СМЕСЬ ИЗ ПИГМЕНТНЫХ ЧЕШУЕК, ОРИЕНТИРУЕМЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И НЕ ОРИЕНТИРУЕМЫХ ПОД ДЕЙСТВИЕМ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, НАНЕСЕННАЯ В ВИДЕ ПОКРЫТИЯ НА ПОДЛОЖКУ
MIX OF PIGMENT SCALES ORIENTED BY MAGNETIC FIELD AND NOT ORIENTED BY MAGNETIC FIELD AND APPLIED AS COAT ON SUBSTRATE

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к изменяющим цвет пигменту и покрытиям, в частности к такому типу, который применяется на банкнотах, этикетках, ценных бумагах и на документах, для которых требуется получение привлекательного покрытия или защитного меняющего цвет покрытия.
Уровень техники
Покрытия, изменяющие цвет, хорошо известны и встречаются на некоторых банкнотах США и банкнотах многих других стран. Хотя получаемые при печати или наклеиваемые при высокой температуре дифракционные структуры обладают свойством менять цвет и иногда считаются цветопеременными, данное изобретение относится в основном к изменению цвета, которое происходит в силу интерференционных эффектов от тонких пленок; т.е. за счет многослойных тонкопленочных покрытий, имеющих отражатель, разделитель и поглотитель или последовательность интерференционных слоев. Патенты США 6236510, 5570847 и 5279657 представляют собой некоторые примеры патентов на имя Роджера Филипса, в которых описываются тонкопленочные интерференционные чешуйки. В патентах США 7258900, 7047883 и 7517578 на имя Ракша и др. описываются ориентируемые под действием магнитного поля тонкопленочные пигментные чешуйки и способы ориентирования таких чешуек. Все вышеупомянутые патенты и заявки включены в данный документ посредством ссылки на них для всех целей.
Заявка на патент США US 20080069979, включенная в данный документ по ссылке, озаглавленная “Защитное изображение, покрытое одним покрытием с визуально различимыми областями”, описывает защитное изображение, которое формируется из чешуек, имеющих первый цвет однородно смешенных в пределах основы с чешуйками, имеющими второй цвет, отличный от первого. Чешуйки, имеющие второй цвет, обладают способностью ориентироваться под действием магнитного поля, а чешуйки, имеющие первый цвет, являются не магнитными и не выстраиваются или не ориентируются под действием магнитного поля. При воздействии по меньшей мере на одну область с покрытием магнитным полем, которое по существу ортогонально подложке, на которую нанесено покрытие из чешуек, обеспечивается создание видимой области, имеющей первый цвет, поскольку магнитные чешуйки находятся в вертикальном положении, а не обладающие магнитными свойствами чешуйки располагаются плашмя на подложке. В другой области, к которой не прикладывалось магнитное поле, различима область, имеющая третий заданный цвет, отличный от первого или второго цветов. Хотя при помощи данного способа возможно получение интересных эффектов, настоящее изобретение обеспечивает применение большего числа возможных углов зрения для покрытия или положений, откуда падает свет.
Настоящее изобретение обеспечивает преимущество в том, что магнитные и не ориентируемые под действием магнитного поля чешуйки имеют различное поведение в магнитном поле. Кроме того, тщательный подбор гониохроматических характеристик чешуек и угла силовых линий магнитного поля позволяет получить очень полезное защитное покрытие, которое меняет цвет при наклоне с востока на запад или с севера на юг, причем защитное покрытие имеет другой цвет при наклоне с востока на запад или с севера на юг, а при взгляде на него под прямым углом покрытие имеет один цвет.
Целью настоящего изобретения является создание покрытия, которое демонстрирует два различных эффекта изменения цвета при взгляде на него с двух различных направлений и имеет один цвет при взгляде на него под прямым углом.
Целью настоящего изобретения является обеспечение изменения цвета между первым и вторым цветом при наклоне относительно первой оси и обеспечение изменения цвета от первого к третьему цвету при наклоне вокруг оси перпендикулярной первой оси, причем первый, второй и третий цвета являются тремя визуально отличными друг от друга цветами.
