close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7337

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7337
(13) C1
(19)
(46) 2005.09.30
(12)
7
(51) C 09C 1/00, 1/62, 1/64,
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ОПТИЧЕСКИ ИЗМЕНЧИВЫЕ ПИГМЕНТЫ С ИЗМЕНЕНИЕМ
ЦВЕТА МЕЖДУ ДВУМЯ РАЗЛИЧИМЫМИ ПРЕДОПРЕДЕЛЕННЫМИ
ЦВЕТАМИ, СОСТАВЫ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИ ИЗМЕНЧИВОГО
ПОКРЫТИЯ, ДАЮЩЕГО ИЗМЕНЕНИЕ ЦВЕТА МЕЖДУ ДВУМЯ
РАЗЛИЧИМЫМИ ПРЕДОПРЕДЕЛЕННЫМИ ЦВЕТАМИ, СПОСОБЫ
ПРОИЗВОДСТВА ОПТИЧЕСКИ ИЗМЕНЧИВЫХ ПИГМЕНТОВ
С ИЗМЕНЕНИЕМ ЦВЕТА МЕЖДУ ДВУМЯ РАЗЛИЧИМЫМИ
ПРЕДОПРЕДЕЛЕННЫМИ ЦВЕТАМИ И ЗАЩИЩАЕМЫЙ
ДОКУМЕНТ, ПОКРЫВАЕМЫЙ СОСТАВАМИ
ДЛЯ ОПТИЧЕСКИ ИЗМЕНЧИВЫХ ПОКРЫТИЙ
(21) Номер заявки: a 20010291
(22) 1999.07.30
(31) 98810860.1 (32) 1998.08.31 (33) ЕР
(31) 98811248.8 (32) 1998.12.21 (33) ЕР
(85) 2001.03.28
(86) PCT/ЕР99/05454, 1999.07.30
(87) WO 00/12634, 2000.03.09
(43) 2001.09.30
(71) Заявитель: СИКПА ХОЛДИНГ С.А.
(CH)
BY 7337 C1 2005.09.30
C 09D 11/00,
B 32B 15/04
(72) Авторы: БЛЕЙКОЛЬМ Антон (AT/CH);
РОЗУМЕК Оливер (FR/CH); МЮЛЛЕР
Эдгар (CH/CH)
(73) Патентообладатель: СИКПА ХОЛДИНГ
С.А. (CH)
(56) EP 0806457 A2, 1997.
US 5763086 A, 1998.
US 3697070 A, 1972.
EP 0486319 A1, 1992.
WO 95/17474 A, 1995.
(57)
1. Применение слоя, изготовленного из устойчивого к коррозии алюминиевого сплава
методом физического вакуумного напыления, в качестве непрозрачного полностью отражающего слоя в оптически изменчивых пигментах с изменением цвета между двумя различимыми предопределенными цветами.
Фиг. 1
BY 7337 C1 2005.09.30
2. Оптически изменчивые пигменты с изменением цвета между двумя различимыми
предопределенными цветами, включающие многослойное наложение тонких пленок, вызывающее интерференцию, имеющее первую и вторую по существу параллельные плоские поверхности, включающее непрозрачный полностью отражающий слой, первая и
вторая по существу плоские поверхности которого расположены по существу параллельно
первой и второй по существу плоским поверхностям многослойного наложения, и по
меньшей мере одну последовательность, наложенную на одну из указанных первую и вторую поверхностей непрозрачного полностью отражающего слоя, причем каждая последовательность включает диэлектрический слой с коэффициентом преломления 1,65 или
меньше и прозрачный частично отражающий слой, а диэлектрический слой указанной последовательности первым наложен на полностью отражающий слой, отличающиеся тем,
что непрозрачный полностью отражающий слой изготовлен из устойчивого к коррозии
алюминиевого сплава методом физического вакуумного напыления.
3. Пигменты по п. 2, отличающиеся тем, что алюминиевый сплав содержит кроме
алюминия в качестве дополнительного компонента один или более элемент, выбранный
из группы, включающей: кремний, магний, марганец, медь, цинк, никель, ванадий, свинец, сурьму, олово, кадмий, висмут, титан, хром, железо, бериллий.
4. Пигменты по п. 3, отличающиеся тем, что общее содержание дополнительных
компонентов не превышает 20 вес. %, предпочтительно составляет не более 10 вес. % и
еще более предпочтительно - не более 5 вес. % от общего веса сплава.
