用于制造片状颜料的方法与流程

用于制造片状颜料的方法
1.本发明涉及一种用于制造片状颜料的方法。
2.数据载体，例如珍贵文件或者证照文件，以及其他珍贵物品，例如品牌商品通常配设有效应颜料或者说效果颜料，以便实现保护，所述效应颜料实现对数据载体的真实性的检验并且同时用作针对不允许的仿制的保护。效应颜料例如可以被集成到数据载体的基底中，或施加到数据载体的基底上。
3.诸如效应颜料的颜料此外可通过对载体材料，如载体箔涂布具有光学可变效果的薄层系统制造，其中，涂层随后从载体材料上脱离并研磨成小碎片(例如见wo 2019/057321 a1)。这些碎片可以作为颜料分散在粘合剂中并且最后用于印刷。涂层从柔性载体材料上的受控脱离例如通过特殊的分离涂层或离型层实现，该分离涂层或离型层使得待脱离的涂层在配设离型层的载体材料上的粘附性较差。例如可以通过对待脱离的层结构的机械应力实现脱离，例如通过摩擦、刷、刮或将载体材料引导到具有小直径的偏转辊上。具有光学可变效果的薄层系统因此从柔性载体材料上脱离，而离型层则留在载体材料上。
4.然而现有技术中已知的制造方法与敏感的、光学可变的薄层系统的机械应力的缺点有关，这导致损坏并以此导致获得的光学效果的削弱。
5.本发明要解决的技术问题是，提供一种相对于现有技术更好的用于制造颜料的方法。由此应如此实现制造，即避免薄层系统的损坏。所述技术问题基于在独立权利要求中定义的特征组合解决。本发明的改进设计方案是从属权利要求的内容。


技术实现要素：

6.1.(本发明的第一方面)一种用于制造片状颜料的方法，包括以下步骤：
7.a)提供箔结构，其包括载体基底、水溶性离型层和颜料材料层；
8.b)箔结构中存在的颜料材料层在确定的位置处机械断裂；
9.c)用水溶液浸渍箔结构；
10.d)对箔结构施加机械力，使得颜料材料层与在确定的位置处存在的裂缝对应地作为多个颜料从载体基底脱离。
11.2.(优选设计方案)按照段1的方法，其中，所述颜料材料层是具有光学可变效果的薄层系统。
12.3.(优选设计方案)按照段1或2的方法，其中，步骤c)中的水溶液含有至少90重量百分比的水，进一步优选至少95重量百分比的水，特别优选至少99重量百分比的水，其中，剩余部分尤其包括润湿剂和/或有机溶剂。
13.4.(优选设计方案)按照段1至3之一的方法，其中，步骤b)中的机械断裂通过压制工具实现，尤其通过具有网格辊子、凹印筒或镍筒的压制工具。
14.5.(优选设计方案)按照段1至4之一的方法，其中，步骤b)中的机械断裂如下实现，即箔结构在拉应力下在边缘断裂器，即垂直于箔结构行进方向布置的长条形结构体上偏转，其中，该长条形结构体优选具有圆形或三角形或四角形的横截面。
15.6.(优选设计方案)按照段5引用段4的方法，其中，步骤b)中的机械断裂通过压制
工具作为预结构化措施和对此的如下补充措施实现，即箔结构在拉应力下在边缘断裂器，即垂直于箔结构行进方向布置的长条形结构体上偏转。
16.7.(优选设计方案)按照段1至6之一的方法，其中，在步骤c)中用水溶液浸渍箔结构在湿室内通过用喷雾器喷淋实现，其中优选在湿室内设置拉长的、曲折的、由偏转辊实现的箔结构的运输路径。
17.8.(优选设计方案)按照段1至7之一的方法，其中，在步骤d)中对箔结构施加机械力通过使用超声波和/或通过使用刷子和/或通过使用毡板或通过使用覆盖有毡的辊子和/或通过使用高压喷嘴实现并且优选通过使用高压喷嘴实现。