Еще одной целью настоящего изобретения является применение смеси из ориентируемых под действием магнитного поля магнитных изменяющих цвет чешуек и не магнитных и не ориентируемых изменяющих цвет немагнитных чешуек, причем цвет чешуек одинаковый при падении на них света под прямым углом.
Еще одной целью настоящего изобретения является применение смеси только двух различных типов чешуек, размещенных и закрепленных в определенной ориентации на подложке, для получения изменения цвета от первого ко второму цвету или от первого к третьему цвету в зависимости от наклона подложки.
Раскрытие изобретения
Согласно одному аспекту изобретения предложена смесь пигментных чешуек, содержащих первое множество ориентируемых под действием магнитного поля пигментных чешуек, которые обладают свойством изменять цвет с первого цвета на второй цвет при изменении угла зрения; и
второе множество чешуек, обладающих свойством изменять цвет от первого цвета к третьему цвету или наоборот при изменении угла зрения, причем первый, второй и третий цвета являются тремя разными цветами.
Согласно другому аспекту изобретения предложено покрытие, содержащие смесь магнитных чешуек, ориентируемых под действием магнитного поля, и не магнитных чешуек, причем магнитные чешуйки изменяют цвет за счет тонкопленочной интерференции при изменении угла зрения с первого цвета на второй цвет, а немагнитные чешуйки изменяют цвет за счет тонкопленочной интерференции при изменении угла зрения с третьего цвета на первый цвет.
Согласно одному аспекту изобретения предложена смесь пигментных чешуек, содержащая первое множество не магнитных пигментных чешуек (ориентированных параллельно подложке), которые обладают свойством изменять цвет с первого цвета на второй цвет при изменении угла зрения; и
второе множество магнитных чешуек, ориентированных под действием магнитного поля под углом к подложке, обладающих свойством изменять цвет с первого цвета на третий цвет или наоборот при изменении угла зрения, причем первый, второй и третий цвета являются тремя разными цветами.
Краткое описание чертежей
Примеры вариантов осуществления изобретения описываются в сочетании с чертежами, на которых:
фиг. 1 - график с координатами цвета в системе Lab и цвет изменяющего цвет пигмента при изменении угла наблюдения в диапазоне от 5° до 45°;
фиг. 2 - иллюстрация изобретения, на которой показаны ориентируемые под действием магнитного поля чешуйки 205 и не ориентируемые под действием магнитного поля чешуйки 204, которые являются компланарными с подложкой;
фиг. 3 - луч света, падающего на чешуйки, когда источник света находится в точке [Z, Y], а наблюдатель смотрит из точки [Z, - Y];
фиг. 4 - луч света, падающего на чешуйки, когда источник света находится в точке [Z, Y], а наблюдатель смотрит из точки [Z, - X];
фиг. 5 - подложка, у которой имеются вертикально расположенные и лежащие плашмя чешуйки, при падении света под прямым углом, при этом ориентируемые и не ориентируемые под действием магнитного поля чешуйки имеют одинаковый цвет;
фиг.6 - иллюстрация, на которой изделие наклонено от наблюдателя, как если оно повернуто относительно оси X, показанной на фиг.3;
фиг.7 - иллюстрация, на которой изделие наклонено относительно оси Y, при этом магнитные частицы, ориентированные так, что их плоскости совпадают с направлением наблюдения, становятся видимыми;
фиг.8 - иллюстрация, на которой магнитные частицы, показанные как квадраты с клетками шахматного рисунка, становятся особенно заметны и изделие меняет цвет на золотой;
фиг.9а, 9b, 10а и 10b - фотографии подложки, покрытой магнитными чешуйками, меняющими цвет с золотого на зеленый и не магнитными чешуйками, меняющими цвет с зеленого на голубой, при этом магнитные чешуйки ориентированы под действием магнитного поля.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение предлагает смесь из двух типов чешуек: магнитно-ориентируемых чешуек и не ориентируемых под действием магнитного поля чешуек. Чешуйки имеют общие характеристики. Два типа чешуек представляют собой чешуйки, меняющие цвета в результате тонкопленочной интерференции с одинаковых на разные при наклоне относительно наблюдателя или при изменении угла падения света для вызывания изменения цвета. В результате, после нанесения покрытия из смеси чешуек наносится на подложку и воздействия на него магнитного поля для ориентации магнитных чешуек предпочтительным образом при наклоне подложки с востока на запад происходит изменение цвета с первого цвета на второй цвет, а при наклоне подложки с севера на юг происходит изменение цвета со второго цвета на третий цвет, причем первый, второй и третий цвета являются разными визуально различимыми цветами.
