磁交互片基制造技术

一种片基被印刷以可磁化墨水区域。可磁化墨水被压缩入片基的表面并被套印从而得以隐藏。还公开了适合用于该目的的墨水。该墨水可在任何图案中被永久磁化。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及磁学领域，特别是涉及结合有磁化区域或可磁化材料区域的已印刷的或可印刷的薄片，该薄片可与可移除的磁化的或可磁化的玩耍件(play piece)相互作用。更特别地，本专利技术涉及相互作用的片基，其用于上面印刷有磁化的或可磁化的区域的书本。
技术介绍
具有磁特性的材料可被用于各种应用中通常是公知的。例如，制造商已将磁性材料用在对孩子们的教育、教学及交互式装置中。由于无形的磁学特性，磁体及具有磁特性的装置对孩子们具有特殊的吸引力。现在已有各种类型的交互式玩具、游戏、装置及展示品，其中的具有磁特性的材料方便用于激励孩子学习和实践基本技能，如阅读及算术。一种将无形的磁学特性组合进产品的方法包括添加铁磁材料如铁粒到传统的涂料或涂层中。铁粒被混合进涂料中以形成磁性涂料。磁性涂料接着被按传统方式应用到片基的表面(如建筑纸板、木材、薄石块、胶合板及类似物)以做标记或应用到其他类型的具有磁引力表面的展示品。在磁性涂料干燥后，接着使用传统工具将片基切成抽象的形状和大小。使用上述磁性涂料的一个缺点是不能用涂料制成明细的图像和设计。即，磁性涂料通常不适于被涂在特定的位置或形成非常精确或复杂的设计。相反，磁性涂料被设计来大面积简单应用以产生金属或磁性表面。此外，所产生的磁性表面通常是整个表面均被磁化，而不是仅磁化特定位置。结果，许多使用磁性材料的、用于孩子的教育及指导展示品均限于非常基本的设计和应用。美国专利4,702,700(Taylor)提出了一种具有磁材料薄片的书，磁材料薄片嵌于书页内并吸引放置在书页表面上的磁件。尽管磁薄片没有覆盖整个书页，但它们还是相对比较大，且没有做成图像或图案的形状。Taylor的磁薄片同样还十分厚，从而其在书页中产生一明显的凸起。凸起在美学上是不吸引人的，且由于其使书页内有隐藏的诡计变得显而易见而损害了磁力的无形效果。应相信的是，Taylor使用的磁薄片的重量同样限制了实际上可包含在一本书中的薄片的数量和大小。美国专利5,949,050(Fosbenner等)提出了一种夹有一成形的磁材料薄片的磁卡，磁材料薄片通过吸引液体成像区中的磁性粒子而产生图像。成形磁材料薄片被做成卡中的填充料薄片中的对应形状的挖剪图画。Fosbenner建议“磁性或可磁化墨水”可用以代替磁薄片，但其几乎没有公开怎样设计或应用那种磁性墨水。由于使用了填充料薄片，Fosbenner的卡较厚。填充料薄片同样还增加了重量。Fosbenner的结构不适于用作书页、或墙上的招贴或类似物。众所周知，通过使用各种传统印刷工艺或技术，可得到精细的图案或生动的图像。传统的印刷技术如丝网印刷、平版印刷、轮转凹版印刷、苯胺印刷及类似印刷技术被用于在片基上产生非常注意细节的图案和图像。然而，大多数金属或磁性颜料不可与前述印刷技术一起使用。因此，大多数交互式片基，特别是那些用在其市场在于孩子的教育或指导产品上的片基，没有任何类型的具有磁特性的精细图案和生动图像。
技术实现思路
因此，本专利技术想要提供一种可印刷薄片或其他片基及制造这种片基的方法，其具有合成有磁力的无形特性的精细图案和生动图像。本专利技术还想提供一种用于其市场在于孩子的书籍和其他教育或指导产品的磁交互片基，这些书籍和产品使用具有磁特性的精细图案和生动图像。本专利技术还想提供一种对书籍的普通用户实质上并不明显的成形的已磁化的或可磁化的区域或其他片基，特别是其重量和体积并不比普通片基材料薄片大。本专利技术还想提供具有厚、重磁件及补偿片或填充物但不需要较厚的结构的可磁化片基，其形状做成与磁力形状匹配，以抵消磁性材料层的厚度。本专利技术的一个方面，片基具有其上涂有可磁化墨水的可磁化区域。当墨水被涂上时，墨水稍微溢出片基的表面。一旦墨水干透，施加压力以压缩墨水或使墨水凹进片基内，以形成一实质上平坦的整体。