多層磁性顏料片和箔的制作方法

專利名稱：多層磁性顏料片和箔的制作方法
背景技術：
1.發明領域本發明涉及顏料和箔。尤其涉及到帶有磁性層的多層顏料片和箔片，及與帶有磁性層的多層顏料片結合在一起的顏料混合物。
2.相關技術各種顏料，著色劑以及箔已經被發展到廣泛的應用領域。例如，磁性顏料已經被開發應用于如裝飾炊具，帶圖案的表面，及安全設備。同樣，變色顏料也已經被開發應用于如化裝品，墨水，鍍膜材料，裝飾品，陶制品，汽車涂料，防偽熱貼郵，以及用于安全文件和貨幣的防偽墨水。
變色顏料，著色劑以及箔具有隨著入射光角度的變化，或隨著觀察者的觀察角度而改變顏色的特性。顏料和箔的變色特性可以通過光學薄膜的適當設計或通過對用來形成顏料片或箔鍍膜結構的分子形式的定向來控制。通過改變參數，如形成顏料片和箔的各層的厚度以及每層的折射率可獲得所需要的效果。觀察到的對于不同觀察角或不同入射角的顏色的變色是由組成各層的材料的選擇性吸收及波長依存干涉效應的混合結果。由經過多重反射的光波的重疊而產生的干涉效應產生了在不同角度觀察到的顏色的變色。由于由在特定波長選擇性地被加強的一種材料的各層內光路長度的不同而引起的干涉效應的變化，隨著觀察角度的變化，最大反射的位置和強度產生變化。
各種方法被用來獲得這種變色效果。例如，通常由多層薄膜做成的多層小片被散入一種媒介如涂料或墨水，隨后這種媒介被涂在某一物體的表面。這種薄膜片也可被鍍色以達到所需的顏色和光學效果。另一種方法是將帶有變化層的小金屬或硅基片密封，再將此密封的基片散入一種媒介如涂料或墨水。此外，箔片也可以由在一個基片材料上的多層薄膜做成。
制作一個多層薄膜結構的一種方法是將其做在具有一個釋放層的一個可變形的網狀材料上。將各層沉積在網上的方法在形成薄膜鍍膜結構的技術中已為大家所熟悉，如物理汽相沉積(PVD)，噴涂，或類似的方法。多層薄膜結構隨后被從網狀材料上取下，以形成薄膜變色片，這可以加到一種聚合媒介如用作墨水或涂料的各種顏料工具。除了變色片外，添加濟可以被加到墨水或涂料中以獲得所需的變色效果。
變色顏料或箔由包括相同基礎層的一個多層薄膜結構做成。這些層包括以不同的順序疊放的一層或多層的吸收層，一層或多層的介質層，以及附加性的一種反射層。鍍膜層可以有一個對稱的多層薄膜結構，如吸收層/介質層/反射層/介質層/吸收層；或者吸收層/介質層/吸收層。
鍍膜層也可以有一個非對稱的多層薄膜結構，如吸收層/介質層/反射層。
例如，菲利普(Phillips)等人所有的美國第5,135,812號專利描述了帶有幾個不同結構層，如透明介質層和半透明金屬層的變色薄膜片，該專利附此作為參考。在菲利普等人所有的美國第5,278,590號專利中描述了一種對稱三層光干涉膜，該鍍膜包括基本上為相同材料和厚度的第一和第二部分透射吸收層，以及置于第一和第二吸收層之間的一個介質間隔層，該專利附此作為參考。
菲利普等人所有的美國第5,571,624號專利描述了用于涂料的變色小片，該專利附此作為參考。這些小片由一個對稱的多層薄膜結構形成，其中一個第一半不透明層如鉻層被置于一個基座上，一個第一介質層被置于第一半不透明層上。一個不透明反射金屬層如鋁被置于第一介質層上，接著是與第一介質層相同材料和厚度的第二介質層。一個與第一半不透明層相同材料和厚度的第二半不透明層被置于第二介質層上。
關于磁性顏料，菲利普等人所有的美國第4,838,648號專利(下文簡稱“菲利普’648”)描述了一種薄膜磁性變色結構，其中磁性材料可以被用作反射層或吸收層。一種被提到的磁性材料為一種鈷鎳合金。菲利普‘648發明了帶有下列結構的薄片和箔染色的上層/吸收層/介質層/磁性層/基層；染色的上層/吸收層/介質層/磁性層/介質層/吸收層/染色的上層以及粘接層/磁性層/介質層/吸收層/可釋放硬膜層/基層。
通過將磁性片暴露于一種磁力以在顏料結構中產生物理變體來形成格子表面。例如，巴特扎(Batzar)等人所有的美國第6,103,361號專利(下文中簡稱為“巴特扎專利”)采用由可磁化材料做成的顏料來裝飾廚具。特別是，巴特扎專利是用來控制不繡鋼片在聚合氟化合物釋放鍍膜中的方向以使格子中至少有一些片的長度大于鍍膜層的厚度。格化基座通過對位于鍍膜的基層下面的可磁性化模具的邊緣施加磁力以改變顏料片在鍍膜中的方向來形成，因而形成一種圖像效果或圖像格。不過，巴特扎并沒討論采用磁性層的光學薄膜堆或片晶。再者，雖然在巴特扎專利中的不繡鋼片適用于裝飾廚具，但它們的反射效果卻很差。
普拉特(Pratt)等人所有的美國第2,570,856號專利(下文中簡稱“普拉特”)討論了基于鐵磁金屬片上的金屬顏料片。不過，和巴特扎一樣，普拉特采用了很差的反射金屬，也沒有提到用光學薄膜堆。
柏木(Kashiwagi)等人的美國第5,364,689號和5,630,877號專利(下文一起簡稱 “柏木專利”)描述了用來生成由磁性形成的涂料格的方法和裝置，這些專利附此作為參考。柏木專利提出了使用一種磁性涂料層，它包括在一個涂料媒介中的非球形磁性粒子。一個帶有具有所需格子形狀的磁場線的磁場施加在該涂料層上。最終的格子則由在硬化了的涂料中的磁性粒子的不同指向生成。
史密德(Schmid)等人的歐洲專利公開第EP686675B1號專利(下文簡稱“史密德”)試圖在多層顏料片中加入一個磁性層，該專利描述了層變色結構，包括如下所示的位于介質層和中心鋁層之間的一層磁性層氧化物/吸收層/介質層/磁體/鋁/磁體/介質層/吸收層/氧化物因此，史密德先用鋁片，然后將這些鋁片鍍上磁性材料。不過，覆蓋的磁性材料減弱了顏料的反射特性，這是因為鋁是第二亮的金屬(繼銀之后)，這意味著任何磁性材料都會減弱反射能力。再者，史密德用由球磨生成的鋁片，而球磨限制了能夠獲得的層光滑度。
理查特(Richter)等人的專利公開第EP70508A1號(下文簡稱“理查特”)描述了用磁頭劃線來提供三維效果的方法。理查特描述了在一個空間變化的磁場中排列磁性顏料而得到的三維的效果。理查特采用了標準的顏料(鐵酸鋇，鐵酸鍶，釤/鈷，鋁/鈷/鎳合金，以及通過燒結及快速淬火而成的金屬氧化物)，沒有一種是由光學薄膜堆組成。更確切地說，這些粒子都是硬磁類型。理查特在鍍膜的頂面或兩面上使用了電磁極片。不過，理查特使用了一種移動系統，并要求“描繪”圖案。“描繪”需要花時間，這不利于批量生產工序。
史丹因閣柔(Steingroever)等人的美國第3,791,864號專利(下文簡稱“史丹因閣柔”)描述了通過磁格定向磁粒的一種格化方法，該磁格生成在預先由一個磁場格化的基膜層內。基膜包括MOx6Fe2O3類的磁粒子，其中M可以是元素鋇，鍶，鈷或鉛中的一種或多種。在鍍上一個連續的液體基膜層之后，將其硬化，接著基膜區域被一個磁場磁化。隨后，涂上帶有懸浮磁性粒子的顏料媒介。懸浮的磁粒最后被來自基膜磁格中的磁力定向，產生了最終的格子。不過，史丹因閣柔的不足之處是在基膜中出現散射磁像，這會將散射的圖像傳到頂層鍍膜層。這種分辯率的減低是由于高磁場在可能生成的分辯率中受到限制。這種限制是由所需的磁像周圍的高磁場線產生的，因此影響基膜中的不需磁化的磁粒，而使圖像變得模糊。
因此，有必要改善帶磁性的多層顏料片和箔，以克服或避免上述的問題和局限。
發明概要根據實施例和在此廣泛描述的本發明提供了帶有磁性的顏料片和箔。顏料片可以在一個磁核層的相對面上有一個對稱的鍍膜結構，也可以有一個所有層都在磁性層的一面上的非對稱鍍膜結構，或者是包圍一個磁核的一個或多個密封鍍膜。.顏料片和箔的鍍膜結構包括至少一層磁性層和附加性的一層或多層反射層，介質層及吸收層。在本發明的變色實施例中，鍍膜結構包括在磁性層和反射層上的介質層，及在介質層上的吸收層。本發明的非變色實施例，包括一個在兩個反射層之間，或者被一個反射層密封的磁性層，在兩個介質層之間或者被一個介質層密封的磁性層，在兩個磁性層之間或被一個磁性層密封的介質層，以及一個由著色層密封的一個磁性層。
變色實施例顯示離散的變色，以便在第一個入射角或觀察角有一個第一種顏色，而在第二個入射或觀察角有與第一種顏色不同的第二種顏色。顏料片可以被散入液體媒介，如涂料或墨水以生成用于到物體或紙張的著色成分。箔可以粘接到各種物體上或可以作在一個載體基座上。
通過下面的描述和所附的權利要求書，本發明的這些和其他特點將會更明了，或者可以通過對下文中的實施例進行實踐而得以了解。
圖示簡述為了更好地說明本發明所具有的上述及其他的優勢和特點，上述簡要描述的本發明將通過下列所附的圖示中的實施例進行說明。應該知道這些圖示只是本發明典型的實施例，所以并不能看作對本發明范圍的限制，通過所附的圖示將對本發明進行詳細具體的說明，其中

圖1是根據本發明的一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖2是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖3是根據本發明的又一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖4是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖5是根據本發明的又一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖6是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖7是根據本發明的又一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖8是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖9是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖10是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖11是根據本發明的另一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意12是根據本發明的又一個實施例的磁性片的鍍膜結構的示意圖；圖13是根據本發明的一個實施例的磁性箔片的鍍膜結構的示意圖；圖14是根據本發明的另一個實施例的磁性箔片的鍍膜結構的示意圖；圖15是根據本發明的另一個實施例的磁性箔片的鍍膜結構的示意圖；圖16是根據本發明的另一個實施例的光學粒子的鍍膜結構的示意圖；及圖17是根據本發明的另一個實施例的光學粒子的鍍膜結構的示意圖。
