使用裂纹形成层产生具有预定内部和/或外部轮廓的颜料碎
片的方法及颜料碎片
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种产生颜料的方法和相应的颜料。
背景技术
[0002] 数据载体(例如有价文件或标识文件)以及其它有价物品(例如品牌产品)通常配有效果颜料以对其进行保护,这种效果颜料允许对数据载体进行真伪性核验,同时防止未经授权的复制。效果颜料例如可集成在数据载体的基材中或施加到数据载体的基材上。具有特定外部轮廓的颜料是这种效果颜料的一种已知形状。
[0003] 效果颜料尤其可通过涂覆载体材料然后将涂层从载体剥离并
研磨成小碎片来制备。这些碎片可作为颜料分散在
粘合剂中,最后进行印刷。颜料的形状和尺寸均不能通过这种产生方式精确限定。
[0004] 但是,已知还有各种用于产生具有特定外部轮廓的颜料的方法。
[0005] 例如,WO 2005/017048 A2提出了一种按照期望的颜料轮廓对载体材料进行压印并在压印的载体材料上形成涂层的方案。可从载体层上取下涂层,并通过研磨和筛分将其
破碎成直径为5至100微米的颜料。在EP 2 062 947 A1中也提出了一种用于限定颜料轮廓的改良型压印结构,其中,将剥离的层破碎为颜料。
[0006] 在替代方案中,通过激光或蚀刻将颜料层结构化为颜料。
[0007] 但是,仍然需要按照颜料碎片的尺寸等筛分出具有一致的外部轮廓的颜料碎片。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种灵活但经济高效的颜料产生方法,该方法尤其允许产生具有很窄的颜料尺寸分布的颜料。
[0009] 此目的是通过由独立
权利要求限定的特征实现的。本发明的改进是
从属权利要求的主题。
[0010] 本发明的基本思想是在颜料产生的
框架之内使用裂纹形成层。尤其是,在此可利用裂纹形成来产生各片颜料。
[0011] 在所述产生颜料的方法中,在基材上形成第一层,对第一层进行结构化,然后将颜料从基材剥离。在此情况下,第一层是裂纹形成层,因而第一层是通过产生裂纹来结构化的。在将颜料从基材剥离之前,将颜料层施加到由裂纹结构化的第一层上。
[0012] 由此避免了通过后续的方法步骤(例如通过在从衬底剥离颜料的过程之中或之后破坏颜料层)使颜料结构化。在此情况下,所产生的颜料的尺寸分布由裂纹形成过程决定。
[0013] 颜料至少包括颜料层,并且可选地还包括第一层。颜料层本身可包括多个局部层,例如下列的一个或多个局部层:反射层(尤其是金属或高折射性的介质反射层)、吸收层(尤其是金属或高折射性吸收层)、
液晶层、
磁性层和/或压印漆层。
[0014] 通过将颜料层施加到结构化的第一层上(以及裂纹中)将颜料层结构化为多个颜料段。
[0015] 优选针对颜料层调整第一层。裂纹形成层的厚度尤其大于颜料层的厚度。调整待形成的裂纹的宽度,以在裂纹中容纳颜料层。
[0016] 所施加的颜料层尤其在第一层的颜料
孤岛上具有颜料段,并在基材上的第一层的裂纹中有残留颜料。
[0017] 第一层尤其在第一层的
固化(例如干燥或
凝固)的框架内自主地形成裂纹。因此尤其独立于基材产生裂纹。(载体)基材的特性(例如弯曲性等)不会导致裂纹的形成。第一层在固化时体积减小,因而出现裂纹。这种体积变化也称为收缩。第一层可以是在干燥时收缩率较高的层。或者,通过固化手段(尤其是
辐射固化,例如紫外线固化)来触发固化(以及收缩)。
[0018] 另外有利的是,裂纹的形成对剥离步骤有所支持。在裂纹形成的框架内,第一层中不会出现完美平直或光滑的边缘。通过裂纹形成产生第一层的颜料孤岛,所述颜料孤岛至少具有底切部分和/或扩大的