Тонкопленочные меняющие цвет пигменты применяются согласно изобретению, относящиеся к типу, описываемому ниже, имеют один цвет при нормальном угле наблюдения и другой цвет при больших углах отличных от нормального. Воспринимаемый цвет пигмента зависит от толщины разделителя в оптической структуре Фабри-Перо. Поэтому угол падения и угол отражения являются критическими факторами восприятия цвета пигмента при изменении толщины разделителя по мере увеличения отличного от нормального угла падения и отражения. При наклоне меняющего цвет пигмента относительно наблюдателя первоначальный цвет пигмента постепенно меняется на другой цвет. В цветовых координатах системы Lab цвет пигмента меняется по кривой, идущей против часовой стрелки из одной четверти пространства Lab в другую, как  показано на фиг. 1 для гипотетического пигмента, меняющего цвет с золотого на зеленый (101) или с зеленого на голубой (102) или с голубого на красный (103) при изменении угла наблюдения от 5° до 45°. Все частицы пигмента ориентированы более или менее параллельно одна другой и подложке и отражают падающий свет в виде пучка по существу параллельных лучей.
В настоящем изобретении используется смесь как магнитных, так и немагнитных пигментных частиц. Магнитные частицы представляют собой многослойные чешуйки, которые имеют слой ориентируемого под действием магнитного поля материала. Смесь магнитных и немагнитных чешуек распределена в связующем веществе, предпочтительно, органическом связующем веществе и может наноситься способом печати, как показано на фиг.2, на гибкую или негибкую подложку. Чернила 202 наносятся способом печати поверх подложки 201. Чернила содержат магнитные частицы 203 и немагнитные пигментные частицы 204. Частицы могут иметь заданную форму или иметь случайную форму. Ширина поверхности чешуек может иметь размер от 1 мкм до 100 мкм. При дальнейшем формировании покрытия на подложке отпечатанное изделие подвергается воздействию внешнего магнитного поля в направлении 205; и все магнитные пигментные частицы ориентируются параллельно линиям магнитного поля и друг другу в направлении линий магнитного поля под углом α 206 к подложке и к поверхности немагнитных частиц. На немагнитные частицы 204 магнитное поле не действует, и они оказываются параллельными или почти параллельными подложке 201. В результате различного пространственного положения магнитных и немагнитных частиц в чернилах магнитные и немагнитные частицы отражают падающий свет в различных направлениях относительно наблюдателя, как показано на фиг. 3 и 4.
Исключительно в целях иллюстрации, ориентируемые под действием магнитного поля чешуйки имеют шестигранную форму, а ориентированные чешуйки 203 и 205 имеют квадратную форму. Кроме того, исключительно в целях иллюстрации для визуального различения двух типов чешуек использовано шахматное и точечное расположение магнитных и немагнитных чешуек соответственно. В реальности чешуйки не располагаются таким образом.
На фиг. 3 показано, что когда лучи света от отдаленного источника 301 света, расположенного в точке с координатами XYZ, где X=0 попадают на поверхность немагнитных пластинок в зоне 0, они отражаются в направлении 303 в точку с координатами XYZ, где X=0 и Y=0. Вектора проекции падающих и отраженных лучей света в координатах XY находятся в точках A и B соответственно.
Как показано на фиг. 4, свет от того же источника света отражается от ориентируемых под действием магнитного поля частиц не так, как от немагнитных частиц, показанных на фиг.3. Свет от источника 401 с теми же координатами XYZ, где Х=0, приходит в зону 0 печатного изделия вдоль направлении 402 и отражается от наклоненных против часовой стрелки магнитных частиц в направлении 403 с координатами XYZ, где Y=0 и Х<0. Проекционные вектора падающего и отраженного лучей света в координатах XY теперь находятся в точках А и С соответственно.
