JP2005521798A - Anti-tamper articles containing multiple response physical colorants - Google Patents

Anti-tamper articles containing multiple response physical colorants Download PDF

Info

Publication number
JP2005521798A
JP2005521798A JP2003554955A JP2003554955A JP2005521798A JP 2005521798 A JP2005521798 A JP 2005521798A JP 2003554955 A JP2003554955 A JP 2003554955A JP 2003554955 A JP2003554955 A JP 2003554955A JP 2005521798 A JP2005521798 A JP 2005521798A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
article
particle scattering
colorant
scattering colorant
particle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2003554955A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
タム,タイ・ワイ
ヴィークゾレック,ヒュエールゲブ
レム,クウォック−ワイ
アブダラ,サミール・ズィー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Honeywell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Priority claimed from PCT/US2002/040173 external-priority patent/WO2003054259A1/en
Publication of JP2005521798A publication Critical patent/JP2005521798A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

フィラメント、繊維(中空糸を含む)および撚り糸、ならびにこれらの薄い横断面および細断物などの要素を含む不正防止物品であって、そのような要素が物品内に分散されている物品。粒子散乱とルミネセントの技術を、散乱特性、電子特性、磁気特性および/または光特性に基づいて使用して、紫外線、環境光および赤外線を含む電磁スペクトルの種々の部分に対して応答して物理的に着色する化合物を提供する。着色効果は、高度に安定であることができ、または、例えば熱照射または化学線放射に関連する特有の切替効果に依存することができる。本不正防止物品により、銀行券および紙幣、株券および社債券、身分証明カード、クレジットカード、デビットカードおよびATMカード、運転免許証ならびにバーコードを含む目的物の偽造を防止するための高レベルの不正防止がもたらされる。An anti-fraud article comprising elements such as filaments, fibers (including hollow fibers) and twisted yarns, and their thin cross-sections and shreds, wherein such elements are dispersed within the article. Using particle scattering and luminescent techniques based on scattering, electronic, magnetic and / or optical properties, physical response in response to various parts of the electromagnetic spectrum including ultraviolet, ambient and infrared Provided is a chemically colored compound. The coloring effect can be highly stable or can depend on a specific switching effect associated with, for example, thermal or actinic radiation. This anti-fraud product is a high-level fraud to prevent counterfeiting of objects including banknotes and banknotes, stock certificates and corporate bonds, identification cards, credit cards, debit cards and ATM cards, driver's licenses and barcodes. Prevention is provided.

Description

ポリマー組成物および物品、たとえば繊維、フィラメント、フィルム、成形物品などに、ルミネセンスを含めて着色を付与するための各種の方法が、報告されている。着色を得るために、染料、顔料あるいはルミネセント剤、たとえばドープした硫化亜鉛、金属アルミン酸塩オキシド、希土類オキシスルフィド、たとえば、元素周期律表のランタニド系列のドーパントを含む第3族の無機酸化物のような添加剤を組成物中に組み込んで所望の結果を達成してきたが、これについては、米国特許第5,674,437号および米国特許出願番号第09/790041号(出願日2001年2月21日)を参照されたい。別なアプローチとして、粒子散乱技術を使用して着色することも可能で、これについては、米国特許第5,932,309号;米国特許第6,074,742号;米国特許第6,150,019号;および米国特許第6,153,299号を参照されたい。上記特定された特許および特許出願のそれぞれを、許容される範囲において本明細書に組み入れる。本発明の目的においては、ルミネセンスには蛍光および燐光の両方が含まれる。   Various methods have been reported for imparting color, including luminescence, to polymer compositions and articles, such as fibers, filaments, films, molded articles, and the like. Dyes, pigments or luminescent agents, eg doped zinc sulfide, metal aluminate oxides, rare earth oxysulfides, eg Group 3 inorganic oxides containing lanthanide series dopants of the Periodic Table of Elements to obtain coloration Additives such as (Monday 21). As another approach, it can also be colored using particle scattering techniques, as described in US Pat. No. 5,932,309; US Pat. No. 6,074,742; US Pat. No. 6,150, No. 019; and US Pat. No. 6,153,299. Each of the above identified patents and patent applications is incorporated herein to the extent permitted. For the purposes of the present invention, luminescence includes both fluorescence and phosphorescence.

不正防止繊維(security fiber)とは、本人確認、認証のため、および偽造、模造または改竄を防止するための、資料またはその他の物品に組み込んだ繊維のことを言う。「不正防止撚り糸(security thread)」という用語は、同じ目的のための、撚り合わせるかまたは編み組みをした繊維やフィルムの細片を表すのに使用する。   Tamper-proof fiber refers to a fiber incorporated into a document or other article for identity verification, authentication, and prevention of counterfeiting, counterfeiting or tampering. The term “security tread” is used to describe strips of twisted or braided fiber or film for the same purpose.

独国特許第19802588号には、不正防止を目的とするルミネセント添加剤を含むセルロース繊維が記載されている。   German patent 1802588 describes a cellulose fiber containing a luminescent additive for the purpose of preventing fraud.

欧州特許第066854B1号には、酢酸セルロースの不正防止繊維と、それらの繊維を含む不正防止紙についての記載がある。この不正防止繊維は、ランタニドキレートを含むアセトン溶液から紡糸されている。この繊維は、通常の照明のもとでは無色であるが、紫外線(UV)で励起させたときに、可視光線または赤外線(IR)領域に狭帯域の発光を示す。異なった発光体を含む繊維を組み合わせた不正防止撚り糸が記載されていて、その不正防止撚り糸の上にコード化された情報が刷り込んである。   European Patent No. 066854B1 describes fraud-proof fibers of cellulose acetate and fraud-proof paper containing those fibers. This tamper-proof fiber is spun from an acetone solution containing a lanthanide chelate. This fiber is colorless under normal illumination, but exhibits narrow band emission in the visible or infrared (IR) region when excited with ultraviolet (UV) light. A tamper-proof twisted yarn combining fibers containing different light emitters is described, and information encoded on the tamper-proof twisted yarn is printed.

米国特許第4,655,788号および同第4,921,280号には、日光や人工光線では読み取れることができないが、IR、UVまたはX線で励起させるとルミネセンスを示す不正防止繊維が記載されている。その不正防止繊維は、ポリエステル、ポリアミドやセルロース系繊維のような通常の織物繊維を希土類キレートで染色する方法によって調製されている。   U.S. Pat. Nos. 4,655,788 and 4,921,280 contain tamper-proof fibers that cannot be read by sunlight or artificial light but exhibit luminescence when excited by IR, UV or X-rays. Has been described. The tamper-proof fibers are prepared by a method of dyeing ordinary textile fibers such as polyester, polyamide and cellulosic fibers with rare earth chelates.

独国特許第A14 46 851号には、各種の色を用いたマイクロプリントを有する不正防止撚り糸が記載されている。   German Patent No. A14 46 851 describes a tamper-proof twisted yarn having microprints using various colors.

米国特許第4,897,300号に記載されているのは、通常の光線では読み取れない、不正防止撚り糸の長さ方向に連続で重ね合わせた部分に具備したルミネセント色を有する不正防止撚り糸で、その色が励起されると裸眼でも判るだけの長さで、その重ね合わせた領域では特有の混合ルミネセンスが現れる。この不正防止撚り糸は、平面のシートの上に帯状の形に印刷し、次いでそれを切断することによって製造される。   U.S. Pat. No. 4,897,300 describes a tamper-proof twisted yarn having a luminescent color that is provided in a continuous overlapping portion in the length direction of the tamper-proof twisted yarn that cannot be read by ordinary light. When the color is excited, it is long enough to be seen even with the naked eye, and a unique mixed luminescence appears in the superimposed region. This tamper-proof yarn is produced by printing a strip on a flat sheet and then cutting it.

米国特許第6,068,895号に記載されているのは、ポリエステルドープに約20重量パーセントの無機蛍光物質を添加し、そのドープからフィラメントを紡糸することによって製造される、検出可能なフィラメントを組み込んだ、不正防止ラベル織物である。   US Pat. No. 6,068,895 describes a detectable filament produced by adding about 20 weight percent of an inorganic phosphor to a polyester dope and spinning the filament from the dope. A tamper-proof label fabric incorporated.

米国特許第4,183,989号には、機械で識別可能な少なくとも2種の不正防止特性を有する不正防止紙が記載されていて、その特性の1つは磁気物質であり、その特性の第2としてルミネセント物質を使用することができる。そのルミネセント物質は、ラッカー中に分散されていて、フィルムの上にコーティングされる。そのフィルムを直径約1mmのプランシェットに分割して、紙の中に組み込む。   U.S. Pat. No. 4,183,989 describes a tamper-proof paper having at least two machine-identifiable anti-tampering properties, one of which is a magnetic substance. A luminescent material can be used as 2. The luminescent material is dispersed in the lacquer and is coated on the film. The film is divided into planchettes with a diameter of about 1 mm and incorporated into paper.

韓国特許第9611906号および国際公開第9945200号には、染色によってルミネセント繊維を調製する方法が記載されている。韓国特許第9611906号には、繊維を紙材料の中に組み込むことが記載されている。   Korean Patent No. 9611906 and International Publication No. 9945200 describe methods for preparing luminescent fibers by dyeing. Korean Patent No. 9611906 describes the incorporation of fibers into paper material.

中国特許第1092119号には、顔料、染料および蛍光材料を含む長さ1〜10mmのポリビニルアルコール繊維についての記述がある。   Chinese Patent No. 1092119 describes a 1 to 10 mm long polyvinyl alcohol fiber containing pigments, dyes and fluorescent materials.

米国特許第5,876,068号、同第5,990,197号および同第6,099,930号には、ルミネセント物質を含む不正防止要素を与えるさらにその他の手段が記載されている。   U.S. Pat. Nos. 5,876,068, 5,990,197 and 6,099,930 describe yet other means of providing an anti-fraud element including a luminescent material.

関連する分野では、英国特許第1,569,283号には、蛍光物質でコーディングした資料の信憑性を確認するための装置が記載されている。   In the related field, British Patent 1,569,283 describes an apparatus for verifying the authenticity of a material coded with a fluorescent material.

ルミネセント物質はさらに、不正防止用途とは無関係な一般的な目的、さらには目的を特定せずに、繊維の中に組み込まれていることもあった。   Luminescent materials have also been incorporated into fibers for general purposes unrelated to fraud prevention applications, and without specifying purposes.

米国特許第4,781,647号には、燐光フィラメントを製造するための方法が記載されていて、燐光体、好ましくは硫化亜鉛、硫化カドミウムまたは硫化カルシウムをポリマー中にカップリング剤と共に混合し、次いでそれを押出して、繊維に紡糸して、人形の髪にしている。   U.S. Pat. It is then extruded and spun into fibers to make doll hair.

米国特許第5,321,069号に記載されているのは、織物に使用するための、熱可塑性ポリマーの燐光性嵩高連続フィラメント(BCF)ヤーンを溶融紡糸によって製造する方法である。その方法には、ポリマーペレットを湿潤剤、好ましくは鉱油と混合する工程、硫化亜鉛のような燐光粉体を添加して前記ペレットを実質的に均一にコーティングする工程、押出機中で加熱して溶融物を押出し、それによってフィラメント全体にわたって燐光顔料を均一に分散させる工程が含まれる。個々のフィラメントは、中実であってもあるいは中空であってもよく、また通常のどのような形状であってもよい。   U.S. Pat. No. 5,321,069 describes a process for producing a thermoplastic polymer phosphorous bulky continuous filament (BCF) yarn by melt spinning for use in textiles. The method includes mixing the polymer pellets with a wetting agent, preferably mineral oil, adding a phosphor powder such as zinc sulfide to coat the pellets substantially uniformly, and heating in an extruder. Extruding the melt and thereby uniformly dispersing the phosphorescent pigment throughout the filament is included. The individual filaments may be solid or hollow and may have any conventional shape.

米国特許第5,674,437号に記載されているルミネセント繊維を調製する方法には、押出機中で熱可塑性ポリマーとルミネセント金属アルミン酸塩顔料を組合せる工程、そのポリマーを加熱混合して溶融させる工程、その溶融物を押出して、繊維を形成する工程が含まれる。   The method for preparing luminescent fibers described in US Pat. No. 5,674,437 includes combining a thermoplastic polymer and a luminescent metal aluminate pigment in an extruder, heat mixing the polymer. And a step of extruding the melt to form a fiber.

米国特許第3,668,189号には、少なくとも3つの縮合環を含む縮合環多核芳香族炭化水素を共重合させることによって調製する繊維形成性蛍光ポリカーボンアミドが記載されている。   U.S. Pat. No. 3,668,189 describes a fiber-forming fluorescent polycarbonamide prepared by copolymerizing a fused ring polynuclear aromatic hydrocarbon containing at least three fused rings.

日本国特許第7300722A2号および特開2000−096349A2号には、ルミネセント物質を含むコアを有するシース・コア繊維が記載されている。   Japanese Patent No. 7300722A2 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-096349A2 describe a sheath-core fiber having a core containing a luminescent material.

本発明の譲受人に譲渡された、米国特許出願番号第09/790041号(出願日2001年2月21日)には、特定の多重検証特性を有する繊維、撚り糸および繊維切片を含む不正防止物品が開示されている。具体的には、複雑な横断切片、成分および多重ルミネセント応答を有する繊維によって不正防止の目的を達している。その出願の開示を、許容される範囲において、参考として引用し本明細書に組み入れる。   US Patent Application Serial No. 09/790041 (Filing Date February 21, 2001), assigned to the assignee of the present invention, contains a tamper-proof article comprising fibers, twisted yarns and fiber sections having specific multiple verification properties. Is disclosed. Specifically, fraud prevention objectives are achieved by fibers having complex cross sections, components and multiple luminescent responses. The disclosure of that application, to the extent permitted, is incorporated herein by reference.

繊維、撚り糸およびフィルムを含めた物品中で色を発生させることにおける大きな進歩が、本発明の譲受人に譲渡された米国特許第5,932,309号に開示されているが、その特許は許容される範囲において、参考として引用し本明細書に組み入れることとする。その発明では、着色の目的を達成するために、粒子散乱効果および/または電子遷移着色剤を利用していて、それについてはその発明において定義されている通りである。それにより物品中で得られる着色は、極めて安定であるか、または、たとえば、温度、熱暴露、吸湿性および化学線照射などへの暴露のスイッチング効果に応答する。本発明の目的のため、および便宜上、この技術を一般に「粒子散乱」と呼ぶこととする。   A major advance in generating color in articles including fibers, yarns and films is disclosed in US Pat. No. 5,932,309, assigned to the assignee of the present invention, which is acceptable. To the extent they are incorporated, they are incorporated herein by reference. The invention utilizes particle scattering effects and / or electron transition colorants to achieve the purpose of coloring, as defined in that invention. The coloring obtained thereby in the article is very stable or responds to the switching effects of exposure to, for example, temperature, heat exposure, hygroscopicity and actinic radiation. For purposes of the present invention and for convenience, this technique will generally be referred to as “particle scattering”.

これらの方法はそれぞれ、所望の着色効果が得られるというメリットを有してはいるものの、着色を得るために用いる単一のタイプの顔料または方法の性能や特性を目標とした、偽造を防止するための、さらには、特定のユーザーだけに特定の同一性証明が可能な特性を個々に作成することができる、不正防止用途において特に有用なさらなる着色効果に対するニーズは、依然として存在する。   Each of these methods has the advantage of obtaining the desired coloring effect, but prevents counterfeiting, targeting the performance and characteristics of a single type of pigment or method used to obtain the color. There is still a need for additional coloring effects that are particularly useful in fraud prevention applications that can individually create properties that can be uniquely identifiable only to specific users.

発明の要旨
不正防止物品にはマトリックス成分を含むが、それらにおいては:(A)少なくとも1種の粒子散乱着色剤が分散され;そして(B)少なくとも1種のルミネセント物質が分散されているが;ここで:(1)前記少なくとも1種の粒子散乱着色剤には、半導体、金属導電体、金属酸化物、金属塩またはそれらの混合物からなる群より選択される粒子を含み;(2)前記少なくとも1種の粒子散乱着色剤の平均断面径が、その最も小さいところで約0.2ミクロン未満であり;(3)前記ポリマーマトリックス成分は、スペクトルの可視光線領域内では実質的に吸光性がなく;(4)前記粒子散乱着色剤は、380〜750ナノメートルの領域において透過光の強度比が最小となり、約20ミクロンを超える平均粒子径を有する同一の半導体、金属導電体、金属酸化物、金属塩またはそれらの混合物の場合に比較して、少なくとも10ナノメートルはシフトしており;そして(5)前記ルミネセント物質が、少なくとも1種の蛍光物質、少なくとも1種の燐光物質、少なくとも1種の蛍光物質と少なくとも1種の燐光物質との混合物からなる群より選択され、ここで前記ルミネセント物質が、約200〜約2,000ナノメートルの電磁スペクトル領域から選択される少なくとも1つの波長によって励起されたときに、ルミネセントスペクトル応答ピークを示す。
Summary of the Invention Anti-fraud articles include a matrix component in which: (A) at least one particle scattering colorant is dispersed; and (B) at least one luminescent material is dispersed. Wherein: (1) the at least one particle scattering colorant includes particles selected from the group consisting of semiconductors, metal conductors, metal oxides, metal salts, or mixtures thereof; The average cross-sectional diameter of the at least one particle scattering colorant is less than about 0.2 microns at its smallest; (3) the polymer matrix component is substantially non-absorbing in the visible region of the spectrum; (4) the same particle scattering colorant having an average particle size of more than about 20 microns, with a minimum intensity ratio of transmitted light in the region of 380 to 750 nanometers; Compared to the case of a semiconductor, a metal conductor, a metal oxide, a metal salt or mixtures thereof of at least 10 nanometers; and (5) the luminescent material is at least one fluorescent material Selected from the group consisting of at least one phosphor, a mixture of at least one phosphor and at least one phosphor, wherein the luminescent material is an electromagnetic wave of about 200 to about 2,000 nanometers. It exhibits a luminescent spectral response peak when excited by at least one wavelength selected from the spectral region.

また別の実施態様においては、少なくとも1種の第1の組成物と少なくとも1種の第2の組成物を含む不正防止物品が提供され:(A)前記第1の組成物には、第1のマトリックス成分と、その中に分散させた粒子散乱着色剤および少なくとも1種のルミネセント物質とが含まれ;(B)前記少なくとも1種の第2の組成物には、ポリマーの第2のマトリックス成分と、その中に分散させた電子遷移着色剤、染料および顔料からなる群より選択される着色剤とが含まれ;(C)前記少なくとも1種の第1の組成物は;(1)物品の少なくとも1つの側面の上の前記第2の組成物の上で、実質的には外側に配置されるか;または(2)前記第1および第2の組成物が実質的に相互に貫入しているか、のいずれかであり;ここで:(i)前記第1の組成物が前記物品へ入射する光の約90%未満を吸収するような、少なくとも1つの入射可視光線波長と1つの入射光角度を有しており;(ii)前記少なくとも1種の第1の組成物の吸光係数が、スペクトルの可視光線領域における波長において、前記第2の組成物の吸光係数の約50%未満であり;(iii)前記粒子散乱着色剤の最大吸光ピークがスペクトルの可視光線領域の中にはなく;(iv)前記ルミネセント物質が、少なくとも1種の蛍光物質、少なくとも1種の燐光物質、および少なくとも1種の蛍光物質と少なくとも1種の燐光物質の混合物からなる群より選択され、ここで前記ルミネセント物質が、約200〜約2,000ナノメートルの電磁スペクトル領域から選択される1つまたは複数の波長によって励起されたときに、ルミネセントスペクトル応答ピークを示し;そして(v)次の:(a)前記粒子散乱着色剤が、可視光線におけるある波長で前記第1のマトリックス成分の屈折率にマッチする屈折率を有して、その平均粒子径が約2000ミクロン未満であるか;または(b)可視光線波長領域における前記粒子散乱着色剤の平均屈折率が、前記第1のマトリックス成分のそれとは少なくとも約5%は違っており、前記粒子散乱着色剤の平均粒子形が最も小さいところで約2ミクロン未満であるか、のいずれかであり、そして前記粒子散乱着色剤が、実質的に異なる屈折率を有する無色の等方性液体中に分散させたときに、可視光線の波長が有効最小吸光度の少なくとも2倍の有効最大吸光度を有することを特徴とする。   In yet another embodiment, an anti-fraud article comprising at least one first composition and at least one second composition is provided: (A) the first composition comprises a first And a particle scattering colorant and at least one luminescent material dispersed therein; (B) the at least one second composition includes a polymer second matrix; A component and a colorant selected from the group consisting of electronic transition colorants, dyes and pigments dispersed therein; (C) the at least one first composition; (1) an article; On the second composition on at least one side of the substrate; substantially outside; or (2) the first and second compositions substantially penetrate each other. Where: (i) said first Having at least one incident visible light wavelength and one incident light angle such that the composition absorbs less than about 90% of the light incident on the article; (ii) the at least one first type The composition has an extinction coefficient that is less than about 50% of the extinction coefficient of the second composition at a wavelength in the visible region of the spectrum; (iii) the maximum extinction peak of the particle scattering colorant is visible in the spectrum (Iv) the luminescent material from the group consisting of at least one phosphor, at least one phosphor, and a mixture of at least one phosphor and at least one phosphor; Selected, wherein the luminescent material is excited by one or more wavelengths selected from the electromagnetic spectral region of about 200 to about 2,000 nanometers And (v) the following: (a) the particle scattering colorant has a refractive index that matches the refractive index of the first matrix component at a wavelength in visible light. The average particle size is less than about 2000 microns; or (b) the average refractive index of the particle scattering colorant in the visible wavelength region is at least about 5% that of the first matrix component The particle scattering colorant is either less than about 2 microns where the average particle shape of the particle scattering colorant is the smallest, and the particle scattering colorant is a colorless etc. having a substantially different refractive index When dispersed in an isotropic liquid, the wavelength of visible light has an effective maximum absorbance that is at least twice the effective minimum absorbance.

不正防止物品に含まれるのは、フィラメント、繊維、ドットと呼ばれることもあるフィラメントおよび繊維の薄い横断切片、撚り糸、フィブリルとも呼ばれるチョップトフィラメントおよび繊維または撚り糸、フィルム、スリットフィルム、およびフィラメント、繊維、撚り糸、ドット、フィブリル、フィルムおよびスリットフィルムを含む各種の物品である。そのような物品に含まれるのは、銀行券、IDカード、クレジットカードおよびデビットカード、ATM用キャッシュカード、その上に免許、免状およびその他の偽造を防ぐことが必要とされる資料が印刷されている紙、バーコードなどである。   Fraud prevention articles include filaments, fibers, filaments, sometimes referred to as dots, and thin cross sections of fibers, strands, chopped filaments and fibers or strands, also referred to as fibrils, films, slit films, and filaments, fibers, Various articles including twisted yarns, dots, fibrils, films and slit films. Included in such goods are banknotes, ID cards, credit and debit cards, ATM cash cards, and printed with materials required to prevent licenses, diplomas and other counterfeiting Paper, barcode, etc.

詳細な開示
本発明は、繊維、撚り糸、繊維の薄い横断切片(「ドット」とも呼ぶ)および細断した繊維(本明細書においては便宜上「フィブリル」と呼ぶ)、さらにはフィルムやスリットフィルムを含む不正防止物品に関し、そのような不正防止物品は多重検証特性を有している。さらに、そのような物品は、フィルムよりも厚い、たとえば、1000分の数インチというよりは、10分の数インチ、あるいは数インチといった厚みを有する、たとえばカードやボードのような、シート状または平面状構造の形態をとることも可能である。それらの繊維は、ユニークで複写するのが困難な、成分、組成物および多重ルミネセント応答の組合せを有している。これら不正防止繊維、撚り糸、フィブリルおよびドットの検証特性のために、それらを組み込んだ物品が不正に複写されることを高度に防止できるようになり、また特定な用途および複数のユーザーに個別に特定の同一性証明特性を付与する新しい手段を提供できる。
Detailed Disclosure The present invention includes fibers, twists, thin cross sections of fibers (also referred to as “dots”) and chopped fibers (referred to herein as “fibrils” for convenience), as well as films and slit films. Regarding fraud prevention articles, such fraud prevention articles have multiple verification characteristics. In addition, such articles are thicker than film, for example, a few tenths of an inch, or a few inches thick, such as cards or boards, such as sheets or planes. It is also possible to take the form of a shaped structure. These fibers have a combination of ingredients, compositions and multiple luminescent responses that are unique and difficult to duplicate. The verification properties of these anti-fraud fibers, twists, fibrils and dots make it highly possible to prevent unauthorized copying of articles incorporating them, and are specific to specific applications and multiple users It is possible to provide a new means for imparting the identity proof property.

本発明の目的のためには、ルミネセント応答には、電磁スペクトルの紫外線、可視光線(たとえば、白色光)および赤外線(IR)領域における励起光エネルギーに対する、燐光応答、蛍光応答および燐光応答と蛍光応答の組合せが含まれる。そのような応答は、たとえば、周辺光や日光、薄暗闇や暗闇、電磁スペクトルの紫外線や赤外線領域からの照明のもとなど、各種の条件下で観察可能とすることができる。さらにこのルミネセント効果は、励起源が存在している場合のみ、あるいは励起源が切れてから1秒未満の間だけ、観察可能な蛍光効果であってもよいし、励起後に活性化光エネルギーが終了してから、たとえば、約1〜約10分間までの短時間の間だけ観察可能な燐光効果であってもよく、また、活性化エネルギーが終了してからも長い間観察可能な燐光効果(このような効果を本明細書では「残光」と呼ぶこととする)であってもよい。そのような残光のある期間は、約10分から約200分までまたはそれ以上、たとえば約15分〜約120分、あるいは約15分〜約60分などであってよい。本発明のユニークな不正防止物品とすることができるのは、粒子散乱効果、さらには燐光や蛍光などによってもたらされる各種ルミネセント応答の順列と組合せである。互いに共存させながらそれらの効果を観察することが可能であるということが、偽造に対する抵抗性を有する不正防止物品を開発するためには特に価値がある。   For the purposes of the present invention, the luminescent response includes phosphorescence response, fluorescence response and phosphorescence response and fluorescence to excitation light energy in the ultraviolet, visible (eg, white light) and infrared (IR) regions of the electromagnetic spectrum. A combination of responses is included. Such a response can be observable under a variety of conditions, for example, ambient light, sunlight, dimness or darkness, or illumination from ultraviolet or infrared regions of the electromagnetic spectrum. Furthermore, this luminescent effect may be a fluorescent effect that is observable only when the excitation source is present or for less than 1 second after the excitation source is turned off, For example, it may be a phosphorescent effect that can be observed only for a short period of time from about 1 to about 10 minutes after the completion, or a phosphorescent effect that can be observed for a long time after the activation energy ends ( Such an effect may be referred to as “afterglow” in this specification. Such periods of afterglow may be from about 10 minutes to about 200 minutes or more, such as from about 15 minutes to about 120 minutes, or from about 15 minutes to about 60 minutes. The unique anti-fraud article of the present invention can be a combination of permutations and combinations of various luminescent responses brought about by particle scattering effects, as well as phosphorescence and fluorescence. The ability to observe these effects while coexisting with each other is particularly valuable for developing anti-fraud articles that are resistant to counterfeiting.

本発明の不正防止物品には不正防止繊維が含まれ、それらは単一のフィラメント(モノフィラメント)であっても、モノフィラメントの集合体であってもよい。以下において繊維の横断切片の説明をする場合、特に断らない限り、モノフィラメントの横断切片についての説明をしていると理解されたい。本発明の繊維、撚り糸およびドットは、当業者公知の適当な方法を用いて紙、資料およびその他の物品の中に組み込むことによって、高いレベルの不正防止効果を与えることができる。   The tamper-proof article of the present invention includes tamper-proof fibers, which may be a single filament (monofilament) or a collection of monofilaments. In the following description of the cross section of the fiber, it should be understood that the cross section of the monofilament is described unless otherwise specified. The fibers, twists and dots of the present invention can provide a high level of fraud prevention effect by incorporating them into paper, materials and other articles using suitable methods known to those skilled in the art.

本発明の不正防止繊維は、たとえば溶融紡糸、湿式紡糸、乾式紡糸、ゲル紡糸その他の連続法によって、合成ポリマーから形成させるのが好ましい。合成繊維は典型的には従来法を用いて、円状の横断切片、さらには三角形、長方形、三葉状、四葉状その他公知各種形状に紡糸される。繊維の横断切片には、繊維の全長の方向に延びるたとえば円形または楕円形の穴が含まれていてもよいし、また、その長さ方向で、その断面の大きさが一定であっても、変化していてもよい。繊維の横断切片の複雑さの程度が高いほど、同一のものを製造するための紡糸口金の設計も難しくなり、そして、不正行為者がそのデザインを複製することが難しくなる。中空繊維やシース/コア繊維は、粒子散乱効果技術と組合せるには特に有用である。   The tamper-proof fiber of the present invention is preferably formed from a synthetic polymer by, for example, melt spinning, wet spinning, dry spinning, gel spinning, or other continuous methods. Synthetic fibers are typically spun using conventional methods into circular cross-sections, as well as various known shapes such as triangles, rectangles, trilobes, quadrilobes, and the like. The cross section of the fiber may include, for example, a circular or elliptical hole extending in the direction of the entire length of the fiber, and even if the cross-sectional size is constant in the length direction, It may have changed. The higher the degree of complexity of the cross section of the fiber, the more difficult it is to design a spinneret to produce the same, and it is more difficult for a fraudster to duplicate the design. Hollow fibers and sheath / core fibers are particularly useful in combination with particle scattering effect technology.

本発明の繊維は、その成分の数、配置、組成物および物理的性質によって、変化させることが可能である。多成分繊維、たとえば2成分繊維は、よく知られているように、組成が互いに明らかに異なる2種のポリマータイプ(たとえば、ポリエステルとナイロン)からの、2つの明らかに異なる断面領域を有していて、組成や、視覚的応答、たとえば色をさらに変化させることも可能である。2成分繊維およびそれらの製造方法については、たとえば、米国特許第4,552,603号、同第4,601,949号および同第6,158,204号などに記載がある。これらの特許における開示は、許容される範囲において、参考として引用し本明細書に組み入れる。それらの成分は、サイド・バイ・サイドの関係になっていても、あるいはシース・コアの関係になっていてもよい。1つの実施態様においては、本発明の不正防止繊維の中の成分の数は少なくとも2つである。好ましい配置としては、多成分繊維の中の成分は互いに、米国特許第6,158,204号に記載されているような、サイド・バイ・サイドの関係にある。前記特許の図2〜6でAおよびBと名付けられた横断切片の部分が、別の成分を表している。   The fibers of the present invention can be varied depending on the number, arrangement, composition and physical properties of the components. Multicomponent fibers, such as bicomponent fibers, as is well known, have two distinct cross-sectional areas from two polymer types (eg, polyester and nylon) that are distinctly different in composition from each other. Thus, it is possible to further change the composition and the visual response, eg color. Bicomponent fibers and methods for producing them are described in, for example, US Pat. Nos. 4,552,603, 4,601,949, and 6,158,204. The disclosures in these patents are incorporated herein by reference, to the extent permitted. These components may be in a side-by-side relationship or in a sheath-core relationship. In one embodiment, the number of components in the tamper proof fiber of the present invention is at least two. In a preferred arrangement, the components in the multicomponent fiber are in a side-by-side relationship with each other as described in US Pat. No. 6,158,204. The sections of the transverse section named A and B in FIGS. 2-6 of said patent represent another component.

それらの成分は、別々のポリマー組成物であってよく、それには別々のポリマーまたはポリマー混合物を含み、本明細書ではマトリックスと呼ぶこともある。本発明の目的においては、マトリックスとは、その中に(単一または複数の)着色効果剤が分散されている、ポリマーまたはポリマー組成物のことを指している。それらの成分が、同一のポリマーで構成されているが、ただし異なった顔料、ルミネセント剤および/または、たとえば粒子散乱技術を用いた構造を有していて、それによって、通常の、あるいは周辺の照明条件で異なった着色応答をしたり、さらにはUVまたはIR照射で異なったルミネセント応答したりすることを可能とするのが好ましい。本発明において有用なポリマーとしては、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリル樹脂、ポリアルコール、ポリエーテル、ポリケトン、ポリカーボネート、ポリスルフィド、ポリウレタン、セルロース系およびポリビニル誘導体からなる群より選択されるものが挙げられる。ポリオレフィン、ポリエステルおよびポリアミドが好ましい。最も好ましいポリマーは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ナイロン6およびナイロン66である。   The components may be separate polymer compositions, including separate polymers or polymer mixtures, sometimes referred to herein as a matrix. For the purposes of the present invention, a matrix refers to a polymer or polymer composition in which a coloring effect agent (s) is dispersed. The components are composed of the same polymer, but with different pigments, luminescent agents and / or structures using, for example, particle scattering techniques, so that normal or peripheral It is preferable to allow different coloring responses under illumination conditions, or even different luminescent responses under UV or IR irradiation. Polymers useful in the present invention include those selected from the group consisting of polyamide, polyester, polyolefin, polyacrylic resin, polyalcohol, polyether, polyketone, polycarbonate, polysulfide, polyurethane, cellulosic and polyvinyl derivatives. Polyolefin, polyester and polyamide are preferred. The most preferred polymers are polypropylene, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, nylon 6 and nylon 66.

本発明において有用な繊維は、約0.01mm〜約3mmの有効径を有するものである。本発明の目的においては、「有効径」とは、繊維横断切片を取り巻く最小の円の直径である。本発明の1つの実施態様においては、繊維は横切りにして、厚み約0.005mm〜約0.5mmの断面薄片とする。得られた薄片は本明細書においては「ドット」と呼ぶが、これを紙またはその他の物品の中に組み込んで、裸眼によるか、ある程度の拡大や適当な照明を当てることで、横断切片、成分およびルミネセント応答が容易に識別できるようにすることができる。   Fibers useful in the present invention are those having an effective diameter of about 0.01 mm to about 3 mm. For the purposes of the present invention, the “effective diameter” is the diameter of the smallest circle surrounding the cross-fiber section. In one embodiment of the present invention, the fibers are traversed into cross-section flakes having a thickness of about 0.005 mm to about 0.5 mm. The resulting flakes are referred to herein as “dots”, which can be incorporated into paper or other articles and applied by the naked eye or by applying a certain amount of magnification or appropriate illumination to produce cross-sections, components. And the luminescent response can be easily identified.

本発明の繊維のまた別な不正防止の特徴は、使用した複数の顔料の多重ルミネセント応答である。具体的には、それらの添加剤を組み入れた結果としてのルミネセント応答には、燐光、蛍光および残光が含まれる。このルミネセント応答には、スペクトルの赤外線、可視光線および紫外光線領域における波長が含まれる。本発明の目的においては、電磁スペクトルの各種領域は次のように定義する:赤外線スペクトルは、約700ナノメートル(nm)を超える波長に始まり、約2000nmまで;可視光線スペクトルは、約380から約750nmまでの波長領域;そして紫外線スペクトルは約200から約400nmまでの領域である。上に挙げた数値には重なりがあるが、当業者ならば、それらの領域のそれぞれがよく理解された特性を有するものであることを容易に理解するであろう。ルミネセント物質は、本発明の不正防止物品の1種または複数の成分に含まれる。単一のルミネセント物質であっても、そのルミネセントスペクトル中に多重の強度ピークがあることからわかるように、多重ルミネセント応答することが可能である。本発明の目的においては、最大ピーク強度の約5分の1よりも低い強度を有するスペクトルピークは無視する。   Another tamper-proof feature of the fibers of the present invention is the multiluminescent response of the pigments used. Specifically, the luminescent response resulting from the incorporation of these additives includes phosphorescence, fluorescence and afterglow. This luminescent response includes wavelengths in the infrared, visible and ultraviolet regions of the spectrum. For purposes of the present invention, the various regions of the electromagnetic spectrum are defined as follows: the infrared spectrum begins at wavelengths above about 700 nanometers (nm) and extends to about 2000 nm; the visible light spectrum ranges from about 380 to about The wavelength region up to 750 nm; and the ultraviolet spectrum is the region from about 200 to about 400 nm. Although the numbers listed above are overlapping, those skilled in the art will readily understand that each of these regions has well-understood characteristics. The luminescent material is included in one or more components of the tamper proof article of the present invention. Even a single luminescent material can have a multiluminescent response, as can be seen from the multiple intensity peaks in its luminescent spectrum. For the purposes of the present invention, spectral peaks having an intensity lower than about one fifth of the maximum peak intensity are ignored.