侧壁区域。所述颜料孤岛具有撕裂的侧壁区域,因此该具有撕裂的侧壁区域的面积比平直侧壁的面积大。颜料孤岛还具有底切部分,尤其是在侧壁区域之中。因此,它们不再在整个区域上连接至基材,而是已经部分地从基材剥离。因此,从理论上说,剥离步骤所需的机械
力略有减小。更重要的优点是,由于有较大的表面和底切部分,因此
溶剂能更好地溶解可溶层。尤其是,虽然在基材上的裂纹中有残留颜料,但是溶剂仍能到达其可溶局部层。
[0019] 在第一层的总面积中,裂纹的面积比例至少为2%,优选至少为3%,进一步优选至少为5%,尤其是,裂纹的面积比例分别低于15%,优选分别为低于12%,进一步优选分别低于10%。裂纹的面积比例优选可为2-15%,更优选为3-12%,进一步优选为5-10%。相应地,颜料孤岛的面积比例小于98%,优选小于97%,进一步优选小于95%,尤其是分别大于85%,优选大于88%,进一步优选大于90%。通常,裂纹的宽度大于100纳米,优选大于200纳米,进一步优选大于500纳米。
[0020] 优选可(在某些区域或整个区域中)印刷裂纹形成层。或者,在某些区域或整个区域中可使用其它涂覆方法,例如
刮涂、
喷涂等。
[0021] 优选在裂纹形成的框架内选择第一层和/或方法参数,以产生规定尺寸的颜料,即,尤其是具有目标尺寸分布的尺寸。
[0022] 为了支持某些颜料形状的形成,可将第一层施加在某些区域中,尤其是可按条状、矩形或正方形和/或核心点的形式施加,以便于裂痕形成。为了形成裂纹,可产生核心点,尤其是以局部凹陷的形式产生。因此,核心点(在深度和长度方面)小于出现的裂纹。核心点可存在于基材中或第一层中。它们构造并相互布置为使得颜料的形状由核心点决定。或者或另外,第一层施加在多个区域中,例如以条状、矩形或正方形的形式施加,使得在每个区域中产生多片颜料。施加区域的形状(通过在区域边缘开始的裂纹形成)决定颜料的形状,例如,条状或矩形(或正方形)区域=>矩形(或正方形)颜料。
[0023] 在从基材剥离颜料的步骤的第一种配置中,使可溶层溶解。颜料层(和第一层)已被结构化为颜料(或者被结构化为颜料层的颜料段和第一层的颜料孤岛的形式),从而无需机械
应力即能从基材剥离颜料,即,形成进一步的碎片。可将第一层所在的基材的局部层溶解。使用可溶性漆层作为局部层比较有利。或者,可将第一层本身溶解。
[0024] 所述可溶层尤其优选是
水溶性的。或者,可使用其它溶剂,例如
有机溶剂。但是,有机溶剂较贵,并且通常不是与所有(可想到的或使用的)颜料层(或局部层)都相容。
[0025] 在剥离步骤的第二种配置中,利用中间基材从上述基材揭下颜料,由此将颜料剥离。在剥离过程中,该中间基材使颜料在机械应力下保持稳定。使颜料层与中间基材
接触,使得已经结构化的颜料层部分地附着到中间基材上。可将适当的粘合剂层施加到中间基材的载体层上或颜料层上。粘合剂层也应该是可溶的,尤其是
水溶性的。通过将中间基材从基材分离来将颜料从基材分离。
[0026] 一种用于产生颜料(尤其是按照上述任何程序产生颜料)的中间产品包括基材、第一层和颜料层。第一层布置在基材上作为裂纹形成层,其中已经形成了裂纹。颜料层布置在由裂纹结构化的第一层上,并由此被结构化为可从
基板剥离的多片颜料。
[0027] 通过此方法无需任何中间步骤即可产生具有规定尺寸分布的尺寸的颜料。
[0028] 中间基材包括至少一个中间基材层。通常,中间基材包括中间基材层和粘合剂层。中间基材的粘合剂层构造为使得颜料层在中间基材的粘合剂层上的附着性比在基材上的附着性强。粘合剂层是可溶的,尤其是水溶层。
[0029] 从颜料层产生的颜料可称为面状颜料或片状颜料。
