СЛОИ ОПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА, ДЕМОНСТРИРУЮЩИЕ ЗАВИСЯЩИЙ ОТ УГЛА ОБЗОРА ОПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ; СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ; ОБЪЕКТЫ СО СЛОЕМ ОПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА; И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
OPTICAL EFFECT LAYERS SHOWING VIEWING ANGLE DEPENDENT OPTICAL EFFECT; PROCESSES AND DEVICES FOR THEIR PRODUCTION; ITEMS CARRYING OPTICAL EFFECT LAYER  AND USES THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области защиты ценных документов и ценных коммерческих товаров от подделки и нелегального воспроизведения. В частности, настоящее изобретение относится к слоям оптического эффекта (СОЭ), демонстрирующим зависящий от угла обзора оптический эффект, устройствам и способам получения упомянутого СОЭ и объектам, на которых нанесен упомянутый СОЭ, а также к применению упомянутых слоев оптического эффекта в качестве средства предотвращения подделок документов.
Уровень техники
В области техники известно применение чернил, составов или слоев, содержащих ориентированные магнитные или намагничиваемые частицы или пигменты, в частности также магнитные оптически переменные пигменты, для изготовления защитных элементов, например, в области защиты документов. Покрытия или слои, содержащие магнитные или намагничиваемые частицы, раскрыты, например, в документах US 2570856; US 3676273; US 3791864; US 5630877 и US 5364689. Покрытия или слои, содержащие ориентированные магнитные частицы пигмента с переменным цветом, дающие весьма привлекательные оптические эффекты, пригодные для защиты защищенных документов, были раскрыты в WO 2002/090002 А2 и WO 2005/002866 А1.
Защитные признаки, например, для защищенных документов, можно в целом разделить на "скрытые" защитные признаки, с одной стороны, и "явные" защитные признаки, с другой стороны. Защита, обеспечиваемая скрытыми защитными признаками, основана на той идее, что такие признаки трудно обнаружить, обычно для этого требуется специализированное оборудование и знания для обнаружения, в то время как "явные" защитные признаки основаны на той идее, что их легко обнаружить невооруженным глазом человека, например, такие признаки могут быть видимыми и/или обнаруживаемыми тактильно, при этом их все еще трудно изготовить и/или скопировать. Тем не менее, эффективность явных защитных признаков в значительной степени зависит от простоты их распознавания в качестве защитного признака, потому что большинство пользователей и, в частности, те, кто не обладает первоначальными знаниями о защитных признаках, нанесенных на защищенный ими документ или объект, в действительности осуществят проверку защищенности на основе упомянутого защитного признака только тогда, когда действительно будут осведомлены об их существовании и сущности.
Особенно яркий оптический эффект может быть достигнут, если защитный признак меняет свой вид при изменении условий обзора, например, угла обзора. Такой эффект, например, может быть получен с помощью динамически меняющих вид оптических приспособлений (DACOD), таких как вогнутые, соответственно выпуклые, френелевские отражающие поверхности, основанные на ориентированных частицах пигмента в затвердевшем слое покрытия, как описано в ЕР-А 1710756. В этом документе описан один способ получения печатного изображения, которое содержит пигменты или хлопья, обладающие магнитными свойствами, путем выстраивания пигментов в магнитном поле. После их выстраивания в магнитном поле пигменты или хлопья демонстрируют френелевское структурное устройство, такое как френелевское отражение. Наклоняя изображение и тем самым изменяя направление отражения по направлению к наблюдателю, область, демонстрирующая наибольшее отражение к наблюдателю перемещается в соответствии с выстраиванием хлопьев или пигментов. Один пример такой структуры представляет собой, так называемый эффект "перемещающейся полосы". В настоящее время этот эффект применяют во множестве защитных элементов на банкнотах, например, на "50" на 50 рэндовой банкноте Южной Африки. Тем не менее, такие эффекты перемещающейся полосы, в общем, наблюдаемы, если защищенный документ наклоняют в определенном направлении, т.е. либо вверх и вниз, либо в стороны от ракурса наблюдателя.
Хотя френелевские отражающие поверхности являются плоскими, они обеспечивают вид вогнутой или выпуклой отражающей полусферы. Упомянутые френелевские отражающие поверхности можно изготовить путем воздействия на влажный слой покрытия, содержащий неизотропно отражающие магнитные или намагничиваемые частицы, магнитным полем одного дипольного магнита, причем последний располагают над, соответственно под, плоскостью слоя покрытия, при этом его ось север-юг параллельна упомянутой плоскости, и его поворачивают вокруг оси перпендикулярной упомянутой плоскости, как показано на фиг. 37A-37D в ЕР-А 171075. Сориентированные так частицы затем фиксируют на месте путем отверждения слоя покрытия.
Подвижные кольцевые изображения, показывающие явно перемещающееся кольцо при изменении угла обзора (эффект "перемещающегося кольца"), получают путем воздействия на влажный слой покрытия, содержащий неизотропно отражающие магнитные или намагничиваемые частицы, магнитным полем дипольного магнита. В WO 2011/092502 раскрыты подвижные кольцевые изображения, которые можно получить или изготовить с применением устройства для ориентирования частиц в слое покрытия. Описанное устройство допускает ориентацию магнитных или намагничиваемых частиц с помощью магнитного поля, производимого сочетанием мягкого намагничиваемого листа и сферического магнита, ось север-юг которого перпендикулярна плоскости слоя покрытия, и расположенного под упомянутым мягким намагничиваемым листом.
Подвижные кольцевые изображения существующего уровня техники, в целом, изготавливают путем выстраивания магнитных или намагничиваемых частиц в соответствии с магнитным полем только одного вращающегося или статичного магнита. Так как силовые лини поля только одного магнита, в общем, изгибаются сравнительно плавно, т.е. обладают низкой кривизной, то и изменение ориентации по поверхности СОЭ магнитных или намагничиваемых частиц сравнительно плавное. Интенсивность магнитного поля быстро снижается при увеличении расстояния от магнита, если применяют один единственный магнит. Это затрудняет получение высокодинамичного и четкого признака посредством ориентации магнитных или намагничиваемых частиц, тем самым давая эффект "перемещающегося кольца", который может иметь размытые границы кольца. Эта проблема нарастает при увеличении размера (диаметра) изображения "перемещающегося кольца", когда используют только один статичный или вращающийся магнит.
Поэтому, остается потребность в защитных признаках, демонстрирующих привлекающий внимание, динамический петлеобразный эффект, покрывающий обширную площадь на документе, хорошего качества, который можно легко проверить, независимо от ориентации защищенного документа, и который трудно изготовить в больших масштабах с применением оборудования, доступного контрафактору, и который можно выполнить в виде большого числа фигур и форм.
Сущность изобретения
Соответственно, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы преодолеть недостатки существующего уровня техники, обсуждавшиеся выше. Этого достигают путем выполнения слоя оптического эффекта (СОЭ), содержащего множество вложенных петлеобразных областей, окружающих одну общую центральную область, например, на документе или другом объекте, который демонстрирует зависящее от угла обзора явное перемещение признаков изображения на расширенной длине, обладает хорошей резкостью и/или контрастом, и который можно легко обнаружить. В настоящем изобретении предложены такие слои оптического эффекта (СОЭ), как усовершенствованные легко обнаруживаемые явные защитные признаки, или, в дополнение или в качестве альтернативы, как скрытые защитные признаки, например, в области защиты документов. То есть в одном аспекте настоящее изобретение относится к слою оптического эффекта (СОЭ), содержащему множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, которые рассредоточены в композиции покрытия, содержащей связующий материал, причем СОЭ содержит две или более областей, имеющих петлеобразную форму (также называемых петлеобразными областями), причем петлеобразные области являются вложенными и расположены вокруг общей центральной области, которая окружена самой внутренней петлеобразной областью, причем в каждой из вложенных петлеобразных областей по меньшей мере часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц сориентированы так, что в поперечном сечении, перпендикулярном СОЭ слою и проходящему от центра центральной области к внешней границе самой внешней петлеобразной области, самая длинная ось частиц в каждой из областей поперечного сечения петлеобразных областей направлена по касательной к отрицательно искривленной или положительно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей.
В этом документе также описаны и заявлены устройства для изготовления слоев оптических эффектов. В частности, настоящее изобретение также относится к устройству генерации магнитного поля, содержащему множество элементов, выбираемых из магнитов и полюсных деталей, и содержащему по меньшей мере один магнит, при этом множество элементов либо (i) расположено ниже несущей поверхности или пространства, выполненного с возможностью принимать подложку, выступающую в качестве несущей поверхности, либо (ii) образуют несущую поверхность, и сконфигурированы так, чтобы иметь возможность обеспечивать магнитное поле, в котором силовые линии магнитного поля проходят по существу параллельно упомянутой несущей поверхности или пространству в двух или более областях над упомянутой несущей поверхностью или пространством, и в котором:
i) две или более областей из вложенных петлеобразных областей окружают центральную область; и/или
ii) множество элементов содержит множество магнитов, а магниты расположены так, что могут поворачиваться вокруг оси вращения, так что области с силовыми линиями поля, проходящими по существу параллельно несущей поверхности или пространству, объединяются при вращении вокруг оси вращения, тем самым образуя при вращении вокруг оси вращения множество вложенных петлеобразных областей, окружающих одну центральную область.
В этом документе также описаны и заявлены способы получения защитного элемента, слоев оптического эффекта, содержащих его, и применение слоев оптического эффекта для защиты от подделки защищенного документа или для декоративного применения в графическом искусстве. В частности, настоящее изобретение относится к способу получения слоя оптического эффекта (СОЭ), содержащему следующие этапы:
a) на несущую поверхность устройства генерации магнитного поля или на поверхность подложки наносят композицию покрытия, содержащую связующий материал и множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, при этом упомянутая композиция покрытия находится в первом (текучем) состоянии,
b) композицию покрытия, находящуюся в первом состоянии, подвергают воздействию магнитного поля устройства генерации магнитного поля, предпочтительно такого, которое задано в любом из пунктов 9-15 формулы изобретения, тем самым ориентируя по меньшей мере часть несферических магнитных или намагничиваемых частиц в виде нескольких вложенных петлеобразных областей, окружающих одну центральную область, так что самая длинная ось частиц в каждой из областей поперечного сечения петлеобразных областей направлена по касательной к либо отрицательно искривленной, либо к положительно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей; и
c) осуществляют отверждение композиции покрытия, переводя ее во второе состояние, чтобы зафиксировать магнитные или намагничиваемые несферические частицы в занятых ими положениях и ориентациях.
Эти и другие аспекты приведены ниже:
1. Слой оптического эффекта (СОЭ), содержащий множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, которые рассредоточены в композиции покрытия, содержащей связующий материал,
причем СОЭ содержит две или более петлеобразные области, причем упомянутые петлеобразные области образуют оптическое впечатление замкнутых петлеобразных тел, окружающих центральную область, и они являются вложенными вокруг общей центральной области, которая окружена самой внутренней петлеобразной областью,
причем в каждой петлеобразной области по меньшей мере, часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц сориентированы так, что в поперечном сечении, перпендикулярном СОЭ слою и проходящем от центра центральной области к внешней границе самой внешней петлеобразной области, самая длинная ось частиц в каждой из областей поперечного сечения петлеобразных областей направлена по касательной к либо отрицательно искривленной, либо к положительно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей.
2. Слой оптического эффекта (СОЭ) по п. 1, в котором СОЭ также содержит внешнюю область за пределами самой внешней петлеобразной области, причем внешняя область, окружающая самую внешнюю петлеобразную область, содержит множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, причем по меньшей мере часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц во внешней области сориентированы так, что их самая длинная ось по существу перпендикулярна плоскости СОЭ или направлена произвольно.
3. Слой оптического эффекта (СОЭ) по п. 1 или 2, в котором центральная область, окруженная самой внутренней петлеобразной областью, содержит множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, причем часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц в центральной области сориентированы так, что из самая длинная ось по существу параллельна плоскости СОЭ, производя оптический эффект выступа.
4. Слой оптического эффекта (СОЭ) по п. 3, в котором внешняя периферийная форма выступа аналогична форме самого внутреннего петлеобразного замкнутого тела.
5. Слой оптического эффекта (СОЭ) по п. 3 или 4, в котором каждая петлеобразная область обеспечивает оптический эффект или впечатление петлеобразного тела в форме кольца, а выступ имеет форму сплошного круга или полусферы.
6. Слой оптического эффекта (СОЭ) по любому из пунктов п. 1, 2, 3, 4 или 5, в котором по меньшей мере часть множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц состоит из несферических оптически переменных магнитных или намагничиваемых пигментов.
7. Слой оптического эффекта (СОЭ) по п. 6, в котором оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты выбирают из группы, состоящей из магнитных тонкопленочных интерферированных пигментов, магнитных холестерических жидкокристаллических пигментов и их смесей.
8. Слой оптического эффекта (СОЭ) по любому из предыдущих пунктов, предпочтительно по п. 3, 4 или 5, в котором множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразных областях и/или в центральной области, окруженной петлеобразными областями, сориентированы так, чтобы обеспечить оптический эффект (а) трехмерного объекта(ов), проходящего от поверхности СОЭ.
9. Устройство генерации магнитного поля, содержащее множество элементов, выбираемых из магнитов и полюсных деталей, и содержащее по меньшей мере один магнит, при этом множество элементов либо (i) расположено ниже несущей поверхности или пространства, выполненного с возможностью принимать подложку, выступающую в качестве несущей поверхности, либо (ii) образуют несущую поверхность, и сконфигурированы так, чтобы иметь возможность обеспечивать магнитное поле, в котором силовые линии магнитного поля проходят по существу параллельно упомянутой несущей поверхности или пространству в двух или более областях над упомянутой несущей поверхностью или пространством, и в котором:
i) две или более областей из вложенных петлеобразных областей окружают центральную область; и/или
ii) множество элементов содержит множество магнитов, а магниты расположены так, что могут поворачиваться вокруг оси вращения, так что области с силовыми линиями поля, проходящими по существу параллельно несущей поверхности или пространству, объединяются при вращении вокруг оси вращения, тем самым образуя при вращении вокруг оси вращения множество вложенных петлеобразных областей, окружающих одну центральную область.
10. Устройство генерации магнитного поля по п. 9, вариант ii), в котором магниты расположены так, что в той области, которая находится над упомянутой несущей поверхностью или пространством, и которая центрирована на оси вращения, вырабатывается магнитное поле с силовыми линиями, проходящими по существу параллельно плоскости магнитов.
11. Устройство генерации магнитного поля по п. 9, вариант i), в котором две или более области параллельных силовых линий поля, которые образуют вложенные петлеобразные области, окружающие центральную область, вызваны расположением множества элементов, выбираемых из магнитов и полюсных деталей, причем по меньшей мере один из упомянутых элементов имеет петлеобразную форму, соответствующую петлеобразной форме с параллельными силовыми линиями поля над несущей поверхностью или пространством.
12. Устройство генерации магнитного поля по п. 11, в котором устройство из множества элементов, выбираемых из магнитов и полюсных деталей, содержит по меньшей мере один петлеобразный магнит, магнитная ось которого по существу перпендикулярна упомянутой несущей поверхности или пространству, причем это устройство предпочтительно также содержит полюсную деталь, имеющую петлеобразную форму, при этом петлеобразный магнит и петлеобразная полюсная деталь окружают центральную область концентрически.
13. Устройство генерации магнитного поля по п. 12, в котором центральная область содержит дипольный магнит в виде бруска, магнитная ось которого по существу перпендикулярна упомянутой несущей поверхности или пространству, или центральную полюсную деталь, и в котором полюсная деталь и тот магнит расположены попеременно, начиная от центральной области.
14. Устройство генерации магнитного поля по п. 9, вариант ii), или по п. 10, в котором множество магнитов расположено симметрично вокруг оси вращения, а их магнитные оси по существу параллельны или по существу перпендикулярны несущей поверхности или пространству.
15. Устройство генерации магнитного поля по п. 9, которое выбирают из группы, состоящей из следующего:
а) устройство генерации магнитного поля, в котором петлеобразный намагниченный в осевом направлении дипольный магнит выполнен так, что ось север-юг перпендикулярна несущей поверхности или пространству, причем петлеобразный магнит окружает центральную область, а устройство также содержит полюсную деталь, которая выполнена ниже петлеобразного намагниченного в осевом направлении дипольного магнита относительно несущей поверхности или пространства, и которая закрывает одну сторону кольца, образованного петлеобразным магнитом, и в котором полюсная деталь образует один или несколько выступов, проходящих в пространство, окруженное петлеобразным магнитом, и находится на некотором расстоянии от него, причем
a1) полюсная деталь образует один выступ, который проходит в центральную область, окруженную петлеобразным магнитом, причем выступ находится на некотором расстоянии сбоку от петлеобразного магнита и заполняет часть центральной области;
а2) полюсная деталь образует один петлеобразный выступ и окружает центральный дипольный магнит в виде бруска, у которого направление север-юг такое же, что и у петлеобразного магнита, причем выступ и дипольный магнит в виде бруска находятся на расстоянии друг от друга; или
а3) полюсная деталь образует один или несколько находящихся на расстоянии друг от друга выступов, причем либо все они, либо все кроме одного являются петлеобразными, и, в зависимости от числа выступов, в пространстве, образованном между находящимися на расстоянии друг от друга петлеобразными выступами, выполнен один или несколько дополнительных намагниченных в осевом направлении петлеобразных магнитов, у которых направление север-юг такое же, что и у первого намагниченного в осевом направлении петлеобразного магнита, причем дополнительные магниты находятся на расстоянии от петлеобразных выступов, и при этом центральная область окружена петлеобразными выступами, а петлеобразные магниты частично заполнены либо центральным дипольным магнитом в виде бруска, у которого направление север-юг такое же, что и у окружающих петлеобразных магнитов, либо центральным выступом полюсной детали, так что, если смотреть со стороны несущей поверхности или пространства, получается чередующееся расположение находящихся на расстоянии друг от друга петлеобразных выступов полюсной детали и петлеобразных намагниченных в осевом направлении дипольных магнитов вокруг одной центральной области, причем центральная область заполнена либо дипольным магнитом в виде бруска, либо центральным выступом, как сказано выше;
b) устройство генерации магнитного поля, содержащее два или более дипольных магнита в виде бруска и два или более полюсных деталей, причем
устройство содержит одинаковое число полюсных деталей и дипольных магнитов в виде бруска, при этом у дипольных магнитов в виде бруска ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству, они имеют одинаковое направление север-юг, и выполнены на разных расстояниях от несущей поверхности или пространства, предпочтительно вдоль одной прямой, проходящей перпендикулярно от несущей поверхности или пространства, и они находятся на расстоянии друг от друга; и
полюсные детали выполнены в пространстве между дипольными магнитами в виде бруска и примыкают к ним, причем полюсные детали образуют один или несколько выступов, которые в петлеобразной форме окружают центральную область, в которой расположен дипольный магнит в виде бруска, находящийся рядом с несущей поверхностью или пространством;
c) устройство генерации магнитного поля, содержащее один дипольный магнит в виде бруска, расположенный под несущей поверхностью или пространством, у которого направление север-юг перпендикулярно упомянутой несущей поверхности или пространству,
одна или несколько петлеобразных полюсных деталей, расположенных над магнитом и под несущей поверхностью или пространством, которые для множества петлеобразных полюсных деталей расположены на расстоянии и являются вложенными в одной плоскости, при этом одна или несколько полюсных деталей со стороны окружают центральную область, под которой расположен магнит,
устройство также содержит первую плоскую полюсную деталь, имеющую примерно такой же размер и примерно такую же внешнюю периферийную форму, что и самая внешняя петлеобразная полюсная деталь, причем плоская полюсная деталь расположена под магнитом, так что его внешняя периферийная форма накладывается на периферию самой внешней из петлеобразных полюсных деталей в направлении от несущей поверхности или пространства, и которая находится в контакте с одним из полюсов магнита; и центральная полюсная деталь, находящаяся в контакте соответственно с другим полюсом магнита, при этом центральная полюсная деталь имеет внешнюю периферийную форму кольца, частично заполняя центральную область, и находится сбоку на расстоянии от и окружена одной или несколькими петлеобразными полюсными деталями;
d) устройство генерации магнитного поля по п. с), в котором вторая плоская полюсная деталь, имеющая внешнюю периферийную форму кольца, выполнена над и в контакте с одним полюсом магнита и ниже и в контакте с одной или несколькими петлеобразными полюсными деталями и ниже и в контакте с центральной полюсной деталью, так что центральная полюсная деталь больше не находится в непосредственном контакте с полюсом магнита, при этом вторая плоская полюсная деталь имеет примерно такой же размер и форму, что и первая плоская полюсная деталь;
e) устройство генерации магнитного поля, в котором два или более дипольных магнита в виде бруска расположены под несущей поверхностью или пространством и так, чтобы иметь возможность вращаться вокруг оси вращения, которая перпендикулярна несущей поверхности или пространству, при этом два или более дипольных магнита в виде бруска находятся на расстоянии от оси вращения и друг от друга и выполнены симметрично на противоположных сторонах от оси вращения, при этом устройство, как вариант, также содержит один дипольный магнит в виде бруска, который расположен под несущей поверхностью или пространством и на оси вращения, причем либо
e1) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит один или несколько дипольных магнитов в виде бруска, при этом у всех ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, причем направление север-юг всех магнитов одно и то же относительно несущей поверхности или пространства, и магниты находятся на расстоянии друг от друга,
устройство, как вариант, содержит один дипольный магнит в виде бруска, который расположен под несущей поверхностью или пространством и на оси вращения, при этом его ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, а его направление север-юг либо идентично направлению север-юг магнитов, которые расположены с возможностью вращения вокруг оси и на расстоянии от него, либо противоположено ему;
е2) на оси вращения отсутствует дипольный магнит в виде бруска, а устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или более дипольных магнитов в виде бруска, расположенных на расстоянии друг от друга и от оси вращения, при этом ось север-юг магнитов по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, и при этом магниты, выполненные с каждой стороны от оси, имеют чередующиеся направления север-юг, а самые внутренние магниты относительно оси вращения имеют либо одинаковые, либо противоположные направления север-юг;
е3) на оси вращения отсутствует дипольный магнит в виде бруска, а устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или более дипольных магнитов в виде бруска, расположенных на расстоянии друг от друга и от оси вращения, при этом ось север-юг магнитов по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, и при этом магниты, выполненные с каждой стороны от оси, имеют одно и то же направление север-юг, а магниты, выполненные с разных сторон от оси вращения относительно оси вращения имеют противоположные направления север-юг;
е4) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит один или несколько дипольных магнитов в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения и, если с одной стороны имеется более одного магнита, на расстоянии друг от друга,
оси север-юг магнитов по существу параллельны несущей поверхности или пространству и по существу перпендикулярны оси вращения, и
направления север-юг магнитов расположены так, что направления север-юг всех магнитов направлены по сути в одном и том же направлении, при этом также либо
е4-1) на оси вращения нет опциональных магнитов, и по меньшей мере два магнита расположены с каждой стороны от оси вращения; или
е4-2) на оси вращения находится опциональный магнит, магниты с каждой стороны находятся на расстоянии от него, магнит на оси вращения представляет собой дипольный магнит в виде бруска, у которого ось север-юг по существу параллельна несущей поверхности, а его направление север-юг направлено в том же направлении, что и у других магнитов, выполненных с каждой стороны от оси вращения;
е5) устройство не содержит опционального магнита на оси вращения, а с каждой стороны от оси вращения содержит два или несколько дипольных магнитов в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения и на расстоянии друг от друга, при этом оси север-юг магнитов по существу параллельны несущей поверхности или пространству и по существу проходят в радиальном направлении от оси вращения, причем направления север-юг всех магнитов симметричны относительно оси вращения (т.е. все направлены к или от оси вращения);
е6) устройство не содержит опционального магнита на оси вращения, а с каждой стороны от оси вращения содержит одну или несколько пар дипольных магнитов в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения и на расстоянии друг от друга, при этом оси север-юг всех магнитов по существу параллельны несущей поверхности или пространству и по существу проходят в радиальном направлении от оси вращения, и каждая пара магнитов образована двумя магнитами с противоположными направлениями север-юг, направленными друг к другу или друг от друга, соответственно, и при этом у самых внутренних магнитов самой внутренней пары магнитов с каждой стороны либо
е6-1) симметричные направления север-юг относительно оси вращения, причем оба направлены либо к, либо от оси вращения; или
е6-2) асимметричные направления север-юг относительно оси вращения, причем одно направлено от, и одно к вращения; или
е7) устройство либо
е7-1) содержит опциональный дипольный магнит в виде бруска на оси вращения и один или несколько магнитов с каждой стороны от оси вращения, при этом ось север-юг всех магнитов по существу параллельна несущей поверхности, и ось север-юг магнитов с каждой стороны от оси вращения по сути направлена в радиальном направлении от оси вращения; или
е7-2) устройство не содержит опционального дипольного магнита в виде бруска на оси вращения, а содержит два или более магнита с каждой стороны от оси вращения, которые расположены на расстоянии от оси вращения, при этом ось север-юг всех магнитов по существу параллельна несущей поверхности или пространству и по существу направлена в радиальном направлении относительно оси вращения,
причем в обоих случаях направления север-юг магнитов, расположенных с одной стороны от оси вращения, асимметричны направлениям север-юг магнитов, расположенных с другой стороны от оси вращения относительно оси вращения (т.е. направлены к оси вращения с одной стороны и от оси вращения с другой стороны), так что направления север-юг лежат на одной прямой от самого внешнего магнита с одной стороны до самого внешнего магнита с другой стороны, при этом ось вращения в случае е7-1 выровнена с этой прямой;
е8) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или несколько дипольных магнитов в виде бруска, при этом у всех ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, и, как вариант, на оси вращения расположен дипольный магнит в виде бруска, ось север-юг которого по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения;
направление север-юг смежных магнитов противоположно относительно несущей поверхности или пространству, и магниты находятся на расстоянии друг от друга; или
е9) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или несколько дипольных магнитов в виде бруска, при этом у всех ось север-юг по существу параллельна несущей поверхности или пространству и по существу направлена радиально относительно оси вращения, и, как вариант, дипольный магнит в виде бруска, расположенный на оси вращения, ось север-юг которого по существу параллельна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения; направления север-юг смежных магнитов направлены противоположно, и магниты находятся на расстоянии друг от друга;
f) устройство генерации магнитного поля, в котором два или более петлеобразных дипольных магнита выполнены так, что их оси север-юг перпендикулярны несущей поверхности или пространству, при этом два или более петлеобразных магнита являются вложенными, находятся на расстоянии друг от друга и окружают одну центральную область, причем магниты намагничены аксиально, а смежные петлеобразные магниты имеют противоположные направления север-юг, направленные либо к, либо от несущей поверхности или пространства,
устройство также содержит дипольный магнит в виде бруска, находящийся в центральной области, окруженной петлеобразными магнитами, при этом ось север-юг дипольного магнита в виде бруска по существу перпендикулярна несущей поверхности и параллельна оси север-юг петлеобразных магнитов, при этом направление север-юг дипольного магнита в виде бруска противоположно направлению север-юг самого внутреннего петлеобразного магнита, устройство, как вариант, также содержит полюсную деталь на стороне противоположной несущей поверхности или пространству, и находящийся в контакте с центральным дипольным магнитом в виде бруска и петлеобразными магнитами;
g) устройство генерации магнитного поля, содержащее пластину постоянного магнита, который намагничен перпендикулярно плоскости пластины, имеющую выступы и впадины, при этом выступы и впадины расположены так, чтобы образовывать вложенные петлеобразные выступы и впадины, окружающие центральную область, причем выступы и впадины образуют противоположные магнитные полюсы; и
h) устройство генерации магнитного поля, которое содержит несколько дипольных магнитов в виде бруска, расположенных вокруг оси вращения, причем у всех магнитов, расположенных с каждой стороны от оси вращения и представляющих собой два или более дипольных магнитов в виде бруска, ось север-юг либо по существу параллельна, либо перпендикулярна несущей поверхности или пространству, и, как вариант, дипольный магнит в виде бруска расположен на оси вращения, и его ось север-юг также по существу параллельна или перпендикулярна несущей поверхности; соответственно, направления север-юг смежных магнитов направлены в одном и том же или в противоположных направлениях, и магниты находятся на расстоянии друг от друга или в непосредственном контакте друг с другом, причем магниты, как вариант, расположены на опорной пластине.
