專利名稱：壓色器件的制作方法
壓色器件與相關(guān)申請的交叉引用本申請在此要求2009年10月21日提交的標(biāo)題相同的臨時專利申請系列號61/253，533的權(quán)益，所述臨時申請的公開內(nèi)容在此以其全文引為參考。發(fā)明簡述一種壓色器件，其中器件表現(xiàn)出由外部施加的力引發(fā)的可逆外觀變化，并且當(dāng)外力移除時在一段設(shè)定的弛豫時間后回復(fù)到其初始外觀。在一個實施方案中，器件包含透明或半透明的覆蓋層和磁性層，其中在覆蓋層與磁性層之間是含有可磁性排列顏料的液體介質(zhì)。從隨附的圖及其描述，這些和其他目的和優(yōu)點將變得顯而易見。 附圖
簡述引入在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖對實施方案進行說明，并與上面給出的一般性描述以及下面給出的實施方案的詳細描述一起，用于解釋本公開的原理。圖I是實施例I中生產(chǎn)的壓色器件的示意圖(橫截面圖)。圖2是實施例I中生產(chǎn)的器件的壓色響應(yīng)圖。詳細描述壓色器件的一個實施方案中，器件包含透明或半透明的覆蓋層和磁性層，其中在覆蓋層與磁性層之間是含有可磁性排列顏料的液體介質(zhì)。在一個實施方案中，在液體介質(zhì)與磁性層之間是襯背層?？纱判耘帕蓄伭先Q于它們的取向具有不同外觀，并且具有磁感性。采取粒子或薄片形式的各種可磁性排列顏料，可以單獨或組合使用。其實例包括不基于干涉的顏料，例如包含鐵、鎳、鈷、其合金、不銹鋼等材料的單片金屬薄片。此外，也可以使用含有磁感性材料層的不基于干涉的顏料。此外，也可以使用基于干涉的顏料例如含有磁感性層的多層薄膜片。例如，可以使用含有磁感性層的多彩光亮薄片狀珠光顏料，例如在美國出版物2008/0110372和2009/0255442(在此以其全文引為參考)中所描述的。此外，可以使用隨著入射光角度或觀察角度的變化而具有引人注目的顏色變化(色度和色調(diào))的顏料。色移效應(yīng)能夠增加本發(fā)明的液體介質(zhì)中產(chǎn)生的三維樣效果。也可以將有機和/或無機顏料和染料與可磁性排列顏料摻混，以產(chǎn)生定制顏色或外觀。在一個實施方案中，可磁性排列顏料可以包含順磁性、抗磁性或永磁性材料的層。在一個實施方案中，可磁性排列顏料的實例包括氧化鐵或氧化鈦涂層的云母顏料?？纱判耘帕蓄伭系膶嵗⊿unGEM 顏料產(chǎn)品編號 290-7203、-7242、-7253、-7263、-7402 和 SunPRIZMA 顏料產(chǎn)品編號 C90-7201、-7241、-7251、-7261、-7401。顏料的質(zhì)量磁化率可以在約O. IX l(T5m3/kg至約60X l(T5m3/kg或約I. 8X10_5m3/kg 至約 10 X 10_5mVkg 的范圍內(nèi)。在一個實施方案中，可磁性排列顏料是非球形的，例如針、薄片或薄層或類似薄層。因此，當(dāng)對可磁性排列顏料施加磁場時，它們傾向于采取其最長尺寸與場力線成一線的方向，并可能發(fā)生引起液體介質(zhì)的外觀變化的取向變化。在一個實施方案中，液體介質(zhì)中可磁性排列顏料的量，可能足以目測觀察到液體介質(zhì)在平衡狀態(tài)下和施加外力后的外觀差異。可磁性排列顏料可以通過各種方法來制備。顏料薄片可以通過幅面(web)涂層方法來形成，其中通過常規(guī)沉積方法將多個層相繼添加到幅面材料上，至少一個層含有磁感性材料。在另一種方法中，可以使用順序包膠方法對可磁性排列顏料或粒子進行涂層。薄膜沉積方法的實例包括物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、等離子體增強的氣相或物理沉積、濺射、電解沉積和形成薄磁感性層的其他類似方法。器件的外觀取決于可磁性排列顏料的取向。在一個實施方案中，液體介質(zhì)足夠粘稠，使得可磁性排列顏料在無外部施加的力時不重新定向。力的實例是機械壓力或磁力。以與器件表面成法線或切線(剪切)方向施加壓力，可能擾亂液體介質(zhì)和可磁性排列顏料以改變器件的外觀。通過施加的力，可以將可磁性排列顏料從平衡狀態(tài)改變成紊亂狀態(tài)。在移除壓力后，磁性層將使顏料回復(fù)到其磁性對齊狀態(tài)。不同器件對施加的力的量級及其施 加的持續(xù)時間可能具有不同響應(yīng)。在一個實施方案中，在滿足一定的壓力閾值之前器件可能不改變其外觀。在一個實施方案中，磁力可用于將可磁性排列顏料的取向回復(fù)到平衡位置。磁力可以由磁性層來產(chǎn)生。在器件中使用的液體介質(zhì)取決于所需應(yīng)用。硅油例如聚二甲基硅氧烷，由于可以廣粘度范圍制備并且粘度隨溫度相對穩(wěn)定，因此可能可用于器件。這允許在廣溫度范圍內(nèi)具有均勻的器件特性(弛豫時間等)。可用作液體介質(zhì)的其他液體的實例包括烴類或礦物油、聚α-烯烴(PAO)、多元醇酯、二醇類和甘油類。液體介質(zhì)可以是液體的混合物。液體介質(zhì)的厚度可以為約5至約100密爾，或約10至約50密爾厚。在器件的所有部分中，液體介質(zhì)的厚度不必具有相同厚度。液體介質(zhì)的粘度影響擾亂平衡狀態(tài)所需的壓力和弛豫時間。一般來說，較高的粘度需要較高的施加外力來誘導(dǎo)液體介質(zhì)的外觀變化。此外，較高的粘度一般轉(zhuǎn)變成較長的弛豫時間。因此，有可能定制粘度以便器件只在特定的外力范圍下改變外觀。在一個實施方案中，粘度可以在約50至約1，000，000Ρ(泊)或約50，000至約200，000Ρ的范圍內(nèi)。可以將液體介質(zhì)密封以便壓力在活化期間增加，或者可以不密封以便空氣可以逸出。后一種實施方案能夠使用較小的力活化。弛豫時間(使可磁性排列顏料回復(fù)到其平衡位置所需的時間)還受到磁性層的磁強度、可磁性排列顏料的磁化率、和磁性層與顏料之間的距離的極大影響。較高的磁強度或磁化率導(dǎo)致較快的弛豫時間。然而，這兩種因素對擾亂平衡狀態(tài)所需的壓力僅有非常小的影響。因此，通過仔細地操縱磁場的強度、磁性顏料的磁化率和液體介質(zhì)的粘度，可以產(chǎn)生具有良好受控行為(擾亂平衡狀態(tài)所需的壓力和弛豫時間兩者)的器件。弛豫時間可以為約I秒至15秒、約15秒至約30秒、約I分鐘、約5分鐘、約10分鐘、約15分鐘、約30分鐘、約I小時、約2小時、約3小時、約4小時、約5小時、約10小時、約12小時或約I天。弛豫時間可以是這些實例之間的任何時間或甚至超出這些實例。使用以高磁化率為特征的顏料，可以在固化的涂層、油墨和塑料中獲得三維圖像。在這樣的應(yīng)用中，優(yōu)選通過將未固化的油墨或涂料暴露于磁場使顏料對齊。這允許對可用于產(chǎn)生具有所需深度的三維圖像的顏料取向進行受控操縱。在所需顏料取向建立后，將涂層固化以將圖像在位固化。
在器件的一個實施方案中，將磁性對齊的機制使用在含有可磁性排列顏料的未固化液體介質(zhì)中。將液體介質(zhì)封閉在器件內(nèi)，并且器件包含至少一個透明或半透明的面和磁性材料。透明或半透明的面允許對器件內(nèi)包含的液體介質(zhì)進行目測檢查。它可以包含廣泛的各種有機材料，例如透光或半透光的聚合材料，或無機材料例如玻璃。實例包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、特氟龍FEP、PVC(聚氯乙烯)、丙烯酸類樹脂、聚苯乙烯和PETG(無定形共聚酯)。透明或半透明的面可以由聚合物的混合物制成。透明或半透明的面可以只占整個器件的一小部分。主要目的是允許對液體介質(zhì)進行目測檢查，以觀察在施加外力和隨后移除外力后液體介質(zhì)的外觀變化?！銇碚f，磁性材料是不透光的。因此可以將磁性材料定位在器件內(nèi)，使得不完全阻礙液體介質(zhì)的觀察。磁性材料可以是撓性或剛性的，并可以具有任何常規(guī)組成。磁性材料可以包含磁性粒子在天然或合成的樹脂粘合劑中的分散體系?？梢酝ㄟ^將磁性粒子分散在未固化或未硬化狀態(tài)的樹脂粘合劑中，然后將混合物成型成片狀或磁性物品的其他適合形狀，并將粘合劑固化或硬化，來制造磁性材料。例如，可以在高剪切混合器中將磁性粒子分散在未固化橡膠或塑化樹脂中，然后通過適合形狀的模具或噴嘴，通常在高溫下擠出，來形成片材料。片可以擠出時的狀態(tài)、即未固化狀態(tài)使用，或者可以通過在混合物中摻入固化劑或硫化劑或通過冷卻至室溫附近來固化。當(dāng)通過擠出、壓延等來制備時，磁性層可以具有例如約O. 25mm至約25. 4mm、約O. 3mm至約20mm、約O. 38mm至約12. 7mm的厚度，但取決于最終應(yīng)用，也可以具有更大或更小的厚度。因此，也可以通過形成顆粒狀磁性材料和樹脂粘合劑在揮發(fā)性介質(zhì)中的分散體系，來制備磁性層。然后將分散體系在撓性基材上涂層至所需厚度，使揮發(fā)性介質(zhì)蒸發(fā)以留下包含分散在樹脂粘合劑中的顆粒狀磁性材料的層。在磁性材料在樹脂粘合劑中的層形成之后，可以通過常規(guī)程序?qū)哟呕?，例如將層在多極磁化器上通過。磁性層可以包含以重量計約40%至約92%、約55%至約92%或約75%至約92%的磁性顆粒材料，以及約8%至約60%的粘合劑、約8%至約40%的粘合劑或約8%至約25%的粘合劑。磁性材料可以是能夠以足夠量摻入到磁性涂層中并被永久性磁化至足夠的磁強度，以獲得與磁性吸引表面自粘附的磁性層的任何材料。適合的磁性材料包括在撓性或剛性磁性層中常規(guī)使用的任何可磁化磁性粒子。因此，可以使用具有高磁化強度和高矯頑磁性的磁性材料，例如鍶和鋇鐵氧體，與鋁、鎳和鈷基材的合金(ALNICO)，稀土磁性材料例如摻有釹、鐵、硼等的稀土磁性材料。對于常用剛性磁性材料的性質(zhì)，參見表I。在一個實施方案中，磁性層可以包含電磁體。
權(quán)利要求
1.一種器件，其包含透明或半透明的覆蓋層和磁性層，其中在覆蓋層與磁性層之間是含有可磁性排列顏料的液體介質(zhì)。
2.權(quán)利要求I的器件，其中覆蓋層是撓性的。
3.權(quán)利要求I的器件，其在液體介質(zhì)與磁性層之間還包含襯背層。
4.權(quán)利要求3的器件，其中襯背是撓性的。
5.一種向權(quán)利要求I的器件施加壓力的方法，其中壓力破壞了顏料的取向。
6.權(quán)利要求5的方法，其中磁性層使可磁性排列顏料定向。
7.權(quán)利要求I的器件，其中磁性層是電磁體。
8.權(quán)利要求I的器件，其中磁性層是永磁體。
9.權(quán)利要求I的器件，其中顏料是珠光顏料。
10.權(quán)利要求8的器件，其中顏料包含氧化鐵層。
11.權(quán)利要求I的器件，其中顏料的形狀類似薄層。
12.一種用于確定從事件發(fā)生時起是否已流逝一定量時間的方法，所述方法包含使用權(quán)利要求5的方法，其中事件是向覆蓋層施加壓力，其中液體介質(zhì)的粘度足以使顏料在磁性層的磁場中重新定向，其中從事件發(fā)生時起流逝的時間被測定到顏料已在磁性層的磁場中完全重新定向時為止。
13.權(quán)利要求12的方法，其中對液體介質(zhì)的粘度、磁場的強度和顏料的磁化率進行選擇，使得從事件發(fā)生時起經(jīng)過的時間長于I分鐘。
14.權(quán)利要求I的器件，其中液體介質(zhì)選自硅酮、烴類或礦物油、聚a-烯烴、多元醇酯、甘油類和二醇類。
15.權(quán)利要求I的器件，其中顏料包含氧化鐵。
16.權(quán)利要求I的器件,其中顏料的質(zhì)量磁化率在約0.I X l(T5m3/kg至約60 X 10_5m3/kg的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓色器件，其中所述器件表現(xiàn)出由外部施加的力引發(fā)的可逆外觀變化，并且當(dāng)外力移除時在一段設(shè)定的弛豫時間后回復(fù)到其初始外觀。在一個實施方案中，器件包含透明或半透明的覆蓋層和磁性層，其中在覆蓋層與磁性層之間是含有可磁性排列顏料的液體介質(zhì)。
文檔編號G02F1/17GK102667602SQ201080047761
公開日2012年9月12日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者盧瑟爾·施瓦茨, 戴維·科扎克, 阿隆·霍曼 申請人:太陽化學(xué)公司