18.9.(优选设计方案)按照段1至8之一的方法，其中，水溶性离型层基于选自以下组的材料：聚乙烯吡咯烷酮、改性淀粉、聚丙烯酸、聚乙二醇、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、酪蛋白、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、糊精，或两种或多种上述材料的混合物。
19.10.(优选设计方案)按照段1至9之一的方法，其中，水溶性离型层具有在0.05至20g/m2，优选0.1至10g/m2，特别优选0.2至5g/m2范围中的涂层重量。
20.11.(优选设计方案)按照段1至10之一的方法，其中，水溶性离型层具有在0.05至20μm，优选0.1至10μm，特别优选0.2至5μm范围中的层厚度。
21.12.(优选设计方案)按照段1至11之一的方法，其中，颜料材料层是具有光学可变效果的薄层系统，即倾斜变色的薄层元件，其在不同的观察角度给观察者不同的颜色印象，并且必要时具有额外存在的磁性层用于颜料的磁性定向。
22.13.(优选设计方案)按照段12的方法，其中，倾斜变色的薄层元件具有反射层、介电定距层和吸收层，并且优选以对称的多层排列形成，其中，对称的多层排列具有以下层序，其中必要时可以包括额外存在的磁性层：吸收层-介电定距层-反射层-介电定距层-吸收层。
23.14.(优选设计方案)按照段13的方法，其中，倾斜变色的薄层元件以对称的多层排列形成，其中，对称的多层排列具有以下层序cr/sio2/al/sio2/cr或者层序al/sio2/al/sio2/al或者层序cr/sio2/al/fesi/al/sio2/cr。
24.优选实施方式的详细说明
25.根据本发明用于制造颜料的方法包括下述步骤：
[0026]-提供箔结构，其包括载体基底、水溶性离型层和颜料材料层；
[0027]-箔结构中存在的颜料材料层在确定的位置处机械断裂；
[0028]-用水溶液浸渍箔结构；
[0029]-对箔结构施加机械力，使得颜料材料层与在确定的位置处存在的裂缝对应地作为多个颜料从载体基底脱离。
[0030]
所述颜料尤其选是效应颜料。
[0031]
所述载体基底尤其是载体箔并且优选以连续箔的形式存在。适合作为载体箔的例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚乙烯(pe)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或聚碳酸酯(pc)。
[0032]
在现有技术中已知所谓的干法剥离，据此，整个层结构被机械地施压，例如通过摩擦、刷或刮，颜料材料层(在此也称为有用涂层)，尤其具有光学可变效果的薄层系统接着从载体基底上脱离，而分离涂层或离型层则留在载体基底上。机械力作用在此导致有用涂层、
载体材料或工具上的损坏。相反，根据本发明的制造方法的特点是，有用涂层、载体材料或工具上不产生不期望的损坏。此外，根据本发明的制造方法的特点是，由于使用水，所以不产生与有机溶剂相关的风险，尤其火灾或爆炸的危险以及毒性。因此，在有用涂层脱离时和继续处理时，例如分离溶剂和有用涂层时，不需要安全预防措施。与使用有机溶剂相比，根据本发明的基于水的制造方法带来较低成本，这涉及采购、加工和准备溶剂及暴露材料。
[0033]
在此使用的术语“剥离”理解为颜料材料层从载体基底上脱离。
[0034]
根据优选的实施方式，根据本发明的制造方法以卷对卷过程的形式实现，其中箔结构(以下也简单地称为箔)，如下图6所示，在连续的处理步骤过程中导引通过剥离设备。连续的处理步骤尤其是以下步骤：
[0035]-展开箔；
[0036]-对有用涂层进行机械断裂；
[0037]-用水溶液浸渍箔；
[0038]-对箔施加机械负载，尤其机械的力作用；