5. Оптически изменчивые пигменты с изменением цвета между двумя различимыми
предопределенными цветами, включающие многослойное наложение тонких пленок, вызывающее интерференцию, содержащее непрозрачный полностью отражающий слой, изготовленный из устойчивого к коррозии алюминиевого сплава методом физического
вакуумного напыления, вокруг которого нанесена по меньшей мере одна последовательность, включающая диэлектрический слой с коэффициентом преломления 1,65 или меньше и полупрозрачный частично отражающий слой, причем диэлектрический слой первым
наложен на непрозрачный полностью отражающий слой.
6. Пигменты по п. 5, отличающиеся тем, что алюминиевый сплав содержит кроме
алюминия в качестве дополнительного компонента один или более элемент, выбранный
из группы, включающей: кремний, магний, марганец, медь, цинк, никель, ванадий, свинец, сурьму, олово, кадмий, висмут, титан, хром, железо, бериллий.
7. Пигменты по п. 6, отличающиеся тем, что общее содержание дополнительных
компонентов не превышает 20 вес. %, предпочтительно составляет не более 10 вес. %, и
еще более предпочтительно - не более 5 вес. % от общего веса сплава.
8. Состав для оптически изменчивого покрытия, дающего изменение цвета между
двумя различимыми предопределенными цветами, включающий по меньшей мере одно
связующее вещество для образования пленки, жидкости или смесь жидкостей для диспергирования, эмульгирования или растворения указанного связующего вещества, и оптически
изменчивые пигменты с изменением цвета между двумя различимыми предопределенными цветами, содержащие многослойное тонкопленочное наложение, вызывающее интерференцию, включающее непрозрачный полностью отражающий слой, изготовленный из
устойчивого к коррозии алюминиевого сплава методом физического вакуумного напыления.
9. Состав по п. 8, отличающийся тем, что алюминиевый сплав содержит кроме алюминия в качестве дополнительного компонента один или более элемент, выбранный из
группы, включающей: кремний, магний, марганец, медь, цинк, никель, ванадий, свинец,
сурьму, олово, кадмий, висмут, титан, хром, железо, бериллий.
10. Состав по п. 9, отличающийся тем, что общее содержание дополнительных компонентов не превышает 20 вес. %, предпочтительно составляет не более 10 вес. %, и еще
более предпочтительно - не более 5 вес. % от общего веса сплава.
11. Состав по любому из пп. 8-10, отличающийся тем, что по меньшей мере одной из
жидкостей является вода.
2
BY 7337 C1 2005.09.30
12. Защищаемый документ, имеющий первую и вторую поверхности, отличающийся
тем, что по меньшей мере на одну из указанных поверхностей нанесен индикатор, выполненный с помощью состава, в частности типографской краски по пп. 8-11.
13. Способ производства оптически изменчивых пигментов с изменением цвета между
двумя различимыми предопределенными цветами, включающий следующие этапы:
(а) подготовку несущего материала,
(б) последовательное размещение на этом носителе слоев для создания многослойного
тонкопленочного наложения, вызывающего интерференцию, имеющего первую и вторую
по существу параллельные плоские поверхности, включающего непрозрачный полностью
отражающий слой, первая и вторая по существу плоские поверхности которого расположены по существу параллельно первой и второй по существу плоским поверхностям многослойного наложения, и по меньшей мере одну последовательность, наложенную на одну
из указанных первую и вторую поверхностей непрозрачного полностью отражающего
слоя, причем каждая последовательность включает диэлектрический слой с коэффициентом преломления 1,65 или меньше и полупрозрачный частично отражающий слой, а диэлектрический слой указанной последовательности первым наложен на непрозрачный
полностью отражающий слой, который изготовлен из устойчивого к коррозии алюминиевого сплава методом физического вакуумного напыления,
(в) отделение указанного многослойного наложения от несущего материала,
(г) измельчение указанного многослойного наложения в пигменты предопределенного
размера.
14. Способ производства оптически изменчивых пигментов с изменением цвета между
двумя различимыми предопределенными цветами, включающий следующие этапы:
(а) подготовку непрозрачного полностью отражающего слоя, изготовленного из устойчивого к коррозии алюминиевого сплава методом физического вакуумного напыления,
(б) измельчение указанного непрозрачного полностью отражающего слоя на пластинки необходимого размера,
(в) нанесение вокруг непрозрачной полностью отражающей пластинки методом химического осаждения из газовой фазы по меньшей мере одной последовательности слоев,
включающей диэлектрический слой с коэффициентом преломления 1,65 или меньше и
полупрозрачный частично отражающий слой, причем диэлектрический слой первым наложен на полностью отражающий слой.
