準二維粒子。小片狀顏料粒子可考慮為二維結構，其中尺寸X及Y實質上大於尺寸Z。小片狀顏料粒子在此項技術中亦稱為扁形粒子或薄片。此種顏料粒子可以相應於橫跨顏料粒子的其最長尺寸的主軸X及垂直於X並橫跨顏料粒子的第二軸Y來描述。換言之，XY平面粗略地界定藉由顏料粒子之第一及第二最長尺寸形成的平面，忽略Z尺寸。
本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子歸因於其非球形形狀具有相對於入射電磁輻射的非等向性反射率，硬化/固化黏合劑材料對該入射電磁輻射為至少部分透明的。如本文所使用，術語「非等向性反射率」表示來自第一角度的藉由粒子反射至某一(檢視)方向(第二角度)中的入射輻射之比例為粒子之定向的函數，亦即，粒子之定向相對於第一角度之變化可導致不同量值之反射去往檢視方向。
本文描述的OEL包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子，其歸因於其形狀具有非等向性反射率。在本文描述的OEL中，本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子係分散在包含硬化黏合劑材料之塗層組合物中，該硬化黏合劑材料固定小片狀磁性或可磁化顏料粒子之定向。黏合劑材料至少在其硬化或固體狀態(本文亦稱為第二狀態)中對包含在200 nm與2500 nm之間的波長範圍，亦即，在典型地稱為「光譜」且包含電磁波譜之紅外、可見光及UV部分的波長範圍內的電磁輻射為至少部分透明的。因此，含在呈其硬化或固體狀態的黏合劑材料中的粒子及其定向依賴性反射率可在此範圍內的一些波長下經由黏合劑材料感知。較佳地，硬化黏合劑材料對包含在200 nm與800 nm之間、更佳地包含在400 nm與700 nm之間的波長範圍之電磁輻射為至少部分透明的。在本文中，術語「透明」表示電磁輻射透過如存在於OEL中的硬化黏合劑材料(不包括小片狀磁性或可磁化顏料粒子，但包括OEL之所有其他可選組分，只要此種組分存在)之20 μm之層的透射在所關注波長下為至少50%、更佳地至少60%、甚至更佳地至少70%。此可例如藉由根據例如DIN 5036-3 (1979-11)之充分確實的測試方法量測硬化黏合劑材料之試件(不包括小片狀磁性或可磁化顏料粒子)之透射率來判定。若OEL用作內隱安全特徵，則典型地將需要技術手段來偵測藉由OEL在包含選定非可見光波長的各別照射條件下產生的(完全)光學效應；該偵測需要入射輻射之波長在可見光範圍外部，例如，在近UV範圍內選擇。
本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之適合實例包括而不限於顏料粒子，其包含選自由鈷(Co)、鐵(Fe)、及鎳(Ni)組成之群的磁性金屬；鐵、錳、鈷、鎳之磁性合金或其兩個或兩個以上者之混合物；鉻、錳、鈷、鐵、鎳之磁性氧化物或其兩個或兩個以上者之混合物；或其兩種或兩種以上者之混合物。提及金屬、合金及氧化物之術語「磁性」係指鐵磁性或 次鐵磁性金屬、合金及氧化物。鉻、錳、鈷、鐵、鎳之磁性氧化物或其兩個或兩個以上者之混合物可為純氧化物或混合氧化物。磁性氧化物之實例包括而不限於赤鐵礦(Fe2 O3 )、磁鐵礦(Fe3 O4 )之鐵氧化物、二氧化鉻(CrO2 )、磁性鐵氧體(MFe2 O4 )、磁性尖晶石(MR2 O4 )、磁性六角鐵氧體(MFe12 O19 )、磁性正鐵氧體(RFeO3 )、磁性石榴石M3 R2 (AO4 )3 ，其中M代表二價金屬，R表示三價金屬，且A代表四價金屬。
本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之實例包括而不限於顏料粒子，其包含由以下一或多者製得的磁性層M：磁性金屬，諸如鈷(Co)、鐵(Fe)、或鎳(Ni)；及鐵、鈷或鎳之磁性合金，其中該磁性或可磁化顏料粒子可為包含一或多個另外的層的多層結構。較佳地，一或多個另外的層為獨立地由選自由以下各項組成之群的一或多者製得的層A：金屬氟化物，諸如氟化鎂(MgF2 )、氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2 )、氧化鈦(TiO2 )、及氧化鋁(Al2 O3 )，更佳地二氧化矽(SiO2 )；或獨立地由選自由金屬及金屬合金組成之群、較佳地選自由反射性金屬及反射性金屬合金組成之群、及更佳地選自由鋁(Al)、鉻(Cr)、及鎳(Ni)組成之群的一或多者，及仍更佳地為鋁(Al)製得的層B；諸如上文描述的彼等者的一或多個層A及諸如上文描述的彼等者的一或多個層B之組合。為上文描述的多層結構的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之典型實例包括而不限於A/M多層結構、A/M/A多層結構、A/M/B多層結構、A/B/M/A多層結構、A/B/M/B多層結構、A/B/M/B/A/多層結構、B/M多層結構、B/M/B多層結構、B/A/M/A多層結構、B/A/M/B多層結構、B/A/M/B/A/多層結構，其中層A、磁性層M及層B係選自上文描述的彼等者。
本文描述的塗層組合物可包含小片狀光學可變磁性或可磁化顏料粒子，及/或不具有光學可變性質之小片狀磁性或可磁化顏料粒子。較佳地，本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分係藉由小片狀光學可變磁性或可磁化顏料粒子構成。除藉由光學可變磁性或可磁化顏料粒子之色移性質提供的外顯安全性之外，其中該等粒子允許使用無輔助的人類感官容易地自其可能的仿造品偵測、識別及/或區別出帶有包含本文描述的光學可變磁性或可磁化顏料粒子之墨水、塗層組合物、或塗層的製品或安全文件，光學可變磁性或可磁化顏料粒子之光學性質亦可用作用於識別OEL之機器可讀工具。因此，光學可變磁性或可磁化顏料粒子之光學性質可在鑑認過程中同時用作內隱或半內隱安全特徵，在該鑑認過程中，分析顏料粒子之光學(例如光譜)性質。
在用於生產OEL的塗層中使用小片狀光學可變磁性或可磁化顏料粒子增強OEL在安全文件應用中作為安全特徵之重要性，因為此種材料係為安全文件印刷工業儲備且不可為公眾所購得。
如上文所提及，較佳地，小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分係藉由小片狀光學可變磁性或可磁化顏料粒子構成。該些粒子更佳地選自由以下各項組成之群：磁性薄膜干涉顏料粒子、磁性膽固醇型液晶顏料粒子、包含磁性材料之干涉塗佈顏料粒子及其兩個或兩個以上者之混合物。
磁性薄膜干涉顏料粒子係熟習此項技術者已知的且揭示在例如US 4,838,648；WO 2002/073250 A2；EP 0 686 675 B1；WO 2003/000801 A2；US 6,838,166；WO 2007/131833 A1；EP 2 402 401 A1中及其中引用的文件中。較佳地，磁性薄膜干涉顏料粒子包含具有五層法布裡-伯羅多層結構之顏料粒子及/或具有六層法布裡-伯羅多層結構之顏料粒子及/或具有七層法布裡-伯羅多層結構之顏料粒子。
較佳的五層法布裡-伯羅多層結構由吸收體/介電質/反射體/介電質/吸收體組成多層結構，其中反射體及/或吸收體亦為磁性層，較佳地反射體及/或吸收體為包含鎳、鐵及/或鈷、及/或包含鎳、鐵及/或鈷之磁性合金及/或包含鎳(Ni)、鐵(Fe)及/或鈷(Co)之磁性氧化物的磁性層。
較佳的六層法布裡-伯羅多層結構由吸收體/介電質/反射體/磁性層/介電質/吸收體多層結構組成。
較佳的七層法布裡-伯羅多層結構由諸如US 4,838,648中揭示的吸收體/介電質/反射體/磁性層/反射體/介電質/吸收體多層結構組成。
較佳地，本文描述的反射體層係獨立地由選自由金屬及金屬合金組成之群、較佳地選自由反射性金屬及反射性金屬合金組成之群、更佳地選自由鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鈀(Pd)、銠(Rh)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、及其合金組成之群、甚至更佳地選自由鋁(Al)、鉻(Cr)、鎳(Ni)及其合金組成之群的一或多者、及仍更佳地鋁(Al)製得。較佳地，介電質層係獨立地由選自由以下各項組成之群的一或多者：金屬氟化物，諸如氟化鎂(MgF2 )、氟化鋁(AlF3 )、氟化鈰(CeF3 )、氟化鑭(LaF3 )、氟化鋁鈉(例如Na3 AlF6 )、氟化釹(NdF3 )、氟化釤(SmF3 )、氟化鋇(BaF2 )、氟化鈣(CaF2 )、氟化鋰(LiF)；及金屬氧化物，諸如氧化矽(SiO)、二氧化矽(SiO2 )、氧化鈦(TiO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )，更佳地選自由氟化鎂(MgF2 )及二氧化矽(SiO2 )組成之群的一或多者，及仍更佳地氟化鎂(MgF2 )製得。較佳地，吸收體層係獨立地由選自由鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鈦(Ti)、釩(V)、鐵(Fe)、錫(Sn)、鎢(W)、鉬(Mo)、銠(Rh)、鈮(Nb)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、其金屬氧化物、其金屬硫化物、其金屬碳化物、及其金屬合金組成之群、更佳地選自由鉻(Cr)、鎳(Ni)、其金屬氧化物、及其金屬合金組成之群、及仍更佳地選自由鉻(Cr)、鎳(Ni)、及其金屬合金組成之群的一或多者製得。較佳地，磁性層包含鎳(Ni)、鐵(Fe)及/或鈷(Co)；及/或包含鎳(Ni)、鐵(Fe)及/或鈷(Co)之磁性合金；及/或包含鎳(Ni)、鐵(Fe)及/或鈷(Co)之磁性氧化物。當包含七層法布裡-伯羅結構之磁性薄膜干涉顏料粒子為較佳時，尤其較佳的是該等磁性薄膜干涉顏料粒子包含由Cr/MgF2 /Al/Ni/Al/MgF2 /Cr多層結構組成的七層法布裡-伯羅吸收體/介電質/反射體/磁性層/反射體/介電質/吸收體多層結構。
本文描述的磁性薄膜干涉顏料粒子可為對人類健康視為安全且例如基於五層法布裡-伯羅多層結構、六層法布裡-伯羅多層結構及七層法布裡-伯羅多層結構的多層顏料粒子，其中該等顏料粒子包括一或多個磁性層，其包含具有實質上無鎳組合物的磁性合金，其包括約40 wt-%至約90 wt-%鐵、約10 wt-%至約50 wt-%鉻及約0 wt-%至約30 wt-%鋁。對人類健康及環境視為安全的多層顏料粒子之典型實例可見於EP 2 402 401 A1，其內容據此以全文引用方式併入本文。
本文描述的磁性薄膜干涉顏料粒子典型地藉由在腹板上進行不同所需層的習知沉積技術來製造。在沉積所要層數之後，例如藉由物理氣相沉積 (physical vapor deposition；PVD)、化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)或電解沉積達成，藉由使離型層溶於適合溶劑中，或藉由自腹板剝離材料將層之堆疊自腹板移除。因此獲得的材料隨後分解成薄片，其不得不進一步藉由研磨、碾磨(諸如例如噴射碾磨製程)或任何適合方法來進一步處理以便獲得所需大小的顏料粒子。所得產物由具有破壞邊緣、不規則形狀及不同縱橫比之平坦薄片組成。關於適合的磁性薄膜干涉顏料粒子之製備的其他資訊可例如在EP 1 710 756 A1及EP 1 666 546 A1中找到，其內容據此以引用方式併入。