發明詳述本發明涉及帶有磁性層的多層顏料片和箔，及帶有磁性顏料片的顏料成分。顏料片與箔可用來生成用肉眼無法被觀察到的保密特性，和給保密器件生成三維圖像，或者給一個產品添加裝飾特性。這些肉眼無法看到的保密特性是通過將磁性層埋在顏料片或箔的其它層之間提供的，這樣，只有上面的各層暴露在外面。
類似于三維的效果可以通過將顏料片或箔暴露于一個外磁力來提供，因而使顏料的一些平面與鍍膜層的表面垂直定向。沒被定向的顏料的平面與鍍膜層表面平行。類似于三維的效果是由于粒子的排列，而使縱橫比與磁場定向，也就是說，顏料的最長部分與磁場線對齊。在這種情況下，顏料的表面就偏離觀察者，偏離的程度取決于磁力的強弱。在極限或最大定向條件下，鍍膜呈黑色。當偏離黑色時，就慢慢地變為顏料平面表面的顏色，也就是說，變色，非變色，例如，藍色，或者如鋁為銀色。結果得到的是一個有色的類似于三維的效果，類似于隨著觀察角的變化而移動的全息效果。通過使用磁性顏料生成類似于三維圖像的方法，在一個題為《通過使用磁性顏料生產有圖案的鍍膜物體的方法》的待審美國專利申請第13676.167號中有詳細說明，該發明附此作為參考。
與許多現有的磁性顏料片不同的是，本發明的顏料片不僅由可磁化材料構成，而且包括可磁化和非可磁化材料。例如，本發明包括帶有一個埋在一個或多個反射層內的磁性層的顏料片。在另一個實施例中顏料片包括一個被介質層包圍的磁核。而在另一個實施例中，顏料片包括一個由磁性層包圍的介質核。
當磁性層在反射層之間或之內時，本發明與現有技術相比有一個重大改進，那就是可以獲得更高的色度和亮度。通過將顏色較暗的磁性材料放在反射層中，本發明可以完成兩個目標1)維持反射層的反射率；及2)觀察者將不能將內部沒有磁性材料的變色顏料片與帶有磁性材料的顏料片區分開。例如，將兩個鍍膜的物體并排放在一起，一個在鍍膜層內帶有磁性材料而另一個沒有，但對觀察者來說，兩者看起來是一樣的。不過，除了變色效果外，磁性變色顏料片還提供了一個隱蔽的保密特性。這樣，用一個磁性探測系統，顏料片中的磁性隱蔽信號就可以用如一個法拉第旋轉探測器讀出。
在本發明的各個實施例中，顏料片和箔隨著入射光角度或觀察者的觀察角度的變化會有較大的色度和色調的變化。這種光學效果，也就是大家所知的角度染色性或“變色”，使一個觀察到的顏色隨著照明或觀察者角度而變化。因此，這種顏料片和箔在第一個入射角或觀察角度呈現第一種顏色，在第二個入射角或觀察角度呈現與第一種顏色不同的第二種顏色。顏料片可以被散入液體媒介如涂料或墨水以生成用于物體或紙張上的各種變色著色成分。箔可以被粘壓到各種物體上，或也可以被做在一個載體基座上。
一般說來，變色顏料片可以在一個磁核層的相對面上有一個對稱的鍍膜結構，可以有一個非對稱的鍍膜結構，其中大多數的層在磁核層的一邊上，或者，可以做成包著一個磁核的一層或多層密封鍍膜層。顏料片和箔的鍍膜結構通常包括一個帶有一個磁性層和其它附加層的磁核，在磁核上的一個介質層，及在介質層上的一個吸收層。
本發明的變色顏料片和箔可以通過用傳統的眾所周知的鍍膜結構的薄膜沉積技術形成。這種薄膜沉積技術的不限定例包括，物理汽相沉積(PVD)，化學汽相沉積(CVD)，等離子加強(PE)的變體如等離子加強化學汽相沉積(PECVD)，或下游等離子加強化學汽相沉積，噴射，電解沉積，和其它類似的可以形成分離和均一薄膜層的沉積方法。
本發明的變色顏料片可以通過各種生產方法制成。例如，顏料片可以通過一個網狀鍍膜工序形成，其中各層按順序用傳統的沉積技術沉積在一個網狀材料上，以形成一個薄膜結構，該結構接著被破碎，并從網上取下，例如用溶解劑，以形成許多薄膜片。
在另一個制作方法中，包括至少一層磁性層的一層或多層的薄膜層被沉積在一個網上以形成一個薄膜，該薄膜該結構接著被破碎，并從網上取下，以形成許多顏料預備片。如果需要預備片還可以被磨得更碎。在隨后的密封工序中預備片被鍍上剩余層或多層剩余層，以形成許多顏料片。一種類似的工序在2000年二月24日申請的美國第09/512,116號專利申請中有詳細的描述，此發明附此作為參考。
在另一種制作方法中，磁性粒子可在隨后的一個密封工序被鍍膜，以形成許多顏料片。當一個密封工序被用來形成顏料片的外圍層時，每個相應的密封層是一個由一種材料組成的連續層，并在顏料結構周圍有幾乎相同的厚度。在本發明的一些實施例中，密封層可以是一種有色的介質材料或一種加有著色劑的有機層。
現在回到示意圖中，其中相似的結構用相似的名稱表示，這些圖示只顯示為理解本發明所需的結構。圖1是根據本發明的一個實施例的一種反射磁性顏料片(“RMF”)20。反射磁性顏料片20是一個有一個基本對稱的薄膜結構的三層設計，包括一個中心磁性層22和在中心磁性層的一個或兩個相對主表面上的至少一個反射層。因此，反射磁性顏料片20包括一個置于一個反射層24和一個相對的反射層26之間的磁性層。通過將磁性層放在高反射的反射層之間，如鋁，反射層的光學特性不會受到影響，顏料片仍保持高反射。反射磁性顏料片20可以被用作顏料片或者也可以被用作如在一個變色顏料片中的帶有附加層的一個中心部分。在變色顏料片中，維持高反射層對于保持高亮度和色度來說非常重要。反射磁性顏料片20的鍍膜結構中的每一層將在下面進行更為詳細的討論。
磁性層22可以用任何磁性材料做成，如鎳，鈷，鐵，釓，鋱，鏑，鉺，以及它們的合金或氧化物。例如，可以用鈷與鎳的重量比分別為約80％和約20％的一種鈷鎳合金。在鈷鎳合金中這些金屬的比例可以上下變化10％，仍能獲得所需的結果。因此，鈷在合金中的重量比可以從約70％到約90％，而鎳在合金中的重量比則可為從約10％到約30％。其它合金的例子包括鐵/硅，鐵/鎳，鐵/鈷，鐵/鎳/鉬，以及它們的混合物。也可用硬磁類SmCo5，NdCo5，Sm2Co17，Nd2Fe14B，Sr6Fe2O3，TbFe2，Al-Ni-Co，以及它們的混合物，及Fe3O4，NiFe2O4，MnFe2O4，CoFe2O4，等尖晶石鐵酸鹽，或YIG或GdIG等石榴石，以及它們的混合物。可以根據反射或吸收特性以及磁性特性對磁性材料進行選擇。當用作反射層時，磁性材料被沉積到一個厚度使其幾乎不透明。當用作吸收層時，磁性材料被沉積到一個厚度使其不是幾乎不透明。用作吸收層時，磁性材料的典型厚度為從約2納米到約20納米。
雖然可以用范圍廣泛的磁性材料，但是在本發明中的一些實施例中最好是用“軟”磁鐵。這里的“軟磁鐵”指的是任何具有鐵磁特性的材料，但在與一個磁力接觸后其剩磁幾乎為零。軟磁鐵對附加磁場的反應迅速，但有很低(矯頑磁場(Hc)＝0.05-300(奧斯特))或者零矯頑磁力，或在拿去磁場后保持很低的磁力線。同樣，這里的“硬磁鐵”(也叫作永久磁鐵)指的是導磁率遠遠大于1任何材料及具有磁滯特性的任何材料。
本發明的顏料片和箔中用來做成磁性層的磁性材料的矯頑磁力最好小于約2000奧斯特(Oe)，小于約300奧斯特更好。矯頑磁力指的是一種材料被一個外來磁場消磁的能力。矯頑磁力的值越高，磁場移走后要用來消磁的磁場就越強。在本發明的一些實施例中，磁性層最好是“軟”磁材料(容易被消磁的)，這與具有很強的矯頑磁力的“硬”磁材料正好相反(很難被消磁)。根據本發明的磁性變色設計的箔，顏料或著色劑的矯頑磁力最好在約50奧斯特到約300奧斯特的范圍內。這些矯頑磁力比在標準的記錄材料中低。因此，在磁性變色顏料片和磁性非變色顏料片中用軟磁鐵的本發明的最佳實施例是對傳統技術的一種改進。顏料片中使用軟磁材料使顏料片更容易散開而不會結塊。
磁性層22可以做成有約200埃()到約10000埃的合適物理厚度，最好是從約500埃到約1500埃。不過，業內人士可以從本發明中看出，磁性層的最佳厚度將隨著所用的特定磁性材料以及使用目的而變化。例如，根據光學要求，一個磁性吸收層的厚度將比一個磁性反射層薄，而一個隱蔽磁性層的厚度則只取決于材料的磁性。
反射層24和26可以由各種反射材料做成。雖然也可用非金屬反射材料，但是目前最好的材料是一種或多種金屬，一種或多種金屬合金，或者它們的混合物，這是因為它們的反射率較高而且也易于使用。用于反射層的合適金屬材料的不限定例子包括鋁，銀，銅，金，鉑，錫，鈦，鈀，鎳，鈷，銠，鈮，鉻，和它們的混合物或合金。這些可以根據需要進行選擇。反射層24和26可以做成有約400埃到約2000埃的合適物理厚度，最好是從約500埃到約1000埃。
在另一個實施例中，相對的介質層可以附加性地加到反射層24和26上。這些介質層為反射磁性顏料片20增加了持久力，堅硬度和防腐能力。或者，可以用一層密封介質層將反射層24，26和磁性層22幾乎包起來。為了顏料片的顏色效果，介質層可以是透明的，或者可以有選擇性吸收。用于介質層的合適介質材料的例子將在下邊進行描述。
圖2是根據本發明的一個實施例的基于反射磁性顏料片的一種磁性變色顏料片40。顏料片40通常是一個在反射磁性顏料片42的相對面上有各層的對稱多層薄膜結構。這樣，第一和第二介質層44和46分別在反射磁性顏料片42的相對面上，第一和第二吸收層48和50分別在介質層44和46層上。反射磁性顏料片與上文討論的圖1中的相同，下面對介質層和吸收層進行更為詳細的討論。