[0039]-收集并抽出含颜料的水溶液；
[0040]-最终清洁箔；
[0041]-缠绕或卷起箔。
[0042]
在箔退卷或开卷后，颜料材料层或有用涂层(尤其具有光学可变效果的薄层系统)通过机械力作用断裂，以便由此使水进到离型层并以此简化有用涂层的脱离。这例如可以通过带有网格辊子、凹印筒或镍筒或相似结构化辊子的压制工具和必要时背压辊实现。结构化辊子可以在微观方面这样结构化，即有用涂层，尤其金属化结构，可以随机受载荷或以明确定义的形状和尺寸受载荷，以产生明确定义的颜料颗粒。因此结构辊子具有带有从几微米到几百微米数量级横向尺寸的结构。在压制工具中印上水或水-表面活性剂溶液辅助分离涂层或离型层的溶解。为了替选或额外地将机械负载施加到有用涂层上，箔可以在拉力下在所谓的边缘断裂器、尤其横截面几何形状具有非常小的曲率半径或边缘的长条形结构体(例如见图3和图4)上行进或者偏转。边缘断裂器导致有用涂层的随机断裂，以加速水的进入。为了防止边缘断裂器对载体基底或载体箔的损坏适宜的是用水润滑。另一种对箔机械性加载并断裂有用涂层的可行方案是例如使用拉伸组，以便将箔机械地拉伸。弹性的载体箔由此被以几个百分点拉伸并且位于载体箔上的金属化的、玻璃状的层断裂。此外，可以使用超声波断裂有用涂层。为此，箔行进通过装水的盆，其中有一个或多个超声波探头。
[0043]
在机械力作用之后，箔优选在湿室中用喷雾器喷淋，以便在有用涂层上实现薄的水膜(即润湿膜)。为了确保有足够的作用时间溶解离型层或分离涂层，优选通过湿室中的偏转辊设置长的、曲折的轨道路径。喷雾器具有的优点是节省相当大的水量。此外，雾比直接的水作用，如浸池更有利，因为水雾更容易被引入裂缝中，尤其在水被加热时。此外，湿润剂如异丙醇或合适的表面活性剂可以促进润湿。这个过程实现更高的机器速度，并节省了大量的水。水盆的其他缺点是被洗掉的颜料积聚在盆中。
[0044]
接着将有用涂层，尤其金属化结构从箔上通过机械的力作用去除。这可以通过使用超声波条、刷子、通过使用毡床、通过使用覆有毡料的辊子和/或优选通过高压喷嘴实现。
[0045]
在下一个可选步骤中，箔进入最终清洁，这与其余湿区分开。在此有利的是在两侧对箔喷射水束，以便去除在通过高压喷嘴的剥离过程期间再次沉积在箔上的颜料。之后通
过压制工具和/或通过热干燥，例如通过热空气、红外辐射器、加热辊或微波进行可选的最终干燥。接着箔被缠绕并且可以被处理或重新使用。
[0046]
脱落的颜料在剥离过程期间优选在稍微倾斜地设置的底槽中聚集。颜料在此有利地通过水流在槽中汇集在最低点，然后通过泵输送用于进一步处理。为了节省过程水，在此可以从循环取水，因此不必使用或使用较少的新鲜水。为了避免离型层或分离涂层在过程水中富集有利的是，只有一定份额的水在循环中运行。
[0047]
水溶性离型层优选基于选自以下组的材料：聚乙烯吡咯烷酮、改性淀粉、聚丙烯酸、聚乙二醇、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、酪蛋白、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、糊精，或两种或多种上述材料的混合物。
[0048]
水溶性离型层在载体基底上的施加可以通过例如将水溶性材料溶解到水中或有机溶剂，例如酒精、乙酸乙酯、甲基乙基酮或其混合物中，然后干燥实现。溶液优选具有在5至70重量百分比范围中的固体含量。
[0049]