1つの実施態様において、不正防止繊維には1つの成分を含んでいて、その成分には、同一または異なった波長の照射に対して、異なったルミネセント応答を示す1種または複数のルミネセント物質が含まれる。また別の実施態様においては、不正防止繊維が多成分繊維であって、そのそれぞれに単一のルミネセント物質を含み、同一または異なった波長に対して、異なったルミネセント応答を示す。さらに別の実施態様においては、不正防止繊維が多成分繊維であるが、その内の少なくとも1つに、同一または異なった波長の照射に対して、異なったルミネセント応答を示す多重ルミネセント物質が含まれる。   In one embodiment, the tamper proof fiber includes one component that includes one or more luminescent materials that exhibit different luminescent responses to the same or different wavelengths of radiation. Is included. In yet another embodiment, the tamper proof fibers are multicomponent fibers, each containing a single luminescent material and exhibiting different luminescent responses for the same or different wavelengths. In yet another embodiment, the tamper proof fiber is a multicomponent fiber, at least one of which has multiple luminescent materials that exhibit different luminescent responses to the same or different wavelengths of irradiation. included.

本発明の不正防止物品のルミネセンスは、コポリマー、顔料または染料を含むルミネセント物質を紡糸の前または紡糸中に組み込んだり、あるいは、紡糸した繊維をルミネセント染料を用いて染色したり、さらには粒子散乱技術の各種物理的・構造的態様を利用したりすることによって達成される。使用する場合には、ルミネセントコポリマー、顔料または染料は、繊維紡糸またはフィルム調製工程に先立つかそれらの工程の間に、ポリマーマトリックスに混合することによって、たとえば、繊維またはフィルムなどの物品の中に一体として組み込むのが好ましい。たとえば、混合要素を有する2軸スクリュー押出機を使用してポリマーと混合することによって、ルミネセント物質を組込み、その後で、繊維の場合なら、押出し・紡糸をするのが最も好ましい。当業者には公知のことであるが、ポリマーフィルムも、混合・押出し工程を用いて同様に製造することができる。   The luminescence of the anti-fraud article of the present invention can be achieved by incorporating a luminescent material comprising a copolymer, pigment or dye before or during spinning, or by dyeing the spun fiber with a luminescent dye, or even This is achieved by utilizing various physical and structural aspects of the particle scattering technique. When used, the luminescent copolymer, pigment or dye is incorporated into the polymer matrix prior to or during the fiber spinning or film preparation process, for example, in articles such as fibers or films. It is preferable to incorporate it as one piece. For example, it is most preferred to incorporate the luminescent material by mixing with the polymer using a twin screw extruder with a mixing element, followed by extrusion and spinning in the case of fibers. As is known to those skilled in the art, polymer films can be similarly produced using mixing and extrusion processes.

光応答性添加剤を使用することによって得られる多重ルミネセント応答は、スペクトルの赤外線、可視光線および紫外線領域の1つまたは複数の中にある。不正防止物品が多重ルミネセント応答を含む場合、それらの応答のピーク強度は、波長で少なくとも約20nm、好ましくは少なくとも約50nm、より好ましくは少なくとも約100nm分離されている。多重ルミネセント応答が、スペクトルの少なくとも2つの異なった領域にピーク波長を有しているのが最も好ましい。多重ルミネセント応答が、赤外線領域と可視光線領域から、およびUV領域と可視光線領域から、選択されるスペクトルの領域にあるのが好ましい。本発明の不正防止物品の多重ルミネセント応答は、赤外線、可視光線および紫外線スペクトルの領域から選択される1つまたは複数の照射波長によって励起される。ルミネセント応答が、赤外線と紫外線;紫外線と可視光線;および赤外線と可視光線の中の1つまたは複数の波長によって励起されるのが好ましい。   The multiluminescent response obtained by using the photoresponsive additive is in one or more of the infrared, visible and ultraviolet regions of the spectrum. If the anti-fraud article includes multiple luminescent responses, the peak intensity of those responses are separated by at least about 20 nm, preferably at least about 50 nm, more preferably at least about 100 nm in wavelength. Most preferably, the multiluminescent response has peak wavelengths in at least two different regions of the spectrum. The multiluminescent response is preferably in the region of the spectrum selected from the infrared and visible regions and from the UV and visible regions. The multiluminescent response of the anti-fraud article of the present invention is excited by one or more illumination wavelengths selected from the infrared, visible and ultraviolet spectrum regions. The luminescent response is preferably excited by one or more wavelengths among infrared and ultraviolet; ultraviolet and visible light; and infrared and visible light.

ルミネセント顔料または染料は、有機、無機または有機金属物質であってよい。本発明において有用な熱的に安定な有機物質の例を挙げれば、4,4’−ビス(2−メトキシスチリル)−1,1’−ビフェニル、4,4’−ビス(ベンゾアキサゾル−2−イル)スチルベン、および2,5−チオフェンジイルビス(5−tert−ブチル−1,3−ベンズオキサゾール)などがある。例を挙げれば、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ・インコーポレーテッド(Ciba Specialty Chemicals Inc.)から商品名ユービテックス(UVITEX、登録商標)FP、ユービテックス(UVITEX、登録商標)OB−ONE、およびユービテックス(UVITEX、登録商標)OBとして、またハネウェル・スペシャルティ・ケミカルズ(Honeywell Specialty Chemicals)から商品名ルミラックス(Lumilux、登録商標)エフェクト・ライト・ブルー・COとして市販されている化合物がある。これらの化合物は、紫外線を照射して励起させると、スペクトルの紫外線領域および可視光線領域において蛍光を発する。   The luminescent pigment or dye may be an organic, inorganic or organometallic material. Examples of thermally stable organic materials useful in the present invention include 4,4′-bis (2-methoxystyryl) -1,1′-biphenyl, 4,4′-bis (benzoaxazol-2-yl) ) Stilbene, and 2,5-thiophenediylbis (5-tert-butyl-1,3-benzoxazole). Examples include Ciba Specialty Chemicals Inc. under the trade names Uvitex (registered trademark) FP, Ubitex (registered trademark) OB-ONE, and Ubitex (UVITEX). (Registered trademark) OB and a compound commercially available from Honeywell Specialty Chemicals under the trade name Lumilux (R) Effect Light Blue CO. These compounds emit fluorescence in the ultraviolet region and visible light region of the spectrum when excited by irradiation with ultraviolet rays.

本発明において有用な無機物質の例としては、LaS:Eu、ZnSiO:Mn、およびYVO:Ndなどが挙げられる。これらの物質は、ハネウェル・スペシャルティ・ケミカルズ(Honeywell Specialty Chemicals)からそれぞれ、ルミラックス(Lumilux、登録商標)レッド・CD168、ルミラックス(Lumilux、登録商標)グリーン・CD145およびルミラックス(Lumilux、登録商標)IR−DC139の商品名で市販されている。いずれも紫外線照射により励起される。ルミラックス(Lumilux、登録商標)レッド・CD168およびルミラックス(Lumilux、登録商標)グリーン・CD145は、可視光線領域中で蛍光を発し、ルミラックス(Lumilux、登録商標)IR−DC139は赤外線領域中で蛍光を発する。これらとは別の有用な物質としては、希土類オキシスルフィドがあり、ハネウェル・スペシャルティ・ケミカルズ(Honeywell Specialty Chemicals)から商品名ルミラックス(Lumilux、登録商標)レッド・UC6として市販されている。この物質は赤外線により励起されて、可視光線領域に蛍光を発する。さらに、たとえば、銀、銅、アルミニウムまたはマンガンなどでドープしたいくつかの硫化亜鉛化合物もまた、ハネウェル・スペシャルティ・ケミカルズ(Honeywell Specialty Chemicals)から市販されている。それらの物品のうちのいくつかは、UVおよび白色光で励起されて蛍光および燐光両方の応答をしめし、さらに、長い残光を性質として持っていることを特徴とするものがある(ルミラックス(Lumilux、登録商標)グリーン・N5、N−PMおよびN2);別なものはUV照射で励起されて、ブルー、グリーン、レッド、イエローおよびイエロー・オレンジのような色の蛍光を発する(ルミラックス(Lumilux、登録商標)エフェクト:ブルーA、グリーンA、レッドA,ブルーCO、グリーンCO、イエローCOおよびイエロー・オレンジ);さらに他のものは、UVおよび白色光によって励起され、蛍光および燐光を示し(ルミラックス(Lumilux、登録商標)エフェクト:ブルーSNおよびブルーSN−F;アルカリ土類シリケート;ルミンラックス(Luminlux、登録商標)エフェクト:グリーンN、グリーンN−L、グリーンN−E、グリーンN−F、グリーンN−3F、グリーンN−FGおよびグリーンN−FF);およびルミラックス(Lumilux、登録商標)エフェクト:レッドN100、ユーロピウムおよびツリウムでドープした硫化カルシウム化合物で、このものは白色光により励起され、赤色の蛍光および燐光の応答をする。それらの物質は混合物としても使用できるし、いくつかの混合物は市販されている(ルミラックス(Lumilux、登録商標)エフェクトSipi:イエロー・アンド・レッド)。 Examples of inorganic substances useful in the present invention include La 2 O 2 S: Eu, ZnSiO 4 : Mn, and YVO 4 : Nd. These materials are available from Honeywell Specialty Chemicals, respectively, Lumilux® Red CD168, Lumilux® Green CD145 and Lumilux®. It is commercially available under the trade name IR-DC139. Both are excited by ultraviolet irradiation. Lumilux® Red CD168 and Lumilux® Green CD145 fluoresce in the visible region, and Lumilux® IR-DC139 in the infrared region. Fluoresce. Another useful material other than these is rare earth oxysulfide, which is commercially available from Honeywell Specialty Chemicals under the trade name Lumilux® Red UC6. This substance is excited by infrared rays and emits fluorescence in the visible light region. In addition, some zinc sulfide compounds doped with, for example, silver, copper, aluminum or manganese are also commercially available from Honeywell Specialty Chemicals. Some of these articles are characterized by being excited by UV and white light to give both fluorescence and phosphorescence response, and also have long afterglow properties (Lumilux ( Lumilux® Green N5, N-PM and N2); another is excited by UV irradiation and emits fluorescence in colors such as blue, green, red, yellow and yellow orange (Lumilux ( Lumilux® effects: Blue A, Green A, Red A, Blue CO, Green CO, Yellow CO and Yellow / Orange); and others are excited by UV and white light and exhibit fluorescence and phosphorescence ( Lumilux® effect: Blue SN and Blue SN-F; Al Luminous silicate; Luminlux® effects: Green N, Green NL, Green NE, Green NF, Green N-3F, Green N-FG and Green N-FF); and Lumilux® effect: a calcium sulfide compound doped with red N100, europium and thulium, which is excited by white light and has a red fluorescent and phosphorescent response. These materials can also be used as a mixture, and some mixtures are commercially available (Lumilux® Effect Shipi: Yellow and Red).

ルミネセントコポリマーもまた有用であり、それらの物質については、米国特許第3,668,189号、同第5,292,855号および同第5,461,136号に開示されている。それらは、その中に共重合された蛍光団化合物を含む、熱的に安定なコポリアミド、コポリエステルおよびコポリエステル−アミドであると記載されている。米国特許第5,292,855号のコポリマーは、スペクトルの近赤外線領域の波長で励起され、蛍光を発する。これらの特許における開示は、許容される範囲において、参考として引用し本明細書に組み入れる。   Luminescent copolymers are also useful and are disclosed in U.S. Pat. Nos. 3,668,189, 5,292,855 and 5,461,136. They are described as thermally stable copolyamides, copolyesters and copolyester-amides containing a fluorophore compound copolymerized therein. The copolymer of US Pat. No. 5,292,855 is excited and emits fluorescence at wavelengths in the near infrared region of the spectrum. The disclosures in these patents are incorporated herein by reference, to the extent permitted.

典型的には、蛍光物質では、励起停止があれば、実質的に瞬時に、たとえば1秒の約1000分の1の間に蛍光の発生が停止する。それとは対照的に、燐光物質では、励起停止の後でも、10分の数分間、または100分の数分間発光が継続する。米国特許第5,424,006号および同第5,674,437号には、特別なタイプの燐光物質とその製法が記載されていて、それらは長い残光性を有していて、本発明の不正防止物品において使用できるが、その理由は、そのルミネセンスの減衰速度を、そのような物品の識別可能な特性の1つとして使用できるからである。これらの特許は、許容される範囲において、参考として引用し本明細書に組み入れる。米国特許第5,674,437号にはそのような物質を繊維に組み込むことが開示されている。その燐光物質は一般に、ドープした金属アルミン酸塩オキシド顔料として記載されているが、ここで金属は、たとえばカルシウム、ストロンチウム、バリウムまたはそれらの混合物であってよく、そしてドーパントは好ましくはユーロピウムおよび、元素周期律表のランタニド系列の元素、たとえばランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウムおよびルテチウム、およびスズおよびビスマスからなる群より選択される元素である。1つの例を挙げれば、米国特許第5,424,006号に記載されているような、SrAl:EuDyであって、そのような顔料は、ニュージャージー州のユナイテッド・ミネラル・コーポレーション(United Mineral Corporation、NJ)からルミノーバ(Luminova、登録商標)の商品名で市販されている。 Typically, in a fluorescent material, if there is an excitation stop, the generation of fluorescence stops substantially instantaneously, for example, about 1 / 1000th of a second. In contrast, phosphors continue to emit light for a few ten minutes or even a few hundred minutes even after excitation is stopped. U.S. Pat. Nos. 5,424,006 and 5,674,437 describe special types of phosphors and their preparation, which have long persistence and are The anti-fraud article can be used because its luminescence decay rate can be used as one of the distinguishable properties of such articles. These patents, to the extent permitted, are incorporated herein by reference. US Pat. No. 5,674,437 discloses the incorporation of such materials into fibers. The phosphor is generally described as a doped metal aluminate oxide pigment, where the metal can be, for example, calcium, strontium, barium or mixtures thereof, and the dopant is preferably europium and elemental A lanthanide series element of the periodic table, for example, an element selected from the group consisting of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, gadolinium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium, and tin and bismuth. In one example, SrAl 2 O 4 : EuDy, such as that described in US Pat. No. 5,424,006, such a pigment can be found in United Mineral Corporation, New Jersey. It is commercially available from Mineral Corporation (NJ) under the trade name Luminova.

そのようなルミネセント物質は、所望のルミネセント効果が得られるのに適した濃度で使用することができる。別の言い方をすれば、不正防止特性を所望する特定の末端用途または物品に応じて、蛍光物質と燐光物質の混合物を使用することが望ましい場合もあるし、単に蛍光物質だけあるいは単に燐光物質だけを使用するのが望ましいこともある。総合して、マトリックス中のルミネセント物質の濃度は、少なくとも約0.05重量パーセント;より好ましくは少なくとも約0.10重量パーセント;さらにより好ましくは約0.50重量パーセント;たとえば約1.0重量パーセント;典型的には約2.5重量パーセントである。逆に、1種または複数のルミネセント物質の最大濃度は、用途、物品に必要とされる物理的性質、たとえば繊維強度、製造の容易さ、コスト面での配慮などから決められる。総合して、マトリックス中のルミネセント物質の濃度は、最大で約85重量パーセント;より好ましくは最大で約50重量パーセント;さらにより好ましくは約25重量パーセント;たとえば約20重量パーセント;典型的には約15重量パーセント;たとえば最大で約10重量パーセントである。ルミネセント物質の濃度の有用な範囲は、上記の最小値と最大値の組合せで得られる。たとえば、ルミネセント物質の有用な濃度は、約0.05から約85重量パーセントまで;約0.05から約15重量パーセントまで;約1.0から約20重量パーセントまで;および上記の数値の順列および組合せに基づくさらなる範囲である。   Such luminescent materials can be used at concentrations suitable to obtain the desired luminescent effect. In other words, depending on the particular end use or article for which anti-fraud properties are desired, it may be desirable to use a mixture of phosphor and phosphor, or just phosphor or just phosphor. It may be desirable to use Overall, the concentration of the luminescent material in the matrix is at least about 0.05 weight percent; more preferably at least about 0.10 weight percent; even more preferably about 0.50 weight percent; for example about 1.0 weight. Percent; typically about 2.5 weight percent. Conversely, the maximum concentration of one or more luminescent materials is determined by the application, the physical properties required for the article, such as fiber strength, ease of manufacture, cost considerations, and the like. Overall, the concentration of the luminescent material in the matrix is up to about 85 weight percent; more preferably up to about 50 weight percent; even more preferably about 25 weight percent; for example about 20 weight percent; typically About 15 weight percent; for example, up to about 10 weight percent. A useful range for the concentration of the luminescent material is obtained by a combination of the above minimum and maximum values. For example, useful concentrations of luminescent materials are from about 0.05 to about 85 weight percent; from about 0.05 to about 15 weight percent; from about 1.0 to about 20 weight percent; and permutations of the above numbers And further ranges based on combinations.

粒子散乱効果に基づいた物理的着色を組み入れている本発明の不正防止物品は、当業界で知られている方法によって調製することができ、そして例えば、1999年8月3日に発行されている「着色物品および組成物並びにその製造方法(Colored Articles and Compositions and Methods for Their Production)」の発明の名称で広く譲渡される米国特許第5,932,309号明細書の中で考察することができる。この技術に基づいた組成物は、例えばポリマーまたはポリマー混合物マトリックスの中に非吸収性粒子散乱着色剤を分散することにより調製できる。あるいは、吸収性粒子散乱着色剤、特に現場で製造される吸収性粒子散乱着色剤、は、確認された特許の中でも開示されているように使用できる。物理的着色を発現する物質の中で、光散乱は、少なくとも部分的に光透過性であるマトリックスの内部に分散されている粒子によって行なわれる。本発明に有用な着色剤は、粒子散乱着色剤と呼ばれる。このような着色剤は、相対する平行な両面、または板状干渉着色剤と呼ばれる板状粒子の界面からの反射光の間の反射による着色を発現する着色剤と、電子遷移着色剤と呼ばれていて電子遷移による着色を発現する着色剤とに区別される。粒子散乱着色剤は、電子遷移によって或る程度の着色を発現できるが、着色が粒子のサイズによって決まり、相対する2面、または平行板の界面からの反射光の干渉から著しい着色が存在しないならば、着色剤は粒子散乱着色剤である。   The anti-fraud articles of the present invention incorporating physical coloring based on particle scattering effects can be prepared by methods known in the art and are published, for example, on August 3, 1999 Can be considered in US Pat. No. 5,932,309, commonly assigned under the title of “Colored Articles and Compositions and Methods for Ther Production”. . Compositions based on this technique can be prepared, for example, by dispersing non-absorbing particle scattering colorants in a polymer or polymer mixture matrix. Alternatively, absorptive particle scattering colorants, particularly absorptive particle scattering colorants produced in situ, can be used as disclosed in recognized patents. Among substances that develop physical coloration, light scattering is performed by particles dispersed within a matrix that is at least partially light transmissive. Colorants useful in the present invention are called particle scattering colorants. Such a colorant is called a colorant that develops coloration due to reflection between light reflected from the interface between the opposite parallel double-sided or plate-like particles called plate-like interference colorant, and an electron transition colorant. Therefore, it is distinguished from a colorant that develops coloration due to electronic transition. Particle scattering colorants can develop some degree of coloration due to electronic transitions, but the coloration depends on the size of the particles, and if there is no significant coloration due to interference of reflected light from two opposing surfaces or parallel plate interfaces For example, the colorant is a particle scattering colorant.

粒子散乱着色剤は、この粒子散乱着色剤がスペクトルの可視域の光を著しく吸収するのかどうかによって、吸収性粒子散乱着色剤かまたは非吸収性粒子散乱着色剤のどちらかである。吸収は、粒度が充分に大きいとき、光の粒子散乱がさほど大きくない色の視覚認識によって証明されるほど顕著であることを特徴とすることができる。   The particle scattering colorant is either an absorbing particle scattering colorant or a non-absorbing particle scattering colorant, depending on whether the particle scattering colorant significantly absorbs light in the visible region of the spectrum. Absorption can be characterized as being so significant that when the particle size is sufficiently large, the particle scattering of the light is evidenced by less visual color recognition.

第1のカテゴリーに対しては、粒子着色剤は、可視域では粒子散乱着色剤の屈折率とは大幅に異なる屈折率を有する固体マトリックスの中に粒子着色剤を分散して使用される。この第1カテゴリーに対しては、粒子散乱着色剤は、下記で定義されるようにA特性かB特性かのどちらか一方を有する物質として定義される。   For the first category, the particle colorant is used by dispersing the particle colorant in a solid matrix having a refractive index that differs significantly from the refractive index of the particle scattering colorant in the visible range. For this first category, particle scattering colorants are defined as materials having either A or B characteristics as defined below.

A特性またはB特性は、よく入手できるような採用対象粒子散乱着色剤の屈折率とは異なる屈折率を有する無色の等方性液体の中でその採用対象粒子散乱着色剤を分散することによって決められる。最も信頼できる試験は、液体と採用対象粒子散乱着色剤との屈折率差を可能な限り拡大するように選ぶことから得られる。採用対象粒子散乱着色剤と無色の等方性液体だけを含有するこの液体−固体混合物を、粒子試験混合物と呼ぶ。透過光強度対入射光強度の逆対数比(−log(I/I))は、380〜750nmの全可視スペクトル領域を包含する波長領域全体の波長の連続関数として、粒子試験混合物について測定される。このような測定は、普通のUV−可視分光計を使って行なうのが便利である。得られる量(−log(I/I))は、透過光の強度の減少に対する散乱と吸収の両方の効果を包含するので、この量は有効吸光度と呼ばれる。 The A or B characteristics are determined by dispersing the employed particle scattering colorant in a colorless isotropic liquid having a refractive index different from the refractive index of the employed particle scattering colorant as is commonly available. It is done. The most reliable test comes from choosing to enlarge the refractive index difference between the liquid and the particle scattering colorant to be employed as much as possible. This liquid-solid mixture containing only the targeted particle scattering colorant and a colorless isotropic liquid is referred to as a particle test mixture. The inverse log ratio of transmitted light intensity to incident light intensity (−log (I / I 0 )) is measured for the particle test mixture as a continuous function of the wavelength over the entire wavelength range, including the entire visible spectral range of 380-750 nm. The Such a measurement is conveniently performed using an ordinary UV-visible spectrometer. Since the resulting quantity (-log (I / I 0 )) encompasses both scattering and absorption effects on the decrease in transmitted light intensity, this quantity is called effective absorbance.

A特性は、スペクトルの可視域ではさほど吸収しない物質に対して、粒子散乱着色剤の唯一の正当な決定要素であり、このことは、吸収が粒子散乱による着色効果を圧倒するほど大きくはないことを意味している。A特性試験の唯一の目的に対しては、採用対象粒子散乱着色剤の平均粒度が粒子試験混合物の中の採用対象粒子散乱着色剤の重量濃度を変化することなく約20ミクロンを超えるまで増加するとき、可視域ではさほど吸収しない物質が約380〜約750nmのスペクトル領域では、粒子試験混合物が少なくとも約2倍、そして好ましくは少なくとも約3倍減少する有効最大吸光度を有する物質として定義される。   The A-characteristic is the only legitimate determinant of particle scattering colorants for materials that do not absorb much in the visible region of the spectrum, which is not so great that the absorption overwhelms the coloring effect due to particle scattering. Means. For the sole purpose of the A-characteristic test, the average particle size of the employed particle scattering colorant is increased to greater than about 20 microns without changing the weight concentration of the employed particle scattering colorant in the particle test mixture. Sometimes, in the spectral region of about 380 to about 750 nm, a material that does not absorb much in the visible region is defined as a material that has an effective maximum absorbance that reduces the particle test mixture by at least about 2 fold, and preferably at least about 3 fold.

吸光度の前述の比は、粒子試験混合物の中の採用対象粒子散乱着色剤の濃度に、一般に少ししか依存しないことを理解すべきである。そのような依存性は、物質が粒子散乱着色剤であるかどうかを決めるのに重要ではないほど弱いのが普通である。しかしながら、物質が限界的に粒子散乱着色剤である(または限界的に粒子散乱着色剤ではない)場合には、吸光度の前述の比は、物質の適用に対して考えられる採用対象粒子散乱着色剤の濃度で評価すべきである。また、粒子試験混合物の中の採用対象粒子散乱着色剤の濃度は、I/Iが1から大幅にずれているほど充分に大きくあるべきであるが、Iが極めて小さいので信頼できる測定ができないほどの高さであるべきではないことは当業者には明らかである。 It should be understood that the aforementioned ratio of absorbance generally depends only slightly on the concentration of particle scattering colorant employed in the particle test mixture. Such dependencies are usually so weak that they are not important in determining whether a material is a particle scattering colorant. However, if the material is marginally a particle scattering colorant (or is not a critical particle scattering colorant), the aforementioned ratio of absorbance is considered a possible particle scattering colorant to be considered for the application of the material. Should be evaluated at a concentration of Also, the concentration of the particle scattering colorant to be employed in the particle test mixture should be sufficiently large that I / I 0 is significantly deviated from 1, but since I is very small, reliable measurement is not possible. It should be apparent to those skilled in the art that it should not be so high.

粒子試験混合物が、約380〜約750nmのスペクトル域では、同じ波長域での有効最小吸光度の少なくとも約2倍、そして好ましくは少なくとも約3倍である有効最大吸光度を有し、その物質の平均粒度が約20ミクロン未満ならば、可視域でさほど著しい吸収をしない粒子散乱着色剤採用対象物はA特性を有する。   The particle test mixture has an effective maximum absorbance that is at least about 2 times and preferably at least about 3 times the effective minimum absorbance in the same wavelength region in the spectral range of about 380 to about 750 nm, and the average particle size of the material Is less than about 20 microns, particle scattering colorant objects that do not significantly absorb in the visible range have A characteristics.

採用対象粒子散乱着色剤が可視域で著しく吸収するならば、別の物質がA特性を有し、その物質が可視域ではさほど著しく吸収せずに採用対象粒子散乱着色剤と同じ粒度分布および形状を実質的に有するならば、あるいは、前記の採用対象粒子散乱着色剤は粒子散乱着色剤であると決めることができる。   If the target particle scattering colorant absorbs significantly in the visible range, another substance will have A characteristics, and the material will not absorb as much in the visible range and will have the same particle size distribution and shape as the target particle scattering colorant. Alternatively, it can be determined that the particle scattering colorant to be employed is a particle scattering colorant.

可視域で著しく吸収する散乱性着色剤採用対象物には、B特性も粒子状物質が粒子散乱着色剤であるかどうかを決めるのに好適である。B特性の規準が満たされるかどうかを決めることは、前記で使用される可視域での有効吸光度スペクトルの同じ測定を必要とする。採用対象粒子散乱着色剤が、透過光強度で20ミクロンを超える平均粒度を有する同じ組成物に対して得られる透過光強度と比較して少なくとも10nmシフトする最小値を有するならば、B特性の規準は満たされる。   For objects that adopt scattering colorants that absorb significantly in the visible range, the B characteristic is also suitable for determining whether the particulate matter is a particle scattering colorant. Determining whether the B-characteristic criteria are met requires the same measurement of the effective absorbance spectrum in the visible range used above. If the particle scattering colorant to be employed has a minimum that shifts by at least 10 nm compared to the transmitted light intensity obtained for the same composition having an average particle size greater than 20 microns in transmitted light intensity, then a criterion for the B characteristic Is satisfied.

別の実施態様では、一次粒子と呼ばれる微細粒子が大きい粒子の内部に埋め込まれるとき、着色剤が形成される。この場合、採用対象物質がA特性規準またはB特性規準のどちらかを一次粒子、または一次粒子を含有する埋め込み粒子のどちらかに適用することにより粒子散乱着色剤であるかどうか決めることができる。
何が粒子散乱着色剤であるかを決めるに当たって、このような複雑さは、第2のカテゴリーの実施態様では解消され、その場合には、粒子散乱着色剤の屈折率が可視域の或る波長でのマトリックス物質の屈折率と一致する。そのような場合には、粒度が2000ミクロン未満のいかなる物質も粒子散乱着色剤である。同様に、採用対象物が採用対象粒子散乱着色剤であるかどうかを決めることは、採用対象物が一次粒子の二次元または三次元規則型配列体を含むとき容易に明らかである。そのような粒子散乱着色剤の大きい粒子は、眼にはっきりと見えるオパール状虹色を有する。
In another embodiment, a colorant is formed when fine particles, called primary particles, are embedded inside large particles. In this case, it can be determined whether the substance to be employed is a particle scattering colorant by applying either the A characteristic criterion or the B characteristic criterion to either the primary particles or the embedded particles containing the primary particles.
In deciding what is a particle scattering colorant, such complexity is eliminated in the second category of embodiments, in which case the refractive index of the particle scattering colorant is at a certain wavelength in the visible range. This is consistent with the refractive index of the matrix material. In such cases, any material having a particle size of less than 2000 microns is a particle scattering colorant. Similarly, determining whether an adopted object is an adopted particle scattering colorant is readily apparent when the adopted object includes a two-dimensional or three-dimensional regular array of primary particles. Large particles of such particle scattering colorants have an opal iridescent color that is clearly visible to the eye.

粒状物が、粒子散乱着色剤であるかどうかを前記のように決めることは煩雑のように思われるかも知れないが、これを決めることは全く簡単で、適用するのに便利である。粒状物は、本発明で使用する物品を提供する固体マトリックスの中に分散させるよりも液体の中に分散させるほうが遥かに容易である。また、AかまたはBのどちらか一方の特性規準を適用するために必要とされる有効吸光度の測定は、迅速で、安価な分光計を使って従来から適用されている手順によって行なうことができる。従って、このような特性規準を適用すると、本発明の実施に好適である物質(即ち、粒子散乱着色剤)の確認に当たっては時間が大幅に節約できる。   While it may seem cumbersome to determine whether a particulate is a particle scattering colorant as described above, it is quite simple and convenient to apply. The particulates are much easier to disperse in a liquid than in a solid matrix that provides the article used in the present invention. Also, the effective absorbance measurement required to apply either the A or B characteristic criteria can be performed by conventional procedures using a rapid and inexpensive spectrometer. . Therefore, applying such property criteria can save a lot of time in identifying materials (ie, particle scattering colorants) that are suitable for the practice of the present invention.

幾つかの実施態様では、電子遷移着色剤は、粒子散乱着色剤と一緒に使用される。電子遷移着色剤は、可視域の波長で10−1cm−1より大きい吸収係数を有し、粒子散乱着色剤に対する規準を満たさない物質として定義される。染料および顔料も、本発明の実施態様で粒子散乱着色剤と一緒に使用される。この点に関しては、染料または顔料は、目視で認識できる着色を発現するのに充分な程度まで可視域で光を吸収する物質として定義される。粒度によっては、顔料は粒子散乱着色剤でもよいし、電子遷移着色剤でもできる。また、一般に、電子遷移着色剤であろうと、染料、顔料であろうと本発明の実施態様で互換的に使用できる。 In some embodiments, electronic transition colorants are used in conjunction with particle scattering colorants. An electronic transition colorant is defined as a substance that has an absorption coefficient greater than 10 −1 cm −1 at wavelengths in the visible range and does not meet the criteria for particle scattering colorants. Dyes and pigments are also used with the particle scattering colorant in embodiments of the present invention. In this regard, a dye or pigment is defined as a substance that absorbs light in the visible range to a degree sufficient to develop a visually recognizable coloration. Depending on the particle size, the pigment can be a particle scattering colorant or an electronic transition colorant. Also, in general, electronic transition colorants, dyes, and pigments can be used interchangeably in embodiments of the present invention.

使用の際には、本発明で使用される粒子散乱着色剤は、周囲のマトリックスの中に粒子として分散される。これらの粒子散乱着色剤粒子は、ランダムに配置されてもよく、ホストマトリックス内で、位置的に相互関係がある方法で配列されてもよい。どちらの場合も、これらの粒子の散乱の結果として、強力な着色効果を発現できる。粒子散乱着色剤の位置的に相互関係がある配列は、やや束の間のようであり、或る場合には異なる視角では劇的に異なる着色を発現する着色効果を得るためには好ましい。並進秩序を有する粒子の配列のそのような散乱粒子は、ブラッグの散乱と呼ばれる。非吸収性粒子散乱着色剤の場合でも強力になることがある、比較的鋭敏な着色効果を得るためには相互関係のない粒子散乱着色剤が好ましい。   In use, the particle scattering colorant used in the present invention is dispersed as particles in the surrounding matrix. These particle scattering colorant particles may be randomly arranged or arranged in a manner that is positionally interrelated within the host matrix. In either case, a strong coloring effect can be developed as a result of the scattering of these particles. An arrangement of particle scattering colorants that are interrelated in location is somewhat like between bundles, and in some cases is preferred for obtaining a coloring effect that develops a dramatically different color at different viewing angles. Such scattering particles in an array of particles with translational order are called Bragg scattering. In order to obtain a relatively sharp coloring effect that may be strong even in the case of a non-absorbing particle scattering colorant, an uncorrelated particle scattering colorant is preferred.

光の視覚限度は、ほぼ380nmと750nmとの間にあるので、このような限度は、本発明の目的には粒子散乱着色剤の光学的特性を定義するのに好ましい。本発明の幾つかの実施態様では、好ましい粒子散乱着色剤は、380〜750nmの全可視スペクトル領域にわたってホストマトリックスの屈折率とは異なる屈折率を持ち、そして粒子散乱効果は、電子遷移着色剤、染料または顔料を使って高められるのが好ましい。このような状況は、可視域の少なくとも1種の波長でホスト物質の屈折率とマトリックス物質の屈折率との一致をもたらす先行技術のクリスチャンセン・フィルター(Christiansen filter)の状況とは異なり、電子遷移着色剤、染料または顔料の性能は低下するのが普通である。特に指示がない限り、記載された屈折率は室温で測定された屈折率である。また、粒子散乱着色剤は、これが当てはまる偏光方向が存在する場合、マトリックス物質とは異なる屈折率、より低い屈折率、またはより高い屈折率を有すると言われる。   Since the visual limit of light is approximately between 380 nm and 750 nm, such a limit is preferred for purposes of the present invention to define the optical properties of the particle scattering colorant. In some embodiments of the present invention, the preferred particle scattering colorant has a refractive index that differs from the refractive index of the host matrix over the entire visible spectral region of 380-750 nm, and the particle scattering effect is an electronic transition colorant, Preferably it is enhanced using dyes or pigments. This situation differs from the state of the prior art Christiansen filter, which provides a match between the refractive index of the host material and the refractive index of the matrix material at at least one wavelength in the visible range. The performance of colorants, dyes or pigments is usually reduced. Unless otherwise indicated, the stated refractive indices are those measured at room temperature. Also, the particle scattering colorant is said to have a different refractive index, lower refractive index, or higher refractive index than the matrix material when there is a polarization direction to which this applies.

粒子散乱着色剤、またはその副成分は、光を、色彩的に、効果的に散乱するように充分少なくすべきである。散乱性粒子着色剤の屈折率およびマトリックスの屈折率が実質的に一致する可視波長が存在しないならば、このことは、そのような着色剤の平均粒度は、最小寸法で約2ミクロンより小さいのが好ましことを意味する。本発明者としては、(例えば)二乗平均平方根平均値よりもむしろありふれた算術平均を平均粒度の意味とする。可視スペクトル域全体にわたって、マトリックスの屈折率と粒子散乱着色剤の屈折率との間に大きな差が存在する結果として、色彩上の着色が起こる本発明の実施態様の場合には、粒子散乱着色剤の平均粒度は約0.01〜約0.4ミクロンが、より好ましい。この場合、最小寸法の平均粒度は約0.2ミクロンより小さいのが最も好ましい。特に、粒子散乱着色剤が可視域で著しく光を吸収するならば、0.01ミクロンより更に小さい平均粒度が好ましい範囲内である。また、粒子散乱着色剤粒子が優先的に配向されないならば、粒子散乱着色剤の個々の粒子の最大寸法対最小寸法の比の平均は、約4より小さいことが好ましく、粒子散乱着色剤粒子は粒度でも形状でも殆んどばらつきがないことが好ましい。他方、粒子散乱着色剤およびマトリックスの屈折率が可視域の波長で実質的に消滅する本発明の実施態様では、粒子形状は相当に不規則であり得て、好ましい平均粒度は相当大きく、好ましくは約2000ミクロンより小さいことが可能である。粒子散乱着色剤がその内部に、より小さい粒子散乱着色剤を含有する場合、かなり大きい粒度が好ましい範囲に存在できる。本発明の別の実施態様の場合の好ましい粒度のこのような煩雑な問題は、後記のこれらの実施態様の考察の中で更に明らかにされるだろう。   The particle scattering colorant, or its subcomponents, should be sufficiently low to scatter light effectively in a chromatic manner. If there is no visible wavelength where the refractive index of the scattering particle colorant and the refractive index of the matrix substantially match, this means that the average particle size of such colorant is less than about 2 microns in the smallest dimension. Means that is preferred. For the present inventor, (for example) a common arithmetic mean rather than a root mean square mean value is taken to mean mean grain size. In the case of embodiments of the invention in which chromatic coloring occurs as a result of the large difference between the refractive index of the matrix and the refractive index of the particle scattering colorant over the entire visible spectral range, the particle scattering colorant More preferably, the average particle size is from about 0.01 to about 0.4 microns. In this case, the smallest average particle size is most preferably less than about 0.2 microns. In particular, if the particle scattering colorant absorbs light significantly in the visible range, an average particle size of even less than 0.01 microns is within the preferred range. Also, if the particle scattering colorant particles are not preferentially oriented, the average of the ratio of the maximum size to the minimum size of the individual particles of the particle scattering colorant is preferably less than about 4, and the particle scattering colorant particles are It is preferable that there is almost no variation in particle size or shape. On the other hand, in embodiments of the present invention in which the refractive index of the particle scattering colorant and matrix is substantially extinguished at wavelengths in the visible range, the particle shape can be quite irregular and the preferred average particle size is rather large, preferably It can be smaller than about 2000 microns. If the particle scattering colorant contains a smaller particle scattering colorant therein, a much larger particle size can be present in the preferred range. Such complications of preferred particle size in the case of alternative embodiments of the present invention will be further elucidated in the discussion of these embodiments below.

