磁性基材,组合物和制造方法

专利名称：磁性基材,组合物和制造方法
与相关申请的交叉关系本申请根据以下美国临时申请专利要求优先权临时专利申请号60/253,191(提交日期为2000年11月26日)，此专利申请的的全部内容参考结合于此。
发明的领域本发明涉及一种能自行附着于能被磁性吸引的表面上的可印刷磁性组合件的制造方法，一种用以制造该磁性组合件的磁性组合物以及由其制成的制品。
发明的背景柔性的永磁性材料常制成薄片状或卷材状，并已在市场出售许多年了。这些材料通常是通过将粉末状的铁氧体材料与一种适合的聚合物粘合剂或塑性粘合剂混合成均匀混合物来制造的。该聚合物材料通常是弹性体，从而通常是通过挤压和轧制成薄片来完成其制造过程。上述混合物转变成带状或薄片状后，提供一种一般多少柔性的长期稳定的产品，并可容易地通过切割和/或冲切加工制成我们想要的各种形状的元件。
磁性材料经过永久磁化，以便制成的元件能起永久磁铁作用，其磁场须有足够的场强，使得能附着在能被磁性吸引的表面(例如铁片或钢片的表面)上，甚至隔着一张纸或薄纸板也能附着。许多磁性材料和由其制成的薄片材料本身通常是暗色的，因此通常将这些磁体胶粘到一种可印刷基材(例如纸和塑料)上。从而可将装饰性图案和/或其它信息印到这些纸或塑料上。这种材料的一种通常的用法，是在薄而平坦的磁体的外部表面有装饰性图案和/或宣传信息，包括直接邮寄的、插在报纸中的和其它形式的广告、箱体顶面、商家优待券、名片、日历、贺卡、明信片、以及其它信息。
这些磁体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，也经常用来固定例如便条，处方，名单，小孩的艺术作品，备忘提示等等的纸张。
在这些物件的通常生产中，有多种生产厂家介入。例如，印刷厂家生产印刷品，可制成宽的卷材或一张张薄片。如果是卷材，则要将卷材切割成单张薄片，再装运到磁性材料生产厂家，在那里通过使用胶粘剂层将磁性材料和印刷品胶粘在一起。印刷厂家也可购得或以其它方式获得磁体，使用胶粘剂层将印刷品胶粘到磁体上。或者是将印刷品和磁体装运到另一种厂家，在那里胶粘在一起。
在此领域仍有必要简化这些磁体的生产过程。
发明概述本发明涉及可印刷磁性组合件的整体生产方法，在此法中，至少一层磁性层直接形成，不需要通过胶粘剂层就能连接到可印刷基材层上。该磁性层和可印刷基材之间的附着力足够大而不需再用胶粘剂。此法可以在一个单一过程中形成一层磁性层并将其连接到可印刷基材上。磁性层的形成和连接过程是在高温下进行的，此温度高到足以使磁性层转变成柔韧的或可塑的形态。
本发明方法也可进一步包括一个磁化步骤，此步骤可在磁性层加热到高温时进行，也可在磁性层冷却到环境温度后再进行。
磁性层至少由一种磁性材料和一种热塑性材料构成，磁性材料的重量百分数大约占70-95％，热塑性材料的重量百分数大约占5-30％。
在本发明的一个实施方案中，磁性材料具有通式M2+O6Fe2O3(M2+Fe12O19)，式中，M代表两价金属，较适宜的是钡，锶，或铅。在有些实施方案中，聚合物粘合剂至少包括一种无定形聚丙烯。
本发明方法还包括将磁性层在高温条件下直接施加到可印刷基材上，此时磁性层处于柔韧的或可塑的状态。本发明方法的好处是不需要再使用胶粘剂层。
附图简述

图1是本发明一个磁性组合件的截面2说明本发明的一个实施方案，磁性组合件以较小的隔开区域位于可印刷基材层上。
图3说明一个实施方案，磁性组合件与可印刷基材层在长度和宽度上基本相等。
图4A所示是提供在一个物体上的本发明磁性标示组合件透视图。
图4B是如图4B所示的另一个实施方案，磁性组合件还有个上覆盖层叠物。
图5是本发明磁性组合件的一个具体实施方案，是从一大张或卷材上裁剪下来的单张。
图6是如图5所示的另一个具体实施方案，磁性层位于大张或卷材的可印刷基材的一些隔开的区域。
图7是本发明一个具体实施方案的透视图，一大叠单张磁性组合件。
图8说明了本发明磁性组合件的一个具体实施方案。
图9说明了本发明磁性组合件的另一个具体实施方案。
图10说明了本发明磁性组合件的另一个具体实施方案。
图11是本发明磁性组合件的一个具体实施方案的侧视图，进一步包括一个可剥离衬里和一个上覆盖层叠物。
图12是图11所示具体实施方案的一个俯视图，上覆盖层叠物还包括一些孔。
图13显示了图11和图12以单张形式表现的具体实施方案。
图14是本发明磁性组合件的另一个具体实施方案的侧视图。
图15是图14所示具体实施方案的俯视图。
首选实施方案的详细描述以下的描述仅仅是一些示例性说明，本发明的范围并不局限于这些描述。本领域的技术人员可以认识到本文所采用的一些实施方案的各种各样的替代方案和变更方案。
本发明涉及一种制造可印刷磁性组合件的新颖方法、一种磁性组合物和由其制成的制品。
磁性基材层包含一种磁性材料，其重量百分数为适宜范围大约为75-95，较好范围大约为80-92，最好范围大约为85-90％；磁性基材层还包含一种聚合物粘合剂，其重量百分数为适宜范围大约为5-25，较好范围大约为8-20，最好范围大约为10-15％。磁性材料均匀地分散在聚合物粘合剂中。
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进行永久磁化的材料。
尤其适用于本发明的磁性材料包括具有通式(M2+O6Fe2O3)M2+Fe12O19的铁氧体，这里的M代表钡和锶。
其它适用于本发明的磁性材料包括式子为RCO5的稀土钴磁体，这里的R是一种或多种稀土金属元素，例如钐或镨、钇、镧、铈等。
本发明中的磁性材料还包括其它一些特定例子，例如锰铋，锰铝等等。
本发明的方法并不局限于任何一种特定的磁性材料，因此本发明的范畴也不局限于此。虽然上述的材料可具体应用于本发明的方法中，但其它的容易永久磁化的材料也可应用。