介質層44和46在顏料片40的薄膜堆結構中起著間隔器的功能。這些層被做成具有一個有效的光學厚度以便提供干涉顏色和所需的變色特性。為了有助于顏料片的顏色效果，介質層可以是透明的，或者具有選擇性吸收。光學厚度是一個大家熟知的光學參數，定義為乘積ηd，其中η表示層的折射率，d表示層的物理厚度。通常，一層的光學厚度用四分之一波長光學厚度(QWOT)來表示，也就是相當于4ηd/λ，其中λ表示一個滿足四分之一波長光學厚度條件的波長。根據所需變色，介質層的光學厚度范圍可以從在約400納米的設計波長時的約2QWOT到在約700納米的設計波長時的約9QWOT，最好是在400到700納米的時為2到6QWOT。根據所需的顏色特性，介質層的物理厚度通常為約100納米到約800納米。
用于介質層44和46的合適材料包括那些具有“高”折射率的材料，這里指的是折射率大于約1.65，以及那些“低”折射率的材料，這里指的是約為1.65或更小。介質層的每一層可以由單一材料或多種材料的混合物做成。例如，介質層可以只由一種低折射率材料或只由一種高折射率材料做成，可以由兩種或多種低折射率材料的混合或多次層做成，可以由兩種或多種高折射率材料的混合或多次層做成，或可以由低折射率材料和高折射率材料的混合或多次層做成。另外，介質層可以一部分或全部由高/低介質光學堆做成，這將在下面進行詳細討論。當一個介質層的一部分由介質光學堆做成時，介質層的其余部分可以由如上所述的單一材料或各種材料的混合物做成。
適合用于介質層的高折射率材料的例子包括硫化鋅(ZnS)，氧化鋅(ZnO)，氧化鋯(ZrO2)，二氧化鈦(TiO2)，鉆石碳，氧化銦(In2O3)，氧化銦錫(ITO)，五氧化鉭(Ta2O5)，，氧化鈰(CeO2)，氧化釔(Y2O3)，氧化銪(Eu2O3)，氧化鐵如四氧化三鐵(Fe3O4)和三氧化二鐵(Fe2O3)，氮化鉿(HfN)，碳化鉿(HfC)，氧化鉿(HfO2)，氧化鑭(La2O3)，氧化鎂(MgO)，氧化釹(Nd2O3)，氧化鐠(Pr6O11)，氧化釤(Sm2O3)，三氧化銻(Sb2O3)，一氧化硅(SiO)，三氧化硒(Se2O3)，氧化錫(TiO)，三氧化鎢(WO3)，以及它們的混合物等等。
適合用于介質層的低折射率材料包括二氧化硅(SiO2)，氧化鋁(Al2O3)，氟化金屬如氟化鎂(MgF2)，氟化鋁(AlF3)，氟化鈰(CeF3)，氟化鑭(LaF3)，氟化鈉鋁(如Na3AlF6或者Na5Al3F14)，氟化釹(NdF3)，氟化釤(SmF3)，氟化鋇(BaF2)，氟化鈣(CaF2)，氟化鋰(LiF)，以及它們的混合物或者是任何折射率約為1.65或更小的其他低折射率材料。例如，有機單體和聚合體都可以用作低折射率材料，包括，二烯或烯烴如丙烯酸鹽(如甲基丙烯酸酯)，全氟烷基，聚四氟乙烯(Teflon)，氟化乙丙烯(FEP)，以及它們的混合物等等。
值得一提的是上述介質材料中有好幾種通常是以非理想配比的形式存在，這通常取決于用來將介質材料沉積為鍍膜層的具體方法，上述的化學名稱指大約的化學計量。例如，一氧化硅和二氧化硅的硅與氧的標稱比例分別為1∶1和1∶2，但是一個特定介質鍍膜層的實際硅氧比與這標稱值多少有些不同。這些理想配比的介質材料也在本發明的范圍內。
如上所述，介質層可以由有低折射率(L)和高折射材料(H)交替層的高/低介質光學堆做成。當一個介質層由高/低介質堆做成時，變色角度取決于介質堆中各層折射率的組合。適合用于介質層的堆結構例包括低高(LH)，高低(HL)，低高低(LHL)，高低高(HLH)，高低高低(HLHL)，低高低高(LHLH)，或(低高低)n或(高低高)n，其中n＝1-100，以及它們的重疊和混合。在這些堆中，例如低高(LH)表示一個低折射率材料和一個高折射率材料的分離層。在另一個實施例中，高/低介質堆做成有梯度的折射率變化。例如，介質堆可以由有從低到高梯度折射率，從高到低梯度折射率，[低到高到低]n梯度折射率，[高到低到高]n梯度折射率的各層，這里n＝1-100，以及它們的重疊和混合做成。梯度折射率是由相鄰層的折射率的一個梯度變化，低到高的折射率或高到低的折射率形成的。層的梯度折射率可以通過在沉積過程中改變氣體或者以不同比例同時沉積兩種材料(如低和高)形成。各種高/低光學堆可以用來加強變色性能，為介質層提供減反射特性，及改變本發明顏料片的可能的顏色空間。
每層介質層可以由相同的材料或不同的材料做成，可以有相同或不同的物理或光學厚度。當介質層由不同的材料做成或有不同的厚度時，顏料片的每一面會呈現不同的顏色，并且得到的顏料片或涂料的混合物將呈現一種由該兩種顏色結合而得到的一種新顏色。最終顏色將基于來自顏料片兩面的兩種顏色的疊加理論。在許多顏料片中，最終顏色將是來自不同的面向觀察者的顏料片的隨意分布的兩種顏色的疊加。
顏料片40的吸收層48，50可以由任何具有所需吸收特性的吸收材料做成，包括那些在電磁光譜的可見部分中均一吸收和非均一吸收的材料。因此，選擇性吸收材料或非選擇性吸收材料都可以使用，這取決于所需的顏色特性。例如，吸收層可以由沉積一定厚度的非選擇性吸收的金屬材料做成，在該厚度吸收層至少是部分吸收或半不透明的。適合做吸收材料的非限定例包括金屬吸收材料如鉻，鋁，鎳，銀，銅，鈀，鉑，鈦，釩，鈷，鐵，錫，鎢，鉬，銠，和鈮，以及它們相應的氧化物，硫化物和碳化物。其它合適的吸收材料包括碳，石墨，硅，鍺，金屬陶瓷，三氧化鐵或其它金屬氧化物，混于一個介質矩陣中的金屬，和其它在可見光譜中能夠起到均一或選擇性吸收層的材料。上述吸收材料的各種化合物，混合物，或合金也可以用來做顏料片40的吸收層。
適合上述吸收層材料的合金例包括鉻鎳鐵合金，不繡鋼，耐鹽酸鎳基合金(如鎳-鉬-鐵；鎳-鉬-鐵-鉻；鎳-硅-銅)以及含鈦合金，如鈦碳混合物(Ti/C)，鈦鎢混合物(Ti/W)，鈦鈮混合物(Ti/Nb)，和鈦硅混合物(Ti/Si)，以及它們的混合物。如上所述，吸收層也可以由具有吸收特性的金屬氧化物，金屬硫化物，金屬碳化物或者它們的混合物做成。例如，一種較合適的吸收氟化材料為氟化銀。適合用于吸收層的化合物的其它例包括含鈦化合物，如氮化鈦，氮氧化鈦(TiNxOy)，碳化鈦(TiC)，碳氮化鈦(TiNxCz)，氮氧碳化鈦(TiNxOyCz)，硅化鈦(TiSi2)，硼化鈦(TiB2)，以及它們的混合物。在TiNxOy和TiNxOyCz中，最好是x＝0到1，y＝0到1，z＝0到1，其中在TiNxOy中x+y＝1，在TiNxOyCz中x+y+z＝1。對于TiNxCz，最好是x＝0到1，z＝0到1，并且x+z＝1。或者，吸收層可以由鈦矩陣中的含鈦合金組成，或者可以由鈦合金矩陣中的鈦組成。
業內人士可以看出吸收層也可以由磁性材料做成，如鈷鎳合金。由于減少了所需的材料的數量，這樣可以簡化磁性變色器件或結構的制造。
吸收層的物理厚度范圍可從約30埃到約500埃，最好是從約50埃到約150埃，這取決于吸收層材料的光學常量以及所需的波峰變化。每層吸收層可以由相同的材料或不同的材料做成，每層可以有相同或不同的物理厚度。
在另一個顏料片40的實施例中，可以提供一個非對稱的變色顏料片，它包括一個帶有與圖2中所示的反射磁性顏料片42的一面上相同各層的薄膜堆結構。因此，非對稱變色顏料片包括反射磁性顏料片42，在反射磁性顏料片42上的介質層44，及在介質層44上的吸收層48。其中的每一層可以由相同的材料組成，并可以有相同的厚度，與上述顏料片40的相應各層一樣。此外，非對稱變色顏料片可以通過一個網狀鍍膜工序做成，如上所述的將各層按順序沉積到一個網狀材料上以形成一個薄膜結構，它們隨后被破碎并從網上取下以形成許多的顏料片。
在另一個實施例中，顏料片40可以沒有吸收層。在該實施例中，相對的介質層44和46由上述的高/低介質光學堆做成。因此，介質層44和46可以被做成使顏料片40的鍍膜結構為(高低)n/反射磁性顏料片/(低高)n，(低高)n/反射磁性顏料片/(高低)n，(低高低)n/反射磁性顏料片/(低高低)n，(高低高)n/反射磁性顏料片/(高低高)n，或其它類似的結構，這里n＝1到100，低和高層在一個設計波長下為四分之一波長(QW)。
圖3是根據本發明的另一個實施例的一種反射磁性片或粒子(“RMP”)60。RMP 60是一個帶有一層幾乎包著并密封一核心磁性層64的反射層62的兩層設計。通過將磁性層插入反射層中，反射層的光學特性不會受到影響，反射層仍保持高反射率。RMP 60可以被做成一個顏料粒子，或被用作帶有附加層的核心部分。磁性層和反射層可以由與上述反射磁性顏料片20相同的材料組成。
在另一個實施例中，一個介質層可以附加性地被加到反射層62上，以增加RMP60的持久性，硬度和抗腐性。介質層可以是透明的，或可以有選擇性吸收，以助顏料片的顏色效果。
圖4是基于本發明的其他實施例的密封反射磁性顏料片或者RMP的一個磁性變色顏料片80的鍍膜結構(帶有陰影線的)。顏料片80有一個磁核段82，它或是反射磁性顏料片或是RMP，可以通過用一個幾乎包圍磁核段82的密封介質層84來進行表面鍍膜。鍍在介質層84上的一個吸收層86為顏料片80提供一個外密封層。圖4中顏料片80一邊的半球虛線表示介質層84和吸收層86可以由圍繞著磁核段82的連續層做成。
或者，磁核段82和介質層可以以薄膜心片堆的形式存在，其中相對的介質層84a和84b預先做在磁核段82(反射磁性顏料片)的上表面和下表面上，但不在至少一個側面上，吸收層86密封薄膜堆。一個密封工序也可以用來在顏料片80上形成附加層，如封頂層(沒有圖示)。顏料片80顯示一個離散的變色，使顏料片在第一個入射角或觀察角時有一個第一種顏色，而在第二個入射角或觀察角時有與第一種顏色不同的第二種顏色。
在又一個實施例中，顏料片80可以沒有吸收層。在該實施例中，介質層84由類似于前面所述的介質光學堆的連續的高/低介質光學鍍膜做成。因此，介質層84可以有如下的鍍膜結構(高低)n，(低高)n，(低高低)n，(高低高)n，或其它類似的結構，這里n＝1到100，低和高在一個設計波長下為1QW。