粒度を平均粒度または最小寸法での平均粒度で表すのではなく、特定の粒子散乱着色剤の粒度を表示限度より小さい最小寸法を有する粒子の割合として表すことができる。このような表示は、粒子散乱着色剤の屈折率が可視域における全ての波長でマトリックスの屈折率とは大幅に異なる本発明の実施態様では極めて有用である。そのような実施態様では、全ての粒子の少なくとも約50%が、約0.2ミクロンより小さい極めて小さい寸法を有することが好ましい。   Rather than expressing the particle size as the average particle size or the average particle size at the smallest dimension, the particle size of a particular particle scattering colorant can be expressed as the percentage of particles having the smallest dimension below the display limit. Such an indication is extremely useful in embodiments of the invention where the refractive index of the particle scattering colorant is significantly different from the refractive index of the matrix at all wavelengths in the visible range. In such embodiments, it is preferred that at least about 50% of all particles have very small dimensions of less than about 0.2 microns.

粒子散乱着色剤が分散しているマトリックスは、可視スペクトル領域では吸収性であってもよく、非吸収性であってもよい。このような吸収特性は、キャラクタリゼーションに経路長依存性量か、または経路長非依存性量のどちらかを使って規定できる。例えば、当初の光強度Iは、光がマトリックスの厚さtを通過した後は吸収過程によりIに低下すると、透過率パーセントは100(I/I)である。対応する吸収係数は、−(1/t)ln(I/I)である。特に指示がなければ、説明した吸収特性は、光の最小吸収が存在する偏光方向に対する吸収特性である。幾つかの用途には、粒子散乱着色剤が可視域で実質的に非吸収性であることが好ましい。別の用途には、粒子散乱着色剤は可視域内の吸収ピークにおいて極めて高いピークを持たなくても充分である。その他の用途では、粒子散乱着色剤は可視域内にある波長で吸収係数が最高値を有することが好ましい。後者は、粒子散乱着色剤が、光を殆んど吸収しないほど充分に薄い吸収物質の上塗り層を含有する本発明の実施態様を提供する。 The matrix in which the particle scattering colorant is dispersed may be absorptive or non-absorptive in the visible spectral region. Such absorption characteristics can be defined using either a path length dependent amount or a path length independent amount for characterization. For example, the initial light intensity I 0, when after the light passes through the thickness t of the matrix is reduced to I t by absorption process, percent transmittance is 100 (I t / I 0). The corresponding absorption coefficient is-(1 / t) ln (I t / I 0 ). Unless otherwise indicated, the described absorption characteristics are those for the polarization direction in which there is a minimum absorption of light. For some applications, it is preferred that the particle scattering colorant is substantially non-absorbing in the visible range. For other applications it is sufficient that the particle scattering colorant does not have a very high peak in the absorption peak in the visible range. For other applications, it is preferred that the particle scattering colorant has the highest absorption coefficient at wavelengths in the visible range. The latter provides an embodiment of the invention in which the particle scattering colorant contains an overcoat layer of an absorbing material that is sufficiently thin that it absorbs little light.

可視域での振動数依存性が強くない光散乱は、マトリックス物質の欠陥の結果として起こることが多い。このような欠陥の1つの例は、半結晶性高分子マトリックス物質の中の結晶子−非晶質の境界である。このような非色彩的散乱によって、粒子散乱着色剤を使った着色の達成が妨げられることがある。従って、粒子散乱着色剤からは起こらないマトリックスの吸収係数に対する補正をすることなく、前記の表現を使って「有効吸収係数」を定義することは有用である。   Light scattering that is not strongly frequency dependent in the visible range often occurs as a result of defects in the matrix material. One example of such a defect is a crystallite-amorphous boundary in a semicrystalline polymer matrix material. Such non-chromatic scattering can prevent the achievement of coloration using particle scattering colorants. Thus, it is useful to define an “effective absorption coefficient” using the above expression without correcting for the matrix absorption coefficient that does not occur from the particle scattering colorant.

新規の光学的効果が望まれる、例えば、万国物品コード、不正防止標示および成形品のような各種の物品の構築に対しては前記の着色剤は有用なので、本発明の組成物に有用なマトリックス物質には、紙のようなセルロース系組成物、および有機ポリマーが挙げられる。本発明の目的に対して、ポリマーと言う用語には、ホモポリマー、コポリマー、およびそれらの種々の混合物が挙げられる。種々の無機マトリックス物質、および有機と無機の混合マトリックス物質もマトリックス物質として使用するのに好適であり、特にSiOガラス、および無機ポリマーと有機ポリマーとの混合物のような粒子散乱技術にも好適である。このようなマトリックス物質の選択の際の主な制約は、吸収も、波長に鈍感な光散乱もさほど優勢ではないので、粒子散乱着色剤による波長選択的散乱(即ち、色彩的散乱)が無視できることである。この制約は、このようなマトリックス物質が或る程度の透明性を有していなければならないことを意味する。前記で定義した有効吸収係数を使うと、このような透明性の要件は、粒子散乱着色剤粒子が分散されているホストマトリックスの有効吸収係数は可視スペクトルの中の或る波長には約10−4−1より小さいのが好ましいことを意味する。更に好ましくは、ホストマトリックスのこの有効吸収係数は可視域の或る波長での約10−5−1より小さい、そして最も好ましくは、この有効吸収係数は可視域の或る波長での約10−6−1より小さい。可視域では比較的低い有効吸収係数を有する多数の市販の透明有機ポリマーは、本発明のマトリックス物質として使用するのに特に好適である。これらには、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、並びにポリエチレンおよびポリプロピレンのような炭化水素ポリマーが挙げられる。欠陥のために殆んど散乱を有しない非晶質ポリマー、例えば光学的特性ポリビニル、アクリル系、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアクリレートまたはポリスチレンが特に好ましい。 Matrixes useful in the compositions of the present invention because the above colorants are useful for the construction of various articles such as universal article codes, tamper-proof labels, and molded articles where new optical effects are desired. Materials include cellulosic compositions such as paper, and organic polymers. For the purposes of the present invention, the term polymer includes homopolymers, copolymers, and various mixtures thereof. Various inorganic matrix materials, and mixed organic and inorganic matrix materials are also suitable for use as the matrix material, particularly suitable for particle scattering techniques such as SiO 2 glass and mixtures of inorganic and organic polymers. is there. The main limitation in selecting such a matrix material is that neither absorption nor wavelength insensitive light scattering is so dominant that wavelength selective scattering (ie, color scattering) by particle scattering colorants is negligible. It is. This constraint means that such a matrix material must have a certain degree of transparency. Using the effective absorption coefficient defined above, such a requirement for transparency is that the effective absorption coefficient of the host matrix in which the particle scattering colorant particles are dispersed is about 10 for some wavelengths in the visible spectrum. It means that it is preferably less than 4 4 -1 . More preferably, the effective absorption coefficient of the host matrix is less than about 10 −5 −1 −1 at a wavelength in the visible range, and most preferably the effective absorption coefficient is about 10 at a wavelength in the visible range. Less than -6 Å- 1 . A number of commercially available transparent organic polymers that have a relatively low effective absorption coefficient in the visible range are particularly suitable for use as the matrix material of the present invention. These include, for example, polyamides, polyurethanes, polyesters, polyacrylonitrile, and hydrocarbon polymers such as polyethylene and polypropylene. Particular preference is given to amorphous polymers which have little scattering due to defects, for example the optical properties polyvinyl, acrylic, polysulfone, polycarbonate, polyacrylate or polystyrene.

所望される着色の強度によるが、ホストマトリックスの中の粒子散乱着色剤の配合濃度は、広範囲にわたって変化させることができる。屈折率の大きな変動が粒子間の界面において消滅される程度に粒子散乱着色剤が凝集しない限り、着色の強度は粒子散乱着色剤の配合濃度と共に概ね増加する。しかしながら、粒子散乱着色剤の配合濃度が極めて高いと、機械的特性が劣化することがあり、密接な粒子の凝集によって界面での屈折率変化が劇的に減少し、そして散乱粒子の有効寸法が劇的に変化することがある。この理由から、ホストマトリックスの中の粒子散乱着色剤の容積配合濃度は、約70%より低いのが好ましく、更に好ましくは約30%より低く、そして最も好ましくは約10%より低い。しかしながら、著しい着色効果を得るために、粒子散乱着色剤は、好ましくはマトリックス成分の少なくとも約0.01重量パーセントを含む;更に好ましくはマトリックス成分の少なくとも約0.1重量パーセントを含む;そして最も好ましくはマトリックス成分の少なくとも約1.0重量パーセントを含む。また、粒子散乱着色剤の所要配合濃度は、非吸収性粒子散乱着色剤の場合よりも吸収性粒子散乱着色剤の場合の方を低くすることができ、そしてマトリックスと粒子散乱着色剤との屈折率差が増大するのにつれても、粒子散乱着色剤を含有するマトリックスの厚さが増大するのにつれても、本発明の幾つかの実施態様では前記の配合濃度を減少させることができる。   Depending on the intensity of color desired, the concentration of the particle scattering colorant in the host matrix can vary over a wide range. As long as the particle scattering colorant does not agglomerate to the extent that large variations in refractive index are eliminated at the interface between the particles, the intensity of coloring generally increases with the concentration of the particle scattering colorant. However, very high particle scattering colorant loadings can degrade mechanical properties, dramatically reduce the refractive index change at the interface due to close particle aggregation, and reduce the effective size of the scattering particles. It can change dramatically. For this reason, the volume loading concentration of the particle scattering colorant in the host matrix is preferably less than about 70%, more preferably less than about 30%, and most preferably less than about 10%. However, to obtain a significant coloring effect, the particle scattering colorant preferably comprises at least about 0.01 weight percent of the matrix component; more preferably comprises at least about 0.1 weight percent of the matrix component; and most preferably Contains at least about 1.0 weight percent of the matrix component. Also, the required concentration of the particle scattering colorant can be lower for the absorbent particle scattering colorant than for the non-absorbing particle scattering colorant, and the refraction between the matrix and the particle scattering colorant. As the rate difference increases and as the thickness of the matrix containing the particle scattering colorant increases, in some embodiments of the invention, the formulation concentration can be reduced.

粒子構築の種々の方法は、強力な粒子散乱を得るために必要である屈折率の差を達成するために本発明の物質の中に採用できる。好ましい方法には、(1)単一粒子(simple particle)方法、(2)表面増強型粒子(surface−enhanced particle)方法、および(3)オニオン−スキン粒子(onion−skin particle)方法が挙げられる。単一粒子方法では、粒子は組成物の中では実質的に均一であり、これらの粒子の屈折率はホストマトリックスの屈折率とは異なるように選ばれる。特に指示がなければ、(1)粒子の屈折率とホストマトリックスの屈折率との差に関して本明細書の中で示す見解は、単一粒子方法の粒子屈折率に関連があるか、或いは、より複雑な粒子の場合の外側粒子層に関連があるかのどちらかである。(2)表面増強型粒子方法では、粒子は、マトリックスの屈折率とは異なる屈折率を有する薬剤の保護被膜を含む。表面増強型薬剤の屈折率およびホストマトリックスの屈折率は、好ましくは少なくとも約5%の違いがあるべきである。更に好ましくは、この屈折率差は約25%より大きい。(3)最後に、オニオン−スキン粒子方法では、散乱性粒子は異なる屈折率を有する層の多層型(オニオン−スキン状)なので、散乱は各層間の各界面から発生する。オニオン−スキン構造の中に多数の層が存在するならば、屈折率差が、より小さいのを使用できるのが有用であるけれども、この屈折率の差は約5%より大きいのが好ましい。   Various methods of particle construction can be employed in the materials of the present invention to achieve the refractive index difference necessary to obtain strong particle scattering. Preferred methods include (1) a simple particle method, (2) a surface-enhanced particle method, and (3) an onion-skin particle method. . In the single particle method, the particles are substantially uniform in the composition and the refractive index of these particles is chosen to be different from the refractive index of the host matrix. Unless otherwise indicated, (1) the views presented herein regarding the difference between the refractive index of the particle and the refractive index of the host matrix are related to the particle refractive index of the single particle method, or more Either related to the outer particle layer in the case of complex particles. (2) In the surface-enhanced particle method, the particles comprise a protective coating of a drug having a refractive index different from that of the matrix. The refractive index of the surface-enhancing drug and the refractive index of the host matrix should preferably differ by at least about 5%. More preferably, this refractive index difference is greater than about 25%. (3) Finally, in the onion-skin particle method, since the scattering particles are a multi-layer type (onion-skin shape) of layers having different refractive indexes, scattering occurs from each interface between the layers. If there are multiple layers in the onion-skin structure, it is useful to be able to use a smaller index difference, but this index difference is preferably greater than about 5%.

単一粒子方法の或る実施態様では、散乱性粒子の屈折率はマトリックスの屈折率より高い。別の実施態様では、マトリックスの屈折率は、散乱性粒子の屈折率よりも高い。これら両方の実施態様では、散乱中心の屈折率とマトリックスの屈折率との差は粒子散乱によって着色を増強するために最大にすべきである。従って、これらの実施態様は、高Δnの実施態様(large Δn embodiment)と呼ばれ、更に具体的には、散乱中心が無機粒子であり、マトリックスは有機ポリマーである場合、無機粒子と有機ポリマーとの屈折率の差は最大にすべきである。この屈折率の差は偏光方向によって決めるのが一般的である。   In certain embodiments of the single particle method, the refractive index of the scattering particles is higher than the refractive index of the matrix. In another embodiment, the refractive index of the matrix is higher than the refractive index of the scattering particles. In both of these embodiments, the difference between the refractive index of the scattering center and the refractive index of the matrix should be maximized to enhance coloration by particle scattering. Accordingly, these embodiments are referred to as large Δn embodiments, and more specifically, when the scattering center is an inorganic particle and the matrix is an organic polymer, The difference in refractive index should be maximized. This difference in refractive index is generally determined by the polarization direction.

別の実施態様では、粒子散乱着色剤の屈折率は、可視域の少なくとも1種の波長ではぴたりと一致する。これらの実施態様では、(1)可視スペクトル領域での粒子散乱着色剤およびマトリックスポリマーの屈折率の波長依存性に大きい差があること、(2)マトリックスポリマーおよび粒子散乱着色剤は、光学的に等方性である状態を有すること、および(3)純粋なマトリックスポリマーは可視域では極めて高度の透明性を有することが好ましい。消滅性(vanishing)Δnの実施態様と呼ばれるこのような実施態様では、クリスチャンセン・フィルターの概念を使うと着色が得られる。マトリックスの屈折率と粒子散乱着色剤の屈折率とが一致する波長の近くの波長を除いて、粒子散乱着色剤のサイズは、可視域の全ての波長が散乱されるように選ばれる。散乱効率のこの波長依存性によって物品の着色も行なわれ、その着色も増強される。   In another embodiment, the refractive index of the particle scattering colorant is exactly the same at at least one wavelength in the visible range. In these embodiments, (1) there is a large difference in the wavelength dependence of the refractive index of the particle scattering colorant and the matrix polymer in the visible spectral region, and (2) the matrix polymer and the particle scattering colorant are optically It is preferable to have an isotropic state and (3) the pure matrix polymer has a very high transparency in the visible range. In such an embodiment, called the vanishing Δn embodiment, coloring is obtained using the concept of a Christiansen filter. Except for wavelengths near the wavelength where the refractive index of the matrix and the refractive index of the particle scattering colorant match, the size of the particle scattering colorant is chosen so that all wavelengths in the visible range are scattered. This wavelength dependence of the scattering efficiency also colors the article and enhances it.

高Δnの実施態様も消滅性Δnの実施態様も、安定な着色も色彩の切換可能な着色も得るための手段を提供する。高Δnの実施態様では、所望の方法により色彩の切換が可能である着色は、粒子散乱効果と可視域における電子遷移と関連する波長依存性吸収効果との組み合わせ効果を利用して達成するのが好ましい。消滅性Δnの実施態様では、所望の方法により色彩の切換が可能である着色は、次の効果(光または化学線曝露、熱曝露、電界、湿度、等)によって達成できる、この効果とは、(1)Δnが消滅する波長を可視域内部の2種の波長の間にシフトさせるか、(2)Δnが消滅する波長を可視域内部にシフトさせるか、(3)Δnが消滅する波長を可視域の外部にシフトさせるか、または(4)粒子の散乱の効果と、可視域において、電子遷移着色剤、染料または顔料と関連がある吸収のクロミズム(chromism)の効果との組み合わせ効果によって着色のシフトを引き起こすかのどれかである。強誘電体、色彩の切換可能な反強誘電性組成物、および光強誘電性組成物は、粒子散乱着色剤を使って色彩の切換可能な着色を得るのに好ましい組成物を提供する。   Both high Δn and extinct Δn embodiments provide a means for obtaining both stable and color-switchable coloring. In high Δn embodiments, coloration that can be switched in a desired manner is achieved using the combined effect of particle scattering effects and wavelength dependent absorption effects associated with electronic transitions in the visible range. preferable. In an extinction Δn embodiment, coloring that can be switched in a desired manner can be achieved by the following effects (light or actinic radiation exposure, heat exposure, electric field, humidity, etc.), this effect being (1) The wavelength at which Δn disappears is shifted between two types of wavelengths inside the visible range, (2) the wavelength at which Δn disappears is shifted inside the visible region, or (3) the wavelength at which Δn disappears Shifting outside the visible range, or (4) colored by a combination of the effect of particle scattering and the effect of absorption chromism in the visible range associated with electronic transition colorants, dyes or pigments One of the causes of the shift. Ferroelectrics, color-switchable antiferroelectric compositions, and light-ferroelectric compositions provide preferred compositions for obtaining color-switchable coloration using particle scattering colorants.

電子遷移着色剤、染料または顔料が、電子吸収着色の色彩の切換を行なわない時でも、このような着色剤は、高Δnの実施態様の場合に色彩の切換可能な着色を得るのに特に好ましい。この理由は、粒子が必ずしも入射可視光線の全てを散乱するとは限らないほど充分に薄い物質(例えば、高分子薄膜)を考えると理解できる。このような高Δnの実施態様の場合、粒子散乱着色剤の屈折率とマトリックスの屈折率との差は、全可視スペクトル領域にわたって大きい(この領域全体のΔnの波長依存性と比較して)。従って、粒子散乱着色剤とマトリックスとの間の屈折率差の変化によって、一般に(Δn)にほぼ対数的に比例する散乱光の全強度は高くなるが、このような散乱光の波長分布は実質的に変化しない。他方、電子遷移着色剤、染料または顔料によって発生する入射光の量は、粒子散乱着色剤によって散乱されない光の量によって決まり得るので、電子吸収着色剤の色彩反射および吸収によって、散乱光の色彩特性の色彩の切換が可能となる、例として、粒子散乱着色剤層の散乱の効力および厚さは非常に大きいので、電子遷移着色剤を含有する層を透過する光は実質的にない状況を想像してもよい。粒子散乱着色剤の屈折率がマトリックスの屈折率に極めて近付くにように、次には粒子散乱着色剤の屈折率が切換られるならば、実質的に光を粒子散乱着色剤層から電子遷移着色剤層へ伝播できる。次に、粒子散乱着色剤の屈折率の色彩切換性によって物品の着色での色彩の切換が可能となる。この状況は消滅性Δnの実施態様の場合とは全く違い、その実施態様で、電子吸収が存在しなくても、光を必ずしも完全に散乱するとは限らないほど充分に薄い物品によって散乱光の色彩性の切換が証明され得る。このことは、Δnが消滅し、そしてΔnが可視域における波長によってかなり決まる可視域の波長での色彩切換性がある限り、真実であり得る。可視域の屈折率の波長依存性は、n−nか、或いはアッベ(Abbe)数((n−1/(n−n))のどちらかで規定されるのが有用であり、式中、下付文字F、DおよびCは、各々、486.1、589.3および656.3nmにおける屈折率の値を表す。消滅性Δnの実施態様の増強型着色を得るためには粒子散乱着色剤のn−nと、この着色が分散されるマトリックスのn−nとの差は絶対量で約0.001より大きいのが好ましい。 Even when the electronic transition colorant, dye or pigment does not switch the color of the electronic absorption color, such a colorant is particularly preferred to obtain a color switchable color in the case of high Δn embodiments. . The reason for this can be understood by considering a material that is sufficiently thin (eg, a polymer film) that the particles do not necessarily scatter all of the incident visible light. For such high Δn embodiments, the difference between the refractive index of the particle scattering colorant and the refractive index of the matrix is large over the entire visible spectral region (compared to the wavelength dependence of Δn across this region). Thus, the change in refractive index difference between the particle scattering colorant and the matrix generally increases the total intensity of the scattered light approximately logarithmically proportional to (Δn) 2 , but the wavelength distribution of such scattered light is Does not change substantially. On the other hand, the amount of incident light generated by an electronic transition colorant, dye or pigment can depend on the amount of light that is not scattered by the particle scattering colorant, so the color reflection and absorption of the electron absorbing colorant can cause the color characteristics of the scattered light. As an example, the scattering efficiency and thickness of the particle scattering colorant layer is so large that it is assumed that there is virtually no light transmitted through the layer containing the electronic transition colorant. May be. If the refractive index of the particle scattering colorant is then switched so that the refractive index of the particle scattering colorant is very close to the refractive index of the matrix, then the light is substantially transferred from the particle scattering colorant layer to the electron transition colorant. Can propagate to layers. Next, it is possible to switch colors in coloring an article by the color switching property of the refractive index of the particle scattering colorant. This situation is quite different from the case of the extinction Δn embodiment, in which the color of the scattered light by an article that is thin enough that it does not necessarily scatter light completely, even in the absence of electron absorption. Gender switching can be demonstrated. This can be true as long as Δn disappears and there is a color switchability at wavelengths in the visible range, where Δn is largely determined by the wavelength in the visible range. Wavelength dependency of the refractive index of the visible region, n F -n C or, alternatively Abbe (Abbe) number ((n D -1 / (n F -n C)) is helpful is defined by either Yes, where the subscripts F, D and C represent refractive index values at 486.1, 589.3 and 656.3 nm, respectively, in order to obtain enhanced coloration of an extinction Δn embodiment. Preferably, the absolute difference between n F -n C of the particle scattering colorant and n F -n C of the matrix in which the color is dispersed is greater than about 0.001.

粒子散乱着色剤と電子遷移着色剤とは同じマトリックスの中で一緒に混ぜ合わせてもよく、或いは実質的に相互に浸透し合っても、または実質的に相互に浸透し合わなくても集められる別々のマトリックスの中で混合することもできる。それにより粒子散乱着色剤によって散乱される光の全強度が最適化されるので、粒子散乱着色剤と電子遷移着色剤が実質的に相互に浸透し合わない別々のマトリックスの中にある後者の場合からより好ましい実施態様が得られる。このタイプの実施態様では、粒子散乱着色剤を含有するマトリックスは、新型の物品の少なくとも片面に電子遷移着色剤を含有するマトリックスとは実質的に離れているのが好ましい。電子遷移着色剤の効果も非吸収性粒子散乱着色剤の効果も認められることができるように、この粒子散乱着色剤を含有するマトリックスの厚さは、この粒子散乱着色剤のマトリックス層を通って電子遷移着色剤マトリックス層に届くように、約10%〜約90%の光透過が起こる可視光の波長が存在するようにすべきである。粒子散乱着色剤含有層の下にある電子吸収着色剤を含有するマトリックス層の好ましい厚さ(t)は、可視域において最大吸収が起こる波長(λ)における電子遷移着色剤の吸収係数(αと呼ばれる)、および電子遷移着色剤であるマトリックスの容積分率(V)によって決まる。好ましくは、αは0.1より大きく、これはλでの9.5%の吸収に相当する。同様に、粒子散乱着色剤と電子吸収着色剤とが同一相の中で混合される実施態様に対しては、粒子散乱着色剤には同様な量を定義することが有用であり(下付文字sで表される)、粒子散乱着色剤の場合にαである僅かな差は、物質を透過する光の量の減少に及ぼす光の吸収および光の散乱の効果を包含していて、αは粒度によって決まる。これらの実施態様に対して、αおよびαは、約10倍より少ない違いが好ましく、そして約3倍より少ない違いが更に好ましい。同様に、好ましい実施態様は、実質的に相互に浸透し合う別々の相(各々、容積はvおよびv)に粒子散乱着色剤および電子遷移着色剤が配置されている場合に対して表すことができる。この場合、αおよびαは、約10倍より少ない違いが好ましく、そして約3倍より少ない違いが更に好ましい。 The particle scattering colorant and the electronic transition colorant may be mixed together in the same matrix, or collected with or without substantially interpenetrating each other. It can also be mixed in separate matrices. The latter case where the particle scattering colorant and the electronic transition colorant are in separate matrices that do not substantially penetrate each other as it optimizes the total intensity of the light scattered by the particle scattering colorant Provides a more preferred embodiment. In this type of embodiment, the matrix containing the particle scattering colorant is preferably substantially separate from the matrix containing the electronic transition colorant on at least one side of the new article. The thickness of the matrix containing the particle scattering colorant passes through the matrix layer of the particle scattering colorant so that the effect of both the electronic transition colorant and the non-absorbing particle scattering colorant can be observed. There should be a wavelength of visible light at which about 10% to about 90% light transmission occurs to reach the electronic transition colorant matrix layer. The preferred thickness (t e ) of the matrix layer containing the electron absorbing colorant underlying the particle scattering colorant containing layer is the absorption coefficient of the electronic transition colorant at the wavelength (λ m ) at which maximum absorption occurs in the visible range ( α called e), and the volume fraction of the matrix is an electronic transition colorant depends (V e). Preferably, α e t e V e is greater than 0.1, which corresponds to an absorption of 9.5% at λ m . Similarly, for embodiments in which the particle scattering colorant and the electron absorbing colorant are mixed in the same phase, it is useful to define a similar amount for the particle scattering colorant (subscript) The slight difference that is α s in the case of particle scattering colorants includes the effect of light absorption and light scattering on the reduction in the amount of light transmitted through the material, s depends on the particle size. For these embodiments, α e V e and α s V s are preferably less than about 10 times, and more preferably less than about 3 times. Similarly, the preferred embodiment represents the case where the particle scattering colorant and the electronic transition colorant are arranged in separate phases that are substantially interpenetrating each (volumes are v s and v e, respectively ). be able to. In this case, α e v e V e and α s v s V s are preferably less than about 10 times, and more preferably less than about 3 times.

有機ポリマーの組成による屈折率のばらつきは、無機粒子の場合に対応するばらつきと比較してかなり少ない。種々の非配向有機ポリマーの場合の589nmでの典型的平均値は、次の通りである:ポリオレフィン(1.47−1.52)、ポリスチレン(1.59−1.61)、ポリフルオロ−オレフィン(1.35−1.42)、非芳香族非ハロゲン化ポリビニル(1.45−1.52)、ポリアクリレート(1.47−1.48)、ポリメタクリレート(1.46−1.57)、ポリジエン(1.51−1.56)、ポリオキシド(1.45−1.51)、ポリアミド(1.47−1.58)、およびポリカーボネート(1.57−1.65)。ポリマーホストマトリックスとして使用するのに特に好ましいポリマーは、欠陥により可視域で殆んど光散乱を有しないポリマーであり、例えば、非晶質であるか、または可視光線の波長より遥かに小さい結晶子サイズを有するかどちらかのポリマーである。後者のポリマーは、例えば急速溶融−急冷方法によって得ることができる。   The variation in refractive index due to the composition of the organic polymer is much less than the corresponding variation for inorganic particles. Typical average values at 589 nm for various non-oriented organic polymers are: polyolefin (1.47-1.52), polystyrene (1.59-1.61), polyfluoro-olefin (1.35-1.42), non-aromatic non-halogenated polyvinyl (1.45-1.52), polyacrylate (1.47-1.48), polymethacrylate (1.46-1.57) Polydienes (1.51-1.56), polyoxides (1.45-1.51), polyamides (1.47-1.58), and polycarbonates (1.57-1.65). Particularly preferred polymers for use as the polymer host matrix are polymers that have little light scattering in the visible due to defects, for example, amorphous or much smaller than the wavelength of visible light Either a polymer with a size. The latter polymer can be obtained, for example, by a rapid melting-quenching method.

高Δnの実施態様において、このような低屈折率を有するポリマーと複合材の中で組み合わせるのに好ましい散乱性粒子は:1)二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、酸化ジルコニウム、三酸化アンチモンおよびアルミナのような金属酸化物;2)ダイヤモンド(n=約2.42)、ロンスダレイト、およびダイヤモンド状炭素のような炭素相;3)オキシ塩化ビスマス(BiOCl)、チタン酸バリウム(420〜670nmの波長に対しては、n=2.543〜2.339、n=2.644〜2.392)、ニオブ酸リチウムカリウム(532〜1064nmの波長に対しては、n=2.326〜2.208、n=2.197〜2.112)、ニオブ酸リチウム(420〜2000nmの波長に対しては、n=2.304〜2.124、n=2.414〜2.202)、タンタル酸リチウム(450〜1800nmの波長に対しては、n=2.242〜2.112、n=2.247〜2.117)、淡紅銀鉱(633〜1709nmの波長に対しては、n=2.739〜2.542、n=3.019〜2.765)、酸化亜鉛(450〜1800nmの波長に対しては、n=2.106〜1.923、n=2.123〜1.937)、アルファ−硫化亜鉛(360〜1400nmの波長に対しては、n=2.705〜2.285、n=2.709〜2.288)、およびベータ−硫化亜鉛(450〜2000nmの波長に対しては、n=2.471〜2.265)のようなその他の高屈折率無機物、のような高屈折率物質である。高屈折率有機相も低屈折率相の中に使用する場合には粒子散乱着色剤として好ましい。低屈折率有機マトリックス相(例えば、ポリフルオロオレフィン)と共に粒子散乱着色剤として使用できる高屈折率有機相の例は、ポリカーボネートまたはポリスチレンである。従来通り、屈折率の前記リストでのnおよびnは、光学的に異方性である結晶に対して、各々、正常屈折率および異常屈折率を表す。n屈折率は、主軸に沿って伝播する光に対するものなので複屈折は存在しない、一方、n屈折率は、主軸に沿って偏りを有する光に対するものである。 In high Δn embodiments, preferred scattering particles for combination in composites with such low refractive index polymers are: 1) of titanium dioxide, zinc oxide, silica, zirconium oxide, antimony trioxide and alumina. 2) carbon phases such as diamond (n = about 2.42), ronsdaleate, and diamond-like carbon; 3) bismuth oxychloride (BiOCl), barium titanate (for wavelengths of 420-670 nm) N 0 = 2.543 to 2.339, n e = 2.64 to 2.392), lithium potassium niobate (for wavelengths of 532 to 1064 nm, n 0 = 2.326 to 2.392). 208, n e = 2.197~2.112), with respect to the wavelength of lithium niobate (420~2000nm, n 0 = 2.304 2.124, n e = 2.414~2.202), with respect to the wavelength of lithium tantalate (450~1800nm, n 0 = 2.242~2.112, n e = 2.247~2. 117), palerite (for wavelengths of 633 to 1709 nm, n 0 = 2.739 to 2.542, n e = 3.019 to 2.765), zinc oxide (for wavelengths of 450 to 1800 nm). N 0 = 2.106 to 1.923, n e = 2.123 to 1.937), alpha-zinc sulfide (for wavelengths from 360 to 1400 nm, n 0 = 2.705 to 2.285). , N e = 2.709-2.288), and other high refractive index inorganics such as beta-zinc sulfide (n 0 = 2.471-2.265 for wavelengths of 450-2000 nm), High refractive index material such as The A high refractive index organic phase is also preferred as a particle scattering colorant when used in a low refractive index phase. Examples of high refractive index organic phases that can be used as particle scattering colorants with low refractive index organic matrix phases (eg, polyfluoroolefins) are polycarbonate or polystyrene. Conventionally, n 0 and n e in the list of index of refraction with respect to the optical crystal is anisotropic, respectively, represent the ordinary index and the extraordinary refractive index. The n 0 refractive index is for light propagating along the principal axis, so there is no birefringence, while the ne refractive index is for light with a bias along the principal axis.

高屈折率マトリックスが、低屈折率散乱性粒子と一緒に必要とされる好ましい粒子散乱着色剤は、1)フッ素化線状ポリマー、フッ素化炭素細管、フッ素化黒鉛、およびフッ素化フラーレン相のような低屈折率物質、2)空気またはその他のガスで充満された気孔のような低屈折率粒子、および3)結晶性でも非晶質でもよいMgFのような低屈折率無機物質である。ケイ酸塩ガラスのような種々の無機ガラスは、消滅性Δnの実施態様に対する多数の有機ポリマーマトリックスの中に粒子散乱着色剤として使用するのが好ましい。このように選択する理由は、このようなガラスは安価であり、可視域での或る波長で、重要で、市販されているポリマーの屈折率と一致するように旨く配合できるからである。また、このようなガラスの屈折率の分散は、ポリマーの分散とは全く違ってもよいので、実質的な着色効果は、粒子散乱の際に明らかにすることができる。特定のガラス粒子に対する高Δnの実施態様のために選ばれるホストマトリックスは、同じガラス粒子に対する消滅性Δnの実施態様のために選ばれるマトリックスより遥かに高いか、または遥かに低いかどちらかの屈折率を有しなければならないことは明白であるけれども、高Δnの実施態様で使用するには無機ガラスも好ましい。例えば、1.592の屈折率を有するガラスは、ポリスチレンが、ほぼこの屈折率を有するので、消滅性Δnの実施態様では、ポリスチレンには好適な粒子散乱着色剤であろう。他方、1.367の屈折率を有するポリ(アクリル酸ヘプタフルオロブチル)は、高Δnの実施態様では同じガラス粒子と一緒に使用され得るだろう。これらの着色剤系の構築に関連して、光学機器で使用される通常のガラスの屈折率は、約1.46〜1.96の範囲にあることに注目されたい。例えば、通常のクラウン、ホウケイ酸クラウン、バリウムフリント、および軽バリウムフリントの屈折率は1.5171〜1.5741の範囲であり、そして重フリントガラスの屈折率は、約1.9626にまで達する。1.5171〜1.5741の屈折率を持つこれらのガラスのn−nの値は、0.0082〜0.0101の範囲である。アッベ(Abbe)数に対応する範囲は48.8〜59.6である。広く使用される光学ガラスの前記の範囲の下端部での屈折率は溶融石英の場合に得られ、この物質も好ましい粒子散乱着色剤である。溶融石英の屈折率は509nmでの1.4619から656nmでの1.4564までの範囲に及ぶ。 Preferred particle scattering colorants where a high refractive index matrix is required along with low refractive index scattering particles are 1) such as fluorinated linear polymers, fluorinated carbon tubules, fluorinated graphite, and fluorinated fullerene phases. Low refractive index materials, 2) low refractive index particles such as pores filled with air or other gases, and 3) low refractive index inorganic materials such as MgF 2 which may be crystalline or amorphous. Various inorganic glasses such as silicate glasses are preferably used as particle scattering colorants in a number of organic polymer matrices for the extinction Δn embodiment. The reason for this choice is that such glasses are inexpensive and can be formulated well at a certain wavelength in the visible range to be important and consistent with the refractive index of commercially available polymers. In addition, since the dispersion of the refractive index of such glass may be completely different from the dispersion of the polymer, a substantial coloring effect can be clarified upon particle scattering. The host matrix chosen for the high Δn embodiment for a particular glass particle is either much higher or much lower than the matrix chosen for the annihilation Δn embodiment for the same glass particle Although it is clear that it must have a rate, inorganic glass is also preferred for use in high Δn embodiments. For example, a glass with a refractive index of 1.592 would be a suitable particle scattering colorant for polystyrene in an extinction Δn embodiment because polystyrene has approximately this refractive index. On the other hand, poly (heptafluorobutyl acrylate) with a refractive index of 1.367 could be used with the same glass particles in high Δn embodiments. In connection with the construction of these colorant systems, it should be noted that the refractive index of conventional glasses used in optical instruments is in the range of about 1.46 to 1.96. For example, the refractive index of normal crown, borosilicate crown, barium flint, and light barium flint is in the range of 1.5171 to 1.5741, and the refractive index of heavy flint glass reaches about 1.9626. The value of n F -n e of these glasses having a refractive index of 1.5171 to 1.5741 is in the range of 0.0082 to 0.0101. The range corresponding to the Abbe number is 48.8-59.6. The refractive index at the lower end of the above range of widely used optical glass is obtained in the case of fused silica, which is also a preferred particle scattering colorant. The refractive index of fused silica ranges from 1.4619 at 509 nm to 1.4564 at 656 nm.