[0030] 当然,所述颜料可用于印刷。颜料(尤其是从起始基材和/或中间基材剥离的颜料)被加工为印刷油墨。具有颜料的印刷油墨用于印刷。优选所述印刷通过丝网印刷进行,尤其是通过分区刮涂进行。或者,所述颜料可通过凹版印刷来印刷,可选地还可通过柔版印刷来印刷。所述印刷油墨包含颜料和至少一种溶剂以及可选的粘合剂。若产生的颜料尤其具有小于15微米、优选小于10微米的颜料尺寸,则该印刷油墨可用于胶版印刷法。
[0031] 所述(效果)颜料可用于确保数据载体(例如有价文件或身份证件)的安全,但也可用于确保其它有价物品(例如品牌商品)的安全。所述(效果)颜料允许对真伪性进行核验,同时还可防止未经授权的复制。所述(效果)颜料例如可集成到基材中,或者施加(尤其是印刷)到基材上。
[0032] 所述颜料的尺寸或横向尺度小于200微米,尤其是小于60微米,优选小于30微米。可以预见,尺寸为1微米至200微米,优选10微米至100微米,特别优选20微米至60微米的颜料是可能的。颜料的厚度在30纳米至4微米(或2微米以下)的范围内,优选在100纳米和1微米之间。
[0033] 可使用金属层(例如
铝、铬、
铜、
铁、镍、钴、
银、金或上述金属的
合金)作为颜料的光学效果层。金属层的厚度在2纳米和200纳米之间,优选在10纳米和50纳米之间,特别优选在15纳米和30纳米之间。
[0034] 光学效果层可构造为反射层或半透明层,在此可使用高折射层(HRI层)代替金属层。所述颜料优选包括三层结构,该结构可设计为变色和/或滤色结构。所述颜料可由三层结构形成,或者包含三层结构作为
支撑局部层或光学活性局部层。该三层结构优选由半透明金属层、介质层和反射(或半透明)金属层组成。例如可使用
二氧化
硅、硫化锌、氟化镁或二氧化
钛作为介质。
[0035] 特别优选至少所述颜料的光学活性局部层设置为与颜料平面对称。这样,在印刷过程之后,颜料的取向是无关紧要的。例如,所述颜料可由两个相同的半透明局部层形成,并配有支撑间隔层。这种颜料优选在俯视图中具有特定色谱的金属光泽,而在
透射光中显现出与该色谱互补的
光谱,特别优选在俯视图中为金色,而在透射光中为蓝色。在另一种变化形式中,介质层和半透明层分别围绕共享的反射层对称地设置(在上方和下方)。
[0036] 为了使颜料的取向受
磁场影响,可使用磁性层,该磁性层例如可由铁、镍、钴金属形成,或由氧化铁(尤其是
磁铁矿(Fe3O4))形成,或者由包含这些金属的合金形成。这样的合金优选包含其它元素,例如硅、钕、
硼、钆、钐、锶、钡或锰。优选这些合金是不含镍的磁性铁、铬和/或
铝合金,例如在EP2402401A1中使用的合金。磁性层位于颜料内部比较有利。在一种特别有利的变化形式中,磁性局部层设置在例如由铝构成的两个反射局部层之间。所述颜料特别优选具有中央磁性层,该中央磁性层在两侧(对称地)具有三层结构,即,尤其是在两侧从内到外分别包括反射层(优选是反射金属层)、间隔层(优选是介质层)和吸收层(优选是半透明金属层)。对应的干涉层结构(在两侧)也可仅通过介质层(例如二氧化钛或
二氧化硅)来实现。
附图说明
[0037] 下面将参照附图说明本发明的更多示例性
实施例和优点,为了提高清晰性,附图不是按比例绘制的。
[0038] 在附图中:
[0039] 图1a-d示出了在通过裂纹形成层产生颜料的过程中的不同时刻形成的层结构;
[0040] 图2a、b以俯视图示出了裂纹形成层中的裂纹的两个不同示例;
[0041] 图3示出了在裂纹形成层为多个条带的构造中裂纹形成的时间过程;
[0042] 图4和图5示出了如何借助于中间基材从基材剥离颜料;和
[0043] 图6在层结构的横截面图中采用用于裂纹形成的核心点,并在俯视图中示出了三种不同的颜料形状。
具体实施方式
[0044] 在下文中将使用多种示例说明如何利用裂纹模板产生具有很窄的尺寸分布的颜料。
[0045] 裂纹模板在此指载体箔材(例如PET)上的一层,该层具有连续裂纹网络,因而整个层最终都由独立的孤岛组成。该裂纹模板覆有金属覆层,在孤岛的边缘处,由于高度差和孤岛的尺寸(该尺寸决定颜料尺寸),金属覆层发生撕裂。颜料层通过裂纹形成被结构化。
[0046] 图1a示出了包括载体层21和可选的释放层22的载体箔材2。如图1b所示,连续的裂纹形成层3被施加到载体箔材2上,在该载体箔材2中形成裂纹32,从而产生颜料孤岛31。
[0047] 如图1c所示,将颜料层4施加到裂纹形成层3上。颜料层4包括位于颜料孤岛31上的颜料段41。另外,颜料层还包括布置在位于载体箔材或其释放层22上的裂纹32中的残留颜料42。颜料层4可以是或包括金属覆层。颜料层可包括多个局部层,尤其是对称的多层结构。例如,颜料可包括下列层作为局部层:一个或多个反射局部层、一个或多个介质局部层、以及一个或多个吸收局部层,例如为
吸收材料-介质材料-反射材料、介质材料-吸收材料-介质材料、介质材料-反射材料-介质材料、或吸收材料-介质材料-吸收材料的结构。
[0048] 为了获得颜料,裂纹模板可以是可从箔材剥离的(裂纹模板从箔材分离,但仍与其它颜料层连接),或者裂纹模板本身是水溶性的或可溶于另一种溶剂,因而在此情况下,在基材分离之后,裂纹模板溶解并释放出颜料。
[0049] 因此,可产生两种类型的颜料:
[0050] -由第一颜料局部层(例如汽相沉积金属覆层)和裂纹形成层组成的颜料;或[0051] -仅由颜料层(例如气相沉积金属覆层)组成的颜料(没有裂纹形成层)。
[0052] 图1d示出了多种颜料10、11。颜料10仅包括颜料层4,即,根据具体情况,还包括颜料层4的局部层。与此相反,颜料11包括颜料层4或其局部层以及裂纹形成层3。颜料10、11的形状和尺寸与颜料孤岛31(或颜料段41)的形状和尺寸对应。
[0053] 裂纹形成层有助于颜料的
稳定性,或者裂纹形成材料可具有功能特性(例如
荧光染料或磁性颗粒)。
[0054] 已知有产生裂纹模板的不同可能性。
[0055] 在第一种实施方案中,在物理干燥期间,施加在载体箔材的整个区域上的分散剂在足够高的最低成膜
温度(MFT>50℃)下开裂。该分散剂由分散在水中的颗粒组成,这些颗粒是有机
聚合物(例如基于聚
丙烯酸酯、聚苯乙烯等)、无机物(例如二氧化硅、二氧化钛、三氧化二铝等)、或者它们的混合物。为了确保裂纹模板在水中的溶解性,可添加水溶性化合物(例如糖分子、
淀粉或聚乙二醇等)。
[0056] 在另一个实施例中,利用溶胶-凝胶技术产生裂纹模板。在此使用金属和非金属的醇化物,该醇化物通过
水解和缩合反应形成溶胶颗粒。最终它们形成凝胶,该凝胶在薄层形态下易于在干燥过程中形成裂纹。
[0057] 在另一个实施例中,将具有高收缩率的脆性紫外光固化漆满涂在载体箔材上。在辐射固化过程中,由于收缩而形成遍布的裂纹。
[0058] 该裂纹模板例如可通过
金属化处理来获得颜料。在理想情况下,上述紫外光固化漆设计为在水中自我剥离(水溶性紫外光固化漆)。对于非水溶性紫外光固化漆,可想到利用水溶性
中间层使颜料在水中从起始箔材上剥离。然后在载体箔材2上设置相应的释放层22。该释放层22可溶于溶剂,优选可溶于水溶剂,或者可溶于有机溶剂。
[0059] 同样,带有胶的反
层压箔材可使颜料从载体箔材剥离,胶随后被溶解并由此释放出颜料。下面将参照图4和图5更详细地说明这种变化形式。
[0060] 裂纹形成的控制对于颜料的尺寸分布和形状起着决定性作用,并且取决于所选择的裂纹模板产生方法。在对分散剂进行物理干燥的情况下,孤岛尺寸(=颜料尺寸)的调节是通过已知的参数进行的,例如最低成膜温度、层厚、粒度、添加剂或干燥条件。