圖5是根據本發明的一個變色顏料片100的另一種鍍膜結構。顏料片100包括一個磁核段82，和一層單層介質層84，該介質層延伸到磁核段82的上表面和下表面，以形成一個介質鍍膜的預備片86。磁核段82可以是一個反射磁性顏料片，RMP或一個磁性層。介質鍍膜預備片86有兩個側面88和90。雖然側面90是均勻的并只由介質層84的介質材料做成，側面88有幾個明顯的分別是介質層，磁核段，介質層的表面區域88a，88b，88c。介質鍍膜預備層86的所有表面又由一個吸收層92進行鍍膜。吸收層92與介質層84和磁核段82在側面88處相接觸。
由于與前述美國專利申請09/512,116號所發明的內容相似的一個預備片鍍膜工序，通常會產生顏料片100的結構。預備片可以是一種介質鍍膜片，其中一個介質鍍膜層將反射磁性顏料片或RMP(圖4)或一個磁性層(圖10)完全包圍。用任何傳統的破碎工序，如捻磨，將預備片弄破為小尺寸的預備片。破碎后的預備片將包括一些帶有頂面和底面介質層但在預備片的側面沒有介質鍍膜的預備片，如圖2所示的顏料片40的實施例，其中反射磁性顏料片42在頂面和底面鍍有介質層44和46。其它破碎后的預備片將有一層延伸到磁核段的頂面和底面的單一介質層，而使磁核段的一個側面暴露在外，如圖5所示的介質鍍膜預備片86。由于破碎工序，幾乎所有破碎后的預備片都有一個側面的至少一部分暴露在外。破碎后的預備片的各表面隨后被鍍上一層吸收層，如圖4和5的顏料片所示。
圖6是一個復合磁性顏料片(“CMF”)120，該顏料片包括一個中心介質支持層122，在其相對的主表面上有第一和第二磁性層124，126。通過在磁性層之間插入介質層，CMF120的穩定性得到大大的加強，強度也有大幅度的提高。附加介質層(沒有圖示)可以有選擇地加到磁性層124，126上。這些附加介質層給CMF120增加了持久性，硬度和防腐能力。CMF120本身可以做為顏料片，或可以作為有附加層的磁核段。磁性層124，126可以由上述的任何磁性材料做成。
用作支持層122的介質材料最好是無機的，這是因為已經發現無機介質材料具有很好的碎性和硬性。可以使用的各種介質材料包括氟化金屬，氧化金屬，硫化金屬，氮化金屬，碳化金屬，以及它們的混合物等等。介質材料可以是晶體態，無組織態或半晶體態。這些材料是現成的，而且很容易用于物理或化學汽相沉積工序。合適的介質材料例包括氟化鎂，一氧化硅，二氧化硅，氧化鋁，二氧化鈦，氧化鎢，氮化鋁，氮化硼，碳化硼，碳化鎢，碳化鈦，氮化鈦，氮化硅，硫化鋅，玻璃片，鉆石碳，以及它們的混合物等等。或者，支持層122可以由帶有一個較高縱橫比的預先形成的介質或陶制預備片材料如天然的片晶礦石(如過氧云母，或滑石)，或由玻璃，氧化鋁，二氧化硅，碳，氧化云母鐵，鍍膜的云母，氮化硼，碳化硼，石墨，氯氧化鉍形成的人造片晶，以及各種混合物等等做成。
在另一個實施例中，不是用介質支持層122，而是各種具有足夠的拉壓強度比的半導體和導體材料可以起到支持層的功能。這些材料的例子包括硅，硅化金屬，由第III，IV，或V組元素做成的任何半導體化合物，帶有體心立方晶體結構的金屬，含陶合金成分或化合物，半導體玻璃，它們的各種混合物等等。不過，從本發明可知，提供在此描述的功能并有玻璃性質能夠起到堅硬層的作用任何支持材料都可以作為這些材料之一的替代品。
支持層122的厚度可以從約10納米到約1000納米，最好是從約50納米到約200納米，但不能將這些范圍作為硬性的限制。
圖7是根據本發明的另一個實施例的一個復合磁性粒子(“CMP”)140。CMP140是一個帶有幾乎包著并密封一個中心支持層144如一個介質層的磁性層142的兩層設計。通過將支持層插入磁性層內，CMP140的穩定性和硬度得到了大大的加強。支持層有利于增加顏料片的硬度和持久性。磁性層142可以由上述任何一種材料做成。支持層144可以由與上述用于CMF120的支持層122相同的材料做成。CMP140本身就可以做為顏料片粒子，或與它上面的附加層一起作為磁核段。例如，一個外圍介質層可以加在磁性層142上并密封它。這一外圍介質層為CMP140增加了硬度，持久性和防腐能力。
圖8是以密封形式存在一個變色顏料片160的一種鍍膜結構。顏料片160有一個薄膜核心層162，它可以由上述用于支持層122的介質或其它材料做成。核心層162的所有各面都被一個磁性層164包鍍，該磁性層可以用與上述用于反射磁性顏料片20的磁性層22相同的材料做成。或者，一個反射層168可以加在磁性層164上面。適合用于反射層168的材料包括那些用于反射磁性顏料片20的反射層24的材料。反射層有效地為顏料片160提供反射功能，并防止磁性層164被光學地呈現。核心層162和磁性層164可以提供作為一個CMP166，CMP166的上面被鍍上其它層。或者，可以如圖6所示用一個CMF替代CMP166。一個密封介質層170幾乎包圍反射層168和磁性層164。在介質層170上的一個吸收層172為顏料片160提供一個外密封層。
在密封時，各種鍍膜工序可以用來形成介質和吸收鍍膜層。例如，適合形成介質層的理想方法包括真空汽相沉積，溶膠-凝膠水解，在液床中的化學汽相沉積(CVD)，下游等離子到帶有粒子的振動盤上，以及電氣化學沉積。安弟斯(Andes)等人的美國第5,858,078號專利描述了一種合適的二氧化硅溶膠-凝膠工序，該專利附此作為參考。在本發明中有用的其它合適的溶膠-凝膠鍍膜技術在布若達拉(Brodalla)的美國第4,756,771號專利；金克(Zink)等人1989年發表于聚合材料工學(Polym.Mater.Sci.Eng)第61期，第204到208頁的題為“由溶膠-凝膠方法準備的鋁硅酸鹽玻璃的光學探頭及特性”，及麥可南(McKiernan)等人1991年發表于無機有機聚合物雜志(J.Inorg.Organomet.Polym.)第1期第87到103頁的題為“摻入由溶膠-凝膠技術準備的硅酸鹽和鋁硅酸鹽玻璃中的香豆素染料的熒光及激光特性”中都有描述；這些資料附此作為參考。
適合用于形成吸收層的理想方法包括真空汽相沉積和噴射到一個機械振動粒子床，如于1999年9月3日申請的，題為《用于生成強化干涉顏料的方法和裝置》的美國專利申請第09/389,962號中所示，該發明附此作為參考。或者，吸收層鍍膜可以通過有機金屬化合物的熱解或相應的化學汽相沉積工序進行沉積，其中化學汽相沉積工序可以在液床中進行，如由史密德(Schmid)等人的美國第5,364,467號和第5,763,086號專利中所述，這些專利附此作為參考。如果沒有進一步磨碎，這些方法將會形成一個帶有被介質和吸收材料的密封核心段。在帶有多層密封膜的顏料片的制造過程中，上述鍍膜程序的各種組合都可以用。
在形成吸收鍍膜一個的制作方法中，粉狀顏料片或其它鍍膜預備片被放在一個在一個真空鍍膜倉中的正方形振動傳送鍍膜機上，該方法如在上述美國第09/389,962號專利申請中所述。振動傳送鍍膜機包括傳送盤，它有一個重疊的傾斜排列結構，這樣粉狀顏料片在真空倉中就會沿著循環路徑流動。當顏料片沿著這條路徑循環時，它們會通過持續攪拌被有效地混合在一起，以便均勻地暴露于蒸發了的吸收鍍膜材料。當顏料片在每個傳送盤的終端從一盤落到另一盤上時，也會出現有效的混合。當顏料片在鍍膜材料源下重復移動時，吸收層可被依此鍍到顏料片上。
當用振動傳送盤來鍍吸收層時，重要的是讓粉狀顏料片在鍍膜材料源下，如噴射靶下，隨意地翻滾，而不“金屬焊接”或粘連。當這些金屬在真空中被沉積時，這種金屬焊接或粘連可能會在反應性金屬的兩個平面間出現。例如，鋁很容易相互粘連，而鉻則不會。合適的吸收材料可以被作為一種單一材料或作為上覆不同吸收材料的外頂層。
圖9是根據本發明的另一個實施例的一個介質鍍膜磁性顏料片(“DMF”)180。DMF 180是一個帶有一個基本對稱薄膜結構的三層設計，包括一層中心磁性層，和在中心磁性層的相對主表面的一面或兩面上的至少一層介質層。這樣，如圖所示，DMF 180包括一層夾在一層介質層184和與其相對的一層介質層186之間的磁性層182。通過將磁性層插入介質層之間，DMF的硬度和耐久力都得到了提高。
圖10是根據本發明的另一個實施例的一個介質鍍膜磁性粒子(“DMP”)200。DMP200是一個兩層設計，帶有一層幾乎包圍并密封中心磁性層204的介質層202。
DMF180和DMP200的鍍膜結構中的每一層可以有與前述實施例中相應層相同的材料和厚度。例如，DMF180和DMP200中的介質層可以由與上述用于顏料片40的介質層44相同的材料和相同的厚度范圍做成，DMF180和DMP200中的磁性層可以由與上述用于顏料片20的磁性層22相同的材料和相同的厚度范圍做成。DMF180和DMP200的每一個都可以用為一個顏料片或粒子，或可以用為帶有附加層的一個磁核段。
圖11是根據本發明的另一個不用反射層(有高反射率，即光學金屬)的實施例的一個變色顏料片220。顏料片220是一個三層設計，在磁核段222的對應側面上有一個基本對稱的多層薄膜結構，該磁核段可以是一個DMF或一個DMP。因此，第一和第二吸收層224a和224b做在磁核段222相應主表面上。顏料片220的這些層可以由如上所述的一個網狀鍍膜和顏料片剝離工序形成。
圖11還顯示了變色顏料片220的另一個鍍膜結構(虛線部分)，其中吸收層在一個密封工序中環鍍磁核段222。因此，吸收層224a和224b是幾乎環繞顏料片結構一個連續鍍膜層224的一部分。
這樣，顏料片220可以是一個多層薄膜堆顏料片或一個密封的多層薄膜粒子。用于顏料片220的吸收層，介質層和磁性層的合適材料與厚度與前述的相同。
本發明的一些顏料片可以看作是一個多層薄膜干涉結構，其中各層在平行平面上，使顏料片有平行的第一和第二平面外表面，及與第一和第二個平行平面外表面相垂直的邊緣厚度。這種顏料片被做成有至少為約2∶1的縱橫比，最好是約5到15∶1，并且有窄的粒子大小分布。顏料片的縱橫比是由顏料片的第一和第二外表面中最長的平面長度與邊緣厚度之比來確定的。