绝对平坦既没必要，在大多数情况下也不可能实现。然而，还是希望墨水层不为用户注意到。特别是，希望可磁化墨水区域的边缘几乎足够齐平以使用户不会注意到可磁化墨水区域。可磁化墨水包括可磁化粒子，如铁、铁合金或其他具有强铁磁特性的材料。最佳材料为铁铁酸盐，即，铁磁元素铁实质上游离于非铁磁氧化铁之外。可磁化粒子应做成与墨水类型和/或最后选择的特定印刷工艺相容的大小和形状。因而，可磁化粒子的大小和形状可被选作为与墨水的特定类型、墨水的黏度、及印刷工艺的类型或其他用于将墨水涂到片基上的方法相容。作为这种类型的选择的一个例子，如果预先选择丝网印刷，则铁磁粒子应被选择为足够小以在印刷时适于通过网眼的孔。在约60μm或更小的范围内的可磁化粒子已可在丝网印刷中使用。比较起来，在约30μm或更小的范围内的可磁化粒子已可在胶印中使用。可磁化粒子的最大尺寸可取决于墨水层的厚度。如下所提出的，对某些材料，即使更小的粒子尺寸也是可能的。在本专利技术的另一方面，一个或多个磁性墨水区在其干燥后最好包括至少90％的铁酸盐，在一实施例中，75％-93％的铁酸盐被应用在片基中。在墨水被永久磁化的情况，优选材料为复合铁酸盐，如SrFe12O19、BaFe12O19、NdFeB。在墨水不被永久磁化的情况，优选为可磁化铁，最好为铁铁酸盐形式。复合铁酸盐支持更强的磁场，但也更昂贵。因此，对于许多实际用途，最好同时使用永久磁化的复合铁酸盐层和一可磁化但不永久磁化的铁铁酸盐层，当它们二者被放在一起时，铁铁酸盐层被来自复合铁酸盐层的磁场暂时磁化。一优选的、商业应用级的SrFe12O19具有极小的粒子尺寸，即2μm±0.5μm。在本专利技术的另一方面，可磁化墨水包括塑料基体中的铁磁粒子。铁磁粒子最好被封装在液态层压PVC基体中或低分子量苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)基体中。可添加一种溶剂如煤油或矿物精油以使SBC充分流动而用于印刷。在本专利技术的另一方面，一种用于在磁路上行进的车辆包括用于接触片基的支承元件，支承元件具有平行于车辆的通常运动方向的磁极性磁条并被永久磁化。支承元件最好是车轮，其具有围着车轮四周转的极性磁条。在本专利技术的另一方面，一磁交互装置包括第一和第二片基，一可磁化墨水层应用到第一片基的至少一选定的区域，另一可磁化层应用到第二片基的至少一选定的区域，可磁化墨水层通常按垂直于相互作用的极性磁条中的层的方式被磁化，相互作用的极性磁条具有0.5mm-5mm的极距，从而第一和第二片基可通过磁性墨水层和其他磁性层之间的磁相互作用而相互作用。一个或多个可移动玩耍件可被提供，其具有磁性材料以用于通过磁引力与片基形成的玩耍表面的可磁化区域相互作用。玩耍件可用根据本专利技术的可磁化墨水印刷。每一玩耍件接着指定一具有根据本专利技术的可磁化层的片基。如果玩耍件不是使用可磁化墨水印刷，则它们可以其他形式而被涂覆可磁化材料，例如，橡胶或塑料中的磁粉悬浮液。特别是，如果玩耍件的整个表面被涂以磁性材料，这是适合的，其不需要通过印刷工艺对涂有墨水的区域进行额外控制。如果磁性材料层以不同于墨水的形式被使用，其最好是具有非常高的磁性材料浓度的薄层。另外，根据本专利技术的磁性墨水层可被应用到玩耍件上，且其他形式的磁性层也可应用到玩耍件依附的页面或其他薄片。片基可以是纸张、卡片、或塑料、或任何其他适合的材料，但是其最好是厚纸或薄的卡片纸。用SBC作为基体的设计可被印刷在较薄的纸、箔式印刷所使用类型的塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造磁交互片基的方法，包括步骤：提供一可压缩片基；将可磁化墨水涂在片基表面的至少一选定区域内；及施加压力到所述可磁化墨水从而将其压印入所述片基的所述表面内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰I伯罗斯，
申请(专利权)人：山特维克创新公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]