磁性组合物最好包含大约70％(重量百分数)或更多的磁性材料，以便在实际应用中有足够的吸引力。但从生产的角度考虑，包含超过95％的磁性材料是不切实际的，要在粘合剂材料中连接如此多的磁性材料也是困难的。再有，包含95％的磁性材料也会产生粗糙的表面，因为磁性材料往往是以粉末的形式提供的。
成品的磁感应强度是受以下因素影响的混合物中磁性材料或磁性粉末的量、表面积、厚度、磁化方法(例如磁性粉末颗粒是否取向)。
热塑性材料，在工业中常被称作热塑性粘合剂。可用于本发明的适宜的热塑性粘合剂包括容易在诸如下文所述的热塑或热熔处理设备上与磁性材料一起加工处理的聚合物材料。这些热塑性材料包括热塑性弹性体和热塑性非弹性体或者是它们的混合物。
热塑性组合物可基于以下因素进行选择所使用的可印刷基材的类型，以及热塑性组合物和可印刷基材之间能获得的粘合力。
本发明中所适用的热塑性弹性体包括(并非只有这些)天然和合成橡胶以及橡胶状嵌段共聚物，例如丁基橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丙烯-二烯聚合物(EPDM)、聚异丁烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、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-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-异戊二烯(SI)、苯乙烯-乙烯/丙烯(SEP)、聚酯弹性体、聚氨酯弹性体等等以及它们的混合物。只要是可适用的、本发明的范畴还包括上述物质的共聚物。已有商业化生产的热塑性弹性体有SBS、SEBS、或SIS的共聚物、包括Kraton聚合物公司生产的商品名为KRATONSG(SEBS或SEP)和KRATON D(SIS或SBS)的嵌段共聚物；Dexco化学公司生产的商品名为VECTORS(SIS或SBS)的嵌段共聚物；Atofina公司生产的商品名为FINAPRENE(SIS或SBS)嵌段共聚物。
非弹性体的聚合物包括(并非只有这些)聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯以及它们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))、乙烯与至少一种C3-C20的α-烯烃的互聚物、聚酰胺、聚酯、聚氨酯等等(仅列举了一部分)、以及它们的混合物。只要是适用的、上述物质的共聚物也可应用于本发明中。
本文中适用的聚合物的例子，可参见美国专利US 6262174，此专利全都参考结合于本文中。具有高的热粘性的聚合物特别适用于本发明中。热粘性是普通技术人员都知道的专业术语。
已有商业化生产的非弹性体的聚合物包括(仅仅列举了一部分)以下公司生产的EnBA共聚物Atofina公司(商品名为LOTRYL)、ExxonMobil公司(商品名为ESCORENE)、Du Pont de Nemours公司(商品名为ELVALOY)；也包括ExxonChemical公司生产的EMA共聚物(商品名为OPTEMAO)；还包括以下公司生产的EVA共聚物Du Pont公司(商品名为ELVAXS)、Equistar公司(商品名为LTLTRATHENE)。
在本发明的有些实施方案中，粘合剂包括至少一种聚烯烃或聚α-烯烃或它们的共聚物或三元共聚物。适用的聚烯烃包括(并非只有这些)无定形的(即不规则的)聚α-烯烃(APAO)，例如无定形的丙烯均聚物、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；全同立构聚α-烯烃；以及乙烯和至少一种α-烯烃的线性或大体线性的互聚物，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。在有些实施方案中，最好能使用少量的其它聚合物与聚α-烯烃一起，例如马来酐接枝的聚合物已被用来改善润湿性和粘合力。也可使用其它的化学接枝物质，但马来酐是使用得最多的。通常只需使用百分之几(1-5％)的接枝，并最好是应用于乙烯或丙烯的共聚物。
术语“聚烯烃”和“聚α-烯烃”常可交替使用，实际上常交替使用来描述无定形聚丙烯(均聚物，共聚物或三元共聚物)。此类物质的详细描述，可参见美国专利US 5482982，US 5478891和US 5397843，4857594，以上每一个专利全都参考结合于本文中。
术语“α”用来指出取代基或取代基团在有机化合物中的位置。
本文中的术语“共聚物”和“互聚物”是指具有两个或更多不同共聚单体的聚合物，例如二元共聚物，三元共聚物等等。
已有商业化生产的适用于本发明的无定形聚烯烃包括Huntsman聚合物公司生产的名为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公司生产的名为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；还有Rexene公司生产的产品以及在Kingsport，TN的Eastman公司生产的名为EASTOFLEX的商品。
聚烯烃和至少一种α-烯烃的共聚物包括茂合金属催化的聚烯烃(乙烯和至少一种α-烯烃的互聚物)，此类产品在以下公司里已有商业化生产Exxon公司(商品名为EXACTS)、DupontDow Elastomers公司(商品名为ENGAGED)、以及Dow公司(商品名为AFPINITY)。