15. Способ производства состава для оптически изменчивого покрытия для достижения изменения цвета между двумя различимыми предопределенными цветами, включающий этап введения оптически изменчивых пигментов, произведенных способом по пп. 13
или 14, в состав для покрытия, содержащий по меньшей мере одно связующее вещество
для образования пленки, жидкости или смесь жидкостей для растворения, эмульгирования
или диспергирования указанного связующего вещества.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что в качестве состава для покрытия используют типографскую краску.
17. Способ производства оптически изменчивых индикаторов с изменением цвета между двумя различимыми предопределенными цветами, включающий следующие этапы:
(а) подготовку оптически изменчивых пигментов с изменением цвета между двумя
предопределенными цветами, включающих непрозрачный полностью отражающий слой,
изготовленный из устойчивого к коррозии алюминиевого сплава методом физического
вакуумного напыления,
(б) введение пигментов, полученных на этапе (а), в состав для покрытия, предпочтительно в разбавитель для типографской краски, который включает связующее вещество
для образования пленки, жидкости или смесь жидкостей для растворения, диспергирования или эмульгирования указанного связующего вещества,
(в) нанесение типографской краски, полученной на этапе (б), на подходящую основу,
предпочтительно на защищаемый документ для формирования на нем индикатора,
3
BY 7337 C1 2005.09.30
(г) закрепление изображения, полученного на этапе (в), путем испарения и/или проникновения растворителя в носитель, и/или образования поперечных связей, и/или соединения со связующим веществом.
Изобретение относится к оптически изменчивым пигментами, дающим изменение
цвета между двумя различимыми цветами, способам производства этих пигментов, к оптически изменчивым составам для покрытия, выключающим эти пигменты, а также к способу изготовления индикаторов, включающих эти пигменты, в соответствии с вводной
частью независимых пунктов формулы изобретения.
Оптически изменчивые пигменты с изменением цвета между двумя различимыми цветами, зависящим от угла зрения, хорошо известны. В данном описании такой тип оптической характеристики обозначен выражением "оптически изменчивый". Производство этих
пигментов, их использование и их характерные свойства описаны в различных публикациях и патентах, например Л. Шмидт, H. Мронга, В. Радтке, О. Сиджер "Блестящие пигменты с оптически изменчивыми свойствами", European Coating Journal, 7-8/1997, патенты
US 4, 434, 010; US 5, 059, 245; US 5, 084, 351; US 5, 135, 812; US 5, 171, 363; US 5, 571, 624;
EP 0341002; EP 0736073; EP 668329 и EP 0741170.
Оптически изменчивые пигменты с изменением цвета в зависимости от угла зрения
основаны на наложении тонкопленочных слоев с разными оптическими характеристиками. Оттенок, степень цветового смещения, хроматичность этих тонкопленочных структур
зависят, среди прочего, от материала, из которого состоят слои, последовательности, количества, толщины слоев, а также от процессов изготовления.
Как правило, оптически изменчивые пигменты включают непрозрачный полностью
отражающий слой, диэлектрический слой из материала с низким коэффициентом преломления, т.е. с коэффициентом преломления 1,65 или меньше, наложенный на непрозрачный
полностью отражающий слой, и полупрозрачный частично отражающий слой, наложенный на диэлектрический слой.
Комбинация диэлектрического слоя и полупрозрачного частично отражающего слоя
может рассматриваться как последовательность, которая может быть наложена несколько раз.
В данном описании термины "непрозрачный", "полностью и частично отражающий",
"полупрозрачный" и "прозрачный" относятся к электромагнитному излучению в видимом
диапазоне электромагнитного спектра, т.е. приблизительно от 400 до 700 нм.
Полупрозрачный частично отражающий слой может быть выполнен из металлов (алюминий, хром) или материалов с высоким коэффициентом преломления, например некоторых
оксидов металлов, сульфидов металлов (MoS2, Fe2О3 и т.д.). Предпочтительным материалом для диэлектрического слоя является SiO2 и MgF2. Обычно толщина полупрозрачного
частично отражающего слоя составляет от 5 до 25 нм, тогда как толщина диэлектрического слоя зависит от желаемого цвета. Обычный диапазон от 200 до 500 нм. Непрозрачный
полностью отражающий слой предпочтительно изготавливается из алюминия. Альтернативными материалами для непрозрачного полностью отражающего слоя являются золото,
медь, серебро и кобальто-никелевые сплавы. В целом, степень световой непроницаемости
зависит от толщины слоя. Алюминий становится непрозрачным при толщине приблизительно 35-40 нм. Поэтому обычная толщина полностью непрозрачного слоя из алюминия
составляет от 50 до 150 нм.