展現光學可變特性之適合的磁性膽固醇型液晶顏料粒子包括而不限於磁性單層膽固醇型液晶顏料粒子及磁性多層膽固醇型液晶顏料粒子。此種顏料粒子揭示在例如WO 2006/063926 A1、US 6,582,781及US 6,531,221中。WO 2006/063926 A1揭示由其獲得的具有高輝度及色移性質與諸如可磁化性的另外特定性質之單層及顏料粒子。藉由粉碎該等單層由其獲得的所揭示單層及顏料粒子包括三維交聯的膽固醇型液晶混合物及磁性奈米粒子。US 6,582,781及US 6,410,130揭示包含序列A1 /B/A2 之小片狀膽固醇型多層顏料粒子，其中A1 及A2 可為相同或不同的且各自包含至少一個膽固醇型層，且B為間層，其吸收藉由層A1 及A2 透射的所有或一些光且將磁性性質賦予該間層。US 6,531,221揭示包含序列A/B及視情況C之小片狀膽固醇型多層顏料粒子，其中A及C為包含賦予磁性性質之顏料粒子的吸收層，且B為膽固醇型層。
包含一或多種磁性材料之適合的干涉塗佈顏料包括而不限於由選自由以一或多個層塗佈的芯部組成之群的基板組成之結構，其中芯部或一或多個層之至少一者具有磁性性質。例如，適合的干涉塗佈顏料包含由諸如上文描述的彼等者之磁性材料製得的芯部，該芯部以由一或多種金屬氧化物製得的一或多個層塗佈，或其具有由芯部組成之結構，該芯部由合成或天然雲母、分層矽酸鹽(例如滑石、高嶺土及絹雲母)、玻璃(例如硼矽酸鹽)、二氧化矽(SiO2 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鈦(TiO2 )、石墨及其兩個或兩個以上者之混合物製得。此外，可存在諸如有色層之一或多個另外的層。
本文描述的磁性或可磁化顏料粒子可經表面處理以便保護其抵抗可發生在塗層組合物及塗層中的任何劣化，及/或促進其併入該塗層組合物及塗層中；典型地，可使用腐蝕抑制劑材料及/或潤濕劑。
另外，在將本文描述的塗層組合物施加至本文描述的基板表面上以便形成塗層(步驟a))之後，將帶有塗層之基板佈置在安裝於本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)上、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(x30)之頂部上。帶有塗層(x20)之基板(x10)可直接佈置在第一磁場產生裝置(x30)之頂部上，亦即，基板係與第一磁場產生裝置(x30)直接接觸或在基板(x10)與第一磁場產生裝置(x30)之間可存在間隙。
根據一個實施例且如第4A圖-第4C圖所示，帶有塗層(x20)之基板(x10)係佈置在第一磁場產生裝置(x30)之頂部上，在基板(x10)與第一磁場產生裝置(x30)之間具有間隙，其中該間隙可藉由使用一或多個固持器、一或多個板或一或多個間隔物(x31)來獲得。固持器、板或一或多個間隔物(x31)係獨立地較佳由選自由以下各項組成之群的一或多種非磁性材料製得：低導電材料、非導電材料及其混合物，諸如例如工程塑膠及聚合物、鈦、鈦合金及沃斯田鋼(亦即非磁性鋼)。工程塑膠及聚合物包括而不限於聚芳基醚酮(polyaryletherketone；PAEK)及其衍生物聚醚醚酮(polyetheretherketone；PEEK)、聚醚酮酮(poletherketoneketone；PEKK)、聚醚醚酮酮(polyetheretherketoneketone；PEEKK)及聚醚酮醚酮酮(polyetherketoneetherketoneketone；PEKEKK)；聚縮醛、聚醯胺、聚酯、聚醚、共聚醚酯、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、高密度聚乙烯(high-density polyethylene；HDPE)、超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene；UHMWPE)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate；PBT)、聚丙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)共聚物、氟化及全氟化聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯硫(polyphenylenesulfide；PPS)及液晶聚合物。較佳材料為PEEK (聚醚醚酮)、POM (聚甲醛)、PTFE (聚四氟乙烯)、Nylon® (聚醯胺)及PPS。較佳地，固持器、板或一或多個間隔物(x31)係獨立地由一多種基於鈦之材料製得，因為該等材料具有極佳機械穩定性及低導電率之優點。固持器、板或一或多個間隔物(x31)亦可由具有易於加工之優點的鋁或鋁合金製得。
雖然帶有塗層(x20)之基板(x10)係處於第一磁場產生裝置(x30)之頂部上，但該塗層(x20)係暴露於靜態第二磁場產生裝置(x40)之磁場。
本文描述的製程包含以下步驟：將呈第一狀態之塗層(x20)硬化至第二狀態以便將小片狀磁性或可磁化顏料粒子固定/凍結在其所採用的位置及定向中。硬化步驟係藉由使用硬化單元(x50)進行。因此值得注意地，本文描述的塗層組合物必須具有第一狀態，亦即，液體或糊狀狀態，其中塗層組合物尚未硬化及為濕的或足夠軟的，以便分散在塗層組合物中的小片狀磁性或可磁化顏料粒子在暴露於磁場時可自由地移動、可自由旋轉及可自由定向，且必須具有第二硬化(例如固體或類固體)狀態，其中小片狀磁性或可磁化顏料粒子係固定或凍結在其各別位置及定向中。
此種第一及第二狀態係較佳地藉由使用某一類型之塗層組合物來提供。例如，塗層組合物的除了小片狀磁性或可磁化顏料粒子外的組分可採取墨水或塗層組合物形式，該墨水或塗層組合物諸如用於安全應用中、例如用於鈔票印刷的彼等者。先前提及的第一及第二狀態可藉由使用在對諸如例如溫度變化或暴露於電磁輻射之刺激的反應中展示黏度之增加的材料來提供。亦即，當流體黏合劑材料經硬化或凝固時，該黏合劑材料轉化成第二狀態，亦即，硬化或固體狀態，其中小片狀磁性或可磁化顏料粒子係固定在其當前位置及定向中且在黏合劑材料內不再能移動或旋轉。如熟習此項技術者所知，包含在待施加至諸如基板之表面上的墨水或塗層組合物中之成分及該墨水或塗層組合物之物理性質必須滿足用於將墨水或塗層組合物轉印至基板表面的製程之要求。因此，包含在本文描述的塗層組合物中之黏合劑材料係典型地在此項技術中所知的彼等者中選擇且取決於用於施加墨水或塗層組合物之塗佈或印刷製程及所選的硬化製程。
硬化步驟通常可為增加塗層組合物之黏度以使得形成黏附至基板的實質上固體材料的任何步驟。硬化步驟可涉及基於諸如溶劑的揮發性組分之蒸發及/或水蒸發(亦即物理乾燥)的物理製程。在本文中，可使用熱空氣、紅外線或熱空氣及紅外線之組合。替代地，硬化製程可包括包含在塗層組合物中的黏合劑及可選起始劑化合物及/或可選交聯化合物之化學反應，諸如固化、聚合或交聯。此種化學反應可藉由如上文對物理硬化製程概述的熱或IR照射來起始，但可較佳地包括藉由以下方式起始化學反應：包括而不限於紫外-可見光輻射固化(後文稱為UV-VIS固化)及電子束輻射固化(電子束固化)之輻射機制；氧化聚合(氧化網狀結構，其典型地藉由氧及一或多種催化劑之接合作用來誘導，該等催化劑較佳地選自由含鈷催化劑、含釩催化劑、含鋯催化劑、含鉍催化劑及含錳催化劑組成之群)；交聯反應或其任何組合。
本文描述的硬化步驟(步驟c))可具有純粹的物理性質，例如，在其中塗層組合物包含聚合物黏合劑材料及溶劑且在高溫下下施加的情況下如此。隨後，小片狀磁性或可磁化顏料粒子係在高溫下藉由磁場之施加，及蒸發溶劑，繼之以塗層組合物之冷卻來定向。進而，將塗層組合物硬化且固定顏料粒子之定向。
替代地及較佳地，塗層組合物之硬化涉及例如藉由固化之化學反應，其不藉由單純的溫度增加來逆轉(例如，多至80℃)，該單純的溫度增加可發生在安全文件之典型使用期間。術語「固化」或「可固化」係指包括所施加塗層組合物中的至少一種組分以其轉變成具有比起始物質大的分子量的聚合物材料之方式進行的化學反應、交聯或聚合的製程。較佳地，固化引起穩定三維聚合物網狀物之形成。此種固化通常係藉由將外部刺激施加至塗層組合物來誘導。較佳地，塗層組合物係選自由輻射可固化組合物、熱乾燥組合物、氧化乾燥組合物、及其組合組成之群。
輻射固化為尤其較佳的，且UV-VIS光輻射固化為甚至更佳的，因為該些技術有利地產生極快速的固化製程並由此劇烈地減少包含本文描述的OEL之任何製品之製備時間。此外，輻射固化具有在暴露於固化輻射之後產生塗層組合物之黏度的幾乎瞬時增加的優點，因此最小化粒子之任何進一步移動。因此，可本質上避免在磁性定向步驟之後的任何定向損失。尤其較佳的是藉由在具有電磁波譜之UV或藍色部分(典型地200 nm至650 nm；更佳地200 nm至420 nm)中的波長分量的光化光之影響下的光聚合來輻射固化。用於UV-可見光固化的儀器可包含高功率發光二極體(light-emitting-diode；LED)燈，或電弧放電燈，諸如中壓汞弧(medium-pressure mercury arc；MPMA)或金屬蒸汽弧燈以作為光化輻射之來源。因此，尤其較佳的是選自由輻射可固化組合物組成之群的塗層組合物。輻射固化、尤其是UV-VIS固化有利地在暴露於照射之後產生塗層組合物之黏度的瞬時增加，因此防止在磁性定向步驟之後的顏料粒子之任何進一步移動及因此任何資訊損失。較佳地，硬化步驟(步驟c))係藉由用UV-可見光照射(亦即UV-VIS光輻射固化)或藉由電子束(亦即電子束輻射固化)、更佳地藉由用UV-VIS光照射來進行。
因此，用於本發明的適合的塗層組合物包括輻射可固化組合物，其可藉由UV-可見光輻射(後文稱為UV-VIS可固化)或藉由電子束輻射(後文稱為EB)來固化。根據本發明之一個尤其較佳實施例，本文描述的塗層組合物為UV-VIS可固化塗層組合物。UV-VIS固化有利地允許極快速的固化製程且由此劇烈地減少本文描述的OEL、包含該OEL之文件及製品與文件之製備時間。
較佳地，UV-VIS可固化塗層組合物包含選自由自由基可固化化合物及陽離子可固化化合物組成之群的一或多種化合物。本文描述的UV-VIS可固化塗層組合物可為混合體系且包含一或多種陽離子可固化化合物及一或多種自由基可固化化合物之混合物。陽離子可固化化合物係藉由陽離子機制來固化，該等陽離子機制典型地包括藉由一或多種光起始劑之輻射來活化，該等光起始劑釋放諸如酸的陽離子物質，該等酸又起始固化以便使單體及/或寡聚物反應及/或交聯來進而硬化塗層組合物。自由基可固化化合物係藉由游離基機制來固化，該等機制典型地包括藉由一或多種光起始劑之輻射活化，進而產生自由基，該等自由基又起始聚合以便硬化塗層組合物。取決於用於製備包含在本文描述的UV-VIS可固化塗層組合物中的黏合劑的單體、寡聚物或預聚物，可使用不同的光起始劑。自由基光起始劑之適合實例為熟習此項技術者所知且包括而不限於苯乙酮、二苯基酮、苄基二甲基縮酮、α-胺基酮、α-羥基酮、氧化膦及氧化膦衍生物、以及其兩個或兩個以上者之混合物。陽離子光起始劑之適合實例為熟習此項技術者所知且包括而不限於鎓鹽，諸如有機錪鹽 (例如，二芳基錪鹽)、金羊(例如，三芳基金羊鹽)及鋶鹽 (例如，三芳基鋶鹽)、以及其兩個或兩個以上者之混合物。有用的光起始劑之其他實例可在標準教科書中找到。有利的亦可為包括敏化劑連同一或多種光起始劑以便達成有效固化。適合的光敏劑之典型實例包括而不限於異丙基-噻噸酮(isopropyl-thioxanthone；ITX)、1-氯-2-丙氧基-噻噸酮(1-chloro-2-propoxy-thioxanthone；CPTX)、2-氯-噻噸酮(2-chloro-thioxanthone；CTX)及2,4-二乙基--噻噸酮(2,4-diethyl-thioxanthone；DETX)及其兩個或兩個以上者之混合物。包含在UV-VIS可固化塗層組合物中的一或多種光起始劑較佳地以約0.1 wt-%至約20 wt-%、更佳地約1 wt-%至約15 wt-%之總量存在，該重量百分比係基於UV-VIS可固化塗層組合物之總重量。
