光／热可写纳米涂层制造技术

提出一种用于在表面上刻写彩色铭文的新型方法以及所使用的刻写系统，其特征在于每个都小于８００ｎｍ的许多薄层都被施加于材料（１、２）之上或之内，其中层或层界面至少部分反射电磁波（３），厚度小于７００ｎｍ的透明层（４）被设置于该反射层之上和／或之下以及在其上面至少有一层金属粒子或至少强发色粒子（５），质量厚度小于５０ｎｍ，或者可选地该粒子的化学前体或者可选地厚度小于５０ｎｍ的金属薄膜，以及整个结构通过暴露于光线下或者直接接触或靠近热物体以空间确定及结构化的方式改变其颜色，其中作为纳米层的结构改变的结果，任何所期望的文字、设计图或图形信息（６）都变成可见的，由共振色带来的颜色中的至少一些取决于层（４）的厚度及折射率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在纸张、膜、塑料、金属、陶瓷表面、人造石及天然石、油漆涂层或防腐蚀层的表面上进行着色铭刻的新型方法。 在材料(例如纸张、膜、塑料或其他表面)上的着色铭刻一般通过打印来实现，例如通过已知的喷墨打印机、激光打印机等。为了该目的，打印机装备有打印墨水盒或碳粉盒，以及存在于其中的颜料组合物在打印的过程中被淀积于要刻印的材料上。 EP 677 738A1公开了一种用反应传感器层来测量材料浓度的光化学传感器，其特征在于设置了反射层2、反应的及特别是可膨胀的基体4以及包含多个导电材料(特别是金属)岛状体5的层3，其中岛状体5的直径比用于查看或测定的光线的波长小。AT 407165B1公开了通过阳极氧化法将小于1000nm的薄层施加于其表面上的彩色金属薄板、金属部件以及金属化表面，其中该薄层在其表面上带有一层尺寸小于200nm的金属粒子或发色粒子，其中该金属粒子或发色粒子通过表面增强的团簇吸收来产生可见的彩色效果。 JP 59-126468描述了，例如，基于云母基板以及涂有一层二氧化钛及低价钛氧化 物和/或氮化钛的片状颜料。 JP 60-60163描述了基于云母基板以及涂有第一层的低价钛氧化物或氮化钛并覆 盖着第二层的二氧化钛的片状颜料。JP 3052945、JP 3052943、JP 3052944、JP 3059065、JP 3059062及JP 3059064公开了可激光刻印的环氧树脂组合物。 W0 93/19131描述了一种用于制备片状彩色颜料的过程，其中在非氧化性气体气 氛中用选择的固体形态的还原剂于高温下还原涂有二氧化钛的片状基板。在此可获得的主 体颜色范围是从灰色到黄黑色以及从蓝黑色到黑色，通过改变氧化钛层的厚度来改变干涉 色是可能的。 用高折射层作为基础的颜料被称为例如名称Iriodin[⑧。这些颜料是包含不同折 射率的层的多层干涉颜料。 本专利技术的一个目的是要提供一种材料，其中该材料能够在不使用含有墨粉颜料的打印介质的情况下被提供以信息，例如字符、字符链、线、符号、图像等。 本专利技术的另一个目的是要提供一种用于生产这种材料的方法。 因此，本专利技术涉及纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或涂有多个薄层的防腐蚀层，其中材料本身或第一层是其本身或在层界面上至少部分反射电磁波的反射层3，第二透明层4被施加于该反射层之上和/或之下，以及至少一个金属的或强发色(strongly chromophoric)粒子或纳米粒子5或其化学前体或者金属薄膜的第三层被施加于该透明层，以及使整个结构能够在光的作用下或者通过直接接触或靠近热物体以空间确定或结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检测的。 本专利技术此外还涉及一种用于对材料进行着色铭刻的方法，其特征在于多个薄层被 施加于材料1、2上或材料1、2内，其中该材料或第一层是其本身或者在层界面上反射电磁5波3的反射层，透明层4被施加于该反射层之上和/或之下，以及至少一层金属粒子或强发 色粒子5或其化学前体或者金属薄膜被施加到该透明层以及使整个结构在光的作用下或 者通过直接接触或靠近热物体以空间确定或结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检 测的。 本专利技术此外还涉及一种用于生产光热可写材料(例如纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒 子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或防腐蚀层)的方 法，其特征在于多个薄层被施加于材料1、2上或材料1、2内，其中材料或者层是其本身或在 层界面上至少部分反射电磁波3的反射层，透明层4被施加于该反射层之上和/或之下，以 及至少一层金属的或强发色粒子或纳米粒子5或其化学前体或者金属薄膜被施加于该透 明层。 厚度优选小于800nm、特别地优选小于500nm的多层薄膜被施加于材料(特别是支 撑材料)的表面上，其中层或层界面能够至少部分反射电磁波(反射层)。厚度优选小于 800nm的纳米量级的薄间隔层被设置于该反射层之上和/或之下。另一层由金属的或至少 强发色粒子或其化学前体或者由厚度小于50nm薄金属层形成。 多层结构被直接施加于支撑材料的表面或者被施加于一般为片状的颜料，其中该 颜料又可以被结合于支撑材料的表面上。 该结构能够可选地被覆盖以已知的保护膜和/或具有光散射性质的层。例如，该 光散射层包含光散射粒子(例如乳胶粒子)，其中该粒子具有从白色到浅白色的背散射光 颜色，并且通过熔化粒子以形成层而变成透明的。 纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷 表面、油漆涂层或防腐蚀层适合作为支撑材料。 反射层优选是金属层或者强发色粒子层，其中该强发色粒子选自银、金、钯、钼、 铜、铟、铝、镍、铬、钒、钼、鸨、钛、铌、钽、锆、锡、锗、铋、锑或硅，或者选自另外的导电材料或 者它们的化合物、合金或前体。 透明的纳米量级的薄间隔层优选由氟化钙层、氟化镁层、氟化钡层或石英层或者 由聚合物层构成。多孔的或泡沫状的聚合物中间层的孔隙能够被填充以气体(优选为空 气)。 包含金属粒子或强发色粒子的第三层优选由选自以下组的元素或化合物构成 银、金、钯、钼、铜、铟、铝、镍、铬、钒、钼、鸨、钛、铌、钽、锆、锡、锗、铋、锑或硅，或者另外的导 电材料；或者这些材料的化合物、合金或前体。 化合物在每种情况中都被理解为主要是指金属盐，例如为草酸盐、碳酸盐、甲酸 盐、醋酸盐、氢氧化物、磷酸盐或次磷酸盐。如果使用金属盐，则还原剂或氧化剂还可以被添 加到该金属盐中。适合的还原剂是甲酸盐、草酸盐、还原性氮氢化合物(例如肼)、或无机还 原剂(例如锡(II)盐、次磷酸盐、连二亚硫酸盐或硼烷化合物)。 适合的氧化剂是过氧化物、过碳酸盐、过硼酸盐、硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐或类似 的含溴化合物。因此，这些添加剂优选是可激光活化的。 然后，金属化合物的纳米粒子或较低价氧化物在热或光(优选为激光)的作用下 被生成。 使整个结构在光(主要是激光或强度足够的其他光源)的作用下或者通过直接接触或者靠近热物体以空间确定及结构化的方式改变其颜色，作为纳米层的结构改变或者 纳米粒子或部分纳米粒子的排序或重排列的结果，任何所期望的字符、字母、字符链、图案、 线、图像、符号、设计图或图形信息都变成可见的。 金属粒子或强发色粒子的数量能够通过金属粒子的热改变或热分解(优选借助 于高能激光)，优选通过可激光液化的固体的酸或碱或者在层中的可激光活化的氧化剂来 获得，以给出无色产品。 这些层同样可以具有吸收激光的添加剂，其中所述添加剂优选是含有羧基的分 子。 涂层粒子或部分涂层粒子的排序或重排序同样能够特别地通过所述层的热改变 或机械改变(例如，压印)来实现。 作为纳米粒子吸收通过反射电磁波的相界或镜子或者折射率足够高的材料层 (2/3)进行光学共振放大的结果，多层结构(优选地由至少3层构成)产生了物体的强着 色，其中材料的光学二维着色/结构化用激光或另一局部热源来实现。 在根据本专利技术的结构中，与颜料的颜色相比，合成颜色取决于金属粒子与相界的 距离以及取决于材料的折射率而不取决于粒子的固有颜色。 与任何基于干涉的着色不同，这种效果只有在一般为金属的纳米粒子存在于许多 相对薄的纳米层上的情况下才出现，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压缩成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或涂有多个薄层的防腐蚀层，其中材料本身或第一层是其本身或在层界面上至少部分反射电磁波的反射层（３），第二透明层（４）被施加于该反射层之上和／或之下，以及至少一个金属的或强发色粒子或纳米粒子（５）或其化学前体或者金属薄膜的第三层被施加于该透明层，以及使整个结构能够在光的作用下或者通过直接接触或靠近热物体以空间确定及结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检测的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-8-25 07016702.8纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压缩成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或涂有多个薄层的防腐蚀层，其中材料本身或第一层是其本身或在层界面上至少部分反射电磁波的反射层(3)，第二透明层(4)被施加于该反射层之上和/或之下，以及至少一个金属的或强发色粒子或纳米粒子(5)或其化学前体或者金属薄膜的第三层被施加于该透明层，以及使整个结构能够在光的作用下或者通过直接接触或靠近热物体以空间确定及结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检测的。2. 根据权利要求1或21的纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或防腐蚀层，其特征在于使整个结构能够在以类像素或类矢量的方式工作的光源的作用下以空间确定及结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检测的。3. 根据权利要求1或21的纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或防腐蚀层，其特征在于使整个结构能够通过激光、LED光、短弧灯、放电闪光灯以空间确定及结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检测的。4. 根据权利要求1到3中的任一权利要求的纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或防腐蚀层，其特征在于可由人眼检测的结构改变通过热或电磁辐射或者通过机械处理可选地另外完成或固定。5. —种用于生产光热可写材料的方法，所述材料为例如纸张、板、瓦楞纸板、颜料粒子、膜、注射成型的或压縮成型的塑料部件、金属、陶瓷表面、油漆涂层或防腐蚀层，其特征在于多个薄层被施加于材料(1、2)上或材料(1、2)内，其中材料或者层是其本身或在层界面上至少部分反射电磁波的反射层(3)，透明层(4)被施加于该反射层之上和/或之下，以及至少一层金属的或强发色粒子或纳米粒子(5)或其化学前体或者金属薄膜被施加于该透明层。6. —种用于对材料进行着色铭刻的方法，其特征在于多个薄层被施加于材料(1、2)上或材料(1、2)内，其中该材料或第一层是其本身或者在层界面上反射电磁波的反射层(3)，透明层(4)被施加于该反射层之上和/或之下，以及至少一层金属粒子或强发色粒子(5)或其化学前体或者金属薄膜被施加到该透明层，并使整个结构在光的作用下或者通过直接接触或靠近热物体以空间确定或结构化的方式改变其颜色以致于是人眼可检测的。7. 根据权利要求6的方法，其特征在于作为所述薄层的结构改变的结果，任何所期望的字符、字符链、符号、字母、线、设计图或图形信息(6)都变成可见的。8. 根据权利要求6和7中的任一权利要求的方法，其特征在于至少部分颜色改变是由取决于透明层(4)的厚度和/或折射率的共振色引起的以及是人眼或者借助于检测系统可觉察的。9. 根据权利要求6到8中的任一权利要求的方法，其特征在于至少部分颜色改变是由纳米粒子和/或反射层的数量和/或尺寸和/或外形的改变引起的。10. 根据权利要求6到9中的任一权利要求的方法，其特征在于在激光的热作用下，作为由无色和/或轻微着色的金属盐生成发色纳米粒子的结果，颜色发生改变。11. 根据权利要求10的方法，其特征在于无色金属盐产生自金属V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Sn、Pb、C、Si、Ge及Bi。12. 根据权利要求11的方法，其特征在于金属盐作为草酸盐、碳酸盐、甲酸盐、醋酸盐、 氢氧化物、磷酸盐或次磷酸盐而存在。13. 根据权利要求12的方法，其特征在于可热活化的还原剂或氧化剂可以被另外添加 到该金属盐中。14. 根据权利要求13的方法，其特征在于为了产生金属纳米粒子或较低的氧化物，甲 酸盐、草酸盐、例如肼的还原性氮氢化合物、或例如锡(II)盐、次磷酸盐、连二亚硫酸盐或 硼烷化合物的无机还原剂被用作还原剂。15. 根据权利要求14的方法，其特征在于为了产生金属氧化物纳米粒子，过氧化物、过 碳酸盐、过硼酸盐、硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐或类似的含溴化合物被用作氧化剂。16. 根据权利要求6到15中的任一权利要求的方法，其特征在于电磁波反射层厚度小 于800nm。17. 根据权利要求6到16中的任一权利要求的方法，其特征在于所述的透明中间层由 氟化物或聚合物构成。18. 根据权利要求17的方法，其特征在于一个多孔的或泡沫状的聚合物中间层通过激 光的热作用改变了其层厚度，该中间层的孔隙被填充以气体，优选为空气。19. 根据权利要求6到18中的任一权利要求的方法，其特征在于能够遮蔽颜色效果且 由激光转化成透明的融化层的具有光散射性质的层被用作在纳米粒子或其前体之上的顶 层。20....

【专利技术属性】
技术研发人员：A科恩赫尔，T沙尔卡默，
申请(专利权)人：盟迪股份公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]