16. Печатный узел, содержащий устройства генерации магнитного поля по п. 9-15, который, как вариант, представляет собой вращающийся печатный узел.
17. Применение устройств генерации магнитного поля по п.п. 9-15 для изготовления СОЭ по любому из п.п. 1-8.
18. Способ получения слоя оптического эффекта (СОЭ), содержащий следующие этапы:
a) на несущую поверхность или на поверхность подложки наносят композицию покрытия, содержащую связующий материал и множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, при этом упомянутая композиция покрытия находится в первом (текучем) состоянии,
b) композицию покрытия, находящуюся в первом состоянии, подвергают воздействию магнитного поля устройства генерации магнитного поля, предпочтительно такого, которое задано в любом из пунктов 9-15, тем самым ориентируя по меньшей мере часть несферических магнитных или намагничиваемых частиц в виде множества вложенных петлеобразных областей, окружающих одну центральную область, так чтобы самая длинная ось частиц в каждой из областей поперечного сечения петлеобразных областей была направлена по касательной либо к отрицательно искривленной, либо к положительно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей; и
c) осуществляют отверждение композиции покрытия, переводя ее во второе состояние, чтобы зафиксировать магнитные или намагничиваемые несферические частицы в занятых ими положениях и ориентациях.
19. Способ по п. 18, в котором этап с) отверждения осуществляют посредством отверждения световым излучением ультрафиолетовой и видимой области спектра.
20. Слой оптического эффекта по любому из п.п. 1-8, который можно получить с применением способа по п. 18 или 19.
21. Подложка, покрытая слоем оптического эффекта (СОЭ), содержащая один или несколько слоев оптического эффекта по любому из п.п. 1-8 или 20 на подложке.
22. Защищенный документ, предпочтительно банкнота или удостоверяющий документ, содержащий слой оптического эффекта по любому из п.п. 1-8 или 20.
23. Применение слоя оптического эффекта по любому из п.п. 1-8 или 20 или подложки, покрытой слоем оптического эффекта по п. 21, для защиты защищенного документа от фальсификации или подделки или для декоративного применения.
Краткое описание чертежей
Теперь будет более подробно описан слой оптического эффекта (СОЭ), содержащий множество петлеобразных областей в соответствии с настоящим изобретением и его изготовление со ссылкой на чертежи и на отдельные варианты осуществления, причем
на фиг. 1 схематически показано тороидальное тело (фиг. 1А) и изменение ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в области, образующей петлеобразное замкнутое тело, которые, в поперечном сечении, проходящем от центра центральной области (т.е. центра всего тороидального тела), следуют по касательной либо к отрицательно искривленной части (фиг. 1В), либо к положительно искривленной части (фиг. 1С) гипотетического эллипса, центр которого расположен над или под областью, образующей петлеобразное тело в этом поперечном сечении.
На фиг. 2 показано три вида одного и того же защитного элемента, содержащего две петлеобразные формы, каждая в виде кольца, причем
на фиг. 2а) показана фотография слоя оптического эффекта, содержащего защитный элемент с двумя петлеобразными формами;
на фиг. 2b) показано изменение ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц относительно плоскости СОЭ в поперечном сечении вдоль указанной на фиг. 2А линии, и
на фиг. 2с) показано три электронные микрофотографии слоя оптического эффекта, изображенного на фиг. 2а), в разрезе перпендикулярно его верхней поверхности, причем микрофотографии были сделаны в местах А, В и С, соответственно. На каждой микрофотографии показана подложка (внизу), которая покрыта слоем оптического эффекта, содержащим ориентированные несферические магнитные или намагничиваемые частицы, образующие две петлеобразные фигуры;
на фиг. 3а) схематически показан вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, причем устройство содержит несущую поверхность (S) для приема подложки, на которую наносят слой оптического эффекта, дипольный магнит (М) в виде полого петлеобразного тела (кольца), который намагничен так, что ось север-юг магнита перпендикулярна плоскости петлеобразной фигуры (кольца), и перевернутую Т-образную железную поперечину (Y). Узел, состоящий из магнита (М) и железной поперечины (Y), а также трехмерное магнитное поле магнита (М), изображенное с помощью силовых линий (F), в пространстве являются вращательно-симметричными относительно центральной оси (z);
на фиг. 3b) показана фотография защитного элемента настоящего изобретения, содержащего две петлеобразные фигуры (два кольца), образованные с использованием устройства генерации магнитного поля, показанного на фиг. 3а;
на фиг. 4 схематично показан вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, причем устройство содержит i) дипольный магнит (M1) в виде бруска, который намагничен так, чтобы его ось север-юг была перпендикулярна несущей поверхности (S), ii) дипольный магнит в виде петлеобразного полого тела (М2), который также намагничен так, чтобы его ось север-юг была перпендикулярна несущей поверхности (S), и iii) перевернутую двойную Т-образную железную поперечину (Y).
на фиг. 5 схематично показано поперечное сечение устройства генерации магнитного поля в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения, содержащее первый (M1) и второй (М2) дипольный магнит, каждый в виде петлеобразного тела (т.е. каждый из магнитов образует кольцо, и магнит М2 полностью заключен (вложен) в кольцо магнита M1), каждый из которых намагничен так, чтобы его ось север-юг была перпендикулярна несущей поверхности (S), и полюсную деталь (перевернутую тройную Т-образную железную поперечину (Y));
на фиг. 6, a)-d) схематично показаны дополнительные варианты осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6, е) показано три фотографии слоя оптического эффекта, полученного с использованием устройств, показанного на фиг. 6d;
на фиг. 7, a)-d) схематично показаны дополнительные варианты осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 9 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 10 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 11 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 12 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 13 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 14 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 15, а) схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 15, b) показана фотография защитного элемента, содержащего несколько петлеобразных фигур, образованных устройством, показанным на фиг. 15, а), при этом расстояние d между магнитами на фиг. 15, а) и поверхностью несущей поверхности S для подложки составляет 0 мм, т.е. несущая поверхность S находится в непосредственном контакте с магнитом;
на фиг. 15, с) показана фотография защитного элемента, содержащего несколько петлеобразных фигур, образованных устройством, показанным на фиг. 15, а), при этом расстояние d между магнитами на фиг. 15, а) и поверхностью несущей поверхности S для подложки составляет 1,5 мм;
на фиг. 16 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 17 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 18 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением;
на фиг. 19 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением; и
на фиг. 20 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 21A, B показана ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразных областях вариантов осуществления СОЭ;
на фиг. 22 показаны примеры петлеобразных фигур;
на фиг. 23 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением, у которого имеется опорная пластина; и
на фиг. 24 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением, у которого имеется опорная пластина.
На фиг. 25 схематично показан дополнительный вариант осуществления устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением.
Определения
Для интерпретации выражений, обсуждаемых в описании и изложенных в формуле изобретения, следует использовать следующие определения.
В данном контексте неопределенный артикль "а" означает один, а также более одного объекта и необязательно ограничивает соответствующий объект единственным числом.
В данном контексте термин "около" означает, что величина или значение, о котором идет речь, может представлять собой конкретное указанное значение или некоторое значение в его окрестности. В общем, предполагается, что термин "около", обозначающий некоторое значение, означает диапазон в пределах ±5% от значения. В качестве примера, фраза "около 100" означает диапазон 100±5, т.е. диапазон от 95 до 105. В общем, если используют термин "около", можно ожидать, что такие же результаты или эффекты в соответствии с изобретением можно получить в диапазоне ±5% от указанного значения.
В данном контексте термин "и/или" означает, что могут иметься либо все, либо только один из элементов указанной группы. Например, "А и/или В" должно означать "только А или только В или и А, и В". В случае "только А" термин также охватывает возможность того, что В отсутствует, т.е. "только А, но не В".
Термин "по существу параллельно" относится к отклонению менее 20° от параллельного расположения, а термин "по существу перпендикулярно" относится к отклонению менее 20° от перпендикулярного расположения. Предпочтительно, термин "по существу параллельно" относится к отклонению не более 10° от параллельного расположения, а термин "по существу перпендикулярно" относится к отклонению не более 10° от перпендикулярного расположения.
Предполагается, что термин "по меньшей мере частично" означает, что следующее свойство выполняется до некоторой степени или полностью. Предпочтительно, термин означает, что следующее свойство выполнено по меньшей мере на 50% или более, более предпочтительно по меньшей мере 75%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90%. Может быть предпочтительно, чтобы термин означал "полностью".
Термины "по существу" и "по сути" применяют для того, чтобы обозначить, что следующий признак, свойство или параметр либо полностью (весь) реализован или удовлетворено, либо по большей части, что неблагоприятно влияет на предполагаемый результат. Таким образом, в зависимости от обстоятельств термин "по существу" или "по сути" предпочтительно означает, например, по меньшей мере 80%, по меньшей мере 90%, по меньшей мере 95% или 100%.
Предполагается, что термин "содержащий" в данном контексте не является исключающим или неограниченным. Таким образом, например, композиция покрытия, содержащая компонент А может включать в себя другие компоненты, помимо А. Тем не менее, термин "содержащий" также охватывает более ограничительное значение "состоящий по сути из" и "состоящий из", так что, например, "композиция покрытия, содержащая компонент А" также может (по сути) состоять из компонента А.
Термин "композиция покрытия" относится к любому составу, который может образовывать слой оптического эффекта (СОЭ) настоящего изобретения на твердой подложке, и который можно нанести предпочтительно, но не исключительно, используя способ печати. Композиция покрытия содержит по меньшей мере множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц и связующее вещество. Из-за своей несферической формы частицы обладают неизотропной отражательной способностью.
Термин "слой оптического эффекта (СОЭ)" в данном контексте означает слой, который содержит по меньшей мере множество ориентированных несферических магнитных или намагничиваемых частиц и связующее вещество, причем ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц зафиксирована в связующем веществе.
В данном контексте термин "подложка, покрытая слоем оптического эффекта (ОЕС)" применяют, чтобы обозначить продукт, получаемый в результате выполнения СОЭ на подложке. ОЕС может состоять из подложки и СОЭ, но также может содержать другие материалы и/или слои, отличные от СОЭ. Термин ОЕС, таким образом, также охватывает защищенные документы, такие как банкноты.
Термин "петлеобразная область" означает область в СОЭ, обеспечивающую оптический эффект или оптическое впечатление петлеобразного тела, объединяемого с самим собой. Область принимает форму замкнутой петли, окружающей одну центральную область. "Петлеобразная" форма может быть круглой, овальной, эллипсоидной, квадратной, треугольной, прямоугольной или любой многоугольной формой. Примеры петлеобразных форм включают в себя круг, прямоугольник или квадрат (предпочтительно со скругленными углами), треугольник, пятиугольник, шестиугольник, семиугольник, восьмиугольник и т.д. Предпочтительно, чтобы область, образующая петлю, не пересекалась сама с собой. Термин "петлеобразное тело" используют, чтобы обозначить оптический эффект или оптическое впечатление, которого достигают путем ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразной области так, чтобы создать у наблюдателя оптическое впечатление трехмерного петлеобразного тела. Термин "вложенные петлеобразные области" используют, чтобы обозначить расположение петлеобразных областей, каждая из которых обеспечивает оптический эффект или оптическое впечатление петлеобразного тела, причем "вложенные" означает, что одна из петлеобразных областей по меньшей мере частично окружает другую петлеобразную область, и "вложенные" петлеобразные области окружают общую центральную область. Предпочтительно, термин "вложенные" означает, что одна или несколько внешних петлеобразных областей полностью окружают одну или несколько внутренних петлеобразных областей. Особенно предпочтительным вариантом осуществления "вложенных" является "концентрические", когда одна или несколько внешних петлеобразных областей полностью окружают одну или несколько внутренних петлеобразных областей и ограничивают общую центральную область, не пересекаясь друг с другом. В еще одном предпочтительном варианте осуществления множество "вложенных" петлеобразных областей принимает форму концентрических окружностей.
Термин "защитный элемент, содержащий множество вложенных петлеобразных тел" относится к защитному элементу, в котором ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в СОЭ является такой, что имеется две или более вложенных петлеобразных областей, и в котором в этих областях ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц такая, что получают наблюдаемое отражение света в определенном направлении (в общем, перпендикулярном поверхности СОЭ), тем самым обеспечивая оптический эффект множества вложенных петлеобразных тел. Обычно это означает, что в поперечном сечении, проходящем от центра центральной области к внешней границе петлеобразных областей, в центральной части области, которая является частью петлеобразной области (например, центральная часть слоя L на фиг. 1B и 1C или центральная часть областей (1) в нижней части фиг. 21А), самая длинная ось несферических магнитных или намагничиваемых частиц направлена так, чтобы быть по существу параллельной плоскости поверхности СОЭ. Два или более вложенных петлеобразных тела обычно расположены так, что одно из петлеобразных тел полностью окружает другое(ие), соответственно, как показано, например, на фиг. 3b), где имеется два петлеобразных тела в форме двух колец, причем одно из колец полностью окружает другое. Предпочтительно, чтобы множество петлеобразных тел имело идентичную или по сути идентичную форму, например, два или более кольца, два или более квадрата, два или более шестиугольника, два или более семиугольника, два или более восьмиугольника и т.д.
Термин "ширина петлеобразной области" используют, чтобы обозначить ширину петлеобразной области в поперечном сечении перпендикулярном СОЭ и проходящем от центра центральной области к внешней границе самой внешней петлеобразной области, как показано на фиг. 21 шириной области (1).
Термин "защитный элемент" используют, чтобы обозначить изображение или графический элемент, который можно использовать для аутентификации. Защитный элемент может быть явным и/или скрытым защитным элементом.
Термин "магнитная ось" или "ось север-юг" означает теоретическую прямую, соединяющую и проходящую через северный и южный полюс магнита. Прямая не имеет определенного направления. В отличие от этого, термин "направление север-юг" означает направление вдоль оси север-юг или магнитной оси от северного полюса к южному полюсу. В контексте устройств генерации магнитного поля, в которых выполнено несколько магнитов, поворачиваемых вокруг оси вращения, а магнитная ось север-юг расположена радиально относительно оси вращения, выражение "симметричное магнитное направление север-юг" означает, что ориентация направления север-юг симметрична относительно оси вращения как центра симметрии (т.е. направление север-юг всего множества магнитов либо направлено от оси вращения, либо направление север-юг всего множества магнитов направлено к ней). В контексте устройств генерации магнитного поля, в которых выполнено несколько магнитов, поворачиваемых вокруг оси вращения, а магнитная ось север-юг расположена радиально относительно оси вращения и параллельна несущей поверхности или поверхности подложки, выражение "асимметричное магнитное направление север-юг" означает, что ориентация направления север-юг асимметрична относительно оси вращения как центра симметрии (т.е. направление север-юг одного из магнитов направлено к оси вращения, а направление север-юг другого магнита направлено к ней).
Подробное описание изобретения
В одном аспекте настоящее изобретение относится к СОЭ, который обычно наносят на подложку. СОЭ содержит множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, обладающих неизотропной отражательной способностью. Несферические магнитные или намагничиваемые частицы рассредоточены в связующем материале и во вложенных петлеобразных областях, окружающих общую центральную область имеют определенную ориентацию для обеспечения оптического эффекта или оптического впечатления множества вложенных петлеобразных тел. Ориентацию получают путем ориентации частиц в соответствии с внешним магнитным полем, как будет более подробно объяснено ниже. То есть в настоящем изобретении предложен слой оптического эффекта (СОЭ), содержащий множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, которые рассредоточены в композиции покрытия, содержащей связующий материал, причем СОЭ содержит две или более областей, имеющих петлеобразную форму (также называемых петлеобразными областями), причем петлеобразные области являются вложенными и расположены вокруг общей центральной области, которая окружена самой внутренней петлеобразной областью, причем в каждой из областей, образующих петлеобразную область, по меньшей мере часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц сориентированы так, что в поперечном сечении, перпендикулярном СОЭ и проходящему от центра центральной области к внешней границе самой внешней петлеобразной области, самая длинная ось частиц в каждой из областей поперечного сечения петлеобразных областей направлена по касательной к отрицательно искривленной или положительно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей. Здесь, часть несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразных областях направлены так, что их самая длинная ось по существу параллельна плоскости СОЭ.
Ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц не является равномерной по всему объему СОЭ. Наоборот, имеется две или больше вложенных петлеобразных областей в СОЭ, в которых частицы направлены так, что достигают наблюдаемой отражательной способности в заданном втором направлении, когда свет на СОЭ излучают с первого направления. Обычно ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в областях, образующих петлеобразную форму, является такой, что получают максимальную отражательную способность перпендикулярно поверхности СОЭ, когда свет излучают с направления перпендикулярного поверхности СОЭ. Это обычно означает, что в петлеобразных областях по меньшей мере часть частиц направлена так, что их самая длинная ось по существу параллельна плоскости или поверхности СОЭ.
Эти области образуют множество вложенных петлеобразных областей. Несколько (например, две или более, например, три, четыре, пять, шесть или более) петлеобразных областей предпочтительно расположены так, что одна из петлеобразных областей полностью окружена одной или несколькими другими петлеобразными областями, не пересекая ее или их, как показано, например, на фиг. 3b), где одна петлеобразная форма (кольцо) окружена другой петлеобразной формой (другим кольцом). Для трех петлеобразных форм предпочтительно, чтобы расположение было таким, что самая внутренняя петлеобразная форма полностью окружена средней и самой внешней петлеобразными формами, а средняя форма расположена между самой внутренней и самой внешней петлеобразными формами, также без пересечений. Этот принцип, конечно, применим также к большему числу петлеобразных форм, как показано, например, на фиг. 15, b) для пяти колец.
Особенно предпочтительно, чтобы множество петлеобразных областей, расположенных таким образом, имело по существу идентичную форму. Это означает, что, например, в случае трех петлеобразных областей, имеется, например, три круга, три прямоугольника, три треугольника, три шестиугольника и т.д., причем внутренняя петлеобразная фигура окружена внешней петлеобразной фигурой.
Форма СОЭ и, в частности, ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразных областях СОЭ теперь будет описана со ссылкой на фиг. 21, на которой схематически показан СОЭ в соответствии с настоящим изобретением. В частности, фиг. 21 приведена не в масштабе.
В верхнем левом углу фиг. 21 приведен вид в плане СОЭ, содержащего два петлеобразных тела, образованных петлеобразными областями (1), выполненными на подложке (S) в виде эллипсоидов. Сверху на виде в плане СОЭ видно оптическое впечатление двух петлеобразных тел. Петлеобразные области (1) окружают общую центральную область (2) с центром (3).