此外有利的是，额外将自由基捕获剂或用于抑制聚合的抑制剂引入水溶性离型层中。在随后通过气化渗镀施加具有光学可变效果的薄层系统时除了产生较高的温度外，还产生紫外线辐射、x射线和电子束，在气化渗镀中金属或甚至其他材料如二氧化硅被沉积。由于这种剧烈辐射，水溶性离型层中使用的材料可能交联并且以此降低离型层的溶解性。已经发现，在水溶性离型层的配方中加入一定量的用于抑制聚合的抑制剂或抗氧化剂可以有利地抑制离型层在热蒸镀期间的粘住。为此有利的是用于抑制聚合的抑制剂以0.1至10的重量百分比包含在水溶性离型层中。为了实现特别有利的结果，用于抑制聚合的抑制剂优选选自以下材料构成的组，苯酚衍生物、尤其二叔丁基甲基苯酚或丁基羟基甲苯(bht)、丁基羟基茴香醚(bha)、4-甲氧基苯酚(mehq)、叔丁基甲氧基苯酚或硫醚官能化的苯酚衍生物、芳香胺、烷基化苯基α萘胺、辛基化二苯胺、丁基化二苯胺、三(二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氧基(4-hydroxy-tempo)、生育酚、尤其生育酚乙酸酯、β-胡萝卜素、泛醌-10、谷胱甘肽、半胱氨酸、硫乳酸、褪黑素、棓酸酯、尤其棓酸乙酯、棓酸丙酯、棓酸辛酯或者棓酸十二酯、抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、抗坏血酸硬脂酸酯、柠檬酸、类胡萝卜素、多酚化合物、尤其黄酮类化合物、花青素或植物雌激素，或者两种或更多所述材料的混合物。
[0050]
水溶性离型层例如可以利用印刷技术通过凹印或凸印涂覆在载体基底上。水溶性离型层的涂层重量优选在0.05至20g/m2的范围中，尤其优选在0.2至5g/m2的范围中。
[0051]
在载体基底上产生的水溶性离型层的优选层厚度在0.05至20μm的范围中，尤其优选在0.1至10μm的范围中。
[0052]
布置在水溶性离型层上的颜料材料层尤其是具有光学可变效果的薄层系统并且此外尤其是倾斜变色的薄层元件，在不同的观察角度给观看者不同的颜色印象。该薄层系统的产生例如可以通过pvd或cvd方法完成。倾斜变色的薄层元件是基于例如吸收层(如cr)和反射层(如al)，其中，两个层通过布置在其间的介电定距层(如sio2，mgf2或zns)相互间隔。此外，具有光学可变效果的薄层系统尤其可以具有对称的结构，例如具有层序cr/sio2/al/sio2/cr或层序为al/sio2/al/sio2/al。由于对称的层结构，在粉碎薄层系统后产生的效应颜料从正面和背面观察时都具有相同的光学效果并且因此特别有利。
[0053]
为了将获得的颜料从过程水中分离出，例如可以使用以下一种或多种干燥技术：
过滤、倾析、离心分离、加热。
[0054]
有利的是，水溶性离型层和/或具有光学可变效果的薄层系统配设有添加剂，其积极影响产生的颜料的特性，例如提高腐蚀抗性或为进一步的过程步骤修改表面特性。为此适合的是以下措施：自组装单层，尤其磷酸盐、磷酸、磷酸酯、硅烷、溶胶-凝胶或硅酸盐涂层；稳定剂；ph调节剂。
[0055]
下面根据附图进一步阐述本发明。附图中：
[0056]
图1示出箔结构，其包括通过离型层施加到载体基底上的层系统，由此出发实现颜料的产生；
[0057]
图2示出在确定的位置处机械地断裂存在于箔结构中的薄层系统的措施之后的箔结构；
[0058]
图3示出针对机械断裂的示例，其中，箔结构在拉应力下在边缘断裂器上导引；
[0059]
图4示出针对机械断裂的另外的示例，其中，箔结构在拉应力下在边缘断裂器上导引；
[0060]
图5示出四种通过根据本发明的方法获得的颜料；
[0061]
图6示出针对根据本发明的卷对卷过程形式的制造方法的实施的例子，其中，在连续的处理步骤期间，箔结构或箔导引通过剥离设备。