在一个具体的实施方案中，粘合剂是一种无定形的聚α-烯烃，可从Eastman化学公司获得(商品名为EASTOFLEX)。当用于与磁性材料相结合时，无定形的聚α-烯烃表现出了与可印刷基材之间极好的粘合力，而不需要另外的组合物。但是，有些聚合物材料需要添加增粘树脂、增塑剂等其它的物质来提供足够的粘合力。加入低分子量的增塑剂和/或增粘树脂也可改变磁性组合物的流变学特性和/或降低其熔融粘度，从而改善磁性组合物的可加工性。
适用于本发明的聚合物材料可以一起使用。此外，本文未具体描述的其它一些聚合物也可应用于本发明中。上述一系列例子仅仅是示例性说明，本发明的范畴并不局限于这些例子。本领域的技术人员知道大量的可应用于本发明中的聚合物材料。
增粘树脂可从多种来源获得，包括上述的许多公司，还包括Eastman化学公司生产的商品名为EASTOTAC的烃类增粘树脂；ExxonMobil公司生产的商品名为ESCOREZ的石油烃树脂；Hercules公司生产的商品名为PICCOTAC和PICCOLYTE的多萜树脂；Goodyear公司生产的商品名为WINGTAC的石油烃树脂；Hercules公司生产的商品名为REGALREZ的烃类树脂和商品名为REGALITE的氢化芳烃树脂等等。
增塑剂可从许多来源获得，包括增塑油，增塑油通常是以石油为原料生产出来的，所以可以从各种各样的石油公司获得。
有时也可将蜡加入到磁性组合物中，用来降低熔体粘度和/或改变流变学特性。
其它也可使用的成分包括(并非只有这些)抗氧化剂、染料或颜料、紫外吸收剂等等。本领域的技术人员熟悉这些可用的成分，通常只要加入低浓度，不可对磁性组合物的物理特性起不利影响。
上述的一系列材料仅仅是示例性的说明，决不是要将可应用于本发明中的其它材料排除在外，本发明的范畴也不局限于上述材料。
可印刷基材与磁性组合物之间所需的粘合剂的量随具体用途和所使用的可印刷基材的不同而不同。如果可印刷基材是诸如纸之类纤维质材料，则要求磁性组合物有足够的粘合力能移去可印刷基材上的纤维。但是不能移去纤维并不意味粘合力弱。例如，不会脱层可能表示已有足够的粘合力。其它类型的基材，比如织物、塑料或金属基材，可能要求磁性层和可印刷基材层不会轻易剥离，或不会脱层。
磁性层和可印刷基材之间的粘结强度可用本领域已知的方法来测定，例如使用180°或90°剥离法。这些方法见于ASTM测试方法中。要从基材上剥离磁性层所需力的大小取决于最终用途和可印刷基材。在有些用途中，200到400克/英寸的剥离力便己足够，400-450克/英寸是其上限，而有些用途中所需的剥离力可高达1000-1500克/英寸或更大。例如，对于热固性的聚合物组合物，剥离力可达1000-1500克/英寸或更大。
制备的磁性组合物要求在环境温度下只有一点或没有表面粘性。粘合剂及其混合物对剪切速率十分敏感，表现出宾汉塑性流的特性。在热熔融状态，其粘度在300°F(大约150℃)时可以低到4000cp或高到200,000cp。由于温度是影响粘度的重要因素，不难做到在温度高达大约600-650°F(大约315-345℃)的熔融温度时进行挤压涂敷。
磁性组合物涂敷到基材上的温度与挤压机里的温度有很大不同。当磁性组合物离开挤压机和涂敷模头，形成磁性层之后，可能已进行了很大程度的冷却才将已形成的磁性层涂敷到可印刷基材层上。但磁性组合物仍要保持一定的高温，使得磁性层和可印刷基材层之间具有足够的粘合强度。
磁性材料和热塑性粘结剂和/或其它成分在较高温度下使用标准的热塑性混合设备进行混合，这样的设备有挤压机，Baker Perkins混合机，Banbury混炼机，单螺杆或双螺杆挤压机，Farrell连续混合机，以及高剪切混合设备。
磁性混合物配成后可制成一定的形态，例如板条，小球，或本领域已有的各种适合于向挤压机或其它熔融加工设备给料的形态，然后再装运到涂敷厂家。涂敷厂家将在涂敷工段采用高压的单螺杆挤压机或其它设备使磁性混合物熔化，并施加压力使得磁性混合物通过涂敷模头，例如缝形模头，回转筛或模头或其它此类涂敷模头。例如，挤压机和其它的热熔化设备可将磁性组合物直接供给涂敷模头。在磁性组合物的挤压和其它熔融加工过程中，其温度要高到足以使磁性组合物熔化，即变成了熔体或液体状态。
在本发明的另一个方案中，各种各样的成分可以以小球，板条等其它形态分别供给到挤压机中。例如，若使用一种以上的热塑性粘合剂材料，它们不必在供给挤压机前就已以小球或板条的形式混合。它们可以以小球或板条的形态分别供给到挤压机中。
涂敷厂家可以采用本领域已有的各种各样的涂敷方法。适用的将磁性组合物涂敷到可印刷基材上的方法包括(并非只有这些)缝形模头涂敷、辊式涂敷、逆转辊式涂敷、罗拉刮刀照相凹版式涂敷，逆转直接照相凹版式涂敷，气刮涂、缝口孔板涂敷、热丝筛印刷等等。
在本发明的一个实施方案中，缝形模头涂敷法与单螺杆挤压机结合在一起使用。
在本发明的另一个实施方案中，采用了工业上称作“轮转印刷”(flex-o-press)的方法。本文中所说的术语“轮转印刷”是指一种四辊式涂敷方法。第一辊用来加热，其转速通常为第二辊的一半。第二辊用来运送热塑性材料/磁性材料的混合物。第三辊是一个滚筒板式辊，它是一个涂有硅树脂橡胶的辊，并且其表面设计成一定的具有许多凸起区域的图案，从而能将本发明的磁性组合物以一预定的图案涂敷在可印刷基材上。第三辊与第二辊之间稍微有接触，并将热塑性材料/磁性材料的混合物转移到第四辊。参见“辊式涂敷”，R.T.Schorenberg著，《现代塑料百科全书》，1984-1985，202-203页(Roll Coatingby R.T.Schorenberg，Modern Plastic Encyclopedia，1984-1985，pp.202-203)，其文全都参考结合于本文中。另一篇有价值的参考文献是《涂敷技术手册》，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)，此文献也参考结合于本文中。加工设备包括一个冷却辊为的是提高制成的至少包括一种磁性材料和一种热塑性材料的磁性组合物的冷却和固化速度。这有利于更快地将制成的组合物加工成为卷材或薄片。