Оптически изменчивые пигменты могут быть получены различными способами; два
из них приобрели наибольшее распространение. В первом из них изготавливается оптически изменчивая тонкопленочная структура в виде сплошной пластины и измельчается на
пигменты, во втором - предварительно изготовленные частицы, например алюминиевые
хлопья, покрываются оптически изменчивыми тонкопленочными структурами.
4
BY 7337 C1 2005.09.30
В способе производства первого типа различные слои последовательно накладываются поверх друг друга физическим вакуумным напылением для образования сплошной пластины многослойной тонкопленочной структуры на гибком носителе. Предпочтительным
носителем является ПЭТ-пленка или подобная полимерная пленка.
Полученная многослойная тонкопленочная структура содержит непрозрачный полностью отражающий слой с первой и второй поверхностями, диэлектрический полностью
прозрачный слой, наложенный на непрозрачный, и полупрозрачный частично отражающий слой, наложенный на диэлектрический слой. Последовательность диэлектрический
слой / частично отражающий слой может присутствовать либо с одной стороны непрозрачного полностью отражающего слоя, либо с обеих его сторон. В последнем случае образуется симметричная многослойная структура, т.е. в симметричной структуре оптически
изменчивые пигменты обладают одинаковыми оптическими свойствами с обеих сторон.
Для получения пигментов готовую многослойную тонкопленочную пластину отделяют и
измельчают до пигментов необходимого размера известными способами измельчения.
При производстве оптически изменчивых пигментов такого типа могут применяться
любые подходящие технологии физического вакуумного напыления, используемые для
получения тонких пленок. Такие технологии описаны в "Энциклопедии Промышленной
Химии Ульмана" 5-е издание, Verlag Chemie Weinheim, Германия, Том А VI, стр. 67ff и в
книге Мильтона Оринга "The Materials Science of Thin Films", Academic Press Inc., 1992; и
происходят, по существу, в вакуумной среде.
Наложение слоев вакуумным напылением дает гладкие и, по существу, ровные и параллельные слои, которые обеспечивают возможность получения пигментов с высокой
хроматичностью, как результат параллельно отражаемого электромагнитного излучения.
Более того, из-за отсутствия кислорода во время этого производственного процесса
предотвращается возможное образование окисного слоя на металлической поверхности.
Это важно, т.к. в присутствии кислорода поверхности многих металлов разрушаются
(разъедаются) и на подвергнутых воздействию поверхностях самопроизвольно образуется
тонкий окисный слой. Однако даже тонкий окисный слой может изменить отражательную
способность металлических слоев, образующих непрозрачный полностью отражающий
слой.
В результате измельчения многослойной тонкопленочной пластины на пигментные
частицы желаемого размера получаются, по существу, плоские пигменты, т.е. хлопья, с
неправильными краями. На этих краях, перпендикулярно плоскости наложенных слоев,
центральный непрозрачный полностью отражающий слой более не защищен диэлектрическим слоем. Кроме того, в результате прилагаемого в процессе измельчения механического воздействия могут возникнуть волосяные трещины в диэлектрическом слое. Как
следствие, в результате взаимодействия соответствующих химических реагентов может
произойти коррозия внутри наложенных слоев во множестве мест. Такие реагенты присутствуют везде, например в составе типографской краски (смолы, растворители и т.д.),
или просто воздействуют на типографскую краску, находясь в окружающей среде.
В контексте описываемого изобретения термин "коррозия" обозначает реакцию металлического материала с окружающей средой, выражающуюся в значительном изменении материала или ведущую к изнашиванию металлической поверхности или слоя
системы в целом. Это определение дано согласно DIN 50900 Tl. 1 Apr. 1982, Tl. 2 Jan. 1984
и Tl. 3 Sept. 1985.
По отношению к оптически изменяемым пигментам коррозия металлов, входящих в
некоторые слои, вызывает значительные изменения оптических свойств этого пигмента.
Эти изменения могут начинаться с ослабления хроматичности и приводить к полной утрате цветовых свойств пигмента. Побочный продукт коррозии может значительно влиять на
наблюдаемые оптические изменения.
Алюминий, отражательная способность которого около 99 % в интересующей спектральной области, является почти идеальным выбором с оптической точки зрения.