[0062]
图1示出箔结构4，其包括通过离型层2施加到载体基底1上的层系统3，由此出发实现颜料8的产生。pet箔用作载体基底1，其以连续箔的形式存在。载体基底1具有水溶性的离型层2。在水溶性离型层2上方有颜料材料层3，即具有光学可变效果的薄层系统，在本例中是具有cr/sio2/al/sio2/cr层序的层系统。
[0063]
图1中所示的卷或连续箔的形式的箔结构4在应力下开卷并且然后通过机械的力作用断裂，以便使水能进入离型层2。图2示出在确定的位置5处机械地断裂存在于箔结构中的薄层系统3的措施之后的箔结构4。
[0064]
例如可以通过带有网格辊子的压制工具实现断裂。替选或者额外地，可以给薄层系统3施加机械负荷，方式是箔结构4在拉力下在边缘断裂器(见图3中的附图标记6以及图4中的附图标记7)上导引或偏转。
[0065]
在图3的情况中边缘断裂器6是具有矩形边缘的结构体。方块箭头说明箔结构4的行进方向。边缘断裂器6使薄层系统3在确定的位置5处随机断裂。
[0066]
在图4的情况中边缘断裂器7是具有三角形横截面的结构体。方块箭头说明箔结构4的行进方向。边缘断裂器7由于其尖角边缘使薄层系统3在确定的位置5处随机断裂。裂缝或断裂部5不一定如图4所示地均匀间隔，而是裂缝或断裂部5也可以以不同的、随机分布的距离存在。
[0067]
根据图中未示出的另外的实施例，边缘断裂器具有带有非常小曲率半径的圆形横截面。
[0068]
图中所示的边缘断裂器是示意性简化示出的。在现实中边缘是倒圆的。
[0069]
另一种对箔结构4机械加载并在薄层系统3中产生断裂部5的可行方案是例如使用拉伸组，以便将箔4机械地拉伸。弹性的载体基底1由此被以几个百分点拉伸并且位于载体基底上的薄层系统3的层断裂。此外，可以使用超声波断裂薄层系统3。
[0070]
图6示出针对根据本发明的卷对卷过程形式的制造方法的实施的例子，其中，在连
续的处理步骤期间，箔结构或箔4导引通过剥离设备。连续箔形式的箔结构4开始在开卷机9上开卷并被相继的辊子置于拉应力之下。在可选存在的带有结构化网格辊子和背压辊的压制工具10中，可以在确定的位置5处断裂薄层系统3(见图2)。替选或者额外地，也可以通过边缘断裂器11实现薄层系统3的断裂。根据图6所示的例子，边缘断裂器11布置在湿模块中。除了边缘断裂器11之外，湿模块(在图6中用矩形的实线画出)包含用虚线表示的浸渍区12，在该区域中用水溶液浸渍箔结构4，湿模块包含用虚线表示的清洁区13，在该区域中用刷子14清洁箔。在浸渍区12中，用喷雾器喷淋箔，以在薄层系统3上方实现薄的水膜作为润湿膜。为了确保足够的作用时间用于离型层2的溶解，通过偏转辊子设置长的、曲折的轨道路径。然后在清洁区13中将薄层系统3从载体基底1去除，以便由此获得单个效应颜料8(见图5)。根据图6所示的例子，清洁通过使用刷子14实现。图6中未示出用于收集颜料8的稍微倾斜设置的底槽。在图6中未示出的进一步步骤中可以可选地实施最终清洁和干燥以及卷起箔。

技术特征：
1.一种用于制造片状颜料的方法，包括以下步骤：a)提供箔结构，其包括载体基底、水溶性离型层和颜料材料层；b)箔结构中存在的颜料材料层在确定的位置处机械断裂；c)用水溶液浸渍箔结构；d)对箔结构施加机械力，使得颜料材料层与在确定的位置处存在的裂缝对应地作为多个颜料从载体基底脱离。2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述颜料材料层是具有光学可变效果的薄层系统。