替代地，可使用聚合物熱塑性黏合劑材料或熱固物。不同於熱固物，熱塑性樹脂可藉由加熱及冷卻重複地熔融及凝固而不會招致性質之任何重要變化。熱塑性樹脂或聚合物之典型實例包括而不限於聚醯胺、聚酯、聚縮醛、聚烯烴、苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醯亞胺、聚醚酮醚(polyether ether ketone；PEEK)、聚醚酮酮(polyetherketeoneketone；PEKK)、基於聚苯之樹脂(例如聚苯醚、聚苯氧化物、聚苯硫)、聚碸及其兩個或兩個以上者之混合物。
用於生產本文描述的OEL之製程包含部分地與步驟b)同時或在步驟b)之後、較佳地部分同時的以下步驟(步驟c))：硬化塗層組合物。硬化塗層組合物之步驟允許小片狀磁性或可磁化顏料粒子以所要圖案固定在其所採用的位置及定向中以形成OEL，進而將塗層組合物轉變成本文描述的第二狀態。然而，自步驟b)結束至步驟c)開始的時間係較佳相對短的以便避免任何去定向及資訊損失。典型地，在步驟b)結束與步驟c)開始之間的時間小於1分鐘、較佳地小於20秒、進一步較佳地小於5秒。尤其較佳的是在定向步驟b)結束與固化步驟c)開始之間本質上不存在時間間隙，亦即，步驟c)在步驟b)之後立即跟隨或在步驟b)仍在進行中時已開始(部分同時地)。「部分同時地」意指兩個步驟部分同時地執行，亦即，執行步驟中之每一者的時間部分地重疊。在本文描述的情景中，當與步驟b)部分同時地執行硬化時，必須理解硬化係在定向製程已開始之後變為有效的以便小片狀磁性或可磁化顏料粒子在OEL之完全或部分硬化之前定向，尤其當藉由本文描述的第一及第二磁場向量分量(亦即由H1及H2向量相加產生)形成的合成磁場(H3)大於零、較佳地大於50 mT時如此。如本文所提及，硬化步驟(步驟c))可藉由取決於包含在塗層組合物中的黏合劑材料使用不同的手段或製程來執行，該塗層組合物亦包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子。
本文描述的塗層組合物可進一步包含選自由以下各項組成之群的一或多種有色組分：有機顏料粒子、無機顏料粒子、及有機染料、及/或一或多種添加劑。後者包括而不限於用於調整塗層組合物之物理、流變學及化學參數的化合物及材料，該等參數諸如黏度(例如溶劑、增稠劑及表面活性劑)、稠度(例如抗沉降劑、填料及塑化劑)、發泡性質(例如消泡劑)、潤滑性質(蠟、油劑)、UV穩定性(光穩定劑)、黏著性質、抗靜電性質、儲存穩定性(聚合抑制劑)等等。本文描述的添加劑可以此項技術中所知的量及形式存在於塗層組合物中，包括所謂的奈米材料，其中添加劑之尺寸的至少一者在1至1000 nm範圍內。
本文描述的塗層組合物可進一步包含一或多種添加劑，其包括而不限於用於調整塗層組合物之物理、流變學及化學參數的化合物及材料，該等參數諸如黏度(例如溶劑及表面活性劑)、稠度(例如抗沉降劑、填料及塑化劑)、發泡性質(例如消泡劑)、潤滑性質(蠟)、UV反應性及穩定性(光敏劑及光穩定劑)、及黏著性質等等。本文描述的添加劑可以此項技術中所知的量及形式存在於本文描述的塗層組合物中，包括呈所謂的奈米材料形式，其中粒子之尺寸的至少一者在1至1000 nm範圍內。
本文描述的塗層組合物可進一步包含一或多種標誌物物質或標記物及/或一或多種機器可讀材料，其選自由以下各項組成之群：磁性材料(不同於本文描述的磁性或可磁化顏料粒子)、發光材料、導電材料及紅外吸收材料。如本文所使用，術語「機器可讀材料」係指一種材料，其展現至少一種可藉由裝置或機器偵測的區別性性質且可包含在塗層內以便賦予藉由使用用於其偵測及/或鑑認之特定儀器來鑑認該塗層或包含該塗層之製品的方式。
本文描述的塗層組合物可藉由在本文描述的黏合劑材料之存在下分散或混合本文描述的磁性或可磁化顏料粒子及一或多種添加劑(在存在時)來製備，因此形成液體組合物。當存在時，一或多種光起始劑可在所有其他成分之分散或混合期間添加至組合物或可在稍後階段，亦即，在液體塗層組合物之形成之後添加。
雖然帶有塗層(x20)之基板(x10)與第一磁場產生裝置(x30)相伴地移動，但本文描述的製程包含以下步驟：將其在本文描述的靜態第二磁場產生裝置(x40)附近移動，其中帶有塗層(x20)之基板(x10)係佈置在第一磁場產生裝置(x30)之頂部上。如第2圖及第3圖所示，第一磁場產生裝置(x30)提供第一磁場向量分量，其在塗層之參考坐標系內為時間獨立的，較佳地在固定在塗層(x20)之參考坐標系中的平面內為時間獨立的。
本文描述的帶有塗層(x20)之基板(x10)及第一磁場產生裝置(x30)在靜態(亦即不隨轉移裝置(transferring device；TD)移動)第二磁場產生裝置(x40)附近移動(亦即穿過本文描述的靜態，亦即，不隨轉移裝置(transferring device；TD)移動的第二磁場產生裝置(x40)之磁場)，該第二磁場產生裝置提供第二磁場向量分量，其在塗層(x20)之參考坐標系內為時間依賴的，較佳地在固定在塗層(x20)之參考坐標系中的平面內為時間依賴的，因為塗層(x20)在該靜態第二磁場產生裝置(x40)附近移動。小片狀磁性或可磁化顏料粒子進而經受/暴露於藉由第一及第二磁場向量分量形成的合成磁場，該合成磁場在方向上為時間依賴性的(隨時間變化的)或在方向及強度上為時間依賴性的(隨時間變化的) (參見第3圖)，因此將該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分雙軸定向同時塗層組合物仍呈濕的(亦即尚未硬化)狀態。
如第3圖所示，第一磁場產生裝置(330)之第一磁場向量分量(H1)在塗層之參考坐標系內隨時間推移為恆定的，且在第二磁場產生裝置之參考坐標系內與帶有塗層(x20)之基板(x10)相伴地及同步地移動(如第3圖中的一系列箭頭所說明)。第二磁場產生裝置(340)之第二磁場向量分量(H2)實質上不平行於第一磁場向量分量(H1)，較佳地實質上垂直於第一磁場產生裝置(330)之第一磁場向量分量(H1)。第二磁場產生裝置(340)之第二磁場向量分量(H2)在空間上強度有變化(替代地強度及方向有變化)，最大強度(H2max )係處於第2圖中描繪的兩個偶極條形磁鐵(241a及241b，第2圖)之中心。因此在第二磁場產生裝置(x40)附近移動的帶有塗層(x20)之基板(x10)將經受由於該基板之移動的隨時間可變(H2)之強度。當帶有塗層(x20)之基板(x10)及第一磁場產生裝置(330)在第二磁場產生裝置(340)附近相伴地移動時，包含在塗層(x20)中的小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受藉由第一及第二磁場向量分量形成，亦即，由H1及H2之向量相加產生的不均勻合成磁場(H3)，亦即，其在塗層之參考坐標系內經受至少在方向上變化或在方向及強度上變化的時間依賴性磁場(參見第3圖)，較佳地在固定在塗層之參考坐標系中的平面內為時間依賴性的，因此將該塗層(x20)之小片狀磁性或可磁化顏料粒子雙軸定向。
可用本文描述的製程生產用於裝飾性及安全應用的多種光學效應層(optical effect layer；OEL)。此項技術中所知的允許單軸定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子之磁場產生裝置可用作第一磁場產生裝置(x30)，包括例如偶極磁鐵、四極磁鐵及其組合。本文描述的帶有塗層(x20)之基板(x10)與安裝在本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)上、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(x30)在靜態第二磁場產生裝置(x40)附近並因此穿過該第二磁場產生裝置(x40)之磁場相伴地移動，其中該第一磁場產生裝置(x30)自身不為自旋磁鐵。適合的第一磁場產生裝置(x30)之典型實例包括本文描述的裝置。
可生產已知為正反效應(flip-flop effect) (在此項技術中亦稱為切換效應)的OEL。正反效應包括藉由過渡部分分離的第一印刷部分及第二印刷部分，其中顏料粒子平行於第一部分中之第一平面對準且第二部分中之薄片平行於第二平面對準。用於生產正反效應的方法及磁鐵係揭示在例如US 2005/0106367及EP 1 819 525 B1中。
亦可生產如揭示在US 2005/0106367中的稱為滾動條效應之光學效應。「滾動條」效應係基於顏料粒子定向，其模仿跨於塗層之彎曲表面。觀察者在傾斜影像時看到移動遠離或朝向觀察者之鏡面反射區帶。顏料粒子係以彎曲方式對準，其遵循凸狀彎曲(在此項技術中亦稱為負彎曲定向)或凹狀彎曲(在此項技術中亦稱為正彎曲定向)。用於生產滾動條效應之方法及磁鐵係揭示在例如EP 2 263 806 A1、EP 1 674 282 B1、EP 2 263 807 A1、WO 2004/007095 A2、WO 2012/104098 A1、及WO 2014/198905 A2中。
亦可生產稱為百葉窗效應之光學效應。百葉窗效應包括顏料粒子，其經定向以使得沿觀察之一特定方向，其給予對下伏基板表面之可見性以使得基板表面上或中存在的標記或其他特徵對觀察者變得明顯，而其沿觀察之另一方向阻止可見性。用於生產百葉窗效應之方法係揭示在例如US 8,025,952及EP 1 819 525 B1中。
亦可產生稱為移動環效應之光學效應。移動環效應由諸如漏斗、圓錐體、缽體、環、橢圓、及半球體之物體之光學虛幻影像組成，該等物體看起來是取決於該光學效應層之傾斜角在任何x-y方向上移動。用於產生移動環效應之方法及磁鐵係揭示在例如EP 1 710 756 A1、US 8,343,615、EP 2 306 222 A1、EP 2 325 677 A2、WO 2011/092502 A2及US 2013/084411。
亦可產生在傾斜光學效應時提供移動亮區域及暗區域之圖案的光學印象之該等光學效應。用於產生該些光學效應之方法及磁鐵係揭示在例如WO 2013/167425 A1中。
亦可產生提供環狀體之光學印象的光學效應，該環狀體具有在傾斜該效應時變化的大小。用於產生該些光學效應之方法及磁鐵係揭示在例如共同待決的申請案EP 15189955.6、EP15193837.0及EP16157815.8中。
亦可產生提供一或多個環狀體之光學印象的光學效應，該等環狀體具有在傾斜該光學效應層時變化的形狀。用於產生該些光學效應之方法及磁鐵係揭示在例如共同待決的申請案EP16190044.4中。
本文描述的第一磁場產生裝置(x30)可包含帶有一或多個浮雕、雕刻或切口的磁性板。WO 2005/002866 A1及WO 2008/046702 A1為此種雕刻磁性板之實例。
與其中小片狀磁性或可磁化顏料粒子以僅其主軸受磁場向量分量約束的方式定向的單軸定向相反，進行雙軸定向意指使得小片狀磁性或可磁化顏料粒子以其兩個主軸X及Y皆受約束的方式定向。藉由將帶有塗層(x20)之基板(x10)與本文描述的第一磁場產生裝置(x30)暴露/經受靜態第二磁場產生裝置(x40)並在該靜態第二磁場產生裝置附近移動(亦即，穿過靜態第二磁場產生裝置(x40)之磁場)來達成此種雙軸定向。因此，該第二磁場產生裝置(x40)必須以如下方式配置：沿運動路徑繼之以塗層之個別小片狀磁性或可磁化顏料粒子，第二磁場向量分量至少在塗層(x20)之參考坐標系內、較佳地在固定在塗層(x20)之參考坐標系中的平面內在方向上變化或在方向及強度上變化。雙軸定向將小片狀磁性或可磁化顏料粒子之平面對準以便該等平面定向成在局部實質上彼此平行的。