5
BY 7337 C1 2005.09.30
Однако коррозия алюминия, как правило, происходит из-за воды, кислот или оснований, а также сильных сложных реагентов или просто под действием кислорода. Это происходит благодаря выраженной электроположительной природе алюминия, имеющего
стандартный потенциал - 1,7 В по отношению к водороду. Таким образом, при контакте с
водой или кислородом на алюминии самопроизвольно образуется очень тонкий слой окиси
алюминия, полностью защищающий, однако, находящийся под ним металл от дальнейшего воздействия. Поэтому коррозия чистой алюминиевой поверхности под воздействием
воздуха или воды немедленно самопроизвольно прекращается. Однако другой химический реагент, способный растворить этот защитный слой окиси алюминия, позволит продолжаться коррозии находящегося под ним металла до полного удаления защитного
слоя. Этот процесс происходит под действием кислот (образование растворимых солей
Al3+), гидроокисей (образование аниона [Al(OH)4]-) и сложных органических реагентов
(EDTA, NTA и т.д.), фиксирующих ион Al3+ в растворах. Соли ртути также имеют свойство разрушать защитный слой алюминия и поэтому вызывают быструю коррозию.
Очевидно, что отражающий слой многослойной структуры оптически изменчивых
пигментов будет быстро разрушаться под действием вышеупомянутых химических препаратов. К тому же при коррозии алюминия образуется газообразный водород, который
"надувает" пигменты, пока они не "взорвутся".
Другие, менее подверженные коррозии металлы, предложенные в качестве замены
алюминию, имеют другие серьезные недостатки, например значительное изменение отражающей способности. Серебро обладает относительно хорошей отражающей способностью (около 99 % падающего света в диапазоне от 400 до 700 нм) и не подвергается
коррозии под действием воды. Однако известны его свойства реагировать со всевозможными серосодержащими композициями и образовывать черный Ag2S, a серосодержащие
вещества присутствуют повсюду в окружающей среде. Поэтому оптически изменчивые
пигменты на основе серебра также повреждаются с течением времени.
Золото, которое является в значительной степени неподверженным коррозии металлом (за исключением воздействия О2/Сl- или О2/CN-), уменьшает спектральный диапазон
отражения в видимой области (от 500 до 700 нм) и к тому же значительно дороже.
Никель и кобальто-никелевые сплавы в значительной степени устойчивы к коррозии,
но обладают относительно невысокой отражающей способностью, т.е. только около 50 %
в видимом спектральном диапазоне, что снижает хроматичность оптически изменчивых
пигментов.
Из-за химической реактивности любые оптически изменчивые пигменты, изготовленные первым способом и включающие алюминий в качестве непрозрачного полностью отражающего слоя, неустойчивы в составах для покрытия или типографских красках.
Реакция между металлом и вызывающими коррозию компонентами, присутствующими в
окружающей среде, начинается с поверхности незащищенного металла на разломанных
краях или на повреждениях покрывающего слоя. Коррозия распространяется по металлическому слою под воздействием агрессивных компонентов, проникающих в волосяные
трещины.
В результате применения способа второго типа получают оптически изменчивые пигменты другого исполнения. Этот способ реализуется путем покрытия коммерчески доступных заранее изготовленных полностью отражающих пластиночек, покрытых со всех
сторон, по меньшей мере, одним диэлектрическим слоем и, по меньшей мере, одним полупрозрачным частично отражающим слоем. Эти слои наносятся предпочтительно путем
химического осаждения из газовой фазы или покрытия методом жидкостной обработки,
описанными, например, в справочнике Шмидта. В этих процессах также последовательность диэлектрического и частично отражающего слоев может быть наложена несколько
раз. Пигменты такого типа описаны, например, в патентах EP 668 329 и EP 0741 170.
Непрозрачные полностью отражающие пластинки, используемые во втором способе в
качестве предварительно изготовленных, получают в результате механических операций,
6
BY 7337 C1 2005.09.30
таких как размалывание, разбивание, прокатка и т.д. подходящих кусочков любых форм.
Они не имеют оптически плоских поверхностей.
Результатом такой обработки является наличие значительного диффузного отражения,
т.е. излучение отражается во всех направлениях. Таким образом, хроматичность пигментов низкая. В качестве предпочтительного материала для предварительно изготовленных
пластинок используют алюминий, подходящими являются также сталь, медь, медные и
алюминиевые сплавы.
Т.к. последовательное наложение диэлектрического и полупрозрачного частично отражающего слоев во втором способе осуществляется химическим осаждением из газовой
фазы или методом жидкостной обработки, пластинки должны быть пассивированы против
коррозии и, в частности, против воздействия воды. Как уже упоминалось, дополнительные защитные покрытия и/или пассивированные слои уменьшают отражающую способность и таким образом отрицательно влияют на хроматичность.