[0061] 图2a示出了裂纹模板的图像,其中裂纹形成了很多孤岛,这些孤岛的尺寸在一定尺寸范围内。孤岛尺寸和颜料尺寸<100微米,尤其是在10至30微米范围内(面积为100至900平方微米)。
[0062] 另外,已知的是,第一代裂纹从印刷图像的边缘向内垂直地撕裂,而第二代裂纹平行于印刷图像的边缘出现,由此处于第一代裂纹之间。由此产生的梯状裂纹模板导致产生矩形孤岛或颜料。图2b示出了具有稍大一些的孤岛的相应裂纹模板的图像。在此,颜料尺寸也小于100微米,但是在20至60微米范围内(面积为400至3600平方微米)。
[0063] 但是,随着距印刷图像边缘的距离的增大,这种效果会减弱。如果仅需要矩形孤岛,那么应将箔材印刷为条带状。
[0064] 图3示出了载体2上的裂纹形成层3的三个条带。为了便于说明,在图中从上至下示出了干燥和裂纹形成的阶段。时间箭头t表示在此从上到下是一个时间过程。湿裂纹形成层3仍然没有裂纹。在干燥时,第一个裂纹32a从条带的边缘向内出现。然后,第一代裂纹32b在整个条带上从一边延伸到另一边。随后出现平行于边缘的裂纹32c。干燥后的裂纹形成层包括近似矩形的颜料孤岛31以及处于它们之间的裂纹32。
[0065] 也可通过其它方式实现六边形孤岛和颜料。
[0066] 对于基于紫外光固化漆的裂纹模板,可在辐射固化过程中通过压印工具上的适当结构引入预定的破裂点。压印工具例如在紫外光固化漆中压出两个缺口(参见纳米压印),由此在辐射固化之后,由于收缩,在两个缺口之间的最短距离处引发裂纹。现在,通过特定的缺口布置形式,能够有针对性地将裂纹控制为线条和格栅的形式。
[0067] 图6在最上一行中示出了布置在载体基材2上的裂纹形成层中的缺口62。缺口62仅用作裂纹形成的核心点,因此与随后的裂纹32相比可较小,尤其是较窄和较短。同样,缺口62只需要部分地延伸到裂纹形成层3中。将颜料层施加到裂纹形成层上,由此出现颜料段
41。
[0068] 由于缺口的相对布置形式和缺口本身的类型的有很多,因此孤岛和颜料的形状也多种多样。
[0069] 在图6的第二行中,三
角形边缘缺口62a用于产生直线裂纹32,由此产生矩形颜料10a。第三行示出了通过星形缺口62b的相应布置形式可产生方形颜料10b。
[0070] 当然,通过这种方法,也能很轻松地利用缺口62c产生六边形颜料10c,这种缺口62c产生彼此成120°角的裂纹32,类似于三尖星。
[0071] 颜料层或一个或多个局部层尤其可通过气相沉积方式产生,例如利用PVD喷涂产生。在此情况下,可施加前述的局部层或局部层的子层。或者,也可通过凹版印刷或柔版印刷法来施加局部层,尤其是金属层。
[0072] 可选地,在将残留段从基材剥离之后,还可将基材重用于此方法。在具有浮凸结构的基材上,可并排地多次产生第一箔材、裂纹形成层和颜料层。由此能节省材料成本和减少工艺步骤。
[0073] 附图标记列表
[0074] 10、10a、10b、10c、11 颜料
[0075] 2 起始基材
[0076] 21 起始基材的载体层
[0077] 22 起始基材的剥离层
[0078] 3 裂纹形成层
[0079] 31 颜料孤岛
[0080] 32、32a、32b、32c 裂纹
[0081] 4 颜料层
[0082] 41 颜料段
[0083] 42 残留段
[0084] 5 中间基材
[0085] 51 中间基材的支撑层
[0086] 52 中间基材的粘合层
[0087] 54 带有颜料段的粘合剂层
[0088] 55 自由粘合剂层段
[0089] 62、62a、62b、62c 用于形成裂纹的核心点