小片狀磁性或可磁化顏料粒子之雙軸定向可藉由使帶有塗層(x20)之基板(x10)與安裝在本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)上、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(x30)以適當的速度在諸如EP 2 157 141 A1中描述的彼等者的靜態第二磁場產生裝置(x40)附近相伴地移動來進行。此種裝置提供磁場，其在小片狀磁性或可磁化顏料粒子在該等裝置附近移動的同時變化其方向，迫使小片狀磁性或可磁化顏料粒子快速地振盪直至兩個主軸即X軸及 Y軸穩定，亦即，小片狀磁性或可磁化顏料粒子振盪直至其達到穩定的片狀形成，其中其各別X及 Y軸在該等兩個維度中平坦化。如EP 2 157 141之第5圖所示，本文描述的磁場產生裝置包含至少三個磁鐵之線性佈置，該等磁鐵係以交錯方式或以鋸齒形式定位，該三個磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於基板(x10)表面的磁軸，且該至少三個磁鐵在饋徑同側有相同饋徑之同一側處具有相同的極性，其以交錯方式與磁鐵在饋徑之相反側上的極性相對(如第5圖所示，該至少三個磁鐵在饋徑之同一側處具有為在饋徑之相反側上的相同的極性，其中磁鐵在饋徑之同一側處具有相同的極性，其以交錯方式與磁鐵在饋徑之相反側上的極性相對)。至少三個磁鐵之佈置在塗層組合物中之小片狀磁性或可磁化顏料粒子移動經過磁鐵(移動方向：箭頭)時預定場方向之預定變化。根據一個實施例，第二磁場產生裝置(x40)包含a)在饋徑之第一側上的第一磁鐵及第三磁鐵及b)在饋徑之第二相反側上處於第一磁鐵與第三磁鐵之間的第二磁鐵，其中第一及第三磁鐵具有相同極性，其中第二磁鐵具有與第一及第三磁鐵互補的極性，且該三個磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於基板(x10)表面之磁軸。根據另一實施例，第二磁場產生裝置(x40)進一步包含在饋徑的與第二磁鐵相同側面上的第四磁鐵，其具有第二磁鐵之極性且與第三磁鐵之極性互補，其中第二磁鐵具有與第一及第三磁鐵互補的極性且其中該四個磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於基板(x10)表面之磁軸。如EP 2 157 141 A1所述，磁場產生裝置可在包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之層下方，或在上方及下方。
進行小片狀磁性或可磁化顏料粒子之雙軸定向可藉由使帶有塗層(x20)之基板(x10)與安裝在本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)上、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(x30)以適當的速度在靜態第二磁場產生裝置(x40)附近移動來進行，該靜態第二磁場產生裝置(x40)為線性永久磁鐵Halbach陣列或為以適當佈置來設置的兩個或兩個以上Halbach陣列之佈置。線性永久Halbach陣列由包含具有不同磁化方向的複數個磁鐵的總成組成。Halbach永久磁鐵之詳細描述係由Z.Q. Zhu et D. Howe (Halbach permanent magnet machines and applications：a review，IEE. Proc. Electric Power Appl.，2001，148，p. 299-308)給出。藉由此種線性永久磁鐵Halbach陣列產生的磁場具有在一側上集中而在另一側上幾乎弱化至零的性質。典型地，線性永久磁鐵Halbach陣列包含一或多個由木材或塑膠、尤其是塑膠製得的非磁性區塊，及由高矯頑磁力磁性材料製得的磁鐵，該等塑膠已知為展現良好自潤滑性質及耐磨性，諸如聚縮醛(亦稱為聚甲醛，POM)樹脂，該等磁性材料諸如釹-鐵-硼(NdFeB)。
進行小片狀磁性或可磁化顏料粒子之雙軸定向可藉由使帶有塗層(x20)之基板(x10)與安裝在本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)上、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(x30)以適當的速度在諸如EP 1 519 794 B1中描述的彼等者的靜態第二磁場產生裝置(x40)附近移動來進行。適合的裝置包括設置在帶有塗層(x20)之基板(x10)之每一側上並高於其的永久磁鐵，以使得磁場線實質上平行於基板(x10)表面。根據一個實施例，第二磁場產生裝置(x40)包含一或多對的兩個條形偶極磁鐵，其中該兩個條形偶極磁鐵中之每一者具有其實質上平行於基板(x10)表面之磁軸且其中兩個條形偶極磁鐵具有相反的磁方向。根據另一實施例且如第4A圖-第4B圖所描繪，第二磁場產生裝置(x40)包含一或多對的兩個條形偶極磁鐵(x41a、x41b)，其中該兩個條形偶極磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於基板(x10)表面之磁軸且其中兩個條形偶極磁鐵具有相反的磁方向。根據另一實施例，替代包含一或多對的兩個條形偶極磁鐵，其中該兩個條形偶極磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於基板(x10)表面之磁軸且其中兩個條形偶極磁鐵具有相反的磁方向，第二磁場產生裝置(x40)包含具有在磁鐵之開口端處位於同一平面的北極及南極的U形磁鐵(在此項技術中亦稱為馬蹄形磁鐵)。U形磁鐵可為單件的或可由兩個單獨的小塊構建，其中該兩個單獨的小塊可直接接觸或可間隔分開且與非磁性基底連接在一起。
第二磁場產生裝置(x40)可包含在一或多個固持器(x42)中。本文描述的一或多個固持器(x42)係較佳地由本文中對本文描述的一或多個固持器、一或多個板或一或多個間隔物(x31)描述的一或多種非磁性材料製得。
如上文所描述，由此定向的小片狀磁性或可磁化顏料粒子係固定/凍結在其定向及位置中(亦即硬化之後)以便形成光學效應層(optical effect layer；OEL)。如第1A圖所示，在本文描述的帶有塗層(x20)之基板(x10)仍處於第一磁場產生裝置(x30)之頂部上時且在本文描述的帶有塗層(x20)之基板(x10)不再在靜態第二磁場產生裝置(x40)之基板(x10)附近移動時，本文描述的硬化步驟(步驟c))係較佳地利用硬化單元(x50)來進行，亦即，本文描述的硬化步驟係在本文描述的藉由第一及第二磁場向量分量形成(亦即由H1及H2之向量相加產生)的合成磁場(H3)大於零、較佳地大於50 mT時與步驟b)部分同時地進行。
第4A圖-第4C圖示意地描繪根據本發明的使用為線性磁性轉移裝置(linear magnetic transferring magnetic transferring device；LMTD)之轉移裝置(transferring device；TD)定向包含在基板(x10)上之塗層(x20)中的小片狀磁性或可磁化顏料粒子的製程之實施例。替代將第一磁場產生裝置(x30)安裝至旋轉磁性定向滾筒(rotating magnetic orienting cylinder；RMC)，該第一磁場產生裝置(x30)例如藉助於軌道(x33)在靜態第二磁場產生裝置(x40)附近為可移動的(參見箭頭)。如第4A圖-第4C圖所示，本文描述的製程使用可移動第一磁場產生裝置(430)及靜態第二磁場產生裝置(440)，諸如本文所述。
在第4A圖-第4C圖中展示的實施例中，第一磁場產生裝置(430)由條形偶極磁鐵組成，該條形偶極磁鐵具有其實質上平行於基板(410)表面之南-北磁軸，具有其指向第二磁場產生裝置(440)且設置在非磁性固持器(431)中的北極。包含第一磁場產生裝置(430)之非磁性固持器(431)係佈置在支撐塊(432)及軌道(433)之頂部上以便為可移動的。
在第4A圖-第4C圖中展示的實施例中，第二磁場產生裝置(440)由兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)組成，其中該兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)係獨立地插入固定至非磁性框架(443)的非磁性固持器(442a及442b)中，其中該兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)具有其彼此相反的南-北磁場方向(一個條形偶極磁鐵(441a)具有其面向基板(410)表面之南極而另一個(441b)具有其面向基板(410)表面之北極)，其中該兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)中之每一者具有其垂直於基板(410)表面之南-北磁軸(亦即其實質上垂直於第一磁場產生裝置(430)表面之南-北磁軸的南-北磁軸)且其中該兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)係藉由距離A1間隔分開。
較佳地，帶有塗層(420)之基板(410)之表面與兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)之底表面齊平。較佳地，塗層(420)之中心係置放於第一磁場產生裝置(430)之中心且以在第二磁場產生裝置(440)之兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)之間的相等距離置放，亦即，以離每一條形偶極磁鐵(441a及441b)之距離½ A1置放。
如第4A圖所示，本文描述的硬化步驟係較佳地在本文的帶有塗層組合物(420)之基板(410)仍處於第一磁場產生裝置(430)之頂部上時及當基板(410)及第一磁場產生裝置(430)已朝移動方向上遠離靜態第二磁場產生裝置(440)移動一距離(X)時進行。
第一磁場產生裝置(x30)及第二磁場產生裝置(x40)中之每一者具有一特定磁通量密度，該磁通量密度具有Wb/m2 (特士拉)之單位，該第一磁場產生裝置(x30)之磁通量密度及該第二磁場產生裝置(x40)之比率小於約4.0、較佳地小於約1.9及更佳地在約1.5與約0.5之間。
磁通量密度可藉由將連接至高斯計的霍爾探針(x60)置放於在將帶有包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層(x20)的基板(x10)在根據本發明之製程期間經置放時的相同位置。
第5A圖-第5B圖示意地描繪第4A圖-第4C圖中描繪的第一磁場產生裝置(530)及用於量測第一磁場產生裝置(530)之磁通量密度的霍爾探針(560)之頂視圖(第5A圖)及橫截面(第5B圖)。第5C圖-第5D圖示意地描繪第4A圖-第4C圖中描繪的第一磁場產生裝置(530)及基板(510)上的塗層(520)之頂視圖(第5C圖)及橫截面(第5D圖)以展示霍爾探針(560)係置放於在將帶有包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層(520)的基板(510)在根據本發明之製程期間將置放時的相同位置處。根據第5圖中所示的實施例，第一磁場產生裝置(530)由條形偶極磁鐵組成，該條形偶極磁鐵具有在使用時其實質上平行於基板(510)之南-北磁軸且具有長度(L2)、寬度(L1)及厚度(L3)。如第5A圖-第5B圖中所說明，霍爾探針(560)係置放於第一磁場產生裝置(530)之頂部上離第一磁場產生裝置(530)之頂表面距離A2，其中其中心係相對於長度(L2)及寬度(L1)置放於第一磁場產生裝置(530)之中心上。如第5B圖中所說明，霍爾探針(560)之位置相應於在本發明之製程期間帶有塗層(520)之基板(510)之頂表面的位置。
第6圖示意地描繪第4A圖-第4C圖中描繪的第二磁場產生裝置(640)及用於量測第二磁場產生裝置(640)之磁通量密度的霍爾探針(660)。第二磁場產生裝置(640)由藉由距離A1間隔分開且具有長度(L4)、寬度(L5)及厚度(L6)的兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)組成。如第6圖中所說明，霍爾探針(660)在第二磁場產生裝置(640)附近為可移動的(參見箭頭)。
第6A圖-第6C圖示意地描繪第4A圖-第4C圖中描繪的第二磁場產生裝置(640)及用於量測第二磁場產生裝置(640)之磁通量密度的霍爾探針(660)。如第6A圖中所說明，霍爾探針(660)在第二磁場產生裝置(640)附近為可移動的(參見箭頭)。
第6A圖-第6C圖示意地說明第二磁場產生裝置(640)及霍爾探針(660)之側視圖(第6A圖)、頂視圖(第6B圖)及另一側視圖(第6C圖)。第6A圖-第6C圖中描繪的第二磁場產生裝置(640)相應於第4A圖-第4B圖之第二磁場產生裝置(640)，亦即，包含彼此以距離(A1)定位的兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)。第6A圖-第6C圖說明用於量測第二磁場產生裝置(640)之磁場的霍爾探針(660)之位置。如第6A圖-第6C圖所說明，霍爾探針(660)在第二磁場產生裝置(540)之兩個偶極條形磁鐵(641a及641b)之間移動。霍爾探針(660)之中心置放於離每一偶極條形磁鐵(641a及641b)半距離(1/2 A1)處，且處於第二磁場產生裝置(640)之底表面之位準處以量測磁場(H2)。霍爾探針(660)之位置相應於在本發明之製程期間藉由基板(610)運送的基板(610)塗層(620)之頂表面的位置。霍爾探針(660)沿第二磁場產生裝置(640)之位置及移動相應於在根據本發明之定向製程期間藉由基板運送的包含磁性或可磁化顏料粒子之塗層的位置及移動。
較佳地且如上文對第6A圖-第6C圖對與兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)之底表面齊平的基板(610)所述，霍爾探針(660)之中心與兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)之底表面齊平。較佳地且如上文對第6A圖-第6C圖對在第二磁場產生裝置(640)之兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)之間置放於相等距離處，亦即，置放在離每一條形偶極磁鐵(641a及641b)的距離½ A1處的塗層(620)之中心所述，霍爾探針(660)之中心係置放在第二磁場產生裝置(640)之兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)之間的相等距離處，亦即，置放於離每一條形偶極磁鐵(641a及641b)距離½ A1處。霍爾探針(660)之位置相應於在本發明之製程期間藉由基板(610)運送的塗層(620)之頂表面的位置。
本文描述的製程允許生產光學效應層(optical effect layer；OEL)，其顯示引人注目的動態效應以組合地高解析度及高對比度。
錐光散射計(自Eckhartd Optics LLC，5430 Jefferson Ct，White Bear Lake，MN 55110；http://eckop.com獲得)用於表徵小片狀磁性或可磁化顏料粒子之雙軸定向及藉由本文描述的製程獲得的OEL之亮度。
第7A圖示意地展示錐光散射量測術之原理，其依賴於藉由透鏡或透鏡系統，將進入透鏡之前焦平面(770)中的入射射線方向(c1 、c2 、c3 )映射至透鏡之後焦平面(772)之斑點(x1 、x2 、x3 )中來進行焦平面至焦平面(772至770) (其中(770)為透鏡該之前焦平面，其位於離透鏡距離f處；(772)為透鏡之後焦平面，其位於離透鏡的距離f'處)轉換成像(亦即傅立葉轉換成像)。第7B圖表示如在本發明中用於量測顏料粒子之雙軸定向及OEL之亮度的錐光散射量測術之原理的另一圖解。第7B圖示意地說明完全背向反射錐光散射計設置，其包含執行該焦平面至焦平面轉換成像之前端光學元件(771)、用於透過該等光學元件利用以正交入射的平行光之射束(773)照射基板(710)上的OEL (720)上之小斑點的光源(780)及半透明耦合鏡(790)、及後端光學元件(795)，其包含攝影機感測器(796)，其用於記錄存在於前端光學元件之後焦平面(772)中的斑點圖案之影像。兩個不同的小片狀磁性或可磁化顏料粒子定向(721、722)係展示為背向反射正交入射光束至兩個不同的射線方向中，該等方向係藉由前端光學元件聚焦至其後焦平面(772)中的兩個分離的斑點x1 及x3 中。該些斑點之影像位置係藉由後端光學元件(795)及攝影機感測器(796)記錄。
對於量測其反射特性而言，包含定向小片狀磁性或可磁化顏料粒子之OEL係每毫米使用1 mm直徑的平行光之射束(LED，520 nm)在正交入射下評定，且在每一點獲取背反射光之影像。根據該些影像，背反射光點之偏轉角(c,y)之相應分佈係藉由對在每一位置處於錐光散射計之後焦平面處收集的影像資料應用2維高斯分佈擬合來獲得；平均(c,y)值相應於高斯分佈之中心。
照射射束(773)之直徑內的小片狀磁性或可磁化顏料粒子將光以在球極坐標中之偏轉角(c,y)背向反射至光學元件中。每一顏料粒子之反射束偏轉角(c,y)係藉由透鏡(771)轉變成焦平面(772)之位置(X,Y)。若位於取樣射束(773)內的不同的位置處的兩個顏料粒子具有相同的定向，則來自該兩種顏料的反射光將在相同位置(X,Y)處擊打感測器表面。
第8圖示意地說明使用包含照射源(880)及焦平面(872)的錐光散射計量測形成OEL且包含在塗層(820)內的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之定向的另一實例。在第8圖中，OEL係藉由塗層(820)之橫截面說明，其中顯示之定向顏料粒子，其遵循沿感測器之X方向的凸狀彎曲。取樣射束照射斑點(873)內的顏料粒子遵循凸狀彎曲之定向係轉變成在錐光散射計之焦平面(872)中的(X,Y)位置。
第9A圖-第9B圖示意地說明在包含根據滾動條效應(如第8圖所說明)定向的顏料粒子之OEL的錐光散射計焦平面上的反射光射束斑點。第9A圖說明具有高程度雙軸定向的OEL之實例，其產生反射照射束之小的光散射，其係呈錐光散射計透鏡之焦平面中的反射照射束位置(X,Y)之狹窄分佈。因此，反射光射束斑點將對於包含具有高度雙軸定向之顏料粒子的OEL相比較而言為小的(第9A圖)，而反射光射束斑點將對於包含具有低程度雙軸定向之顏料粒子的OEL相比較而言為大的(如第9B圖所說明)。另外，反射光射束斑點亮度係與顏料粒子之雙軸對準程度成正比，因為反射光束係聚焦成相比較而言小的斑點。第9C圖-第9D圖分別示意地說明第9A圖-第9B圖之反射光束的方位角(y)之高斯分佈。由於第9C圖中相較於第9D圖的較窄分佈，高斯函數之振幅在第9C圖中比在第9D圖中大。高斯函數之振幅本質上與反射光射束斑點之亮度成比例。因此，量測反射光射束斑點亮度反映出OEL之小片狀磁性或可磁化顏料粒子之雙軸定向程度。為比較若干OEL之定向程度，在每一OEL上之等效位置處量測強度，亦即，其中對不同樣本而言平均角(c,y)為相同的。為簡單起見，樣本係較佳地在樣本之中部，在其中平均偏轉角(c,y)係皆與表面成法向的位置處量測。
本發明進一步提供印刷設備及其用於生產本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)之用途。本文描述的印刷設備包含本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)，及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者，其中本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者，其中本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之該至少一者係安裝在本文描述的該轉移裝置(transferring device；TD)上。較佳地，本文描述的印刷設備包含本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者，其中本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者，其中本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之該至少一者係較佳地安裝在旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上之圓周凹槽或橫向凹槽上。在實施例中，旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)為旋轉、板式饋送或腹板饋送工業印刷機之部分，該印刷機係以連續方式在高印刷速度下操作。
包含安裝在其上的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)以及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者意欲用於印刷或塗佈儀器中，或連同其一起使用，或為其之部分。在一實施例中，轉移裝置(transferring device；TD)為諸如本文描述的彼等者的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)，其中該旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)較佳地為旋轉、板式饋送或腹板饋送工業印刷機之部分，該印刷機係以連續方式在高印刷速度下操作。
包含本文描述的包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)以及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者之印刷設備包括基板饋送器，其用於進料諸如本文描述的彼等者的其上具有本文描述的小片狀磁性或可磁化顏料粒子之層的基板，以便第一磁場產生裝置(x30)及第二第一磁場產生裝置(x40)產生合成磁場，其對顏料粒子作用來將其定向以形成光學效應層(optical effect layer；OEL)。在包含本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)的印刷設備之實施例中，基板係藉由基板饋送器以板或腹板之形式饋送。
包含本文描述的包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)以及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者之印刷設備可包括基板引導系統。如本文所使用，「基板引導系統」係指將帶有塗層(x10)之基板(x10)固持成與本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)、及第一磁場產生裝置(x30)緊密接觸的設置。基板引導系統可為夾持器及/或真空系統。詳言之，夾持器可用於以下目的：固持基板(x10)之前緣且允許(x10)自印刷機之一個部分轉移至下一部分，且真空系統可作用以將(x10)之表面拉動抵靠於本文描述的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)、及第一磁場產生裝置(x30)之表面且維持其與之牢固地對準。基板引導系統可包含除夾持器及/或真空系統之外或替代於夾持器及/或真空系統的基板引導儀器之其他零件，包括而不限於滾筒或一組滾筒、刷子或一組刷子、皮帶及/或一組皮帶、葉片或一組葉片、或彈簧或一組彈簧。
包含本文描述的包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)以及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者之印刷設備可包括塗佈或印刷單元，以用於將本文描述的包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層組合物施加在本文描述的基板(x10)上以便形成本文描述的塗層(x20)。
包含本文描述的包含本文描述的第一磁場產生裝置(x30)之至少一者的轉移裝置(transferring device；TD)、較佳地本文描述的旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)以及本文描述的第二磁場產生裝置(x40)之至少一者之印刷設備可包括硬化單元(x50)、較佳地固化單元，以用於至少部分地硬化包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層(x20)，該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子已藉由本文描述的第一及第二磁場產生裝置(x30及x40)之第一及第二磁場向量分量形成的合成磁場磁性地定向，進而固定小片狀磁性或可磁化顏料粒子之定向及位置以生產光學效應層(optical effect layer；OEL)。
本發明提供本文描述的製程及本文描述的印刷設備以在本文描述的基板(x10)上生產光學效應層(optical effect layer；OEL)。本文描述的基板(x10)較佳地選自由以下各項組成之群：紙或其他纖維狀材料(包括編織及非編織纖維狀材料)，諸如纖維素、含紙材料、玻璃、金屬、陶瓷、塑膠及聚合物、金屬化塑膠或聚合物、複合材料及其兩個或兩個以上者之混合物或組合。典型紙、紙類或其他纖維狀材料係由各種纖維製成，該等纖維包括而不限於馬尼拉麻、棉、亞麻布、木漿、及其摻合物。如熟習此項技術者所熟知的，棉及棉/亞麻布摻合物對鈔票而言較佳，而木漿係通常用於非鈔票安全文件。塑膠及聚合物之典型實例包括聚乙烯(PE)及諸如包括雙抽定向的聚丙烯(biaxially oriented polypropylene；BOPP)之聚丙烯(PP)、聚醯胺、諸如聚(對苯二甲酸乙二酯) (poly(ethylene terephthalate)；PET)、聚(對苯二甲酸1,4-丁二酯) (poly (1,4-butylene terephthalate)；PBT)、聚(2,6-萘甲酸乙二酯) (poly (ethylene 2,6-naphthoate)；PEN)及聚氯乙烯(polyvinylchloride；PVC)之聚酯。諸如以商標Tyvek® 出售的彼等者的紡絲黏合的烯烴纖維亦可用作基板。金屬化塑膠或聚合物之典型實例包括上文描述的具有連續地或不連續地設置在其表面上的金屬的塑膠或聚合物材料。金屬之典型實例包括而不限於鋁(Al)、鉻(Cr)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、其合金及先前提及的金屬之兩個或兩個以上者之組合。上文描述的塑膠或聚合物材料之金屬化可藉由電沉積製程、高真空塗佈製程或藉由濺射製程來進行。複合材料之典型實例包括而不限於紙及至少一種諸如上文描述的彼等者的塑膠或聚合物材料以及併入諸如上文描述的彼等者的紙類或纖維狀材料中的塑膠及/或聚合物纖維之多層結構或積層物。當然，基板可進一步包含熟習此項技術者所知的添加劑，諸如填料、上漿劑、增白劑、處理助劑、加強或濕潤增強劑等等。當根據本發明生產的OEL用於包括例如指甲油的裝飾性或化妝目的時，該OEL可在包括指甲、人工指甲或動物或人類之其他部分的其他類型之基板上生產。
倘若根據本發明生產的OEL處於安全文件上且以進一步增加安全水準及針對防偽及該安全文件之非法複製的抵抗力為目標，基板可包含經印刷、經塗佈、或雷射標記或雷射穿孔的標記、水印、安全絲、纖維、測量平板、發光化合物、窗戶、箔、印花及其兩個或兩個以上者之組合。以進一步增加安全水準及針對防偽及該安全文件之非法複製的抵抗力為相同目標，基板可包含一或多種標誌物物質或標記物及/或機器可讀物質(例如，發光物質、UV/可見光/IR吸附物質、磁性物質及其組合)。
若需要，底漆層可在步驟a)之前施加於基板。此可增強本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)之品質或促進黏附。此種底漆層之實例可見於WO 2010/058026 A2中。
以增加穿過沾汙之耐久性或耐化學性及清潔度及因此包含藉由本文描述的製程獲得的光學效應層(optical effect layer；OEL)之製品、安全文件或裝飾性元件或物體之循環壽命為目標，或以修飾其審美學外觀(例如光學光澤)為目標，一或多個保護層可施加在光學效應層(optical effect layer；OEL)之頂部上。當存在時，一或多個保護層係典型地由防護清漆製成。防護清漆可為輻射可固化組合物、熱乾燥組合物或其任何組合。較佳地，一或多個保護層為輻射可固化組合物、更佳為UV-VIS可固化組合物。保護層係典型地在光學效應層(optical effect layer；OEL)之形成之後施加。
本發明進一步提供藉由本文描述的製程及/或藉由使用本文描述的印刷設備生產的光學效應層(optical effect layer；OEL)。
本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)可直接地提供在基板上，該光學效應層應永久地保留在該基板上(諸如針對鈔票應用而言)。替代地，光學效應層(optical effect layer；OEL)亦可提供在臨時基板上用於生產目的，隨後將其自臨時基板移除。此可例如促進光學效應層(optical effect layer；OEL)之生產，尤其當黏合劑材料仍處於其流體狀態時如此。此後，在硬化塗層組合物用於生產光學效應層(optical effect layer；OEL)之後，臨時基板可自OEL移除。
替代地，在另一實施例中，黏著劑層可存在於光學效應層(optical effect layer；OEL)上或可存在於包含OEL之基板上，該黏著劑層係處於基板的與其中提供OEL之側面相反的側面上或處於與OEL相同的側面上且處於OEL之頂部上。因此，黏著劑層可施加於光學效應層(optical effect layer；OEL)或基板，該黏著劑層係在固化步驟已完成之後施加。此種製品可附著至所有種類之文件或其他製品或物品而無需涉及機器及相當高工作量之印刷或其他製程。替代地，包含本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)的本文描述之基板可呈轉移箔之形式，該轉移箔可在單獨的轉移步驟施加於文件或製品。為達此目的，基板具備離型塗層，其上生產有如本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)。一或多個黏著劑層可施加在由此生產的光學效應層(optical effect layer；OEL)上。
本文亦描述包含多於一個，亦即，兩個、三個、四個等等的藉由本文描述的製程獲得的光學效應層(optical effect layer；OEL)之基板。
本文亦描述包含根據本發明生產的光學效應層(optical effect layer；OEL)的製品，尤其是安全文件、裝飾性元件或物體。製品，尤其是安全文件、裝飾性元件或物體可包含多於一個(例如兩個、三個等等)的根據本發明生產的OEL。
如上文所提及，根據本發明生產的光學效應層(optical effect layer；OEL)可用於裝飾性目的以及用於保護及鑑認安全文件。
裝飾性元件或物體之典型實例包括而不限於奢侈品、化妝品包裝、汽車部件、電子/電氣用具、家具及指甲製品。
安全文件包括而不限於有價值的文件及有價值的商業貨品。有價值的文件之典型實例包括而不限於鈔票、契約、票、支票、憑證、印花稅票及稅收標籤、協定及類似物、身份證件諸如護照、身份證、簽證、駕照、銀行卡、信用卡、交易卡、訪問文件或卡、門票、公共交通票、學術文憑或頭銜及類似物，較佳為鈔票、身份證件、授權文件、駕照及信用卡。術語「有價值的商業貨品」係指包裝材料，尤其係用於化妝製品、保健營養品製品、醫藥製品、酒類、菸草製品、飲料或糧食、電氣/電子製品、織物或珠寶，亦即，製品應經保護抵抗仿造及/或非法複製以便保證包裝之內含物例如如同真正的藥物。該些包裝材料之實例包括而不限於標籤，諸如鑑認品牌標籤、竄改跡象標籤及密封件。應指出，所揭示的基板、有價值的文件及有價值的商業貨品係專門給出來用於例證目的，而不限制本發明之範疇。
替代地，光學效應層(optical effect layer；OEL)可在輔助基板上生產且在單獨步驟中轉移至安全文件，該輔助基板諸如例如安全絲、安全條紋、箔、印花、窗戶或標籤。
一般技藝人士可設想對上文所述的特定實施例的若干修改，而不脫離本發明之精神。此種修改係藉由本發明涵蓋。
另外，遍及本說明書提及的所有文件係據此以全文引用方式併入如在本文中完整闡述一般。
實例
實例已藉由使用表1給出的式之UV可固化網版印刷墨水及下文描述的第一及第二磁場產生裝置來進行。
表 1
(*) 自JDS-Uniphase，Santa Rosa，CA獲得的具有直徑d50 約9.3 µm及厚度約1 µm之薄片形狀的7層金色至綠色小片狀光學可變磁性顏料粒子。
第一磁場產生裝置 ( 第 4A 圖 - 第 4C 圖，未按比例 )
由NdFeB N40製成的條形偶極磁鐵(430)係用作第一磁場產生裝置。條形偶極磁鐵(430)具有以下尺寸：30 mm (L1) x 18 mm (L2) x 6 mm (L3)。如第4B圖-第4C圖所示，條形偶極磁鐵(430)係嵌入由高密度聚乙烯(high density polyethylene；HDPE)製成且具有以下尺寸：40 mm (L7) x 40 mm (L8) x 25 mm (L9)之非磁性固持器(431)中。條形偶極磁鐵(430)之頂表面係置放在離非磁性固持器(431)之頂表面約15 mm之距離(A2)處。
如第4B圖-第4C圖所示，嵌入非磁性固持器(431)中的條形偶極磁鐵(430)可藉助於支撐塊(432)及軌道(433)在靜態第二磁場產生裝置(440)附近移動(亦即穿過第二磁場產生裝置(440)之磁場)，其中該軌道(433)係固定至框架(443)。
軌道(433) (來自ThorLabs)係由陽極化鋁製成且具有以下尺寸：448 mm (L13) x 40 mm (L14) x 10 mm (L15)。
支撐塊(432)包含第一小塊(432a)、第二小塊(432b)。第一小塊(432a)由陽極化鋁(來自ThorLabs之鋁模型板)製成且具有以下尺寸：112 mm (L16) x 65 mm (L17) x 13 mm (L18)並膠合在第二小塊(432b)之頂部上。第二小塊(432b)由高密度聚乙烯(high density polyethylene；HDPE)製成，具有以下尺寸：112 mm (L16) x 65 mm (L17) x 37 mm (L19)且包含適於將第二小塊(432b)設置在軌道(433)上且具有以下尺寸：65 mm (L17) x 40 mm (L14) x 5 mm (L20)之凹部。
由兩個小塊(432a-b)製成的支撐塊(432)係設置於軌道(433)上以便藉由在該軌道(433)上沿其長度滑動而為可移動的(參見第4A圖)。
第二磁場產生裝置 ( 第 4A 圖 - 第 4B 圖，未按比例 )
兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)之對係用作第二磁場產生裝置(440)。兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)中之每一者具有以下尺寸：48 mm (L4) x 24 mm (L5) x 10 mm (L6)且由NdFeB N40製成。兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)中之每一者的磁軸係實質上平行於該等磁鐵之長度(L4) (亦即實質上垂直於基板(410)表面)，該兩個條形偶極磁鐵之第一者(441a)之磁方向係與該兩個條形偶極磁鐵之第二者(441b)之磁方向相反。兩個偶極條形磁鐵(441a及441b)係位於彼此相距一距離(A1 = 48 mm)處，且係獨立地嵌入一對由聚甲醛(polyoxymethylene；POM)製成的非磁性固持器(442a及442b)中。
如第4B圖所示，該對非磁性固持器包含兩個區塊(442a及442b)，每一者具有以下尺寸：52 mm (L10) x 30 mm (L11) x 12 mm (L12)且每一者包含用於獨立地插入兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)之凹部。兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)中之每一者係位於離其各別非磁性固持器(442a及442b)之表面的約1 mm之距離(A3)處並面向另一條形偶極磁鐵且位於離其各別非磁性固持器(442a及442b)之最低表面約2 mm之距離(A4)處。
如第4B圖所示，兩個非磁性固持器(442a及442b)係與框架(443)連接在一起，該框架(443)由陽極化鋁製成且包含兩個框架模型板(443a及443c) (來自Thorlabs Inc.之鋁模型板)及由陽極化鋁製成的框架柱(443b) (來自Thorlabs Inc.之大型直角支架AP90/RL)。
框架模型板(443a)具有以下尺寸：450 mm (L21) x 300 mm (L22) x 13 mm (L23)。框架柱(443b)具有以下尺寸：176 mm (L24) x 125 mm (L26) x 30 mm (L25)。框架模型板(443c)具有以下尺寸：385 mm (L28) x 100 mm (L27) x 13 mm (L23)。
框架(443)包含三個直角板(443d)，其具有以下尺寸：64 mm (L29) x 8 mm (L30) x 75 mm (L31) x 8 mm (L32) x 8 mm (L33) x 70 mm (L34) x 34 mm (L35)。
樣本 1-1 至 1-4 ( 第 4 圖 )
利用使用T90網版之實驗室網版印刷裝置，利用表1之UV可固化網版印刷墨水將25 mm x 25 mm正方形樣本獨立地印刷在黑紙基板(Gascogne Laminates M-cote 120) (410)上以便形成具有約20 μm之厚度的塗層(420)。
在塗層(420)仍呈濕的及尚未硬化的狀態的同時，將基板(410)置放於第一磁場產生裝置(430)之頂部上、尤其是非磁性固持器(431)之頂部上，其中該塗層(420)之中心係置放於第一磁場產生裝置(430)之中心上。帶有塗層(420)之基板(410)係置放於離該第一磁場產生裝置(430)之頂表面約2 mm與約15 mm (提供於表2中之值)之間的距離(A2)處，亦即，基板(410)係置放成與固持器(431)直接接觸以便形成總成。該第一磁場產生裝置(430)之條形偶極磁鐵之磁軸係實質上平行於基板(410)表面，其中北極指向實質上垂直於第二磁場產生裝置(440)之條形磁鐵(441a、441b)之兩個相反磁軸的方向上。
如第4A圖所示且藉助於支撐塊(432)及軌道(433)，帶有塗層(420)之基板(410)及包含第一磁場產生裝置(430)之非磁性固持器(431)在第二磁場產生裝置(440)附近以約10 cm/s之線性速度來回移動八次。帶有塗層(420)之基板(410)及包含第一磁場產生裝置(430)之固持器(431)在第二磁場產生裝置(440)附近相伴地移動，第一磁場產生裝置(430)之中心(亦相應於塗層(420)之中心，亦即，滾動條特徵之中心)係置放於離每一條形偶極磁鐵(441a及441b)約25 mm之距離(½ A1)處且基板(410)之表面係與偶極條形磁鐵(441a及441b)之底表面齊平。該第二磁場產生裝置(440)之兩個條形偶極磁鐵(441a及44ab)中之每一者具有垂直於基板(410)表面之磁軸且兩個條形偶極磁鐵(441a及441b)具有相反的磁方向，亦即，該兩個條形偶極磁鐵之一(441a)具有其指向基板(410)表面之南極而另一者(441b)具有其指向基板(410)表面之北極。
在帶有塗層(420)之基板(410)仍與包含第一磁場產生裝置(430)之非磁性固持器(431)接觸的同時且在帶有塗層(420)之基板(410)及包含第一磁場產生裝置(430)之非磁性固持器(431)朝移動方向(如第4A圖中之箭頭所示)遠離第二磁場產生裝置(440)相伴地移動約50 mm之距離(X)的同時，塗層(420)在約0.5秒期間暴露於定位在離帶有塗層(420)之基板(410)之頂表面約30 mm之距離處的來自Phoseon之UV-LED燈(450) (FireFlex型50 x 75 mm，395 nm，8W/cm2 )之後得以硬化以便形成OEL。
樣本 2-1 至 2-4
依據根據先前技術WO 2015/ 086257 A1的一般程序獨立地製備比較樣本2-1至2.4，該一般程序包含以下步驟：
步驟i)：利用使用T90網版之實驗室網版印刷裝置，利用表1之UV可固化網版印刷墨水將25 mm x 25 mm正方形樣本印刷在黑紙基板(Gascogne Laminates M-cote 120)上以便形成具有約20 μm之厚度的塗層；
步驟ii)：在塗層仍呈濕的及尚未硬化的狀態的同時，將基板置放於對樣本1-1至1-4描述的但缺乏第一磁場產生裝置的非磁性固持器之頂部上，其中該塗層(420)之中心係置放於非磁性固持器之中心上。藉助於上文描述的支撐塊(432)及軌道(433)，塗層係暴露於上文描述的第二磁場產生裝置之磁場且在對樣本1-1至1-4描述的第二磁場產生裝置附近以約10 cm/s之線性速度來回移動，非磁性固持器之中心係置放於離每一條形偶極磁鐵約24 mm之距離處且基板之最低表面係與偶極條形磁鐵之最低表面齊平；及
步驟iii)：將帶有塗層之基板自第二磁場產生裝置之磁場移除且暴露於上文描述的第一磁場產生裝置之磁場。帶有塗層之基板係置放於離該第一磁場產生裝置之頂表面約2 mm與約15 mm (提供於表2中之值)之間的距離(A2)處。
步驟iv)：與步驟iii)部分同時地，塗層在約0.5秒期間暴露於定位在離帶有塗層之基板之頂表面約30 mm之距離處的來自Phoseon之UV-LED燈(FireFlex型50 x 75 mm，395 nm，8W/cm2 )之後得以硬化以便形成OEL。
量測第一及第二磁場裝置之磁通量密度 ( 第 5A 圖 - 第 5B 圖及第 6A 圖 - 第 6C 圖 )
樣本1-1至1-4及樣本2-1至2-4之第一磁場產生裝置(530)之磁通量密度(mT，毫特士拉)係獨立地藉由將連接至高斯計GM-08 (Hirst Magnetic Instruments Ltd)的霍爾探針(560) (Hirst Magnetic Instruments Ltd，橫向探針TP002)置放於離第一磁場產生裝置(530)之頂表面約2 mm與約15 mm之間的距離(A2)處(提供於表2中之值)來量測，其中該霍爾探針之中心係相對於長度(L2)及寬度(L1)置放在第一磁場產生裝置(530)之中心中。
樣本1-1至1-4及樣本2-1至2.4之第二磁場產生裝置(640)之磁通量密度(mT，毫特士拉)係獨立地藉由將霍爾探針(660)沿磁場產生裝置(640)自磁場產生裝置(640)之每一偶極條形磁鐵(641a及641b)移動距離½ A1 (亦即24 mm)來量測。霍爾探針(660)之中心與兩個條形偶極磁鐵(641a及641b)之底表面齊平。最大磁通量密度係在第二磁場產生裝置(640)之中心中，沿移動路徑(參見第6圖中之箭頭)在距離½ L5處(離偶極條形磁鐵(641a及641b)中之每一者)量測。
沿樣本路徑的第一磁場產生裝置(x30)之最大磁通量密度及第二磁場產生裝置(x40)之磁通量密度的比率係藉由將量測值相除來計算且提供於表2中。
量測樣本 1-1 至 1-4 及樣本 2-1 至 2-4 之 OEL 之亮度
樣本1-1至1-4及樣本2-1至2-4之OEL之亮度係獨立地藉由使用來自Eckhartd Optics LLC之錐光散射計(Eckhardt Optics LLC，5430 Jefferson Ct，White Bear Lake，MN 55110；http://eckop.com)的錐光散射量測術來量測。
帶有塗層(x20)之基板(x10)係獨立地設置在錐光散射計之前焦平面中的手動xy工作臺上。xy工作臺在兩個軸上在0 mm與26 mm之間為可調整的。運送帶有OEL之基板(x10)之xy工作臺係在光學系統下方手動地調整以使得印刷區域之中心係面向光學系統之中心。
包含定向顏料薄片之塗層(x20)係在OEL之中心處利用具有約1 mm之直徑的平行綠光之筆形射束(520 nm)照射且每毫米進行量測直至找到樣本之中心並位於該光束下方。
照射射束之直徑內的小片狀光學可變磁性顏料粒子以偏轉角(c,y)將光背向反射至錐光散射計透鏡之焦平面上。將針對偏轉角(c,y)獲得的值藉由應用2維高斯函數取平均值。偏轉角(c,y)之高斯函數振幅之量測給出在OEL之中心處的樣本亮度之值。將每一樣本量測四次且在表2中報告平均亮度值。
亮度量測反映出小片狀光學可變磁性顏料粒子之雙軸定向程度：較大值反映出較好地雙軸對準。樣本1-1至1-4及樣本2-1至2-4之亮度值係提供於表2中。
表 2.