转动的线速度可在高达500英尺/分钟或更高的范围内变化。不同的是，以前方法允许的线速度只有40-80英尺/分钟。因此本发明可采用的线速度大大快于目前所使用的方法。其线速度受到挤压机和本发明中其它涂敷设备的限制，同样也受到以下因素的限制所使用的模头、喷嘴或其它涂敷模头的类型和尺寸、所使用的压力、磁性组合物的粘度、以及涂敷过程中的温度，(如本领域普通技术人员所熟知)的。
本发明可采用任何一种将热塑性磁性组合物在使其变成柔性或可塑形态的高温下直接涂敷到可印刷基材的方法。使用本发明的这种方法，热塑性磁性组合物可以以各种希望的形状或形式直接附着到目标基材上，而不需要额外的胶粘剂。因此，制成的磁性层可在一个单元或单个步骤中形成并结合到可印刷基材上。
与此不同，先前的方法则需要多个步骤磁性层的形成，磁性层的切割，然后通过使用另外的胶结剂层将磁性层胶粘到基材上形成磁性组合件。磁性层的供给可以以卷材的形式，也可以根据将磁性层用途预先切割成所希望的形式，然后粘合到可印刷基材上。而本发明则可以做到整个磁性组合件在一个步骤里形成。因此，本发明的方法比先前的方法更加有效。
使用本发明的方法，粘合剂和磁性材料在高温下涂敷到可印刷基材上，这时热塑性粘合剂是一种柔韧的或可塑的形态。在本发明中磁性组合物的最终形式在足够高的温度下，可使得磁性组合物与可印刷基材之间有充足的润湿程度和粘合强度。当然粘合力的大小也决定于所采用的粘合剂组合物。有些粘合剂可比其它粘合剂提供更大的粘合强度。
本发明的方法中，磁性组合物所要粘合上去的基材包括纸张或纸类产品、纸板、塑料或聚合物材料、金属、可剥离衬里(例如硅树脂可剥离衬里)，织物等等。也可结合使用这些基材。例如，在有些实施方案中，可剥离衬里可与另一种可印刷基材结合使用，它们各在磁性层的一面上。包含可印刷基材层和磁性层的磁性组合件，可以在使用时从可剥离带上剥离下来。
所需的涂敷温度取决于各种各样的因素，包括热塑性粘合剂的熔化温度、制成的磁性组合物的粘度等等。熔化温度和粘度的变化不仅取决于所使用粘结剂的类型，也取决于上述可以加入磁性组合物的各种其它的成分。粘度或熔化温度越高，就需要更高的温度来顺利涂敷磁性组合物。一般来讲，热塑性材料涂敷的温度大约为275-375°F(大约135-190℃)，也有比此高或低的温度情况。例如，粘度十分低的热塑性材料涂敷的温度可低到大约190°F(大约90℃)。一些热塑性材料涂敷的温度则可高达大约400°F(大约205℃)或更高，例如聚酰胺材料通常在大约400°F的温度涂敷。甚至可以超过650°F。但是，对大多数的热塑性材料来讲，较高的温度会导致材料更快地退化。一个常使用的涂敷温度范围是大约325-375°F(大约205-190℃)，最常用的是350°F(大约175℃)。在本发明的一个实施方案中，使用了聚丙烯材料并在超过400°F(205℃)的温度涂敷。然而，使用挤压技术时，聚乙烯一般是在高于600°F(306℃)的温度并以高挤压速率进行挤压。
进行涂敷的温度要足够高到可以降低热塑性材料的粘度，从而使得热塑性材料可以牢固地附着在可印刷基材上。这包括渗透到或“浸湿”要进行涂敷的基材表面。热塑性材料与基材之间要有足够的粘合力，以避免出现基材上的脱层现象。
使用本发明的方法，磁性组合物可以方便地以薄层形式涂敷，厚度大约为0.002-0.030英寸(大约50-765μ，大约2-30密尔)，较好大约为0.002-0.020英寸(大约50-510μ，大约2-20密尔)，最好大约为0.002-0.012英寸(大约50-305μ，大约2-12密尔)。本发明也可涂敷成更薄的粘合剂/磁性材料混合物层。与此不同，先前的挤压和轧制方法无法涂敷厚度小于4-8密尔的磁性层，通常其厚度要大于10密尔。
在本发明的一个实施方案中，磁性组合物可在成为可塑状态的高温下涂敷成带状到可印刷基材上。磁性组合物以带状涂敷到基材上时，可以是与可印刷基材同样的长度和宽度，也可以间断地涂敷在基材上呈预先选定的一些分隔区域。此外，几可以在基材上同时涂敷几条磁性组合物带子，也可以间歇地涂敷形成一个不连续的图案。生产线可以配备一些设备，将涂敷上去的带子压紧在可印刷基材上。例如，可采用冷却辊来达到此目的。
带子的表面也可与一磁化辊接触，该磁化辊可以使带子表面光滑、冷却和磁化。当经过以上步骤后，趁带子仍然是液体时，提供一个称作“取向”的提高磁性的效果。带子可以采用的厚度为大约0.002-0.020英寸(大约50-510μ)。
从广义来讲，本发明的这种方法可以做到在一个单一的步骤中形成磁性组合物并将其涂敷到可印刷基材上。磁性层的宽度、厚度和长度可分别达到所希望的尺寸，可以使得覆盖整个可印刷基材，既能与可印刷基材在尺寸上具有同延展性，或者仅覆盖基材上的一些隔开的区域。此外，磁性组合物在涂敷时，也可以通过诸如上述涂有硅树脂橡胶的辊(例如轮转印刷机)来形成一定的图案。
再有，可基本上同时形成磁性组合物和将其附着到可印刷基材上成为成品。其厚度和宽度，或者是厚度，宽度和长度可成为其最终固定的形式。本文所述的“基本上同时”是指发生在同一个生产过程中。
在生产过程中，可以在磁性组合物涂敷到可印刷基材之后，在生产线上沿基材的整个宽度施加磁场来使磁性组合物完全磁化。有时磁化步骤可以放在印刷之后，或放在下文所述的将制品通过剪切、冲切或冲孔变成所希望的尺寸和形状之后进行。
另外，磁化步骤也可以趁热塑性粘合剂加热到高温时进行。这样可导致磁性颗粒取向，与在环境温度下磁化的同样的制品相比，结果其磁感应强度有显著的提高。参见Sawa 4022701和Ito 6190513。
有时，可以在可印刷基材与磁性层附着以前或以后将标记(即要印刷的内容)印到可印刷基材上。为了生产上的简便，可能要求在可印刷基材与磁性层附着后进行印刷。但有时不需在可印刷基材上进行印刷。例如，生产磁性便条单时就不需印刷。这就允许用户随后写上他们的便条或通知内容。