用來制作許多顏料片的現有的較好的方法之一是基于用來制作光學薄膜的傳統的網狀鍍膜技術，其中每個顏料片都有圖2所示的顏料片40的多層薄膜鍍膜結構。雖然顏料片40將在下文進行描述，這里提到的其它顏料片結構也可以用與下述類似的工序來制作。因此，一個第一吸收層被沉積到一個具有柔軟材料的網上如聚乙烯對苯二酸鹽(PET)，在它上面有一個可選釋放層。吸收層可以用一個傳統的沉積工序做成如物理汽相沉積，化學汽相沉積，等離子加強化學汽相沉積，噴射或類似方法形成。上述的各種沉積方法可以形成一個具有所需厚度的分離并均一的吸收層。
接著，用一個傳統的沉積工序將一個第一介質層以所需的光學厚度沉積到吸收層上。介質層的沉積可以通過一種汽相沉積工序(例如物理汽相沉積，化學汽相沉積，等離子加強化學汽相沉積)來完成，這將使介質層在介質從蒸汽變為固體時受到的壓力下破裂。
接下來沉積磁核。在有反射層時，用物理汽相沉積，化學汽相沉積，或等離子加強化學汽相沉積將一個第一反射層沉積到第一介質層上，呈現下面破裂的介質層的特性。接著通過電子束蒸發，噴射，電沉積或化學汽相沉積沉積磁性層，接下來沉積一個第二反射層。
然后，一個第二介質層被沉積在第二反射層上，它的光學厚度最好與第一介質層相同。最后，一個第二吸收層被沉積于第二介質層上，該吸收層的物理厚度最好與第一吸收層相同。
其后，通過在預先準備好的液體中分解或用一個釋放層將柔軟網取下，這兩種方法對業內人士來說已是眾所周知的。結果，在將網從多層薄膜上取下的過程中，沿著各層的裂縫形成了許多顏料片。制作顏料片的這種方法與菲利普斯(Phillips)等人的美國第5,135,812號專利中描述的相似，該專利附此作為參考。如果需要，顏料片還可以被分得更碎，如，用空氣研磨法將顏料片磨成需要的大小，使每個顏料片的任何表面的大小范圍為從約2微米到約200微米。
為了給變色片附加耐久力，可以采用一個退火工序在200到300℃的溫度下對顏料片進行熱處理，最好是在250到275℃之間，時間從約10分鐘到約24小時，最好是15到60分鐘。
其它顏料片結構，制造方法，及其它兼容的特性可以在，菲利普斯的648專利，伯寧(Berning)的美國第4,705,356號專利，及伯德里(Bradley)等人的美國第6,157,489號專利，菲利普斯等人的美國第09/685,468號專利申請，庫牧思(Coombs)等人的第09/715,937號專利申請，梅葉(Mayer)等人的第09/715,934號專利申請，菲利普斯等人的第09/389,962號專利申請及第09/539,695號專利申請中找到。這些專利附此作為參考。業內人士會發現，根據本發明的描述，前述的磁性層可以與上述專利及專利申請中討論的鍍膜結構相結合，如用這里發明的反射磁性顏料片或RMP代替一個反射層，以獲得其他有用的鍍膜結構。
現在回到圖12，顏料片240被根據本發明的另一個實施例沉積。如圖所示，顏料片240是一個多層設計，它在一個磁性層，如一個反射磁核242的相對面上有一個基本對稱的薄膜結構，該磁核可以是本文所述或已為大家所知的具有反射特性的任何一種非變色磁性顏料片或粒子。例如，反射磁核242可以是一個單層反射磁性層，如鎳或其它磁性反射金屬的單片層，或者可以是如鋁/鐵/鋁的一個多層磁性結構。一個第一有色層如選擇吸收層244a和一個第二有色層如選擇吸收層244b被置于反射磁核242的相對主表面上。顏料片240的這些有色層可以通過前述的網狀鍍膜及移取工序做成。
圖12還顯示了用于顏料片240的另一個鍍膜結構(虛線部分)，其中一個有色層如選擇吸收層244在一個密封工序中環鍍反射磁核242。因此，選擇性吸收層244a和244b是幾乎環繞下面的顏料片結構的一個連續鍍膜層244的一部分。用來制作顏料片240的合適的密封方法在2000年7月27日申請的美國第09/626,041號專利申請中已有描述，該專利附此作為參考。
這樣，顏料片240可以是一個多層薄膜堆片或一個多層薄膜密封粒子。適合用于顏料片240的反射磁核的材料和厚度與上述的相同，只要能同時維持反射和磁性特性就行。
顏料片240的有色層可以用各種不同的吸收和/或反射材料以一層或多層的形式做成。當用一個有機染色材料來做選擇性吸收層，采用用于染色物的傳統鍍膜工序時，有色層如選擇吸收層的厚度最好在約0.05微米到5微米的范圍內，更好是在約1微米到約2微米。當用有色金屬或其它無機著色材料時，有色層的厚度最好是從約0.05微米到0.10微米。
可以用來做顏料片240的選擇性吸收層的合適有機染料例包括銅酞菁染料(copper phthalocyanine)，基于二萘嵌苯(perylene)的染料，基于蒽醌(anthraquinone)的染料，以及類似染料；偶氮(azo)染料和偶氮金屬染料如紅鋁(RLW)，鋁銅合金，波爾多鋁(aluminumbordeaux)(RL)，火紅鋁(aluminum fire-red)(ML)，紅鋁(GLW)，紫鋁(aluminum violet)(CLW)，以及類似的染料，及它們的化合物和混合物。這些染料可以用傳統的鍍膜技術甚至蒸發的方法來涂。
顏料片240的有色層也可以用各種傳統的有機或無機顏料單獨地或散入一個顏料媒介中做成。這種顏料在1983版NPIRI原材料數據手冊(NPIRI Raw Materials Data Handbook)第四期的顏料中有描述，該手冊附此作為參考。
在另一個實施例中，顏料片240的選擇吸收層包括一個含有一個有色顏料或染料的溶膠-凝膠矩陣。例如，選擇吸收層可以通過溶膠-凝膠工序用氧化鋁或二氧化硅做成，使有機染料被吸收到溶膠-凝膠鍍膜的小孔中，或粘接到鍍膜的表面。用于溶膠-凝膠鍍膜工序的合適的有機染料包括衫多斯公司(Sandoz Company)的商標為AluminiumrotGLW(紅鋁GLW)和Aluminiumviolett CLW(紫鋁CLW)。紅鋁GLW是一種含銅的偶氮金屬合成物，紫鋁CLW是一種純有機偶氮染料。在本發明中有用的溶膠-凝膠鍍膜技術例在保大喇(Brodalla)的1988年美國第4,756,771號專利；金克(Zink)等人1989年發表于聚合材料工學(Polym.Mater.Sci.Eng)第61期，第204到208頁的題為“由溶膠-凝膠方法準備的鋁硅酸鹽玻璃的光學探頭及特性”；及麥可南(McKiernan)等人1991年發表于無機有機聚合物雜志(J.Inorg.Organomet.Polym.)第l期第87到103頁的題為“摻入由溶膠-凝膠技術準備的硅酸鹽和鋁硅酸鹽玻璃中的香豆素染料的熒光及激光特性”有描述，所有這些資料都附此作為參考。
在另一個實施例中，顏料片240的有色層可以由一種無機著色材料做成。合適的無機材料包括選擇性吸收材料如氮化鈦，氮化鉻，氧化鉻，氧化鐵，摻鈷鋁，以及類似的材料，有色金屬如銅，青銅，鈦等等。
值得一提的是上述染料，顏料，和著色劑的各種混合物也可以用來得到一個所需的用于顏料片240的顏色特性。這里討論的有機染料，顏料和著色劑可以用于本發明中以獲得有磁性特性的明亮顏料。
前述實施例的各種改良和組合也在本發明的范圍內。例如，附加介質，吸收，和/或其它光學鍍膜可以環繞上述的顏料片或粒子實施例，或做在形成顏料片前的一個復合反射薄膜上，以獲得其他所需的光學特性。這種附加鍍膜可給顏料提供附加的顏色效果。例如，加在一個變色顏料片上的一個有色介質鍍膜層將會在顏料片上起到一個顏色過濾器的作用，提供減色效果，這可以改變由顏料片生成的顏色。
本發明的顏料片可以被散入一個顏料媒介以生成一種可用于各種物體或紙張上的著色成分。加入一個媒介的顏料片通過入射到固體媒介的一個表面的照射生成一個預定的光學響應。顏料媒介最好包含一種能通過加熱工序變干或固化的樹脂或樹脂混合物，如熱交叉耦合，熱固化，或熱溶劑蒸發或通過光化學交叉耦合。有用的顏料媒介包括各種聚合化合物或有機粘合劑如醇酯(alkyd)樹脂，聚酯樹脂，丙烯酸(acrylic)樹脂，聚亞安酯(polyurethane)樹脂，乙烯(vinyl)樹脂，環氧膠，苯乙烯(styrenes)，以及類似材料。這些樹脂的合適例包括三聚氰胺(melamine)，丙烯酸鹽(acrylates)如甲基丙烯酸(methyl methacrylate)，ABS樹脂，基于醇酸樹脂的墨水和涂料，和它們的各種混合物。與顏料媒介組合的顏料片生成一個能直接用為涂料，墨水或可鑄塑料材料的著色成分。著色成分也可以用作傳統涂料，墨水或塑料材料的添加劑。
顏料媒介最好還含有溶解樹脂的一種溶劑。一般來說，有機溶劑或水都可以用作溶劑。在媒介中還可以用一種揮發性溶劑。揮發性溶劑最好是用一種既易揮發又可稀釋的溶劑，如稀釋劑。特別是，可以通過增加低沸點成分的溶劑的量如甲基乙荃酮(MEK)來使顏料媒介干的更快。
另外，顏料片還可以與各種添加材料如傳統的顏料片，粒子，或不同色調，色度和亮度的染料混合在一起以獲得所需的顏色特性。例如，顏料片可以與其它干涉或非干涉型的傳統顏料混在一起，以生成其它顏色范圍。這種預先混合的成分可以散入到一種聚合媒介如涂料，墨水，塑料或其它聚合顏料媒介以用于傳統的用途。
可與本發明的顏料片混合在一起的合適添加材料例包括生成獨特顏色效果的非變色高色度或高反射板，如氟化鎂/鋁/氟化鎂(MgF2/Al/MgF2)片晶或二氧化硅/鋁/二氧化硅(SiO2/Al/SiO2)片晶。其它可與磁性變色顏料片混合的合適添加材料包括層狀顏料片如多層變色顏料片，鋁片，石墨片，玻璃片或氧化鐵，氮化硼，云母片，鍍有氧化鈦干涉膜的云母片，基于多層膜片狀硅酸鹽基座的干涉顏料片，金屬介質或全介質干涉顏料，及類似的材料；以及非層狀顏料片如鋁粉，碳黑，佛青藍，鈷顏料，有機顏料或染料，金紅石或尖晶石無機顏料，天然顏料，無機顏料如二氧化鈦，滑石，陶土，和類似顏料；以及它們的各種混合物。例如，可以加入如鋁粉或碳黑顏料以控制亮度和其它顏色特性。
本發明的磁性變色顏料片特別適合用于需要高色度和耐久性的應用中。通過在著色成分使用磁性變色顏料片，可以生成高色度且耐久的涂料或墨水，其中變色效果可以被肉眼觀察到。本發明的變色顏料片具有廣范圍的變色特性，包括隨觀察角度變化的大色度(顏色的純度)變化和大色調(相對顏色)變化。因此，用含有本發明的變色顏料片的涂料著色的物體將根據觀察角度或物體相對于肉眼的角度變化而改變顏色。