3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，步骤c)中的水溶液含有至少90重量百分比的水，进一步优选至少95重量百分比的水，特别优选至少99重量百分比的水，其中，剩余部分尤其包括润湿剂和/或有机溶剂。4.按照权利要求1至3之一所述的方法，其中，步骤c)中的机械断裂通过压制工具实现，尤其通过具有网格辊子、凹印筒或镍筒的压制工具。5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其中，步骤c)中的机械断裂如下实现，即箔结构在拉应力下在边缘断裂器，即垂直于箔结构行进方向布置的长条形结构体上偏转，其中，该长条形结构体优选具有圆形或三角形或四角形的横截面。6.按照权利要求5引用权利要求4的方法，其中，步骤b)中的机械断裂通过压制工具作为预结构化措施和对此的如下补充措施实现，即箔结构在拉应力下在边缘断裂器，即垂直于箔结构行进方向布置的长条形结构体上偏转。7.按照权利要求1至6之一所述的方法，其中，在步骤c)中用水溶液浸渍箔结构在湿室内通过用喷雾器喷淋实现，其中优选在湿室内设置拉长的、曲折的、由偏转辊实现的箔结构的运输路径。8.按照权利要求1至7之一所述的方法，其中，在步骤d)中对箔结构施加机械力通过使用超声波和/或通过使用刷子和/或通过使用毡板或通过使用覆盖有毡的辊子和/或通过使用高压喷嘴实现并且优选通过使用高压喷嘴实现。9.按照权利要求1至8之一所述的方法，其中，水溶性离型层基于选自以下组的材料：聚乙烯吡咯烷酮、改性淀粉、聚丙烯酸、聚乙二醇、羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、酪蛋白、阿拉伯胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、糊精，或两种或多种上述材料的混合物。10.按照权利要求1至9之一所述的方法，其中，水溶性离型层具有在0.05至20g/m2，优选0.1至10g/m2，特别优选0.2至5g/m2范围中的涂层重量。11.按照权利要求1至10之一所述的方法，其中，水溶性离型层具有在0.05至20μm，优选0.1至10μm，特别优选0.2至5μm范围中的层厚度。12.按照权利要求1至11之一所述的方法，其中，颜料材料层是具有光学可变效果的薄层系统，即倾斜变色的薄层元件，其在不同的观察角度给观察者不同的颜色印象，并且必要时具有额外存在的磁性层用于颜料的磁性定向。13.按照权利要求12所述的方法，其中，倾斜变色的薄层元件具有反射层、介电定距层和吸收层，并且优选以对称的多层排列形成，其中，对称的多层排列具有以下层序，其中必要时可以包括额外存在的磁体层：吸收层-介电定距层-反射层-介电定距层-吸收层。14.按照权利要求13所述的方法，其中，倾斜变色的薄层元件以对称的多层排列形成，
其中，对称的多层排列具有以下层序cr/sio2/al/sio2/cr或者层序al/sio2/al/sio2/al或者层序cr/sio2/al/fesi/al/sio2/cr。

技术总结
本发明涉及一种用于制造片状颜料的方法，包括步骤:-提供箔结构，其包括载体基底、水溶性离型层和颜料材料层；-箔结构中存在的颜料材料层在确定的位置处机械断裂；-用水溶液浸渍箔结构；-对箔结构施加机械力，使得颜料材料层与在确定的位置处存在的裂缝对应地作为多个颜料从载体基底脱离。个颜料从载体基底脱离。个颜料从载体基底脱离。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：捷德货币技术有限责任公司
技术研发日：2021.09.21
技术公布日：2023/7/7