Однако пигменты, полученные химическим осаждением из газовой фазы или методом
жидкостной обработки, имеют одно преимущество, заключающееся в том, что центральная непрозрачная полностью отражающая пластина полностью окружена и таким образом
защищена последовательно наложенными диэлектрическими и последующими слоями.
Коррозия в агрессивной среде, таким образом, скорее будет происходить у оптически изменчивых пигментов листового типа, изготовленных первым способом. Но даже при отсутствии коррозии в пигментах этого типа существуют, однако, состояния, когда это
покрытие будет ломаться или трескаться, особенно при нагревании. У алюминия более
высокий коэффициент теплового расширения, чем у материалов покрытия вокруг него;
поэтому при нагревании будут образовываться волосяные трещины. В результате, при горячей промышленной стирке например, подвержены сильному воздействию даже алюминиевые частицы, покрытые со всех сторон. Если коррозия не приостановится, выделяемый
водород, в конце концов, вызовет взрыв частичек.
Экономически разумное сочетание процессов физического напыления и химического
осаждения из газовой фазы для производства оптически изменяемых пигментов, обладающее положительными свойствами обоих процессов, не было достигнуто в прошлом.
Алюминиевые пластинки, произведенные способами физического вакуумного напыления,
подвергаются коррозии в процессе перемещения или размалывания или в процессе наложения способами химического осаждения из газовой фазы, или реакциями жидкостной
химической обработки.
Поэтому задачей данного изобретения является увеличение антикоррозийной стойкости оптически изменчивых пигментов при сохранении высокой степени хроматичности.
Дальнейшей задачей данного изобретения является увеличение антикоррозийной
стойкости оптически изменчивых пигментов, произведенных рассматриваемым здесь в
качестве основного способа нанесения, методом физического вакуумного напыления.
Дальнейшим предметом данного изобретения является увеличение антикоррозийной
стойкости непрозрачного полностью отражающего металлического слоя без уменьшения
его отражающей способности.
Объектом данного изобретения является производство устойчивых к коррозии оптически изменчивых пигментов, хроматичность которых сопоставима с хроматичностью
пигментов, включающих полностью отражающий слой, изготовленный из чистого алюминия.
Другим объектом данного изобретения является сочетание способов физического напыления и химического осаждения из газовой фазы и/или химических реакций мокрого
типа для производства оптически изменчивых пигментов.
Еще одним объектом данного изобретения является производство оптически изменчивых пигментов с изменением цвета между двумя различимыми цветами, входящих в составы для покрытий на водной основе, в частности в типографские краски.
7
BY 7337 C1 2005.09.30
Поставленная задача решается в соответствии с признаками независимых пунктов
формулы изобретения. В частности, она решается путем использования, по меньшей мере,
одного непрозрачного, полностью отражающего слоя, изготовленного методом физического вакуумного напыления из алюминиевого сплава, устойчивого к коррозии.
Устойчивые к коррозии слои, изготовленные из алюминиевого сплава методом физического вакуумного напыления, могут быть использованы для производства оптически
изменчивых пигментов с изменением цвета между двумя различимыми цветами различных исполнений.
Алюминиевые сплавы описаны, например, Г. Вассерманом в Энциклопедии Промышленной Химии Ульмана, 4-е издание, Verlag Chemie, Weinhein, Германия, том 7, стр. 281-292.
По сравнению с чистым алюминием многие алюминиевые сплавы обладают более высокой прозрачностью, лучшей способностью подвергаться обработке, низкой температурой плавления и более высокой устойчивостью к коррозии при взаимодействии,
например, с кислотами, основаниями и морской водой.
Кроме основного элемента - алюминия - в сплав могут входить и другие дополнительные компоненты: кремний, магний, марганец, медь, цинк, никель, ванадий, свинец, сурьма,
олово, кадмий, висмут, титан, хром, железо, бериллий. Эти дополнительные компоненты
присутствуют либо в качестве единственного, либо в смеси разных компонентов. Изменения в характеристиках чистого алюминия достигаются уже при небольших количествах
вышеперечисленных компонентов. В большинстве случаев общее количество дополнительных компонентов не превышает 20 мас. %, во многих случаях даже не более 10 мас. %
и часто не более 5 мас. % от общей массы сплава. Для получения крайне высокой коррозионной стойкости к алюминию часто добавляется кремний в количестве до 13 мас. % от
общей массы сплава. Это возможно, т.к. высокая отражающая способность алюминия не
уменьшается от присутствия дополнительных компонентов, если они не превышают приблизительно 20 мас. % от общей массы сплава.
В таблице 1 представлены сплавы для производства оптически изменчивых пигментов
методом физического вакуумного напыления.