強誘電性セラミックス(例えば、前記のチタン酸バリウム、およびBaTiOと、SrTiO、PbTiO、BaSnO、CaTiO、またはBaZrOのうちのどれかとの固溶体)は、本発明の組成物の粒子散乱着色剤相には好ましい組成物である。このような選択の理由は2つの要素から成っている。第1は、このような多数の組成物では、極めて高い屈折率を得ることができる。高Δnの実施態様の場合、これらの高屈折率は、マトリックス相の屈折率と比較して屈折率の大きい差のために散乱の増大によって着色を劇的に増強できる。第2に、マトリックス相とホスト相が、印加電界の存在なしに特定の波長における屈折率で一致するならば(消滅性Δnの実施態様について言えば)、印加電界は、この一致が起こる波長を変えることができる−−それによって色の状態の色彩の切換が可能になる。あるいは、有機ポリマーである強誘電相をホスト相として選択できる。特定の波長で未極性化(unpoled)強誘電体の屈折率と一致させるために粒子相が再び選ばれるならば、この極性化(poling)プロセスによって着色の電気的切換変更を導入できる。ホスト相の屈折率と粒子散乱着色剤の屈折率のこのような一致は、偏光の特定方向にのみ存在する一致であり得る。しかしながら、マトリックス物質および粒子散乱着色剤は、殆んど光学的異方性を持たないことが極めて好ましいので、屈折率の一致は偏光方向と殆んど関係がない。 Ferroelectric ceramics (eg, solid solutions of the aforementioned barium titanate and BaTiO 3 and any of SrTiO 3 , PbTiO 3 , BaSnO 3 , CaTiO 3 , or BaZrO 3 ) are particles of the composition of the present invention. A preferred composition for the scattering colorant phase. The reason for such a choice consists of two elements. First, a very high refractive index can be obtained with such a large number of compositions. For high Δn embodiments, these high refractive indices can dramatically enhance coloration by increasing scattering due to the large difference in refractive index compared to the refractive index of the matrix phase. Second, if the matrix phase and the host phase match at the refractive index at a particular wavelength without the presence of an applied electric field (for the embodiment of annihilation Δn), the applied electric field will have Can be changed--which allows the color state to be switched. Alternatively, a ferroelectric phase that is an organic polymer can be selected as the host phase. If the particle phase is again chosen to match the refractive index of the unpolarized ferroelectric at a particular wavelength, this polarization process can introduce a colored electrical switching change. Such a match between the refractive index of the host phase and the refractive index of the particle scattering colorant can be a match that exists only in a specific direction of polarization. However, since it is highly preferred that the matrix material and the particle scattering colorant have little optical anisotropy, the match of the refractive indices has little to do with the polarization direction.

リラクサー強誘電体であるセラミックスは、粒子散乱着色剤相として使用するのに好ましい強誘電体である。これらのリラクサー強誘電体は、強誘電体状態と常誘電体状態との間で高度の拡散転移を行なう。この転移は、温度Tによって特徴付けられるが、このTは誘電定数の振動数依存性ピークの温度である。従来通り、たとえこのような強誘電体が純粋な強誘電体状態から純粋な常誘電体状態への単一転移温度を有しないとしても、本発明者等は、本明細書の中ではTをリラクサー強誘電体のキュリー(Curie)温度(T)と呼ぶ。そのような組成物は、屈折率が極めて大きい電界誘導型変化を発現できるので、リラクサー強誘電体は着色の際に電界誘導型色彩切換えが望まれるとき、粒子散乱着色剤として使用するのに好ましい強誘電体である。これらの電界誘導型屈折率変化は、粒径が小さくなるにつれて概ね減少するので、粒子寸法は、得る予定の所望の着色状態に適合するような大きさで選択すべきである。 Ceramics that are relaxor ferroelectrics are preferred ferroelectrics for use as the particle scattering colorant phase. These relaxor ferroelectrics undergo a high degree of diffusion transition between the ferroelectric state and the paraelectric state. This transition is characterized by a temperature T m, the the T m is the temperature of the frequency-dependent peak in dielectric constant. As is conventional, even if such a ferroelectric does not have a single transition temperature from a pure ferroelectric state to a pure paraelectric state, we have herein described T m Is called the Curie temperature (T c ) of the relaxor ferroelectric. Such compositions can exhibit field induced changes with very high refractive index, so that relaxor ferroelectrics are preferred for use as particle scattering colorants when field induced color switching is desired during coloring. It is a ferroelectric material. Since these field induced refractive index changes generally decrease as the particle size decreases, the particle size should be chosen to be compatible with the desired color state to be obtained.

本発明で使用するのに好ましいリラクサー強誘電体は、チタン酸鉛型の構造(PbTiO)を有し、Pb型のサイト(Aサイトと呼ばれる)でも、Ti型のサイト(Bサイトと呼ばれる)でも無秩序である。このようなBサイトの組成的無秩序を有するリラクサー強誘電体の例は、Pb(Mg1/3 Nb2/3)O(PMNと呼ばれる)、Pb(Zn1/3 Nb2/3)O(PZNと呼ばれる)、Pb(Ni1/3 Nb2/3)O(PNNと呼ばれる)、Pb(Sc1/2 Ta1/2)O、Pb(Sc1/2 Nb1/2)O(PSNと呼ばれる)、Pb(Fe1/2 Nb1/2)O(PFNと呼ばれる)、およびPb(Fe1/2 Ta1/2)Oである。これらは、A(BF1/3 BG2/3)OおよびA(BF1/2 BG1/2)Oの形態を持ち、式中、BFおよびBGはBサイト上の原子のタイプを表す。Bサイトが無秩序であるリラクサー 強誘電体の更なる例は、前記組成の固溶体、例えば(1−x)Pb(Mg1/3 Nb2/3)O−xPbTiOおよび(1−x)Pb(Zn1/3 Nb2/3)O−xPbTiOである。本発明で使用するのに好ましい別の、更に複雑なリラクサー強誘電体は、Pb1−x 2+La 3+(ZrTi1−x/4であり、PLZTと呼ばれる。PZT(ジルコン酸チタン酸鉛、PbZr1−xTi)は粒子散乱着色剤として使用するのに特に好ましい強誘電性セラミックである。PMN(ニオブ酸マグネシウム鉛、Pb(Mg1/3 Nb2/3)O)はもう1種の特に好ましい物質であり、室温より低いと強誘電性となる。PTをPMNに加えると、特性(例えば、キュリー(Curie)転移温度を高めることおよび屈折率を変化させること)を変化させる方法が得られ、そして加えられた(即ち、合金化された)PTの最高35モルパーセントを使用するとリラクサー強誘電体状態を得ることが可能なので、最高35モルパーセントのPbTiO(PT)をPMNに加えることによって得られるセラミックス組成物も粒子散乱着色剤として使用するのに特に好ましい。 A preferred relaxor ferroelectric for use in the present invention has a lead titanate type structure (PbTiO 3 ), and even a Pb type site (referred to as A site) or a Ti type site (referred to as B site). But it is chaotic. Examples of relaxor ferroelectrics having such B-site compositional disorder are Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 (called PMN), Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O. 3 (referred to as PZN), Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 (referred to as PNN), Pb (Sc 1/2 Ta 1/2 ) O 3 , Pb (Sc 1/2 Nb 1/2 ) O 3 (referred to as PSN), Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 (referred to as PFN), and Pb (Fe 1/2 Ta 1/2 ) O 3 . These have the form A (BF 1/3 BG 2/3 ) O 3 and A (BF 1/2 BG 1/2 ) O 3 , where BF and BG are the types of atoms on the B site. Represent. Further examples of relaxor ferroelectrics with disordered B sites are solid solutions of the above composition, for example (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -xPbTiO 3 and (1-x) Pb (Zn 1/3 Nb 2/3 ) O 3 —xPbTiO 3 . Another preferred for use in the present invention, more complex relaxor ferroelectric, Pb 1-x 2+ La x 3+ (Zr y Ti z) is 1-x / 4 O 3, called PLZT. PZT (lead zirconate titanate, PbZr 1-x Ti x O 3 ) is a particularly preferred ferroelectric ceramic for use as a particle scattering colorant. PMN (magnesium lead niobate, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 ) is another particularly preferred material, and becomes ferroelectric when it is below room temperature. Adding PT to the PMN provides a way to change the properties (eg, increasing the Curie transition temperature and changing the refractive index), and add (ie, alloyed) PT A ceramic composition obtained by adding up to 35 mole percent of PbTiO 3 (PT) to the PMN can also be used as a particle scattering colorant, as relaxor ferroelectric states can be obtained using up to 35 mole percent. Particularly preferred.

反強誘電体状態から強誘電体状態へ電界誘導型相転移を行なうセラミック組成物も、着色の電界誘導型の色彩切換えを行なう複合材を得るのに好ましい。1つの好ましい系統群は、0.027MV/cmほどの低い電界において、反強誘電体に強誘電性転移を行なうために、ブルックス(Brooks)等(ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス(Journal of Applied Physics)、1994年、第75巻、p.1699−1704、によって発見されたPb0.97La0.02(Zr,Ti,Sn)O系統群である。このような組成物のもう1つの系統群は、オー(Oh)等の「ジルコン酸鉛系反強誘電体の電界誘導型強誘電体相における圧電気(Piezoelectricity in the Field−Induced Ferroelectric Phase of Lead Zirconate−Based Antiferroelectrics」、ジャーナル・オブ・アメリカン・セラミックス・ソサエティー(J.American Ceramics Society)、1992年、第75巻、p.795−799、およびフルタ(Furuta)等の「形状記憶セラミックスおよびその鎖錠継電器への応用(Shape Memory Ceramics and Their Applications to Latching Relays)」、センサー・アンド・マテリアルズ(Sensors and Materials), 1992年、第3巻、第4号、p.205−215によって記載されているジルコン酸鉛系反強誘電体である。PNZST系統群と言われるこのタイプの既知の組成物の例は、一般式Pb0.99Nb0.02[(Zr0.6 Sn0.41−yTi0.98である。この系統群内に包含される組成物は、極性化電界が取り除かれた後でも維持されている電界誘導型強誘電体挙動を示す。このような挙動は、タイプIの物質(y=0.060)では観察されず、その場合、電界が取り除かれるときにこの強誘電体状態は反強誘電体状態に戻る。しかしながら、タイプIIの物質(y=0.63)は、小さい逆電界が印加されるまで強誘電性状態を維持し、タイプIIIの物質(y=0.65)は50℃を超えて熱的にアニーリングされるまで反強誘電体状態には戻らない。これらの特性の差を反映して、タイプIの物質は、電界が印加されるとき着色が変化し、この電界が取り除かれるとき当初の色状態に戻る物品に使用できる。他方、タイプIIの物質およびタイプIIIの物質を使うと、逆方向に電界が印加されるか、或いは物質が熱的にアニーリングされるまで、電界−色彩切換型(electric−field−switched)色状態が安定である物質を得ることができる。 A ceramic composition that undergoes an electric field induction type phase transition from an antiferroelectric state to a ferroelectric state is also preferable for obtaining a composite material that performs colored electric field induction type color switching. One preferred family is Brooks et al. (Journal of Applied Physics) for performing a ferroelectric transition to an antiferroelectric at an electric field as low as 0.027 MV / cm. ), 1994, vol. 75, pp. 1699-1704, Pb 0.97 La 0.02 (Zr, Ti, Sn) O 3 family group. The lineage group includes “Piezoelectricity in the Field-Induced Ferroelectric Phase of Lead Zirconate-Based Antiferro-Piezoelectricity in the Field-Induced Ferroelectric Phase of Lead Zirconate-Based Antiferroelectrics”. s ", Journal of American Ceramics Society, 1992, Vol. 75, p. 795-799, and Furuta, etc." To Shape Memory Ceramics and Its Chain Locking Relays " Application of “Shape Memory Ceramics and Theirer Applications to Latching Relays”, Sensors and Materials, 1992, Vol. 3, No. 4, p. 205-215. examples of known compositions of this type is said to .PNZST family is lead-based antiferroelectric the general formula Pb 0.99 Nb 0.02 [(Zr 0.6 Sn 0.4) 1 y is a Ti y] 0.98 O 3. composition encompassed by this system in the group indicates a field-induced ferroelectric behavior that is maintained even after the polarization field is removed. Such No behavior is observed for the type I material (y = 0.060), in which case the ferroelectric state reverts to the antiferroelectric state when the electric field is removed, however, the type II material (y = 0.63) maintains the ferroelectric state until a small reverse electric field is applied, and the type III material (y = 0.65) is antiferroelectric until thermally annealed above 50 ° C. Reflecting these property differences, Type I materials can be used in articles that change color when an electric field is applied and return to the original color state when the electric field is removed. . On the other hand, using Type II and Type III materials, an electric-field-switched color state until an electric field is applied in the opposite direction or until the material is thermally annealed. Can be obtained.

強誘電性ポリマー組成物は、或る色状態から別の色状態へ電気的に切換え可能である複合材に粒子散乱着色剤でもマトリックス物質でもどちらも提供するのに好適である。本明細書で使用される強誘電性ポリマーと言う用語は、ホモポリマーも、ランダムコポリマーおよび種々のタイプのブロックコポリマーのような全てのカテゴリーのコポリマーも包含する。この用語は、ポリマーの種々の物理的および化学的混合物も包含する。ポリ(フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン)、即ちP(VDF−TrFE)、のようなポリ(フッ化ビニリデン)コポリマーは好ましい強誘電性ポリマー組成物である。本発明の組成物に有用なフッ化ビニリデンの更なるコポリマーは、マクロモレキュラー・シンポジウム(Macromolecular Symposium)、1994年、第82号、p.99−109の中にトウナット(Tournut)によって記載されている。その他の好ましい強誘電性ポリマー組成物は、シアン化ビニリデンと酢酸ビニルとのコポリマー(特に、等モル比のコポリマー)、および奇数値ナイロン、例えばナイロン11、ナイロン9、ナイロン7、ナイロン5、ナイロン3およびこれらのコポリマーである。   Ferroelectric polymer compositions are suitable for providing both particle scattering colorants and matrix materials to composites that are electrically switchable from one color state to another. As used herein, the term ferroelectric polymer encompasses both homopolymers and all categories of copolymers, such as random copolymers and various types of block copolymers. The term also includes various physical and chemical mixtures of polymers. Poly (vinylidene fluoride) copolymers such as poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene), ie P (VDF-TrFE), are preferred ferroelectric polymer compositions. Additional copolymers of vinylidene fluoride useful in the compositions of the present invention are described in Macromolecular Symposium, 1994, 82, p. 99-109, described by Tournut. Other preferred ferroelectric polymer compositions include copolymers of vinylidene cyanide and vinyl acetate (especially an equimolar ratio copolymer), and odd value nylons such as nylon 11, nylon 9, nylon 7, nylon 5, nylon 3 And copolymers thereof.

その他の粒子散乱着色剤には、吸収性粒子散乱着色剤である着色剤が挙げられる。このような吸収性粒子散乱着色剤の1つの好ましい系統群は、金属のコロイド粒子である(例えば、金、銀、白金、パラジウム、鉛、銅、スズ、亜鉛、ニッケル、アルミニウム、鉄、ロジウム、オスミウム、イリジウム、および合金、酸化銅のような金属酸化物、および金属塩)である。好ましくは粒子は平均寸法で約0.5ミクロンより小さい。更に好ましくは粒子は平均寸法で約0.1ミクロンより小さい。特別な着色効果を得るために、平均寸法で約0.02ミクロンより小さい粒子が最も好ましい。コロイド溶液が形成できようができまいが、コロイド寸法を有する粒子を本明細書ではコロイド粒子と呼ぶ。約0.02ミクロン未満の粒度は、このような微細な粒度によって決まる粒子の屈折率および吸収係数の最大値を示すので、吸収性粒子散乱着色剤の或る組成物から広範囲の着色効果を得るのに特に有用である。波長依存型屈折率および吸収係数のこのような寸法によるばらつきは、量子ドットと呼ばれることもある粒子では極めて高められる。このような量子ドット粒子は、狭い粒度分布、および約0.002〜約0.010ミクロンの平均粒度を持つのが好ましい。   Other particle scattering colorants include colorants that are absorbent particle scattering colorants. One preferred family of such absorbent particle scattering colorants are metal colloidal particles (eg, gold, silver, platinum, palladium, lead, copper, tin, zinc, nickel, aluminum, iron, rhodium, Osmium, iridium, and alloys, metal oxides such as copper oxide, and metal salts). Preferably the particles are less than about 0.5 microns in average size. More preferably, the particles are less than about 0.1 microns in average size. Most preferred are particles smaller than about 0.02 microns in average size to obtain a special coloring effect. Whether or not a colloidal solution can be formed, particles having colloidal dimensions are referred to herein as colloidal particles. A particle size of less than about 0.02 microns exhibits a maximum of the refractive index and absorption coefficient of the particles determined by such a fine particle size, thus obtaining a wide range of coloring effects from certain compositions of absorbing particle scattering colorants. It is particularly useful for. Variations in wavelength-dependent refractive index and absorption coefficient due to such dimensions are greatly enhanced in particles sometimes called quantum dots. Such quantum dot particles preferably have a narrow particle size distribution and an average particle size of about 0.002 to about 0.010 microns.

コロイド粒子を形成する便利な方法には、当業界で周知の種々の方法、例えば溶液の中での金属塩の反応、または密閉された空間で、例えば固体マトリックスまたはベシクルのような物質の結晶化、が挙げられる。同様に、気体または真空の中で分散されているコロイドサイズの液体または固体粒子が、反応されるか、またはそうでなければ、例えば結晶化によって変態されて所望の組成の固体粒子にされる、コロイド粒子の周知の製造方法を利用できる。本発明に有用であるコロイド粒子を溶液反応法によって形成する例として、キュー、イタイ(Q,Yitai)等が(マテリアルズ・リサーチ・ブレテン(Materials Research Bulletin),1995年、第30巻、p.601−605の中で)硫化ナトリウムと酢酸亜鉛の混合溶液を水熱処理することにより極めて狭い粒子分布を有する直径0.006ミクロンの硫化亜鉛粒子を製造することを記載していることに注目されたい。また、ディ、ダイチュアン(D.Daichuan)等が(マテリアルズ・リサーチ・ブレテン(Materials Research Bulletin),1995年、第30巻、p.537−541の中で)尿素の存在でマイクロ波加熱を使い、鉄(III)塩を加水分解することによってベータ−FeO(OH)の均一な寸法のコロイド粒子を製造することを報告している。これらの粒子は棒状形状で、且つ狭いサイズ分布であった。同様な方法(マテリアルズ・リサーチ・ブレテン(Materials Research Bulletin),1995年、第30巻、p.531−535に記載されている方法)を使い、これらの著者は、四角形から球状に近い(約0.075ミクロンの平均粒径を持つ)範囲に及ぶことがある均一な形状(および寸法)を有するアルファ−FeOのコロイド粒子を製造した。ティ、スミス(T.Smith)等は、共同譲渡された米国特許第5,932,309号明細書の中でコロイド粒子の製造を報告していて、この特許では、塩化金(IIIのような金属塩を、ナイロン6のようなポリマーに加えてブレンドしたのち、この混合物を押出すことによりコロイド粒子が現場調製される。更に、この特許は、塩化金(III)のような金属塩を使いクエン酸三ナトリウムのような還元剤の存在で、溶液中で固体状態でコロイドを生成させることを開示している。少なくとも二次元でコロイド状サイズを有する繊維状粒子散乱着色剤も、特に異方性着色効果が望まれる幾つかの発明の実施態様には好まれる。粒子散乱着色剤として使用できる極めて微細な繊維を形成するための或るユニークな方法は、ナノスケールの中空繊維の閉じ込め空間の内部に物質を堆積することによる。次いで、粒子散乱着色剤は、充填されたナノスケールの直径の繊維を含むこともでき、または最初の中空繊維によって発生するシースを取り除くことにより(物理的手段でも化学的手段でもどちらでもよい)得られるフィラー繊維を含むこともできる。ナノサイズの中空繊維の充填によってこのような繊維を製造する一般的方法は、例えば,ブイ、ブイ、ポボルチー(V.V.Poborchii)等のスーパーラティシーズ・アンド・マイクロストラクチャーズ(Superlattices and Microstructures),1994年、第16巻、第2号、p.133−135に教示されている。これらの研究者達は、クリソタイル石綿の繊維の中に存在している2〜10nmのチャンネルの内部の溶融ヒ化ガリウムを射出し、引き続いて結晶化することによって、直径約6nmのナノ−繊維を得ることができることを発表した。繊維状であろうがなかろうが、そのような微細な寸法の粒子の利点は、量子力学効果によって、粒度に強く左右される屈折率および電子遷移エネルギーが得られることである。従って、粒度を変えることによって粒子散乱着色剤に対する種々の異なる着色効果を得ることができる。また、金属および半導体のコロイド状繊維では可視域での高度の二色性を得ることでき、このような高度の二色性によって粒子散乱着色剤としてこのような繊維を組み入れる物品で新規の外観を得ることができる。   Convenient methods for forming colloidal particles include various methods well known in the art, such as reaction of metal salts in solution, or crystallization of a material such as a solid matrix or vesicle in an enclosed space. . Similarly, colloidal sized liquid or solid particles dispersed in a gas or vacuum are reacted or otherwise transformed into solid particles of the desired composition, for example by crystallization. Any known method for producing colloidal particles can be used. As an example of forming colloidal particles useful in the present invention by a solution reaction method, Q, Yitai et al. (Materials Research Bulletin, 1995, Vol. 30, p. Note in (601-605) that hydrothermal treatment of a mixed solution of sodium sulfide and zinc acetate produces 0.006 micron diameter zinc sulfide particles with a very narrow particle distribution. . Also, D. Daichuan et al. (In Materials Research Bulletin, 1995, Vol. 30, p. 537-541) used microwave heating in the presence of urea. Report the production of colloidal particles of uniform size of beta-FeO (OH) by hydrolyzing iron (III) salts. These particles were rod-shaped and had a narrow size distribution. Using a similar method (the method described in Materials Research Bulletin, 1995, Vol. 30, p. 531-535), these authors are close to square to spherical (about Colloidal particles of alpha-FeO were produced having a uniform shape (and dimensions) that can range (with an average particle size of 0.075 microns). T. Smith et al. Reported the production of colloidal particles in co-assigned US Pat. No. 5,932,309, in which gold chloride (such as III) was reported. Colloidal particles are prepared in situ by blending a metal salt with a polymer such as nylon 6 and then extruding the mixture.In addition, this patent uses a metal salt such as gold (III) chloride. Disclosed is the formation of colloids in solution in the solid state in the presence of a reducing agent, such as trisodium citrate, and fibrous particle scattering colorants having colloidal size in at least two dimensions are also particularly anisotropic. Some unique embodiments for forming very fine fibers that can be used as particle scattering colorants are preferred for some invention embodiments where a sexual coloring effect is desired. By depositing material inside the empty fiber containment space, the particle scattering colorant can then contain filled nanoscale diameter fibers, or remove the sheath generated by the initial hollow fibers. (Which can be either physical or chemical means) can also be included, and common methods for producing such fibers by filling with nano-sized hollow fibers are, for example, buoys, buoys, Superlatives and Microstructures, 1994, Vol. 16, No. 2, pp. 133-135, such as P. V. Poborchii. Are present in the chrysotile asbestos fibers It has been announced that nano-fibers with a diameter of about 6 nm can be obtained by injecting molten gallium arsenide inside a 2-10 nm channel and subsequent crystallization, whether fibrous or not, The advantage of such finely sized particles is that the quantum mechanical effect provides a refractive index and electronic transition energy that are strongly influenced by the particle size. Different coloring effects can be obtained, and colloidal fibers of metal and semiconductor can obtain a high degree of dichroism in the visible range, and such a high degree of dichroism can be used as a particle scattering colorant. New appearances can be obtained with articles incorporating fibers.

可視域の中で吸収する外層を含む、比較的大きい寸法を有する粒子散乱着色剤ばかりでなくコロイド粒子散乱着色剤も、高Δnの実施態様で使用するのに好ましい粒子散乱着色剤の中にある。このような高Δnの実施態様では、可視域波長領域で粒子散乱着色剤とマトリックスとの間に屈折率で大きい差が存在する。この選択の理由は、無色の粒子散乱着色剤の外側にある可視光吸収性着色剤の極めて薄い層は、粒子−マトリックス界面で劇的に散乱を増加できるが、光の吸収を実質的に増加できないことである。このような粒子散乱着色剤の構成の利点を達成するためには、(1)粒子散乱着色剤の表面にある可視光吸収性着色剤の被膜は、平均して粒子の全容積の50%より少ない粒子散乱着色剤を含むこと、(2)粒子散乱着色剤の平均粒度は2ミクロンより小さいこと、および(3)粒子散乱着色剤の被膜の屈折率は、粒子散乱性粒子が分散されているマトリックスの屈折率とは可視波長で少なくとも10%違うこと、が好ましい。更に好ましくは、(1)粒子散乱着色剤の表面にある可視光吸収性着色剤の被膜は、平均して粒子の全容積の20%より少ない未満粒子散乱着色剤を含むこと、(2)粒子散乱着色剤の平均粒度は0.2ミクロンより小さいことである。被覆物、ポリマー繊維、ポリマーフィルム、およびポリマー成形品に対してこのような表面増強型粒子散乱着色剤の適用は好ましい。無色支持体粒子の表面に可視光吸収性着色剤を含有するコロイド粒子を作製する方法は、エル、エム、ガン(L.M.Gan)等により、マテリアルズ・アンド・ケミストリー・アンド・フィジックス(Materials and Chemistry and Physics)、1995年、第40巻、p.94−98に記載されている。これらの著者は、逆ミクロエマルション法を使って導電性ポリアニリンで被覆された硫酸バリウム粒子を合成した。この複合材粒子のサイズ(約0.01〜約0.02ミクロン)は、本発明の高Δnの実施態様を実施するのに便利である。   Colloidal particle scattering colorants, as well as particle scattering colorants having relatively large dimensions, including an outer layer that absorbs in the visible range, are among the preferred particle scattering colorants for use in high Δn embodiments. . In such high Δn embodiments, there is a large difference in refractive index between the particle scattering colorant and the matrix in the visible wavelength region. The reason for this choice is that a very thin layer of visible light absorbing colorant outside the colorless particle scattering colorant can dramatically increase scattering at the particle-matrix interface, but substantially increase light absorption. It is impossible. In order to achieve the advantages of such a particle scattering colorant configuration, (1) the visible light absorbing colorant coating on the surface of the particle scattering colorant averages more than 50% of the total volume of particles. Contains less particle scattering colorant; (2) the average particle size of the particle scattering colorant is less than 2 microns; and (3) the refractive index of the coating of the particle scattering colorant is such that the particle scattering particles are dispersed. It is preferred that the refractive index of the matrix differ by at least 10% at visible wavelengths. More preferably, (1) the visible light absorbing colorant coating on the surface of the particle scattering colorant comprises, on average, less than 20% of the particle scattering colorant less than the total volume of particles, (2) particles The average particle size of the scattering colorant is less than 0.2 microns. Such surface-enhanced particle scattering colorants are preferably applied to coatings, polymer fibers, polymer films, and polymer moldings. A method for producing colloidal particles containing a visible light absorbing colorant on the surface of a colorless support particle is disclosed in Materials, Chemistry, and Physics (LM, Gan, etc.). Materials and Chemistry and Physics), 1995, 40, p. 94-98. These authors synthesized barium sulfate particles coated with conductive polyaniline using the inverse microemulsion method. This composite particle size (about 0.01 to about 0.02 microns) is convenient for practicing the high Δn embodiments of the present invention.

コロイド粒子は、コロイド形状でマトリックスに加えられることもでき、或いはコロイド粒子は、マトリックスに加えられた後に形成されることもできる。同様に、コロイドの形成および分散のこれらのプロセスは、マトリックス用の前駆体に対しても行なうことができ、次いでこの前駆体は重合のような化学プロセスによってマトリックス組成物に転化される。例えば、マトリックスがナイロンのような有機ポリマーの場合、金属コロイドは、液体中で形成され、粉砕ポリマーと混合され、そしてポリマーの融点より高温に加熱されて、粒子散乱着色剤で着色されたナイロンが製造され得る。他方、コロイド状金属粒子であろうとなかろうと、その前駆体もポリマーのモノマーに加えることができ、モノマーの中でコロイド粒子を形成でき、次いでこのモノマーを重合できる。金属コロイド用の前駆体も、ポリマーマトリックスに加えることができ、次いで後続の工程でコロイド粒子を形成できる。コロイド粒子の形成を組み入れるこのようなプロセスは、コロイドの組み入れ、コロイドの形成、またはコロイドを形成して組み入れる過程で、ポリマー(またはその前駆体)の溶融、溶解、ゲル、または溶媒−膨潤の状態を利用することにより推進できる。あるいは、ポリマー(またはその前駆体)の固体状態を含む高エネルギー機械混合は、コロイドの組み入れ、コロイド形成またはコロイドを形成して組み入れを行なうのに利用できる。   The colloidal particles can be added to the matrix in colloidal form, or the colloidal particles can be formed after being added to the matrix. Similarly, these processes of colloid formation and dispersion can also be performed on a matrix precursor, which is then converted to a matrix composition by a chemical process such as polymerization. For example, if the matrix is an organic polymer such as nylon, the metal colloid is formed in a liquid, mixed with the ground polymer, and heated to a temperature above the melting point of the polymer to produce a nylon colored with a particle scattering colorant. Can be manufactured. On the other hand, whether it is colloidal metal particles or not, their precursors can also be added to the monomer of the polymer, in which the colloidal particles can be formed, which can then be polymerized. Precursors for metal colloids can also be added to the polymer matrix and then colloidal particles can be formed in subsequent steps. Such a process that incorporates the formation of colloidal particles is a process of melting, dissolving, gelling, or solvent-swelling the polymer (or its precursor) in the process of colloid incorporation, colloid formation, or colloid formation and incorporation. It can be promoted by using. Alternatively, high energy mechanical mixing involving the solid state of the polymer (or its precursor) can be used to incorporate colloids, colloid formation or colloid formation.

ゲル状態のポリマー中のコロイドサイズの粒子散乱着色剤を前記ゲル状態の形成前にポリマー繊維に組み込むことで、追加の好ましい実施形態が提供される。この方法では、粒子散乱着色剤は、可視波長での屈折率が好ましくは前記繊維の固体ポリマーマトリックスのそれと少なくとも10%異なる必要がある。粒子散乱着色剤の平均粒径は好ましくは約0.2ミクロン未満、より好ましくは約0.08ミクロン未満、および最も好ましくは約0.02ミクロン未満である。約0.02ミクロン未満の粒径の場合、粒子散乱着色剤は好ましくは可視において非常に吸収する。粒子散乱着色剤が可視において実質的に非吸収性である場合、ポリマー繊維は好ましくはゲル状態の粒子散乱着色剤と混合された電子遷移着色剤を含む。好ましくは、前記電子遷移着色剤は実質的にカーボンブラックのようなブラックカーボンの形態であり、粒子散乱着色剤は無機成分を含む。繊維強度を妨害しないよう、これらの繊維に使用される粒子散乱着色剤および光学的電子遷移着色剤はいずれもきわめて小さい寸法、好ましくは約0.02ミクロン未満であるべきである。このような実施形態は、鉱油ゲルから紡がれる高分子量ポリウレタンのような、ゲル状態で紡がれる高強度繊維に生じる長年の問題を解決する。この問題とは、従来の有機染料または顔料がゲル状態からの高品質物品の形成を妨害することである。ゲル状態から紡がれる高強度繊維物品の重要な例は、ハネウェル・インターナショナル(Honeywell International)(元アライドシグナル(AlliedSignal)が製造するスペクトラ(Spectra)(登録商標)である。これらの繊維は、高温で処理されるゲルであり、釣り糸、漁網、帆、ロープ、ハーネスに広く使用されている。   Incorporation of colloidal sized particle scattering colorants in the gel state polymer into the polymer fibers prior to formation of the gel state provides an additional preferred embodiment. In this method, the particle scattering colorant should have a refractive index at visible wavelengths that is preferably at least 10% different from that of the solid polymer matrix of the fiber. The average particle size of the particle scattering colorant is preferably less than about 0.2 microns, more preferably less than about 0.08 microns, and most preferably less than about 0.02 microns. For particle sizes less than about 0.02 microns, the particle scattering colorant preferably absorbs very well in the visible. When the particle scattering colorant is substantially non-absorbing in the visible, the polymer fiber preferably includes an electronic transition colorant mixed with the particle-scattering colorant in the gel state. Preferably, the electronic transition colorant is substantially in the form of black carbon, such as carbon black, and the particle scattering colorant comprises an inorganic component. To avoid interfering with fiber strength, both the particle scattering colorant and the optical electronic transition colorant used in these fibers should be of very small dimensions, preferably less than about 0.02 microns. Such an embodiment solves the longstanding problem that arises in high strength fibers spun in the gel state, such as high molecular weight polyurethanes spun from mineral oil gels. The problem is that conventional organic dyes or pigments prevent the formation of high quality articles from the gel state. An important example of a high-strength fiber article spun from the gel state is Spectra® manufactured by Honeywell International (formerly AlliedSignal). It is a gel to be processed and is widely used for fishing lines, fishing nets, sails, ropes and harnesses.

粒子散乱着色剤としての使用に好適な超微小金属粒子は、それ自体が粒子散乱着色剤である、はるかに大きな粒子の表面上に位置することができる。この形態の粒子散乱着色剤の組合せも、本発明での使用に好適である。こうした粒子散乱着色剤は、金属粒子がはるかに大きなポリマー上に付着しており、その調製方法は、タマイ(H. Tamai)らによって応用物理学誌(Journal of Applied Physics)、56、441〜449頁(1995年)に与えられている。別の代替法として、コロイド状粒子散乱着色剤を、その寸法および可視における屈折率(マトリックスに対する)に応じて付加的に粒子散乱着色を提供できる、より大きな粒子内に配置することができる。いかなる場合も、包含される粒子が粒子散乱着色剤である限り、より大きな粒子が粒子散乱着色剤と呼ばれる。好ましい事例においては、コロイド状粒子はガラスマトリックス中の金属または金属合金粒子である。SiOを含むガラスに分散されたコロイド状の銅を得る方法は、非結晶固体誌(Journal of Non−crystalline Solids)120、199〜206頁(1990年)に記載されており、金および銀を包含する種々の金属のコロイド状粒子を含有するシリケートガラスを得る方法は、米国特許第2,515,936号、2,515,943号、および2,651,145号に記載されており、これらを本願に引用し援用する。これらのコロイド状粒子散乱着色剤を含有するガラスは、粉砕または溶融処理などによって粒子に変換され、粒子散乱着色剤として使用できる。このような実施形態において、粒子散乱着色剤は、好ましくはポリマーマトリックス中に分散され、それによって、得られるポリマーコンポジットから成る物品への粒子散乱着色を提供する。 Ultrafine metal particles suitable for use as particle scattering colorants can be located on the surface of much larger particles that are themselves particle scattering colorants. Combinations of this form of particle scattering colorant are also suitable for use in the present invention. Such particle scattering colorants have metal particles deposited on a much larger polymer and their preparation is described by H. Tamai et al., Journal of Applied Physics, 56, 441-449. Page (1995). As another alternative, colloidal particle scattering colorants can be placed in larger particles that can additionally provide particle scattering coloring depending on their size and refractive index in the visible (relative to the matrix). In any case, the larger particles are referred to as particle scattering colorants as long as the particles involved are particle scattering colorants. In a preferred case, the colloidal particles are metal or metal alloy particles in a glass matrix. A method for obtaining colloidal copper dispersed in a glass containing SiO 2 is described in Journal of Non-crystalline Solids 120, 199-206 (1990). Methods for obtaining silicate glasses containing colloidal particles of various metals are described in U.S. Pat. Nos. 2,515,936, 2,515,943, and 2,651,145. Is incorporated herein by reference. Glass containing these colloidal particle scattering colorants can be converted into particles by grinding or melting treatment and used as a particle scattering colorant. In such embodiments, the particle scattering colorant is preferably dispersed in the polymer matrix, thereby providing particle scattering coloration to an article comprising the resulting polymer composite.

この粒子内コロイド(colloid−within−particle)設計の粒子散乱着色剤の長所は、ガラス粒子が、酸化のような劣化工程に関してコロイド粒子を安定化できることである。第2の長所は、ガラス中でのコロイド形成に高温法を使用できることで、これは有機ポリマーマトリックスでの直接的なコロイド状粒子の分散には使用できなかった。粒子内コロイド(colloid−within−particle)法の第3の長所は、コロイド形成および分散の工程が最終的なポリマーマトリックスでの粒子散乱着色剤の分散工程と分かれていることで、これは工程の経済性を改善することができる。第4の長所は、適切な場が適用された時に色が変更され、実質的に減少され、または変更および実質的減少の両方を起こすことができるよう、粒子マトリックスを電気/導電性、磁気、および/または光特性に反応して調整できることである。粒子内コロイド(colloid−within−particle)の粒子散乱着色剤の溶融合成の代替法として、こうした着色剤を、ナノ構造材料(Nanostructure Materials)5、155〜169頁(1995年)に記載されているK.J.ブルハム(Burham)らが用いた方法によって合成できる。この著者らは、シリケートの固体−ゲル合成に使用されるシランに金属塩をドープすることによって、シリカにコロイド状粒子を組み込んだ。こうした手段によって、彼らはシリカ中に分散したAg、Cu、Pt、Os、CoC、FeP、NiP、またはGeを得た。本発明の目的のため、シリカ中に分散されたコロイド状粒子を粒子散乱着色剤として使用するために適した粒径に粉砕することができる。 The advantage of this colloid-within-particle designed particle scattering colorant is that glass particles can stabilize colloidal particles with respect to degradation processes such as oxidation. The second advantage is that high temperature methods can be used for colloid formation in glass, which could not be used for direct colloidal particle dispersion in an organic polymer matrix. A third advantage of the colloid-within-particle method is that the colloid formation and dispersion process is separate from the dispersion process of the particle scattering colorant in the final polymer matrix. Economic efficiency can be improved. The fourth advantage is that the particle matrix is electrically / conductive, magnetic, so that when appropriate fields are applied, the color can be changed, substantially reduced, or both changed and substantially reduced. And / or can be adjusted in response to light properties. As an alternative to melt synthesis of colloid-within-particle particle scattering colorants, such colorants are described in Nanostructure Materials 5, pp. 155-169 (1995). K. J. et al. It can be synthesized by the method used by Burham et al. The authors incorporated colloidal particles into silica by doping metal salts with silanes used in the solid-gel synthesis of silicates. By such means, they obtained Ag, Cu, Pt, Os, Co 3 C, Fe 3 P, Ni 2 P, or Ge dispersed in silica. For the purposes of the present invention, colloidal particles dispersed in silica can be ground to a particle size suitable for use as a particle scattering colorant.

コロイド状粒子を含有する粒子は、無機ガラスでなく、ポリマーとすることができる。ポリ(ビニルアルコール)、ポリビニルピロリドン、およびポリ(メチルビニルエーテル)のような極性基を持つビニルポリマーの存在下で種々の金属のコロイド分散のフィルムを作製することは、当該技術分野において既知である。本発明の実施形態に好適な粒子散乱着色剤は、コロイド分散の溶媒蒸発によって形成されたポリマーフィルムを切断または粉砕(好ましくは低温で)することによって得ることができる。より好ましくは、このような粒子散乱着色剤は、ポリマー含有溶媒中に分散されたコロイド状粒子を含むエーロゾルから溶媒を除去することによって形成できる。半導体または金属導体のいずれかである粒子散乱着色剤は、ポリマー繊維での使用に好ましい主な成分である。このような粒子散乱着色剤は、一般に、可視波長で大きな吸収を与える。このような場合、粒子散乱着色剤の最小寸法での平均直径が約2ミクロン未満であり、ニートのポリマーマトリックスが実質的に可視において非吸収性であり、粒子散乱着色剤の透過可視光強度の最小値が粒子散乱着色剤の有限の粒径の結果、少なくとも約10nm移動することが好ましい。より好ましくは、この移動は、選択された粒子散乱着色剤の粒径および選択されたマトリックス物質について、少なくとも約20nmである。粒径が透過光強度の最小値に及ぼす影響を評価するため、約20ミクロンを超える粒径fが無限の粒径限度の良好な近似を与える。   The particles containing colloidal particles can be polymers rather than inorganic glass. It is known in the art to make films of colloidal dispersions of various metals in the presence of vinyl polymers with polar groups such as poly (vinyl alcohol), polyvinyl pyrrolidone, and poly (methyl vinyl ether). Particle scattering colorants suitable for embodiments of the present invention can be obtained by cutting or grinding (preferably at low temperature) polymer films formed by solvent evaporation of colloidal dispersions. More preferably, such particle scattering colorants can be formed by removing the solvent from an aerosol comprising colloidal particles dispersed in a polymer-containing solvent. Particle scattering colorants, either semiconductors or metal conductors, are the preferred main components for use with polymer fibers. Such particle scattering colorants generally provide large absorption at visible wavelengths. In such cases, the average diameter of the particle scattering colorant in the smallest dimension is less than about 2 microns, the neat polymer matrix is substantially visible and non-absorbing, and the transmitted visible light intensity of the particle scattering colorant is It is preferred that the minimum move at least about 10 nm as a result of the finite particle size of the particle scattering colorant. More preferably, this migration is at least about 20 nm for the selected particle scattering colorant particle size and the selected matrix material. In order to evaluate the effect of particle size on the minimum transmitted light intensity, a particle size f greater than about 20 microns gives a good approximation of an infinite particle size limit.

粒径が大きい時に可視領域内で吸収係数の単一の最大値を与える粒子散乱着色剤組成物については、標準透過光強度比を別に適用することで、好ましい粒子散乱着色剤の識別が可能になる。この方法は、可視波長領域内で発生する透過光強度比が少なくとも2つの最小値を有する粒子散乱着色剤を識別する。このような2つの最小値は、ひょっとすると他の最小値に加えて、粒径の双峰分布か、または粒径の単峰分布については吸収工程および散乱工程の結果生じる最小値の差によって生じうる。粒子散乱着色剤が、着色状態の切替可能性が要求される用途向けに必要とされる場合、これらの2つの最小値が粒径の単峰分布で生じることが好ましい。この好ましさの理由は、マトリックスと粒子散乱着色剤との間の屈折率の差における切替可能性は、粒子散乱効果が支配的である場合に切替可能な着色を与えることができることにある。したがって、この技術の別の実施形態においては、屈折率の変化による切替可能な着色は、粒子の凝集による着色の変化または損失と組み合わされる。単峰または双峰の粒子分布(上述参照)は、それぞれ1つまたは2つの頂点を持つ重量分画の粒子分布を表す。   For particle scattering colorant compositions that give a single maximum absorption coefficient in the visible region when the particle size is large, the preferred transmitted light intensity ratio can be applied separately to allow identification of preferred particle scattering colorants. Become. This method identifies particle scattering colorants having a transmitted light intensity ratio occurring in the visible wavelength region having at least two minimum values. These two minimums are probably caused by the difference between the minimum value resulting from the absorption and scattering processes for the bimodal distribution of particle sizes, or for a unimodal distribution of particle sizes, in addition to other minimum values. sell. Where particle scattering colorants are required for applications where color state switchability is required, it is preferred that these two minimums occur in a unimodal distribution of particle sizes. The reason for this preference is that the switchability in the difference in refractive index between the matrix and the particle scattering colorant can provide a switchable color when the particle scattering effect is dominant. Thus, in another embodiment of this technique, switchable coloration due to refractive index change is combined with color change or loss due to particle aggregation. Unimodal or bimodal particle distribution (see above) represents the particle distribution of the weight fraction with one or two vertices, respectively.

温度変化に対応する可逆的な色変化が望ましい用途には、可逆的な電子相変化を生じる特定のセラミックが好ましい粒子散乱着色剤である。温度上昇と同時に高い導電状態への可逆的な遷移を経験するような組成物は、VO、V、O、NiS、NbO、FeSi、Fe、NbO、Ti、Ti、Ti、およびV1−Xであり、式中Mは遷移温度をVO2(W、Mo、Ta、またはNbなど)のそれから低下させるドーパントであり、xは1よりはるかに小さい。VOは、特に簡便な温度(約68℃)で屈折率の実際と仮想の両方の成分で劇的な変化を示すことから、特に好ましい色変化粒子添加剤である。これらの無機相の合成および電子的特性は、スペック(Speck)らによる固体薄膜(Thin Solid Film)165、317〜322(1988年)およびジョーゲンソン(Jorgenson)とリー(Lee)による太陽エネルギー材料(Solar Energy Material)14、205〜214(1986年)に記載されている。 For applications where reversible color changes corresponding to temperature changes are desired, certain ceramics that produce reversible electronic phase changes are preferred particle scattering colorants. Composition as experience reversible transition to simultaneously high conductivity state and temperature rise, VO 2, V 2, O 3, NiS, NbO 2, FeSi 2, Fe 3 O 4, NbO 2, Ti 2 O 3 , Ti 4 O 7 , Ti 5 O 9 , and V 1-X M X O 2 , where M is a dopant that lowers the transition temperature from that of VO 2 (such as W, Mo, Ta, or Nb) , X is much smaller than one. VO 2 is a particularly preferred color-changing particle additive because it exhibits dramatic changes in both the actual and virtual components of the refractive index at a particularly convenient temperature (about 68 ° C.). The synthesis and electronic properties of these inorganic phases are described by Speck et al. In Thin Solid Films 165, 317-322 (1988) and by Jorgenson and Lee in Solar Energy Materials (Solar). Energy Material) 14, 205-214 (1986).

安定性と広帯域での光吸収能力から、種々の形態の芳香族炭素が、粒子散乱着色剤の着色効果増強への使用に好ましい電子遷移着色剤である。こうした好ましい組成物としては、チャネルブラック、ファーネスブラック、骨炭、およびランプブラックのような種々のカーボンブラックが挙げられる。粒子散乱着色剤と電子的着色剤の組合せの効果から所望される着色効果に応じて、顔料および染料産業で従来使用されるその他の無機および有機着色剤も有用である。こうした無機顔料の例には、酸化鉄、酸化クロム、クロム酸鉛、フェロシアン化鉄アンモニウム、クロムグリーン、群青、およびカドミウム顔料がある。好適な有機顔料の例は、アゾ顔料、フタロシアニンブルーおよびグリーン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、イソインドリノン顔料、およびバット顔料がある。   Various forms of aromatic carbon are preferred electronic transition colorants for use in enhancing the coloring effect of particle scattering colorants because of their stability and light absorption capability in a broad band. Such preferred compositions include various carbon blacks such as channel black, furnace black, bone charcoal, and lamp black. Other inorganic and organic colorants conventionally used in the pigment and dye industry are also useful depending on the color effect desired from the effect of the combination of particle scattering colorants and electronic colorants. Examples of such inorganic pigments include iron oxide, chromium oxide, lead chromate, ammonium ferrocyanide, chromium green, ultramarine, and cadmium pigments. Examples of suitable organic pigments are azo pigments, phthalocyanine blue and green pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, isoindolinone pigments, and vat pigments.

二色性または二色性マトリックス組成物である電子遷移着色剤の使用は、新規の外観を与えるのに使用できる。このような新規の外観は、例えば、粒子散乱着色剤の散乱が偏光の程度を表示できることから生じる。二色性軸の優先的配向が好ましく、好ましくは繊維については繊維軸に水平または垂直であり、またはフィルムについてはフィルム面内にあり、および偏光子の製作に使用される機械製図などの従来採用されている方法によって簡便に達成できる。二色性挙動は、粒子散乱着色剤がその中に分散されている同じマトリックス成分中または異なるマトリックス成分中で有用に展開できる。大きなΔnの実施形態のための二色性ポリマーマトリックスを提供する1つの好ましい方法は、ポリマーに染料分子を組み込んだ後、該染料分子を含有するマトリックスを一軸延伸することである。このような染料分子は二色性電子吸収着色剤として機能する。機械的延伸工程の効果は、染料分子の光学的繊維軸をポリマーの延伸軸に関して優先的に配向することである。ポリマーホストマトリックスの機械的延伸による偏光フィルムの作製は、Y.ダイレックス(Direx)らによって、マクロモレキュール(Macromolecule)28、486〜491頁(1995年)に記載されている。これらの著者によって与えられた例では、染料がスダンレッドであり、ホストマトリックスがポリエチレンであった。ただし、種々のその他の染料分子とポリマーマトリックスの組合せも、本発明の実施形態の粒子散乱着色剤組成物に有用に採用できる偏光効果の達成に好適である。   The use of electronic transition colorants that are dichroic or dichroic matrix compositions can be used to provide a novel appearance. Such a new appearance arises, for example, because the scattering of the particle scattering colorant can indicate the degree of polarization. Preferred orientation of the dichroic axis is preferred, preferably horizontal or perpendicular to the fiber axis for the fiber, or in the film plane for the film, and conventional adoption such as mechanical drawings used to make polarizers It can be easily achieved by the method used. Dichroic behavior can be usefully developed in the same matrix component or in different matrix components in which the particle scattering colorant is dispersed. One preferred method of providing a dichroic polymer matrix for large Δn embodiments is to incorporate the dye molecules into the polymer and then uniaxially stretch the matrix containing the dye molecules. Such dye molecules function as dichroic electron absorbing colorants. The effect of the mechanical stretching step is to preferentially orient the optical fiber axis of the dye molecule with respect to the polymer stretching axis. Preparation of a polarizing film by mechanical stretching of a polymer host matrix is described in Direx et al., Macromolecule 28, 486-491 (1995). In the examples given by these authors, the dye was Sudan Red and the host matrix was polyethylene. However, combinations of various other dye molecules and polymer matrices are also suitable for achieving a polarizing effect that can be usefully employed in the particle scattering colorant compositions of embodiments of the present invention.

屈折率または吸収係数の切替可能性を提供できる種々の化学組成物が、ホストマトリックス、粒子散乱着色剤、または粒子着色剤の散乱の効果を増強する電子遷移着色剤に有用である。異方性の新規着色効果を達成するため、異方性であるこれらの切替可能化学組成物のすべてが、優先的に配向された形で二次加工された物品に任意に組み込まれることができる。熱曝露、光曝露、または湿度変化の関数として発生する屈折率および電子遷移の変化を提供することによって、このような物質(優先的配向がありまたはなしのいずれかで)は、切替可能な着色状態を提供する。本発明への使用に好適な種々の変色化学物質、例えば、「有機フォトクローム」(Organic Photochromes)と題された文章(A.V.エルトソフ(El’tsov)(コンサルタントビューロー、ニューヨーク、1990年))に記載されているような、藍、フルギド、スピロピランおよびその他のフォトクロミック有機物が既知である。こうした変色化学物質は、ポリマーコンポジット中の粒子散乱着色剤の視覚効果を変更する電子遷移着色剤として採用される。また、温度、光曝露、または湿度に反応する変色を、別の方法として、これらの影響に反応して屈折率が変化し、可視光波長で吸収係数の大きな変化がない物質を用いて生み出すことができる。このような物質は、マトリックス物質または変色コンポジットの粒子散乱着色剤のいずれかとして使用できる。   Various chemical compositions that can provide switchability of refractive index or absorption coefficient are useful for host matrix, particle scattering colorants, or electronic transition colorants that enhance the scattering effect of particle colorants. In order to achieve an anisotropic new coloring effect, all of these switchable chemical compositions that are anisotropic can optionally be incorporated into the prefabricated article in a preferentially oriented form. . By providing refractive index and electronic transition changes that occur as a function of heat exposure, light exposure, or humidity changes, such materials (either with or without a preferential orientation) can be switchable colored. Provide state. Various discoloration chemicals suitable for use in the present invention, for example, the sentence entitled “Organic Photochromes” (AV El'ssov (Consultant Bureau, New York, 1990) ), Indigo, fulgide, spiropyran and other photochromic organics are known. Such discoloration chemicals are employed as electronic transition colorants that alter the visual effect of the particle scattering colorant in the polymer composite. Also, discoloration that responds to temperature, light exposure, or humidity can be generated using a material that, as an alternative, changes its refractive index in response to these effects and does not significantly change its absorption coefficient at visible wavelengths. Can do. Such materials can be used either as matrix materials or as particle scattering colorants in a color changing composite.

光重合可能モノマー、光ドープ可能ポリマー、光分解性ポリマー、および光架橋性ポリマーも、切替可能な粒子散乱着色を有する物品の構築を可能にする切替可能な屈折率および切替可能な電子吸収特性の提供に利用できる。この用途に適した物質は、例えば、J.E.ライ(Lai)によって「電子分野用ポリマー」(Polymers for Electronic Applications)、第1章、1〜32頁、J.E.ライ(Lai)編(CRCプレス(CRC Press)、米フロリダ州ボカラトン,1989)に記載されている。改良された物質が、G.M.ウォウルラフ(Wallraff)らによって、ケムテック(CHEMTECH)、22〜30頁、1993年4月に記載されており、さらに新型の組成物が、M.S.A.アブドウ(Abdou)らによって化学材料(Chem. Mater.)3、1003〜1006頁(1991年)に記載されている。光重合可能モノマーおよびオリゴマーの例は、2つまたはそれ以上の共役ジアセチレン基(固体状態で重合可能である)、ビニルエーテル末端エステル、ビニルエーテル末端ウレタン、ビニルエーテル末端エーテル、ビニルエーテル末端官能性シロキサン、種々のジオレフィン、種々のエポキシ、種々のアクリレート、およびこれらの混合物を含む混成系を含有するものである。トリアリールホニウム塩のような、種々の光開始剤もこのような系に有用である。   Photopolymerizable monomers, photodoped polymers, photodegradable polymers, and photocrosslinkable polymers also have switchable refractive index and switchable electron absorption properties that allow the construction of articles with switchable particle scattering coloration. Available for provision. Suitable materials for this use are described, for example, in J. E. Lai, “Polymers for Electronic Applications”, Chapter 1, pages 1-32; E. Lai (CRC Press, Boca Raton, Florida, 1989). Improved materials are described in G.G. M.M. Described by Wallluff et al. In CHEMTECH, pages 22-30, April 1993, and a new type of composition is described in M.C. S. A. Abdou et al., In Chem. Mater. 3, 1003-1006 (1991). Examples of photopolymerizable monomers and oligomers include two or more conjugated diacetylene groups (polymerizable in the solid state), vinyl ether-terminated esters, vinyl ether-terminated urethanes, vinyl ether-terminated ethers, vinyl ether-terminated functional siloxanes, various It contains hybrid systems including diolefins, various epoxies, various acrylates, and mixtures thereof. Various photoinitiators, such as triarylphonium salts, are also useful in such systems.

ポリマー着色された物品は、充填剤、加工助剤、帯電防止剤、酸化防止剤、オゾン化防止剤、安定剤、潤滑剤、離型剤、くもり防止剤、可塑剤、およびその他の当該技術分野で標準的な添加剤も含有できる。こうした添加剤が粒子散乱着色剤または電子遷移着色剤として所望の目的に追加的に機能しない限り、こうした添加剤は好ましくは粒子散乱着色剤を含有するポリマーに均一に溶解するか、またはこうした添加剤がある程度の透明性およびマトリックスポリマーに近い屈折率を持つべきである。界面活性剤のような分散剤は、粒子散乱着色剤粒子の分散に特に有用である。多数の好適な分散剤およびその他のポリマー添加剤が当該技術分野において周知であり、「プラスチック添加剤」(Additives for Plastics)、第1版、J.シュエン(Thuen)およびN.メルベルグ(Mehlberg)編(D.A.T.A社(D.A.T.A., Inc.)、1987年)などの書物に記載されている。粒子散乱粒子とホストマトリックスを結合するカップリング剤は、粒子−マトリックス界面での亀裂形成または低い濡れを排除できることから、Δn消失の実施形態に特に重要な添加剤である。ガラスまたはセラミックのいずれかが粒子散乱着色剤であり、ホストマトリックスが有機ポリマーである場合、好ましいカップリング剤は、市販されている、無機相と有機相の両方が関与するコンポジットでの結合を改良するよう設計された種々のシランである。この種の粒子散乱着色剤コンポジットに好適なカップリング剤の例は、ダウ・コーニング社(Dow Corning Company)の7169−45BおよびX1−6124である。   Polymer-colored articles include fillers, processing aids, antistatic agents, antioxidants, antiozonants, stabilizers, lubricants, mold release agents, antifogging agents, plasticizers, and other technical fields. Standard additives can also be included. Unless such additives additionally function as a particle scattering colorant or electronic transition colorant for the desired purpose, such additives are preferably uniformly dissolved in the polymer containing the particle scattering colorant or such additives. Should have some degree of transparency and a refractive index close to that of the matrix polymer. Dispersants such as surfactants are particularly useful for dispersing particle scattering colorant particles. A number of suitable dispersants and other polymer additives are well known in the art and are described in “Additives for Plastics”, 1st edition, J. MoI. Shuen and N.I. It is described in books such as the edition of Mehlberg (D.A.T.A., Inc., 1987). Coupling agents that bind the particle scattering particles to the host matrix are particularly important additives for Δn disappearance embodiments because they can eliminate crack formation or low wetting at the particle-matrix interface. When either glass or ceramic is a particle scattering colorant and the host matrix is an organic polymer, the preferred coupling agent improves bonding in commercially available composites involving both inorganic and organic phases There are various silanes designed to do. Examples of suitable coupling agents for this type of particle scattering colorant composite are 7169-45B and X1-6124 from Dow Corning Company.

コンポジットの配合および二次加工には種々の方法を採用できる。例えば、粒子散乱着色剤を(1)溶融相分散、(2)溶液相分散、(3)コロイド状ポリマー懸濁液での分散、または(4)ポリマーのプレポリマーまたはモノマーのいずれかでの分散によってポリマーマトリックス物質と配合することができる。コンポジットのフィルムは、溶媒蒸発によって、または分散されたセラミック粉末および溶解したポリマーを含有する溶液に非溶媒を添加した後、試料ろ過、乾燥、およびホットプレスを行うことによって形成できる。方法(4)においては、セラミック粒子を、後に熱重合されるかまたは紫外線、電子線、若しくはγ線照射のような化学線照射を用いて重合されるモノマーまたはプレポリマー中に分散することができる。粒子散乱着色剤は、ゼログラフィー、粉体コーティング、プラズマ蒸着等の当該技術分野で周知の方法によっても、マトリックスと組み合わせることができる。例えば、粒子散乱着色剤を、「ゼログラフィーを用いた織物捺染」(Printing Textile Fabrics with Xerography)(W.W.カー(Carr)、F.L.クック(Cook)、W.R.ラニガン(Lanigan)、M.E.シコルスキ(Sikorski)およびW.C.ティンチェ(Tinche)、繊維化学者・色彩技術者(Textile Chemist and Colorist)、第23巻、第5号、1991年)に記載されているゼログラフィー技術を用いることによって、布地またはカーペットに添加できる。着色を得るための可融性ポリマーマトリックス中に粒子散乱着色剤の入った織物、カーペット繊維、および壁紙物品のコーティングは、頻繁な様式および色の変化並びに個々の消費者の嗜好に対応する迅速な物品の納入が商業的に重要であることから、特に重要な実施形態である。このような蒸着は、粒子散乱着色剤の効果を増強するために電子遷移着色剤を別に蒸着することによって任意に先行することができる。   Various methods can be employed for blending and secondary processing of the composite. For example, particle scattering colorants can be (1) melt phase dispersed, (2) solution phase dispersed, (3) dispersed in a colloidal polymer suspension, or (4) dispersed in either a prepolymer or monomer of the polymer. Can be blended with the polymer matrix material. Composite films can be formed by solvent evaporation or by sample filtration, drying, and hot pressing after adding a non-solvent to a solution containing dispersed ceramic powder and dissolved polymer. In method (4), the ceramic particles can be dispersed in a monomer or prepolymer that is later thermally polymerized or polymerized using actinic radiation such as ultraviolet, electron or gamma radiation. . The particle scattering colorant can also be combined with the matrix by methods well known in the art such as xerography, powder coating, plasma deposition and the like. For example, particle scattering colorants may be added to “Textile Fabrics with Xerography” (WW Carr, FL Cook, WR Lanigan). ), M. S. Sikorski and W. C. Tinche, Textile Chemist and Colorist, Vol. 23, No. 5, 1991). Can be added to fabrics or carpets by using xerographic techniques. Coating fabrics, carpet fibers, and wallpaper articles with particle scattering colorants in a fusible polymer matrix to obtain coloration is a rapid response to frequent style and color changes and individual consumer preferences. This is a particularly important embodiment because the delivery of goods is commercially important. Such deposition can optionally be preceded by separately depositing an electronic transition colorant to enhance the effect of the particle scattering colorant.

ホストポリマー中でセラミックを均一に混合するため、低粘度のコンポジット前駆体状態の場合には超音波ミキサーを使用でき、溶融混合工程にはスタティックミキサーおよびより一般的なミキサーを使用できる。スタティックミキサーは、溶融混合工程に特に有用であり、米マサチューセッツ州デンバーのケニックス・コーポレーション(Kenics Corporation)から市販されており、チェン(Chen)およびマクドナルド(MacDonald)によって化学工学(Chemical Engineering)、3月19日号、1973年、105〜110頁に記載されている。溶融相配合および溶融相二次加工は、本発明で有用な組成物に好ましい。有用な溶融相二次加工方法の例は、熱間圧延、押出、フラットプレス、および射出成形である。より複雑な形状の二次加工には、射出成形と押出が特に好ましい。   In order to uniformly mix the ceramic in the host polymer, an ultrasonic mixer can be used in the low viscosity composite precursor state, and a static mixer and a more general mixer can be used in the melt mixing process. Static mixers are particularly useful in the melt mixing process and are commercially available from Kenics Corporation, Denver, Mass., USA, and chemical engineering by Chen and MacDonald, March 19th issue, 1973, pages 105-110. Melt phase formulation and melt phase secondary processing are preferred for the compositions useful in the present invention. Examples of useful melt phase secondary processing methods are hot rolling, extrusion, flat pressing, and injection molding. For secondary processing of more complex shapes, injection molding and extrusion are particularly preferred.

場合によっては、着色効果に異方性を得るため、粒子散乱着色剤のある程度制御された凝集を得ることが望ましい。着色に異方性を生じるためのこうした凝集は、好ましくは一次元または二次元のいずれかであり、その際異なる粒子凝集についてこうした凝集の方向が相関する。このような凝集の相関は、粒子散乱着色剤が重度に装荷されたマトリックスの塑性機械的変形によって最も簡便に達成される。例えば、このような機械的変形は、繊維については繊維方向、フィルムについてはフィルム面の2つの直交方向の1つまたは両方に起こりうる。着色に異方性を得るために粒子凝集を用いる代替法として、粒子形状の異方性を用いて類似の効果を得ることができる。例えば、加工中のフィルムおよび繊維の機械的変形によって、一般に、プレート様粒子はフィルム面に直交するプレート面に優先的に配向し、繊維様粒子はコンポジットの繊維軸に平行な粒子繊維軸に優先的に配向する。   In some cases, it is desirable to obtain some controlled aggregation of the particle scattering colorant to obtain anisotropy in the coloring effect. Such agglomeration to create anisotropy in coloration is preferably either one-dimensional or two-dimensional, with the direction of such agglomeration correlating for different particle agglomerations. Such a correlation of aggregation is most conveniently achieved by plastic mechanical deformation of the matrix heavily loaded with particle scattering colorants. For example, such mechanical deformation can occur in one or both of two orthogonal directions of the fiber direction for fibers and the film surface for films. As an alternative to using particle aggregation to obtain anisotropy in coloration, similar effects can be obtained using particle shape anisotropy. For example, due to mechanical deformation of the film and fibers during processing, the plate-like particles are generally preferentially oriented on the plate surface perpendicular to the film surface, and the fiber-like particles are preferred over the particle fiber axis parallel to the fiber axis of the composite. Oriented.

特殊な種類の粒子散乱着色剤配向効果は、Δn消失の実施形態に特に有用である。このような実施形態では、粒子散乱着色剤およびマトリックス物質が光学的特性において等方性であることが通常好ましい。しかし、新規の角度依存性の着色効果を得るため、ポリマーフィルム中の異方性粒子散乱着色剤のプレート様粒子を優先的に配向し、その結果粒子の光学軸をフィルム面に直角にすることができる。このような粒子およびポリマーマトリックスは、粒子の常光線屈折率(n)が可視波長でマトリックスのそれと等しくなるように選択される。したがって、フィルム物品は、フィルム面に垂直な光がフィルムを透過した時に高度に着色して見えると考えられる。ただし、フィルム面に向かって傾斜している類似の外観の光は、すべての波長で散乱されることから、物品は無色またはやや弱い着色のいずれかに見える。このような実施形態において、粒子散乱着色剤は、粒子プレート面に垂直な光軸を持つように選択され、これは、六角、三角、または四角対称のいずれかの多数の物質に当てはまる。フィルム面に平行なプレート様粒子の平面の優先的配向は、フィルム圧延法、溶液析出法、および二軸延伸法など、種々の従来工程によって得ることができる。このようなプレート様粒子散乱着色剤は先行技術のプレート干渉着色剤とはまったく異なることに注意されたい。これらの先行技術の着色剤については、マトリックスと粒子の屈折率の一致は必要とされず、事実、可視全体での粒子とマトリックスとの屈折率の大きな差が着色効果を大きくしうる。 A special type of particle scattering colorant orientation effect is particularly useful in embodiments where Δn disappears. In such embodiments, it is usually preferred that the particle scattering colorant and the matrix material be isotropic in optical properties. However, to obtain a new angle-dependent coloring effect, the plate-like particles of anisotropic particle scattering colorant in the polymer film are preferentially oriented so that the optical axis of the particles is perpendicular to the film surface. Can do. Such particles and polymer matrix, the ordinary ray refractive index of the particles (n o) is selected to be equal to that of the matrix in the visible wavelength. Thus, the film article appears to appear highly colored when light perpendicular to the film surface is transmitted through the film. However, light of similar appearance that is tilted towards the film surface is scattered at all wavelengths, so the article appears either colorless or slightly weakly colored. In such an embodiment, the particle scattering colorant is selected to have an optical axis perpendicular to the particle plate surface, which applies to any number of materials that are either hexagonal, triangular, or square symmetric. Preferential orientation of the planes of plate-like particles parallel to the film plane can be obtained by various conventional processes such as film rolling, solution precipitation, and biaxial stretching. Note that such plate-like particle scattering colorants are quite different from prior art plate interference colorants. For these prior art colorants, matching of the refractive index of the matrix and the particles is not required, and in fact a large difference in the refractive index of the particles and the matrix in the entire visible can increase the coloring effect.

本発明で有用な繊維は、従来の紡糸技術によって、またはフィルムの溶融加工に続いて該フィルムを連続繊維またはステープルに切断することによって形成できる。電子遷移着色剤は、コンポジットフィルム組成物に任意に含むことができる。別の方法として、粒子散乱着色剤を含有するポリマーフィルムを、電子遷移着色剤を含有するポリマーフィルムの片側または両側に接着結合することができる。これらのポリマーフィルム層間の接着接合層は、一般的にフィルム積層に使用されるもののいずれとすることもできる。ただし、結合されたフィルムと同じマトリックスポリマーを採用することおよびこのマトリックスポリマーとほぼ同じ屈折率を持つ接合層を選択することが好ましい。別の方法として、電子遷移着色剤を含有する中央フィルム層および粒子散乱着色剤を含有する外側のフィルム層を、周知のポリマーフィルム共押出技術を用いて一段階で共押出することもできる。所望の最終物品がポリマー繊維である場合、これらの多層フィルムアセンブリを後で繊維形態に切断することができる。マイクロスリッターおよび巻取り装置は、伊藤製作所(Ito Seisakusho Co., Ltd)(日本)より入手でき、こうしたフィルム材料の連続繊維への変換に適している。これらの繊維が、片側の粒子散乱着色剤を含有するポリマーフィルム層および反対側の電子遷移着色剤を含有するポリマーフィルム層から成る二層フィルムから切断された場合、特に興味深い視覚効果が得られる。異なる視角で異なる外観を与えるような繊維は、拠り合わせて、カーペットおよび織物のような種々の用途で、着色が異なる交互セグメントの一つの視角での外観による空間的に着色された物質を生み出す。最も近くに見える繊維側が粒子散乱着色剤フィルム層の場合に一つの着色効果が得られ、最も近くに見える側が電子遷移着色フィルム層である場合に別の着色効果が得られる。切断フィルム繊維のこのような特殊な着色効果は、切断フィルム繊維の帯の幅対厚さ比が少なくとも5であるときに、最も視覚的に顕著である。さらに、こうした繊維を織物およびカーペット用途で従来のポリマー繊維と混ぜ合わせるための寸法適合性は、切断フィルム繊維のデニールが200未満である場合に増大する。スリットフィルム法の代替法として、これらの特性を持つ二層または多層のいずれかの繊維を、利用可能な紡糸口金技術を用いて設計された紡糸口金を用いて直接溶融紡糸することができる。   Fibers useful in the present invention can be formed by conventional spinning techniques or by cutting the film into continuous fibers or staples following melt processing of the film. An electronic transition colorant can optionally be included in the composite film composition. Alternatively, the polymer film containing the particle scattering colorant can be adhesively bonded to one or both sides of the polymer film containing the electronic transition colorant. The adhesive bonding layer between these polymer film layers can be any of those generally used for film lamination. However, it is preferable to employ the same matrix polymer as the bonded film and to select a bonding layer having approximately the same refractive index as the matrix polymer. Alternatively, the central film layer containing the electronic transition colorant and the outer film layer containing the particle scattering colorant can be coextruded in one step using well-known polymer film coextrusion techniques. If the desired final article is a polymer fiber, these multilayer film assemblies can later be cut into fiber form. Micro slitters and winding devices are available from Ito Seisakusho Co., Ltd. (Japan) and are suitable for converting such film materials into continuous fibers. A particularly interesting visual effect is obtained when these fibers are cut from a bilayer film consisting of a polymer film layer containing a particle scattering colorant on one side and a polymer film layer containing an electronic transition colorant on the other side. Fibers that give different appearance at different viewing angles together produce a spatially colored material with the appearance at one viewing angle of alternating segments of different coloration in various applications such as carpets and fabrics. One coloring effect is obtained when the closest visible fiber side is the particle scattering colorant film layer, and another coloring effect is obtained when the closest visible side is the electron transition colored film layer. This special coloring effect of the cut film fibers is most visually noticeable when the width to thickness ratio of the cut film fiber bands is at least 5. Furthermore, the dimensional compatibility for blending such fibers with conventional polymer fibers in textile and carpet applications is increased when the cut film fiber has a denier of less than 200. As an alternative to the slit film method, either bilayer or multilayer fibers with these characteristics can be directly melt-spun using a spinneret designed using available spinneret technology.