一旦要印刷的内容已印到可印刷基材上，可将油漆、薄膜或其它保护性表面施加在已印刷基材的表面上，可以改善其外观。如果必要的活，这些或类似的材料也可施加在磁性层的外表面上，以阻止此组合件互相之间或与其它基底发生意外的“粘连”。
一旦整个的磁性组合件已经生产成卷材或薄片，可以通过切割、冲孔，冲切等方式将其制成所希望的形状。激光切割便是一种方法，它可将薄片和卷材制成各种各样的制品。
图1所示为用本发明方法制造的磁性组合件10。磁性层12不使用其他粘性层连接在可印刷基材层14上。
图2所示为本发明一个具体实施方案10，磁性层14涂敷在可印刷基材12的一个区域上。
图3所示为本发明磁性组合件的另一个具体实施方案10，磁性层14与可印刷基材层12，在长度16和宽度18上是基本上可共同伸展的。
本发明的一个具体实施方案中，磁性组合件是一层磁性标示组合件，它包括磁性层14和具有所需标记或信息印在其上面的可印刷基材层12。
图4A所示为本发明的一个磁性标示组合件10，它包括可印刷基材层12和连接于其上的磁性层14。磁性层还连接于一层可剥离衬里26。可剥离衬里包括含有硅树脂的基材。这可以使用本领域任何已知的方式，例如使用可除去的压敏胶，例如可除去的热熔胶或干可剥离胶来实现，尽管在有些实施方案中，并不需要使用胶粘剂。而且，包括可印刷层12，磁性层14和可剥离衬里26的组合件可使用压敏胶或干可剥离胶(图中未示)附着于一个物体如包装，杯子，书，杂志或其他物体22上。这样的磁性组合件10可以用于商业广告和促销目的。
在一个具体实施方案中，磁性组合件是一层磁性标示组合件。磁性标示组合件通过众所周知的胶粘剂如水基胶粘剂、热熔胶粘剂或其它类型胶粘剂实现可剥离地附着在基体物件上。这种适当的胶粘剂是压敏胶，更适当的是可除去的压敏胶，尽管这种压敏胶可能是永久或半永久类型的。可剥离衬里按其本性，附着是很困难的，因此采用的胶粘剂的类型不受限制。因此根据采用的可剥离衬里情况，可以采用半永久或永久型胶粘剂，也可以采用非压敏胶。胶粘剂的选择，此领域的技术人员是知道的。但是，在任何情况下，都要求胶粘剂与基体物件的粘性比与可剥离衬里的强，使得磁性组合件易于从基体物件上除去。磁性组件被除去后，它就可以贴在磁性表面如电冰箱，橱柜，磁性公告板或布告栏等上面，达到展示所印刷标记的目的。
一个适合使用在这里的胶粘剂的实施方案，是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物胶乳，更具体地说，是含重量60％固体的水性分散液，该固体包含22.4重量％乙烯和77.6重量％醋酸乙烯酯。这种胶粘剂还可以包含交联剂和/或一种无机过氧化物、以及本领域众所周知的其它一些成份。
基体物件可以由任何要求的材料制成，可以有任何结构，只要磁性标示组合件能可剥离地附着在其上面。在上面的实施方案中，胶粘剂位于可剥离衬里和基体物件之间。
图4B表示另一个实施方案，可印刷基材层12上面还有一个上覆盖层叠物30，它在可印刷基材层12上，其尺寸基本上与磁性层(图中未示)至少有基本相等的长度和宽度。上覆盖层叠物最好是一层透明的聚合物薄膜材料。在这个实施方案中，在磁性层与可剥离衬里之间，或可剥离衬里与物体22之间不需要胶粘剂。上覆盖层叠物上有一些穿孔，在尺寸上与可印刷基材层12和磁性层(图中示示)有基本相同的长度和宽度，使得包括可印刷基材层和磁性层的磁性组合件易于除去。可以采用任何数目的孔。较理想的是在组合件的相对两边至少有两个孔。这个实施方案进一步的描述可见关于图11-13的详细描述。
上覆盖层叠物可以有基本相同的长度，而宽度可稍微大一点，或者基本相同的宽度而长度不同。上覆盖层叠物的所有边，或相对两边可以使用胶粘剂固定在基体物件上。例如，这种胶粘剂可以以薄条、点，或其他形式施加。这种胶粘剂是可除去的，永久的或半永久的压敏胶或非压敏胶。这些胶粘剂中较合适的是一种永久的胶粘剂。但是对胶粘剂类型的选择是严格的，优先根据使用者的要求。主要考虑磁性组合件可以从上覆盖层叠物，也可以从基体物件上除去。例如，可以这样做，通过使用上覆盖层叠物上的穿孔线，此时上覆盖层叠物一部分留在基体物件上，一部分留在磁性组合件上。如果使用了这些穿孔线，较好将孔放在胶粘剂里面。
然后可以破坏这些穿孔线，将磁性组合件从基体物件上除去。在如上描述的使用上覆盖层叠物的实施方案，可以使用胶粘剂将磁性组合件可以除去地附着于一个可剥离衬里上，但是胶粘剂是不需要的，因为上覆盖层叠物把磁性组合件固定在基体物件上。除去以后，磁性组合件可以自行附着于一层磁性表面，如电冰箱，橱柜，磁性布告栏，通知栏等上面。
另一个可选用的实施方案，是磁性组合件10被包装在一层薄膜，例如聚烯烃或聚烯烃共聚物基薄膜、赛纶、聚酯薄膜或其他此类薄膜中。类似于此的一个用途是书籍装订工业或压敏胶工业，例如杂志包边，此时将广告或样品暂时地附着在杂志或书籍中。而从包装、书籍、杂志等除去后，此磁性组合件10就能自行附着于一层磁性表面如电冰箱或档案橱柜等上面。
图5表示本发明的从一大张或一卷在分割成小片之前的磁性组合件15，其磁性层14与可印刷基材层12有基本相同的长度16和宽度18。在这个实施方案中。单片如标签，商业卡等(图中未示)已经被印在此大张形式的可印刷基材层12上。一个个磁性片24可以用切割、冲压、冲孔等方法沿穿孔线26从其上面取下来。
图6所示的是如图5所示的另一个实施方案，磁性层14呈带状压在可印刷基材层12的一些区域上。在这个实施方案中，显示了顶部的一条磁性层14，当沿着穿孔线26切割时，可获得一条磁性组合件。
