[发明专利]装饰用基材,特别是具有颜色效果的人造首饰石,和用于获得装饰用透明基材的颜色效果的方法

说明书

技术领域

本发明涉及装饰用基材，该基材特别为具有颜色效果的人造首饰石，所述效果特别是仿效天然宝石的显色(colouration)。本发明还涉及用于获得装饰用透明基材的这种颜色效果的方法。术语“透明基材”在本发明的范围内应该理解为任何对可视光区域透明的产品。这样的透明基材特别是可以通过人造首饰石形成，有利地，由人造的透明的服饰用首饰石形成，例如由优选是没有经任何技术被着色的玻璃或塑料人造首饰石形成。为了以下描述的简化的目的，将就透明人造首饰石对本发明进行描述，但是在此上下文中所陈述的内容对于如上定义的其它透明基材也是有效的。至于考虑需要为透明基材获得的颜色效果，本发明关注的是从侧面不同角度下观察时(即从观察者能够看到的侧面的)，在应该呈现颜色效果的所述不同角度下不改变其颜色的颜色效果。该能够看到的侧面以下将被称为装饰用基材的前侧，不呈现所述颜色效果的相反侧将在此被称为装饰用基材的后侧。

背景技术

对人造石，即人工制造的透明服饰和首饰石，进行着色的根本动机在于努力获得对这些石头的、对于天然的宝石和准宝石而言较典型的着色(colouring)。如何实现它的技术是在材质内对人造首饰石进行着色的技术。例如，用于玻璃人造首饰石的该技术在于这样的事实，即着色剂被加入到用于生产该石头的玻璃配料(batch)中，该着色剂吸收一部分可见光，从而造成人造首饰石的希望的显色。对人造首饰石的该着色方法的不便之处具体而言在于该方法在经济和能量方面成本很大。一方面，必须使用相对较大量的头等且相对贵重的着色剂，用于对玻璃配料的整个材质着色，另一方面，必须将该剂非常均匀地混合到玻璃配料中，需要大量的能量来完成该操作。另一个缺点还在于为了对不同尺寸的石头实现相同的着色，必须对于各个窄的尺寸范围的人造首饰石总是有特定的配方。因此，这样的配方的数量超出分类颜色的数量很多倍，还经常非常难以获得着色的可再现性。这种情况下，即使在对所制造的玻璃的辅助热处理之后还会出现一些颜色的深浅，该热处理工艺在此成为着色可再现性中的不规则的另一个原因。

用于对首饰石着色的一种方法是离子扩散，例如钛、铁或钴向首饰石中的扩散。然而，这样的扩散工艺，例如在美国专利2,690,630和4,039,726中描述的，通常受到特定离子和特定透明基材的限制，这样的基材例如为蓝宝石和黄宝石。而且，这些扩散工艺在极高温度下进行，这样的温度经常导致首饰石的裂缝或其它损坏，这些工艺还需要较长的工艺时间，例如超过一天。

另一种方法是用有机颜料对人造首饰石着色，例如当使用溶胶凝胶技术时。然而，该技术没有带来充分耐久的颜色层，降低了通过机器研磨和抛光所获得的光学效果。

最近，人们关注通过在石头的后侧沉积高吸收性层来着色无色的首饰石或改变首饰石的颜色，所述层由吸收可见光的一些区域而带来对首饰石的对应着色的一个或多个局部的层形成。该吸收覆盖层技术在例如美国专利文献No.5,853,826中被描述。吸收层与具有高折射率的层的非特定组合也被人们提到过，其中所述具有高折射率的层也造成对光的部分反射，但是大部分光通过该层。然而，该方案的不便之处在于以这种方式被着色的石头的颜色深浅随着观察角度的变化而变化。例如美国专利文献No.7,137,275B2中描述了一种产生不随着观察角度而变化的颜色深浅的类似的吸收层技术，这种情况下所希望的效果是通过涂覆透明或部分透明的层，即对于不被所述高吸收性层吸收的可见光部分至少部分可透过的层，而获得的。一定部分的光能够在一定的几何条件下通过石头而对着色和石头的光泽没有任何贡献。首饰石通常是就材料的高折射率来设计的，由此它们被制作为最大限度地利用光学界面上的全反射，这对于由具有较低折射率的材料制成的，例如由玻璃制成的石头来说是不一样的，这种情况下利用石头后侧上的特别涂覆的反射层较为合理。

发明内容

本发明的主体在于以至少两个光学功能层构成的系统来涂覆基材特别是首饰石的后侧，被涂覆的基材的更远离后侧的层(进一步只有反射层)对可见光区域具有零透射，并将由材料的光谱反射特性决定的最大可能量的可见光反射回石头中，而靠近基材后侧层(进一步只有光学调节层)对一些可见光成分具有选择性的吸收，并进一步显著地调节经过石头的光的所获得色调，此外，被反射的光的干涉会根据所使用的光学调节层厚度来进一步参与该调节。通过光学调节层和反射层的所述组合构成了本发明，所述组合通过可见光与这些层的相互作用确保了可见光返回到石头中以及从石头中向观察者的颜色选择性反射。