本發明的顏料片可以很容易地而且很經濟地用于涂料和墨水，該涂料和墨水可以涂在各種物體和紙張上，如機動車輛，貨幣和保密性文件，家用器具，建筑結構，地板，織物，體育物品，電子包裝/外殼，產品包裝，等等。變色顏料片也可以用來形成有色塑料材料，鍍膜成分，擠壓物，靜電鍍膜，玻璃，及陶瓷材料。
通常，本發明的箔有一個非對稱的薄膜鍍膜結構，它與上述與薄膜堆片相關的任何實施例中反射磁性顏料片的一面上的層結構相應。可以將箔拈壓到各種物體或做在一個載體基座上。本發明的箔也可以用于一個熱貼結構，其中用加在相應表面上的一個熱激活粘劑將箔的薄膜堆從一個基座的一個釋放層上取下。粘劑可以鍍在箔的與基座相對的表面，或以一個紫外線激活粘劑的形式涂在要貼箔的表面上。
圖13是做在基座302上的一個變色箔300的鍍膜結構，該基座可以是任何合適的材料如柔軟的PET網，載體基座，或其它塑料材料。基座302的合適厚度，如約2到7密耳(mil)。箔300包括在基座302上的一個磁性層304，在磁性層上的304上的一個反射層306，在反射層306上的一個介質層308，及在介質層308上的一個吸收層310。磁性，反射，介質，吸收層可以由相同的材料做成，也可以有與上述顏料片20和40中的相應層相同的厚度。
箔300可用一個網鍍膜工序做成，其中各層如上所述通過傳統的沉積技術依此沉積在網上以形成一個薄膜箔結構。箔300可以做在網上的一個釋放層上，是箔可以被取下，并粘附到物體的表面上。箔300也可以做在一個載體基座上，該基座可以是一個不帶釋放層的網。
圖14是一個沉積在網322上的一個箔320一個實施例，網322帶有一個附加的釋放層324，一層磁性層326，反射層328，介質層330和吸收層332沉積在釋放層上。如果不用釋放層時，可以將箔320粘到作為一個載體的網322上。或者，如果用釋放層，箔320可以通過一個附加粘接層334，如一種透明粘劑或紫外線可固粘劑粘壓到一個透明的基座(沒有圖示)上。粘接層334在吸收層332上。
圖15是另一個實施例，其中與箔320有相同薄膜層的箔340被沉積在一個帶有一個附加釋放層324的網322。箔340做成使吸收層332沉積在網322上。當不用釋放層時，箔340可以被附到作為一個載體的網322上，該載體最好是透明的。如果用了釋放層，箔340也可以通過一個粘接層334如可熱貼粘接劑，壓敏粘接劑，永久粘接劑以及類似的粘接劑粘附到一個基座上如相對表面342。粘接層334可以加到磁性層326和或相對表面342上。
當使用熱貼粘接劑時，箔的光學堆的安排使光學外表面與釋放層相鄰。這樣，例如，當圖15中的箔340從網322上取下時，吸收層322光學上在外部。在一個理想的實施例中，釋放層324是一個在吸收層332上的透明硬膜，以保護從網322上取下的下層。
制作和使用光學堆作為如熱貼箔的細節可以在美國5,648,165號，第5,002,312號，第4,930,866號，第4,838,648號，第4,779,898號，和第705,300號專利中找到，這些發明附此作為參考。
圖16是本發明的以帶有成對的光學結構的光學制品400形式的另一個實施例。光學制品400包括一個帶有一個上表面404和一個下表面406的基座402。基座402可以是具有柔軟或堅硬的，可以由任何合適材料如紙張，塑料，紙板，金屬或類似材料做成，可以是不透明的或透明的。非重疊的成對的第一和第二鍍膜結構408，410被沉積在上表面404上，以覆蓋在表面404上的非重疊第一和第二區域上。因此，雖然相鄰，但第一和第二鍍膜結構408，410不但不會相對重疊，而且在表面404上相互分離。例如，在一個實施例中，第一鍍膜結構408可以是一個長方形或正方形，并沉積在由第二鍍膜結構410形成的一個小槽412中，第二鍍膜結構410也是一個長方形或正方形，并形成一個圍繞第一鍍膜結構408的邊界或框架。因此，當從上面觀察光學制品400時，可以同時看到鍍膜結構408和410。
第一個鍍膜結構408有一個由磁性顏料片或粒子，如以前述方法做成的用來提供磁性特性的變色磁性顏料片，組成的第一顏料片414。顏料片414的磁性特性由在一個或多個磁性片或粒子中的光學非可見的一個磁性層提供。第二個鍍膜結構410有一個由非磁性顏料片或粒子，如變色非磁性片，做成的第二顏料片416。或者，第二個鍍膜結構410可以含有磁性顏料，第一個鍍膜結構408可以含有非磁性顏料。顏料片414，416被散入一個傳統類型的固化的液體顏料媒介418，420中，使顏料片414，416生成所需的光學特性。例如，液體媒介可以是一個合適的傳統的墨水媒介或傳統的涂料媒介。
在另一個實施例中，光學制品400可以用一個合適的磁性箔結構構成，如上述的變色磁性箔，來代替鍍膜結構408，以及用一個非磁性箔結構如傳統的變色箔來代替鍍膜結構410。磁性箔結構的磁性由一個光學非可見的磁性層提供。非重疊的成對第一和第二箔結構，一個磁性的和一個非磁性的，被沉積在基座402的上表面404上，以覆蓋在表面404上的非重疊第一和第二區域。
有成對的光學可變結構的其它光學制品可以經過改良以包括在此所述的在一個成對結構中的磁性層，這些光學制品在菲利普斯等人的美國第5,766,738號專利中提到，該專利附此作為參考。
圖17是本發明的另一個以帶有重疊成對光學結構形式的光學制品450的實施例。光學制品450包括一個帶有一個上表面區域454的基座452。基座452可以用與上述圖16中的所示的基座402相同的材料做成。一個磁性顏料鍍結構456覆蓋在基座452的上表面區域454上。磁性顏料鍍膜結構456包括許多如前面所述的多層磁性顏料片458，這些磁性顏料片被散入一個固化的顏料媒介中。顏料鍍膜結構456的磁性特性由在多層磁性顏料片458的每個中的光學非可見磁性層提供。一個非磁性顏料鍍膜結構460覆蓋磁性顏料鍍膜結構456至少一部分。非磁性顏料鍍膜結構460包括散入一個固化顏料媒中的許多非磁性顏料片462。
在一個光學制品450的實施例中，一個非磁性顏料鍍膜結構可以用來代替覆蓋基座452的上表面區域454的磁性顏料鍍膜結構456。
在另一個實施例中，光學制品450可以通過用一個合適的磁性箔結構，如上述的變色磁性箔來代替鍍膜結構456形成。非磁性箔結構如傳統的變色箔用來代替鍍膜結構460。或者，一個非磁性箔結構可以用來代替鍍膜結構456，接著一個磁性箔結構用來代替鍍膜結構460。
可以通過選擇光學制品400或450中相應的顏料鍍膜或箔結構以給光學制品400和450提供相同的顏色或相同的變色顏果，或可以選擇以提供不同的顏色或不同的變色顏果。當然，業內人士會認識到，可以通過選擇具有所需光學特性的合適鍍膜或箔用各種光學特性的組合給光學制品400和450增加各種安全特性。
雖然用于制品400和450中的顏料鍍膜或箔結構可以有幾乎相同的顏色或顏色效果，如，相同的變色效果，制品中的顏料鍍膜或箔結構只有一個帶有隱性磁性特征。因此，雖然肉眼不能觀察到顏料鍍膜或箔結構的磁性特性，一個磁性探測系統如法拉第旋轉探測器可以用來探測顏料或箔中的隱性磁性特征以及其中的任何磁性信息。
從前面的描述可以看出，本發明提供具有磁性特性，和附加變色特性的薄膜結構，它們有很多不同的用途，特別是需要額外的安全性的應用中。
例如，由本發明的顏料形成的結構或器件可以放在一個條形碼格式中，這將生成一種可用在標簽或物體本身上面的變色條形碼器件。這種條形碼具有能被光和磁識讀器讀出的變色條形碼功能。這種條形碼變色器件將提供三種安全特性，條形碼本身的特性，變色特性，和磁性特性。此外，可以將信息編入本發明的顏料的各磁性層中。例如，磁性層可以記錄信用卡中磁條所有的典型信息。再者，本發明的顏料可以用于印在支票底部的數字，使支票所帶的信息與現有的支票一樣可以用磁性讀出，同時還提供一種光學可變特性。
下面的例子只是用來說明本發明，并不是用來限制本發明的范圍。
例1一個三層磁性鍍膜樣品帶有1000埃的鋁，1000埃的鐵，和1000埃的鋁(鋁/鐵/鋁)。用一個鍍有有機釋放層(可溶于丙酮)的2密耳厚的塑料網在一個卷形鍍膜機中準備鍍膜樣品。將三層鍍膜從網上取下形成顏料片粒子后，粒子被過濾并被一個布朗聲(Branson)聲波焊接器在異丙基酒精中進行超聲波攪動五分鐘使粒子達到所需的大小要求。粒子的大小用堀埁觶Horiba)LA-300粒子大小測量儀(基于激光散射的系統)決定。粒子大小的平均值在平面方向為44微米(標準偏差為22微米)，并帶有高斯分布。分粒之后，顏料粒子被過濾并弄干。
以1∶4的比例放在粘合劑(杜邦(Du Pont)汽車翻新涂料)里的干重磁性顏料被“壓延”到一個薄紙板(拉內塔卡(Leneta card))上。“壓延”是指將涂料或墨水樣品涂在紙上以衡量它的顏色。通常，壓延是用油灰刀或刮刀的邊緣來“壓延”一小滴涂料或墨水以獲得一層涂料或墨水薄膜。或者，壓延是用梅葉(Mayer)棒在拉內塔卡上拉過一小滴涂料形成的。在壓延時，將一個傳統的平板磁鐵放在卡下，直到涂料媒介變干。在這個顏料樣品上的磁場在顏料片中產生平行的亮區與暗區。通過在SF-600數據顏色分光計上用一個極小的區域測鏡(USAV，2.3毫米)，顏料樣品的亮鋁區有一個53％的反射亮度Y，而暗區有一個43％的反射亮度。不過，很難將開口放在暗線和亮線之間，說明亮度的差別可能比所測值更大。
例2通過將0.5克的例1的磁性顏料(鋁/鐵/鋁)與3.575克的標準凹雕(Intaglio)墨水媒介(高粘度墨水媒介)以及0.175克的墨水干燥劑混合形成一種磁性墨水樣品。用一個平油灰刀將墨水樣品壓延在紙上。在壓延過程中，一個有“FLEX”字樣的磁條被放在紙的下面。在干了的磁性墨水中的磁線條紋作為黑白(銀色)條紋清晰可見，其中出現明顯的字母“FLEX”。在該墨水樣品中字母“FLEX”的光學圖案在垂直入射角和大約45度的觀察角處可見。
例3
如在例2中一樣用一個凹雕墨水媒介來準備一個磁性墨水樣品，并涂在帶有平板磁鐵的紙上。磁鐵被切去了一個F字母。除了沿磁場線定向的磁性顏料(鋁/鐵/鋁)外，切去的F字浮于紙張之上，并且看上去是亮銀色。字母F比周圍區域突出約6微米。這是因為在用油灰刀壓延高粘度的凹雕墨水時用的力將紙張輕微的推入磁鐵的F槽區。紙張松開后，F區仍然保持亮度并且鋁/鐵/鋁顏料片平行于紙的表面，但比周圍的鍍膜高出一些。
例4用一種合適的刀將字母F從一個柔軟的平板磁鐵上切下。一個壓延卡放在平板磁鐵的頂部并與其接觸。根據本發明的一個磁性變色顏料與一種基于丙烯酸樹脂的媒介混合在一起，并用22號金屬線涂到卡上。壓延有復制卡下平板磁鐵中字母F以外的磁場格式的重疊黑線條。壓延卡的整個表面呈示變色效果。當觀察F字母的圖案時，字母F只有變色效果，而背景中既有變色效果又有重疊的黑線。
從平板磁鐵上切下的字母F與前述本樣品中相同的磁性顏料和媒介被用在另一個壓延中。壓延有復制字母F磁鐵中的磁場格式的重疊黑線條。壓延的整個表面呈示變色效果。觀察F字母的圖案時，字母F既有變色效果，又有重疊的黑線，而背景只有變色效果，因此，在兩個例子中，壓延卡的整個表面都呈示變色效果，而直接在磁鐵上部的區域由于磁場圖案還有重疊的黑線條。
本發明還可以有其它具體形式，而不脫離本發明的精神或基本特征。這里所述的實施例只是從各方面對本發明進行說明，而不是用來限制本發明。因此，本發明的范圍是通過下面所附的權利要求書來指定，而不是通過上面的描述。所有那些在權利要求書所述的含意和同等范圍內的變化都包含在本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種磁性變色顏料片，包括一個磁核心段，包括帶有一個第一主表面，一個相對的第二主表面和至少一個側面的中心磁性層；以及置于磁性層的第一主表面上的一個第一反射層，和置于磁性層的第二主表面上的一個相對的第二反射層；在第一反射層上的一個第一介質層，和在第二反射層上的第二介質層；及在第一介質層上的一個第一吸收層，和在第二介質層上的第二吸收層；其中顏料片顯示一種分離的變色效果，使顏料片在第一個光入射角或觀察角有第一種顏色，而在第二個光入射角或觀察角有與第一種顏色不同的第二種顏色。
2.根據權利要求1所述的顏料片，其中磁性層包括一種軟磁材料。
3.根據權利要求1所述的顏料片，其中磁性層包括一種材料選自鐵，鎳，鈷，鐵，釓，鋱，鏑，鉺，和它們的合金或氧化物。
4.根據權利要求1所述的顏料片，其中磁性層包括一種材料選自鐵/硅，鐵/鎳，鐵/鈷，鐵/鎳/鉬和它們的混合物。
5.根據權利要求1所述的顏料片，其中磁性層包括一種硬磁材料。
6.根據權利要求1所述的顏料片，其中磁性層包括一種材料選自SmCo5，NdCo5，Sm2Co17，Nd2Fe14B，TbFe2，和它們的混合物。
7.根據權利要求1所述的顏料片，其中磁性層包括一種材料選自Fe3O4，NiFe2O4，MnFe2O4，CoFe2O4，YIG，GdIG，和它們混合物。
8.根據權利要求1所述的顏料片，其中反射層包括一種反射材料選自鋁，銀，銅，金，鉑，錫，鈦，鈀，鎳，鈷，銠，鈮，鉻和它們的混合物或合金。
9.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層包括一種折射率為約1.65或更低的介質材料。
10.根據權利要求1所述的顏料片，其中介質材料選自二氧化硅，氧化鋁，氟化鎂，氟化鋁，氟化鈰，氟化鑭，氟化釹，氟化釤，氟化鋇，氟化鈣，氟化鋰，以及它們的混合物。
11.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層包括一種折射率大于約1.65的介質材料。
12.根據權利要求1所述的顏料片，其中介質材料選自硫化鋅，氧化鋅，氧化鋯，二氧化鈦，鉆石碳，氧化銦，氧化銦錫，五氧化鉭，氧化鈰，氧化釔，氧化銪，氧化鐵，氮化鉿，碳化鉿，氧化鉿，氧化鑭，氧化鎂，氧化釹，氧化鐠，氧化釤，三氧化銻，一氧化硅，三氧化硒，氧化錫，三氧化鎢，以及它們的混合物。
13.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層的光學厚度在約400納米的設計波長時的大約2QWOT到在約700納米的設計波長時的約9QWOT的范圍內。
14.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層有幾乎相同的光學厚度。
15.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層由相同的材料做成。
16.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層分別由有許多高折射率材料和低折射率材料的交替層的介質光學堆組成。
17.根據權利要求16所述的顏料片，其中介質光學堆有一個的梯度折射率。
18.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二介質層的每一層由選自低折射材料，高折射材料和它們的混合物的介質材料的混合物或多層膜組成。
19.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層包括在電磁光譜的可見部分中均勻吸收的材料。
20.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層包括在電磁光譜的可見部分中非均勻吸收的材料。
21.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層包括一種吸收材料選自鉻，鎳，鋁，銀，銅，鈀，鉑，鈦，釩，鈷，鐵，錫，鎢，鉬，銠，鈮，碳，石墨，硅，鍺，及它們的化合物，混合或合金。
22.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層包括一種吸收材料選自氧化金屬，硫化金屬，碳化金屬和它們的混合物。
23.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層每層有從約30埃到約500埃的物理厚度。
24.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層有基本相同的物理厚度。
25.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層由相同的材料組成。
26.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二反射層分別在磁性層的第一和第二主表面上，但不在至少一個的側面上。
27.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二反射層是一個幾乎包著磁性層的連續反射層的一部分。
28.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層是一個幾乎包著第一和第二介質層及磁核心段的連續吸收層的一部分。
29.根據權利要求1所述的顏料片，其中第一和第二吸收層是一個幾乎包著第一和第二介質層的連續吸收層的一部分，第一和第二介質層一個幾乎包著磁核心段的介質層的一部分。
30.一種磁性變色顏料成分，包括許多變色顏料片，每一個顏料片帶有與權利要求1所述的顏料片幾乎相同的多層結構。
31.一種磁性變色著色成分，包括一種顏料媒介；及散入該顏料媒介的許多變色顏料片，這些變色顏料片帶有與權利要求1所述的顏料片幾乎相同的多層結構。
32.根據權利要求31所述的著色成分，其中顏料媒介包括一種材料選自丙烯酸三聚氰胺，尿烷，聚酯，乙烯基樹脂，丙烯酸鹽，甲基丙烯酸，ABS樹脂，環氧膠，苯乙烯，含有醇酸樹脂的墨水和涂料，以及它們的混合物。
33.根據權利要求31所述的著色成分，其中顏料媒介是一種涂料或墨水媒介。
34.根據權利要求31所述的著色成分，其中顏料片的每個表面的尺寸在從約2微米到200微米的范圍內。
35.根據權利要求31所述的著色成分，其中顏料片的縱橫比為至少約2∶1。
36.根據權利要求31所述的著色成分，還包括散入顏料媒介的許多非變色顏料片。
37.一種磁性顏料片，包括帶有一個第一主表面，一個相對的第二主表面和至少一個側表面的中心支持層；一個置于支持層的第一主表面上的第一磁性層；及一個置于支持層的第二主表面上的第二磁性層；其中顏料片顯示基于磁性層的相對磁力的磁性。
38.根據權利要求37所述的顏料片，其中支持層包括一種介質材料。
39.根據權利要求38所述的顏料片，其中介質材料選自云母，鍍膜的云母，氧化云母鐵，玻璃，滑石，二氧化硅，氮化硼，碳化硼，礬土，碳，石墨，氯氧化鉍，以及它們的混合物。
40.根據權利要求37所述的顏料片，其中第一和第二磁性層在支持層的第一和第二主表面上，但不在它的至少一個側面上。
41.根據權利要求40所述的顏料片，還包括一個在第一磁性層上的第一介質層和在第二磁性層上的第二介質層。
42.根據權利要求41所述的顏料片，其中第一和第二介質層具有選擇性吸收并為顏料片提供附加的顏色效果。
43.根據權利要求37所述的顏料片，其中第一和第二磁性層是一個幾乎包著支持層的連續磁性層的一部分。
44.根據權利要求43所述的顏料片，還包括一個幾乎包著連續磁性層的介質層。
45.根據權利要求44所述的顏料片，其中介質層具有選擇性吸收，并為顏料片提供附加的顏色效果。
46.根據權利要求44所述的顏料片，還包括一個幾乎包著介質層的吸收層。
47.根據權利要求46所述的顏料片，其中介質層具有選擇性吸收，并為顏料片提供附加的顏色效果。
48.根據權利要求46所述的顏料片，還包括一個位于磁性層和介質層之間的反射層。
49.根據權利要求37所述的顏料片，其中磁性層包括一種軟磁材料。
50.根據權利要求37所述的顏料片，其中磁性層由矯頑磁力小于2000奧斯特的材料組成。
51.一種磁性著色成分，包括一種顏料媒介；及散入該顏料媒介的許多顏料片，這些顏料片帶有與權利要求37所述的顏料片相同的多層結構。
52.根據權利要求51所述的著色成分，其中顏料媒介是一種涂料或墨水媒介。
53.一種磁性顏料片，包括帶有一個第一主表面，一個與其相對的第二主表面和至少一個側表面的中心磁性層；一個在磁性層的第一主表面上的第一介質層；及一個在磁性層的第二主表面上的另一介質層；其中介質層為顏料片提供增強了的硬度，持久性和防腐力，并且顏料片顯示基于磁性層的相對磁力的磁性。
54.根據權利要求53所述的顏料片，其中第一和第二介質層具有選擇性吸收，并為顏料片提供附加的顏色效果。
55.根據權利要求53所述的顏料片，其中磁性層包括一種軟磁材料。
56.根據權利要求53所述的顏料片，其中磁性層由一種矯頑磁力小于2000奧斯特的材料構成。
57.根據權利要求53所述的顏料片，其中第一和第二介質層分別在磁性層的第一和第二主表面上，但不在磁性層的至少一個側面上。
58.根據權利要求57所述的顏料片，還包括一個在第一介質層上的第一吸收層，和一個在第二介質層上的第二吸收層。
59.根據權利要求57所述的顏料片，還包括一個幾乎包著第一和第二介質層及磁性層的吸收層。
60.根據權利要求53所述的顏料片，其中第一和第二介質層是一個幾乎包著磁性層的連續介質層的一部分。
61.根據權利要求60所述的顏料片，其中連續介質層具有選擇性吸收，并為顏料片提供附加的顏色效果。
62.根據權利要求60所述的顏料片，還包括一層幾乎包著顏料片的吸收層。
63.一種變色顏料片，包括，帶有一個頂面，一個底面和至少一個側面的磁核心段；在磁核心段的頂面和底面但不在至少一個的側面上的一個介質層；及一個幾乎圍繞介質層并與磁核心段的至少一個側面接觸的吸收層。
64.根據權利要求63所述的顏料片，其中磁核心段包括一個磁性層。
65.根據權利要求63所述的顏料片，其中磁核心斷包括帶有一個第一主表面，一個與其相對的第二主表面和至少一個側面的一個中心磁性層；及在磁性層第一主表面上的一個第一反射層，在磁性層的第二主表面上的一個與其相對的第二反射層。
66.根據權利要求65所述的顏料片，其中第一和第二反射層分別在磁性層的第一和第二主表面上，但不在至少一個側面上。
67.根據權利要求65所述的顏料片，其中第一和第二反射層是一個幾乎包著磁性層的連續反射層的一部分。
68.一種磁性顏料片，包括帶有一個第一主表面，一個與其相對的第二主表面和至少一個側面的一個磁核；在磁核的第一主表面上的一個第一著色層；及在磁核的第二主表面上的一個第二著色層。
69.根據權利要求68的顏料片，其中磁核包括一個單片磁性層。
70.根據權利要求68的顏料片，其中磁核包括一個多層磁結構。
71.根據權利要求70的顏料片，其中多層磁結構包括鍍膜結構鋁/鐵/鋁(Al/Fe/Al)。
72.根據權利要求68的顏料片，其中第一和第二著色層分別在磁核的第一和第二主表面上，但不在磁核的至少一個側面上。
73.根據權利要求68所述的顏料片，其中第一和第二著色層是一個幾乎包著磁核的連續著色層的一部分。
74.根據權利要求68所述的顏料片，其中第一和第二著色層包括一種有機染料。
75.根據權利要求74所述的顏料片，其中有機染料選自銅酞菁(copper phthalocyanine)染料，含二萘嵌苯(perylene-based)染料，蒽醌(anthraquinone-based)染料，含氮(azo)染料，和含氮化金屬(azo metal)染料和它們的混合物。
76.根據權利要求74所述的顏料片，其中每一著色層的物理厚度從約0.05微米到約5微米。
77.根據權利要求68所述的顏料片，其中第一和第二著色層一種包括無機著色材料。
78.根據權利要求77所述的顏料片，其中無機著色材料選自氮化鈦，氮化鉻，氧化鉻，氧化鐵，含鈷鋁，有色金屬以及它們的混合物。
79.根據權利要求77所述的顏料片，其中每一著色層的物理厚度從約0.05微米到約0.10微米。
80.根據權利要求68所述的顏料片，其中第一和第二著色層包括一種帶有著色顏料或染料的溶膠-凝膠矩陣。
81.一種變色箔器件，包括一個磁性層；在磁性層上的一個反射層；在反射層上的一個介質層；及在介質層上的一個吸收層；其中箔顯示一種離散的變色，是該箔在第一個光入射角或觀察角上有一個第一種顏色，而在第二個光入射角或觀察角上有與第一種顏色不同的第二種顏色。
82.根據權利要求81所述的箔，其中磁性層包括一種軟磁材料或一種硬磁材料。
83.根據權利要求81所述的箔，還包括一個沉積有磁性層或吸收層的網狀載體。
84.根據權利要求83所述的箔，其中網狀載體還包括一個沉積在網狀載體和磁性層之間或網狀載體或吸收層之間的釋放層。
85.根據權利要求83所述的箔，還包括一個將箔粘接到一個基座上的粘接層。
86.根據權利要求85所述的箔，其中粘接層選自熱可貼粘接劑，壓力敏感粘接劑，永固粘接劑，透明粘接劑，和紫外線(UV)可固粘接劑。
87.根據權利要求85所述的箔，其中粘接層在磁性層或吸收層上。
88.一種光學粒子包括一個基座，該基座表面有第一和第二非重疊區域；在第一個區域上的一個磁顏料鍍膜結構，該磁顏料鍍膜結構包括散入一種固化顏料媒介中的許多多層磁顏料，該顏料鍍膜結構的磁性特性由每個多層磁顏料中的非光學可觀察到磁性層提供；及一個在第二區域上的非磁性顏料鍍膜結構，該非磁性顏料鍍膜結構包括散入一種固化顏料媒介中的許多多層非磁性顏料。
89.根據權利要求88所述的粒子，其中非磁性顏料鍍膜結構有一種與磁性顏料鍍膜結構幾乎相同的顏色。
90.根據權利要求88所述的粒子，其中磁性或非磁性顏料鍍膜結構的一個或兩個具有離散的變色效果。
91.根據權利要求88所述的粒子，其中磁性和非磁性顏料鍍膜結構有幾乎相同的變色效果。
92.根據權利要求88所述的粒子，其中磁性和非磁性顏料鍍膜結構有不同的變色效果。
93.一種光學粒子包括帶有一個上表面區域的一個基座；在基座的上表面區域上的一個磁性顏料鍍膜結構，該磁性顏料鍍膜結構包括散入一種固化顏料媒介中的許多多層磁性顏料，該顏料鍍膜結構的磁性特性由每個多層磁顏料中的非光學可觀察到磁性層提供；及在磁性顏料鍍膜結構的至少一部分上的一個非磁性顏料鍍膜結構，該非磁性顏料鍍膜結構包括散入一種固化顏料媒介中的許多非磁性顏料。
94.根據權利要求93所述的粒子，其中非磁性顏料鍍膜結構有與磁性顏料鍍膜結構幾乎相同的顏色。
95.根據權利要求93所述的粒子，其中磁性或非磁性顏料鍍膜結構的一個或兩個具有離散的變色效果。
96.根據權利要求93所述的粒子，其中磁性和非磁性顏料鍍膜結構有幾乎相同的變色效果。
97.一種光學粒子包括帶有一個上表面區域的一個基座；在基座的上表面區域上的一個非磁性鍍膜結構，該非磁性顏料膜結構包括散入一種固化顏料媒介中的許多非磁性顏料，及在非磁性顏料鍍膜結構上的一個磁性顏料鍍膜結構，包括散入一種固化顏料媒介中的許多多層磁性顏料，該顏料鍍膜結構的磁性特性由每個多層磁顏料中的非光學可觀察到磁性層提供。
98.根據權利要求97所述的粒子，其中非磁性顏料鍍膜結構有與磁性顏料鍍膜結構幾乎相同的顏色。
99.根據權利要求97所述的粒子，其中磁性或非磁性顏料鍍膜結構的一個或兩個具有離散的變色效果。
100.根據權利要求97所述的粒子，其中磁性和非磁性顏料鍍膜結構有幾乎相同的變色效果。
101.一種光學粒子包括一個基座，該基座的一個表面有第一和第二非重疊區域；在第一區域上的一個多層磁箔結構，該磁箔結構的磁性特性由一層非光學可觀察到的磁性層提供；及在第二區域上的一個非磁箔結構。
102.根據權利要求101所述的粒子，其中非磁箔結構有一種與磁箔結構幾乎相同的顏色。
103.據權利要求101所述的粒子，其中磁箔或非磁箔結構的一個或兩個具有離散的變色效果。
104.根據權利要求101所述的粒子，其中磁性箔和非磁性箔結構有幾乎相同的變色效果。
105.根據權利要求101所述的粒子，其中磁箔和非磁箔結構有不同的變色效果。
106.一種光學粒子包括帶有一個上表面區域的一個基座；在基座的上表面區域上的一個多層磁箔結構，該磁箔結構的磁性特性由一層非光學可觀察到磁性層提供；及在磁箔結構的至少一部分上的一個非磁箔結構。
107.一種光學粒子包括帶有一個上表面區域的一個基座；在基座的上表面區域上的一個非磁箔結構；及在非磁箔結構的至少一部分上的一個多層磁箔結構，該磁箔結構的磁性特性由一層非光學可觀察到磁性層提供。
108.一種磁性顏料片包括一個磁核心段包括帶有一個第一主表面，一個與其相對的第二主表面和至少一個側表面的中心磁性層；及在磁性層第一主表面上的一個第一反射層，和在磁性層的第二主表面上的一個相對的第二反射層；及在第一反射層上的一個第一介質層，和在第二反射層上的一個第二介質層，第一和第二介質層由包括高折射率材料和低折射率材料的交替介質光學堆組成。
109.根據權利要求108所述的顏料片，其中第一和第二介質層的鍍膜結構選自(高低)n，(低高)n，(低高低)n，和(高低高)n，這里n＝1-100，而且低和高層在一個設計波長中為1QW。
全文摘要
本發明提供多層磁性顏料片和箔。顏料片在一個磁核的相對面上可以有一個對稱的鍍膜結構，或者形成包圍磁核的密封鍍層。磁核可以是一個在反射或介質層之間的磁性層，在磁性層之間的介質層，或只是一個磁性層。顏料片和箔的一些實施例顯示離散的變色，以便在不同的入射角或觀察角有明顯不同的顏色。顏料片可以被散入液體媒介如涂料或墨水以生成用于物體或紙張的著色成分。箔可以被粘接到各種物體上或可以放在一個載體基座上。
文檔編號B05D5/06GK1854204SQ20061007700
公開日2006年11月1日 申請日期2002年1月16日 優先權日2001年4月27日
發明者R·W·菲利普斯, C·勒高樂, C·T·馬坎特斯, P·G·庫姆斯 申請人:弗萊克斯產品公司