可以将好几片结合在一起，使用与工业上所谓的“无线”装订相类似的方法。使用这种方法，带有磁性层的一张张可印刷基材叠加在一起或排列成一叠，夹成一组，然后用胶粘剂结合在一起。将胶粘剂涂敷在叠或组的一外面上，这个叠或组也可以称为“脊柱”。如果使用压敏胶的话，可以用一个覆盖物加附着在脊柱上，保护胶粘剂的粘性。如果使用的是非压敏胶，它是不发粘的，那就不必使用覆盖物。胶粘剂可以以喷涂，辊涂或其他方法施加。另一个具体实施方案，使用胶粘剂将一张张磁性片形成叠和组。然后收缩包装在一起。图7所示的一叠或一组20张磁性片10。图8，9，10表示了各种实施方案，都是磁性层14位于可印刷基材12上。在这些实施方案中，可印刷基材是空白纸，当然，纸可以个性化，也可以有信息印在上面。
图11是本发明所生产的一层磁性组合件50的实施方案的截面图。磁性层14紧贴在可印刷基材层12上，不使用胶粘剂层。有个可剥离衬里26，紧贴着的磁性层14。在这个实施方案中，采用上覆盖层叠物28与组合件保持在一起。上覆盖层叠物上有穿孔线30，可以用来从可剥离衬里26取下包括可印刷基材层12和磁性层14的磁性组合件10。在这个实施方案中，没有使用胶粘剂把可剥离衬里26固定在磁性层14上。图12表示了穿孔线30位于上覆盖层叠物28上的俯视图。上述情况也可以位于一大张形式如图13所示的60上。
在一个特定的实施方案中，上述的磁性组合件是一个磁性标示组合件。
图11-13所示的组合件有四层结构，其截面如图11所示。在这个实施方案中没有使用胶粘剂。整个组合件包括可剥离衬里26、磁性层14、可印刷基材层12和一个透明的上覆盖层叠物28。
图14所示为另一个实施方案，其中涂敷上去的磁性层14是一些分隔开的区域15。此组合件是两层结构，只有可印刷基材层12和磁性层14。可印刷基材层12有穿孔线30与每一个磁性片区域15的边界基本上符合，使得本发明的包括可印刷基材层12和磁性层14的各个磁性组合件10容易从这大张60上取下。磁性片15直接附着在可印刷基材层12上。图15表示了如图14所示一大张磁性片的俯视图，它显示在可印刷基材层12上的穿孔线30与一个个磁性片15相符合，使得该磁性片15易于切开。
上述各图说明的仅仅是本发明的一些实施方案，只起到举例性说明的目的，并不限制本发明的范围。
将磁性组合物直接涂敷于可印刷基材上的本发明方法，能够将所有其他步骤包括在本发明的整体制造过程中。各个步骤如印刷、涂敷以及通过切割，压印，冲孔等手段使得制品成型的各个步骤的组合都可包括在这个整体过程中。
通过这种方法生产的制品包括，但不限于促销单、贺卡、邮政卡、商业广告卡、磁性商业卡、指定提醒单、公告、广告、赠券、标签、日历、程序表、旅行注意事项、图片框及其他信息目的的制品，都有一层磁性表面结合在一个可印刷表面上，能自行附着在一个金属表面上供展示之用。
公告卡包括诸如婴儿公告、送礼会、结婚纪念日、周年纪念日、晚会、“我们已搬家”等等公告。
促销单包括诸如饭店广告、自动服务、兽医诊所、房地产代理商、草坪料理服务、保险代理商等。这些促销单通常包括电话号码和地址。进一步加上日历可以增加其使用在冰箱上的机会。
其他例子包括程序表，如运动会程序表、校历等。
这些制品仅仅是用作举例的目的，并不用来限制本发明的范围。本发明的磁性组合件有大量的用途，本领域的人员当会了解如何使用这些磁性组合件及其改善形式，不在这里描述。
上述制品可以通过直接邮寄，或加到杂志，报纸中分发出去。
本发明的磁性组合件也可以用于儿童玩具中，例如磁性纸洋娃娃或人物图象、能自行附着于磁性布告板的字母和数字。
上述披露只是用来说明，是说不完的。这些说明对于本领域的人员来说可以提示许多改变和变通的实施方式，它们都包括在本发明权利要求书内，在这里“包括”意思是“包括，但不限于”。那些熟悉技术的人可以理解等同于这里所描述的种种其他实施方案，因此这些等同实施方案也被权利要求书所包括。
而且，从属权利要求中所体现的特征，可以各在本发明范围内以其他方式与其他特征相互合并，所以本发明可以理解为也涉及具有从属权利要求的特征的其他可能组合的实施方案。例如，为了权利要求书公开的目的，根据所有前面的权利要求，任何从属的权利要求应被写成变换地多样的从属形式，前面的权利要求中含有这些从属权利要求中提到的先行词，这样的话，这种多样的从属格式是一种在专利权内可以被接受的格式。(例如，直接从属于权利要求1的每一个权利要求，应被变换地认为从属于所有以前的权利要求。)在专利权内多样的从属权利要求格式是受限制的，后面的每一个从属权利要求应被变换地写成各自从属权利要求的格式，它创造一个对于前面具有先行词的权利要求的从属性，而不是对于其后权利要求中所列事项的从属性。例如，权利要求3可以变换地认为是从属来源于权利要求1和2，权利要求4可以变换地认为是从属于权利要求2-3，权利要求5可以变换地认为是从属于权利要求1-3，权利要求6可以变换地认为是从属于权利要求1-4等等。
本领域的技术人员可以理解其他等同于这里将要描述的一个具体实施方案的其它实施方式，因此这些等同实施方案也被权利要求书所包括。
下面非限制性实施方案，用来进一步说明本发明实施例实施例1购自Eastman Chemical Co.的无定形聚丙烯P#1023与购自HoosierMagnetics的铁氧体粉末HM410 Starbond以85重量％聚丙烯和15重量％铁氧体颗粒的比例混合。所生成的混合物在325-375°F(约165-190℃)，用挤出机/槽口模头在可印刷的纸质基材上涂敷成带。该带的厚度变化范围在0.003-0.012英寸(μ到μ)。
对于隔开的带状涂层，测试时速度变化范围为250-500英尺/分钟，对整个覆盖的带状涂层，速度范围约为80英尺/每分钟。
权利要求