Одинаковым на фиг.3 и 4 является направление падающего света, идущего в ту же область отражения. Из нее свет, отраженный не наклоненными немагнитными частицами в данной области, идет к наблюдателю, а свет, отраженный ориентированными под действием магнитного поля пластинками, меняет свое направление и не достигает наблюдателя, становясь невидимым при определенном угле наблюдения. Отклонение образца относительно оси Х на величину от 5° до 45°, как показано на фиг.3 и 4, вызовет изменение цвета немагнитного пигмента, соответствующего отклонению 0°, на цвет, соответствующий углу 45°. Цвета будут меняться от золотого к зеленому для кривой 101 на фиг.1, или от зеленого к голубому (102) или от голубого к красному (103). На цвет немагнитного пигмента влияет цвет магнитного пигмента, соответствующий большим углам. Отклонение в обратном направлении относительно оси Y от 0° до 45°, показанное на фиг.3 и 4, вызывает изменение цвета магнитной частицы с цвета, соответствующего большим углам, на цвет, соответствующий малым углам. Теперь немагнитные частицы отражают свет в сторону от наблюдателя, становясь невидимыми, и цвет изделия определяется магнитным пигментом.
Для снижения влияния цветов одного пигмента, например магнитного пигмента, на цвет другого пигмента, например немагнитного пигмента, в смеси пигментов используется общий цвет. Пример заданных пигментов приведен на фиг.1. Они представляют магнитный пигмент 101, изменяющий цвет с золотого на зеленый, и немагнитный пигмент 102, изменяющий цвет с зеленого на голубой, при этом зеленый является общим цветом для обоих пигментов. Магнитный пигмент 101 имеет зеленый цвет, когда его частицы ориентированы под действием магнитного поля под углом 45° к немагнитным частицам. Немагнитный пигмент 102, изменяющий цвет с зеленого на голубой, имеет зеленый цвет при угле 0°, поскольку частицы параллельны подложке. Оба пигмента имеют одинаковый цвет при взгляде на изделие или подложку под прямым углом, как показано на фиг.5. Большая часть падающих лучей света отражаются обратно немагнитными меняющими цвет пигментными частицами 501, т.е. шестигранными пластинками с точечным расположением, имеющими зеленый цвет. Ориентированные под действием магнитного поля частицы также имеют зеленый цвет, поскольку они ориентированы под углом 45° к подложке. Когда изделие отклоняется от наблюдателя, как показано на фиг.6, она поворачивается относительно оси X, показанной на фиг.3. Цвет немагнитных частиц, шестигранных частиц с точечным расположением меняется на голубой согласно кривой 102 на фиг.1. Как было отмечено ранее расположение частиц «в горошек» или в шахматном порядке на фигурах использовано только для иллюстрации различия двух типов чешуек на фигурах. Чешуйки на самом деле не имеют такого расположения.
При наклоне изделия относительно оси Y влево в соответствии с фиг.7 магнитные частицы, ориентированные так, что их плоскости совпадают с направлением наблюдения, становятся видимыми. Однако когда изделие наклоняется вправо, как показано на фиг.8, магнитные частицы, квадраты с шахматной структурой, становятся хорошо различимы, и изделие меняет цвет на золотой.
В примере осуществления изобретения, показанном на фиг.9а-10b, применялся магнитный пигмент, меняющий цвет с золотого на зеленый, и немагнитный пигмент, меняющий цвет с зеленого на голубой. Внешний вид этого сочетания пигментов продемонстрирован на фиг.9а-10b. Зеленый цвет отпечатка, содержащего эти пигменты, виден при нормальном угле наблюдения, как показано на фиг.9а. Когда образец отклоняется от наблюдателя, как показано на фиг.9b, цвет становится голубым. Отклонение обратно к нормальному углу наблюдения приводит к возвращению зеленого цвета, как показано на фиг.10а. Отклонение образца вправо меняет цвет на золотой, как показано на фиг.10b.
Смесь изменяющих цвет пигментов согласно изобретению может применяться для банкнот, этикеток, ценных бумаг и других документов, на которые необходимо нанесение привлекательного покрытия или защитного меняющего цвет покрытия.