В нижней части фиг. 21 показан вид в поперечном сечении, перпендикулярно плоскости СОЭ и проходящем от центра (3) центральной области (2) к внешней границе самой внешней петлеобразной области, т.е. вдоль прямой (4). Конечно, прямая (4) в действительности отсутствует на СОЭ, а всего лишь показывает положение вида в поперечном сечении, как упоминается в пункте 1 формулы изобретения. На виде в поперечном сечении становится очевидно, что СОЭ (L) в показанном варианте осуществления выполнен на несущей поверхности (S), предпочтительно на подложке. На виде СОЭ (L) в поперечном сечении области (1), образующие часть петлеобразной фигуры, содержат несферические магнитные или намагничиваемые частицы (5), которые, если смотреть на вид в поперечном сечении вдоль прямой (4), в каждой области (1), образующей часть петлеобразной области, сориентированы так, чтобы быть направленными по касательной к отрицательно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей (6). Конечно, возможно также противоположное выстраивание вдоль положительно искривленной части. А именно, часть несферических магнитных или намагничиваемых частиц (предпочтительно на участке вокруг центра петлеобразной области (1), если смотреть на поперечное сечение, показанное на фиг. 21 и упоминаемое в пункте 1 формулы изобретения) сориентированы так, что их самая длинная ось по существу параллельна плоскости СОЭ и/или поверхности подложки. На виде в поперечном сечении вдоль прямой (4) или упоминаемом в пункте 1 формулы изобретения, соответствующие центры гипотетических эллипсов или окружностей обычно находятся над или под (на фиг. 21 под) каждой из областей, образующих часть петлеобразной области, и предпочтительно вдоль вертикальной линии, проходящей от примерно середины области (1), образующей петлеобразную область.
Кроме того, на виде в поперечном сечении диаметр гипотетической окружности или самая длинная или самая короткая ось гипотетического эллипса предпочтительно примерно равна ширине соответствующей области, образующей часть петлеобразной фигуры (ширина областей (1) в нижней части фиг. 21), так что на внутренних и внешних границах каждой из областей (1) ориентация самой длинной оси несферических частиц по существу перпендикулярна плоскости СОЭ и постепенно изменяется так, чтобы стать по существу параллельной плоскости несущей поверхности или подложки в центре области (1), образующей часть петлеобразной области, обеспечивая оптическое впечатление петлеобразного тела. В том случае, если на виде в поперечном сечении ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в данной петлеобразной области направлена по касательной к отрицательно или положительно искривленной части гипотетической окружности, центр которой находится на линии, проходящей перпендикулярно от СОЭ и примерно от центра ширины петлеобразной области, скорость изменения ориентации должна быть постоянной, так как кривизна окружности постоянна. Если же ориентация частиц следует по касательной (положительно или отрицательно искривленной части) к эллипсу, то скорость изменения ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц не будет постоянной (потому что кривизна эллипса не постоянна), так что, например, около центра ширины петлеобразной области наблюдается только небольшое изменение ориентации по существу параллельно направленных частиц, которая затем быстро изменяется до по существу перпендикулярного положения на границах петлеобразной области на виде в поперечном сечении, показанном на фиг. 21.
Такая взаимосвязь касательно положения центра и диаметра гипотетического эллипса или окружности не только применима к варианту осуществления, показанному на фиг. 21, но также к петлеобразным областям, формирующим оптическое впечатление петлеобразных тел, имеющимся в СОЭ настоящего изобретения, при этом, конечно, различные положения и/или диаметры могут быть применены к различным петлеобразным телам, образованным в одном СОЭ. В частности, области СОЭ (L), не образующие часть вложенных петлеобразных областей (т.е. области внутри и снаружи областей (1) на фиг. 21) также могут содержать несферические магнитные или намагничиваемые пигменты (не показаны на фиг. 21), которые могут иметь специфичную или произвольную ориентацию, как более подробно будет объяснено ниже. Кроме того, несферические магнитные или намагничиваемые частицы (5) могут заполнять весь объем и могут быть расположены в нескольких слоях в СОЭ (L), в то время как на фиг. 21 схематично представлены только некоторые частицы в соответствующей ориентации.
В СОЭ несферические магнитные или намагничиваемые частицы рассредоточены в композиции покрытия, содержащей затвердевший связующий материал, который фиксирует ориентацию несферических магнитных или намагничиваемых частиц. Затвердевший связующий материал по меньшей мере частично прозрачен для электромагнитного излучения одной или нескольких длин волн в диапазоне от 200 нм до 2500 нм. Предпочтительно, чтобы затвердевший связующий материал был по меньшей мере частично прозрачен для электромагнитного излучения одной или нескольких длин волн в диапазоне от 200 нм до 800 нм, более предпочтительно в диапазоне от 400 нм до 700 нм. Здесь, выражение "одна или несколько длин волн" означает, что связующий материал может быть прозрачен только для одной длины волны в заданном диапазоне длин волн, либо он может быть прозрачен для нескольких длин волн в заданном диапазоне. Предпочтительно, чтобы связующий материал был прозрачен для более чем одной длина волны в заданном диапазоне, и более предпочтительно - для всех длин волн в заданном диапазоне. Таким образом, в более предпочтительном варианте осуществления затвердевший связующий материал по меньшей мере частично прозрачен для всех длин волн в диапазоне от 200 до 2500 нм (или 200-800 нм, или 400-700 нм), и даже более предпочтительно, чтобы затвердевший связующий материал был полностью прозрачен для всех длин волн в этих диапазонах.
Здесь, термин "прозрачен" означает, что через слой затвердевшего связующей материала толщиной 20 мкм, имеющегося в СОЭ (не включая несферические магнитные или намагничиваемые частицы, но при наличии всех других опциональных компонентов СОЭ, в случае, если такие компоненты имеются) пропускание электромагнитного излучения составляет по меньшей мере 80%, более предпочтительно по меньшей мере 90%, еще более предпочтительно по меньшей мере 95%. Это можно определить путем измерения коэффициента пропускания тестового образца затвердевшего связующего материала (не включающего в себя несферические магнитные или намагничиваемые частицы) в соответствии с общепринятыми способами тестирования, например, DIN 5036-3 (1979-11).
Несферические магнитные или намагничиваемые частицы, описанные в этом документе, предпочтительно обладают неизотропной отражательной способностью по отношению к падающему электромагнитному излучению, для которого затвердевший связующий материал является по меньшей мере частично прозрачным. В данном контексте выражение "неизотропная отражательная способность" означает, что доля падающего под первым углом излучения, отражаемого частицей в определенном направлении (направлении обзора) (под вторым углом) является функцией ориентации частиц, т.е. что изменение ориентации частицы относительно первого угла может привести к другой величине отражательной способности в направлении обзора.
Также предпочтительно, чтобы каждая из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц, описанных в этом документе, обладала неизотропной отражательной способностью относительно падающего электромагнитного излучения в некоторых частях или во всем диапазоне длин волн от 200 до 2500 нм, более предпочтительно от 400 до 700 нм, так что изменение ориентации частицы приводит к изменению отражательной способности этой частицы.
В СОЭ настоящего изобретения несферические магнитные или намагничиваемые частицы выполнены так, чтобы образовывать динамический защитный элемент, обеспечивающий оптический эффект или оптическое впечатление по меньшей мере нескольких вложенных петлеобразных тел.
Здесь, термин "динамический" означает, что внешний вид и отражение света от защитного элемента изменяется в зависимости от угла просмотра. Иначе говоря, внешний вид защитного элемента отличается, если смотреть с различных углов, т.е. защитный элемент демонстрирует различный вид (например, от угла просмотра, равного примерно 22,5°, относительно поверхности подложки, на которой выполнен СОЭ, до угла 90° относительно поверхности подложки, на которой выполнен СОЭ), что вызвано ориентацией несферических магнитных или намагничиваемых частиц, обладающих неизотропной отражательной способностью, и/или свойствами несферических магнитных или намагничиваемых частиц, как таковых, внешний вид которых зависит от угла просмотра (например, оптически переменных пигментов, описанных ниже).
Выражение "петлеобразная область" означает, что несферические магнитные или намагничиваемые частицы выполнены так, что защитный элемент дает наблюдателю визуальное или оптическое впечатление петлеобразного тела, объединяемого с самим собой, образующего замкнутую петлю, окружающую одну общую центральную область. В зависимости от освещения наблюдателю видна одна или несколько фигур. "Петлеобразное тело" может иметь круглую, эллипсоидную, квадратную, треугольную, прямоугольную или любую многоугольную форму. Примеры петлеобразных фигур включают в себя окружность, прямоугольник или квадрат (предпочтительно со скругленными углами), треугольник, (правильный или неправильный) пятиугольник, (правильный или неправильный) шестиугольник, (правильный или неправильный) семиугольник, (правильный или неправильный) восьмиугольник, любую многоугольную форму и т.д. Предпочтительно, петлеобразные тела не пересекаются друг с другом (как, например, в двойной петле или в форме, в которой несколько колец перекрывают друг друга, как олимпийские кольца). Примеры петлеобразных форм также показаны на фиг. 22. В настоящем изобретении СОЭ обеспечивает оптическое впечатление двух или более вложенных петлеобразных тел, как определено выше.
В настоящем изобретении оптический эффект или оптическое впечатление вложенных петлеобразных тел образовано ориентацией несферических магнитных или намагничиваемых частиц в СОЭ, показанных для одного варианта осуществления на фиг. 21. То есть петлеобразную форму получают не путем нанесения, например, посредством печати, композиции покрытия, содержащей связующий материал и несферические магнитные или намагничиваемые частицы, в виде петли, а путем выстраивания несферических магнитных или намагничиваемых частиц в соответствии с магнитным полем, так что в петлеобразной области СОЭ частицы сориентированы так, чтобы обеспечить отражательную способность, в то время как в областях СОЭ, не образующих часть петлеобразной области, частицы сориентированы так, чтобы обеспечить отсутствие или только небольшую отражательную способность. Петлеобразные области отображают, таким образом, участки всей площади СОЭ, которые, помимо петлеобразных областей, также содержат один или несколько участков, в которых несферические магнитные или намагничиваемые частицы либо не выстроены вовсе (т.е. имеют произвольную ориентацию), либо выстроены так, что они не вносят вклад в имитацию изображения, имеющего петлеобразную форму. Этого можно достичь путем ориентации по меньшей мере части частиц в этом участке так, что их самая длинная ось по существу перпендикулярна плоскости СОЭ.
Здесь, ориентация частиц, обеспечивающая отражение света, обычно представляет собой такую ориентацию, при которой самая длинная ось несферической частицы направлена так, чтобы быть по существу параллельной плоскости СОЭ и поверхности подложки (если СОЭ выполнен подложке), а ориентация, обеспечивающая отсутствие или только небольшое отражение света, обычно представляет собой ориентацию, при которой самая длинная ось несферической частицы расположена так, чтобы быть по существу перпендикулярной плоскости СОЭ или поверхности подложки, если СОЭ выполнен на подложке. Это происходит потому, что обычно СОЭ, рассматриваемый с позиции, в которой наблюдают вид СОЭ в плане (т.е. из положения, перпендикулярного плоскости СОЭ), так что несферические магнитные или намагничиваемые частицы, у которых самая длинная ось сориентирована так, чтобы быть по существу параллельной плоскости СОЭ, обеспечивают отражение света в этом направлении, если смотреть в условиях рассеянного света или при облучении с направления по существу перпендикулярного плоскости СОЭ.
Предпочтительно, несферические магнитные или намагничиваемые частицы представляют собой вытянутые или сплющенные эллипсоидные, пластинчатые или игольчатые частицы или их смеси. Таким образом, даже если собственная отражательная способность на единицу площади поверхности (например, на мкм) равномерна по всей поверхности такой частицы, то из-за ее несферической формы отражательная способность частицы является неизотропной, так как видимая площадь частицы зависит от направления, с которого на нее смотрят. В одном варианте осуществления несферические магнитные или намагничиваемые частицы, обладающие неизотропной отражательной способностью из-за своей несферической формы, могут также обладать собственной неизотропной отражательной способностью, как, например, у оптически переменных магнитных или намагничиваемых пигментов, из-за наличия слоев с различной отражательной способности и показателями преломления. В этом варианте осуществления несферические магнитные или намагничиваемые частицы представляют собой несферические магнитные или намагничиваемые частицы, обладающие собственной неизотропной отражательной способностью, как, например, несферические оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты.
2
3
2
4
2
2
4
2
4
12
19
3
3
2
4
3
Подходящие примеры несферических магнитных или намагничиваемых частиц, описанных в этом документе, без ограничения включают в себя частицы, содержащие ферромагнитный или ферримагнитный металл, такой как кобальт, железо или никель; ферромагнитный или ферримагнитный сплав железа, марганца, кобальта, железа или никеля; ферромагнитный или ферримагнитный оксид хрома, марганца, кобальта, железа, никеля или их смесей; а также их смеси. Ферромагнитные или ферримагнитные оксиды хрома, марганца, кобальта, железа, никеля или их смесей могут представлять собой чистые или смешанные оксиды. Примеры магнитных оксидов, не ограничиваясь, включают в себя оксиды железа, такие как гематит (FeO), магнетит (FеO), диоксид хрома (СrO), магнитные ферриты (МFеО) магнитные шпинели (MRO), магнитные гексаферриты (MFeO), магнитные ортоферриты (RFeO), магнитные гранаты МR(АО), где M означает двухвалентный, a R означает трехвалентный, а А четырехвалентный металлический ион, а "магнитный" означает ферро- или ферримагнитные свойства.
Оптически переменные элементы известны в области печатания денежных документов. Оптически переменные элементы (также называемые в области техники элементами с цветовым сдвигом или гониохроматическими элементами) демонстрируют цвет, зависящий от угла обзора или угла наклона, и их применяют для защиты банкнот и других защищенных документов от подделки и/или нелегального воспроизведения с помощью общедоступного офисного оборудования для цветного сканирования, печати и копирования.
Предпочтительно, по меньшей мере часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц, описанных в этом документе, составляют несферические оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты. Такие оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты предпочтительно представляют собой вытянутые или сплющенные эллипсоидные, пластинчатые или игольчатые частицы или их смеси.
Множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц может содержать несферические оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты и/или несферические магнитные или намагничиваемые частицы, не обладающие оптически переменными свойствами.
СОЭ, обеспечивающий оптический эффект или оптическое впечатление нескольких вложенных петлеобразных тел, формируют путем ориентирования (выстраивания) множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц в соответствии с силовыми линиями магнитного поля в виде нескольких вложенных петлеобразных областей СОЭ, что приводит к появлению высокодинамичных зависящих от угла обзора вложенных петлеобразных тел. Если по меньшей мере часть множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц, описанных в этом документе, состоит из несферических оптически переменных магнитных или намагничиваемых пигментов, то получают дополнительный эффект, так как цвет несферических оптически переменных пигментов существенно зависит от угла обзора или угла наклона относительно плоскости пигмента, тем самым давая объединенный эффект с зависящим от угла обзора динамичным петлеобразным эффектом. Применение сориентированных магнитным полем несферических оптически переменных пигментов в петлеобразных областях усиливает визуальный контраст ярких зон и улучшает визуальное воздействие петлеобразных элементов на защищенность документа и декоративные применения. Сочетание динамичных петлеобразных форм с изменением цвета, наблюдаемым для оптически переменных пигментов, полученных путем применения сориентированного магнитным полем несферического оптически переменного пигмента приводит к тому, что кромка петлеобразных тел имеет различный цвет, что легко видеть невооруженным глазом. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения несферические магнитные или намагничиваемые частицы в петлеобразных областях состоят по меньшей мере частично из сориентированных магнитным полем несферических оптически переменных пигментов.
В дополнение к явной защите, обеспечиваемой свойством цветового сдвига несферических оптически переменных магнитных или намагничиваемых пигментов, допускающей простое обнаружение, распознавание и/или отличия СОЭ или ОЕС (такого как защищенный документ), несущего СОЭ в соответствии с настоящим изобретением, от возможных их поделок с помощью невооруженного человеческого глаза, например, потому что такие признаки могут быть видимыми и/или обнаруживаемыми, но при этом их все еще сложно изготовить и/или скопировать, свойство цветового сдвига оптически переменных пигментов можно использовать в качестве машиночитаемого инструмента для распознавания СОЭ. Таким образом, оптически переменные свойства оптически переменных пигментов можно одновременно использовать в качестве скрытого или полускрытого защитного признака в способе аутентификации, в котором анализируют оптические (например, спектральные) свойства оптически переменных пигментов.
Использование несферических оптически переменных магнитных или намагничиваемых пигментов усиливает значение полученного СОЭ в качестве защитного элемента в приложениях защиты документов, потому что такие материалы (например, оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты) зарезервированы для печати защищенных документов и не являются коммерчески доступными.
Как было отмечено выше, предпочтительно, по меньшей мере часть из множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц составляют несферические оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты. Их более предпочтительно можно выбирать из группы, состоящей из магнитных тонкопленочных интерферированных пигментов, магнитных холестерических жидкокристаллических пигментов и их смесей.
Магнитные тонкопленочные интерферированные пигменты известны специалистам в этой области техники и раскрыты, например, в US 4838648; WO 2002/073250 А2; ЕР-А 686675; WO 2003/000801 А2; US 6838166; WO 2007/131833 A1 и в относящихся к ним документах. Благодаря своим магнитным характеристикам, они могут быть считаны машиной и, поэтому, композиции покрытия, содержащие магнитные тонкопленочные интерферированные пигменты, можно детектировать, например, с помощью специальных магнитных детекторов. Поэтому, композиции покрытия, содержащие магнитные тонкопленочные интерферированные пигменты можно применять в качестве скрытых или полускрытых защитных элементов (средства аутентификации) для защищенных документов.
2
2
2
2
2
Предпочтительно, магнитные тонкопленочные интерферированные пигменты содержат пигменты, имеющие пятислойную слоистую структуру Фабри-Перо, и/или пигменты, имеющие шестислойную слоистую структуру Фабри-Перо, и/или пигменты, имеющие семислойную слоистую структуру Фабри-Перо. Предпочтительные пятислойные слоистые структуры Фабри-Перо состоят из многослойных структур абсорбер/диэлектрик/рефлектор/диэлектрик/абсорбер, причем рефлектор и/или абсорбер также является магнитным слоем. Предпочтительные шестислойные слоистые структуры Фабри-Перо состоят из многослойных структур абсорбер/диэлектрик/рефлектор/магнетик/диэлектрик/абсорбер. Предпочтительные семислойные слоистые структуры Фабри-Перо состоят из многослойных структур абсорбер/диэлектрик/рефлектор/магнетик/рефлектор/диэлектрик/абсорбер, таких, как описанные в US 4838648; а более предпочтительные семислойные слоистые структуры Фабри-Перо состоят из многослойных структур абсорбер/диэлектрик/рефлектор/магнетик/рефлектор/диэлектрик/абсорбер. Предпочтительно, слои рефлекторы, описанные здесь, выбирают из группы, состоящей из металлов, металлических сплавов и их сочетаний, предпочтительно выбирают из группы состоящей из отражающих металлов, отражающих металлических сплавов и их сочетаний, и более предпочтительно из группы, состоящей из алюминия (Al), хрома (Сr), никеля (Ni) и их смесей, а еще более предпочтительно из алюминия (Al). Предпочтительно, слои диэлектриков независимо выбирают из группы, состоящей из фторида магния (MgF), диоксида кремния (SiO) и их смесей, а более предпочтительно из фторида магния (MgF). Предпочтительно, слои абсорберы независимо выбирают из группы, состоящей из хрома (Сr), никеля (Ni), сплавов, содержащих никель (Ni), железа (Fe) и/или кобальта (Со) и их смесей. Предпочтительно, слои магнетика выбирают из группы, состоящей из никеля (Ni), железа (Fe) и кобальта (Со) и их сплавов и смесей. Особенно предпочтительно, чтобы магнитные тонкопленочные интерферированные пигменты представляли собой семислойную слоистую структуру Фабри-Перо абсорбер/диэлектрик/рефлектор/магнетик/рефлектор/диэлектрик/абсорбер, состоящую из слоистой структуры Cr/MgF/Al/Ni/Al/MgF/Cr.
Магнитные тонкопленочные интерферированные пигменты, описанные здесь, обычно изготавливают путем вакуумного осаждения различных требуемых слоев на полотно. После осаждения требуемого числа слоев, например, посредством PVD, набор слоев удаляют с полотна либо путем растворения разделительного слоя в подходящем растворителе, либо путем снятия материала с полотна. Полученный таким образом материал затем разбивают на хлопья, которые необходимо дополнительно обработать путем дробления, перемалывания или с помощью подходящего способа. Итоговый продукт состоит из плоских хлопьев с ломанными краями, неправильной формы и с различным соотношением сторон. Дополнительную информацию о приготовлении магнитных тонкопленочных интерферированных пигментов можно найти, например, в документе ЕР-А 1710756, который включен в этот документ посредством ссылки.
1
2
1
2
1
2
Подходящие магнитные холестерические жидкокристаллические пигменты, демонстрирующие оптически переменные характеристики включают в себя, не ограничиваясь, однослойные холестерические жидкокристаллические пигменты и многослойные холестерические жидкокристаллические пигменты. Такие пигменты, например, описаны в WO 2006/063926 A1, US 6582781 и US 6531221. В WO 2006/06392 A1 описаны монослои и пигменты, полученные из них со свойствами повышенного блеска и цветового сдвига с дополнительными конкретными свойствами, как, например, намагничиваемость. Описанные монослои и пигменты, которые получены из них путем измельчения упомянутых монослоев, содержат смесь трехмерно поперечно связанных холестерических жидких кристаллов и магнитных наночастиц. В US 6582781 и US 6410130 описаны имеющие пластинчатую форму холестерические многослойные пигменты, которые содержат последовательность А/В/А, где А и А могут быть идентичными или различными, при этом каждый содержит по меньшей мере один холестерический слой, а В - промежуточный слой, поглощающий весь или некоторый свет, пропускаемый слоями А и А, и обеспечивающий магнитные свойства упомянутого промежуточного слоя. В US 6531221 описан имеющий пластинчатую форму холестерический многослойный пигмент, который содержит последовательность А/В и при желании С, где А и С - абсорбирующие слои, содержащие пигменты, обеспечивающие магнитные свойства, а В - холестерический слой.
В дополнение к несферическим магнитным или намагничиваемым частицам (которые могут содержать, а могут и не содержать несферические оптически переменные магнитные или намагничиваемые пигменты), также в СОЭ в областях за пределами и/или внутри вложенных петлеобразных областей могут содержаться немагнитные или ненамагничиваемые частицы. Эти частицы могут представлять собой цветные пигменты, известные в области техники, обладающие или не обладающие оптически переменными свойствами. Кроме того, частицы могут быть сферическими или несферическими и могут обладать изотропной или неизотропной оптической отражательной способностью.
В СОЭ несферические магнитные или намагничиваемые частицы, описанные в этом документе, рассредоточены в связующем материале. Предпочтительно, несферические магнитные или намагничиваемые частицы присутствуют в количестве примерно от 5 до 40 весовых процентов, более предпочтительно от 10 до 30 весовых процентов, при этом весовые проценты основаны на полном сухом весе СОЭ, содержащем связующий материал, несферические магнитные или намагничиваемые частицы и другие опциональные компоненты СОЭ.
Как было описано ранее, затвердевший связующий материал по меньшей мере частично прозрачен для электромагнитного излучения одной или нескольких длин волн в диапазоне 200-2500 нм, более предпочтительно 200-800 нм, еще более предпочтительно в диапазоне от 400 нм до 700 нм. Связующий материал, таким образом, по меньшей мере в затвердевшем или твердом состоянии (также называемом ниже вторым состоянием) по меньшей мере частично прозрачен для электромагнитного излучения одной или нескольких длин волн в диапазоне от примерно 200 нм до примерно 2500 нм, т.е. в пределах диапазона длин волн, которые обычно называют "видимым спектром", и который содержит инфракрасный, видимый и УФ участки электромагнитного спектра, так что частицы, содержащиеся в связующем материале в затвердевшем или твердом его состоянии, и их зависящую от ориентации отражательную способность можно воспринимать через связующий материал.
Более предпочтительно, связующий материал по меньшей мере частично прозрачен в диапазоне видимого спектра от примерно 400 нм до примерно 700 нм. Падающее электромагнитное излучение, например, видимый свет, попадающий в СОЭ через его поверхность, может затем достичь частиц, рассредоточенных в СОЭ, и отразиться, а отраженный свет может снова выйти из СОЭ для получения желаемого оптического эффекта. Если длину волны падающего излучения выбирают из диапазона за пределами видимого диапазона, например, вблизи от УФ-диапазона, то СОЭ также может служить в качестве скрытого защитного признака, так как в этом случае обычно потребуется техническое средство для обнаружения (полного) оптического эффекта, создаваемого СОЭ при соответствующих условиях освещения, содержащих в этом случае выбранную невидимую длину волны, при этом предпочтительно, чтобы СОЭ и/или петлеобразные элементы, содержащиеся в нем, содержали люминесцентные пигменты. Инфракрасный, видимый и УФ участки электромагнитного спектра приблизительно соответствуют диапазонам длин волн 700-2500 нм, 400-700 нм и 200-400 нм соответственно.
Если СОЭ необходимо выполнить на подложке, то для нанесения композиции покрытия на подложку для формирования СОЭ необходимо, чтобы композиция покрытия, содержащая по меньшей мере связующий материал и несферические магнитные или намагничиваемые частицы, был в такой форме, которая допускает использование композиции покрытия, например, путем печати, в частности глубокой печати с использованием медной печатной формы, трафаретной печати, глубокой печати, флексографической печати или нанесения покрытия валиком, чтобы тем самым нанести композицию покрытия на подложку, такую как бумажная подложка или подложки, описанные в дальнейшем. Кроме того, после нанесения композиции покрытия на поверхность, предпочтительно подложку, несферические магнитные или намагничиваемые частицы ориентируют с использованием магнитного поля. Таким образом, несферические магнитные или намагничиваемые частицы ориентируются вдоль силовых линий поля по меньшей мере в нескольких вложенных петлеобразных областях, причем частицы ориентируются так, чтобы обеспечить желаемое отражение света (обычно так, что магнитные оси магнитных частиц и самые длинные оси намагничиваемых частиц по меньшей мере части частиц параллельны плоскости СОЭ/поверхности подложки). Здесь, несферические магнитные или намагничиваемые частицы сориентированы во вложенных петлеобразных областях композиции покрытия на несущей поверхности устройства генерации магнитного поля или на подложке так, что для наблюдателя, смотрящего на подложку с направления нормального к плоскости подложки, создается оптическое впечатление нескольких вложенных петлеобразных тел. Затем или одновременно с этапом ориентирования/выстраивания несферических магнитных или намагничиваемых частиц путем применения магнитного поля, ориентацию частиц фиксируют. Композиция покрытия, таким образом, должна существенно обладать первым состоянием, т.е. жидким или вязким состоянием, при котором композиция покрытия достаточно влажная или мягкая, так что несферические магнитные или намагничиваемые частицы, рассредоточенные в композиции покрытия, могут свободно перемещаться, поворачиваться и/или ориентироваться под действием магнитного поля, и вторым затвердевшим (например, твердым) состоянием, при котором несферические магнитные или намагничиваемые частицы зафиксированы или заморожены в соответствующих положениях и ориентациях.
Такое первое и второе состояние предпочтительно обеспечивают путем использования определенного типа композиции покрытия. Например, компоненты композиции покрытия, отличные от магнитных или намагничиваемых частиц, могут принимать форму чернил или композиции покрытия, такие как те, что используют в приложениях безопасности, например, для печати банкнот.
Вышеупомянутое первое и второе состояние можно обеспечить путем использования материала, который демонстрирует значительное увеличение вязкости в ответ на стимул, такой как, например, изменение температуры или воздействие электромагнитного излучения. То есть, когда связующий материал затвердевает или застывает, упомянутый связующий материал переходит во второе состояние, т.е. в отвердевшее или твердое состояние, в котором частицы зафиксированы в своих текущих положениях и ориентациях и больше не могут ни перемещаться, ни поворачиваться в связующем материале.
Как известно специалистам в этой области техники, ингредиенты, содержащиеся в чернилах или композиции покрытия, которую надо нанести на поверхность, такую как подложка, и физические свойства упомянутых чернил или композиции покрытия определяются сущностью способа, используемого для переноса чернил или композиции покрытия на поверхность. Следовательно, связующий материал, содержащийся в чернилах или композиции покрытия, описанной в этом документе, обычно выбирают среди известных в области техники, и в зависимости от способа покрытия или печати, применяемого для нанесения чернил или композиции покрытия и выбранного способа отверждения. Как вариант, можно использовать полимерный термопластичный связующий материал или термореактивный материал. В отличие от термореактивных материалов, термопластичные смолы можно неоднократно расплавлять и отверждать путем нагревания и охлаждения, не вызывая существенных изменений свойств. Типичные примеры термопластичной смолы или полимера включают в себя, не ограничиваясь, полиамиды, полиэстеры, полиацетаты, полиолефины, стирольные полимеры, поликарбонаты, полиакрилаты, полиимиды, полиэстерные эфиркетоны (РЕЕК), полиэфиркетонкетоны (РЕКК), полифениленовые смолы (например, полифенилелэфиры, полифениленоксиды, полифениленсульфиды), полисульфоны и их смеси.
После нанесения композиции покрытия на несущую поверхность устройства генерации магнитного поля или подложку и ориентации магнитных или намагничиваемых частиц композиции покрытия отверждают (т.е. переводят в твердое или подобное твердому состояние), чтобы зафиксировать ориентацию частиц.
Отверждение может иметь полностью физическую сущность, например, в случаях, когда композиция покрытия содержит полимерный связующий материал и растворитель, и ее наносят при высоких значениях температуры. Затем, частицы ориентируют при высокой температуре, воздействуя на них магнитным полем, и растворитель испаряется, после чего осуществляют охлаждение композиции покрытия. Тем самым, композиция покрытия отвердевает, и ориентация частиц фиксируется.
Как вариант, предпочтительно, чтобы "отверждение" композиции покрытия включало в себя химическую реакцию, например, путем схватывания, которое нельзя обратить простым повышением температуры (например, до 80°С), что может произойти во время обычного использования защищенного документа. Термин "схватывание" или "схватывающийся" относится к способу, включающему в себя химическую реакцию, образование поперечных связей или полимеризацию по меньшей мере одного компонента в нанесенной композиции покрытия так, что он превращается в полимерный материал, имеющий больший молекулярный вес, чем исходное вещество. Предпочтительно, схватывание вызывает образование трехмерной полимерной сети.
Такое схватывание, в общем, вызывают путем применения внешнего стимула к композиции покрытия (i) после ее нанесения на несущую поверхность или подложку, и (ii) после или одновременно с ориентацией магнитных или намагничиваемых частиц. Поэтому, предпочтительно композиция покрытия представляет собой чернила или композицию покрытия, выбираемую из группы, состоящей из отверждаемых излучением составов, термически высушиваемых составов, окислительно высушиваемых составов и их сочетаний. Особенно предпочтительно, чтобы композиция покрытия представляла собой чернила или композицию покрытия, выбираемую из группы, состоящей из отверждаемых излучением составов.
Предпочтительные отверждаемые излучением составы включают в себя составы, которые могут быть отверждены под действием УФ-видимого светового излучения (в дальнейшем называемые УФ-Vis-отверждаемыми) или под действием электронного луча (а дальнейшем называемыми ЕВ). Отверждаемые излучением составы известны в области техники, и их можно найти в основных учебниках, таких как серия "Chemistry & Technology of UV & ЕВ Formulation for Coatings, Inks & Paints", изданная в 7 томах в 1997-1998 издательством John Wiley & Sons совместно с SITA Technology Limited.
В соответствии с одним особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, чернила или композиция покрытия, описанная в этом документе, представляет собой УФ-Vis-отверждаемый состав. УФ-Vis-отверждение преимущественно допускает очень быстрые способы отверждения и, следовательно, существенно сокращает время приготовления СОЭ в соответствии с настоящим изобретением, а также изделий и документов, содержащих упомянутый СОЭ. Предпочтительно, УФ-Vis-отверждаемый состав содержит один или несколько компонентов, выбираемых из группы, состоящей из радикально отверждаемых компонентов, катионно отверждаемых компонентов и их смесей. Катионно отверждаемые компоненты отверждают посредством катионных механизмов, обычно включающих в себя активацию облучением одного или нескольких фотоинициаторов, которые высвобождают катионные продукты, такие как кислоты, которые, в свою очередь, инициируют отверждение, так чтобы вступать в реакцию и/или создавать перекрестные связи с мономерами и/или олигомерами, чтобы тем самым сделать композицию покрытия твердой. Радикально отверждаемые компоненты отверждают посредством радикальных механизмов, обычно включающих в себя активацию облучением одного или нескольких фотоинициаторов, тем самым вырабатывая радикалы, которые, в свою очередь, инициируют полимеризацию, так чтобы сделать твердой композицию покрытия.
Композиция покрытия может также содержать один или несколько машиночитаемых материалов, выбираемых из группы, состоящей из магнитных материалов, люминесцентных и/или фосфоресцентных материалов, электропроводных материалов, поглощающих инфракрасное излучение материалов и их смесей. В данном контексте выражение "машиночитаемый материал" относится к материалу, который демонстрирует по меньшей мере одно отличительное свойство, которое нельзя воспринимать невооруженным глазом, и который может содержаться в слое, так чтобы обеспечить способ аутентификации упомянутого слоя или изделия, содержащего упомянутый слой, применяя специальное оборудование для выполнения этой аутентификации.
Композиция покрытия может также содержать один или несколько окрашивающих компонентов, выбираемых из группы, состоящей из органических и неорганических пигментов и органических красителей и/или одну или несколько добавок. Последние включают в себя, не ограничиваясь, компоненты и материалы, которые применяют для регулирования физических, реологических и химических параметров композиции покрытия, таких как вязкость (например, растворители, загустители и поверхностно-активные вещества), консистенция (например, противоосаждающие вещества, наполнители и пластификаторы), пенообразующие свойства (например, противовспенивающие агенты), смазывающие свойства (воск, масла), стойкость к ультрафиолетовому облучению (фотосенсибилизаторы и фотостабилизаторы), адгезивные свойства, антистатические свойства, сохранение свойств при хранении (ингибиторы полимеризации) и т.д. Описанные здесь добавки могут присутствовать в композиции покрытия в количествах и формах, известных в области техники, в том числе в виде так называемых наноматериалов, в которых по меньшей мере одно из измерений добавок принимает значение в диапазоне от 1 до 1000 нм.
После этого или одновременно с нанесением композиции покрытия на несущую поверхность устройства генерации магнитного поля или подложку несферические магнитные или намагничиваемые частицы ориентируют с использованием внешнего магнитного поля для ориентирования их в соответствии с желаемым шаблоном в областях, соответствующих двум или более петлеобразным фигурам. Тем самым, перманентно магнитные частицы ориентируются так, что их магнитная ось выравнивается с направлением силовых линий внешнего магнитного поля в месте расположения частицы. Намагничиваемая частица без собственного постоянного магнитного поля ориентируется посредством внешнего магнитного поля так, что направление ее самой длинного измерения выравнивается с силовой линией внешнего магнитного поля в месте расположения частицы. Вышесказанное аналогично применимо в случае, если частицы имеют слоистую структуру, включающую в себя слой, обладающий магнитными свойствами или свойствами намагничиваемости.
После применения магнитного поля несферические магнитные или намагничиваемые частицы приспосабливают ориентацию в слое композиции покрытия так, что защитный элемент (на СОЭ), обеспечивает создание оптического эффекта или оптического впечатления, что слой включает в себя по меньшей мере несколько вложенных петлеобразных тел, которые видны по меньшей мере с одной поверхности СОЭ (см. фиг. 3b), 6е, 15, b), 15, с) и 24). Следовательно, наблюдатель в качестве зоны отражения может увидеть динамический петлеобразный элемент, который демонстрирует динамический визуальный эффект движения при наклоне СОЭ, причем упомянутый петлеобразный элемент выглядит так, как будто он движется в плоскости, отличной от плоскости остального СОЭ. Затем или одновременно с ориентированием несферических магнитных или намагничиваемых частиц композицию покрытия отверждают, чтобы зафиксировать ориентацию, например, путем облучения УФ-Vis светом в случае УФ-Vis-отверждаемой композиции покрытия.
При заданном направлении падающего света, например, вертикальном (перпендикулярном поверхности СОЭ) зона наибольшей отражательной способности, т.е. зеркального отражения от несферических магнитных или намагничиваемых частиц, СОЭ (L) содержащая частицы с фиксированной ориентацией, меняет свое местоположение как функция угла обзора (наклона): если смотреть на СОЭ (L) с левой стороны, то петлеобразные яркие зоны видны в месте 1, если смотреть на слой сверху, то петлеобразные яркие зоны видны в месте 2, а если смотреть на слой с правой стороны, то петлеобразные яркие зоны видны в месте 3. При изменении направления обзора слева направо петлеобразные яркие зоны выглядят, таким образом, также перемещающимися слева направо. Также возможно получить противоположный эффект, когда при изменении направления обзора слева направо петлеобразные яркие зоны выглядят перемещающимися справа налево. В зависимости от знака кривизны несферических магнитных или намагничиваемых частиц, присутствующих во вложенных петлеобразных областях СОЭ, который может быть отрицательным (см. фиг. 1B) или положительным (см. фиг. 1C), динамичные петлеобразные тела выглядят перемещающимися к наблюдателю (в случае положительной кривизны, фиг. 1C) или движущимися от наблюдателя (отрицательная кривизна, фиг. 1B) относительно перемещению, выполняемому наблюдателем относительно СОЭ. В частности, на фиг. 1 положение наблюдателя находится над СОЭ. Такой динамический оптический эффект или оптическое впечатление наблюдают, если СОЭ наклоняют, и, благодаря петлеобразной форме, этот эффект можно наблюдать независимо от направления наклона, например, банкноты, на которой выполнен СОЭ. Например, эффект можно наблюдать, когда банкноту, на которой нанесен СОЭ наклоняют слева направо, а также вверх и вниз.
Вложенные петлеобразные области СОЭ содержат несферические магнитные или намагничиваемые частицы и ограничивают общую центральную область. Внешняя петлеобразная форма(ы) окружает общую центральную область и одну или несколько внутренних петлеобразных областей, предпочтительно так, что вложенные петлеобразные области не пересекаются друг с другом. Как показано на фиг. 21, в каждой из петлеобразных областей СОЭ и в поперечном сечении, перпендикулярном плоскости СОЭ и проходящем от центра центральной области к внешней границе самой внешней петлеобразной области, несферические магнитные или намагничиваемые частицы в каждой из петлеобразных областей направлены по касательной либо к отрицательно искривленной, либо к положительно искривленной части гипотетического эллипса или окружности (изображенного окружностями на фиг. 21А и эллипсами на фиг. 21В). На таком виде в поперечном сечении центр эллипса или окружности для каждой петлеобразной области предпочтительно расположен вдоль прямой, проходящей перпендикулярно примерно от центра ширины соответствующей петлеобразной области, и/или диаметр каждой из окружностей и/или самая длинная или короткая ось каждого из эллипсов примерно такая же, как и ширина соответствующей области, образующей петлеобразную форму. Такую ориентацию также можно выразить так, что ориентация самой длинной оси несферических магнитных или намагничиваемых частиц направлена по поверхности гипотетического полутороидального тела, лежащего в плоскости СОЭ, как показано на фиг. 1.
Предпочтительно, ориентация несферических частиц во всех нескольких петлеобразных фигурах направлена по той же искривленной части поверхности гипотетического полутороидального тела, лежащего в плоскости СОЭ (т.е. все направлены по касательной к положительно искривленной части гипотетического эллипса или окружности, либо все направлены по касательной к отрицательно искривленной части гипотетического эллипса или окружности).
В другом предпочтительном варианте осуществления ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в соответствующих петлеобразных областях меняется, так что, например, ориентация несферических частиц в первой (самой внутренней), третьей, пятой и т.д. вложенной петлеобразной области направлена по касательной к отрицательно искривленным частям теоретических эллипсов или окружностей, и при этом ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц во второй, четвертой и т.д. вложенных областях направлена по касательной к положительно искривленным частям теоретических эллипсов или окружностей. Конечно, также возможна противоположная ориентация. Кроме того, снова, соответствующий центр каждого из гипотетических эллипсов или окружностей расположен предпочтительно вдоль гипотетических линий, проходящих перпендикулярно от плоскости СОЭ в местах, которые соответствуют примерно центру ширины области, образующей петлеобразную фигуру на виде в поперечном сечении, перпендикулярном поверхности СОЭ, и предпочтительно окружности или эллипсы имеют диаметр или самую длинную или короткую ось соответственно равную ширине соответствующей области, как показано для ширины двух петлеобразных областей на фиг. 21А и 21В. Ориентация частиц в таком переменном расположении также показана на фиг. 2b), на которой места А, В и С соответствуют самой внутренней из вложенных петлеобразных областей, после которой следует аналогичная ориентация с правой стороны фигуры, образующая третью петлеобразную область. И в самой внутренней области, и в третьей области ориентация частиц направлена по касательной к отрицательно искривленной части гипотетических эллипсов, центра которых находится вдоль прямой, проходящей от середины соответствующей области (ширины), и диаметр которых соответствует ширине области. Между самой внутренней и третьей петлеобразными областями частицы во второй петлеобразной области (в центре на фиг. 2b)) направлены по касательной к положительно искривленной части гипотетических эллипсов, центр которых находится вдоль прямой, проходящей от середины соответствующей области (ширины). Выполняя такое переменное устройство, можно получить высокий контраст и очень яркий оптический эффект.
Область в общей центральной области, окруженной вложенными петлеобразными областями, может не иметь магнитных или намагничиваемых частиц, и в этом случае пустота обычно не является частью СОЭ. Этого можно достичь, если не наносить композицию покрытия на пустоту при формировании СОЭ на этапе печати.
Тем не менее, как вариант и предпочтительно общая центральная область является частью СОЭ, и ее не пропускают при нанесении композиции покрытия на подложку. Это допускает более простое изготовление СОЭ, так как композицию покрытия можно наносить на большую часть подложки. В таком случае в общей центральной области также могут присутствовать несферические магнитные или намагничиваемые частицы. Они могут иметь произвольную ориентацию, не давая особого эффекта, а только обеспечивая небольшое отражение света. Тем не менее, предпочтительно несферические магнитные или намагничиваемые частицы, присутствующие в общей центральной области, сориентированы так, что их самая длинная ось по существу перпендикулярна плоскости СОЭ, тем самым обеспечивая отсутствие или очень небольшое отражение света.
Несферические магнитные или намагничиваемые частицы за пределами самой внешней из нескольких вложенных петлеобразных областей также могут быть по существу перпендикулярными плоскости СОЭ, либо они могут быть сориентированы произвольным образом.
На фиг. 1B показаны несферические магнитные или намагничиваемые частицы (Р) в СОЭ (L), причем частицы зафиксированы в связующем материале, при этом упомянутые частицы направлены по отрицательно искривленной части гипотетического эллипса (представлены полутороидальным телом). На фиг. 1C показаны несферические магнитные или намагничиваемые частицы в СОЭ, причем частицы направлены по положительно искривленной части поверхности гипотетического эллипса (представлены полутороидальным телом).
На фиг. 1 и 21 несферические магнитные или намагничиваемые частицы предпочтительно рассредоточены по всему объему СОЭ, хотя для обсуждения их ориентации в СОЭ относительно плоскости СОЭ, предпочтительно выполненного на подложке, предполагается, что все частицы расположены в одном и том же или аналогичных плоских поперечных сечениях СОЭ. Эти несферические магнитные или намагничиваемые частицы изображены графически, причем каждая показана короткой линией, отображающей ее самый длинный диаметр в поперечном сечении. В действительности, и как показано на фиг. 21А, конечно, некоторые из несферических магнитных или намагничиваемых частиц могут частично или полностью перекрываться друг с другом, если смотреть на СОЭ.
Общее число несферических магнитных или намагничиваемых частиц в СОЭ может быть приблизительно выбрано в зависимости от желаемого применения; тем не менее, чтобы создать поверхностное изображение, создающее видимый эффект, обычно требуется несколько тысяч, например, 1000-10000 частиц в объеме, соответствующем одному квадратному миллиметру поверхности СОЭ.
Множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, которые совместно производят оптический эффект, может соответствовать всем или только подмножеству общего числа частиц в СОЭ. Например, несферические магнитные или намагничиваемые частицы во вложенных петлеобразных областях СОЭ, производящих оптический эффект вложенных петлеобразных тел, можно объединить с другими частицами, содержащимися в связующем материале, которые могут представлять собой частицы обычного или специального красящего пигмента.
В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения СОЭ, описанный в этом документе, может также содержать так называемый "выступ", который окружен самым внутренним петлеобразным элементом и частично заполняет ограниченную им центральную область. Выступ обеспечивает иллюзию трехмерного объекта, такого как полусфера, находящегося в центральной области. Трехмерный объект как бы выступает из поверхности СОЭ к наблюдателю (так же, как если смотреть на вертикально стоящую или перевернутую чашу, в зависимости от того, выстроены ли частицы вдоль отрицательно или положительно искривленного участка), или как бы выступает из СОЭ от наблюдателя. В этих случаях СОЭ содержит несферические магнитные или намагничиваемые частицы в центральной области, которые в зоне вокруг центра центральной области сориентированы так, что их самая длинная ось по существу параллельна плоскости СОЭ, образуя эффект выступа. Центральная область самого внутреннего динамического петлеобразного тела, таким образом, заполнена изображением эффекта центрального элемента, который может представлять собой сплошной круг полусферы, например, в случае, когда петлеобразные тела образуют окружности, или которые могут иметь треугольное основание в случае треугольных петлеобразных тел. В таких вариантах осуществления по меньшей мере часть внешней периферийной формы выступа аналогична форме самого внутреннего из вложенных петлеобразных тел, а внешний периметр выступа предпочтительно соответствует форме самого внутреннего из вложенных петлеобразных тел (т.е. выступ имеет форму сплошного круга или обеспечивает оптический эффект или оптическое впечатление заполненной полусферы, если петлеобразные области круглые, или сплошного треугольника или треугольной пирамиды в случае, если петлеобразные области треугольные). В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере часть внешней периферийной формы выступа аналогична форме самого внутреннего петлеобразного тела, и предпочтительно петлеобразное тело имеет форму кольца, а выступ имеет форму сплошного круга или полусферы. Особенно предпочтительно, чтобы внешняя периферийная форма выступа была аналогична форме всех петлеобразных тел, как, например, сплошной круг, окруженный несколькими (например, 2, 3, 4, 5, 6, 7 или больше) кольцами. Возможная реализация такого варианта осуществления показана на фиг. 21В. Как показано сверху на фиг. 21В, общая центральная область (2) заполнена выступом. На виде в поперечном сечении вдоль прямой (4), проходящей от центра (3) общей центральной области (2), окруженной петлеобразными областями, обеспечивающими оптический эффект или оптическое впечатление двух петлеобразных тел (1), ориентация петлеобразных областей является такой же, как описано выше. В области, образующей выступ в центральной области, ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц (5) направлена по касательной к положительно искривленной или отрицательно искривленной части гипотетического эллипса или окружности, при этом центр эллипса или окружности находится вдоль прямой, перпендикулярной поперечному сечению (т.е. вертикальной на фиг. 21В) и расположенной так, чтобы проходить примерно через центр (3) общей центральной области, окруженной самой внутренней петлеобразной областью (внизу на фиг. 21В, показана только часть выступа от центра к границе). Кроме того, самая длинная или самая короткая ось гипотетического эллипса или диаметр гипотетической окружности предпочтительно равен диаметру выступа, так что ориентация самой длинной оси несферических частиц в центре выступа по существу параллельна плоскости СОЭ, а на границе выступа по существу перпендикулярна плоскости СОЭ. Снова, в общей центральной области, образующей выступ, скорость изменения ориентации может быть постоянной на таком виде в поперечном сечении (ориентация частиц направлена по касательной к окружности) или может меняться (ориентация частиц направлена по касательной к эллипсу). Также, предпочтительно, чтобы изменение ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в выступе проходило в том же направлении, что и в петлеобразных областях (либо по положительной, либо по отрицательной кривизне), либо изменение ориентации проходило в чередующихся направлениях в выступе, во второй, в четвертой, в шестой и т.д. из вложенных петлеобразных областей и в первой, третьей, пятой и т.д. из вложенных петлеобразных областей.
Предпочтительно, имеет место оптическое впечатление разрыва между внутренней границей самого внутреннего петлеобразного тела и внешней границей выступа. Оптического впечатления такого разрыва можно достичь путем ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в области между внутренней границей петлеобразной области и внешней границей выступа по существу перпендикулярно плоскости СОЭ, либо путем ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в области между внутренней границей петлеобразной области и внешней границей выступа по существу с противоположным знаком кривизны по сравнению с кривизной выступа и самого внутреннего петлеобразного элемента. Кроме того, выступ предпочтительно занимает по меньшей мере примерно 20% площади, ограниченной внутренней границей самой внутренней из вложенных петлеобразных областей, более предпочтительно по меньшей мере около 30% и наиболее предпочтительно по меньшей мере около 50%.
Далее, со ссылкой на фиг. 3-20 и 23-25, будет приведено описание устройств генерации магнитного поля настоящего изобретения, которые способны ориентировать несферические магнитные или намагничиваемые частицы в СОЭ, чтобы обеспечить отражение света во вложенных петлеобразных областях, тем самым образуя СОЭ, обеспечивающий оптическое впечатление нескольких вложенных петлеобразных тел в соответствии с настоящим изобретением. Как вариант, устройства генерации магнитного поля, описанные в этом документе, можно использовать для выполнения частичного СОЭ, т.е. защитного признака, отображающего часть или части петлеобразных фигур, таких как, например, ½ окружности, ¼ окружности и т.д.
В самом широком аспекте устройство генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением содержит множество элементов, выбираемых из магнитов и полюсных деталей, и содержит по меньшей мере один магнит, при этом множество элементов либо (i) расположено ниже несущей поверхности или пространства, выполненного с возможностью принимать подложку, выступающую в качестве несущей поверхности, либо (ii) образуют несущую поверхность, и сконфигурированы так, чтобы иметь возможность обеспечивать магнитное поле, в котором силовые линии магнитного поля проходят по существу параллельно упомянутой несущей поверхности или пространству в двух или более областях над упомянутой несущей поверхностью или пространством, и в котором i) две или более областей из вложенных петлеобразных области окружают центральную область; и/или ii) множество элементов содержит множество магнитов, а магниты расположены так, что могут поворачиваться вокруг оси вращения, так что области с силовыми линиями поля, проходящими по существу параллельно несущей поверхности или пространству, объединяются при вращении вокруг оси вращения, тем самым образуя при вращении вокруг оси вращения множество вложенных петлеобразных областей, окружающих одну центральную область. Устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением, таким образом, в целом, можно классифицировать на статичные устройства генерации магнитного поля (вариант i)) и вращающиеся устройства генерации магнитного поля (вариант ii)). В статичных устройствах генерации магнитного поля петлеобразные области СОЭ, в которых необходимо воздействовать на ориентацию несферических магнитных или намагничиваемых частиц, отражены в конструкции устройства генерации магнитного поля. Другим словами, в статичных устройствах генерации магнитного поля для ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц во вложенных петлеобразных областях нет необходимости в перемещении устройства генерации магнитного поля относительно композиции покрытия, содержащей несферические магнитные или намагничиваемые частицы, и ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц во вложенных петлеобразных областях достигают путем приведения композиции покрытия или подложки, на которой нанесена композиция покрытия в первом состоянии, в контакт или в непосредственную близость к статичному устройству генерации магнитного поля. В отличие от этого, во вращающихся устройствах генерации магнитного поля петлеобразная форма вложенных петлеобразных областей не соответствует форме, отраженной в конструкции магнитов устройства генерации магнитного поля, а вместо этого на ориентацию несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразных областях СОЭ воздействуют посредством петлеобразного перемещения магнитов устройств генерации магнитного поля относительно несущей или поддерживающей поверхности устройства генерации магнитного поля, на которую нанесена композиция покрытия в первом состоянии.
В одном варианте осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения обычно содержат несущую поверхность, над или на которой выполнен слой (L) композиции покрытия в текучем состоянии (до отверждения), содержащий множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц (Р). Эта несущая поверхность расположена на заданном расстоянии (d) от полюсов магнита(ов) (М), и на нее воздействует среднее магнитное поле устройства.
Такая несущая поверхность может быть частью магнита, являющегося частью устройства генерации магнитного поля. В таком варианте осуществления композицию покрытия можно непосредственно нанести на несущую поверхность (магнит), на которой происходит ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц. После ориентирования или одновременно с ориентированием связующий материал переводят во второе состояние (например, путем облучения в случае отверждаемого излучением состава), образуя отвердевшую пленку, которую можно снять с несущей поверхности устройства генерации магнитного поля. Тем самым, можно изготовить СОЭ в виде пленки или листа, в котором ориентированные несферические частицы зафиксированы в связующем материале (обычно в этом случае в прозрачном полимерном материале).
Как вариант, несущая поверхность устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения образована тонкой (обычно толщиной менее 0,5 мм, например, толщиной 0,1 мм) пластиной, выполненной из немагнитного материала, такого как полимерный материал, или металлической пластиной, выполненной из немагнитного материала, например, из алюминия. Такую пластину, образующую несущую поверхность, выполняют над одним или несколькими магнитами устройства генерации магнитного поля. Затем, на пластину (несущую поверхность) можно нанести композицию покрытия, после чего выполнить ориентирование и отверждение композиции покрытия, образуя СОЭ так же, как было описано выше.
Конечно, в обоих вариантах осуществления, приведенных выше (в которых несущая поверхность либо является частью магнита, либо образована пластиной над магнитом), также на несущей поверхности может быть выполнена подложка (изготовленная, например, из бумаги или из любого другого вещества, описанного в дальнейшем), на которую наносят композицию покрытия, после чего выполняют ориентирование и отверждение. В частности, композиция покрытия может быть нанесена на подложку до того, как подложку с нанесенной композиции покрытия разместят на несущей поверхности, либо композиция покрытия может быть нанесена на подложку в момент времени, когда подложка уже расположена на несущей поверхности. В любом случае СОЭ может быть выполнен на подложке, что является предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Тем не менее, если СОЭ выполняют на подложке, подложка также может выполнять роль несущей поверхности, заменяя пластину. В частности, если подложка не изменяет размеры, то может быть необязательным выполнять, например, пластину для приема подложки, но подложка может быть выполнена на или над магнитом без несущей пластины, расположенной между ними в пространстве устройства генерации магнитного поля, выполненном с возможностью принимать подложку (т.е. в пространстве, которое в противном случае было бы занято несущей пластиной). В последующем описании термин "несущая поверхность", в частности, касательно ориентации магнитов относительно нее, может в таких вариантах осуществления иметь отношение к положению или плоскости, которое занимает поверхность подложки без промежуточной пластины, т.е. когда подложка заменят несущую поверхность. Поэтому, в последующем термин "несущая поверхность" для описания таких вариантов осуществления может быть заменен термином "подложка" или "пространство, выполненное с возможностью приема подложки". Для краткости это не указывается явно в каждом случае.
-2
-2
-2
Вариант осуществления статичного устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением - это такое устройство, в котором петлеобразный намагниченный в осевом направлении дипольный магнит выполнен так, что ось север-юг перпендикулярна несущей поверхности или пространству, причем петлеобразный магнит окружает центральную область, а устройство также содержит полюсную деталь, которая выполнена ниже петлеобразного намагниченного в осевом направлении дипольного магнита относительно несущей поверхности или пространства, и которая закрывает одну сторону кольца, образованного петлеобразным магнитом, и в котором полюсная деталь образует один или несколько выступов, проходящих в пространство, окруженное петлеобразным магнитом, и находится на некотором расстоянии от него, причем a1) полюсная деталь образует один выступ, который проходит в центральную область, окруженную петлеобразным магнитом, причем выступ находится на некотором расстоянии сбоку от петлеобразного магнита и заполняет часть центральной области. Возможная реализация такого устройства схематически показана на фиг. 3а). Другими словами, устройство содержит петлеобразный дипольный магнит (М) (кольцо на фиг. 3а)), расположенный по периметру устройства, который намагничен в осевом направлении (т.е. направление север-юг направлено к или от несущей поверхности или подложки (S), на которую нанесена композиция покрытия в первом состоянии, образующая слой (L). Устройство также содержит полюсную деталь, в данном случае Т-образную железную поперечину (Y), которая выполнена под петлеобразным магнитом и которая закрывает одну сторону петли напротив той стороны, где расположена несущая поверхность (S), на которую нанесена композиция покрытия в первом состоянии. Полюсная деталь представляет собой конструкцию, выполненную из материала, обладающего высокой магнитной проницаемостью, предпочтительно проницаемостью примерно от 2 до 1000000 НА (Ньютон на квадратный Ампер), более предпочтительно примерно от 5 до 50000 НА, а еще более предпочтительно примерно от 10 до 10000 НА. Полюсная деталь служит для того, чтобы направлять магнитное поле, создаваемое магнитом. Предпочтительно, полюсная деталь, описанная в этом документе, представляет собой или состоит из перевернутой Т-образной железной поперечины (Y). Полюсная деталь также проходит от этой стороны в центре пространства, окруженного петлеобразным магнитом (М). На виде в поперечном сечении устройство, таким образом, имеет форму наклоненной буквы Е, как показано в левой части фиг. 3а), при этом верхняя и нижняя линии буквы Ε образованы петлеобразным магнитом (M), а остальная часть Е-образной конструкции - полюсной деталью (Υ). Устройство и трехмерное поле магнита (М) в пространстве являются вращательно-симметричными относительно центральной вертикальной оси (z).
Как следует из силовых линий, показанных на фиг. 3а), устройство приводит к ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц (Р) так, чтобы обеспечить впечатление двух петлеобразных замкнутых тел, каждое в форме кольца.
Кроме того, сразу очевидно, что силовые линии поля в заданном положении на несущей поверхности или подложке (S), которые определят ориентацию магнитных или намагничиваемых частиц (Р), меняются в зависимости от расстояния (d) несущей поверхности или подложки (S) от магнита устройства генерации магнитного поля. В настоящем изобретении расстояние (d) между несущей поверхностью или поверхностью подложки (S) со стороны, обращенной к устройству генерации магнитного поля, и ближайшей поверхностью магнита устройства генерации магнитного поля, в целом, находится в диапазоне от 0 до 5 мм, предпочтительно от 0,1 до 5 мм, и его выбирают так, чтобы получить подходящий динамичный петлеобразный элемент в соответствии с замыслом. Несущая поверхность может представлять собой несущую пластину, толщина которой предпочтительно равна расстоянию (d), что допускает механически цельную сборку устройства генерации магнитного поля без промежуточных центральных областей. Несущая поверхность может представлять собой несущую пластину, выполненную из немагнитного материала, такого как полимерный материал или немагнитный металл, например, алюминий. Если расстояние (d) будет слишком большим, то ориентация несферических магнитных или намагничиваемых частиц в петлеобразном элементе может не создать впечатления четких петлеобразных тел, т.е. визуальный эффект или визуальное впечатление может быть размытым, и может быть сложно различить или выделить различные петлеобразные фигуры или петлеобразные тела. Этой проблемы не возникает, если имеется непосредственный контакт с устройством генерации магнитного поля, хотя для производственных целей может быть предпочтительным, чтобы имелся крошечный зазор (например, менее 3 мм, предпочтительно менее 1 мм) между устройством генерации магнитного поля и подложкой, чтобы предотвратить контакт подложки, или композиции покрытия в первом состоянии, нанесенной на нее, с устройством генерации магнитного поля, в частности, если устройство генерации магнитного поля расположено с той же стороны подложки, с которой нанесена композиция покрытия (чтобы получить ориентацию частиц в петлеобразных областях, направленную по касательной к положительно искривленной части гипотетического эллипса, в частности, гипотетической окружности, как показано на фиг. 1C). Конечно, вышесказанное применимо не только к устройству генерации магнитного поля, показанному на фиг. 3а), но также ко всем статичным и вращающимся устройствам генерации магнитного поля настоящего изобретения.
На фиг. 3b) показаны фотографии результирующего СОЭ, содержащего два вложенных петлеобразных тела в виде концентрических колец, окружающих общую центральную область. На фотографии в середине фиг. 3b) показан вид в плане СОЭ, а на фотографиях слева и справа на фиг. 3b) показан СОЭ, если смотреть слева и справа от нормали к СОЭ соответственно. Как видно на этих фигурах, оптический эффект или оптическое впечатление является динамичным, т.е. кажется, что кольца перемещаются при изменении угла обзора. На фотографии слева расстояние между внутренним и внешним кольцами кажется меньше с левой стороны внутреннего кольца, чем с правой стороны внутреннего кольца, в то время как наблюдается противоположный эффект, если на СОЭ смотреть с другой стороны, как на правой фотографии на фиг. 3b).
Другой вариант осуществления настоящего изобретения касается устройства генерации магнитного поля, в котором петлеобразный намагниченный в осевом направлении дипольный магнит выполнен так, что ось север-юг перпендикулярна несущей поверхности или пространству, причем петлеобразный магнит окружает центральную область, а устройство также содержит полюсную деталь, которая выполнена ниже петлеобразного намагниченного в осевом направлении дипольного магнита относительно несущей поверхности или пространства, и которая закрывает одну сторону кольца, образованного петлеобразным магнитом, и в котором полюсная деталь образует один или несколько выступов, проходящих в пространство, окруженное петлеобразным магнитом, и находится на некотором расстоянии от него, причем а2) полюсная деталь образует один петлеобразный выступ и окружает центральный дипольный магнит в виде бруска, у которого направление север-юг такое же, что и у петлеобразного магнита, причем выступ и дипольный магнит в виде бруска находятся на расстоянии друг от друга. Одна возможная реализация такого устройства схематически показана на фиг. 4. Устройство аналогично устройству на фиг. 3 тем, что также содержит петлеобразный кольцевой магнит (М2) по периметру устройства, который намагничен в осевом направлении (т.е. направление север-юг направлено к или от несущей поверхности, на которую нанесена композиция покрытия в первом состоянии). Также, у устройства имеется полюсная деталь (железная поперечина (Y)), расположенная ниже, т.е. со стороны, противоположной той, где находит несущая поверхность или подложка (S) с нанесенной на нее композиции покрытия в первом состоянии, в форме, соответствующей петлеобразному магниту (М) и закрывающая одну сторону петли. Полюсная деталь также проходит от этой стороны в центральную область, окруженную петлеобразным магнитом, хотя, в отличие от фиг. 3, этот выступ полюсной детали не является сплошным, а ограничивает другую внутреннюю петлю. В рамках этой внутренней петли, образованной выступом полюсной детали, расположен дипольный магнит (M1) в виде бруска, имеющий такое же расположение магнитного направления север-юг. На виде в поперечном сечении (слева на фиг. 4) полюсная деталь принимает двойную перевернутую Т-образную форму.
Опять, в варианте осуществления, показанном на фиг. 4, устройство генерации магнитного поля и создаваемое им магнитное поле являются вращательно-симметричными относительно центральной вертикальной оси (z). Кроме того, как следует из силовых линий, показанных на фиг. 4, такое устройство приведет к ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц, как определено в пункте 1 формулы изобретения, в виде трех петлеобразных (кольцеобразных на фиг. 4) областей СОЭ, выполненного на несущей поверхности или подложке (S), что приведет к визуальному впечатлению трех вложенных колец, окружающих одну центральную область.
Альтернативный вариант осуществления статичного устройства генерации магнитного поля в соответствии с настоящим изобретением - это такое устройство, в котором петлеобразный намагниченный в осевом направлении дипольный магнит выполнен так, что ось север-юг перпендикулярна несущей поверхности или пространству, причем петлеобразный магнит окружает центральную область, а устройство также содержит полюсную деталь, которая выполнена ниже петлеобразного намагниченного в осевом направлении дипольного магнита относительно несущей поверхности или пространства, и которая закрывает одну сторону кольца, образованного петлеобразным магнитом, и в котором полюсная деталь образует один или несколько выступов, проходящих в пространство, окруженное петлеобразным магнитом, и находится на некотором расстоянии от него, причем а3) полюсная деталь образует один или несколько находящихся на расстоянии друг от друга выступов, причем либо все они, либо все кроме одного являются петлеобразными, и, в зависимости от числа выступов, в пространстве, образованном между находящимися на расстоянии друг от друга петлеобразными выступами, выполнен один или несколько дополнительных намагниченных в осевом направлении петлеобразных магнитов, у которых направление север-юг такое же, что и у первого намагниченного в осевом направлении петлеобразного магнита, причем дополнительные магниты находятся на расстоянии от петлеобразных выступов, и при этом центральная область окружена петлеобразными выступами, а петлеобразные магниты частично заполнены либо центральным дипольным магнитом в виде бруска, у которого направление север-юг такое же, что и у окружающих петлеобразных магнитов, либо центральным выступом полюсной детали, так что, если смотреть со стороны несущей поверхности или пространства, получается чередующееся расположение находящихся на расстоянии друг от друга петлеобразных выступов полюсной детали и петлеобразных намагниченных в осевом направлении дипольных магнитов вокруг одной центральной области, причем центральная область заполнена либо дипольным магнитом в виде бруска, либо центральным выступом, как сказано выше. Возможный вариант осуществления такого устройства схематически показан на фиг. 5. Устройство аналогично устройствам на фиг. 3 и 4 тем, что также содержит петлеобразный кольцевой магнит (M1) по периметру устройства, который намагничен в осевом направлении (т.е. направление север-юг направлено к или от несущей поверхности, на которую нанесена композиция покрытия в первом состоянии, не показанной на фиг. 5). Также, у устройства имеется полюсная деталь (железная поперечина (Y)), расположенная ниже, т.е. со стороны, противоположной той, где находит несущая поверхность или подложка (S) с нанесенной на нее композиции покрытия в первом состоянии, в форме, соответствующей петлеобразному магниту (M1) и закрывающая одну сторону петли. Аналогично, как видно справа на фиг. 4, полюсная деталь устройства на фиг. 5 проходит от стороны замкнутой петли, образующей (внутреннюю) петлю в пределах пространства, ограниченного петлеобразным магнитом (M1). В пределах внутренней петли, ограниченной выступом полюсной детали (Y), имеется другой петлеобразный магнит (М2), ограничивающий самое внутреннее пространство. Тогда, полюсная деталь также проходит в пространство внутри этого самого внутреннего пространства аналогично тому, как показано на фиг. 3. На виде в поперечном сечении полюсная деталь принимает перевернутую Т-образную форму.
Как следует из силовых линий, показанных на фиг. 5, такое устройство приведет к ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в виде четырех петлеобразных (кольцеобразных на фиг. 5) областей на несущей поверхности или подложке (S), что приведет к визуальному впечатлению четырех вложенных колец, окружающих одну центральную область.
Из вышеприведенного описания устройств, и как показано на фиг. 3, 4 и 5, сразу очевидно, что аналогичные устройства можно использовать для получения ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц в виде большего числа вложенных петлеобразных областей на подложке путем модификации конструкции центральной части (которая является либо выступом полюсной детали, либо дипольным магнитом в виде бруска, у которого магнитная ось по существу перпендикулярна поверхности подложки, как у магнита M1 на фиг. 4) и, как вариант, выполняя петлеобразные магниты или петлеобразные выступы полюсной детали, тем самым соответственно образуя, например, пять, шесть, семь или восемь вложенных петлеобразных областей.
Также очевидно, что можно получить ориентацию несферических магнитных или намагничиваемых частиц в виде областей на подложке, ограничивающих различные петлеобразные формы, начиная от окружности или кольца (например, треугольники, квадраты, пятиугольники, шестиугольники, семиугольники или восьмиугольники), путем модификации формы петлеобразных магнитов и петлеобразных полюсных деталей (Y) в этих устройствах.
В вариантах осуществления, показанных на фиг. 3-5, за исключением дипольного магнита в виде бруска в центре (как показано на фиг. 4), используют петлеобразные (кольцевые) магниты. Тем не менее, можно получить аналогичные эффекты, используя магниты в виде брусков, если соответственно приспособлена форма полюсной детали. Примеры таких дополнительных вариантов осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения показаны на фиг. 6, a)-6, d).
На фиг. 6, а), b) и d) показаны возможные реализации варианта осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения, причем устройство содержит два или более дипольных магнита в виде бруска и две или более полюсных детали, при этом устройство содержит одинаковое число полюсных деталей и дипольных магнитов виде брусков, при этом дипольные магниты в виде брусков имеют ось север-юг, по существу перпендикулярную несущей поверхности или пространству, имеют одинаковое направление север-юг и расположены на разных расстояниях от несущей поверхности или пространства, предпочтительно вдоль одной прямой, проходящей перпендикулярно от несущей поверхности или пространства, и находятся на расстоянии друг от друга; а полюсные детали выполнены в пространстве между дипольными магнитами в виде бруска и в контакте с ними, причем полюсные детали образуют один или несколько выступов, которые, имея петлеобразную форму, окружают центральную область, в которой расположен дипольный магнит в виде бруска возле несущей поверхности или пространства.
В частности, на фиг. 6, а) имеется один центральный дипольный магнит в виде бруска, имеющий осевую ориентацию север-юг. Под центральным (верхним) дипольным магнитом в виде бруска расположена верхняя полюсная деталь, которая, находясь на не котором расстоянии, сбоку окружает дипольный магнит в виде бруска, образуя замкнутую петлеобразную форму, при этом одна сторона петли закрыта. Вместо того чтобы находится слева или справа от окружающей сбоку полюсной детали, как на фиг. 4 и 5, нижний дипольный магнит в виде бруска, имеющий такую же ориентацию север-юг, что и центральный (верхний) дипольный магнит в виде бруска, расположен ниже верхней полюсной детали. Верхняя полюсная деталь находится в контакте с одним из полюсов верхнего дипольного магнита в виде бруска и (противоположным) полюсом нижнего дипольного магнита в виде бруска. Кроме того, нижняя полюсная деталь, выполненная под нижним дипольным магнитом в виде бруска, который также имеет петлеобразную форму, сбоку и на некотором расстоянии окружает нижний дипольный магнит в виде бруска и также верхнюю полюсную деталь. Также, имеется боковое расстояние, ограниченное между петлеобразной формой нижней полюсной детали и петлеобразной формой верхней полюсной детали.
Силовые линии поля, создаваемого устройством генерации магнитного поля, показанным на фиг. 6, а), проходят от северного полюса центрального магнита к выступу верхней полюсной детали, окружающей верхний дипольный магнит в виде бруска, и от выступа верхней полюсной детали, окружающей верхний дипольный магнит в виде бруска, до выступа нижней полюсной детали, которая сбоку и на некотором расстоянии окружает нижний дипольный магнит в виде бруска, верхнюю полюсную деталь и центральный магнит, как показано на фиг. 6, а). Следовательно, несферические магнитные или намагничиваемые частицы ориентируются вдоль силовых линий, которые включают в себя зоны, которые по существу параллельны несущей поверхности в областях между центральным (верхним) дипольным магнитов в виде бруска и выступом верхней полюсной детали, окружающей его, и между выступом верхней полюсной детали, окружающей центральный магнит, и выступом нижней полюсной детали, окружающей центральный магнит (т.е. в области над пространством, ограниченным между двумя полюсными деталями). Следовательно, устройство способно ориентировать несферические магнитные или намагничиваемые частицы в двух вложенных петлеобразных областях.