1.一种磁性组合件的形成方法，这种磁性组合件由至少一层具有一定厚度、宽度和长度的磁性层和至少一层具有一定厚度、宽度和长度的可印刷基材层组成，方法包括以下步骤a)提供一种包含70-95重量％至少一种磁性材料和5-30重量％至少一种热塑性粘合剂的熔化的磁性组合物；b)在高温下，使所述磁性组合物形成所述磁性层；c)在高温下，当所述磁性层处于柔性状态时，直接将其涂敷于可印刷的基材层上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的施加步骤b)以最终制品的厚度和宽度将所述磁性层固定到所述的可印刷基材层上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的施加步骤b)以最终制品的厚度、宽度和长度将所述磁性层固定到所述的可印刷基材层上。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述的磁性组合件经过一个强磁场的处理，足以在这个组合件中产生永久性的磁效应。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于当将所述的磁性组合件接受强磁场处理时，磁性组合物处于高温状态。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述磁性组合物冷却到室温。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于在形成方法中，在所述的涂敷步骤之后，进行磁化步骤。
8.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述可印刷基材上进行印刷的步骤。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性组合件以卷的形式形成在卷材上。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性组合件形成为片状形式。
11.形成垫子制品的方法，所述方法包括采用权利要求1所述的方法形成许多片状磁性组合件，把这些片状组合件层叠在一起，形成叠式垫子。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于用胶粘剂或收缩包装的方法将所述的许多片状组合件结合在一起。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述涂敷温度约在135-190℃。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成方法包括选自辊涂、凹槽辊涂布、丝网印刷和缝形模头涂敷的步骤。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述形成方法包括挤压。
16.如权利要求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代表两价金属。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述两价金属是钡，锶，铅或它们的混合物。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述热塑性粘结剂包含至少一种选自天然橡胶、嵌段共聚物、聚烯烃、聚α-烯烃、聚酯、聚酰胺、尼龙，聚氨酯以及它们的共聚物或混合物的组分。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述热塑性粘结剂包含至少一种聚α-烯烃。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于所述至少一种聚α-烯烃是无定形聚丙烯或者乙烯和至少一种α-烯烃的互聚物。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性材料颗粒的粒度约为40微米或更小。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一层磁性层的厚度在50-765μ。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一层磁性层的厚度在50-510μ。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述至少一层磁性层的厚度在50-305μ。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性组合物以至少一根带子的形式涂敷于所述的可印刷基材。
26.权利要求25所述的方法，进一步包括压制步骤，把所述的至少一根带子压在所述的可印刷基材上。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于所述至少一根带子是用冷却辊压在所述的基材上。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于所述至少一根带子与所述的可印刷基材大体上有相同的长度和宽度。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于所述至少一根带子在所述的可印刷基材是不连续的。
30.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述可印刷基材层是纸、金属、织物或塑料。
31.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述可印刷基材层还用清漆、天然漆，薄膜或它们的混合物进行处理。
32.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性层进一步连接可剥离衬里。
