[发明专利]用于产生磁感应视觉效果的设备、系统和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于钞票和有价证券或者物品的保护的安全元件领域，具体而言，涉及用于在含有可定向磁性颗粒的涂层中产生磁感应视觉效果的设备、系统和方法。

背景技术

在（例如）US2005/0123764、US2418479、US2570856、WO2000/12622、EP-A0686675、WO2008/153679、US2008/0292862、US5364689、US2004/0251652、DE-A2006848、US3791864和WO1998/56596中公开了针对模具和涂层成分中的磁性颗粒的定向的各种材料和技术。

可定向磁性颗粒还应用于印刷工艺，尤其是用于印刷安全和装饰特征。具体而言，曾经公开过采用光学可变片状磁性颗粒产生特殊的可视和色移效果。用于产生所述效果的这些设备和技术是已知的，例如，在EP-B1641624、EP-B1819525、EP-B1937415、EP-A1880866、EP-B2024451、WO2010/066838、US6759097、WO2002/090002和WO2004/007095中对其给出了说明。

含有可定向磁性颗粒的涂层以及基于这些磁性颗粒的定向的视觉效果的产生的应用通常是根据下述离散步骤的序列进行的：

a)在基板（substrate）上涂覆含有可定向磁性颗粒的涂层；所述涂层材料必须是液态的或者必须具有低粘度；

b)通过使所述涂层暴露至由外部磁装置产生的磁场而对所述磁性颗粒定向；

c)通过提高涂层的粘度而固定磁性颗粒的取向。

步骤c)包括涂层的硬化。本领域技术人员已知（例如）通过物理干燥（溶剂蒸发）、UV固化、电子束固化、热定形、氧化聚合、这些方法的组合或者其他固化机制执行这一步骤。硬化机制取决于涂层材料。例如，US-B7691468描述了用于安全特征的墨水，这些墨水通过热空气或者UV固化干燥，具体取决于墨水成分。

涂层粘度和层厚度（干燥之前和之后）是磁性颗粒定向的关键参数。为了达到最佳的可能效果，关键是将磁性颗粒的取向一直保持到实现硬化步骤。在印刷过程中，所保持的片状磁性颗粒的取向确保尽可能高的图像清晰度和尽可能好的总体视觉效果。

US-A2829862教导了载体材料的粘弹特性的重要性，其用于避免在去除了外部磁体之后磁性颗粒发生重新定向。

EP-B2024451教导了，涂层载体的类型在所述过程中起着决定性作用，因为其在干燥过程中通过涂覆层的体积变化而影响最终的图案：在物理干燥过程中，随着溶剂的蒸发，载体倾向于体积缩小；这一收缩对薄片的取向造成了重要影响；通过UV过程固化的载体倾向于不会收缩太多，从而保持片状磁性颗粒的初始取向。

此外，基板的类型和涂层成分的粘度可能影响基板对湿的涂层成分的吸收，从而影响层厚度。因而，EP2024451公开了层厚度在包括可定向片状磁性颗粒的涂层成分的使用当中的关键作用。WO2010/058026公开了采用底漆层降低多孔基板对含有磁性颗粒的墨水承载剂的吸收的优点。

在硬化过程中使涂层保持在磁场中能够保持磁性颗粒的取向。例如，US-A2570856教导了用于形成含有磁性颗粒的涂层的过程。使受到涂覆的基板保持在磁场内，知道其被充分干燥，由此在不使磁性颗粒发生重定向的情况下将其从磁场中移开。在WO2008/153679和US2418479中公开了类似的过程。

然而，上文讨论的所有这些文献仅描述了不适于印刷应用的过程或者以远低于工业印刷应用所需的工艺速度运作的过程。

WO-A1998/56596公开了一种在聚合物基板中制造一些水印的方法，其包括在对磁性颗粒定向之前对基板进行热处理。因而，所述成分的最终冷却将导致对磁性颗粒取向的冻结。

WO-A2004/007095公开了用于在作为伸长薄层（sheet）的基板上进行安全特征的工业印刷的工具。设置包括承载磁元件的滚筒以及放在磁滚筒之后不远或者放在其上方的扩散干燥能量源。所述干燥能量可以是热能和/或光化学能。然而，这种设置表现出了很多缺点：

(a)一方面，在将这一设置用于单张给送过程时，可能发生各种机械问题，尤其是在薄层的末端，例如，薄层在滚筒上偏移、滑动、折叠或波动，薄层末端在脱离滚筒的过程中发生浮动。而且，所述工具的固化设置既不能解决这些问题也未描述如何在单张给送过程中解决这些问题。

(b)另一方面，可能发生各种与固化设置相关的问题，尤其是：