a) ±3 mT；由霍爾探針之位置產生的不確定性
b) ±5 mT；由霍爾探針之位置產生的不確定性
如藉由表2所示，使用具有比率H1/H2小於或等於約1.0的第一及第二磁場產生裝置(亦即樣本1-1及1-2)允許生產OEL，其展現比根據先前技術製備的樣本(樣本2-1及2-2)顯著更高的亮度。使用具有比率H1/ H2大於或等於1.9以及小於或等於3.48的第一及第二磁場產生裝置允許生產OEL，其展現與根據先前技術製備的比較樣本類似的亮度(參見樣本1-3及1-4相對樣本2-3及2-4)。
根據本發明的使用本文描述的第一及第二磁場產生裝置之製程允許以機械上穩固、易於利用工業高速印刷設備實施之路線生產光學效應層(optical effect layer；OEL)，且允許生產不僅展現引人注目的動態效應而且展現高解析度及高對比度之光學效應層(optical effect layer；OEL)。
110‧‧‧基板
120‧‧‧塗層
130‧‧‧第一磁場產生裝置
140‧‧‧靜態第二磁性磁場產生裝置
150‧‧‧硬化單元
230‧‧‧第一磁場產生裝置
240‧‧‧靜態第二磁場產生裝置
241a‧‧‧偶極條形磁鐵
241b‧‧‧偶極條形磁鐵
330‧‧‧第一磁場產生裝置
340‧‧‧第二磁場產生裝置
410‧‧‧基板
420‧‧‧塗層
430‧‧‧第一磁場產生裝置
431‧‧‧固持器
432‧‧‧支撐塊
432a‧‧‧第一小塊
432b‧‧‧第二小塊
433‧‧‧軌道
440‧‧‧靜態第二磁場產生裝置
441a‧‧‧偶極條形磁鐵
441b‧‧‧偶極條形磁鐵
442a‧‧‧固持器/區塊
442b‧‧‧固持器/區塊
443‧‧‧非磁性框架
443a‧‧‧框架/框架模型板
443b‧‧‧框架/框架柱
443c‧‧‧框架/框架模型板
443d‧‧‧直角板
450‧‧‧UV-LED燈
510‧‧‧基板
520‧‧‧塗層
530‧‧‧第一磁場產生裝置
560‧‧‧霍爾探針
640‧‧‧第二磁場產生裝置
641a‧‧‧條形偶極磁鐵
641b‧‧‧條形偶極磁鐵
660‧‧‧霍爾探針
710‧‧‧基板
720‧‧‧OEL
721‧‧‧小片狀磁性或可磁化顏料粒子定向
722‧‧‧小片狀磁性或可磁化顏料粒子定向
770‧‧‧透鏡之前焦平面
771‧‧‧前端光學元件
772‧‧‧透鏡之後焦平面
773‧‧‧平行光之射束
780‧‧‧光源
790‧‧‧半透明耦合鏡
795‧‧‧後端光學元件
796‧‧‧攝影機感測器
820‧‧‧塗層
872‧‧‧焦平面
873‧‧‧取樣射束照射斑點
880‧‧‧照射源
A1‧‧‧距離
A2‧‧‧距離
A3‧‧‧距離
A4‧‧‧距離
H1‧‧‧第一時間獨立磁場向量分量
H2‧‧‧第二磁場向量分量
H3‧‧‧合成磁場
L1‧‧‧尺寸/寬度
L2‧‧‧尺寸/長度
L3‧‧‧尺寸/厚度
L4‧‧‧尺寸/長度
L5‧‧‧尺寸/寬度
L6‧‧‧尺寸/厚度
L7‧‧‧尺寸
L8‧‧‧尺寸
L9‧‧‧尺寸
L10‧‧‧尺寸
L11‧‧‧尺寸
L12‧‧‧尺寸
L13‧‧‧尺寸
L14‧‧‧尺寸
L15‧‧‧尺寸
L16‧‧‧尺寸
L17‧‧‧尺寸
L18‧‧‧尺寸
L19‧‧‧尺寸
L20‧‧‧尺寸
L21‧‧‧尺寸
L22‧‧‧尺寸
L23‧‧‧尺寸
L24‧‧‧尺寸
L25‧‧‧尺寸
L26‧‧‧尺寸
L27‧‧‧尺寸
L28‧‧‧尺寸
L29‧‧‧尺寸
L30‧‧‧尺寸
L31‧‧‧尺寸
L33‧‧‧尺寸
L34‧‧‧尺寸
L35‧‧‧尺寸
f‧‧‧距離
f'‧‧‧距離
c1‧‧‧入射射線方向
c2‧‧‧入射射線方向
c3‧‧‧入射射線方向
現參考圖式及特定實施例更詳細地描述本文描述的光學效應層(optical effect layer；OEL)及其生產，其中
第 1 圖 示意地說明使帶有塗層(120)之基板(110)暴露於i)安裝在轉移裝置(transferring device；TD)、尤其是旋轉磁性滾筒(rotating magnetic cylinder；RMC)上的第一磁場產生裝置(130)及ii)靜態第二磁性磁場產生裝置(140)，其中帶有塗層(120)之基板(110)與該第一磁場產生裝置(130)在該靜態第二磁場產生裝置(140)附近相伴地移動。利用硬化單元(150)硬化塗層(120)以便形成光學效應層(optical effect layer；OEL)。
第 2 圖 示意地說明提供第一時間獨立磁場向量分量之第一磁場產生裝置(230)及提供第二磁場向量分量之靜態第二磁場產生裝置(240)的組合之頂視圖。第一磁場產生裝置(230)為條形偶極磁鐵，其與帶有塗層(220)之基板(210) (未在第2圖中展示)在第二磁場產生裝置(240)附近同步地及相伴地移動。
第 3 圖 示意地說明提供第一時間獨立磁場向量分量(H1)的第一磁場產生裝置(330)之磁場、提供第二磁場向量分量(H2)的第二磁場產生裝置(340)之磁場、及藉由該第一及第二磁場向量分量形成，亦即，由H1及H2之向量相加產生的合成磁場(H3)。
第 4A 圖 示意地說明根據本發明的使用轉移裝置(transferring device；TD)、尤其線性磁性轉移裝置(linear magnetic transferring device；LMTD)定向包含在基板(410)上之塗層(420)中的小片狀磁性或可磁化顏料粒子的製程，該製程包含以下步驟：將帶有塗層(420)之基板(410)與第一磁場產生裝置(430)在包含兩個偶極條形磁鐵(441a及441b)之靜態第二磁場產生裝置(440)附近相伴地移動(參見灰色箭頭)。
第 4B 圖 示意地說明第4A圖之第一及第二磁場產生裝置(430、440)之橫截面。第一磁場產生裝置(430)之條形偶極係包含在固持器(431)中，其中該固持器係置放於支撐塊(432)及軌道(433)之頂部上。第二磁場產生裝置(440)之兩個偶極條形磁鐵(441a及441b)係插入固定在框架(443a-c)上的兩個固持器(442a及442b)中。
第 4C 圖 示意地說明第4A-B圖之第一磁場產生裝置(430)之橫斷面。第一磁場產生裝置(430)包含在藉由支撐塊(432)及軌道(433)支撐的固持器(431)中以便在靜態第二磁場產生裝置附近為可移動的，其中帶有塗層(420)之基板(410)係置放於該固持器(431)頂部。
第 5A 圖 - 第 5D 圖示意地說明類似於第4A圖-第4C圖中描繪的裝置的第一磁場產生裝置(530)及用於量測第一磁場產生裝置(530)或基板(510)上之塗層(520) (第5C圖-第5D圖)的磁通量密度的霍爾探針(560) (第5A圖-第5B圖)之頂視圖(第5A圖及第5C圖)及橫截面(5B及5D)。
第 6A 圖示意地說明類似於第4A圖-第4C圖中描繪的裝置的第二磁場產生裝置(640)及用於量測第二磁場產生裝置(640)之磁通量密度的霍爾探針(660) (第6A圖)。
第 6B 圖 - 第 6C 圖 示意地說明類似於第4A圖-第4C圖中描繪的裝置的第二磁場產生裝置(640)及用於量測第二磁場產生裝置(640)之磁通量密度的霍爾探針(660)之頂視圖(第6B圖)及橫截面(6C)。
第 7A 圖 示意地說明用於量測其中展示的OEL中之反射束方向的錐光散射量測術之工作原理。
第 7B 圖 示意地說明如用於判定顏料粒子在OEL中之定向的全反射錐光散射計設置。
第 8 圖 示意地說明利用具有錐光散射計的根據本發明之設備製備的OEL之分析方法。
第 9A 圖 - 第 9D 圖 示意地說明在焦平面(960)上的所得反射光點(第9A圖及第9B圖)及由具有高程度雙軸對準的定向磁性或可磁化顏料粒子(第9A圖及第9C圖)製成的OEL及由具有低層度雙軸對準的定向磁性或可磁化顏料粒子(第9B圖及第9D圖)製成的OEL之方位角分佈(第9C圖及第9D圖)，錐光散射量測術之量測原理係用於分析用一設備製備的光學效應層(optical effect layer；OEL)。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記)
無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記)
無

Claims (14)

  1. 一種用於在一基板(x10)上生產一光學效應層(OEL)之製程，該製程包含以下步驟： a) 在一基板(x10)表面上施加一包含小片狀磁性或可磁化顏料粒子之塗層組合物以便在該基板(x10)上形成一塗層(x20)，該塗層組合物係呈一第一狀態，b) 將帶有該塗層(x20)之該基板(x10)置放在提供一第一磁場向量分量之一第一磁場產生裝置(x30)上，該第一磁場產生裝置(x30)係安裝在一轉移裝置(TD)上，進而使得該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受該第一磁場向量分量，將帶有該塗層(x20)之該基板(x10)及該第一磁場產生裝置(x30)在一靜態第二磁場產生裝置(x40)附近相伴地移動，該第二磁場產生裝置(x40)提供一第二磁場向量分量進而使該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子經受藉由該第一及第二磁場向量分量形成的一時間依賴性合成磁場以便雙軸定向該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子之至少一部分，其中該第一磁場產生裝置(x30)之磁通量密度及該第二磁場產生裝置(x40)之磁通量密度的比率小於約4.0、較佳地小於約1.9且更佳地在約1.5與約0.5之間；及c) 硬化該塗層組合物至一第二狀態以便將該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子固定在其所採用的位置及定向中。
  2. 如請求項1所述之製程，其中該轉移裝置(TD)為一旋轉磁性滾筒(RMC)。
  3. 如請求項1或2所述之製程，其中該將該塗層組合物施加於該基板(x10)上之步驟係藉由選自由以下各項組成之群的印刷製程進行：凹版印刷、網版印刷、輪轉凹版印刷及柔版印刷。
  4. 如請求項1所述之製程，其中該塗層組合物為一UV-VIS可固化組合物且該硬化步驟係藉由UV-VIS固化進行。
  5. 如請求項1所述之製程，其中該硬化該塗層組合物之步驟c)係與該步驟b)部分同時地進行。
  6. 如請求項1所述之製程，其中該第一磁場產生裝置(x30)係選自由偶極磁鐵、四極磁鐵及其組合組成之群。
  7. 如請求項1所述之製程，其中該第二磁場產生裝置(x40)包含a)至少三個磁鐵之一線性佈置，該等磁鐵係以一交錯方式定位，其中該三個磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於該基板(x10)表面之磁軸，且其中該至少三個磁鐵在一饋徑之同一側處具有相同的極性，其與該磁鐵在該饋徑之相反側上的極性相對，b)一線性永久磁鐵Halbach陣列，c)一或多對的兩個條形偶極磁鐵，其中該兩個條形偶極磁鐵中之每一者具有其實質上平行於該基板(x10)表面之磁軸且其中該兩個條形偶極磁鐵具有一相反磁方向，d)一或多對的兩個條形偶極磁鐵(x41a、x41b)，其中該兩個條形偶極磁鐵中之每一者具有其實質上垂直於該基板(x10)表面之磁軸且其中該兩個條形偶極磁鐵具有一相反磁方向或e)一U形磁鐵。
  8. 如請求項1所述之製程，其中該等小片狀磁性或可磁化顏料粒子為小片狀光學可變磁性或可磁化顏料粒子，其選自由以下各項組成之群：小片狀磁性薄膜干涉顏料粒子、小片狀磁性膽固醇型液晶顏料粒子、小片狀包含一磁性材料之干涉塗佈顏料粒子及其兩個或兩個以上者之混合物。
  9. 如請求項1所述之製程，其中該基板係選自由以下各項組成之群：紙或其他纖維狀材料、含紙材料、玻璃、金屬、陶瓷、塑膠及聚合物、金屬化塑膠或聚合物、複合材料及其混合物或組合。
  10. 一種印刷設備，其包含一轉移裝置(TD)、較佳地一旋轉磁性滾筒(RMC)，及如請求項1至8中任一項所述之第二磁場產生裝置(x40)之至少一者，該轉移裝置(TD)、較佳地該旋轉磁性滾筒(RMC)包含安裝於其上且如請求項1至9中任一項所述之第一磁場產生裝置(x30)之至少一者。
  11. 如請求項10所述之印刷設備，其進一步包含一基板引導系統。
  12. 一種藉由如請求項1至9中任一項所述之製程生產或藉由使用如請求項10或11中所述之印刷設備生產的光學效應層(OEL)。
  13. 一種包含一或多個如請求項12所述之光學效應層(OEL)的安全文件或裝飾性元件或物體。
  14. 一種製造一安全文件或一裝飾性元件或物體之方法，其包含以下步驟： a)提供一安全文件或一裝飾性元件或物體，及b) 根據如請求項1至9中一項所述之製程提供一光學效應層以便其藉由該安全文件或裝飾性元件或物體包含。
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