Непрозрачный полностью отражающий слой или слои алюминиевого сплава можно
нанести всеми известными способами физического вакуумного напыления, сохраняя необходимое соотношение составляющих в образуемой тонкой пленке. Ссылки на эти процессы перечислены выше. Особенно подходящим для производства тонких пленок из
алюминиевых сплавов является наложение с помощью энергии, создаваемой электронным
лучом. В этом случае вещество испаряется из расплавленного или полурасплавленного
сплава. Можно производить металлизацию также распылением с помощью магнетрона.
Способ производства оптически изменчивых пигментов с изменением цвета между
двумя различимыми предопределенными цветами включает последовательные этапы наложения путем физического вакуумного напыления полупрозрачного частично отражающего слоя на гибкий несущий материал. Это может быть пленка полиэтилентерефталата,
отделимая в некоторых жидкостях. Поверх полупрозрачного частично отражающего слоя
также методом физического вакуумного напыления накладывается диэлектрический слой
определенной толщины. Последовательность частично отражающего и диэлектрического
слоев может быть необязательно повторена. Последующий - непрозрачный полностью отражающий слой алюминиевого сплава также накладывается методом физического вакуумного напыления. Симметричную или несимметричную многослойную структуру
оптически изменчивого пигмента можно получить, нанося дополнительно последовательности с обеих сторон полностью отражающего слоя.
Когда наложение слоев закончено, многослойная тонкопленочная структура отделяется от несущего материала и обычно разбивается самопроизвольно на неровные частички.
Эти частички требуют дальнейшей обработки до получения пигментов необходимого
размера.
8
BY 7337 C1 2005.09.30
Таблица 1
Алюминиевые сплавы, пригодные для производства
устойчивых к коррозии оптически изменчивых пигментов
Перечень
сплавов
AlMn
Состав основных
компонентов сплава, мас. %
Mn
0,1-1,4
Mg
0,0-0,3
Al
остальное
AlMn 3
Mg
Mn
Cr
Al
2,6-3,4
0,5-1,1
0,0-0,3
остальное
AlMgMn
Mg
Mn
Cr
Al
1,6-2,5
0,5-1,1
0,0-0,3
остальное
E-AlMgSi 0,5
Mg
Si
Fe
Al
0,4-0,8
0,35-0,7
0,1-0,3
остальное
AlMgSi 0,5
Mg
Si
Al
0,4-0,8
0,35-0,7
остальное
AlMg 5
Mg
Mn
Al
Mg
Si
Mn
Al
Si
Mn
Al
Mg
Si
Mn
Cr
Al
4,5-5,5
0,0-0,4
остальное
0,7-10,0
0,0-2,5
0,2-0,5
остальное
11,0-13,5
0,0-0,4
остальное
0,6-1,2
0,75-1,3
0,4-1,0
0,0-0,3
остальное
AlMg9Si
AlSi 12
AlMgSi 1
9
Допустимое содержание
примесей, мас. %
Si
0,5
Fe
0,6
Cu
0,1
Cr
0,05
Zn
0,2
Ti
0,1
Др. отдельно
0,05
в сумме
0,15
Si
0,4
Fe
0,4
Cu
0,05
Zn
0,2
Ti
0,1
Др. отдельно
0,05
в сумме
0,15
Si
0,4
Fe
0,5
Cu
0,1
Zn
0,2
Ti
0,1
Др. отдельно
0,05
в сумме
0,15
Cu
0,05
Mn
0,1
Cr
0,05
Zn
0,2
Ti
0,1
Др. отдельно
0,05
в сумме
Fe
0,3
Cu
0,05
Mn
0,1
Cr
0,05
Zn
0,2
Fe
Cu
Zn
Ti
Др. отдельно
в сумме
0,5
0,1
0,2
0,1
0,05
0,15
BY 7337 C1 2005.09.30
Во втором способе производства непрозрачная полностью отражающая пластина изготавливается путем физического вакуумного напыления алюминиевого сплава на несущий материал. После отделения полностью отражающей пластины от несущего материала
пластина подвергается измельчению на пигменты нужного размера. Гладкие и плоские
полностью отражающие пластинки алюминиевого сплава, с параллельными первой и второй
поверхностями, перемещаются в реактивную емкость для наложения последовательности
диэлектрического и полупрозрачного частично отражающего слоев методом химического
осаждения из газовой фазы. Получающиеся оптически изменчивые пигменты приобретают
хроматичность, не уступающую хроматичности пигментов, произведенных первым способом.