33.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述可剥离衬里通过使用胶粘剂胶粘在物体上。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于所述物体是杂志、书、食品包装袋、饮料包装盒、信封或盒子。
35.权利要求32所述的方法，进一步包括一个把所述的磁性组合件从所述的可剥离衬里上取下的步骤。
36.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述磁性组合件还有个上覆盖层叠物在所述的可印刷基材层上。
37.如权利要求32所述的方法，其特征在于所述上覆盖层叠物以与所述的磁性组合件大致相同的尺寸进行穿孔。
38.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述制品是提醒单、商业卡、贺卡、邮政卡、标签、广告、赠券、日历、程序表、收据或促销卡的形式。
39.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性层与所述的可印刷基材层是连续的。
40.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性层以不连续的图案涂敷在所述的可印刷基材层上。
41.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述磁性层与所述的可印刷基材层具有相同的长度和宽度。
42.一个能粘贴到磁性表面的制品，有至少一层可印刷基材层和至少一层磁性层，通过如权利要求1所述的方法制成。
43.一种形成磁性组合件的方法，这种磁性组合件由至少一层磁性层和至少一层可印刷基材层组成，方法包括以下步骤a)提供一种包括70-95重量％的至少一种磁性材料和5-30重量％的至少一种热塑性粘结剂的熔化状态的磁性组合物；b)将所述磁性组合物形成所述磁性层；c)在高温下，趁所述磁性层处于柔性状态时，直接将它涂敷于一层可印刷的纸质基材上。其特征在于，在所述磁性层和所述可印刷基材层之间有足够的附着力。
44.能附着到磁性表面的制品，所述制品有至少一层可印刷基材层和至少一层磁性层，能通过如权利要求43所述的方法制成。
45.能自行附着到磁性金属表面的制品，包括a)包含5-30重量％的至少一种聚α-烯烃粘结剂和70-95重量％的至少一种磁性材料的第一磁性层组分，该磁性组合物具有如下结构；b)可印刷材料的第二层其特征在于，不使用胶粘剂层将第一层和第二层附着在一起。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于所述制品是提醒单、贺卡、邮政卡、赠券、标签、商业卡、广告、日历、收据、程序表或促销卡的形式。
47.如权利要求45所述的方法，其特征在于所述可印刷材料是纸，塑料或金属。
48.如权利要求45所述的制品，其特征在于第一层厚度约为50-765μ。
49.如权利要求45所述的制品，其特征在于所述聚α-烯烃是无定形聚丙烯或其共聚物，或者乙烯和至少一种α-烯烃的互聚物。
50.能自行附着到金属表面的制品，包括a)包含5-30重量％的至少一种热塑性粘结剂和70-95重量％的至少一种磁性材料的厚度约50-765μ的第一磁性层；b)可印刷材料的第二层其特征在于，第一层和第二层附着在一起，且不使用胶粘剂层。
51如权利要求50所述的制品，其特征在于所述热塑性粘结剂组分是至少一种选自天然橡胶、嵌段共聚物、聚烯烃、聚α-烯烃、聚酯、聚酰胺、尼龙，聚氨酯以及它们的共聚物或混合物的组分。
52.如权利要求50所述的制品，其特征在于所述磁性材料是至少一种具有有以下通式的化合物M2+O6Fe2O3，式中，M代表两价金属。
53.如权利要求52所述的制品，其特征在于所述两价金属是钡，锶，铅或它们的混合物。
54.如权利要求52所述的制品，其特征在于所述至少一层磁性层的厚度在50-510μ。
55.如权利要求52所述的制品，其特征在于所述至少一层磁性层的厚度在50-305μ。
56.一种磁性组合物，包含a)约5-30重量％的至少一种聚α-烯烃粘合剂，b)约70-95重量％的至少一种磁性材料，
57.如权利要求56所述的组合物，其特征在于所述聚α-烯烃是无定形聚丙烯或者共聚物或三元共聚物；或者乙烯和至少一种α-烯烃的互聚物；或者它们混合物。
58.如权利要求57所述的组合物，其特征在于所述磁性材料有以下通式M2+O6Fe2O3式中，M代表两价金属。
59.如权利要求58所述的组合物，其特征在于所述两价金属是钡，锶，铅或它们的混合物。
60.一种磁性组合件的形成方法，这种磁性组合件由至少一层具有一定厚度、宽度和长度的磁性层和至少一层具有一定厚度、宽度和长度的可印刷基材层组成，所述方法包括在高温下将包含70-95重量％至少一种磁性材料和5-30重量％至少一种热塑性粘结剂的磁性组合物挤压到一层可印刷的基材层上，形成所述磁性组合物的最终形式。
全文摘要
一种磁性组合件(10，15)的制造方法，此磁性组合件至少含有一层磁性层(14)和一个可印刷基材(12)，方法包括以下步骤制造磁性组合物，此磁性组合物至少包含一种磁性材料和一种热塑性粘合剂，磁性材料所占的重量百分数大约为70－95％，热塑性粘合剂所占的重量百分数大约为5－30％；将磁性组合物形成磁性层，具体是将磁性组合物在升温到熔融状态条件下，直接涂敷到可印刷基材上而制成的制品。
文档编号H01F1/00GK1487881SQ01822352
公开日2004年4月7日 申请日期2001年11月21日 优先权日2000年11月26日
发明者R·博杜里斯, R·S·里查兹, R 博杜里斯, 里查兹 申请人:磁性笔记有限公司