Альтернативное, но аналогичное устройство показано на фиг. 6,b.) Здесь, нижняя часть нижней полюсной детали на фиг. 6, а) заменена пластинчатым магнитом (плоским дипольным магнитом в виде бруска). Конфигурация на фиг. 6, b) позволяет ориентировать несферические магнитные или намагничиваемые частицы в трех петлеобразных областях, в двух внутренних петлеобразных областях аналогично показанному на фиг. 6, а), и в дополнительной петлеобразной области, получаемой с помощью силовых линий, проходящих от петлеобразной самой внешней (наружной) полюсной детали, окружающей верхнюю (внутреннюю) полюсную деталь, к низу нижнего пластинчатого дипольного магнита (к южному полюсу нижнего магнита на фиг. 6, b)).
На фиг. 6, d) показано аналогичное альтернативное устройство генерации магнитного поля. По существу, магниты и полюсная деталь имеют такую же конфигурацию, что и на фиг. 6, а), только выступ нижней полюсной детали сбоку и на некотором расстоянии окружает верхнюю полюсную деталь, при этом верхний центральный магнит и нижний центральный магнит отсутствуют. В результате, источник и место сбора силовых линий находятся на разном расстоянии от несущей поверхности, на которой находится композиция покрытия в первом состоянии, что приводит к очень интересному трехмерному эффекту, как показано на фиг. 6, е). На фиг. 6, е) показан СОЭ, полученный с использованием устройства, имеющего конфигурацию, показанную на фиг. 6, d). СОЭ создает впечатление трех вложенных колец, причем внутреннее и внешнее кольцо выступают от поверхности СОЭ, и при этом промежуточное кольцо выглядит так, как будто оно погружено ниже поверхности. Во внутреннем и внешнем кольце ориентация самой длинной оси несферических магнитных или намагничиваемых пигментов направлена по касательной к отрицательно искривленной части окружности, а в промежуточном кольце ориентация самой длинной оси несферических магнитных или намагничиваемых пигментов направлена по касательной к положительно искривленной части окружности. Кроме того, изменение ориентации частиц, создающих впечатление внешнего кольца менее быстрое (т.е. кривизна кажется меньшей, или, другими словами, радиус теоретической окружности, по касательной к которой направлены частицы, больше).
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к устройству генерации магнитного поля, в котором два или более петлеобразных дипольных магнита выполнены так, что их ось север-юг перпендикулярна несущей поверхности или пространству, при этом два или более петлеобразных магнита являются вложенными, находятся на расстоянии друг от друга и окружают одну центральную область, при этом магниты намагничены в осевом направлении, и смежные петлеобразные магниты имеют противоположные направления север-юг, направленные либо к, либо от несущей поверхности или пространства, причем устройство также содержит дипольный магнит в виде бруска, выполненный в центральной области, окруженной петлеобразными магнитами, при этом ось север-юг дипольного магнита в виде бруска по существу перпендикулярна несущей поверхности и параллельна оси север-юг петлеобразных магнитов, при этом направление север-юг дипольного магнита в виде бруска противоположно направлению север-юг самого внутреннего петлеобразного магнита. Такое устройство показано на фиг. 24. Устройство может, как вариант, также содержать полюсную деталь со стороны противоположной несущей поверхности или пространству, и находящуюся в контакте с центральным дипольным магнитом в виде бруска и петлеобразными магнитами. Такое устройство показано на фиг. 6, с).
На фиг. 6, с) показано сочетание намагниченного в осевом направлении дипольного магнита (М) в виде бруска в центре и двух намагниченных в осевом направлении дипольных магнитов, имеющих петлеобразную форму, с единственной полюсной деталью (железной поперечиной (Y)). Ориентация магнитного направления магнита чередуется от центра к периферии петлеобразного устройства генерации магнитного поля.
В другом варианте осуществления настоящее изобретение относится к устройству генерации магнитного поля, содержащему один дипольный магнит в виде бруска, расположенный ниже несущей поверхности или пространства, направление север-юг которого перпендикулярно упомянутой несущей поверхности или пространству, одну или несколько петлеобразных полюсных деталей, расположенных над магнитом и под несущей поверхностью или пространством, которые, в случае нескольких петлеобразных полюсных деталей, являются вложенными и находятся на некотором расстоянии в одной плоскости, при этом одна или несколько полюсных деталей сбоку окружает центральную область, под которой расположен магнит, устройство также содержит первую полюсную деталь, имеющую плоское основание примерно такого же размера и примерно такой же периферийной формы, что и самая внешняя петлеобразная полюсная деталь, причем плоская полюсная деталь расположена ниже магнита, так что ее внешняя периферийная форма накладывается на периметр самых внешних петлеобразных полюсных деталей в направлении от несущей поверхности или пространства, и которая находится в контакте с одним или несколькими полюсами магнита; а центральная полюсная деталь находится в контакте с соответствующим другим полюсом магнита, причем центральная полюсная деталь имеет внешнюю периферийную форму петли, частично заполняющую центральную область и находящуюся сбоку на некотором расстоянии и окруженную одной или несколькими петлеобразными полюсными деталями. Возможная реализация такого устройства схематически показана на фиг. 7, а). Первая полюсная деталь также может быть дополнена одним или несколькими выступами, проходящими от плоского основания, которые сбоку и на расстоянии окружают центральный магнит, как схематически показано на фиг. 7, b) и 7, d).
Устройство может также содержать вторую плоскую полюсную деталь, имеющую внешнюю периферийную форму петли, выполненную над и в контакте с одним полюсом магнита и ниже и в контакте с одной или несколькими петлеобразными полюсными деталями и ниже и в контакте с центральной полюсной деталью, так что центральная полюсная деталь больше не находится в непосредственном контакте с полюсом магнита, при этом вторая плоская полюсная деталь имеет примерно такой же размер и форму, что и первая плоская полюсная деталь. Возможная реализация такого устройства схематически показана на фиг. 7, с).
Было установлено, что магнитное поле полюсов дипольного магнита (М) в виде бруска можно направить через набор компланарных вложенных петлеобразных полюсных деталей, таких как железные поперечины (Y1, Y2, Y3, Y4), имеющих магнитные зазоры, отражающие петлеобразную форму между ними (кольцеобразные железные поперечины на фиг. 7, а) и 7,b)). Магнитные поля в местах упомянутых зазоров пригодны для создания эффекта вложенных кольцевых элементов различных размеров.
На фиг. 7, а) показано устройство, содержащее дипольный магнит (М) в виде бруска, намагниченный в осевом направлении и расположенный так, что один его магнитных полюс находится на железной поперечине (Y). Набор компланарных вложенных кольцевых железных поперечин (Y1, Y2, Y3, Y4) расположен на другом магнитном полюсе (N) дипольного магнита (М) в виде бруска. На фиг. 7, b) показано устройство, в котором железная пластина (Y) заменена на U-образную железную поперечину (Y), тем самым образуя полюсную деталь, петлеобразное основание которой дополнено одним или несколькими выступами, проходящими от плоского основания, и которые сбоку и на расстоянии окружают центральный магнит.
Как показано на фиг. 7, с) и 7, d), набор компланарных вложенных петлеобразных полюсных деталей (железных поперечин) может быть дополнен второй плоской полюсной деталью, имеющей внешнюю периферийную форму петли, выполненную (i) над и в контакте с одним полюсом магнита и (ii) ниже и в контакте с одной или несколькими петлеобразными полюсными деталями и центральной полюсной деталью, так что центральная полюсная деталь больше не находится в непосредственном контакте с полюсом магнита, при этом вторая плоская полюсная деталь имеет примерно такой же размер и форму, что и первая плоская полюсная деталь. В сочетании, это соответствует выгравированной пластине, как показано сверху на фиг. 7, с) и d). В частности, такая выгравированная пластина, а также полюсные детали, применяемые в настоящем изобретении в целом, могут быть сделаны из железа (железные поперечины), но также могут быть сделаны из пластикового материала, в котором рассредоточены магнитные частицы, как на фиг. 7, с) и d). Поэтому, это альтернативный вариант осуществления устройств генерации магнитного поля настоящего изобретения, который также содержит по меньшей мере одну полюсную деталь.
На фиг. 3-7 показаны варианты осуществления статичного устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Ниже будут описаны вращающиеся устройства генерации магнитного поля, как показано на фиг. 8-20 и 23 и 24. Как известно специалистам в области техники, скорость и число оборотов в минуту, используемые для вращающихся устройств генерации магнитного поля, описанных в этом документе, настраивают так, чтобы сориентировать несферические магнитные или намагничиваемые частицы, как описано в этом документе, т.е. чтобы они были направлены по касательной либо к отрицательно искривленной, либо к положительно искривленной части гипотетического эллипса.
Общий признак всех вращающихся устройств генерации магнитного поля настоящего изобретения заключается в том, что они содержат один или несколько магнитов, выполненные с возможностью вращения вокруг оси вращения и на расстоянии от оси вращения (z). Кроме того, ось вращения выполнена по существу перпендикулярно плоскости, в которой находится несущая поверхность или подложка (S) при ориентировании несферических магнитных или намагничиваемых частиц. Если используют нечетное число магнитов, и для механического баланса, может использоваться дополнительная вспомогательная деталь, имеющая примерно такой же размер/вес и выполненная примерно на том же расстоянии от оси вращения.
В последующем описании вращающихся устройств генерации магнитного поля ориентация магнитного направления север-юг магнита, который расположен на расстоянии от оси вращения будет выражаться относительно оси вращения, так что либо магнитная ось такого магнита параллельна оси вращения (направление север-юг направлено либо к поверхности подложки, либо от нее), либо магнитная ось по существу направлена радиально относительно оси вращения и по существу параллельна несущей поверхности, на которую наносят композицию покрытия, или подложке, содержащей композицию покрытия (или относительно пространства, выполненного для приема подложки, выступающей в качестве несущей поверхности), и направление север-юг либо направлено к, либо от оси вращения. В контексте устройств генерации магнитного поля, в которых выполнено несколько магнитов, поворачиваемых вокруг оси вращения, а магнитная ось север-юг расположена радиально относительно оси вращения, выражение "симметричное магнитное направление север-юг" означает, что ориентация направления север-юг симметрична относительно оси вращения как центра симметрии (т.е. направление север-юг всего множества магнитов либо направлено от оси вращения, либо направление север-юг всего множества магнитов направлено к ней). В контексте устройств генерации магнитного поля, в которых выполнено несколько магнитов, поворачиваемых вокруг оси вращения, а магнитная ось север-юг расположена радиально относительно оси вращения и параллельна несущей поверхности или поверхности подложки, выражение "асимметричное магнитное направление север-юг" означает, что ориентация направления север-юг асимметрична относительно оси вращения как центра симметрии (т.е. направление север-юг одного из магнитов направлено к оси вращения, а направление север-юг другого магнита направлено к ней).
Вращающиеся устройства генерации магнитного поля также можно разделить на вращающиеся устройства генерации магнитного поля, способные ориентировать несферические магнитные или намагничиваемые частицы, присутствующие в композиции покрытия в первом состоянии на подложке, например, в виде нескольких вложенных петлеобразных областей, при этом несферические магнитные или намагничиваемые частицы сориентированы так, чтобы обеспечить оптический эффект нескольких вложенных петлеобразных тел, окружающих одну центральную область, причем центральная область является как бы "пустой", и на вращающиеся устройства генерации магнитного поля, у которых центральная область содержит "выступ". Выступ обеспечивает впечатление трехмерного объекта, такого как полусфера, находящегося в центральной области, окруженной петлеобразными телами. Трехмерный объект как бы выступает из поверхности СОЭ к наблюдателю (так же, как если смотреть на вертикально стоящую или перевернутую чашу, в зависимости от того, выстроены ли частицы вдоль отрицательно или положительно искривленного участка), или выступает из поверхности СОЭ от наблюдателя. В этих случаях СОЭ содержит несферические магнитные или намагничиваемые частицы в центральной области, которые сориентированы по существу параллельно плоскости СОЭ, обеспечивая зону отражения.
В случаях, когда центральная область является как бы пустой, в центральной области, ограниченной самым внутренним из вложенных петлеобразных тел, либо нет несферических магнитных или намагничиваемых частиц, либо центральная область содержит такие частицы либо в произвольной ориентации, либо предпочтительно в такой ориентации, что самая длинная ось частиц по существу перпендикулярна плоскости СОЭ. В последнем случае частицы обычно обеспечивают только небольшую отражательную способность.
В случае, когда центральная область содержит "выступ", имеется зона в центральной области - обычно в центре центральной области - в которой частицы сориентированы так, что их самая длинная ось по существу параллельна плоскости СОЭ, тем самым обеспечивая зону отражения. В частности, предпочтительно имеет место оптическое впечатление зазора между "выступом" и самым внутренним петлеобразным телом. Этого можно достичь либо в результате отсутствия частиц в этой области, но обычно и предпочтительно этого достигают путем ориентирования частиц в этой области так, что их самая длинная ось по существу перпендикулярна плоскости СОЭ/поверхности подложки. Наиболее предпочтительно, частицы внутри центральной области, образующие центр выступа, и частицы в центре ширины петлеобразной области, образующей оптический вид самого внутреннего петлеобразного тела, сориентированы по существу параллельно поверхности подложки и плоскости СОЭ, а ориентация частиц между этими областями постепенно изменяется от по существу параллельной до по существу перпендикулярной, и опять до по существу параллельной вдоль прямой, проходящей от центра центральной области к центру области, ограничивающей самую внутреннюю петлеобразную область, как показано частично на фиг. 21В (не показана область между петлеобразной областью и центральной область, где имеет место по существу перпендикулярная ориентация частиц). Такой ориентации частиц можно достичь посредством вращающихся устройств генерации магнитного поля, способных формировать "выступ", описанных ниже.
В вариантах осуществления настоящего изобретения вращающееся устройство генерации магнитного поля содержит два или более дипольных магнита в виде бруска, которые расположены под несущей поверхностью или пространством и так, чтобы иметь возможность вращаться вокруг оси вращения, которая перпендикулярна несущей поверхности или пространству, при этом два или более дипольных магнита в виде бруска находятся на расстоянии от оси вращения и друг от друга и выполнены симметрично на противоположных сторонах от оси вращения, при этом устройство, как вариант, также содержит один дипольный магнит в виде бруска, который расположен под несущей поверхностью или пространством и на оси вращения, причем либо
e1) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит один или несколько дипольных магнитов в виде бруска, при этом у всех ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, причем направление север-юг всех магнитов одно и то же относительно несущей поверхности или пространства, и магниты находятся на расстоянии друг от друга [как показано на фиг. 8 и 14],
устройство, как вариант, содержит один дипольный магнит в виде бруска, который расположен под несущей поверхностью или пространством и на оси вращения, при этом его ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, а его направление север-юг либо идентично направлению север-юг магнитов, которые расположены с возможностью вращения вокруг оси и на расстоянии от него [как показано на фиг. 10, 23, а)], либо противоположно ему [как показано на фиг. 9];
е2) на оси вращения отсутствует дипольный магнит в виде бруска, а устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или более дипольных магнитов в виде бруска, расположенных на расстоянии друг от друга и от оси вращения, при этом ось север-юг магнитов по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, и при этом магниты, выполненные с каждой стороны от оси, имеют чередующиеся направления север-юг, а самые внутренние магниты относительно оси вращения имеют либо симметричные [фиг. 13], либо противоположные направления север-юг [как показано на фиг. 18];
е3) на оси вращения отсутствует дипольный магнит в виде бруска, а устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или более дипольных магнитов в виде бруска, расположенных на расстоянии друг от друга и от оси вращения, при этом ось север-юг магнитов по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, и при этом магниты, выполненные с каждой стороны от оси, имеют симметричные направления север-юг относительно оси вращения, а магниты, выполненные с разных сторон от оси вращения относительно оси вращения имеют противоположные направления север-юг [как показано на фиг. 19];
е4) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит один или несколько дипольных магнитов в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения и, если с одной стороны имеется более одного магнита, на расстоянии друг от друга, при этом оси север-юг магнитов по существу параллельны несущей поверхности или пространству и по существу перпендикулярны оси вращения, и направления север-юг одного или нескольких магнитов с одной из сторон от оси вращения направлены к оси вращения, в то время как направления север-юг одного или нескольких магнитов с другой стороны от оси вращения направлены от оси вращения, так что соответствующие направления север-юг находятся на одной линии от самого внешнего магнита с одной стороны до самого внешнего магнита с другой стороны от оси вращения (т.е. направления север-юг самых внутренних магнитов являются асимметричными относительно оси вращения, и магниты расположены так, что направления север-юг всех магнитов направлены по сути в том же направлении), причем также либо
е4-1) на оси вращения нет опциональных магнитов, и по меньшей мере два магнита расположены с каждой стороны от оси вращения [фиг. 20]; или
е4-2) на оси вращения находится опциональный магнит, магниты с каждой стороны находятся на расстоянии от него, магнит на оси вращения представляет собой дипольный магнит в виде бруска, у которого ось север-юг по существу параллельна несущей поверхности, а его направление север-юг направлено в так же, как и у магнитов, выполненных с каждой стороны от оси вращения (т.е. на одной линии с направлениями север-юг магнитов, расположенных на расстоянии от оси вращения, от самого внешнего магнита с одной стороны до самого внешнего магнита с другой стороны от оси вращения) [как показано на фиг. 16];
е5) устройство не содержит опционального магнита на оси вращения, а с каждой стороны от оси вращения содержит два или несколько дипольных магнита в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения и на расстоянии друг от друга, при этом оси север-юг магнитов по существу параллельны несущей поверхности или пространству и по существу проходит в радиальном направлении от оси вращения, причем направления север-юг всех магнитов симметричны относительно оси вращения (т.е. все направлены к или от оси вращения) [как показано для одного варианта осуществления на фиг. 12];
е6) устройство не содержит опционального магнита на оси вращения, а с каждой стороны от оси вращения содержит одну или несколько пар дипольных магнитов в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения и на расстоянии друг от друга, при этом оси север-юг всех магнитов по существу параллельны несущей поверхности или пространству и по существу проходят в радиальном направлении от оси вращения, и каждая пара магнитов образована двумя магнитами с противоположными направлениями север-юг, направленными друг к другу или друг от друга, соответственно, и при этом у самых внутренних магнитов самой внутренней пары магнитов с каждой стороны либо
е6-1) симметричные направления север-юг относительно оси вращения, причем оба направлены либо к, либо от оси вращения [как показано на фиг. 11]; или
е6-2) асимметричные (противоположные) направления север-юг относительно оси вращения, причем одно направлено от, и одно к вращения [как показано на фиг. 17]; или
е7) устройство либо
е7-1) содержит опциональный дипольный магнит в виде бруска на оси вращения и один или несколько магнитов с каждой стороны от оси вращения, при этом ось север-юг всех магнитов по существу параллельна несущей поверхности, и ось север-юг магнитов с каждой стороны от оси вращения по сути направлена в радиальном направлении от оси вращения; или
е7-2) устройство не содержит опционального дипольного магнита в виде бруска на оси вращения, а содержит два или более магнита с каждой стороны от оси вращения, которые расположены на расстоянии от оси вращения, при этом ось север-юг всех магнитов по существу параллельна несущей поверхности или пространству и по существу направлена в радиальном направлении относительно оси вращения,
причем в обоих случаях направления север-юг магнитов, расположенных с одной стороны от оси вращения, асимметричны направлениям север-юг магнитов, расположенных с другой стороны от оси вращения относительно оси вращения (т.е. направлены к оси вращения с одной стороны и от оси вращения с другой стороны), так что направления север-юг лежат на одной прямой от самого внешнего магнита с одной стороны до самого внешнего магнита с другой стороны, при этом ось вращения в случае е7-1 выровнена с этой прямой [как показано на фиг. 15 и 23, с)];
е8) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или несколько дипольных магнитов в виде бруска, при этом у всех ось север-юг по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения, и, как вариант, дипольный магнит в виде бруска, расположенный на оси вращения, ось север-юг которого по существу перпендикулярна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения; направление север-юг смежных магнитов противоположно относительно несущей поверхности или пространству, и магниты находятся на расстоянии (фиг. 23, b1)) друг от друга; или
е9) устройство с каждой стороны от оси вращения содержит два или несколько дипольных магнитов в виде бруска, при этом у всех ось север-юг по существу параллельна несущей поверхности или пространству и по существу направлена радиально относительно оси вращения, и, как вариант, дипольный магнит в виде бруска расположен на оси вращения, ось север-юг которого по существу параллельна несущей поверхности или пространству и по существу параллельна оси вращения; направления север-юг смежных магнитов направлены в противоположных направлениях, и магниты находятся на расстоянии [как показано на фиг. 23, d1)] друг от друга. Здесь, "смежные" магниты - это магниты, которые расположены рядом друг с другом.
На фиг. 8 схематически показан вариант осуществления устройства генерации магнитного поля, содержащего два дипольных магнита (М) в виде бруска на расстоянии от оси (z) вращения, причем магнитная ось каждого из магнитов по существу параллельна оси вращения, а их направления север-юг одинаково направлены от несущей поверхности (S). Как видно из силовых линий (F), показанных на фиг. 8, магнитные или намагничиваемые частицы (Ρ) в покрывающем слое (L) из композиции покрытия в первом состоянии, которые присутствуют в областях слева и справа от каждого магнита, сориентированы так, чтобы быть по существу параллельными несущей поверхности (S). При вращении магнитов вокруг оси (z) вращения, образуются два петлеобразных тела (кольца на фиг. 8). Как также видно из силовых линий, частицы, присутствующие в центральной области на оси вращения, либо вовсе не сориентированы, либо сориентированы так, чтобы их самая длинная ось была по существу перпендикулярна несущей поверхности (S), так что не образуется выступа.
Конечно, в другом варианте осуществления устройство на фиг. 8 может быть изменено путем обращения направления север-юг магнитов либо путем выполнения дополнительных магнитов вокруг оси вращения с таким же направлением север-юг, например, три, четыре, пять или шесть магнитов. Это позволяет сократить величину вращения, необходимого для образования замкнутой петли.
На фиг. 9 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения, причем в устройстве выполнено три дипольных магнита в виде бруска. Два из трех дипольных магнитов в виде бруска расположены на расстоянии напротив оси вращения и имеют одинаковое магнитное направление север-юг (по существу перпендикулярное несущей поверхности (S)/по существу параллельное оси вращения, например, оба направлены к несущей поверхности (S)). Третий дипольный магнит в виде бруска расположен на оси вращения, и его направление север-юг направлено в противоположном направлении относительно двух магнитов, расположенных на расстоянии. Как видно из силовых линий, в областях между центральным магнитом и двумя внешними магнитами и в областях за пределами двух расположенных на некотором расстоянии магнитов (если смотреть от оси вращения) получают ориентацию, при которой частицы по сути параллельны плоскости слою СОЭ/поверхности подложки. Соответственно, устройство на фиг. 9 позволяет получить защитный элемент, производящий впечатление двух вложенных кольце, окружающих (пустую) центральную область.
На фиг. 10 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения, который аналогичен варианту, показанному на фиг. 9, единственное отличие заключается в том, что направление север-юг центрального магнита, выполненного на оси вращения, не противоположно направлению север-юг расположенных на расстоянии магнитов, а все три магнита имеют одинаковое направление север-юг (перпендикулярно несущей поверхности (S) и направлено к ней, параллельно оси вращения). Как видно из силовых линий, частицы в шести областях на виде в поперечном сечении сориентированы так, чтобы они были по существу параллельны плоскости СОЭ, которые объединяются друг с другом при вращении, образуя три вложенных петлеобразных области. То есть в области слева и справа от центрального магнита достигают ориентации параллельной плоскости СОЭ, образуя при вращении самую внутреннюю петлеобразную область, в области справа от магнита, показанного слева, и в области слева от магнита, показанного справа, при вращении образуется средняя петлеобразная область, а в области слева от магнита, показанного слева, и справа от магнита, показанного справа, образуется внешняя петлеобразная область. Соответственно, устройство на фиг. 9 позволяет получать защитный элемент, производящий впечатление трех вложенных колец, окружающих (пустую) центральную область.
На фиг. 11 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Здесь, две пары магнитов, имеющих противоположные магнитные направления север-юг, направленные друг к другу, выполнены с каждой стороны от оси вращения. Все магниты расположены на расстоянии от оси вращения, а два внутренних магнита из пары имеют симметричные направления север-юг относительно оси вращения (оба направлены от оси вращения), два внешних магнита пары имеют симметричные направления север-юг относительно оси вращения (оба направлены к оси вращения). Магнитная ось каждого из четырех магнитов по существу параллельна несущей поверхности (S) и радиальна к оси вращения. При вращении вокруг оси вращения устройство позволяет сориентировать частицы в виде двух петлеобразных областей в СОЭ, создающих впечатление вложенных колец, окружающих (пустую) центральную область. Конечно, можно выполнить дополнительные пары магнитов с такой же ориентацией с каждой стороны от оси вращения.
На фиг. 12 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Аналогично варианту осуществления, показанному на фиг. 11, две пары магнитов выполнены на расстоянии от оси вращения, при этом их магнитные оси по существу параллельны несущей поверхности (S) и радиальны относительно оси вращения. В отличие от варианта осуществления, показанного на фиг. 11, здесь все магниты имеют симметричные направления север-юг относительно оси вращения (т.е. направлены к оси вращения).
Устройство, показанное на фиг. 12, демонстрирует интересный эффект, заключающийся в том, что область, в которой частицы имеют по существу параллельную ориентацию, не только получают непосредственно над каждым из четырех магнитов, но также между магнитами с каждой стороны от оси вращения, из-за того, что магниты имеют одинаковое направление север-юг. Тем самым, полюс внешнего магнита (например, северный полюс) выполнен так, чтобы он был обращен к полюсу внутреннего магнита (например, южному полюсу). Это приводит к магнитному полю, у которого силовые линии проходят по существу параллельно поверхности S над магнитами в области между магнитами. Тем не менее, область, в которой с помощью этого поля получают параллельную ориентацию частиц, значительно меньше, чем область над каждым из магнитов, что влияет на "толщину" или линейную ширину петлеобразных тел. Соответственно, устройство, показанное на фиг. 12, при вращении приводит к образованию СОЭ, создающего визуальное впечатление трех вложенных колец, окружающих одну (пустую) область, причем толщина или линейная ширина внешнего и внутреннего кольца заметно больше, чем у среднего кольца. Этот эффект также наблюдают в соответствующих устройствах генерации магнитного поля настоящего изобретения, и он хорошо заметен, например, на фиг. 15, b).
На фиг. 13 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Изображено четыре дипольных магнита в виде бруска, причем все магниты расположены на расстоянии от оси вращения. Каждый из них имеет магнитную ось, по существу перпендикулярную несущей поверхности и по существу параллельную оси вращения. Направления север-юг внутренних магнитов одинаковые и противоположны направлениям север-юг внешних магнитов, если смотреть от оси вращения. При вращении вокруг оси вращения получают ориентацию частиц, параллельную плоскости СОЭ, в виде трех петлеобразных областей. Одна из петлеобразных форм (средняя петлеобразная форма) образуется сочетанием при вращении областей между магнитами с каждой стороны. Ширину этой области и, следовательно, видимую "толщину" петлеобразного замкнутого тела, появляющегося в СОЭ, можно отрегулировать путем настройки расстояния между магнитами с каждой стороны от оси вращения, и/или путем модификации расстояния d. Тем не менее, как было сказано выше, слишком большое расстояние d может привести к размытому внешнего вида петлеобразного тела и/или потери контраста. Внутренняя и внешняя петлеобразная форма образуется путем объединения при вращении вокруг оси z областей между самыми внутренними магнитами и осью вращения, и путем объединения при вращении областей за пределами внешних магнитов (если смотреть от оси вращения).
На фиг. 14 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Устройство этого варианта осуществления аналогично устройству варианта осуществления, показанного на фиг. 13, единственное отличие заключается в том, что все магниты имеют идентичные направления север-юг, по существу параллельные оси вращения и по существу перпендикулярные несущей поверхности или подложке (S). Устройство допускает формирование защитного элемента, создающего оптическое впечатление четырех петлеобразных тел, окружающих (пустую) центральную область.
На фиг. 15 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Устройство содержит 6 магнитов, расположенных на расстоянии от оси вращения, по три с каждой стороны. Если смотреть от одного магнита к другому, то направления север-юг всех магнитов идентичны, при этом, если смотреть относительно оси вращения, направление север-юг одного набора из трех магнитов с одной стороны от оси вращения направлено к оси вращения, в то время как направление север-юг другого набора из трех магнитов направлено от оси вращения (т.е. ориентация магнитов с каждой стороны асимметрична относительно оси вращения). Каждый северный полюс одного магнита обращен к южному полюсу следующего магнита вдоль оси вращения.
Устройство, показанное на фиг. 15, относится к устройству, показанному на фиг. 12, тем, что магниты, выполненные с одной стороны от оси вращения, имеют одно и то же направление север-юг (сравните только левую сторону фиг. 12 только с левой стороной фиг. 15). Еще одно отличие заключается в том, что набор магнитов с одной стороны от оси вращения расширен одним магнитом, т.е. с каждой стороны имеется три магнита. Снова, область по существу параллельной ориентации частиц относительно плоскости СОЭ/поверхности S находится непосредственно над каждым из магнитов, а также между каждым из магнитов. При вращении каждая из этих областей объединяется с самой собой вдоль пути вращения, образуя петлеобразную область, которая соответствует петлеобразному телу. Так как область параллельной ориентации больше непосредственно над магнитами, чем между магнитами, при вращении образуются чередующиеся петлеобразные формы различной "толщины" или линейной ширины. Таким образом, устройство, показанное на фиг. 15, приводит к образованию пяти вложенных петлеобразных тел, из которых (если смотреть от центральной области) первое, третье и пятое имеют большую толщину, чем второе и четвертое.
Кроме того, посредством силовых линий между магнитами, выполненными возле оси вращения, непосредственно на оси вращения образуется область выравнивания по существу параллельно относительно поверхности S, что приводит к образованию "выступа". Следовательно, устройство, показанное на фиг. 15, позволяет сформировать СОЭ, создающий оптическое впечатление пяти вложенных колец с чередующейся толщиной, окружающих выступ.
Сразу очевидно, что устройства на фиг. 15 можно легко дополнить дополнительным магнитом с каждой стороны. Добавление одного магнита с каждой стороны увеличивает число петлеобразных тел (колец) на два, так что устройство можно легко модифицировать так, чтобы обеспечить оптическую видимость 7, 9, 11 или 13 вложенных колец, окружающих центральную область, которая заполнена "выступом". Конечно, уменьшая число магнитов, также можно обеспечить два или три петлеобразных тела, окружающих область с выступом, как показано на фиг. 20 (идентично устройству на фиг. 15, за исключением уменьшенного числа магнитов).
На фиг. 15, b) показана фотография СОЭ, полученного с использованием устройства, показанного на фиг. 15, а). На фиг. 15, с показан эффект модификации расстояния d, которое равно 0 мм на фиг. 15, b) и 1,5 мм на фиг. 15, с). Как объяснялось ранее, слишком большое расстояние d приводит к размытию и потере контраста, так что отдельные петлеобразные тела больше нельзя отличить друг от друга. Тем не менее, также СОЭ, как показано на фиг. 15, с), обеспечивает четкую оптическую видимость и трехмерный эффект, вызванный перекрытием силовых линий магнитного поля, так что на практике также можно использовать немного большее расстояние d. На самом деле, контрафактору было бы сложно восстановить не только устройство генерации магнитного поля, используемое для производства такого СОЭ, но также и определить правильное расстояние d. Соответственно, для определенных приложений предпочтительным может быть расстояние d, равное 0,5 мм или больше, либо 1,0 мм или больше.
На фиг. 16 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Устройство содержит три магнита, два из которых расположены на расстоянии от оси вращения, а один расположен на оси вращения. Аналогично фиг. 15, направление север-юг магнитов одинаково от одного магнита к другому, так что северный полюс (или южный полюс) магнита, расположенного на расстоянии, обращен к южному полюсу (северному полюсу, соответственно) магнита, выполненного на оси вращения. Другими словами, магниты, расположенные на расстоянии, имеют асимметричные направления север-юг относительно оси вращения (одно к и одно от оси вращения), а направление север-юг магнита, выполненного на оси вращения такое же, что и у магнита, направление север-юг которого направлено к оси вращения.
Устройство близко к показанному на фиг. 15, основное отличие - за исключением уменьшенного числа магнитов - заключается в том, что на оси вращения расположен магнит. Таким образом, в области непосредственно над магнитом на оси вращения образуется область по существу параллельной ориентации частиц относительно поверхности S. Эта область больше, чем соответствующая область на фиг. 15, так как она сформирована над магнитом (а не между двумя магнитами). Таким образом, "выступ" в центральной области, окруженной самым внутренним телом в СОЭ (т.е. в месте над центрам вращения), образованным устройством на фиг. 16, больше, чем выступ в соответствующем месте СОЭ, полученный устройством, показанным на фиг. 15. Таким образом, устройство на фиг. 16 приводит к такой ориентации частиц, чтобы образовать СОЭ, создающий впечатление двух вложенных петлеобразных тел (колец), окружающих центральную область, которая заполнена "выступом".
Как и для устройства на фиг. 15, также сразу очевидно, что устройство, показанное на фиг. 16, можно легко модифицировать путем добавления дополнительных магнитов, тем самым увеличивая число петлеобразных тел. Также, будут образованы петлеобразные тела с чередующейся "толщиной". Таким образом, путем добавления дополнительных магнитов подходящей ориентации (как показано на фиг. 15) соответствующие устройства можно использовать для подготовки СОЭ, обеспечивающих оптическую видимость, например, четырех, шести, восьми или десяти вложенных петлеобразных тел (обычно имеющих чередующуюся "толщину"), окружающих центральную область с "выступом".
На фиг. 17 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Устройство близко к показанному на фиг. 11, единственное отличие заключается в том, что направление север-юг каждого из двух магнитов с правой стороны было перевернуто. Хотя магниты расположены с каждой стороны от оси вращения так, что они имеют соответственно противоположные направления север-юг, обращение ориентации оси север-юг магнитов только на одной стороне от оси вращения (по сравнению с фиг. 11) приводит к устройству, в котором направления север-юг двух внутренних магнитов указывают в одном и том же направлении, если смотреть от одного к другому (но, конечно, они асимметричны относительно оси вращения, т.е. одно указывает от, а другое к оси вращения), и направления север-юг двух внешних магнитов указывают в одном и том же направлении, если смотреть от одного к другому (но, конечно, они асимметричны относительно оси вращения, т.е. одно указывает от и одно к оси вращения). Это устройство приводит к образованию области непосредственно на оси вращения, допускающей по существу параллельное выстраивание частиц посредством силовых линий поля, проходящей между двумя внутренними магнитами (аналогично фиг. 15). Таким образом, хотя устройство, показанное на фиг. 11, дает СОЭ, обеспечивающий оптическую видимость двух вложенных петлеобразных тел, окружающих пустую центральную область, устройство, показанное на фиг. 17, дает СОЭ, обеспечивающий оптическую видимость двух вложенных петлеобразных тел, окружающих центральную область, которая заполнена выступом.
На фиг. 18 показан другой вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Устройство содержит четыре магнита, по два с каждой стороны от оси вращения. Магнитная ось всех магнитов по существу параллельна оси вращения и по существу перпендикулярна поверхности S. Направления север-юг двух внутренних магнитов различны (одно указывает к поверхности S, а другое от нее), и направление север-юг магнита, находящегося на расстоянии от оси вращения, соответственно противоположно направлению север-юг внутреннего магнита, находящегося с той же стороны от оси вращения.
На фиг. 18 ясно показано, что путем чередующегося расположения магнитов, магнитная ось которых параллельна оси вращения и перпендикулярна поверхности S можно получить симметричные магнитные поля, причем каждый магнит расположен между двумя другими магнитами, имеющими противоположные направления север-юг. В таком устройстве между каждыми магнитами образуется область параллельной ориентации несферических магнитных или намагничиваемых частиц относительно плоскости СОЭ/поверхности S, формируя зону отражения. Наоборот, непосредственно над магнитами получают по. существу перпендикулярную ориентацию частиц, демонстрируя по существу отсутствие отражения. Так как на оси вращения нет магнита, и, следовательно, в этом месте образуется область по существу параллельного выстраивания частиц относительно плоскости СОЭ, то в центральной области в СОЭ, подготовленном с использованием устройства, показанного на фиг. 18, образуется выступ. Кроме того, устройство приводит к образованию двух петлеобразных тел, окружающих центральную область, которая содержит выступ.
Конечно, само собой разумеется, что устройство на фиг. 18 можно легко модифицировать путем расположения магнита на оси вращения, имеющего противоположное направление север-юг по сравнению со смежными магнитами, так чтобы не образовывался выступ, и/или путем увеличения числа магнитов с каждой стороны, образуя три, четыре, пять, шесть, семь или восемь петлеобразных тел. Также, примечательно, что магнитные поля в таких устройствах между магнитами очень похожи или идентичны, так что можно получить петлеобразные фигуры и явно идентичной "толщиной".
На фиг. 19 показан еще один вариант осуществления устройства генерации магнитного поля настоящего изобретения. Устройство содержит четыре дипольных магнита в виде бруска, которые расположены на расстоянии от оси вращения, по два с каждой стороны, причем магнитная ось каждого из магнитов по существу перпендикулярна поверхности S и по существу параллельна оси вращения. Ориентация направления север-юг одинакова в каждой паре магнитов с каждой стороны, и противоположна с разных сторон от оси вращения (вверх к поверхности S у обоих магнитов с одной стороны и вниз у обоих магнитов с другой стороны). Так как оси север-юг двух внутренних магнитов противоположны, то между двумя магнитами и осью вращения образуется область, в которой частицы могут быть сориентированы по существу параллельно плоскости СОЭ, допуская образование выступа. Кроме того, при вращении вокруг оси вращения в СОЭ образуется три вложенных петлеобразных тела, что вызвано силовыми линиями магнитного поля, проходящими с каждой стороны внешних магнитов (образуя два петлеобразных тела при вращении) и силовыми линиями двух внутренних магнитов, проходящими наружу (к внешним магнитам).
На фиг. 20 показан вариант осуществления устройства генерации магнитного поля, аналогичного устройству на фиг. 15, за исключением уменьшенного числа магнитов. Соответственно, отдельное обсуждение этого варианта осуществления можно не приводить.
В приведенных выше вращающихся вариантах осуществления устройства генерации магнитного поля магниты расположены с возможностью вращения вокруг оси вращения, при этом они радиально прикреплены к планке, проходящей от оси вращения. Тем не менее, конечно также можно получить расположение магнитов с возможностью вращения по-другому, например, выполняя магниты на опорной пластине. В такой структуре устройство генерации магнитного поля может содержать множество дипольных магнитов в виде бруска, расположенных вокруг оси вращения, причем у всех магнитов, расположенных с каждой стороны от оси вращения и представляющих собой два или более дипольных магнитов в виде бруска, ось север-юг либо по существу параллельна, либо перпендикулярна несущей поверхности или пространству, выполненному с возможностью принимать подложку, и, как вариант, дипольный магнит в виде бруска, расположенный на оси вращения, и его ось север-юг также по существу параллельна или перпендикулярна несущей поверхности; соответственно, направления север-юг смежных магнитов направлены в одном и том же или в противоположных направлениях, и магниты находятся на расстоянии друг от друга (см. фиг. 23, а), b1), с) и d1)) или в непосредственном контакте друг с другом [см. фиг. 23, b1) и d1)], причем магниты, как вариант, расположены на опорной пластине.
На фиг. 23 показан пример осуществления такого устройства, которое в других отношениях соответствует конфигурации магнитов и соответствующим силовым линиям некоторому из других вращающихся устройств генерации магнитного поля, описанному выше.
На фиг. 23, а) магниты (М) расположены на опорной пластине (GP). Каждый магнит заметно производит дугообразное сечение силовых линий магнитного поля с областями, в которых силовые линии проходят параллельно плоскости расположения магнитов между каждым из магнитов. При вращении упомянутого расположения магнитов (М) вокруг оси (z), перпендикулярной плоскости, в которой расположены магниты, динамически создается среднее магнитное поле в пространстве, которое может сориентировать магнитные или намагничиваемые частицы в слое.
Не обязательно, чтобы магниты (М) в расположении магнитов были одного и того же размера или находились на равном расстоянии друг от друга, или, чтобы результирующие вложенные петлеобразные области дугообразных сечения силовых линий магнитного поля имели одинаковые сечения и расстояния друг от друга. Это, конечно, применимо не только к вариантам осуществления, показанным на фиг. 23, но также ко всем другим устройствам настоящего изобретения, в частности, к вращающимся устройствам. Тем не менее, предпочтительно, чтобы все магниты имели примерно один и тот же размер и примерно одинаковое расстояние между друг другом.
На фиг. 24 показан набор из двух или более вложенных кольцеобразных магнитов (М) чередующейся магнитной полярности, которые могут быть расположены на пластине (GP) заземления. Каждая пара северных и южных полюсов на поверхности упомянутых магнитов (М) статично создает петлеобразную (кольцевую) область дугообразных силовых линий магнитного поля, способных сориентировать магнитные или намагничиваемые частицы в слое, так чтобы получить вложенные кольцеобразные элементы различных размеров.
Статичные кольцевые области дугообразных силовых линий магнитного поля не обязательно должны быть вложенными или круглыми, или иметь одинаковый размер или одинаковую форму, или располагаться на равном расстоянии друг от друга. На самом деле, в статичном варианте осуществления ориентирующего магнитного устройства возможна любая форма и сочетание форм.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к устройству генерации магнитного поля, содержащему пластину с постоянными магнитами, которые намагничены перпендикулярно плоскости пластины, имеющую выступы и впадины, при этом выступы и впадины расположены так, чтобы образовывать вложенные петлеобразные выступы и впадины, окружающие центральную область, причем выступы и впадины образуют противоположные магнитные полюсы. Такое устройство показано на фиг. 25 и может быть изготовлено любым способом, которым можно получить требуемую конструкцию, например, путем гравирования или хонингования пластины постоянного магнита, например, с помощью физического средства, лазерной абляции или химического средства. Как вариант, устройство, показанное не фиг. 25, может быть изготовлено путем инжекционного формования или посредством литья.
На фиг. 25 показано устройство, имеющее набор из двух или более концентрических петлеобразных (кольцевых) магнитов, причем чередующаяся последовательность магнитных северных и южных полюсов получена путем гравирования одной из полярных граней пластины (MP) постоянного магнита, намагниченного перпендикулярно его широкой поверхности. Такой вариант осуществления, как выгравированная пластина постоянного магнита, особенно предпочтителен в случае некруглых форм, потому что гравирование произвольной формы легко выполнить в магнитном композитном материале из раствора смолы или пластика, содержащем порошок постоянного магнита.
12
19
2
14
Магниты устройств генерации магнитного поля, описанных в этом документе, могут содержать или состоять из любого постоянно магнитного (магнитотвердого) материала, например, из сплава алнико, гексаферрита бария или стронция, кобальтового сплава или сплава редкоземельных элементов с железом, такого как неодимферроборовый сплав. Тем не менее, особенно предпочтительны легко обрабатываемые постоянно магнитные композитные материалы, которые содержат постоянно магнитный наполнитель, такой как гексаферрит стронция (SrFeO) или неодимферроборовый порошок (NdFeB) в матрице из пластика или смолы.
Также в этом документе описаны вращающиеся печатные узлы, содержащие устройства генерации магнитного поля для изготовления СОЭ, описанных здесь, причем упомянутые устройства генерации магнитного поля установлены и/или вставлены в печатающий цилиндр как часть вращающейся печатающей машины. В таком случае устройство генерации магнитного поля сконструировано соответственно и приспособлено к цилиндрической поверхности вращающегося блока, чтобы гарантировать ровный контакт с поверхностью, на которой надо печатать.
Также в этом документе описаны способы получения СОЭ, описанного здесь, причем упомянутые способы содержат следующие этапы:
а) на несущую поверхность или на поверхность подложки (которая может иметься, а может и отсутствовать на несущей поверхности) наносят композицию покрытия в первом (текучем), содержащую связующий материал и множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, описанных в этом документе,
b) композицию покрытия, находящуюся в первом состоянии, подвергают воздействию магнитного поля устройства генерации магнитного поля, предпочтительно такого, которое описано выше, тем самым ориентируя по меньшей мере часть несферических магнитных или намагничиваемых частиц в виде множества вложенных петлеобразных областей, окружающих одну центральную область, так чтобы самая длинная ось частиц в каждой из областей поперечного сечения петлеобразных областей была направлена по касательной либо к отрицательно искривленной, либо к положительно искривленной части гипотетических эллипсов или окружностей; и
c) осуществляют отверждение композиции покрытия, переводя ее во второе состояние, чтобы зафиксировать магнитные или намагничиваемые несферические частицы в занятых ими положениях и ориентациях.
Применение этапа а) предпочтительно представляет собой способ печати, выбираемый из группы, состоящей из глубокой печати с использованием медной печатной формы, трафаретной печати, глубокой печати, флексографической печати или нанесения покрытия валиком, и более предпочтительно из группы, состоящей из трафаретной печати, глубокой печати, флексографической печати. Эти способы хорошо известны специалистам в области техники и описаны, например, в книге "Технология печати", J.М. Adams и P.A. Dolin, Delmar Thomson Learning, 5-е издание.
Пока композиция покрытия, содержащая множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, описанных в этом документе, все еще достаточно влажный или мягкий, так что несферические магнитные или намагничиваемые частицы в нем можно переместить и повернуть (т.е. пока композиция покрытия находится в первом состоянии), композицию покрытия подвергают воздействию магнитного поля, чтобы достичь ориентации частиц. Этап магнитного ориентирования несферических магнитных или намагничиваемых частиц содержит этап воздействия на нанесенную композицию покрытия, пока она "влажная" (т.е. еще жидкая и не слишком вязкая, то есть находится в первом состоянии), заданным магнитным полем, создаваемым на или над несущей поверхностью описанного в этом документе устройства генерации магнитного поля, тем самым ориентируют несферические магнитные или намагничиваемые частицы вдоль силовых линий магнитного поля, так чтобы сформировать шаблон ориентации, имеющий петлеобразную форму. На этом этапе композицию покрытия располагают достаточно близко к несущей поверхности устройства генерации магнитного поля или приводят в контакт с ней.
При расположении композиции покрытия вблизи от несущей поверхности устройства генерации магнитного поля, и если необходимо сформировать петлеобразный элемент с одной стороны подложки, то сторона подложки, на которой находится композиция покрытия может быть обращена к несущей поверхности устройства, либо сторона подложки, на которой нет композиции покрытия, может быть обращена к несущей стороне. В случае, когда композиция покрытия нанесена только на одну поверхность подложки или нанесена на обе стороны, и сторона, на которую нанесена композиция покрытия сориентирована так, чтобы быть обращенной к несущей поверхности устройства, предпочтительно, чтобы не было непосредственного контакта с несущей поверхностью (подложку просто располагают достаточно близко к несущей поверхности устройства, но так, чтобы она с ней не контактировала).
Примечательно, композиция покрытия может быть практически приведена в контакт с несущей поверхностью устройства генерации магнитного поля. Как вариант, может быть выполнен маленький зазор или промежуточный разделяющий слой. В еще одной предпочтительной альтернативе способ может быть выполнен так, что поверхность подложки, на которой нет композиции покрытия, может быть расположена близко или в непосредственном контакте с одним или несколькими магнитами (т.е. магнит(ы) образуют несущую поверхность).
Если необходимо, на подложку может быть нанесен грунтовочный слой до выполнения этапа а). Это может увеличить качество передаваемого посредством магнитного поля изображения ориентации частиц либо может способствовать адгезии. Примеры таких грунтовочных слоев можно найти в публикации WO 2010/058026 А2.
Этап воздействия на композицию покрытия, содержащую связующий материал и множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц, магнитным полем (этап b)) может быть выполнен одновременно с этапом а) или после этапа а). То есть этапы а) и b) могут выполняться одновременно или последовательно.
Способы получения СОЭ, описанного в этом документе, одновременно с этапом b) или после этапа b) содержат этап отверждения (этап с)) композиции покрытия, чтобы зафиксировать несферические магнитные или намагничиваемые частицы в соответствующих их положениях и ориентациях, тем самым переводя композицию покрытия во второе состояние. При фиксации образуется твердое покрытие или слой. Термин "отверждение" относится к способам, включающим в себя сушку или затвердевание, реагирование, схватывание, образование перекрестных связей или полимеризацию связующих компонентов в нанесенной композиции покрытия, включающей в себя, как вариант, присутствующее вещество, образующее поперечные связи, опционально присутствующий инициатор полимеризации и опционально присутствующие дополнительные добавки, таким образом, чтобы получился по сути твердый материал, который крепко приклеен к поверхности подложки. Как отмечалось выше, этап отверждения (этап с)) может быть выполнен с использованием различных средств или способов, в зависимости от связующего материала, содержащегося в композиции покрытия, которая также содержит множество несферических магнитных или намагничиваемых частиц.
Этап отверждения, в общем, может представлять собой любой этап, который увеличивает вязкость композиции покрытия, так что образуется по существу твердый материал, приклеивающийся к несущей поверхности. Этап отверждения может включать в себя физический способ, основанный на испарении летучего компонента, такого как растворитель и/или испарение воды (т.е. физическая сушка). Здесь, может применяться горячий воздух, инфракрасное излучение или сочетание горячего воздуха и инфракрасного излучения. Как вариант, способ отверждения может включать в себя химическую реакцию, такую как схватывание, полимеризация или образования поперечных связей связующего материала и опциональных инициирующих составляющих и/или опциональных поперечно-связанных компонентов, содержащихся в композиции покрытия. Такая химическая реакция может быть инициирована посредством теплоты или инфракрасного излучения, как сказано выше для физических способов отверждения, но может предпочтительно включать в себя инициацию химической реакции посредством механизма облучения, включая без ограничений, отверждение посредством ультрафиолетового светового излучения (в дальнейшем называемое УФ-Vis отверждением) и отверждение посредством электронного излучения (Е-отверждение); окисление с полимеризацией (окислительная ретикуляция, обычно индуцируемая совместным действием кислорода и одного или нескольких катализаторов, таких как кобальтосодержащие и маргнацесодержащие катализаторы); реакции образования поперечных связей или любое их сочетание.
Отверждение облучением особенно предпочтительно, а отверждение посредством ультрафиолетового светового излучения даже более предпочтительно, так как эти технологии преимущественно приводят к очень быстрым способам отверждения и, следовательно, значительно сокращают время подготовки любого изделия, содержащего СОЭ, описанного в этом документе. Более того, отверждение излучением обладает преимуществом, которое заключается в мгновенном увеличении вязкости композиции покрытия после воздействия отверждающим излучением, таким образом, минимизируя любое дополнительное перемещение частиц. Следовательно, можно по сути предотвратить какую-либо потерю информации после этапа ориентирования посредством магнитного поля. Особенно предпочтительным является отверждение излучением посредством фотополимеризации под влиянием актинического света, имеющего компонент с длиной волны в УФ или синей части электромагнитного спектра (обычно от 300 нм до 550 нм; более предпочтительно от 380 нм до 420 нм; "УФ-Vis отверждение"). Оборудование для УФ-Vis отверждения может содержать светодиодную (LED) лампу высокой мощности или дугоразрядную лампу, такую как лампу разряда в ртутных парах среднего давления (МРМА) или лампу с дугой в парах металла, в качестве источника актинического света. Этап отверждения (этап с)) может выполняться либо одновременно с этапом b), либо после этапа b). Тем не менее, время от завершения этапа b) до начала этапа с) предпочтительно является сравнительно небольшим, чтобы предотвратить какое-либо нарушение ориентации и потерю информации. Обычно, время между завершением этапа b) и началом этапа с) составляет менее 1 минуты, предпочтительно менее 20 секунд, еще предпочтительнее менее 5 секунд, даже более предпочтительнее менее 1 секунды. Особенно предпочтительно, чтобы между завершением этапа b) ориентации и началом этапа с) отверждения по сути не было промежутка времени, т.е. чтобы этап с) следовал сразу за этапом b) либо уже начинался, пока этап b) еще не завершен.
Как было сказано выше, этап (а) (нанесение на несущую поверхность или предпочтительно на поверхность подложки на несущей поверхности, образованной магнитом или пластиной) может выполняться либо одновременно с этапом b), либо перед этапом b) (ориентация частиц посредством магнитного поля), а также этап с) (отверждение) может выполняться либо одновременно с этапом b), либо вслед за этапом b) (ориентация частиц посредством магнитного поля). Хотя для некоторых типов оборудования это также возможно, все три этапа а), b) и с) не выполняют одновременно. Также, этапы а) и b) и с) можно выполнять так, что они частично выполняются одновременно (т.е. время выполнения каждого из этапов частично перекрывается, так что, например, этап с) отверждения начинается в конце этапа b) ориентирования).
В целях повышения долговечности посредством стойкости к загрязнением или химической стойкости и чистоты и, таким образом, увеличения срока оборота защищенных документов, или в целях модификации их эстетического вида (например, оптический блеск) сверху на СОЭ может быть нанесен один или несколько защитных слоев. Один или несколько защитных слоев, если таковые имеются, обычно выполнены из защитных лаков. Они могут быть прозрачными или слегка окрашенными, или с оттенком и могут быть более или менее блестящими. Защитные лаки могут представлять собой отверждаемые излучением составы, высушиваемые теплотой составы или любые их сочетания. Предпочтительно, один или несколько защитных слоев представляют собой слои из отверждаемых излучением составов, более предпочтительно, из УФ-Vis- отверждаемых составов. Защитные слои могут быть нанесены после формирования СОЭ на этапе с).
Вышеприведенные способы позволяют получить подложку, на которой имеется СОЭ, содержащий вложенные петлеобразные области, которые могут обеспечить оптическую видимость или оптическое впечатление вложенных петлеобразных тел, окружающих одну центральную область, причем, на виде в поперечном сечении, перпендикулярном плоскости СОЭ и проходящем от центра центральной области, ориентация несферических магнитных и намагничиваемых частиц, присутствующих в замкнутых петлеобразных областях следуют либо по отрицательно искривленной части (см. фиг. 1B), либо по положительно искривленной части (см. фиг. 1C) поверхности соответствующих гипотетических полутороидальных тел, лежащих в плоскости СОЭ, в зависимости от того, воздействуют ли на слой композиции покрытия, содержащей несферические магнитные или намагничиваемые частицы, магнитным полем устройства генерации магнитного поля снизу или сверху. Кроме того, в зависимости от типа используемого оборудования, центральная область, окруженная петлеобразными телами, может содержать так называемый "выступ", т.е. область, которая содержит магнитные или намагничиваемые частицы в такой ориентации, которая по существу параллельна поверхности подложки. В таких вариантах осуществления ориентация изменяется по направлению к окружающему петлеобразному телу, следуя либо по отрицательно, либо по положительно искривленной линии, если смотреть от поперечного сечения, проходящего от центра центральной области к замкнутому петлеобразному телу. Между самым внутренним замкнутым петлеобразным телом и "выступом" предпочтительно имеется область, в которой частицы сориентированы по существу перпендикулярно поверхности подложки, демонстрируя отсутствие отражательной способности или только небольшую отражательную способность.
Это особенно полезно в приложениях, в которых СОЭ создают чернилами, например, защитными чернилами, или некоторым другим материалом покрытия, и постоянно располагают на подложке, такой как защищенный документ, например, посредством печати, как описано выше.
В способах, описанных выше, и если СОЭ необходимо выполнить на подложке, упомянутый СОЭ может быть выполнен непосредственно на поверхности подложки, на которой он должен остаться постоянно (например, применительно к банкнотам). Тем не менее, в альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения СОЭ также может быть выполнен на временной подложке для производственных целей, с которой СОЭ затем удаляют. Это, например, может упростить получение СОЭ, особенно пока связующий материал еще находится в текучем состоянии. Затем, после отверждения композиции покрытия для получения СОЭ, временная подложка может быть удалена от СОЭ. Конечно, в таких случаях композиция покрытия должна быть в такой форме, которая является физически цельной после этапа отверждения, как, например, в случаях, когда путем отверждения получают материал пластикового типа или в виде листа. Тем самым, может быть получен пленочный прозрачный и/или просвечивающий материал, состоящий из СОЭ как такового (т.е. по сути содержащий ориентированные магнитные или намагничиваемые частицы, обладающие неизотропной отражательной способностью, затвердевшие связующие компоненты для фиксации частиц в их ориентации и образования пленочного материала, например, пластиковой пленки, и дополнительные необязательные компоненты).
Как вариант, в другом варианте осуществления подложка может содержать клеевой слой на стороне, противоположено той, где выполнен СОЭ, либо клеевой слой может быть выполнен на той же стороне, что и СОЭ, сверху на СОЭ, предпочтительно после завершения этапа отверждения. В таких случаях получают наклейку, содержащую клеевой слой и СОЭ. Такую наклейку можно нанести на все виды документов или других изделий, или элементов, не прибегая к печати или иным способам, требующим привлечения оборудования и довольно больших усилий.
В соответствии с одним вариантом осуществления, ОЕС изготавливают в виде переводной фольги, которую можно нанести на документ или на изделие на отдельном этапе перевода. Для этого подложку выполняют со съемным покрытием, на котором изготавливают СОЭ, как описано в этом документе. На изготовленный таким образом СОЭ наносят один или несколько клеевых слоев.

Термин "подложка" применяют для обозначения материала, на который можно нанести композицию покрытия. Обычно подложка имеет листовую форму с толщиной, не превосходящей 1 мм, предпочтительно, не превосходящей 0,5 мм, также предпочтительно, не превосходящей 0,2 мм. Описанную в этом документе подложку предпочтительно выбирают из группы, состоящей из бумаги или других волокнистых материалов, таких как целлюлоза, бумагосодержащих материалов, стекла, керамики, пластика и полимеров, стекла, композитных материалов и их смесей и сочетаний. Обычная бумага, бумагоподобный или другой волокнистый материал выполнен из множества волокон, включающих в себя без ограничения манильскую пеньку, хлопок, лен, древесное волокно и их смеси. Как хорошо известно специалистам в этой области техники, хлопок и смеси хлопок/лен являются предпочтительными для банкнот, в то время как древесное волокно обычно используют для защищенных документов, не являющихся волокнами. Типичные примеры пластика и полимеров включают в себя полиолефины, такие как полиэтилен (РЕ) и полипропилен (РР), полиамиды, полиэстеры, такие как поли(этилентерефталат) (PET), поли(1,4-бутилентерефталат) (РВТ), поли(этилен 2,6-нафтоат) (PEN) и поливинилхлориды (PVC). Олефиновое волокно спанбонд, например, продаваемое под торговой маркой Tyvek, также можно использовать в качестве подложки. Типичные примеры композитных материалов включают в себя без ограничения слоистые структуры или ламинаты из бумаги и по меньшей мере одного пластикового или полимерного материала, такого, как описанные выше, а также пластиковые и/или полимерные волокна, встроенные в бумагоподобный или волокнистый материал, как описанные выше. Конечно, подложка может содержать дополнительные добавки, известные специалистам в этой области, такие как проклеивающие вещества, отбеливатели, технологические добавки, упрочняющие или влагопрочные средства и т.д.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, подложка (ОЕС), покрытая слоем оптического эффекта, содержит более одного СОЭ на описанной здесь подложке, например, она может содержать два, три и т.д. СОЭ. Здесь, один, два или более СОЭ могут быть образованы с использованием нескольких одинаковых устройств генерации магнитного поля, либо они могут быть образованы с использованием нескольких устройств генерации магнитного поля.
ОЕС может содержать первый СОЭ и второй СОЭ, причем оба находятся на одной и той же стороне подложки либо один находится с одной стороны подложки, а другой находится с другой стороны подложки. Если первый и второй СОЭ выполнены с одной стороны подложки, то они могут быть смежными или не смежными друг относительно друга. Дополнительно или в качестве альтернативы, один из СОЭ может частично или полностью накладываться на другой СОЭ.
Если для получения нескольких СОЭ применяют более одного устройства генерации магнитного поля, то устройств генерации магнитного поля для ориентирования множества несферических магнитных или намагничиваемых частиц для изготовления одного СОЭ и устройство генерации магнитного поля для получения другого СОЭ могут быть расположены либо i) с одной и той же стороны подложки для изготовления двух СОЭ, отображающих либо отрицательно искривленную часть (см. фиг. 1B), либо положительно искривленную часть (см. фиг. 1C), либо ii) с противоположных сторон подложки, чтобы один СОЭ отображал отрицательно искривленную часть, а другой - положительно искривленную часть. Ориентация с помощью магнитного поля несферических магнитных или намагничиваемых частиц для получения первого СОЭ и несферических магнитных или намагничиваемых частиц для получения второго СОЭ может выполняться одновременно или последовательно с промежуточным отверждением или частичным отверждением связующего материала или без него.
Для дополнительного увеличения уровня защиты и стойкости к подделке и нелегальному воспроизводству защищенных документов подложка может содержать напечатанные, нанесенные или выполненные лазером или перфорированные лазером знаки, водяные знаки, защитные нити, волокна, конфетти, люминесцентные компоненты, окна, фольгу, деколи и их сочетания. С той же целью дополнительного увеличения уровня защиты и стойкости к подделке и нелегальному воспроизводству защищенных документов подложка может содержать одно или несколько маркерных веществ или меток и/или машиночитаемых веществ (например, люминесцентных веществ, веществ, поглощающих УФ-излучение/видимый свет/ИК-излучение, магнитных веществ и их сочетания).
Описанный в этом документе СОЭ может применяться для декоративных целей, а также для защиты и аутентификации защищенных документов.
Настоящее изобретение также охватывает изделия и декоративные объекты, содержащие СОЭ, описанный в этом документе. Изделия и декоративные объекты могут содержать более одного слоя оптического эффекта, описанных в этом документе. Типичные примеры изделий и декоративных объектов включают в себя без ограничения ограниченные предметы роскоши, упаковку косметических изделий, автозапчасти, электронные/электрические приборы, мебель и т.д.
Важный аспект настоящего изобретения относится к защищенным документам, содержащим описанный здесь СОЭ. Защищенный документ может содержать более одного слоя оптического эффекта, описанных в этом документе. Защищенные документы включают в себя без ограничения защищенные документ и защищенные коммерческие товары. Типичные примеры защищенных документов включают в себя без ограничения банкноты, акты, билеты, чеки, ваучеры, гербовые марки и акцизные марки, соглашения и т.п., удостоверяющие документы, такие как паспорта, идентификационные карты, визы, водительские удостоверения, банковские карты, кредитные карты, транзакционные карты, пропускные документы или карты, входные билеты, билеты общественного транспорта или правоподтверждающие документы и т.п. Выражение "защищенные коммерческие товары" относится к упаковочным материалам, в частности, для фармацевтической, косметической, электронной или пищевой промышленности, которые необходимо защитить от подделки и/или нелегального воспроизводства, чтобы ручаться за содержимое упаковки, например, за подлинность лекарств. Примеры этих упаковочных материалов включают в себя без ограничения этикетки, как например, подтверждающие подлинность бренда этикетки, этикетки для защиты от вскрытия и печати.
Предпочтительно, защищенный документ, описанный здесь, выбирают из группы, состоящей из банкнот, удостоверяющих документов, правообразующих документов, водительских удостоверений, кредитных карт, пропускных карт, транспортных документов, банковских чеков и защищенных этикетов продуктов. Как вариант, СОЭ может быть выполнен на вспомогательной подложке, такой как, например, защитная нить, защитная лента, фольга, деколь, окно или этикетка, а затем перенесен на защищенный документ на отдельном этапе.
Специалист может предусмотреть несколько модификаций отдельных вариантов осуществления, описанных выше, не отклоняясь от сущности настоящего изобретения. Такие модификации охватываются настоящим изобретением.
Кроме того, все документы, на которые даны ссылки в этом описании, полностью включены в этот документ посредством ссылки, как было в полной мере изложено.
Теперь настоящее изобретение будет дополнительно описано на примерах. Тем не менее, не предполагается, что примеры как-либо ограничивают объем изобретения.
Примеры
Пример 1
Устройство генерации магнитного поля в соответствии с фиг. 3 было применено для ориентирования несферических оптически переменных магнитных пигментов в напечатанном слое УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати на черной бумаге, использованной в качестве подложки.
Чернила имеют следующую формулу:
Устройство генерации магнитного поля в соответствии с фиг. 3 было применено для ориентирования оптически переменных магнитных пигментов в напечатанном слое УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати в соответствии с формулой примера 1 на черной бумаге, использованной в качестве подложки.
Устройство генерации магнитного поля содержало опорную пластину из магнитно-мягкого железа, аксиально намагниченного кольцевого постоянного магнита из пластоферрита с гексаферритом стронция с внутренним диаметром 15 мм, внешним диаметром 19 мм и толщиной 4 мм, и цилиндрическую поперечину из магнитно-мягкого железа диаметром 6 мм и толщиной 4 мм, расположенную в центре кольцевого постоянного магнита.
Бумажная подложка, на которой был нанесен напечатанный слой УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати, была расположена на расстоянии 1 мм от магнитного полюса кольцевого постоянного магнита и железной поперечины. Полученный таким способом узор магнитной ориентации оптически переменных пигментов после этапов нанесения был зафиксирован посредством УФ-отверждения напечатанного слоя, содержащего пигменты.
Результирующее изображение магнитной ориентации приведено на фиг. 3, в трех видах, демонстрирующих зависящее от угла обзора изменение изображения.
Пример 2
Устройство генерации магнитного поля в соответствии с фиг. 6, d) было применено для ориентирования оптически переменных магнитных пигментов в напечатанном слое УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати в соответствии с формулой примера 1 на черной бумаге, использованной в качестве подложки.
Устройство генерации магнитного поля содержало опорную пластину из магнитно-мягкого железа, на которой был расположен аксиально намагниченный диск постоянного магнита из NdFeB диаметром 6 мм и толщиной 1 мм, причем южный полюс находился на магнитно-мягкой опорной пластине. Симметричная относительно вращения U-образная поперечина из магнитно-мягкого железа внешним диаметром 10 мм, внутренним диаметром 8 мм и глубиной 1 мм была расположена на северном магнитном полюсе диска постоянного магнита. Второй аксиально намагниченный диск постоянного магнита из NdFeB диаметром 6 мм и толщиной 1 мм был расположен в центре симметричной относительно вращения U-образной поперечины из магнитно-мягкого железа, при этом южный полюс находился на поперечине из магнитно-мягкого железа.
Бумажная подложка, на которой был нанесен напечатанный слой УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати, содержащий оптически переменные магнитные пигменты, была расположена непосредственно на магнитном полюсе второго диска постоянного магнита и железной поперечине. Полученный таким способом узор магнитной ориентации оптически переменных частиц пигмента после этапов нанесения был зафиксирован посредством УФ-отверждения напечатанного слоя, содержащего пигменты.
Результирующее изображение магнитной ориентации приведено на фиг. 6, в трех видах, демонстрирующих зависящее от угла обзора изменение изображения.
Пример 3
Устройство генерации магнитного поля в соответствии с фиг. 24 было применено для ориентирования оптически переменных магнитных пигментов в напечатанном слое УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати в соответствии с формулой примера 1 на черной бумаге, использованной в качестве подложки.
Устройство генерации магнитного поля содержало немагнитную опорную пластину, а на упомянутой опорной пластине был расположен ряд из четырех вложенных аксиально намагниченных кольцевых постоянных магнитов из пластоферрита с гексаферритом стронция с аксиально намагниченным цилиндрическим постоянным магнитом из пластоферрита с гексаферритом стронция в центре. Все магнитные кольца имели высоту 4 мм и толщину 2 мм, магнитный цилиндр имел высоту 4 мм и диаметр 3 мм, а промежуток между всеми магнитами составлял 2 мм. Магнитные северный и южный полюса магнитов были расположены с чередованием.
Бумажная подложка, на которой был нанесен напечатанный слой УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати, содержащий оптически переменные магнитные пигменты, была расположена непосредственно на полюсах магнитов. Полученный таким способом узор магнитной ориентации оптически переменных частиц пигмента после этапов нанесения был зафиксирован посредством УФ-отверждения напечатанного слоя, содержащего пигменты.
Результирующее изображение магнитной ориентации приведено на фиг. 24, в трех видах, демонстрирующих зависящее от угла обзора изменение изображения.
Пример 4
Устройство генерации магнитного поля в соответствии с фиг. 15 было применено для ориентирования оптически переменных магнитных пигментов в напечатанном слое УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати в соответствии с формулой примера 1 на черной бумаге, использованной в качестве подложки.
Устройство генерации магнитного поля содержало линейную последовательность из шести постоянных магнитов из NdFeB, каждый из которых имел размеры 3×3×3 мм, установленные вместе на поворотной немагнитной опорной пластине. Промежутки между постоянными магнитами составляли 1 мм. Магнитные оси магнитов были выстроены одинаково вдоль направления линейной последовательности магнитов, в результате чего получилось линейное расположение NS-NS-NS-NS-NS-NS.
В первом варианте осуществления бумажная подложка, на которой был нанесен напечатанный слой УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати, содержащий оптически переменные магнитные пигменты, была расположена непосредственно над магнитными полюсами магнитов, и поворотную немагнитную опорную пластину, на которой расположена линейная последовательность магнитов, быстро вращали, так чтобы получить среднее магнитное поле для ориентирования частиц. Полученный таким способом узор магнитной ориентации оптически переменных пигментов после этапов нанесения был зафиксирован посредством УФ-отверждения напечатанного слоя, содержащего пигменты. Результирующие изображения магнитной ориентации приведены на фиг. 15, b), в трех видах, демонстрирующих зависящее от угла обзора изменение изображения.
Во втором варианте осуществления бумажная подложка, на которой был нанесен напечатанный слой УФ-отверждаемых чернил трафаретной печати, содержащий оптически переменные магнитные пигменты, была расположена на расстоянии 1,5 мм от магнитных полюсов магнитов, в результате чего получилось немного другое изображение кольцевого эффекта. Результирующие изображения магнитной ориентации приведены на фиг. 15, с), в трех видах, демонстрирующих зависящее от угла обзора изменение изображения.