Этот способ, однако, значительно дешевле. Оптически изменчивые пигменты, изготовленные вторым способом, имеют то преимущество, что могут сохраняться в более жестких условиях, чем пигменты того же типа, изготовленные предварительно из чистого
алюминия.
Оптически изменчивые пигменты по данному изобретению могут быть включены в
состав любого вида покрытия, типографской краски или любых других пленкообразующих составов. Пигменты в этих составах имеют размеры от 5 до 100 мкм. Эти составы
обычно включают образующую пленку смолу, разбавитель для растворения, диспергирования или разжижения упомянутой смолы и другие добавки, такие как наполнители, антивспенивающие вещества, смачивающие вещества, структурообразующие вещества и т.д.
Составы для покрытия или типографские краски, содержащие оптически изменчивые
пигменты по данному изобретению, могут наноситься на основание любого вида для декоративных целей.
В предпочтительной форме реализации данного изобретения типографская краска наносится на защищаемые документы в целях их защиты от подделки. Т.к. изменение цвета,
вызываемое этими пигментами, не воспроизводится фотокопирующими машинами, знак,
напечатанный краской с оптически изменчивыми пигментами, обеспечивает документ с
элементом высокой степени защиты. Это особенно полезно при определении подлинности
банкнот, чеков и т.д. Важно для таких защитных признаков, особенно на банкнотах, что
они способны выдержать суровые условия тропической влажности, перевозки и даже
стирку.
В предпочтительной форме реализации данного изобретения устойчивость к коррозии
оптически изменчивых пигментов можно использовать для изготовления типографских
красок или составов для покрытий на водной основе.
После наложения состава для покрытия или типографской краски в виде жидкого слоя
он высыхает путем испарения и/или проникновения жидкости, и/или путем связывания
образующего пленку связующего или связующих.
Оптически изменчивые пигменты по настоящему изобретению можно смешивать с
другими пигментами, вызывающими или не вызывающими интерференцию, для изменения цвета или контролирования яркости полученных пигментов или покрытия. Такие не
вызывающие интерференцию пигменты могут включать алюминиевые пигменты, сажу,
двуокись титана, прозрачные или непрозрачные красители, прозрачные пигменты и т.д.
Все пигменты, дающие блеск и, в частности, вызывающие интерференцию, можно также
смешивать с пигментами по настоящему изобретению для получения определенных цветовых характеристик.
Типографские краски, включающие оптически изменчивые пигменты по настоящему
изобретению, могут быть нанесены на основание любым известным методом печати,
предпочтительно методом шелкографии, офсетной печати, флексографии, печати текстов,
гравюр, особенно глубокой печати.
Данное изобретение далее описывается со ссылкой на нижеследующие чертежи:
10
BY 7337 C1 2005.09.30
фиг. 1 - устойчивый к коррозии оптически изменчивый пигмент с изменением цвета
между двумя различимыми цветами, зависящим от угла зрения, полученный в соответствии с первым способом, в поперечном сечении,
фиг. 2 - устойчивый к коррозии оптически изменчивый пигмент альтернативного
строения, полученный в соответствии со вторым способом, в поперечном сечении.
На фиг. 1 изображен оптически изменчивый пигмент 10 с разломанными краями 11
неправильной формы, перпендикулярными плоскости P слоев. Он выполнен в виде
симметричного многослойного образования из наложенных тонких пленок, в котором два
внешних слоя 12 - полупрозрачные частично отражающие слои толщиной 20 нм, выполненные из хрома. Последующие слои 13 выполнены из диэлектрика MgF2, толщиной
300 нм. Центральный непрозрачный слой 11 выполнен из алюминиевого сплава и является
полностью отражающим. Этот слой имеет толщину 60 нм. Сплав - алюминиево-кремниевая
эвтектика, содержащая 11,7 мас. % кремния и 88,3 мас. % алюминия. Все слои многослойной структуры наложены методом физического вакуумного напыления. Пигмент можно
покрыть дополнительными защитными прозрачными слоями.
На фиг. 2 изображено альтернативное строение оптически изменчивого пигмента 14.
Пластинка 15 из алюминиевого сплава, изготовленная из AlMg 3 (Mg 3,5 %, Mn 0,5 %, Al
96 %) путем физического вакуумного напыления с последующим измельчением, покрыта
со всех сторон диэлектрическим слоем 17, состоящим из MgF2, толщиной 400 нм. Полупрозрачный частично отражающий слой 16 размещается на слое диэлектрика 17 и образует вокруг него связывающую тонкую пленку. Диэлектрический слой 17 и полупрозрачный
частично отражающий слой 16 нанесены путем химического осаждения из газовой фазы.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
159 Кб
Теги
by7337, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа