磁性基材,組合物和制造方法

專利名稱：磁性基材,組合物和制造方法
與相關申請的交叉關系本申請根據以下美國臨時申請專利要求優先權臨時專利申請號60/253,191(提交日期為2000年11月26日)，此專利申請的的全部內容參考結合于此。
發明的領域本發明涉及一種能自行附著于能被磁性吸引的表面上的可印刷磁性組合件的制造方法，一種用以制造該磁性組合件的磁性組合物以及由其制成的制品。
發明的背景柔性的永磁性材料常制成薄片狀或卷材狀，并已在市場出售許多年了。這些材料通常是通過將粉末狀的鐵氧體材料與一種適合的聚合物粘合劑或塑性粘合劑混合成均勻混合物來制造的。該聚合物材料通常是彈性體，從而通常是通過擠壓和軋制成薄片來完成其制造過程。上述混合物轉變成帶狀或薄片狀后，提供一種一般多少柔性的長期穩定的產品，并可容易地通過切割和/或沖切加工制成我們想要的各種形狀的元件。
磁性材料經過永久磁化，以便制成的元件能起永久磁鐵作用，其磁場須有足夠的場強，使得能附著在能被磁性吸引的表面(例如鐵片或鋼片的表面)上，甚至隔著一張紙或薄紙板也能附著。許多磁性材料和由其制成的薄片材料本身通常是暗色的，因此通常將這些磁體膠粘到一種可印刷基材(例如紙和塑料)上。從而可將裝飾性圖案和/或其它信息印到這些紙或塑料上。這種材料的一種通常的用法，是在薄而平坦的磁體的外部表面有裝飾性圖案和/或宣傳信息，包括直接郵寄的、插在報紙中的和其它形式的廣告、箱體頂面、商家優待券、名片、日歷、賀卡、明信片、以及其它信息。
這些磁體件可以放在能被磁性吸引的表面(例如冰箱、文件柜、或其它表面)上直接用作通知，也經常用來固定例如便條，處方，名單，小孩的藝術作品，備忘提示等等的紙張。
在這些物件的通常生產中，有多種生產廠家介入。例如，印刷廠家生產印刷品，可制成寬的卷材或一張張薄片。如果是卷材，則要將卷材切割成單張薄片，再裝運到磁性材料生產廠家，在那里通過使用膠粘劑層將磁性材料和印刷品膠粘在一起。印刷廠家也可購得或以其它方式獲得磁體，使用膠粘劑層將印刷品膠粘到磁體上。或者是將印刷品和磁體裝運到另一種廠家，在那里膠粘在一起。
在此領域仍有必要簡化這些磁體的生產過程。
發明概述本發明涉及可印刷磁性組合件的整體生產方法，在此法中，至少一層磁性層直接形成，不需要通過膠粘劑層就能連接到可印刷基材層上。該磁性層和可印刷基材之間的附著力足夠大而不需再用膠粘劑。此法可以在一個單一過程中形成一層磁性層并將其連接到可印刷基材上。磁性層的形成和連接過程是在高溫下進行的，此溫度高到足以使磁性層轉變成柔韌的或可塑的形態。
本發明方法也可進一步包括一個磁化步驟，此步驟可在磁性層加熱到高溫時進行，也可在磁性層冷卻到環境溫度后再進行。
磁性層至少由一種磁性材料和一種熱塑性材料構成，磁性材料的重量百分數大約占70-95％，熱塑性材料的重量百分數大約占5-30％。
在本發明的一個實施方案中，磁性材料具有通式M2+O6Fe2O3(M2+Fe12O19)，式中，M代表兩價金屬，較適宜的是鋇，鍶，或鉛。在有些實施方案中，聚合物粘合劑至少包括一種無定形聚丙烯。
本發明方法還包括將磁性層在高溫條件下直接施加到可印刷基材上，此時磁性層處于柔韌的或可塑的狀態。本發明方法的好處是不需要再使用膠粘劑層。
附圖簡述

圖1是本發明一個磁性組合件的截面2說明本發明的一個實施方案，磁性組合件以較小的隔開區域位于可印刷基材層上。
圖3說明一個實施方案，磁性組合件與可印刷基材層在長度和寬度上基本相等。
圖4A所示是提供在一個物體上的本發明磁性標示組合件透視圖。
圖4B是如圖4B所示的另一個實施方案，磁性組合件還有個上覆蓋層疊物。
圖5是本發明磁性組合件的一個具體實施方案，是從一大張或卷材上裁剪下來的單張。
圖6是如圖5所示的另一個具體實施方案，磁性層位于大張或卷材的可印刷基材的一些隔開的區域。
圖7是本發明一個具體實施方案的透視圖，一大疊單張磁性組合件。
圖8說明了本發明磁性組合件的一個具體實施方案。
圖9說明了本發明磁性組合件的另一個具體實施方案。
圖10說明了本發明磁性組合件的另一個具體實施方案。
圖11是本發明磁性組合件的一個具體實施方案的側視圖，進一步包括一個可剝離襯里和一個上覆蓋層疊物。
圖12是圖11所示具體實施方案的一個俯視圖，上覆蓋層疊物還包括一些孔。
圖13顯示了圖11和圖12以單張形式表現的具體實施方案。
圖14是本發明磁性組合件的另一個具體實施方案的側視圖。
圖15是圖14所示具體實施方案的俯視圖。
首選實施方案的詳細描述以下的描述僅僅是一些示例性說明，本發明的范圍并不局限于這些描述。本領域的技術人員可以認識到本文所采用的一些實施方案的各種各樣的替代方案和變更方案。
本發明涉及一種制造可印刷磁性組合件的新穎方法、一種磁性組合物和由其制成的制品。
磁性基材層包含一種磁性材料，其重量百分數為適宜范圍大約為75-95，較好范圍大約為80-92，最好范圍大約為85-90％；磁性基材層還包含一種聚合物粘合劑，其重量百分數為適宜范圍大約為5-25，較好范圍大約為8-20，最好范圍大約為10-15％。磁性材料均勻地分散在聚合物粘合劑中。
本文所述的“磁性”(用于形容基材、制品、物件等)是指任何具有永久磁性的或者是容易進行永久磁化的材料。
尤其適用于本發明的磁性材料包括具有通式(M2+O6Fe2O3)M2+Fe12O19的鐵氧體，這里的M代表鋇和鍶。
其它適用于本發明的磁性材料包括式子為RCO5的稀土鈷磁體，這里的R是一種或多種稀土金屬元素，例如釤或鐠、釔、鑭、鈰等。
本發明中的磁性材料還包括其它一些特定例子，例如錳鉍，錳鋁等等。
本發明的方法并不局限于任何一種特定的磁性材料，因此本發明的范疇也不局限于此。雖然上述的材料可具體應用于本發明的方法中，但其它的容易永久磁化的材料也可應用。
磁性組合物最好包含大約70％(重量百分數)或更多的磁性材料，以便在實際應用中有足夠的吸引力。但從生產的角度考慮，包含超過95％的磁性材料是不切實際的，要在粘合劑材料中連接如此多的磁性材料也是困難的。再有，包含95％的磁性材料也會產生粗糙的表面，因為磁性材料往往是以粉末的形式提供的。
成品的磁感應強度是受以下因素影響的混合物中磁性材料或磁性粉末的量、表面積、厚度、磁化方法(例如磁性粉末顆粒是否取向)。
熱塑性材料，在工業中常被稱作熱塑性粘合劑。可用于本發明的適宜的熱塑性粘合劑包括容易在諸如下文所述的熱塑或熱熔處理設備上與磁性材料一起加工處理的聚合物材料。這些熱塑性材料包括熱塑性彈性體和熱塑性非彈性體或者是它們的混合物。
熱塑性組合物可基于以下因素進行選擇所使用的可印刷基材的類型，以及熱塑性組合物和可印刷基材之間能獲得的粘合力。
本發明中所適用的熱塑性彈性體包括(并非只有這些)天然和合成橡膠以及橡膠狀嵌段共聚物，例如丁基橡膠、氯丁橡膠、乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯聚合物(EPDM)、聚異丁烯、聚丁二烯、聚異戊二烯、苯乙烯-丁二烯(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-異戊二烯(SI)、苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)、聚酯彈性體、聚氨酯彈性體等等以及它們的混合物。只要是可適用的、本發明的范疇還包括上述物質的共聚物。已有商業化生產的熱塑性彈性體有SBS、SEBS、或SIS的共聚物、包括Kraton聚合物公司生產的商品名為KRATONSG(SEBS或SEP)和KRATON D(SIS或SBS)的嵌段共聚物；Dexco化學公司生產的商品名為VECTORS(SIS或SBS)的嵌段共聚物；Atofina公司生產的商品名為FINAPRENE(SIS或SBS)嵌段共聚物。
非彈性體的聚合物包括(并非只有這些)聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯以及它們的共聚物和三元共聚物、例如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-n-丙烯酸丁酯(EnBA)、乙烯-(甲基)丙烯酸甲酯(包括乙烯-丙烯酸甲酯(EMA))、乙烯-(甲基)丙烯酸乙酯(包括乙烯-丙烯酸乙酯(EEA))、乙烯與至少一種C3-C20的α-烯烴的互聚物、聚酰胺、聚酯、聚氨酯等等(僅列舉了一部分)、以及它們的混合物。只要是適用的、上述物質的共聚物也可應用于本發明中。
本文中適用的聚合物的例子，可參見美國專利US 6262174，此專利全都參考結合于本文中。具有高的熱粘性的聚合物特別適用于本發明中。熱粘性是普通技術人員都知道的專業術語。
已有商業化生產的非彈性體的聚合物包括(僅僅列舉了一部分)以下公司生產的EnBA共聚物Atofina公司(商品名為LOTRYL)、ExxonMobil公司(商品名為ESCORENE)、Du Pont de Nemours公司(商品名為ELVALOY)；也包括ExxonChemical公司生產的EMA共聚物(商品名為OPTEMAO)；還包括以下公司生產的EVA共聚物Du Pont公司(商品名為ELVAXS)、Equistar公司(商品名為LTLTRATHENE)。
在本發明的有些實施方案中，粘合劑包括至少一種聚烯烴或聚α-烯烴或它們的共聚物或三元共聚物。適用的聚烯烴包括(并非只有這些)無定形的(即不規則的)聚α-烯烴(APAO)，例如無定形的丙烯均聚物、丙烯/乙烯共聚物、丙烯/丁烯共聚物和丙烯/乙烯/丁烯三元共聚物；全同立構聚α-烯烴；以及乙烯和至少一種α-烯烴的線性或大體線性的互聚物，例如乙烯和1-辛烯、乙烯和1-丁烯、乙烯和1-己烯、乙烯和1-戊烯、乙烯和1-庚烯、以及乙烯和4-甲基-1-戊烯等等。在有些實施方案中，最好能使用少量的其它聚合物與聚α-烯烴一起，例如馬來酐接枝的聚合物已被用來改善潤濕性和粘合力。也可使用其它的化學接枝物質，但馬來酐是使用得最多的。通常只需使用百分之幾(1-5％)的接枝，并最好是應用于乙烯或丙烯的共聚物。
術語“聚烯烴”和“聚α-烯烴”常可交替使用，實際上常交替使用來描述無定形聚丙烯(均聚物，共聚物或三元共聚物)。此類物質的詳細描述，可參見美國專利US 5482982，US 5478891和US 5397843，4857594，以上每一個專利全都參考結合于本文中。
術語“α”用來指出取代基或取代基團在有機化合物中的位置。
本文中的術語“共聚物”和“互聚物”是指具有兩個或更多不同共聚單體的聚合物，例如二元共聚物，三元共聚物等等。
已有商業化生產的適用于本發明的無定形聚烯烴包括Huntsman聚合物公司生產的名為REXTACS的商品，包括聚丙烯均聚物，丙烯/乙烯共聚物和丙烯-丁烯共聚物；Hills公司生產的名為VESTOPLAST APAO的商品，包括均聚物和共聚物，也包括丙烯/乙烯/丁烯的三元共聚物；還有Rexene公司生產的產品以及在Kingsport，TN的Eastman公司生產的名為EASTOFLEX的商品。
聚烯烴和至少一種α-烯烴的共聚物包括茂合金屬催化的聚烯烴(乙烯和至少一種α-烯烴的互聚物)，此類產品在以下公司里已有商業化生產Exxon公司(商品名為EXACTS)、DupontDow Elastomers公司(商品名為ENGAGED)、以及Dow公司(商品名為AFPINITY)。
在一個具體的實施方案中，粘合劑是一種無定形的聚α-烯烴，可從Eastman化學公司獲得(商品名為EASTOFLEX)。當用于與磁性材料相結合時，無定形的聚α-烯烴表現出了與可印刷基材之間極好的粘合力，而不需要另外的組合物。但是，有些聚合物材料需要添加增粘樹脂、增塑劑等其它的物質來提供足夠的粘合力。加入低分子量的增塑劑和/或增粘樹脂也可改變磁性組合物的流變學特性和/或降低其熔融粘度，從而改善磁性組合物的可加工性。
適用于本發明的聚合物材料可以一起使用。此外，本文未具體描述的其它一些聚合物也可應用于本發明中。上述一系列例子僅僅是示例性說明，本發明的范疇并不局限于這些例子。本領域的技術人員知道大量的可應用于本發明中的聚合物材料。
增粘樹脂可從多種來源獲得，包括上述的許多公司，還包括Eastman化學公司生產的商品名為EASTOTAC的烴類增粘樹脂；ExxonMobil公司生產的商品名為ESCOREZ的石油烴樹脂；Hercules公司生產的商品名為PICCOTAC和PICCOLYTE的多萜樹脂；Goodyear公司生產的商品名為WINGTAC的石油烴樹脂；Hercules公司生產的商品名為REGALREZ的烴類樹脂和商品名為REGALITE的氫化芳烴樹脂等等。
增塑劑可從許多來源獲得，包括增塑油，增塑油通常是以石油為原料生產出來的，所以可以從各種各樣的石油公司獲得。
有時也可將蠟加入到磁性組合物中，用來降低熔體粘度和/或改變流變學特性。
其它也可使用的成分包括(并非只有這些)抗氧化劑、染料或顏料、紫外吸收劑等等。本領域的技術人員熟悉這些可用的成分，通常只要加入低濃度，不可對磁性組合物的物理特性起不利影響。
上述的一系列材料僅僅是示例性的說明，決不是要將可應用于本發明中的其它材料排除在外，本發明的范疇也不局限于上述材料。
可印刷基材與磁性組合物之間所需的粘合劑的量隨具體用途和所使用的可印刷基材的不同而不同。如果可印刷基材是諸如紙之類纖維質材料，則要求磁性組合物有足夠的粘合力能移去可印刷基材上的纖維。但是不能移去纖維并不意味粘合力弱。例如，不會脫層可能表示已有足夠的粘合力。其它類型的基材，比如織物、塑料或金屬基材，可能要求磁性層和可印刷基材層不會輕易剝離，或不會脫層。
磁性層和可印刷基材之間的粘結強度可用本領域已知的方法來測定，例如使用180°或90°剝離法。這些方法見于ASTM測試方法中。要從基材上剝離磁性層所需力的大小取決于最終用途和可印刷基材。在有些用途中，200到400克/英寸的剝離力便己足夠，400-450克/英寸是其上限，而有些用途中所需的剝離力可高達1000-1500克/英寸或更大。例如，對于熱固性的聚合物組合物，剝離力可達1000-1500克/英寸或更大。
制備的磁性組合物要求在環境溫度下只有一點或沒有表面粘性。粘合劑及其混合物對剪切速率十分敏感，表現出賓漢塑性流的特性。在熱熔融狀態，其粘度在300°F(大約150℃)時可以低到4000cp或高到200,000cp。由于溫度是影響粘度的重要因素，不難做到在溫度高達大約600-650°F(大約315-345℃)的熔融溫度時進行擠壓涂敷。
磁性組合物涂敷到基材上的溫度與擠壓機里的溫度有很大不同。當磁性組合物離開擠壓機和涂敷模頭，形成磁性層之后，可能已進行了很大程度的冷卻才將已形成的磁性層涂敷到可印刷基材層上。但磁性組合物仍要保持一定的高溫，使得磁性層和可印刷基材層之間具有足夠的粘合強度。
磁性材料和熱塑性粘結劑和/或其它成分在較高溫度下使用標準的熱塑性混合設備進行混合，這樣的設備有擠壓機，Baker Perkins混合機，Banbury混煉機，單螺桿或雙螺桿擠壓機，Farrell連續混合機，以及高剪切混合設備。
磁性混合物配成后可制成一定的形態，例如板條，小球，或本領域已有的各種適合于向擠壓機或其它熔融加工設備給料的形態，然后再裝運到涂敷廠家。涂敷廠家將在涂敷工段采用高壓的單螺桿擠壓機或其它設備使磁性混合物熔化，并施加壓力使得磁性混合物通過涂敷模頭，例如縫形模頭，回轉篩或模頭或其它此類涂敷模頭。例如，擠壓機和其它的熱熔化設備可將磁性組合物直接供給涂敷模頭。在磁性組合物的擠壓和其它熔融加工過程中，其溫度要高到足以使磁性組合物熔化，即變成了熔體或液體狀態。
在本發明的另一個方案中，各種各樣的成分可以以小球，板條等其它形態分別供給到擠壓機中。例如，若使用一種以上的熱塑性粘合劑材料，它們不必在供給擠壓機前就已以小球或板條的形式混合。它們可以以小球或板條的形態分別供給到擠壓機中。
涂敷廠家可以采用本領域已有的各種各樣的涂敷方法。適用的將磁性組合物涂敷到可印刷基材上的方法包括(并非只有這些)縫形模頭涂敷、輥式涂敷、逆轉輥式涂敷、羅拉刮刀照相凹版式涂敷，逆轉直接照相凹版式涂敷，氣刮涂、縫口孔板涂敷、熱絲篩印刷等等。
在本發明的一個實施方案中，縫形模頭涂敷法與單螺桿擠壓機結合在一起使用。
在本發明的另一個實施方案中，采用了工業上稱作“輪轉印刷”(flex-o-press)的方法。本文中所說的術語“輪轉印刷”是指一種四輥式涂敷方法。第一輥用來加熱，其轉速通常為第二輥的一半。第二輥用來運送熱塑性材料/磁性材料的混合物。第三輥是一個滾筒板式輥，它是一個涂有硅樹脂橡膠的輥，并且其表面設計成一定的具有許多凸起區域的圖案，從而能將本發明的磁性組合物以一預定的圖案涂敷在可印刷基材上。第三輥與第二輥之間稍微有接觸，并將熱塑性材料/磁性材料的混合物轉移到第四輥。參見“輥式涂敷”，R.T.Schorenberg著，《現代塑料百科全書》，1984-1985，202-203頁(Roll Coatingby R.T.Schorenberg，Modern Plastic Encyclopedia，1984-1985，pp.202-203)，其文全都參考結合于本文中。另一篇有價值的參考文獻是《涂敷技術手冊》，第二版，Satas和Tracton著，Marcel Dekker公司出版，2001(CoatingsTechnology Handbook，2nd Edition，Satas and Tracton，Marcel Dekker，Inc.，2001)，此文獻也參考結合于本文中。加工設備包括一個冷卻輥為的是提高制成的至少包括一種磁性材料和一種熱塑性材料的磁性組合物的冷卻和固化速度。這有利于更快地將制成的組合物加工成為卷材或薄片。
轉動的線速度可在高達500英尺/分鐘或更高的范圍內變化。不同的是，以前方法允許的線速度只有40-80英尺/分鐘。因此本發明可采用的線速度大大快于目前所使用的方法。其線速度受到擠壓機和本發明中其它涂敷設備的限制，同樣也受到以下因素的限制所使用的模頭、噴嘴或其它涂敷模頭的類型和尺寸、所使用的壓力、磁性組合物的粘度、以及涂敷過程中的溫度，(如本領域普通技術人員所熟知)的。
本發明可采用任何一種將熱塑性磁性組合物在使其變成柔性或可塑形態的高溫下直接涂敷到可印刷基材的方法。使用本發明的這種方法，熱塑性磁性組合物可以以各種希望的形狀或形式直接附著到目標基材上，而不需要額外的膠粘劑。因此，制成的磁性層可在一個單元或單個步驟中形成并結合到可印刷基材上。
與此不同，先前的方法則需要多個步驟磁性層的形成，磁性層的切割，然后通過使用另外的膠結劑層將磁性層膠粘到基材上形成磁性組合件。磁性層的供給可以以卷材的形式，也可以根據將磁性層用途預先切割成所希望的形式，然后粘合到可印刷基材上。而本發明則可以做到整個磁性組合件在一個步驟里形成。因此，本發明的方法比先前的方法更加有效。
使用本發明的方法，粘合劑和磁性材料在高溫下涂敷到可印刷基材上，這時熱塑性粘合劑是一種柔韌的或可塑的形態。在本發明中磁性組合物的最終形式在足夠高的溫度下，可使得磁性組合物與可印刷基材之間有充足的潤濕程度和粘合強度。當然粘合力的大小也決定于所采用的粘合劑組合物。有些粘合劑可比其它粘合劑提供更大的粘合強度。
本發明的方法中，磁性組合物所要粘合上去的基材包括紙張或紙類產品、紙板、塑料或聚合物材料、金屬、可剝離襯里(例如硅樹脂可剝離襯里)，織物等等。也可結合使用這些基材。例如，在有些實施方案中，可剝離襯里可與另一種可印刷基材結合使用，它們各在磁性層的一面上。包含可印刷基材層和磁性層的磁性組合件，可以在使用時從可剝離帶上剝離下來。
所需的涂敷溫度取決于各種各樣的因素，包括熱塑性粘合劑的熔化溫度、制成的磁性組合物的粘度等等。熔化溫度和粘度的變化不僅取決于所使用粘結劑的類型，也取決于上述可以加入磁性組合物的各種其它的成分。粘度或熔化溫度越高，就需要更高的溫度來順利涂敷磁性組合物。一般來講，熱塑性材料涂敷的溫度大約為275-375°F(大約135-190℃)，也有比此高或低的溫度情況。例如，粘度十分低的熱塑性材料涂敷的溫度可低到大約190°F(大約90℃)。一些熱塑性材料涂敷的溫度則可高達大約400°F(大約205℃)或更高，例如聚酰胺材料通常在大約400°F的溫度涂敷。甚至可以超過650°F。但是，對大多數的熱塑性材料來講，較高的溫度會導致材料更快地退化。一個常使用的涂敷溫度范圍是大約325-375°F(大約205-190℃)，最常用的是350°F(大約175℃)。在本發明的一個實施方案中，使用了聚丙烯材料并在超過400°F(205℃)的溫度涂敷。然而，使用擠壓技術時，聚乙烯一般是在高于600°F(306℃)的溫度并以高擠壓速率進行擠壓。
進行涂敷的溫度要足夠高到可以降低熱塑性材料的粘度，從而使得熱塑性材料可以牢固地附著在可印刷基材上。這包括滲透到或“浸濕”要進行涂敷的基材表面。熱塑性材料與基材之間要有足夠的粘合力，以避免出現基材上的脫層現象。
使用本發明的方法，磁性組合物可以方便地以薄層形式涂敷，厚度大約為0.002-0.030英寸(大約50-765μ，大約2-30密爾)，較好大約為0.002-0.020英寸(大約50-510μ，大約2-20密爾)，最好大約為0.002-0.012英寸(大約50-305μ，大約2-12密爾)。本發明也可涂敷成更薄的粘合劑/磁性材料混合物層。與此不同，先前的擠壓和軋制方法無法涂敷厚度小于4-8密爾的磁性層，通常其厚度要大于10密爾。
在本發明的一個實施方案中，磁性組合物可在成為可塑狀態的高溫下涂敷成帶狀到可印刷基材上。磁性組合物以帶狀涂敷到基材上時，可以是與可印刷基材同樣的長度和寬度，也可以間斷地涂敷在基材上呈預先選定的一些分隔區域。此外，幾可以在基材上同時涂敷幾條磁性組合物帶子，也可以間歇地涂敷形成一個不連續的圖案。生產線可以配備一些設備，將涂敷上去的帶子壓緊在可印刷基材上。例如，可采用冷卻輥來達到此目的。
帶子的表面也可與一磁化輥接觸，該磁化輥可以使帶子表面光滑、冷卻和磁化。當經過以上步驟后，趁帶子仍然是液體時，提供一個稱作“取向”的提高磁性的效果。帶子可以采用的厚度為大約0.002-0.020英寸(大約50-510μ)。
從廣義來講，本發明的這種方法可以做到在一個單一的步驟中形成磁性組合物并將其涂敷到可印刷基材上。磁性層的寬度、厚度和長度可分別達到所希望的尺寸，可以使得覆蓋整個可印刷基材，既能與可印刷基材在尺寸上具有同延展性，或者僅覆蓋基材上的一些隔開的區域。此外，磁性組合物在涂敷時，也可以通過諸如上述涂有硅樹脂橡膠的輥(例如輪轉印刷機)來形成一定的圖案。
再有，可基本上同時形成磁性組合物和將其附著到可印刷基材上成為成品。其厚度和寬度，或者是厚度，寬度和長度可成為其最終固定的形式。本文所述的“基本上同時”是指發生在同一個生產過程中。
在生產過程中，可以在磁性組合物涂敷到可印刷基材之后，在生產線上沿基材的整個寬度施加磁場來使磁性組合物完全磁化。有時磁化步驟可以放在印刷之后，或放在下文所述的將制品通過剪切、沖切或沖孔變成所希望的尺寸和形狀之后進行。
另外，磁化步驟也可以趁熱塑性粘合劑加熱到高溫時進行。這樣可導致磁性顆粒取向，與在環境溫度下磁化的同樣的制品相比，結果其磁感應強度有顯著的提高。參見Sawa 4022701和Ito 6190513。
有時，可以在可印刷基材與磁性層附著以前或以后將標記(即要印刷的內容)印到可印刷基材上。為了生產上的簡便，可能要求在可印刷基材與磁性層附著后進行印刷。但有時不需在可印刷基材上進行印刷。例如，生產磁性便條單時就不需印刷。這就允許用戶隨后寫上他們的便條或通知內容。
一旦要印刷的內容已印到可印刷基材上，可將油漆、薄膜或其它保護性表面施加在已印刷基材的表面上，可以改善其外觀。如果必要的活，這些或類似的材料也可施加在磁性層的外表面上，以阻止此組合件互相之間或與其它基底發生意外的“粘連”。
一旦整個的磁性組合件已經生產成卷材或薄片，可以通過切割、沖孔，沖切等方式將其制成所希望的形狀。激光切割便是一種方法，它可將薄片和卷材制成各種各樣的制品。
圖1所示為用本發明方法制造的磁性組合件10。磁性層12不使用其他粘性層連接在可印刷基材層14上。
圖2所示為本發明一個具體實施方案10，磁性層14涂敷在可印刷基材12的一個區域上。
圖3所示為本發明磁性組合件的另一個具體實施方案10，磁性層14與可印刷基材層12，在長度16和寬度18上是基本上可共同伸展的。
本發明的一個具體實施方案中，磁性組合件是一層磁性標示組合件，它包括磁性層14和具有所需標記或信息印在其上面的可印刷基材層12。
圖4A所示為本發明的一個磁性標示組合件10，它包括可印刷基材層12和連接于其上的磁性層14。磁性層還連接于一層可剝離襯里26。可剝離襯里包括含有硅樹脂的基材。這可以使用本領域任何已知的方式，例如使用可除去的壓敏膠，例如可除去的熱熔膠或干可剝離膠來實現，盡管在有些實施方案中，并不需要使用膠粘劑。而且，包括可印刷層12，磁性層14和可剝離襯里26的組合件可使用壓敏膠或干可剝離膠(圖中未示)附著于一個物體如包裝，杯子，書，雜志或其他物體22上。這樣的磁性組合件10可以用于商業廣告和促銷目的。
在一個具體實施方案中，磁性組合件是一層磁性標示組合件。磁性標示組合件通過眾所周知的膠粘劑如水基膠粘劑、熱熔膠粘劑或其它類型膠粘劑實現可剝離地附著在基體物件上。這種適當的膠粘劑是壓敏膠，更適當的是可除去的壓敏膠，盡管這種壓敏膠可能是永久或半永久類型的。可剝離襯里按其本性，附著是很困難的，因此采用的膠粘劑的類型不受限制。因此根據采用的可剝離襯里情況，可以采用半永久或永久型膠粘劑，也可以采用非壓敏膠。膠粘劑的選擇，此領域的技術人員是知道的。但是，在任何情況下，都要求膠粘劑與基體物件的粘性比與可剝離襯里的強，使得磁性組合件易于從基體物件上除去。磁性組件被除去后，它就可以貼在磁性表面如電冰箱，櫥柜，磁性公告板或布告欄等上面，達到展示所印刷標記的目的。
一個適合使用在這里的膠粘劑的實施方案，是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物膠乳，更具體地說，是含重量60％固體的水性分散液，該固體包含22.4重量％乙烯和77.6重量％醋酸乙烯酯。這種膠粘劑還可以包含交聯劑和/或一種無機過氧化物、以及本領域眾所周知的其它一些成份。
基體物件可以由任何要求的材料制成，可以有任何結構，只要磁性標示組合件能可剝離地附著在其上面。在上面的實施方案中，膠粘劑位于可剝離襯里和基體物件之間。
圖4B表示另一個實施方案，可印刷基材層12上面還有一個上覆蓋層疊物30，它在可印刷基材層12上，其尺寸基本上與磁性層(圖中未示)至少有基本相等的長度和寬度。上覆蓋層疊物最好是一層透明的聚合物薄膜材料。在這個實施方案中，在磁性層與可剝離襯里之間，或可剝離襯里與物體22之間不需要膠粘劑。上覆蓋層疊物上有一些穿孔，在尺寸上與可印刷基材層12和磁性層(圖中示示)有基本相同的長度和寬度，使得包括可印刷基材層和磁性層的磁性組合件易于除去。可以采用任何數目的孔。較理想的是在組合件的相對兩邊至少有兩個孔。這個實施方案進一步的描述可見關于圖11-13的詳細描述。
上覆蓋層疊物可以有基本相同的長度，而寬度可稍微大一點，或者基本相同的寬度而長度不同。上覆蓋層疊物的所有邊，或相對兩邊可以使用膠粘劑固定在基體物件上。例如，這種膠粘劑可以以薄條、點，或其他形式施加。這種膠粘劑是可除去的，永久的或半永久的壓敏膠或非壓敏膠。這些膠粘劑中較合適的是一種永久的膠粘劑。但是對膠粘劑類型的選擇是嚴格的，優先根據使用者的要求。主要考慮磁性組合件可以從上覆蓋層疊物，也可以從基體物件上除去。例如，可以這樣做，通過使用上覆蓋層疊物上的穿孔線，此時上覆蓋層疊物一部分留在基體物件上，一部分留在磁性組合件上。如果使用了這些穿孔線，較好將孔放在膠粘劑里面。
然后可以破壞這些穿孔線，將磁性組合件從基體物件上除去。在如上描述的使用上覆蓋層疊物的實施方案，可以使用膠粘劑將磁性組合件可以除去地附著于一個可剝離襯里上，但是膠粘劑是不需要的，因為上覆蓋層疊物把磁性組合件固定在基體物件上。除去以后，磁性組合件可以自行附著于一層磁性表面，如電冰箱，櫥柜，磁性布告欄，通知欄等上面。
另一個可選用的實施方案，是磁性組合件10被包裝在一層薄膜，例如聚烯烴或聚烯烴共聚物基薄膜、賽綸、聚酯薄膜或其他此類薄膜中。類似于此的一個用途是書籍裝訂工業或壓敏膠工業，例如雜志包邊，此時將廣告或樣品暫時地附著在雜志或書籍中。而從包裝、書籍、雜志等除去后，此磁性組合件10就能自行附著于一層磁性表面如電冰箱或檔案櫥柜等上面。
圖5表示本發明的從一大張或一卷在分割成小片之前的磁性組合件15，其磁性層14與可印刷基材層12有基本相同的長度16和寬度18。在這個實施方案中。單片如標簽，商業卡等(圖中未示)已經被印在此大張形式的可印刷基材層12上。一個個磁性片24可以用切割、沖壓、沖孔等方法沿穿孔線26從其上面取下來。
圖6所示的是如圖5所示的另一個實施方案，磁性層14呈帶狀壓在可印刷基材層12的一些區域上。在這個實施方案中，顯示了頂部的一條磁性層14，當沿著穿孔線26切割時，可獲得一條磁性組合件。
可以將好幾片結合在一起，使用與工業上所謂的“無線”裝訂相類似的方法。使用這種方法，帶有磁性層的一張張可印刷基材疊加在一起或排列成一疊，夾成一組，然后用膠粘劑結合在一起。將膠粘劑涂敷在疊或組的一外面上，這個疊或組也可以稱為“脊柱”。如果使用壓敏膠的話，可以用一個覆蓋物加附著在脊柱上，保護膠粘劑的粘性。如果使用的是非壓敏膠，它是不發粘的，那就不必使用覆蓋物。膠粘劑可以以噴涂，輥涂或其他方法施加。另一個具體實施方案，使用膠粘劑將一張張磁性片形成疊和組。然后收縮包裝在一起。圖7所示的一疊或一組20張磁性片10。圖8，9，10表示了各種實施方案，都是磁性層14位于可印刷基材12上。在這些實施方案中，可印刷基材是空白紙，當然，紙可以個性化，也可以有信息印在上面。
圖11是本發明所生產的一層磁性組合件50的實施方案的截面圖。磁性層14緊貼在可印刷基材層12上，不使用膠粘劑層。有個可剝離襯里26，緊貼著的磁性層14。在這個實施方案中，采用上覆蓋層疊物28與組合件保持在一起。上覆蓋層疊物上有穿孔線30，可以用來從可剝離襯里26取下包括可印刷基材層12和磁性層14的磁性組合件10。在這個實施方案中，沒有使用膠粘劑把可剝離襯里26固定在磁性層14上。圖12表示了穿孔線30位于上覆蓋層疊物28上的俯視圖。上述情況也可以位于一大張形式如圖13所示的60上。
在一個特定的實施方案中，上述的磁性組合件是一個磁性標示組合件。
圖11-13所示的組合件有四層結構，其截面如圖11所示。在這個實施方案中沒有使用膠粘劑。整個組合件包括可剝離襯里26、磁性層14、可印刷基材層12和一個透明的上覆蓋層疊物28。
圖14所示為另一個實施方案，其中涂敷上去的磁性層14是一些分隔開的區域15。此組合件是兩層結構，只有可印刷基材層12和磁性層14。可印刷基材層12有穿孔線30與每一個磁性片區域15的邊界基本上符合，使得本發明的包括可印刷基材層12和磁性層14的各個磁性組合件10容易從這大張60上取下。磁性片15直接附著在可印刷基材層12上。圖15表示了如圖14所示一大張磁性片的俯視圖，它顯示在可印刷基材層12上的穿孔線30與一個個磁性片15相符合，使得該磁性片15易于切開。
上述各圖說明的僅僅是本發明的一些實施方案，只起到舉例性說明的目的，并不限制本發明的范圍。
將磁性組合物直接涂敷于可印刷基材上的本發明方法，能夠將所有其他步驟包括在本發明的整體制造過程中。各個步驟如印刷、涂敷以及通過切割，壓印，沖孔等手段使得制品成型的各個步驟的組合都可包括在這個整體過程中。
通過這種方法生產的制品包括，但不限于促銷單、賀卡、郵政卡、商業廣告卡、磁性商業卡、指定提醒單、公告、廣告、贈券、標簽、日歷、程序表、旅行注意事項、圖片框及其他信息目的的制品，都有一層磁性表面結合在一個可印刷表面上，能自行附著在一個金屬表面上供展示之用。
公告卡包括諸如嬰兒公告、送禮會、結婚紀念日、周年紀念日、晚會、“我們已搬家”等等公告。
促銷單包括諸如飯店廣告、自動服務、獸醫診所、房地產代理商、草坪料理服務、保險代理商等。這些促銷單通常包括電話號碼和地址。進一步加上日歷可以增加其使用在冰箱上的機會。
其他例子包括程序表，如運動會程序表、校歷等。
這些制品僅僅是用作舉例的目的，并不用來限制本發明的范圍。本發明的磁性組合件有大量的用途，本領域的人員當會了解如何使用這些磁性組合件及其改善形式，不在這里描述。
上述制品可以通過直接郵寄，或加到雜志，報紙中分發出去。
本發明的磁性組合件也可以用于兒童玩具中，例如磁性紙洋娃娃或人物圖象、能自行附著于磁性布告板的字母和數字。
上述披露只是用來說明，是說不完的。這些說明對于本領域的人員來說可以提示許多改變和變通的實施方式，它們都包括在本發明權利要求書內，在這里“包括”意思是“包括，但不限于”。那些熟悉技術的人可以理解等同于這里所描述的種種其他實施方案，因此這些等同實施方案也被權利要求書所包括。
而且，從屬權利要求中所體現的特征，可以各在本發明范圍內以其他方式與其他特征相互合并，所以本發明可以理解為也涉及具有從屬權利要求的特征的其他可能組合的實施方案。例如，為了權利要求書公開的目的，根據所有前面的權利要求，任何從屬的權利要求應被寫成變換地多樣的從屬形式，前面的權利要求中含有這些從屬權利要求中提到的先行詞，這樣的話，這種多樣的從屬格式是一種在專利權內可以被接受的格式。(例如，直接從屬于權利要求1的每一個權利要求，應被變換地認為從屬于所有以前的權利要求。)在專利權內多樣的從屬權利要求格式是受限制的，后面的每一個從屬權利要求應被變換地寫成各自從屬權利要求的格式，它創造一個對于前面具有先行詞的權利要求的從屬性，而不是對于其后權利要求中所列事項的從屬性。例如，權利要求3可以變換地認為是從屬來源于權利要求1和2，權利要求4可以變換地認為是從屬于權利要求2-3，權利要求5可以變換地認為是從屬于權利要求1-3，權利要求6可以變換地認為是從屬于權利要求1-4等等。
本領域的技術人員可以理解其他等同于這里將要描述的一個具體實施方案的其它實施方式，因此這些等同實施方案也被權利要求書所包括。
下面非限制性實施方案，用來進一步說明本發明實施例實施例1購自Eastman Chemical Co.的無定形聚丙烯P#1023與購自HoosierMagnetics的鐵氧體粉末HM410 Starbond以85重量％聚丙烯和15重量％鐵氧體顆粒的比例混合。所生成的混合物在325-375°F(約165-190℃)，用擠出機/槽口模頭在可印刷的紙質基材上涂敷成帶。該帶的厚度變化范圍在0.003-0.012英寸(μ到μ)。
對于隔開的帶狀涂層，測試時速度變化范圍為250-500英尺/分鐘，對整個覆蓋的帶狀涂層，速度范圍約為80英尺/每分鐘。
權利要求
1.一種磁性組合件的形成方法，這種磁性組合件由至少一層具有一定厚度、寬度和長度的磁性層和至少一層具有一定厚度、寬度和長度的可印刷基材層組成，方法包括以下步驟a)提供一種包含70-95重量％至少一種磁性材料和5-30重量％至少一種熱塑性粘合劑的熔化的磁性組合物；b)在高溫下，使所述磁性組合物形成所述磁性層；c)在高溫下，當所述磁性層處于柔性狀態時，直接將其涂敷于可印刷的基材層上。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的施加步驟b)以最終制品的厚度和寬度將所述磁性層固定到所述的可印刷基材層上。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的施加步驟b)以最終制品的厚度、寬度和長度將所述磁性層固定到所述的可印刷基材層上。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括將所述的磁性組合件經過一個強磁場的處理，足以在這個組合件中產生永久性的磁效應。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于當將所述的磁性組合件接受強磁場處理時，磁性組合物處于高溫狀態。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述磁性組合物冷卻到室溫。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于在形成方法中，在所述的涂敷步驟之后，進行磁化步驟。
8.如權利要求1所述的方法，進一步包括在所述可印刷基材上進行印刷的步驟。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性組合件以卷的形式形成在卷材上。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性組合件形成為片狀形式。
11.形成墊子制品的方法，所述方法包括采用權利要求1所述的方法形成許多片狀磁性組合件，把這些片狀組合件層疊在一起，形成疊式墊子。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于用膠粘劑或收縮包裝的方法將所述的許多片狀組合件結合在一起。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述涂敷溫度約在135-190℃。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述形成方法包括選自輥涂、凹槽輥涂布、絲網印刷和縫形模頭涂敷的步驟。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述形成方法包括擠壓。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性材料有以下通式；M2+O6Fe2O3式中，M代表兩價金屬。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述兩價金屬是鋇，鍶，鉛或它們的混合物。
18.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熱塑性粘結劑包含至少一種選自天然橡膠、嵌段共聚物、聚烯烴、聚α-烯烴、聚酯、聚酰胺、尼龍，聚氨酯以及它們的共聚物或混合物的組分。
19.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述熱塑性粘結劑包含至少一種聚α-烯烴。
20.如權利要求19所述的方法，其特征在于所述至少一種聚α-烯烴是無定形聚丙烯或者乙烯和至少一種α-烯烴的互聚物。
21.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性材料顆粒的粒度約為40微米或更小。
22.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一層磁性層的厚度在50-765μ。
23.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一層磁性層的厚度在50-510μ。
24.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一層磁性層的厚度在50-305μ。
25.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性組合物以至少一根帶子的形式涂敷于所述的可印刷基材。
26.權利要求25所述的方法，進一步包括壓制步驟，把所述的至少一根帶子壓在所述的可印刷基材上。
27.如權利要求25所述的方法，其特征在于所述至少一根帶子是用冷卻輥壓在所述的基材上。
28.如權利要求25所述的方法，其特征在于所述至少一根帶子與所述的可印刷基材大體上有相同的長度和寬度。
29.如權利要求26所述的方法，其特征在于所述至少一根帶子在所述的可印刷基材是不連續的。
30.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述可印刷基材層是紙、金屬、織物或塑料。
31.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述可印刷基材層還用清漆、天然漆，薄膜或它們的混合物進行處理。
32.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性層進一步連接可剝離襯里。
33.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述可剝離襯里通過使用膠粘劑膠粘在物體上。
34.如權利要求33所述的方法，其特征在于所述物體是雜志、書、食品包裝袋、飲料包裝盒、信封或盒子。
35.權利要求32所述的方法，進一步包括一個把所述的磁性組合件從所述的可剝離襯里上取下的步驟。
36.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述磁性組合件還有個上覆蓋層疊物在所述的可印刷基材層上。
37.如權利要求32所述的方法，其特征在于所述上覆蓋層疊物以與所述的磁性組合件大致相同的尺寸進行穿孔。
38.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述制品是提醒單、商業卡、賀卡、郵政卡、標簽、廣告、贈券、日歷、程序表、收據或促銷卡的形式。
39.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性層與所述的可印刷基材層是連續的。
40.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性層以不連續的圖案涂敷在所述的可印刷基材層上。
41.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性層與所述的可印刷基材層具有相同的長度和寬度。
42.一個能粘貼到磁性表面的制品，有至少一層可印刷基材層和至少一層磁性層，通過如權利要求1所述的方法制成。
43.一種形成磁性組合件的方法，這種磁性組合件由至少一層磁性層和至少一層可印刷基材層組成，方法包括以下步驟a)提供一種包括70-95重量％的至少一種磁性材料和5-30重量％的至少一種熱塑性粘結劑的熔化狀態的磁性組合物；b)將所述磁性組合物形成所述磁性層；c)在高溫下，趁所述磁性層處于柔性狀態時，直接將它涂敷于一層可印刷的紙質基材上。其特征在于，在所述磁性層和所述可印刷基材層之間有足夠的附著力。
44.能附著到磁性表面的制品，所述制品有至少一層可印刷基材層和至少一層磁性層，能通過如權利要求43所述的方法制成。
45.能自行附著到磁性金屬表面的制品，包括a)包含5-30重量％的至少一種聚α-烯烴粘結劑和70-95重量％的至少一種磁性材料的第一磁性層組分，該磁性組合物具有如下結構；b)可印刷材料的第二層其特征在于，不使用膠粘劑層將第一層和第二層附著在一起。
46.如權利要求45所述的方法，其特征在于所述制品是提醒單、賀卡、郵政卡、贈券、標簽、商業卡、廣告、日歷、收據、程序表或促銷卡的形式。
47.如權利要求45所述的方法，其特征在于所述可印刷材料是紙，塑料或金屬。
48.如權利要求45所述的制品，其特征在于第一層厚度約為50-765μ。
49.如權利要求45所述的制品，其特征在于所述聚α-烯烴是無定形聚丙烯或其共聚物，或者乙烯和至少一種α-烯烴的互聚物。
50.能自行附著到金屬表面的制品，包括a)包含5-30重量％的至少一種熱塑性粘結劑和70-95重量％的至少一種磁性材料的厚度約50-765μ的第一磁性層；b)可印刷材料的第二層其特征在于，第一層和第二層附著在一起，且不使用膠粘劑層。
51如權利要求50所述的制品，其特征在于所述熱塑性粘結劑組分是至少一種選自天然橡膠、嵌段共聚物、聚烯烴、聚α-烯烴、聚酯、聚酰胺、尼龍，聚氨酯以及它們的共聚物或混合物的組分。
52.如權利要求50所述的制品，其特征在于所述磁性材料是至少一種具有有以下通式的化合物M2+O6Fe2O3，式中，M代表兩價金屬。
53.如權利要求52所述的制品，其特征在于所述兩價金屬是鋇，鍶，鉛或它們的混合物。
54.如權利要求52所述的制品，其特征在于所述至少一層磁性層的厚度在50-510μ。
55.如權利要求52所述的制品，其特征在于所述至少一層磁性層的厚度在50-305μ。
56.一種磁性組合物，包含a)約5-30重量％的至少一種聚α-烯烴粘合劑，b)約70-95重量％的至少一種磁性材料，
57.如權利要求56所述的組合物，其特征在于所述聚α-烯烴是無定形聚丙烯或者共聚物或三元共聚物；或者乙烯和至少一種α-烯烴的互聚物；或者它們混合物。
58.如權利要求57所述的組合物，其特征在于所述磁性材料有以下通式M2+O6Fe2O3式中，M代表兩價金屬。
59.如權利要求58所述的組合物，其特征在于所述兩價金屬是鋇，鍶，鉛或它們的混合物。
60.一種磁性組合件的形成方法，這種磁性組合件由至少一層具有一定厚度、寬度和長度的磁性層和至少一層具有一定厚度、寬度和長度的可印刷基材層組成，所述方法包括在高溫下將包含70-95重量％至少一種磁性材料和5-30重量％至少一種熱塑性粘結劑的磁性組合物擠壓到一層可印刷的基材層上，形成所述磁性組合物的最終形式。
全文摘要
一種磁性組合件(10，15)的制造方法，此磁性組合件至少含有一層磁性層(14)和一個可印刷基材(12)，方法包括以下步驟制造磁性組合物，此磁性組合物至少包含一種磁性材料和一種熱塑性粘合劑，磁性材料所占的重量百分數大約為70－95％，熱塑性粘合劑所占的重量百分數大約為5－30％；將磁性組合物形成磁性層，具體是將磁性組合物在升溫到熔融狀態條件下，直接涂敷到可印刷基材上而制成的制品。
文檔編號H01F1/00GK1487881SQ01822352
公開日2004年4月7日 申請日期2001年11月21日 優先權日2000年11月26日
發明者R·博杜里斯, R·S·里查茲, R 博杜里斯, 里查茲 申請人:磁性筆記有限公司