本発明での使用に好適なシース・コア繊維は、第一組成物のシースと第二組成物のコアを具備する繊維である。シースまたはコアのいずれも、他方の成分の組成物にかかわらず、無機、有機、または無機と有機の混合であることができる。好ましくは、このような繊維のシースおよびコアはいずれも有機ポリマー組成物を含有する。さらに、粒子散乱着色剤は好ましくはシース内に配置され、電子遷移着色剤は好ましくはコア内に配置される。円柱対称でないシースまたはコアの断面形状を選択することで、異なる側方方向で見た時に異なる着色を与えることが可能である。例えば、外部シース形状を円柱とし、コアを高アスペクト比の楕円とすることができる。楕円の長軸方向に沿って繊維方向に直角に見た時、電子遷移着色剤の効果が支配的な着色となる。他方、楕円の短軸に沿った対応する眺めは、電子遷移着色剤による影響がより少ない視覚効果を与える。より一般的には、このような角度依存性の視覚効果を達成するには、シースの外面の断面の直交軸寸法の最大比が好ましくはコアの対応する比の2分の1未満である。あるいは、シースおよびコアは好ましくはいずれも断面での直交軸寸法の最大比が2を超え、シースおよびコアの断面の長軸寸法は好ましくは位置合わせされない。異なる視覚で異なる視的外観を与えるこのような繊維は、拠り合わせて、カーペットおよび織物のような種々の用途で、着色が異なる交互セグメントの一つの視角での外観による空間的に着色された物質を生み出すことができる。   Suitable sheath core fibers for use in the present invention are fibers comprising a first composition sheath and a second composition core. Either the sheath or the core can be inorganic, organic, or a mixture of inorganic and organic, regardless of the composition of the other component. Preferably, both the sheath and the core of such fibers contain an organic polymer composition. Further, the particle scattering colorant is preferably disposed within the sheath and the electronic transition colorant is preferably disposed within the core. By selecting a cross-sectional shape of the sheath or core that is not cylindrically symmetric, it is possible to give different coloration when viewed in different lateral directions. For example, the outer sheath shape may be a cylinder and the core may be a high aspect ratio ellipse. When viewed at right angles to the fiber direction along the long axis direction of the ellipse, the effect of the electronic transition colorant becomes the dominant coloration. On the other hand, the corresponding view along the minor axis of the ellipse gives a visual effect that is less affected by the electronic transition colorant. More generally, to achieve such an angle-dependent visual effect, the maximum ratio of the orthogonal axis dimensions of the outer cross-section of the sheath is preferably less than one-half of the corresponding ratio of the core. Alternatively, both the sheath and core preferably have a maximum ratio of orthogonal axis dimensions in cross section of greater than 2 and the major axis dimensions of the sheath and core sections are preferably not aligned. Such fibers that give different visual appearances with different visions can be combined into spatially colored materials with different visual appearances of alternating segments of different colors in various applications such as carpets and textiles. Can be produced.

シースおよびコアの相対的横断面積を変更してシース・コア繊維の色調を変化する可能性は、ヤーン中の各種繊維の色調変更にもとづき興味深い視覚効果を示すヤーンの通常の製造に役立つ。このような変更は、例えば、シースおよびコアの相対的または絶対的サイズ、相対的形状、およびシースおよびコアの横断面の相対的配位を変更することによって達成できる。これらの事例のうちの任意の事例について、上記変更は、各繊維の長さに沿ってまたはヤーンの各種繊維について行うことができる。これらの態様の場合、粒子散乱着色剤は繊維シース内にあり、電子遷移着色剤は繊維コア内にあれば好ましい。即ち、このような繊維からなるヤーンは、多孔スピナレットから紡績した直後に、統合するのが好ましい。スピナレットの個々の孔構造の変更によってまたは各種の繊維紡績孔についてシースおよびコアのフィード圧力の変更によって、シース横断面、コア横断面または双方の横断面において繊維間関係を所望の如く変更できる。あるいは、通常の手段によって、繊維の長さに沿う個々の繊維の色調を変更できる。上記手段は、紡績時間に依存して、(1)シースポリマー・フィード圧力またはコアポリマー・フィード圧力を変更でき、あるいは、(2)スピナレットにおけるシースポリマーおよびコアポリマーの相対温度を変更できる。これらの方法のうち、個々の繊維の長さに沿う色調変更が、好ましく、このような変更は、シース繊維成分およびコア繊維成分の相対的フィード圧力の変更によって達成するのが好ましい。このような圧力変更は、各種繊維の製造に使用されるスピナレット孔について同時に行うのが好ましく、各種繊維のためのこのようなスピナレット孔は、実質的に同一であれば好ましい。ヤーンは、紡績点の近傍において繊維から形成するのが好ましく、かくして、各種繊維について同一色調の位置の関連性が、消失することはない。このような好ましい態様の結果として、個々の繊維の色調変化は、繊維間で空間的に関連し、かくして、これらの色調変化は、ヤーンにおいて極めて明確である。   The possibility of changing the color of the sheath-core fibers by changing the relative cross-sectional area of the sheath and core is useful for normal production of yarns that exhibit interesting visual effects based on changing the color of the various fibers in the yarn. Such a change can be achieved, for example, by changing the relative or absolute size of the sheath and core, the relative shape, and the relative configuration of the cross section of the sheath and core. For any of these cases, the above changes can be made along the length of each fiber or for the various fibers of the yarn. In these embodiments, it is preferred if the particle scattering colorant is in the fiber sheath and the electronic transition colorant is in the fiber core. That is, it is preferable to integrate yarns made of such fibers immediately after spinning from a porous spinneret. By changing the individual hole structure of the spinneret or by changing the feed pressure of the sheath and core for the various fiber spinning holes, the inter-fiber relationship can be changed as desired in the sheath cross section, the core cross section or both cross sections. Alternatively, the color of individual fibers along the length of the fibers can be changed by conventional means. Depending on the spinning time, the above means can either (1) change the sheath polymer feed pressure or the core polymer feed pressure, or (2) change the relative temperature of the sheath polymer and the core polymer in the spinneret. Of these methods, a color change along the length of the individual fibers is preferred, and such changes are preferably accomplished by changing the relative feed pressures of the sheath and core fiber components. Such pressure changes are preferably made simultaneously for the spinneret holes used in the production of various fibers, and such spinneret holes for the various fibers are preferably substantially the same. The yarn is preferably formed from fibers in the vicinity of the spinning point, and thus the relevance of the position of the same color tone for the various fibers does not disappear. As a result of such a preferred embodiment, the color changes of the individual fibers are spatially related between the fibers, and thus these color changes are very clear in the yarn.

粒子散乱着色剤がシース内にあり且つ電子遷移着色剤がコア内にある場合に繊維色調がシース/コア比および機械的延伸プロセスに依存すると云う事実は、重要なセンサ用途を提供する。これらのセンサ用途の場合、繊維の摩耗および他の繊維損傷プロセスに起因する色調変化を利用する。上記の繊維損傷プロセスの例として、シースおよびコアの横断面の変形による色調を与える繊維破砕、繊維シースの横断面を変化することになる摩耗または繊維溶解および(シースおよびコアの横断面を変化し、粒子散乱着色剤の凝集、ポリマー鎖の配位および繊維結晶度を増大することになる)繊維のストレッチを挙げる。何れの場合も、これらの色調変化の基礎は、一般的に、粒子散乱着色剤および電子遷移着色剤から着色物品への相対的寄与の変化である。このようなセンサは、重大な欠陥が生じた場合にこのような欠陥および不安定性が頻繁な物品交換を誘起することになるような場合に、物品(例えば、ロープ、つり索およびタイヤコード)の損傷の有効な指示を与えることができる。これらのシース/コア繊維は、このような物品において少数のまたは多数の色調指示物品として使用できる。   The fact that the fiber tone depends on the sheath / core ratio and the mechanical stretching process when the particle scattering colorant is in the sheath and the electronic transition colorant is in the core provides an important sensor application. For these sensor applications, color changes due to fiber wear and other fiber damage processes are utilized. Examples of the fiber damage process described above include fiber fragmentation that gives color tones due to deformation of the cross section of the sheath and core, wear or fiber dissolution that will change the cross section of the fiber sheath and (change the cross section of the sheath and core , Particle scattering colorant aggregation, polymer chain coordination and fiber crystallinity). In any case, the basis for these tone changes is generally a change in the relative contribution from the particle scattering colorant and the electronic transition colorant to the colored article. Such sensors are used for articles (eg, ropes, suspension cords and tire cords) where such defects and instabilities will induce frequent article changes if significant defects occur. Can provide effective indication of damage. These sheath / core fibers can be used as a few or many color indicator articles in such articles.

中空形状に紡績した繊維について粒子誘導色調を得るため、他の方法を使用できる。散乱を介して色調を与える粒子は、適切な液体中に分散させることができ、その結果、液体は、中空繊維に充填される。着色効果の増強のため、上記液体中に、任意の電子遷移着色剤を導入できる。この手法は、ステープル(即ち、端部開放の短い切断長)である前駆繊維を使用することによって、あるいは、中空繊維コアが表面まで破断する場合には、場合によっては微小孔を含む中空繊維を使用することによって容易となる。これらの微小孔の存在によって、繊維の迅速な充填が可能となる。繊維の迅速な充填を容易化するため、好ましくは2000psiよりも低い中程度の圧力を使用できる。低粘度のキャリヤ流体は、充填プロセス後に光重合させ得るまたは加熱重合させ得る流体として選択するのが好ましい。この手法の代替法として、中空繊維を溶融紡績するための溶融ポリマーに、粒子散乱着色剤を導入できる。この場合、紡績後の中空繊維内に引出された重合可能な流体は、粒子散乱着色剤の着色効果を増強するため電子遷移着色剤を含むことができる。これらの方法の多様なバリエーションを使用できる。例えば、溶融紡績繊維は、中空繊維内に引出された流体と同様、粒子散乱着色剤および電子遷移着色剤の多様な組合せを含むことができる。これらの方法の他のバリエーションとして、粒子散乱着色剤を含む溶融体から紡績した中空繊維の内壁に、粒子散乱着色剤によって散乱されない光の一部を吸収する材料を被覆できる。例えば、このような被覆は、導電性ポリマーのための酸化剤含有モノマー溶液、即ち、導電性ポリマーを重合する溶液を中空繊維の内壁に塗布し、次いで、重合に使用した溶液を中空繊維から除去することによって達成できる。中空繊維の内壁に、熱的硬化を必要とする溶液着色剤プロセスを使用して電子遷移着色剤を被覆するのが好ましい。例えば、適切な圧力を加えることによって、着色剤溶液を中空繊維内に吸引でき、繊維の外表面の若干の着色剤溶液を洗い落とすことができ、熱処理によって着色剤の色調を固定でき、繊維内に含まれた着色剤溶液を(例えば、水溶液の気化によって)除去できる。熱的硬化の代わりに、放射線(例えば、電子ビーム、紫外線または赤外線)の光化学的効果あるいは熱的効果によって、中空繊維の内表面上の着色剤硬化を実施できる。着色剤のこのような熱的または光関連の硬化は、パターン化態様で実施でき、かくして、カーペットおよびテキスタイルの用途について求められるタイプの空間的色調効果を示す繊維が得られる。   Other methods can be used to obtain a particle-induced color tone for fibers spun into a hollow shape. Particles that impart a color tone through scattering can be dispersed in a suitable liquid so that the liquid fills the hollow fibers. In order to enhance the coloring effect, any electronic transition colorant can be introduced into the liquid. This approach involves the use of precursor fibers that are staples (ie, short cut lengths with open ends) or, if the hollow fiber core breaks to the surface, possibly hollow fibers containing micropores. Easy to use. The presence of these micropores allows for rapid filling of the fibers. A moderate pressure, preferably below 2000 psi, can be used to facilitate rapid filling of the fibers. The low viscosity carrier fluid is preferably selected as a fluid that can be photopolymerized or heat polymerized after the filling process. As an alternative to this approach, a particle scattering colorant can be introduced into the molten polymer for melt spinning hollow fibers. In this case, the polymerizable fluid drawn into the hollow fiber after spinning can contain an electronic transition colorant to enhance the coloring effect of the particle scattering colorant. Various variations of these methods can be used. For example, melt spun fibers can contain various combinations of particle scattering colorants and electronic transition colorants, as well as fluid drawn into the hollow fibers. As another variation of these methods, the inner wall of a hollow fiber spun from a melt containing a particle scattering colorant can be coated with a material that absorbs part of the light that is not scattered by the particle scattering colorant. For example, such a coating can be obtained by applying an oxidant-containing monomer solution for a conductive polymer, that is, a solution for polymerizing the conductive polymer to the inner wall of the hollow fiber, and then removing the solution used for the polymerization from the hollow fiber. Can be achieved. The inner wall of the hollow fiber is preferably coated with an electronic transition colorant using a solution colorant process that requires thermal curing. For example, by applying an appropriate pressure, the colorant solution can be sucked into the hollow fiber, some colorant solution on the outer surface of the fiber can be washed away, and the color of the colorant can be fixed by heat treatment, The included colorant solution can be removed (eg, by evaporation of the aqueous solution). Instead of thermal curing, colorant curing on the inner surface of the hollow fiber can be performed by photochemical or thermal effects of radiation (eg, electron beam, ultraviolet or infrared). Such thermal or light-related curing of the colorant can be performed in a patterned manner, thus providing fibers that exhibit the type of spatial tone effect required for carpet and textile applications.

中空繊維の内壁着色の達成のために上述した同一の方法は、中空繊維内の粒子散乱着色剤の堆積による新規の光学的効果の達成のために使用できる。これらの粒子着色剤は、粒子散乱着色剤を含むコロイド溶液を中空繊維内に吸引し、次いで、コロイド粒子の担体である流体を気化させることによって、堆積させるのが好ましい。コロイド粒子を分散させた液体は、任意に、流体成分の除去後にコロイド粒子の固体マトリックスを形成する材料を含むことができる。次いで、内壁に正常な層としてまたはマトリックス中の分散体として堆積したこのようなコロイド状粒子分散着色剤に、任意に、粒子散乱着色剤を被覆してない中空繊維の内壁の被覆のため上記方法によって電子遷移着色剤を被覆できる。ここで注意するが、中空繊維の内壁上のコロイド粒子の上記堆積は、粒子散乱着色剤から電子遷移着色剤への移行が起きる程度に上記粒子の凝集を結果することになる。所望の着色効果に依存して、凝集は、望ましい場合もあり、望ましくない場合もある。凝集は、電気的性質/導電的性質、磁気的性質および/または光学的性質に応答する粒子を選択することによって増強でき、かくして、色調を変更でき、実質的に減少でき、適切な界を印加すれば、変更および実質的減少の双方を実現できる。   The same method described above for achieving the inner wall coloration of the hollow fiber can be used to achieve a new optical effect by depositing particle scattering colorant within the hollow fiber. These particle colorants are preferably deposited by drawing a colloidal solution containing the particle scattering colorant into the hollow fibers and then vaporizing the fluid that is the carrier of the colloidal particles. The liquid in which the colloidal particles are dispersed can optionally include a material that forms a solid matrix of colloidal particles after removal of the fluid component. Such a colloidal particle-dispersed colorant deposited as a normal layer on the inner wall or as a dispersion in a matrix is then optionally coated with a method as described above for coating the inner wall of a hollow fiber that is not coated with a particle scattering colorant. Can coat the electronic transition colorant. Note that the deposition of colloidal particles on the inner wall of the hollow fiber will result in agglomeration of the particles to the extent that the transition from the particle scattering colorant to the electronic transition colorant occurs. Depending on the desired coloring effect, agglomeration may or may not be desirable. Agglomeration can be enhanced by selecting particles that respond to electrical / conductive, magnetic and / or optical properties, thus changing color, substantially reducing, and applying the appropriate field Both changes and substantial reductions can be realized.

以下の態様の場合、粒子散乱着色剤は、フォトクロミズムの形成のため、中空繊維に使用する。このようなフォトクロミズムは、光強誘電体である粒子散乱着色剤の使用によって達成できる。この使用のための好ましい光強誘電体は、例えば、BaTiO,SbNbO,KNbO,LiNbOおよび任意のドープ剤(例えば、鉄)を含むような組成物である。これらの組成物および関連の組成物は、Fridkinによる“Photoferroelectrics”(スプリンガー出版,ベルリン、1979),第6章(p85−114)に記載されている。光強誘電体について、10−10ボルトのオーダの光電圧を発生できる。但し、上記光電圧は、分極方向への粒径の減少とともに、減少することを認識しなければならない。光起因で発生する対応する電界は、低導電性液体中で中空繊維のキャビティ内部に分散された光強誘電性粒子の凝集(即ち、粒子連鎖)を可逆的に形成するのに使用できる。これらの光強誘電性粒子が、適切に、小さい寸法を有する場合、凝集・分解プロセスは、繊維の外観および色調の光誘導的変化を生ずる。流体の導電性は、露光の終了後、初期状態への色調のもどり率を決定できる。なぜならば、この導電性は、光誘導界を生ずる光誘導電荷分離を補償できるからである。上記の方法は、中空繊維に光強誘電体含有液体を充填するのに使用でき、多様なプロセスによって(例えば、機械的変形を利用する中空パイプの周期的閉鎖によって)繊維内にこのような液体を封入できる。これらのフォトクロミック繊維からなる物品は、多様な用途に(例えば、露光時に色調が自動的に変化する衣類として)使用できる。 In the following embodiments, the particle scattering colorant is used in the hollow fiber for the formation of photochromism. Such photochromism can be achieved by the use of a particle scattering colorant that is a photoferroelectric. Preferred photoferroelectrics for this use are compositions that include, for example, BaTiO 3 , SbNbO 4 , KNbO 3 , LiNbO 3 and optional dopants (eg, iron). These and related compositions are described in “Photoferroelectrics” by Fridkin (Springer Publishing, Berlin, 1979), Chapter 6 (p85-114). For photoferroelectrics, a photovoltage on the order of 10 3 -10 5 volts can be generated. However, it must be recognized that the photovoltage decreases with decreasing particle size in the polarization direction. The corresponding electric field generated by light can be used to reversibly form agglomeration (ie, particle chain) of photoferroelectric particles dispersed within the hollow fiber cavity in a low conductivity liquid. If these photoferroelectric particles have suitably small dimensions, the agglomeration / decomposition process results in a light-induced change in the appearance and color of the fiber. The conductivity of the fluid can determine the return rate of the color tone to the initial state after the exposure is completed. This is because this conductivity can compensate for the photoinduced charge separation that creates the photoinduced field. The above method can be used to fill hollow fibers with a photoferroelectric-containing liquid, and such liquids within the fibers by a variety of processes (eg, by periodic closure of hollow pipes utilizing mechanical deformation). Can be enclosed. Articles made of these photochromic fibers can be used for various purposes (for example, as clothing in which the color tone automatically changes upon exposure).

他の態様の場合、粒子散乱着色剤は、(光強誘電体が露光されてない場合に)あるいは露光された後にあるいは双方の場合に)或る可視波長において光強誘電体と同一の屈折率を有する固体マトリックス中に分散された光強誘電体である。この態様は、屈折率整合が起きる(またはこのような屈折率整合を誘起するか排除する)波長をシフトし、かくして、光に応答して色調変化を誘起する光強誘電体の露光時に起きる大きい屈折率変化を利用する。   In other embodiments, the particle scattering colorant has the same refractive index as the photoferroelectric at certain visible wavelengths (if the photoferroelectric is not exposed) or after being exposed or both). A photo-ferroelectric material dispersed in a solid matrix having This aspect shifts the wavelength at which index matching occurs (or induces or eliminates such index matching) and thus occurs during exposure of a photoferroelectric that induces a color change in response to light. Use refractive index change.

(シース・コア繊維、3層フィルム、2層フィルム、誘導されたカット・フィルム繊維および中空ポリマー繊維のための)検討した先行の態様の場合、電子遷移着色剤を含む層の外側にある層に粒子散乱着色剤を使用することが記載されている。記載の1つの利点は、達成された新規の着色効果である。このような構成の他の利点は、特に注目に値する。即ち、特に、青の色調を与える粒子散乱着色剤は、一般に、スペクトルの紫外領域において、多くの電子遷移着色剤のフェージングを誘起する有意の散乱を生ずる。従って、この紫外散乱は、下方の電子遷移着色剤の紫外光露光起因のフェージングを防止する。   In the case of the previous embodiment studied (for sheath core fiber, 3 layer film, 2 layer film, derived cut film fiber and hollow polymer fiber), the layer outside the layer containing the electronic transition colorant The use of particle scattering colorants is described. One advantage of the description is the new coloring effect achieved. Other advantages of such a configuration are particularly noteworthy. That is, particularly particle scattering colorants that give a blue hue generally produce significant scattering that induces fading of many electronic transition colorants in the ultraviolet region of the spectrum. Accordingly, this ultraviolet scattering prevents fading due to ultraviolet light exposure of the lower electronic transition colorant.

好ましい態様は、紫外光に敏感な繊維物品およびフィルム物品の紫外光保護に役立つ粒子散乱着色剤の使用の利点を起因とする。実質的に電子遷移着色剤を含む第2マトリックス成分の外側にある第1マトリックス材料に粒子散乱着色剤を分散させた物品(例えば、上記の中空繊維、シース・コア繊維、3層フィルムおよび誘導されたカットフィルム繊維)について、(1)第1マトリックス成分およびここに含まれた材料が、少なくとも1つの可能な視角から入射する全可視光の約90%未満を吸収し、(2)第1マトリックス成分およびここに含まれた材料の吸収係数が、可視波長において、第2マトリックス成分およびここに含まれた材料の吸収係数の約50%よりも小さく、(3)且つ、粒子散乱着色剤が、可視域において、実質的に非吸収性であるのが好ましい。更に、第1マトリックス成分およびここに含まれた材料が、電子ドープ剤を含む第2マトリックス成分が最大の色調フェージング率を受ける紫外波長において、均一な放射線の約50%以上を吸収あるいは散乱すれば好ましい。語句「均一な放射線」は、試料周辺のすべての球面角について同一強度を有する放射線を意味する。物品のすべての可能な視角について同一の放射線強度が存在する場合、均一放射線条件が存在する。波長λ0においてマトリックスを介する光の透過を減少するのに最も有効な平均粒径は、一般に、λ/10よりも大きく、λ/2よりも小さい。従って、λにおいて最も急速にフェージングする電子遷移着色剤の最大の保護のために、粒子散乱着色剤の平均粒径が、約λ/2〜約λ/10の範囲にあれば好ましい。更に、このために、粒子散乱着色剤が、概ね、(各粒子の最大寸法と最小寸法との比の平均値が4よりも小さい)球形であれば好ましく、この場合、各種粒子のサイズの分散は、小さくなければならない。電子遷移顔料の紫外光保護のために使用した粒子散乱着色剤の平均粒径が、約0.03−約0.1ミクロンの範囲にあれば最も好ましい。電子遷移着色剤の紫外光保護を与えるのに特に好ましい粒子散乱着色剤は、二酸化チタンおよび酸化亜鉛である。 The preferred embodiment results from the advantage of using a particle scattering colorant that serves for ultraviolet light protection of ultraviolet light sensitive textile and film articles. Articles in which a particle scattering colorant is dispersed in a first matrix material that is substantially outside of a second matrix component that substantially includes an electronic transition colorant (eg, hollow fibers, sheath core fibers, three-layer films and derivatized as described above) (1) the first matrix component and the material contained therein absorb less than about 90% of the total visible light incident from at least one possible viewing angle, and (2) the first matrix The absorption coefficient of the component and the material contained therein is less than about 50% of the absorption coefficient of the second matrix component and the material contained therein at visible wavelengths, (3) and the particle scattering colorant is It is preferably substantially non-absorbable in the visible range. Furthermore, if the first matrix component and the material contained therein absorb or scatter about 50% or more of the uniform radiation at the ultraviolet wavelength where the second matrix component including the electron dopant receives the maximum tone fading rate. preferable. The phrase “uniform radiation” means radiation having the same intensity for all spherical angles around the sample. Uniform radiation conditions exist when the same radiation intensity exists for all possible viewing angles of the article. The most effective average particle size to reduce the transmission of light through a matrix at a wavelength λ0 is typically greater than lambda 0/10, less than λ 0/2. Therefore, for the most rapid maximum protection of the fading to the electronic transition colorant at lambda 0, the average particle diameter of the particles scattering colorant is preferred if the range of about lambda 0 /. 2 to about λ 0/10. Furthermore, for this reason, the particle scattering colorant is preferably generally spherical (the average value of the ratio between the maximum dimension and the minimum dimension of each particle is smaller than 4), and in this case, the dispersion of the sizes of the various particles Must be small. Most preferably, the average particle size of the particle scattering colorant used for ultraviolet light protection of the electronic transition pigment is in the range of about 0.03 to about 0.1 microns. Particularly preferred particle scattering colorants for providing ultraviolet light protection of electronic transition colorants are titanium dioxide and zinc oxide.

現行技術に好適な材料は、有機コーティングの任意の組合せ、無機コーティングの任意の組合せまたは有機コーティング・無機コーティング混合物を有する無機材料または有機材料を含む。このようなコーティング材料に対する唯一の基本的制約は、物品の全表面にこのようなコーティング材料を被覆した場合に、コーティング材料が可視スペクトル範囲において透明度を与えると云う点にある。フィルム、繊維または注形品表面に使用するための好ましいコーティング材料は、外面の反射を最小化するので反射防止コーティング材料と呼ばれる周知の材料である。このような反射防止コーティングは、多色に反射される光の量を減少して粒子散乱着色剤の視覚効果を増強できる。コーティングの屈折率が物品表面の屈折率の平方根の近傍にあり且つコーティングの厚さがλ/4(ここで、λは、最も問題である光の近似波長である)の近傍にあるよう、物品表面にコーティングを行うことによって、反射防止コーティングを得ることができる。例えば、反射防止コーティングは、ポリマーについて周知の手段によって、例えば、ポリカーボネート、ポリスチレンおよびポリ(メタクリル酸メチル)について表面フッ素化によって、表面上のフルオルカーボンポリマーのプラズマ沈積によって、溶液からのフルオルポリマーの表面コーティングによってまたは表面に含浸させたフルオルモノマーのin situ重合によって、得られる。反射防止ポリマー層の屈折率が、物品表面の屈折率の平方根に近似しない場合、光は、表面に斜めに入射し、光の波長は、実質的にλとは異なり、現行の用途に適切な反射防止性質は、このような単一層の使用によって得られる。更に、公知の広帯域技術の場合、改善された機能を有する反射防止コーティングを得るため、多重層反射防止コーティングを使用できる。従って、粒子散乱着色剤の視覚効果と干渉する恐れのある多色表面反射を減少する反射防止コーティングを本質的に任意の基板(例えば、ポリマーフィルム)のために供給できる。   Suitable materials for the current technology include inorganic materials or organic materials having any combination of organic coatings, any combination of inorganic coatings, or organic coating-inorganic coating mixtures. The only fundamental limitation on such coating materials is that the coating material provides transparency in the visible spectral range when the entire surface of the article is coated with such coating material. Preferred coating materials for use on film, fiber or cast surface are well known materials called anti-reflective coating materials because they minimize external reflections. Such an anti-reflective coating can enhance the visual effect of the particle scattering colorant by reducing the amount of light reflected in multiple colors. The article so that the refractive index of the coating is in the vicinity of the square root of the refractive index of the article surface and the thickness of the coating is in the vicinity of λ / 4, where λ is the approximate wavelength of the light in question. By coating the surface, an antireflective coating can be obtained. For example, anti-reflective coatings can be obtained from solutions by means well known for polymers, such as by surface fluorination for polycarbonate, polystyrene and poly (methyl methacrylate), by plasma deposition of fluorocarbon polymers on the surface. Or by in situ polymerization of fluoromonomers impregnated on the surface. If the refractive index of the antireflective polymer layer does not approximate the square root of the refractive index of the article surface, the light is incident obliquely on the surface and the wavelength of the light is substantially different from λ and is appropriate for the current application. Anti-reflective properties are obtained through the use of such a single layer. Furthermore, in the case of known broadband technology, a multilayer antireflection coating can be used to obtain an antireflection coating with improved function. Thus, an antireflective coating that reduces multicolored surface reflections that can interfere with the visual effects of particle scattering colorants can be provided for essentially any substrate (eg, a polymer film).

光散乱粒子をパターン化態様で配列する機能は、多くの物品(例えば、ポリマー繊維)について望ましい空間的着色の達成に重要である。このような空間的着色の達成には、一群のプロセスを使用できる。1つの方法の場合、磁気コロイド流体の規則化に磁界効果を利用する。このような流体は、熱的または光化学的硬化によって固体材料に転換できる。このような熱的硬化は、ガラス転移温度または融点以下への温度低下または熱的重合によるが好ましい。このような光化学的硬化は、ガラス状態への光重合によるのが好ましい。他の有用な硬化プロセスは、コロイドサスペンジョンからの溶媒気化である。このような硬化は、実質的に、磁気材料が磁界規則化状態にある間に実施するのが好ましく、かくして、規則化磁気材料の散乱、吸収効果によって、新規の光学的性質が物品に与えられる。新規の着色効果を得るために使用できる磁気コロイドサスペンジョンの例は、ナノスケールの磁気酸化物の水ベースまたは有機溶媒ベースのサスペンジョンである。このようなサスペンジョンは、フェロ流体と呼ばれ、Ferrofluidics Co.(在Nashua,N.H.)から市販されており、Jounal of Magnetism and Magnetic Materials,Vol.85,p233−245(1990)にRajおよびMoskowitzによって記載されている。磁気粒子を空間的に異なる経路で沈積できる方法の1つの例は、中空繊維の上例にもどることによって示される。このような中空繊維には、重合可能な流体中の磁気粒子の分散体を充填できる。磁気粒子は、磁界を使用して、中空繊維の長さに沿って所望のパターンに空間的に分布させることができる。更に、構造固定のため、熱的にまたは化学線露光によって流体を重合または架橋できる。ポリウレタンの熱効果によって、この用途に好ましいタイプの熱的に硬化された流体が得られる。   The ability to arrange the light scattering particles in a patterned manner is important in achieving the desired spatial coloration for many articles (eg, polymer fibers). A group of processes can be used to achieve such spatial coloring. In one method, the magnetic field effect is used to order the magnetic colloid fluid. Such fluids can be converted to solid materials by thermal or photochemical curing. Such thermal curing is preferably by a glass transition temperature or a temperature drop below the melting point or thermal polymerization. Such photochemical curing is preferably by photopolymerization to a glassy state. Another useful curing process is solvent evaporation from a colloidal suspension. Such curing is preferably carried out while the magnetic material is in a field-ordered state, thus providing the article with new optical properties due to the scattering and absorption effects of the ordered magnetic material. . Examples of magnetic colloidal suspensions that can be used to obtain a novel coloring effect are nanoscale magnetic oxide water-based or organic solvent-based suspensions. Such a suspension is called a ferrofluid and is manufactured by Ferrofluidics Co. (Nashua, N.H.), which is commercially available from Journal of Magnetics and Magnetic Materials, Vol. 85, p233-245 (1990), described by Raj and Moskowitz. One example of how magnetic particles can be deposited in spatially different paths is shown by returning to the hollow fiber example. Such hollow fibers can be filled with a dispersion of magnetic particles in a polymerizable fluid. The magnetic particles can be spatially distributed in a desired pattern along the length of the hollow fiber using a magnetic field. Furthermore, the fluid can be polymerized or crosslinked thermally or by actinic exposure for structural fixation. The thermal effect of polyurethane provides a type of thermally cured fluid that is preferred for this application.

繊維およびフィルムの空間的に異なる着色は、繊維またはフィルムの長さに沿って変化する機械的延伸プロセスによって全く簡単に達成できる。延伸度を変更すれば、ポリマーマトリックスの屈折率および延伸で誘導される結晶化度を変更できる。上記の変化によって、粒子散乱着色剤に起因する色調の空間的に依存する変化が生ずる。視覚的に知覚される色調のこのような空間的に依存する変化について、異なる光学的性質を有する範囲の間の分離が回折格子またはホログラフィー類似の効果を与えるのに十分に短くない場合、主要な色調変化は、200ミクロンの間隔よりも小さい頻度で起きなければならない。   The spatially different coloration of the fibers and films can be achieved quite simply by a mechanical stretching process that varies along the length of the fibers or films. If the degree of stretching is changed, the refractive index of the polymer matrix and the degree of crystallinity induced by stretching can be changed. This change results in a spatially dependent change in color tone due to the particle scattering colorant. For such spatially dependent changes in visually perceived color tone, if the separation between ranges with different optical properties is not short enough to give a diffraction grating or holographic-like effect, Tonal changes must occur less frequently than 200 micron intervals.

光の波長の尺度で空間的に変化するパターンとして粒子散乱着色剤を沈積させることによって、特に興味深く魅力的な視覚効果を達成できる。このようなパターン化の結果は、ホログラフィー類似の効果の創成である。本態様において有用な好ましい粒子散乱着色剤は、可視域のすべての波長について、Christiansenフィルタの事例と対照をなす同一波長においてホストマトリックスの屈折率とは異なる屈折率を有する。実際、ホログラフィー効果を与えるようパターン化された粒子散乱着色剤は、可視域にわたって少なくとも約10%だけ、マトリックスの効果と異なれば好ましい。粒子散乱着色剤およびマトリックスの屈折率のこの差が、スペクトルの可視域にわたって、少なくとも約20%であれば最も好ましい。   A particularly interesting and attractive visual effect can be achieved by depositing the particle scattering colorant as a spatially varying pattern of light wavelength scale. The result of such patterning is the creation of a holographic-like effect. Preferred particle scattering colorants useful in this embodiment have a refractive index that differs from the refractive index of the host matrix at the same wavelength that contrasts with the Christiansen filter case for all wavelengths in the visible range. Indeed, a particle scattering colorant patterned to provide a holographic effect is preferred if it differs from the effect of the matrix by at least about 10% over the visible range. Most preferably, this difference in the refractive index of the particle scattering colorant and the matrix is at least about 20% over the visible region of the spectrum.

上述の本発明の粒子散乱着色剤の有用な態様は、並進周期性を有するアレーとしての各粒子の配列を必ずしも必要としない。このような配列は、ある場合には、望ましい。なぜならば、新規の視覚的外観、特に、イリデセンス色調が得られるからである。問題は、経済性によって主導されるポリマー加工要件と調和するタイムスケールで所望の二次元または三次元のこのような周期的配列を達成することが極めて重要であると云う点にある。この態様の粒子散乱着色剤は、m次元(ここで、mは2または3である)の並進的周期態様で配列された1次粒子からなる。粒子散乱着色剤の少なくとも1つの並進周期性が、可視スペクトルの光の波長と類似していれば好ましい。更に詳細に云えば、この好ましい並進周期性は、約50〜約2000nmの範囲にある。この並進周期性が、約100〜約1000nmの範囲にあればより好ましい。このような並進周期性を得るため、粒子散乱着色剤を少なくともm次元において実質的に均一なサイズを有する1次粒子から構成するのが望ましい。粒子散乱着色剤は、任意に、他の1次粒子を含むことができる。この場合、但し、これらの他の1次粒子は、上記の1次粒子に比して小さいか、あるいは、このような他の1次粒子は、少なくとも上記m次元において比較的均一なサイズを有していなければならないという制約がある。最小寸法の1次粒子の平均サイズが、約500nmよりも小さければ好ましい。   Useful embodiments of the particle scattering colorants of the present invention described above do not necessarily require an array of particles as an array with translational periodicity. Such an arrangement is desirable in some cases. This is because a new visual appearance, in particular an iridescence tone, is obtained. The problem is that it is crucial to achieve the desired two-dimensional or three-dimensional periodic arrangement on a time scale that is consistent with the economics driven polymer processing requirements. The particle scattering colorant of this embodiment consists of primary particles arranged in a translational periodic manner of m dimensions (where m is 2 or 3). It is preferred if the translational periodicity of the particle scattering colorant is similar to the wavelength of light in the visible spectrum. More particularly, this preferred translational periodicity is in the range of about 50 to about 2000 nm. More preferably, this translational periodicity is in the range of about 100 to about 1000 nm. In order to obtain such translational periodicity, it is desirable that the particle scattering colorant be composed of primary particles having a substantially uniform size in at least the m dimension. The particle scattering colorant can optionally include other primary particles. In this case, however, these other primary particles are smaller than the primary particles, or such other primary particles have a relatively uniform size at least in the m dimension. There is a restriction that it must be done. Preferably, the average size of the smallest primary particles is less than about 500 nm.

プロセスの第1工程は、1次粒子の並進的に配列された集合体の調製である。この第1工程は、ポリマー物品(例えば、繊維、フィルムまたは他の部材)の製造ラインにおいて必ずしも行われないので、このような製造ラインの生産性が、並進的周期性の1次粒子からなる粒子散乱着色剤の形成に必要な時間によって低下されることはない。プロセスの第2工程において、粒子散乱着色剤をポリマーホストマトリックスまたはその前駆体と混合する。次いで、1つのまたは複数の第3工程として、必要な任意の重合反応または架橋反応を遂行でき、粒子散乱着色剤の粒子を含むマトリックスポリマーから物品を形成できる。所望の視覚効果を最適化するため、このような第2,第3工程が、粒子散乱着色剤内の1次粒子の並進周期的配列を完全に擾乱しないことが、極めて重要である。これは、一群の方法で保証できる。第1に、粒子散乱着色剤の最小寸法の粒子の平均サイズは、好ましくは、ポリマー粒子の最小寸法の約1/3よりも小さくすべきである。さもないと、物品製造中の機械的応力が、粒子散乱着色剤中の1次粒子の周期性を擾乱することになる。ここで参照した粒子散乱着色剤の寸法は、ポリマー物品の成形されたポリマーマトリックス中の粒子散乱着色剤の寸法である。しかしながら、更に、ポリマー物品の形成されたポリマーマトリックス中の粒子散乱着色剤の粒径が、1次粒子アレーの集合中に最初に形成された粒径である。ポイントは、機械的工程(例えば、機械的粉砕)が、例えば、粒子散乱着色剤内の亀裂または粒界の生成によって、粒子散乱着色剤内の並進周期性を潜在的に擾乱する場合には、これらの工程をできる限り回避しなければならないという点にある。   The first step of the process is the preparation of a translationally ordered collection of primary particles. Since this first step is not necessarily performed in the production line of polymer articles (eg, fibers, films or other members), the productivity of such production line is particles composed of primary particles having translational periodicity. It is not reduced by the time required to form the scattering colorant. In the second step of the process, the particle scattering colorant is mixed with the polymer host matrix or precursor thereof. Then, as one or more third steps, any necessary polymerization or crosslinking reaction can be performed, and an article can be formed from a matrix polymer containing particles of particle scattering colorant. In order to optimize the desired visual effect, it is very important that such second and third steps do not completely disturb the translational periodic arrangement of the primary particles in the particle scattering colorant. This can be guaranteed in a group of ways. First, the average size of the smallest dimension particles of the particle scattering colorant should preferably be less than about one third of the smallest dimension of the polymer particles. Otherwise, mechanical stress during article manufacture will disturb the periodicity of the primary particles in the particle scattering colorant. The particle scattering colorant dimensions referred to herein are those of the particle scattering colorant in the shaped polymer matrix of the polymer article. In addition, however, the particle size of the particle scattering colorant in the polymer matrix formed of the polymer article is the particle size initially formed during the assembly of the primary particle array. The point is that if a mechanical process (e.g., mechanical grinding) potentially disturbs the translational periodicity in the particle scattering colorant, e.g., by the creation of cracks or grain boundaries in the particle scattering colorant, These steps are to be avoided as much as possible.

並進周期性の1次粒子を含む粒子散乱着色剤の粒子を形成する第1工程のために多様の方法を使用できる。1つの有用な方法は、Jounal of Materials Science Letters 8,p1371−1373(1989)に、Philipseによって記載されている。この論文には、約135nmの実質的に均一の寸法を有するシリコン球の集合によって(強い赤色および緑色の散乱色調を有する)オパール類似の外観を有する粒子を調製することが記載されている。この論文は、更に、シリカ球の三次元周期性配列を有するこのような粒子散乱着色剤の機械的堅牢性を、シリカ球集合体の(600℃における数時間の)高温処理によって増大できると云うことを教示する。このような処理は、粒子散乱着色剤の光学的有効性を低下する。なぜならば、粒子が不透明になるからである。しかしながら、Philipseは、粒子集合体は、数日間にわたってシリコーン油に含浸すれば、その元来のイリデセント外観を回復することを教示している。更に、(好ましくは、印加圧力、高い温度または低粘度流体を加速して使用する)このような処理は、本発明に有用な粒子散乱着色剤の製造に使用できる。しかしながら、(1)以降で重合させ得る流体から球形の1次粒子の並進周期性集合体を形成することによって、(2)形成されたままの並進周期性粒子集合体の内部に流体を吸引または気化させ、次いで、流体を重合することによって,あるいは、(3)(Philipseが行った如く)並進周期性粒子集合体を徐冷することによって、あるいは、この粒子集合体の内部に流体を吸引または気化させ、次いで、流体を重合することによって、機械的堅牢性を達成すればより好ましい。代替法として、気相の物理的または化学的沈積(例えば、気相から重合)によって1次粒子の周期的アレー内部に材料を分散させることができる。当業者に明らかなこのような方法および関連の方法は、本態様に有用な粒子散乱着色剤を形成するのに使用できる。例えば、1次粒子は、有機質、無機質または有機・無機混成質であってよい。同様に、粒子散乱着色剤の1次粒子アレー内部に分散されている任意の材料は、有機質、無機質または有機・無機混成質であってよい。1次粒子間の中空スペースにガスのみを充填した場合に、粒子散乱着色剤が視覚的な着色効果を最適化するのには過度に不透明である場合には、このようなスペースに液体材料または固体材料を使用するのが有益である。液体材料または固体材料は、1次粒子の周期的充填性を中断する亀裂および粒界に起因する望ましくない散乱を最小化できる。このような場合、このような液体または固体が、1次粒子の5%以内の可視域屈折率を有していれば好ましい。   A variety of methods can be used for the first step of forming particles of the particle scattering colorant comprising translationally periodic primary particles. One useful method is described by Philipse in Journal of Materials Science Letters 8, p1371-1373 (1989). This article describes the preparation of particles having an opal-like appearance (with strong red and green scattering tones) by a collection of silicon spheres having substantially uniform dimensions of about 135 nm. The article further states that the mechanical fastness of such particle scattering colorants having a three-dimensional periodic array of silica spheres can be increased by high temperature treatment (for several hours at 600 ° C.) of the silica sphere aggregate. Teach that. Such treatment reduces the optical effectiveness of the particle scattering colorant. This is because the particles become opaque. However, Philipse teaches that a particle aggregate can restore its original irradiant appearance if it is impregnated with silicone oil for several days. Further, such treatment (preferably using accelerated pressure, high temperature or low viscosity fluids) can be used to produce particle scattering colorants useful in the present invention. However, by forming a translational periodic aggregate of spherical primary particles from a fluid that can be polymerized after (1), (2) the fluid is sucked into the as-formed translational periodic particle aggregate or Evaporate and then polymerize the fluid, or (3) slowly cool the translational periodic particle assembly (as Philipse did), or suck or draw fluid into the interior of the particle assembly. More preferably, mechanical robustness is achieved by vaporizing and then polymerizing the fluid. Alternatively, the material can be dispersed within the periodic array of primary particles by gas phase physical or chemical deposition (eg, gas phase to polymerization). Such methods and related methods apparent to those skilled in the art can be used to form particle scattering colorants useful in this embodiment. For example, the primary particles may be organic, inorganic, or organic / inorganic hybrid. Similarly, any material dispersed within the primary particle array of the particle scattering colorant may be organic, inorganic, or organic / inorganic hybrid. If the hollow space between the primary particles is filled with gas only, and if the particle scattering colorant is too opaque to optimize the visual coloring effect, the liquid material or It is beneficial to use a solid material. Liquid or solid materials can minimize unwanted scattering due to cracks and grain boundaries that interrupt the periodic packing of primary particles. In such a case, it is preferable if such a liquid or solid has a visible range refractive index within 5% of the primary particles.

有用な粒子散乱着色剤を提供する他の方法は、結合剤として役立つポリマーホスト内に規則的アレーを形成するポリマー1次粒子を使用する。このような粒子散乱着色剤の調製に適するフィルムは、Science 263,p207−210(1994)に記載の研究の部分としてKamenetzkyらによって製造された。これらの執筆者は、このような球の規則的アレーを含むアクリルアミドメチレンビスアクリルアミド・ゲルの紫外線誘導硬化によってコロイド性ポリスチレン球の規則的な三次元配列のフィルムを形成した。ポリマー球のサイズは、約0,1ミクロンであり、球の最近接分離線は、可視光の波長と同等である。ポリマー1次粒子の三次元的に規則的なアレーからなるフィルムを結合剤ポリマーを使用せずに製造する方法は、Macromolecules 25,1870−1875(1992)にMaおよびFukutomiによって記載されている。これらのフィルムは、ジハロブタンまたはp−(クロロメチル)スチレンを使用する架橋反応によって機械的に安定化した。本態様における使用に適する粒子散乱着色剤は、所望の寸法の粒子を得るため上記フィルムタイプを切断することによって作製できる。好ましい1つの切断法は、金属化フィルムからキラキラ光る粒子を作製するためニュージャシーのMeadowbrook Inventionsにおいて使用されたプロセスである。同一の目的のため、各種の機械的粉砕プロセスを使用できる。この場合、もっとも、このような粉砕プロセスを可能とする脆さを与えるため低温を有効に使用できると云うことを認識すべきである。粒子散乱着色剤としての使用のため、切断プロセスまたは粉砕プロセスで、ポリマーであれば好ましいホストマトリックスの実質的損傷なく、導入に適切な寸法の粒子を作製するのが好ましい。   Another method of providing useful particle scattering colorants uses polymer primary particles that form a regular array within a polymer host that serves as a binder. Films suitable for the preparation of such particle scattering colorants were produced by Kamenetzky et al. As part of the work described in Science 263, p207-210 (1994). These authors formed a regular three-dimensional array of colloidal polystyrene spheres by UV-induced curing of acrylamide methylenebisacrylamide gels containing such a regular array of spheres. The size of the polymer sphere is approximately 0.1 microns, and the closest separation line of the sphere is equivalent to the wavelength of visible light. A method for producing a film consisting of a three-dimensionally regular array of polymer primary particles without the use of a binder polymer is described by Macromolecules 25, 1870-1875 (1992) by Ma and Fukutomi. These films were mechanically stabilized by a crosslinking reaction using dihalobutane or p- (chloromethyl) styrene. A particle scattering colorant suitable for use in this embodiment can be made by cutting the film type to obtain particles of the desired size. One preferred cutting method is the process used at New York's Meadowbrook Inventions to make sparkling particles from metallized films. Various mechanical grinding processes can be used for the same purpose. In this case, however, it should be recognized that low temperatures can be used effectively to provide the brittleness that allows such a grinding process. For use as a particle scattering colorant, it is preferred that the cutting or milling process produce particles of a size suitable for introduction without substantial damage to the host matrix, which is preferably a polymer.

この態様の粒子散乱着色剤は、1次粒子の集合中に所要のサイズに形成するのが好ましい。形成後に粒径減少のために使用する任意の方法は、1次粒子の所望の周期性を妨げないよう、十分に穏やかでなければならない。同様に、ポリマーマトリックス(あるいはその前駆体)に粒子散乱着色剤を混合する間の処理条件および最終粒子の形成に至る他の工程の間の処理条件が、1次粒子の周期的集合体の光学的効果を実質的に劣化してはならない。機械的に堅牢に設計されてない粒子散乱着色剤について、粒子散乱着色剤およびマトリックスポリマー(またはその前駆体)の混合のための好ましいプロセスは、モノマー、プレポリマーまたはマトリックスに使用するポリマーの溶液における如く低粘度流体の状態にある。機械的に堅牢に設計されてないようなポリマーについて、溶液沈積法を使用するフィルム製造および物品コーティングは、成形したマトリックスポリマーに分散させた粒子散乱着色剤を得るのに好ましい。同様に、このような堅牢ではない粒子散乱着色剤について、粒子散乱着色剤含有液体の反応によって、例えば、熱的重合、光重合または他の化学線を使用する重合によって、成形型においてポリマーマトリックスを形成するのが好ましい。反応注形は、機械的に堅牢ではない粒子散乱着色剤を含む成形部材を得るのに特に好ましい。   The particle scattering colorant of this aspect is preferably formed to the required size during the assembly of primary particles. Any method used for particle size reduction after formation must be sufficiently gentle so as not to interfere with the desired periodicity of the primary particles. Similarly, the processing conditions during the mixing of the particle scattering colorant into the polymer matrix (or its precursor) and the processing conditions during the other steps leading to the formation of the final particles are dependent on the optical properties of the periodic aggregate of primary particles. The physical effect should not be substantially degraded. For particle scattering colorants that are not designed to be mechanically robust, the preferred process for mixing the particle scattering colorant and the matrix polymer (or precursor thereof) is in the solution of the polymer used in the monomer, prepolymer or matrix. Thus, it is in a state of a low viscosity fluid. For polymers that are not designed to be mechanically robust, film manufacturing and article coating using solution deposition methods are preferred to obtain a particle scattering colorant dispersed in a shaped matrix polymer. Similarly, for such non-fast particle scattering colorants, the polymer matrix can be formed in the mold by reaction of a particle scattering colorant-containing liquid, for example, thermal polymerization, photopolymerization or polymerization using other actinic radiation. Preferably formed. Reaction casting is particularly preferred for obtaining molded parts containing particle scattering colorants that are not mechanically robust.

他の態様の場合、粒子散乱着色剤は、三次元よりも寧ろ二次元の並進周期性を示す1次粒子からなる。繊維の軸線方向に対して直角なほぼ均一な横断面を有する繊維状1次粒子は、かくして、適切な液体中に分散させた場合、集合傾向を示す。同様に、球形1次粒子は、平坦な表面に沈積した際に、二次元周期性を有するアレーとして集合する傾向を示す。例えば、このような粒子は、二次元アレーに球形粒子を接着結合するポリマー結合剤中で液体(または回転ドラム)の表面上に形成できる。これらのアレーシートは、粒子散乱着色剤に望ましい粒径に切断または粉砕できる。   In other embodiments, the particle scattering colorant consists of primary particles that exhibit a translational periodicity in two dimensions rather than three dimensions. Fibrous primary particles having a substantially uniform cross section perpendicular to the fiber axial direction thus show a tendency to aggregate when dispersed in a suitable liquid. Similarly, spherical primary particles tend to aggregate as an array having a two-dimensional periodicity when deposited on a flat surface. For example, such particles can be formed on the surface of a liquid (or rotating drum) in a polymer binder that adhesively bonds spherical particles to a two-dimensional array. These array sheets can be cut or ground to the desired particle size for the particle scattering colorant.

並進周期性1次粒子からなる粒子散乱着色剤の上記態様の各々について、粒子散乱着色剤の占有容積がマトリックスポリマーおよび粒子散乱着色剤の約75%または全容積よりも小さければ好ましい。この好ましいことの理由は、粒子散乱着色剤の低チャージレベルの使用によって、高チャージレベルで得られた複合材に比して複合材の機械的性質が改善されるということにある。周期的に配列された1次粒子の集合体ではない粒子散乱着色剤について上述した如く、1次粒子の規則的アレーからなる粒子散乱着色剤の視覚効果は、電子遷移着色剤の使用によって増強される。このような増強手段および適切な色調変更効果を達成する方法は、他のタイプの粒子散乱着色剤についてここに記載したものと同様である。   For each of the above embodiments of particle scattering colorants comprised of translationally periodic primary particles, it is preferred if the volume occupied by the particle scattering colorant is less than about 75% of the matrix polymer and particle scattering colorant or less than the total volume. The reason for this preference is that the use of a low charge level of particle scattering colorant improves the mechanical properties of the composite compared to composites obtained at high charge levels. As noted above for particle scattering colorants that are not aggregates of periodically arranged primary particles, the visual effect of particle scattering colorants consisting of a regular array of primary particles is enhanced by the use of electronic transition colorants. The Such enhancement means and methods of achieving a suitable color changing effect are similar to those described herein for other types of particle scattering colorants.

ポリマーリサイクルの間に容易に除去できるポリマー粒子について着色効果を達成する観点から、並進的に規則的な1次粒子アレーからなる粒子散乱着色剤は、特に、1次粒子が、実質的に、可視域で吸収を行わず、ポリマー粒子が、電子遷移着色剤を含んでいない場合、特殊な利点を与える。理由は、このようなアレーを分離する処理工程が、着色効果を大きく減少することになることにある。ポリマーリサイクルのこの観点から、熱的工程、機械的工程あるいは化学的工程によって好適に分離される粒子散乱着色剤を使用するのが有益である。   From the standpoint of achieving a coloration effect on polymer particles that can be easily removed during polymer recycling, particle scattering colorants consisting of a translationally regular primary particle array, in particular, primary particles are substantially visible. There is a special advantage when there is no absorption in the region and the polymer particles do not contain an electronic transition colorant. The reason is that the process of separating such an array greatly reduces the coloring effect. From this point of view of polymer recycling, it is beneficial to use a particle scattering colorant that is suitably separated by thermal, mechanical or chemical processes.

本発明の不正防止物品は、フィルム、スリットフィルム、シートおよび繊維に依拠できる。繊維は、通常の繊維プロセス(例えば、ツィスティング、ケーブリング、ブレーディング、テクスチャード加工および熱硬化)によって不正防止撚り糸に成形できる。同一のまたは異種の不正防止繊維を不正防止撚り糸に組込むことができる。不正防止物品は、フィルム、スリットフィルム、繊維または不正防止撚り糸であってよく、且つまた、少なくとも1つの繊維または撚り糸を分散させた対象またはフィルム、スリットフィルム、少なくとも1つの繊維または撚り糸などを、例えば、積層によって、組込んだ対象であってよい。物品内にまたは物品上にフィルム、スリットフィルム、繊維、撚り糸などを組込んだ構造の場合、組込まれる材料の長さは、実質的に、材料を組込んだ対象の長さまたは幅寸法に実質的に等しくてよい。例えば、その平均サイズは、対象にほぼ等しくてよい。あるいは、この平均サイズは、対象のサイズの約25〜約100%の範囲または約30〜約90%の範囲であってよい。製造および使用の考え方が、典型的に、このような特徴を決定する。フィブリルおよび/またはドットを含む物品について、後者の材料の平均寸法は、典型的に、このような物品の典型的厚さを含めて物品の平均寸法よりも実質的に小さい。有用な不正防止物品および対象は、パスポート、積層された身分証明カード、通貨および銀行券、流通証券、株券および保証書、運転免許証を含む免許、免状、クレジットカードおよびデビットカード、不正防止証明カード、自動金銭出納機(ATM)またはバンキングのアクセスカードなどの証明記録および本発明の不正防止特徴を含む不正防止撚り糸、ドット、フィブリルおよび/またはスリットプラスチックフィルムを分散または被覆した他の重要な記録を含む。更に、不正防止特徴を含むプラスチックフィルムは、上述のタイプおよび他のタイプの不正防止物品を作製するのに直接に使用できる。更に、繊維品または衣類中に同じく不正防止特徴を組込むルミネセントロゴの作製に撚り糸を使用できる。本発明の不正防止物品は、更に、各種の証明および不正防止用途に使用するためのバーコードを作製するのに使用できる。例えば、バーコードの各バーは、上述の同一のまたは異種の不正防止技術を包含する繊維、撚り糸またはフィブリルを含むことができる。ケーブル撚りの不正防止撚り糸は、色調、ルミネセント応答および粒子散乱技術の組合せによって特殊な最終目的に適合させることができる。   The tamper-proof article of the present invention can rely on films, slit films, sheets and fibers. The fibers can be formed into tamper-proof twisted yarns by conventional fiber processes such as twisting, cabling, braiding, texturing and thermosetting. The same or different anti-tamper fibers can be incorporated into the anti-tamper yarn. The tamper-proof article may be a film, a slit film, a fiber or a tamper-proof twisted yarn, and also an object or film in which at least one fiber or twisted is dispersed, a slit film, at least one fiber or twisted yarn, for example, , It may be an object to be incorporated by lamination. In the case of a structure incorporating a film, slit film, fiber, twisted yarn, etc. in or on the article, the length of the incorporated material is substantially equal to the length or width dimension of the object into which the material is incorporated. May be equal. For example, the average size may be approximately equal to the subject. Alternatively, the average size may be in the range of about 25 to about 100% or in the range of about 30 to about 90% of the subject size. Manufacturing and use concepts typically determine such characteristics. For articles containing fibrils and / or dots, the average dimension of the latter material is typically substantially less than the average dimension of the article, including the typical thickness of such articles. Useful anti-fraud goods and objects include passports, stacked identity cards, currency and banknotes, circulation securities, stock certificates and guarantees, licenses including driver's licenses, diplomas, credit and debit cards, anti-fraud certification cards, Includes certification records such as automated teller machines (ATM) or banking access cards and other important records dispersed or coated with anti-tamper yarns, dots, fibrils and / or slit plastic films that include the anti-tamper features of the present invention . In addition, plastic films containing tamper-proof features can be used directly to make the types described above and other types of tamper-proof articles. Furthermore, twisted yarns can be used to make luminescent logos that also incorporate anti-fraud features in textiles or clothing. The anti-fraud article of the present invention can further be used to make barcodes for use in various certification and anti-fraud applications. For example, each bar of the barcode can include fibers, twists or fibrils that include the same or different anti-fraud techniques described above. Cable twist tamper proof yarns can be tailored for specific end uses by a combination of color, luminescent response and particle scattering techniques.

更に、不正防止物品が少なくとも1つのルミネセント物質および少なくとも1つの粒子散乱着色剤を含むとの条件で、一方には1つのルミネセントタイプの物質が存在し、他方には他のルミネセント物質が存在する、あるいは、一方には1つの粒子散乱着色物質と1つのルミネセント物質との組合せが存在し、他方にはルミネセント物質が存在する、不正防止寄与成分(例えば、切断したフィラメントまたは繊維、フィブリル、ドット、フィラメントおよび繊維)の混合物を組込むことは、本発明の範囲内にある。かくして、不正防止物品の偽造効果を有意に無効化できる不正防止効果を達成できる。例えば、フィブリルをプラスチックマトリックスまたはセルロースマトリックスに加えることができ、この場合、マトリックス中で、フィブリルは、混合着色効果を示す。例えば、フィブリルの一部は、蛍光と組合せた粒子散乱色調を示し、他の部分は、燐光のみを示す。あるいは、ドットは、燐光と組合せて粒子散乱色調を示すフィラメントと組合せて、蛍光を示す。あるいは、ドットおよびフィブリルは、それぞれ、粒子散乱色調および蛍光を示す。更に、他の作用も考えられる。ここに記載の明確な技術の使用によって着色効果を組合せて保持できることによって、以前には利用不可能な各種物品および用途について不正防止レベルが得られる。   Further, provided that the anti-fraud article includes at least one luminescent material and at least one particle scattering colorant, there is one luminescent type material on one side and another luminescent material on the other side. An anti-fraud contribution component (eg, a chopped filament or fiber, which is present, or in which there is a combination of one particle scattering colored material and one luminescent material on one side and a luminescent material on the other side. It is within the scope of the present invention to incorporate a mixture of fibrils, dots, filaments and fibers). Thus, an anti-fraud effect that can significantly invalidate the forgery effect of the anti-fraud article can be achieved. For example, fibrils can be added to a plastic or cellulose matrix, in which case the fibrils exhibit a mixed coloring effect. For example, some of the fibrils exhibit particle scattering tones combined with fluorescence, and other portions exhibit only phosphorescence. Alternatively, the dots exhibit fluorescence in combination with a filament that exhibits particle scattering tones in combination with phosphorescence. Alternatively, the dots and fibrils exhibit particle scattering tone and fluorescence, respectively. Furthermore, other actions are also conceivable. The ability to keep the coloring effects in combination through the use of the specific techniques described herein provides a fraud prevention level for a variety of previously unusable articles and applications.

従って、本発明の不正防止物品は、ポリマーマトリックス成分、セルロースマトリックス成分またはガラスマトリックス成分を含み、多様な組合せで、上述のルミネセント技術および粒子散乱技術に依拠する着色剤を含む。ポリマーマトリックス成分は、更に、ホモポリマーまたはコポリマーの混合物を含むことができ、ポリマー組成物中に典型的に存在する他の添加物は、組成物の処理態様を簡単化し、酸化防止性、オゾン安定性または色調安定性を改善し、あるいは、特殊用途における1つまたは複数の物理的特徴または機能特徴を達成するために使用できる。特に、不正防止物品は、少なくとも1つの粒子散乱着色剤および少なくとも1つのルミネセント物質を含む。不正防止記録(例えば、免状、ライセンスおよび銀行券または通貨)の印刷に適切な紙を含む製紙組成物中のドットおよび/またはフィブリルの分散体は、偽造を防ぐ不正防止特徴を含む紙を製造するのに使用できる。同様に、クレジットカード、借用カード、自動金銭出納機アクセスカードなどの製造に使用される用紙に本発明の不正防止物品を組込めば、同様に、偽造カードまたは変造カードの意図する使用を防止できる。このような用紙およびカードは、語句および画像を含むプリントのために使用できる。   Accordingly, the tamper-proof article of the present invention comprises a polymer matrix component, a cellulose matrix component or a glass matrix component, and in various combinations, a colorant that relies on the luminescent and particle scattering techniques described above. The polymer matrix component can further comprise a mixture of homopolymers or copolymers, and other additives typically present in the polymer composition simplify the processing of the composition, provide antioxidant, ozone stability. Can be used to improve color or tone stability, or to achieve one or more physical or functional characteristics in special applications. In particular, the anti-fraud article includes at least one particle scattering colorant and at least one luminescent material. A dispersion of dots and / or fibrils in a papermaking composition containing paper suitable for printing anti-fraud records (eg, diplomas, licenses and banknotes or currency) produces paper that contains anti-fraud features that prevent counterfeiting Can be used to Similarly, if the anti-fraud article of the present invention is incorporated into paper used for manufacturing credit cards, borrowing cards, automatic teller machine access cards, etc., the intended use of counterfeit cards or counterfeit cards can be prevented as well. . Such paper and cards can be used for printing including phrases and images.

以下の実施例において、ASTM−D789−97に記載の方法を使用して、ナイロン6のギ酸濃度(FAV)を測定した。但し、上記規格に規定の校正ずみのピペットタイプ粘度計の代わりに、Cannon−Feske粘度計(改良したオスワルド粘度計とも呼ばれる)を使用し、更に、規定された量である90%ギ酸100mL当り11,00gの代わりに、90%ギ酸50,0mL当り5,50gを使用した。   In the following examples, the formic acid concentration (FAV) of nylon 6 was measured using the method described in ASTM-D789-97. However, instead of the calibrated pipette type viscometer specified in the above standard, a Cannon-Feske viscometer (also called an improved Oswald viscometer) is used, and further, the specified amount is 11 per 100 mL of 90% formic acid. , 00 g instead of 5,50 g per 50 mL 90% formic acid.

若干の族に属する元素または金属に関するここに記載のすべての参照符号は、Hawley´s Condensed Chemical dictionary,13判に記載の如き元素の周期表に関する。即ち、1つまたは複数の族に関する任意の参照符号は、族のナンバーリングのための「新表記」系を使用する元素の上記周期表に示された1つまたは複数の族に関する。   All reference signs herein relating to elements or metals belonging to some groups relate to the periodic table of elements as described in Hawley's Condensed Chemical dictionary, 13 size. That is, any reference signs relating to one or more families relate to one or more families shown in the periodic table of elements using a “new notation” system for family numbering.

以下の実施例は、本発明の特定の説明として示したものである。しかしながら、本発明は、実施例に記載の特定の詳細に限定されないことを理解すべきである。実施例および残余の詳細な説明のすべての部および%は、別に規定してない限り、重量に関する。   The following examples are given as specific illustrations of the invention. However, it should be understood that the invention is not limited to the specific details set forth in the examples. All parts and percentages in the examples and the rest of the detailed description relate to weight unless otherwise specified.

更に、性質の特殊な組、測定ユニット、測定ユニット、条件、物理的状態または%を表す如き発明の多様な側面を以下に記載または請求する詳細な説明または章に引用の任意の数値範囲は、このように引用した任意の範囲内に包含される数値または範囲の任意の部分組を含むこのような範囲内に入る任意の数値を参照符号などによって、ここに明示の如く、文字通り組込むことを意図するものである。変数のためのまたは変数と組合せた限定語として使用した語句「約」は、ここに開示の数値および範囲がフレキシブルであり、温度、濃度、量、含量、炭素数、範囲外にあるまたは単一数値とは異なる性質を使用する当業者による本発明の実施において、所望の結果、即ち、組成物、上記組成物から調製され電磁スペクトルの多様な範囲に応答する着色物品およびその調製法を達成することを意図するものである。   Further, any numerical range cited in the detailed description or section set forth below or claiming various aspects of the invention, such as representing a particular set of properties, measurement unit, measurement unit, condition, physical state or percentage, Any numerical value falling within such a range or including any subset of a range, including any subset of such a range, is intended to be incorporated literally, as clearly indicated herein, such as by reference signs. To do. The phrase “about” used as a qualifier for or in combination with a variable is flexible in the numerical value and range disclosed herein and is either temperature, concentration, amount, content, carbon number, out of range or single In practicing the present invention by those skilled in the art using properties that are different from numerical values, the desired results are achieved, i.e., compositions, colored articles prepared from the above compositions and responsive to various ranges of the electromagnetic spectrum, and methods for their preparation. Is intended.

実施例
下表に示した組成物の各々は、Honeywell International Inc.のナイロン6(等級:MBM,55FAV)を使用した。対照例は除いて、各混合物は、2シェル形乾式混合機において、約2時間、反転混合した。対照試料および混合物を含む成分を、真空炉中で120℃において一晩、別個に乾燥した。Honeywell Specialty Chemicalsによって、LUMILUX(登録商標)顔料,LUMILUX(登録商標)Red CD 740を製造した。燐光残光顔料(NYAと呼ばれる)は、ナイロン6(Nemoto Co.,Ltd.,東京、日本)中のグリーンのLuminova(登録商標)顔料のマスタ−バッチ濃縮物30重量%であった。
Examples Each of the compositions shown in the table below was prepared by Honeywell International Inc. Nylon 6 (grade: MBM, 55FAV) was used. Except for the control examples, each mixture was inverted mixed for about 2 hours in a two-shell dry mixer. The ingredients including the control sample and the mixture were dried separately in a vacuum oven at 120 ° C. overnight. LUMILUX® pigment, LUMILUX® Red CD 740 was manufactured by Honeywell Specialty Chemicals. The phosphorescent afterglow pigment (referred to as NYA) was a 30% by weight master-batch concentrate of green Luminova® pigment in nylon 6 (Nemoto Co., Ltd., Tokyo, Japan).

Figure 2005521798
Figure 2005521798

混合した混合物を、径18mmおよびL/D比40:1のLeistritzブランドのツインスクリュ押出機に供給した。押出機スクリューは、混合混練部材およびコンベヤ部材を有する。押出機バレルゾーンの温度は、250−255℃に設定した。ポリマー溶融体をZenithブランドの歯車ポンプに送り、次いで、20メッシュから325メッシュ(開口44μm)までの範囲の17のスクリーンからなる段階的スクリーンパックを通過させた。スクリーンパックの通過後、ポリマー溶融体を、0.024インチの毛管径および0.72インチの深さを有する14ホール形スピネレットから引出して、円形のフィラメント横断面を形成した。約19.5℃において並流急冷空気流によって、引出した溶融フィラメントを固化させた。押出速度は、44.6g/minであり、初期繊維取出速度は、579m/minであった。繊維を、インラインで、3.3:1の比で延伸紡糸した。最終の繊維寸法性質および引張性質(ASTM−D2256で測定)を下表に示す。   The mixed mixture was fed to a Leistritz brand twin screw extruder with a diameter of 18 mm and an L / D ratio of 40: 1. The extruder screw has a mixing and kneading member and a conveyor member. The temperature of the extruder barrel zone was set at 250-255 ° C. The polymer melt was sent to a Zenith brand gear pump and then passed through a stepped screen pack consisting of 17 screens ranging from 20 mesh to 325 mesh (aperture 44 μm). After passing through the screen pack, the polymer melt was drawn from a 14-hole spinneret having a capillary diameter of 0.024 inches and a depth of 0.72 inches to form a circular filament cross section. The drawn molten filaments were solidified by a cocurrent quench air stream at about 19.5 ° C. The extrusion speed was 44.6 g / min, and the initial fiber take-out speed was 579 m / min. The fiber was drawn and spun inline at a ratio of 3.3: 1. The final fiber dimensional properties and tensile properties (measured by ASTM-D2256) are shown in the table below.

Figure 2005521798
Figure 2005521798

この実施例のフィラメントは、図1に示した如く、複雑な横断面(複雑係数7)を有し、1つの成分は、水銀UV灯で照明した場合、622nm(赤)および880nmおよび1060nm(赤外)にピークを有する多重蛍光応答を示す。通常の照明下で、AgNO含有フィラメントは、ベージュ色に着色され、AuCl含有フィラメントは、銀色に着色された。ドットとして使用するために、フィラメントの細い横断面を切断し、フィラメント切片を調製した。不正防止物品の調製のため、フィラメント、ドットおよびフィラメント切片をセルロースマトリックス、フィルムおよびプラスチックカード内に分散させた。物品は、適切な照明下で、色調特性およびルミネセント特性を示した。 The filament of this example has a complex cross section (complexity factor 7) as shown in FIG. 1, and one component, when illuminated with a mercury UV lamp, is 622 nm (red) and 880 nm and 1060 nm (red Multiple fluorescent responses with peaks in the outer). Under normal lighting, AgNO 3 -containing filaments were colored beige and AuCl 3 -containing filaments were colored silver. For use as a dot, a thin cross section of the filament was cut and a filament section was prepared. Filaments, dots and filament sections were dispersed in cellulose matrices, films and plastic cards for the preparation of tamper-proof articles. The article exhibited color and luminescent properties under appropriate lighting.

本発明の原理、好ましい実施例および操作態様は、先行の詳細な説明に記載してある。しかしながら、ここで保護を意図する発明は、開示の特殊な形態に制限されると解釈されるものではない。なぜならば、これらは、制約としてよりも寧ろ説明として考えるべきであるからである。当業者は、本発明の精神から逸脱することなく、変更および変化を行うことができる。   The principles, preferred embodiments and modes of operation of the present invention are described in the preceding detailed description. However, inventions intended to be protected here are not to be construed as limited to the particular forms disclosed. Because these should be considered as explanations rather than as constraints. Those skilled in the art can make changes and modifications without departing from the spirit of the invention.

Claims (65)

マトリックス成分を含む不正防止物品であって、該成分中:
(A)少なくとも1種の粒子散乱着色剤が分散されており;そして、
(B)少なくとも1種のルミネセント物質が分散されており、
ここで:
(1)前記少なくとも1種の粒子散乱着色剤は、半導体、金属導電体、金属酸化物、金属塩またはそれらの混合物からなる群より選択される粒子を含み;
(2)前記少なくとも1種の粒子散乱着色剤の平均断面サイズは、最小寸法において約0.2ミクロン未満であり;
(3)前記ポリマーマトリックス成分は、スペクトルの可視光線領域において実質的に非吸光性であり;
(4)前記粒子散乱着色剤は、380〜750ナノメートルにおいて透過光の強度比が最小となり、これは、約20ミクロンを超える平均粒子サイズを有する同一の半導体、金属導電体、金属酸化物、金属塩またはそれらの混合物について得られたものと比較して、少なくとも10ナノメートルシフトしており;そして、
(5)前記ルミネセント物質は、少なくとも1種の蛍光物質、少なくとも1種の燐光物質、少なくとも1種の蛍光物質と少なくとも1種の燐光物質との混合物からなる群より選択され、ここで前記ルミネセント物質は、約200〜約2,000ナノメートルの電磁スペクトル領域から選択される少なくとも1つの波長により励起されたとき、ルミネセントスペクトルの応答ピークを示す、前記不正防止物品。
An anti-fraud article comprising a matrix component, wherein:
(A) at least one particle scattering colorant is dispersed; and
(B) at least one luminescent material is dispersed;
here:
(1) The at least one particle scattering colorant comprises particles selected from the group consisting of semiconductors, metal conductors, metal oxides, metal salts or mixtures thereof;
(2) the average cross-sectional size of the at least one particle scattering colorant is less than about 0.2 microns in the smallest dimension;
(3) the polymer matrix component is substantially non-absorbing in the visible light region of the spectrum;
(4) The particle scattering colorant has a minimum intensity ratio of transmitted light at 380-750 nanometers, which is the same semiconductor, metal conductor, metal oxide, having an average particle size greater than about 20 microns, A shift of at least 10 nanometers compared to that obtained for the metal salt or mixture thereof; and
(5) The luminescent material is selected from the group consisting of at least one phosphor, at least one phosphor, and a mixture of at least one phosphor and at least one phosphor, wherein The anti-fraud article, wherein the centric material exhibits a response peak in the luminescent spectrum when excited by at least one wavelength selected from the electromagnetic spectral region of about 200 to about 2,000 nanometers.
少なくとも1種の第1の組成物と少なくとも1種の第2の組成物とを含む不正防止物品であって:
(A)前記第1の組成物は、固体第1のマトリックス成分と、その中に分散された粒子分散着色剤および少なくとも1種のルミネセント物質とを含み;
(B)前記少なくとも1種の第2の組成物は、ポリマーの第2のマトリックス成分と、その中に分散された、電子遷移着色剤、染料および顔料からなる群から選択される着色剤とを含み;
(C)前記少なくとも1種の第1組成物は;
(1)該物品の少なくとも一側面上の前記第2組成物上でかつ実質的にその外側に堆積されているか;または、
(2)前記第一組成物および前記第二組成物は、実質的に相互に浸透しているかのいずれかであり;
ここで:
(i)前記第1組成物が、前記物品上に入射する光の約90%未満を吸収するような、少なくとも1つの入射可視光波長と1つの入射光角が存在し;
(ii)前記少なくとも1種の第1組成物の吸収係数は、スペクトルの可視光線領域の波長で、前記第二組成物の吸収係数の約50%未満であり;
(iii)前記粒子散乱着色剤の最大吸収ピークは、該スペクトルの可視光線領域にはなく;
(iv)前記ルミネセント物質は、少なくとも1種の蛍光物質、少なくとも1種の燐光物質、および少なくとも1種の蛍光物質と少なくとも1種の燐光物質との混合物からなる群より選択され、ここで前記ルミネセント物質は、約200〜約2,000ナノメートルの電磁スペクトル領域から選択される1以上の波長により励起されたとき、発光スペクトルの応答ピークを示し;そして、
(v)(a)前記粒子散乱着色剤は、可視光線領域における波長で、前記第1マトリックス成分のものに匹敵する屈折率を有し、約2000ミクロン未満の平均粒子サイズを有するか;または、
(b)前記粒子分散着色剤の平均屈折率は、可視波長範囲において、前記第1マトリックス成分のものと少なくとも約5%異なり、最小寸法の前記粒子散乱着色剤の平均粒子サイズは約2ミクロン未満であり、そして前記粒子散乱着色剤は、実質的に異なる屈折率を有する無色の等方性液体中に分散したとき、可視波長において、有効最小吸収の少なくとも約2倍である有効最大吸収を有することを特徴とするかのいずれかである、前記物品。
An anti-fraud article comprising at least one first composition and at least one second composition comprising:
(A) the first composition comprises a solid first matrix component, a particle-dispersed colorant and at least one luminescent material dispersed therein;
(B) The at least one second composition comprises a polymer second matrix component and a colorant selected from the group consisting of an electronic transition colorant, a dye and a pigment dispersed therein. Including;
(C) the at least one first composition is;
(1) deposited on and substantially outside of the second composition on at least one side of the article; or
(2) the first composition and the second composition are either substantially penetrating each other;
here:
(I) there is at least one incident visible light wavelength and one incident light angle such that the first composition absorbs less than about 90% of the light incident on the article;
(Ii) the absorption coefficient of the at least one first composition is less than about 50% of the absorption coefficient of the second composition at a wavelength in the visible light region of the spectrum;
(Iii) The maximum absorption peak of the particle scattering colorant is not in the visible region of the spectrum;
(Iv) the luminescent material is selected from the group consisting of at least one phosphor, at least one phosphor, and a mixture of at least one phosphor and at least one phosphor, wherein The luminescent material exhibits a response peak in the emission spectrum when excited by one or more wavelengths selected from the electromagnetic spectral region of about 200 to about 2,000 nanometers; and
(V) (a) the particle scattering colorant has a refractive index comparable to that of the first matrix component at a wavelength in the visible light region and has an average particle size of less than about 2000 microns; or
(B) The average refractive index of the particle-dispersed colorant is at least about 5% different from that of the first matrix component in the visible wavelength range, and the average particle size of the smallest dimension of the particle scattering colorant is less than about 2 microns. And the particle scattering colorant has an effective maximum absorption that is at least about 2 times the effective minimum absorption at visible wavelengths when dispersed in a colorless isotropic liquid having substantially different refractive indices. Said article, characterized in that any of the above.
粒子散乱着色剤粒子は、金、白金、銅、アルミニウム、鉛、パラジウム、銀、ロジウム、オスミウム、イリジウム、およびこれらの合金からなる群から選択され、前記粒子散乱着色剤粒子は、約0.2ミクロン未満の最小寸法の平均直径を有する、請求項1記載の物品。   The particle scattering colorant particles are selected from the group consisting of gold, platinum, copper, aluminum, lead, palladium, silver, rhodium, osmium, iridium, and alloys thereof, wherein the particle scattering colorant particles are about 0.2. The article of claim 1 having an average diameter with a minimum dimension of less than a micron. 粒子散乱着色剤粒子は、1種以上のコロイド状粒子を含む、請求項3記載の物品。   The article of claim 3, wherein the particle scattering colorant particles comprise one or more colloidal particles. 透過光強度比は、可視スペクトルの波長領域において二つの最小値を有し、粒子散乱着色剤の粒子分布は、一節分布にほぼ等しい、請求項4記載の物品。   The article of claim 4, wherein the transmitted light intensity ratio has two minimum values in the wavelength region of the visible spectrum, and the particle distribution of the particle scattering colorant is approximately equal to the nodal distribution. 少なくとも1種の第1組成物は、少なくとも1種の第2組成物が最大退色速度となる紫外線波長で、均一な放射の約50%より多くを吸収するかまたは分散する、請求項2記載の物品。   The at least one first composition absorbs or disperses more than about 50% of the uniform radiation at an ultraviolet wavelength at which the at least one second composition has a maximum fading rate. Goods. 粒子散乱着色剤は、可視光線領域において実質的に非吸収性である、請求項2記載の物品。   The article of claim 2, wherein the particle scattering colorant is substantially non-absorbing in the visible light region. 粒子散乱着色剤の屈折率は、スペクトルの可視光線領域のすべての波長で、第1マトリックス成分のものとは実質的に異なり、そして、前記粒子散乱着色剤のすべての粒子の少なくとも50%は、約0.25ミクロン未満の最小寸法を有する、請求項2記載の物品。   The refractive index of the particle scattering colorant is substantially different from that of the first matrix component at all wavelengths in the visible region of the spectrum, and at least 50% of all particles of the particle scattering colorant are: The article of claim 2 having a minimum dimension of less than about 0.25 microns. 粒子散乱着色剤に関して:
(a)平均粒子サイズは約0.001〜約0.4ミクロンであり;
(b)個々の粒子に関して最大寸法の最小寸法に対する平均比は、約4未満であり;そして、
屈折率は、スペクトルの可視光線領域のすべての波長において、マトリックスのものとは実質的に異なる、請求項2記載の物品。
For particle scattering colorants:
(A) the average particle size is from about 0.001 to about 0.4 microns;
(B) the average ratio of the largest dimension to the smallest dimension for the individual particles is less than about 4; and
The article of claim 2, wherein the refractive index is substantially different from that of the matrix at all wavelengths in the visible region of the spectrum.
(a)粒子散乱着色剤に関して平均粒子サイズは、約1000ミクロン未満であり;
(b)第1マトリックス成分および該粒子散乱着色剤はどちらも、実質的に光学的に等方性であり;
(c)スペクトルの可視光線領域において、前記第1マトリックス成分の屈折率が前記粒子散乱着色剤のものと実質的に等しい波長が存在し;
(d)前記第1マトリックス成分と前記粒子散乱着色剤の屈折率の相違は、可視範囲における波長に実質的に依存し;そして、
(e)前記第1マトリックス成分は、スペクトルの可視光線領域の波長において、実質的に非吸収性である、請求項2記載の物品。
(A) the average particle size for the particle scattering colorant is less than about 1000 microns;
(B) both the first matrix component and the particle scattering colorant are substantially optically isotropic;
(C) there is a wavelength in the visible light region of the spectrum where the refractive index of the first matrix component is substantially equal to that of the particle scattering colorant;
(D) the refractive index difference between the first matrix component and the particle scattering colorant is substantially dependent on the wavelength in the visible range; and
3. The article of claim 2, wherein (e) the first matrix component is substantially non-absorbing at wavelengths in the visible region of the spectrum.
粒子散乱着色剤および第1マトリックス成分に関するn−nの相違は、絶対量で0.001より大きく、ここでnおよびnは、それぞれ、該粒子散乱着色剤および該第1マトリックス成分の486.1nmおよび656.3nmにおける屈折率である、請求項10記載の物品。 The difference in n F -n C with respect to the particle scattering colorant and the first matrix component is greater than 0.001 in absolute amounts, where n F and n C are the particle scattering colorant and the first matrix component, respectively. The article of claim 10 having a refractive index of 486.1 nm and 656.3 nm. マトリックス成分は、ポリマー、セルロース性組成物およびガラスからなる群から選択され、ルミネセント物質は、少なくとも1種の蛍光物質および少なくとも1種の燐光物質を含む、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the matrix component is selected from the group consisting of a polymer, a cellulosic composition and glass, and the luminescent material comprises at least one fluorescent material and at least one phosphorescent material. 燐光物質は残光特性を有する、請求項12記載の物品。   The article of claim 12, wherein the phosphor has afterglow characteristics. 第1および第2マトリックス成分の少なくとも一方は、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリビニル、アクリル樹脂、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリアクリレートおよびポリスチレンのホモポリマーおよびコポリマーからなる群から選択される少なくとも1種の材料を含む、請求項1または2記載の物品。   At least one of the first and second matrix components includes at least one material selected from the group consisting of polyamide, polyester, polyolefin, polyvinyl, acrylic resin, polysulfone, polycarbonate, polyacrylate and polystyrene homopolymers and copolymers. The article according to claim 1 or 2. 第1マトリックス成分および第1マトリックス成分は、実質的に相互に浸透しており、前記第2成分に関するαおよび前記第1成分に関するαは、可視光線領域の波長において、10分の1未満異なり;ここで、αは電子遷移着色剤に関する吸収係数であり;αは粒子散乱着色剤に関する有効吸収係数であり;vおよびvは、それぞれ、少なくとも1種の第1組成物および第2組成物の体積であり;そして、VおよびVは、それぞれ、粒子散乱着色剤である前記少なくとも1種の第1組成物の体積分率および電子遷移着色剤である前記少なくとも1種の第2組成物の体積分率である、請求項2記載の物品。 The first matrix component and the first matrix component is penetrated substantially mutually, the second component relates to alpha e v e V alpha regarding e and the first component s v s V s is the visible light range Where α e is the absorption coefficient for the electronic transition colorant; α s is the effective absorption coefficient for the particle scattering colorant; and v s and v e are each at least Volume of one first composition and second composition; and V s and V e are the volume fraction and electronic transition of said at least one first composition, respectively, which is a particle scattering colorant The article of claim 2, wherein the article is a volume fraction of the at least one second composition that is a colorant. 少なくとも1種の第1組成物は、物品の少なくとも一側面上の第2マトリックス組成物上でかつ実質的にその外側に堆積されており;前記少なくとも1種の第2組成物は、電子遷移着色剤または顔料を含み;前記少なくとも1種の第1の組成物を通して約10%〜約90%の光透過が起こる可視光の波長と光入射角とが存在し;そして、αは、前記少なくとも1種の第2組成物に関して、0.1より大きく;ここで、αは、前記電子遷移着色剤または該顔料に関して最大吸収が起こる、可視光線領域の波長における吸収係数であり;tは、前記少なくとも1種の第2組成物を含む層の最大厚さであり;そして、Vは、前記電子遷移着色剤または顔料を含む前記少なくとも1種の第2組成物の体積分率である、請求項2記載の物品。 At least one first composition is deposited on and substantially outside the second matrix composition on at least one side of the article; said at least one second composition is an electronic transition coloration There is a wavelength of visible light and a light incident angle at which light transmission of about 10% to about 90% occurs through the at least one first composition; and α e t e V e Is greater than 0.1 for the at least one second composition; where α e is the absorption coefficient at wavelengths in the visible region where maximum absorption occurs for the electronic transition colorant or the pigment T e is the maximum thickness of the layer comprising the at least one second composition; and V e is the volume of the at least one second composition comprising the electronic transition colorant or pigment. Claim 2 which is a fraction Article. フィラメントおよび繊維からなる群から選択され、請求項1および2のいずれかに記載の複数の組成物から選択される組成物を含む物品。   An article comprising a composition selected from the group consisting of filaments and fibers and selected from a plurality of compositions according to any of claims 1 and 2. 少なくとも1種の第1組成物は、第2マトリックス組成物を含むフィラメントまたは繊維のコアを実質的に覆うシースを形成する、請求項17記載の物品。   18. The article of claim 17, wherein the at least one first composition forms a sheath that substantially covers a filament or fiber core comprising the second matrix composition. シースおよびコアが異なる断面形状を有する、請求項18記載の物品。   The article of claim 18, wherein the sheath and the core have different cross-sectional shapes. シースの外面の断面の直交軸寸法の最大比がコアの対応する比の約2分の1未満である、請求項19記載の物品。   20. The article of claim 19, wherein the maximum ratio of orthogonal axis dimensions of the cross-section of the outer surface of the sheath is less than about one-half of the corresponding ratio of the core. シースおよびコアがいずれも2を超える断面での直交軸寸法の最大比を有し、前記シースおよび前記コアの断面の長軸寸法が位置合わせされない、請求項18記載の物品。   The article of claim 18, wherein both the sheath and the core have a maximum ratio of orthogonal axis dimensions at a cross section greater than 2, and the long axis dimensions of the cross section of the sheath and the core are not aligned. 請求項18記載の物品を複数含む要素であって、個々の物品について空間的に依存する色調を有するか、あるいは、シースの断面またはコアの断面の変化に起因する個々の物品についての色調を有する要素。   19. An element comprising a plurality of articles according to claim 18 having a spatially dependent color tone for individual articles, or a color tone for individual articles due to changes in sheath cross-section or core cross-section. element. 少なくとも1種の第1組成物中の粒子散乱着色剤が無機組成物を含む、請求項2記載の物品。   The article of claim 2, wherein the particle scattering colorant in the at least one first composition comprises an inorganic composition. 無機組成物が、オキシ塩化ビスマス、二酸化チタン、三酸化アンチモン;BaTiOと、SrTiO、PbTiO、BaSnO、CaTiO、またはBaZrOとの固溶体、ニオブ酸リチウムカリウム、水酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、コロイド状シリカ、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、淡紅銀鉱;酸化亜鉛、アルファ−硫化亜鉛、およびベータ−硫化亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種の材料を含む、請求項23記載の物品。 Inorganic composition is bismuth oxychloride, titanium dioxide, antimony trioxide; BaTiO 3 and solid solution of SrTiO 3 , PbTiO 3 , BaSnO 3 , CaTiO 3 , or BaZrO 3 , lithium potassium niobate, aluminum hydroxide, zirconium oxide 24. The article of claim 23 comprising at least one material selected from the group consisting of: colloidal silica, lithium niobate, lithium tantalate, palerite; zinc oxide, alpha-zinc sulfide, and beta-zinc sulfide. . 粒子散乱着色剤が、強誘電性材料、反強誘電性材料、または光強誘電性材料を含む、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the particle scattering colorant comprises a ferroelectric material, an antiferroelectric material, or a photoferroelectric material. 強誘電性材料が、リラクサー強誘電体であるセラミックスである、請求項25記載の物品。   26. The article of claim 25, wherein the ferroelectric material is a ceramic that is a relaxor ferroelectric. リラクサー強誘電体であるセラミックスが、約250°K〜約350°Kのキュリー遷移温度を有する、請求項26記載の物品。   27. The article of claim 26, wherein the relaxor ferroelectric ceramic has a Curie transition temperature of about 250 ° K to about 350 ° K. リラクサー強誘電体であるセラミックスが、A(BF1/2 BG1/2)Oの形態を有する(式中、BFおよびBGは、チタン酸鉛型の構造におけるBサイト上の原子のタイプを表す。)か、または、別のセラミック組成物を伴う前記形態の1種以上の組成物の合金であり、ここで、AはPbであり、BF1/2およびBG1/2は、独立してSc1/2、Ta1/2、Fe1/2、またはNb1/2である、請求項26記載の物品。 Ceramics that are relaxor ferroelectrics have the form of A (BF 1/2 BG 1/2 ) O 3 (wherein BF and BG are the types of atoms on the B site in a lead titanate type structure). Or an alloy of one or more compositions of the above form with another ceramic composition, wherein A is Pb, BF 1/2 and BG 1/2 are independently 27. The article of claim 26, wherein the article is Sc1 / 2 , Ta1 / 2 , Fe1 / 2 , or Nb1 / 2 . リラクサー強誘電体であるセラミックスが、A(BF1/3 BG2/3)Oの形態を有する(式中、BFおよびBGは、チタン酸鉛型の構造におけるBサイト上の原子のタイプを表す。)か、または、別のセラミック組成物を伴う前記形態の1種以上の組成物の合金であり、ここで、AはPbであり、BF1/3はMg1/3、Ni1/3、またはZn1/3であり、そしてBG2/3はNb2/3である、請求項26記載の物品。 Ceramics that are relaxor ferroelectrics have the form A (BF 1/3 BG 2/3 ) O 3 , where BF and BG are the types of atoms on the B site in a lead titanate type structure. Or an alloy of one or more compositions of the above form with another ceramic composition, wherein A is Pb, BF 1/3 is Mg 1/3 , Ni 1 / 27. The article of claim 26, wherein the article is 3 or Zn 1/3 and BG 2/3 is Nb 2/3 . リラクサー強誘電体であるセラミックスがPb(Mg1/3 Nb2/3)Oを含む、請求項29記載の物品。 30. The article of claim 29, wherein the relaxor ceramic is Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 . 合金化されたPbTiOを最高35モルパーセントまで含む、請求項30記載の物品。 Containing PbTiO 3 alloyed up 35 mole percent The article of claim 30, wherein. フィルム状または平面状構造の形態であり、ここで、少なくとも1種の第1の組成物の層が、フィルム状または平面状構造である少なくとも1種の第2の組成物の1つの側面に接合しているか、または、両方の背中合わせの側面に接合している、請求項1または2記載の物品。   In the form of a film-like or planar structure, wherein at least one layer of the first composition is bonded to one side of the at least one second composition that is a film-like or planar structure 3. An article according to claim 1 or 2, wherein the article is or is joined to both back-to-back sides. 請求項32記載の物品を含む視覚的ディスプレーおよび切替可能イメージからなる群より選択される物品   35. An article selected from the group consisting of a visual display including the article of claim 32 and a switchable image. 印加電界が、着色剤の屈折率および吸収係数からなる群より選択される特性を変化させる、請求項33記載の物品。   34. The article of claim 33, wherein the applied electric field changes a property selected from the group consisting of the refractive index and absorption coefficient of the colorant. 物品が、強誘電性材料、反強誘電性材料、または光強誘電性材料を含む、請求項33記載の物品。   34. The article of claim 33, wherein the article comprises a ferroelectric material, an antiferroelectric material, or a photoferroelectric material. 第1のポリマーマトリックス成分と、粒子散乱着色剤または電子遷移着色剤のいずれかとの間の屈折率の違いが、温度変化、湿度変化、電界集積による熱曝露、または、光若しくは化学線のいずれかへの曝露のうちの1つ以上の結果として、可視スペクトルにおける波長での実質的な変化をうける、請求項2記載の物品。   The refractive index difference between the first polymer matrix component and either the particle scattering colorant or the electronic transition colorant is either temperature change, humidity change, heat exposure due to electric field integration, or light or actinic radiation. The article of claim 2, wherein the article undergoes a substantial change in wavelength in the visible spectrum as a result of one or more of the exposure to. 化学薬品、圧力、温度、水分取り込み、温度制限、または時間−温度曝露のうち1つ以上に応答して、検出可能な色の変化をうける、請求項36記載の物品。   38. The article of claim 36, wherein the article undergoes a detectable color change in response to one or more of chemical, pressure, temperature, moisture uptake, temperature limitation, or time-temperature exposure. 電子遷移着色剤が、フォトクロミックなアニル、フルギド、またはスピロピランを含む、請求項36記載の物品。   38. The article of claim 36, wherein the electronic transition colorant comprises a photochromic anil, fulgide, or spiropyran. 電子遷移着色剤または電子遷移着色剤を示すマトリックスポリマーを含み、ここで可視光線領域における二色性が、前記電子遷移着色剤または前記マトリックスポリマーいずれかの優先的な配向に起因する、請求項2記載の物品。   3. An electronic transition colorant or a matrix polymer exhibiting an electronic transition colorant, wherein dichroism in the visible light region is due to a preferential orientation of either the electronic transition colorant or the matrix polymer. The article described. 繊維が、前記繊維の中心にあり、前記繊維の全体の平均寸法より小さい平均寸法を有するキャビティを含む中空繊維であり、前記中空繊維が粒子散乱着色剤を含み、ここで:
(a)前記粒子散乱着色剤が前記キャビティの内部に存在し;または
(b)前記粒子散乱着色剤が、前記中空繊維を囲むシースを形成する、ポリマーを含有するマトリックス中に堆積され;そして、
(c)前記キャビティに近接する前記中空繊維の内表面が、スペクトルの可視光線領域において光を有意に吸収する材料で着色されている、請求項17記載の物品。
The fiber is a hollow fiber comprising a cavity in the center of the fiber and having an average dimension that is smaller than the overall average dimension of the fiber, wherein the hollow fiber comprises a particle scattering colorant, wherein:
(A) the particle scattering colorant is present inside the cavity; or (b) the particle scattering colorant is deposited in a polymer-containing matrix that forms a sheath surrounding the hollow fibers;
The article of claim 17, wherein (c) the inner surface of the hollow fiber proximate to the cavity is colored with a material that absorbs light significantly in the visible region of the spectrum.
繊維のキャビティから前記繊維の外表面に延びる複数の横穴を含み、ここで前記繊維の長さに沿って近接する穴の平均的な隔たりが約25.4cm未満であり、平均穴寸法が、13.8MPa未満の圧力において前記繊維中に液体を吸収できるものである、請求項40記載の中空繊維。   Including a plurality of transverse holes extending from a fiber cavity to the outer surface of the fiber, wherein an average separation of adjacent holes along the length of the fiber is less than about 25.4 cm, and the average hole size is 13 41. The hollow fiber of claim 40, wherein the hollow fiber is capable of absorbing liquid into the fiber at a pressure of less than 8 MPa. 電子遷移着色剤を含む、請求項40記載の中空繊維。   41. The hollow fiber of claim 40, comprising an electronic transition colorant. 粒子散乱着色剤の平均粒子サイズが約0.1ミクロン未満であり、前記粒子散乱着色剤が、実質的に異なる屈折率を有する無色の等方性液体中に分散した場合に、可視波長にて有効最小吸収の少なくとも約2倍の有効最大吸収を有することを特徴とする、請求項40記載の中空繊維。   When the average particle size of the particle scattering colorant is less than about 0.1 microns and the particle scattering colorant is dispersed in a colorless isotropic liquid having a substantially different refractive index, at visible wavelengths 41. The hollow fiber of claim 40, having an effective maximum absorption of at least about twice the effective minimum absorption. 粒子散乱着色剤が半導体および金属導電体からなる群より選択され;ポリマーマトリックス成分がスペクトルの可視光線領域において実質的に非吸光性であり;そして粒子散乱着色剤が、380〜750ナノメートルの領域において透過光の強度比が最小となり、約20ミクロンを超える平均粒子サイズを有する同一の半導体または金属導電体について得られるものと比較して、少なくとも10ナノメートルはシフトしている、請求項40記載の中空繊維。   The particle scattering colorant is selected from the group consisting of semiconductors and metal conductors; the polymer matrix component is substantially non-absorbing in the visible light region of the spectrum; and the particle scattering colorant is in the region of 380-750 nanometers 41. The transmitted light intensity ratio is minimized in at least 10 nanometers compared to that obtained for the same semiconductor or metal conductor having an average particle size greater than about 20 microns. Hollow fiber. 少なくとも2種の繊維と少なくとも2種のフィラメントからなる群より選択される少なくとも1種の要素を含む、請求項17記載の物品。   The article of claim 17 comprising at least one element selected from the group consisting of at least two fibers and at least two filaments. フィラメントの有効寸法が約0.01〜3mmである、請求項17記載の物品。   The article of claim 17, wherein the effective dimension of the filament is about 0.01 to 3 mm. 少なくとも2種の繊維を含む、請求項46記載の物品。   48. The article of claim 46, comprising at least two fibers. 少なくとも1つのルミネセント応答が、電磁スペクトルの赤外線領域における波長により生成される、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the at least one luminescent response is generated by a wavelength in the infrared region of the electromagnetic spectrum. 少なくとも1つのルミネセント応答が、電磁スペクトルの可視光線領域における波長により生成される、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the at least one luminescent response is generated by a wavelength in the visible region of the electromagnetic spectrum. 少なくとも1つのルミネセント応答が、電磁スペクトルの紫外線領域における波長により生成される、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the at least one luminescent response is generated by a wavelength in the ultraviolet region of the electromagnetic spectrum. 電磁スペクトルの赤外線、可視光線、および紫外線領域からなる群の異なるメンバーから選択される少なくとも2種の励起波長が、ルミネセント応答を生成する、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein at least two excitation wavelengths selected from different members of the group consisting of infrared, visible and ultraviolet regions of the electromagnetic spectrum produce a luminescent response. 粒子散乱着色剤がガスを含む、請求項2記載の物品。   The article of claim 2, wherein the particle scattering colorant comprises a gas. ガスが空気である、請求項52記載の物品。   53. The article of claim 52, wherein the gas is air. 粒子散乱着色剤が、3ミクロン未満の平均粒子サイズを有しており、複数の層を含み、前記層の各々が異なる屈折率を有する、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the particle scattering colorant has an average particle size of less than 3 microns and comprises a plurality of layers, each of the layers having a different refractive index. 屈折率の差が約5%より大きい、請求項54記載の物品。   55. The article of claim 54, wherein the refractive index difference is greater than about 5%. 屈折率の差が約10%より大きい、請求項54記載の物品。   55. The article of claim 54, wherein the refractive index difference is greater than about 10%. ルミネセント物質が、少なくとも1種の蛍光物質と残光特徴を有する少なくとも1種の燐光物質を含み、フィラメントおよび繊維からなる群より選択される、請求項1または2に記載の物品。   The article of claim 1 or 2, wherein the luminescent material comprises at least one phosphor and at least one phosphor having afterglow characteristics and is selected from the group consisting of filaments and fibers. 対象の上または対象の中での使用に適合されており、フィルム、スリットフィルム、繊維、ドット、およびフィブリルからなる群より選択される、請求項57記載の物品。   58. The article of claim 57, wherein the article is adapted for use on or in a subject and is selected from the group consisting of films, slit films, fibers, dots, and fibrils. 繊維、フィルム、またはスリットフィルムが、分散されるかまたは組込まれる対象の長さまたは幅の寸法と実質的に等しい平均長さを有する、請求項58記載の物品。   59. The article of claim 58, wherein the fiber, film, or slit film has an average length that is substantially equal to the length or width dimension of the object to be dispersed or incorporated. フィブリルまたはドットが、分散されるかまたは組込まれる対象の長さまたは幅の寸法より実質的に小さい平均最大寸法を有する、請求項58記載の物品。   59. The article of claim 58, wherein the fibrils or dots have an average maximum dimension that is substantially less than the length or width dimension of the object to be dispersed or incorporated. フィブリルまたはドットが、分散されるかまたは組込まれる対象の厚さより実質的に小さい厚さを有する、請求項60記載の物品。   61. The article of claim 60, wherein the fibrils or dots have a thickness that is substantially less than the thickness of the object to be dispersed or incorporated. 対象が、フィルムおよびシートからなる群より選択される少なくとも1種の構造的要素を含む、請求項58記載の物品。   59. The article of claim 58, wherein the subject comprises at least one structural element selected from the group consisting of films and sheets. 少なくとも1つのその表面が、少なくとも1つのイメージ、タイプフェイス、および少なくとも1つのイメージとタイプフェイスの混合からなる群より選択される形態の情報を組込むのに適している、請求項62記載の物品。   64. The article of claim 62, wherein the at least one surface is suitable for incorporating information in a form selected from the group consisting of at least one image, a typeface, and a mixture of at least one image and typeface. 対象が、紙幣、銀行券、流通証券、パスポート、免許、身分証明証書、クレジットカード、デビットカード、およびバーコードからなる群より選択される、請求項63記載の物品。   64. The article of claim 63, wherein the object is selected from the group consisting of banknotes, banknotes, circulation securities, passports, licenses, identification cards, credit cards, debit cards, and barcodes. 次のとおり記載することができる本出願の具体的態様:
1.マトリックス成分を含む不正防止物品であって、該成分中:
(A)少なくとも1種の粒子散乱着色剤が分散されており;そして、
(B)少なくとも1種のルミネセント物質が分散されており、
ここで:
(1)前記少なくとも1種の粒子散乱着色剤は、半導体、金属導電体、金属酸化物、金属塩またはそれらの混合物からなる群より選択される粒子を含み;
(2)前記少なくとも1種の粒子散乱着色剤の平均断面サイズは、最小寸法において約0.2ミクロン未満であり;
(3)前記ポリマーマトリックス成分は、スペクトルの可視光線領域において実質的に非吸光性であり;
(4)前記粒子散乱着色剤は、380〜750ナノメートルにおいて透過光の強度比が最小となり、これは、約20ミクロンを超える平均粒子サイズを有する同一の半導体、金属導電体、金属酸化物、金属塩またはそれらの混合物について得られたものと比較して、少なくとも10ナノメートルシフトしており;そして、
(5)前記ルミネセント物質は、少なくとも1種の蛍光物質、少なくとも1種の燐光物質、少なくとも1種の蛍光物質と少なくとも1種の燐光物質との混合物からなる群より選択され、ここで前記ルミネセント物質は、約200〜約2,000ナノメートルの電磁スペクトル領域から選択される少なくとも1つの波長により励起されたとき、ルミネセントスペクトルの応答ピークを示し;そして、
(6)前記粒子散乱着色剤粒子が、金、白金、銅、アルミニウム、鉛、パラジウム、銀、ロジウム、オスミウム、イリジウム、ならびにそれらの合金および混合物からなる群より選択される金属導電体を含み;
(7)前記マトリックス成分が、ポリマー、セルロース性組成物、およびガラスからなる群より選択され;
ここで:
(a)前記ルミネセント物質が、少なくとも1種の蛍光物質と残光特徴を有する少なくとも1種の燐光物質とを含み;
(b)前記少なくとも1種の燐光物質と残光特徴を有する少なくとも1種の燐光物質とが、約0.5〜約15重量パーセントの全体濃度で前記マトリックス中に存在し;
(c)前記物品が、フィラメント、繊維、フィルム、スリットフィルム、ドット、およびフィブリルからなる群より選択され、前記物品が、対象に関して使用するのに適合されており;
(d)前記対象が、少なくとも1種のイメージ、タイプフェイス、および少なくとも1種のイメージとタイプフェイスとの混合からなる群より選択される情報を、少なくとも1つのその表面上に受容するように適合された少なくとも1種の構造的要素を含み;
(e)前記対象が、紙幣、銀行券、流通証券、パスポート、免許、身分証明証書、クレジットカード、デビットカード、およびバーコードからなる群より選択される、前記不正防止物品。
Specific embodiments of the present application that can be described as follows:
1. An anti-fraud article comprising a matrix component, wherein:
(A) at least one particle scattering colorant is dispersed; and
(B) at least one luminescent material is dispersed;
here:
(1) The at least one particle scattering colorant comprises particles selected from the group consisting of semiconductors, metal conductors, metal oxides, metal salts or mixtures thereof;
(2) the average cross-sectional size of the at least one particle scattering colorant is less than about 0.2 microns in the smallest dimension;
(3) the polymer matrix component is substantially non-absorbing in the visible light region of the spectrum;
(4) The particle scattering colorant has a minimum intensity ratio of transmitted light at 380-750 nanometers, which is the same semiconductor, metal conductor, metal oxide, having an average particle size greater than about 20 microns, A shift of at least 10 nanometers compared to that obtained for the metal salt or mixture thereof; and
(5) The luminescent material is selected from the group consisting of at least one phosphor, at least one phosphor, and a mixture of at least one phosphor and at least one phosphor, wherein The cent material exhibits a response peak of the luminescent spectrum when excited by at least one wavelength selected from the electromagnetic spectral region of about 200 to about 2,000 nanometers; and
(6) the particle scattering colorant particles comprise a metal conductor selected from the group consisting of gold, platinum, copper, aluminum, lead, palladium, silver, rhodium, osmium, iridium, and alloys and mixtures thereof;
(7) the matrix component is selected from the group consisting of a polymer, a cellulosic composition, and glass;
here:
(A) the luminescent material includes at least one fluorescent material and at least one phosphor having afterglow characteristics;
(B) the at least one phosphor and at least one phosphor having afterglow characteristics are present in the matrix at a total concentration of about 0.5 to about 15 weight percent;
(C) the article is selected from the group consisting of filaments, fibers, films, slit films, dots, and fibrils, and the article is adapted for use with a subject;
(D) the object is adapted to receive on the at least one surface thereof information selected from the group consisting of at least one image, a typeface, and a mixture of at least one image and typeface; At least one structural element that has been made;
(E) The fraud prevention article, wherein the object is selected from the group consisting of banknotes, banknotes, circulation securities, passports, licenses, identification cards, credit cards, debit cards, and barcodes.
JP2003554955A 2001-12-20 2002-12-17 Anti-tamper articles containing multiple response physical colorants Withdrawn JP2005521798A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34280301P 2001-12-20 2001-12-20
US30505502 2002-12-02
PCT/US2002/040173 WO2003054259A1 (en) 2001-12-20 2002-12-17 Security articles comprising multi-responsive physical colorants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005521798A true JP2005521798A (en) 2005-07-21

Family

ID=34840872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003554955A Withdrawn JP2005521798A (en) 2001-12-20 2002-12-17 Anti-tamper articles containing multiple response physical colorants

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005521798A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327042A (en) * 2006-05-11 2007-12-20 Sk Kaken Co Ltd Method for producing colored structure
JP2011504520A (en) * 2007-10-26 2011-02-10 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Security element
JP5274020B2 (en) * 2005-12-19 2013-08-28 国際先端技術総合研究所株式会社 Authentic card
KR20190070596A (en) * 2017-12-13 2019-06-21 한국조폐공사 Engineering plastic product comprising photoluminescent material and method for determining authenticity of the same
JP2020518734A (en) * 2017-05-02 2020-06-25 クライム・サイエンス・テクノロジー Use of 4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene for the production of fluorescent fibers
CN115404565A (en) * 2021-05-28 2022-11-29 财团法人纺织产业综合研究所 Optical discoloration resistance thermal fiber and preparation method thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5274020B2 (en) * 2005-12-19 2013-08-28 国際先端技術総合研究所株式会社 Authentic card
JP2007327042A (en) * 2006-05-11 2007-12-20 Sk Kaken Co Ltd Method for producing colored structure
JP2011504520A (en) * 2007-10-26 2011-02-10 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Security element
JP2020518734A (en) * 2017-05-02 2020-06-25 クライム・サイエンス・テクノロジー Use of 4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene for the production of fluorescent fibers
JP7159206B2 (en) 2017-05-02 2022-10-24 クライム・サイエンス・テクノロジー Use of 4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene for the manufacture of fluorescent fibers
KR20190070596A (en) * 2017-12-13 2019-06-21 한국조폐공사 Engineering plastic product comprising photoluminescent material and method for determining authenticity of the same
KR102055397B1 (en) * 2017-12-13 2019-12-12 한국조폐공사 Engineering plastic product comprising photoluminescent material and method for determining authenticity of the same
CN115404565A (en) * 2021-05-28 2022-11-29 财团法人纺织产业综合研究所 Optical discoloration resistance thermal fiber and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030194578A1 (en) Security articles comprising multi-responsive physical colorants
US6150019A (en) Colored articles and compositions and methods for their fabrication
US6893489B2 (en) Physical colored inks and coatings
US9423545B2 (en) Mask processing using films with spatially selective birefringence reduction
AU2009222066B2 (en) Color shifting multilayer polymer fibers and security articles containing color shifting multilayer polymer fibers
El-Newehy et al. Development of luminescent solution blown spun nanofibers from recycled polyester waste toward dual-mode fluorescent photochromism
JP2005521798A (en) Anti-tamper articles containing multiple response physical colorants
EP1446528B1 (en) Security paper and security articles
EP1607520B1 (en) Security paper provided with a security feature exhibiting luminescence
Mogharbel et al. Preparation of dual mode encoding photochromic electrospun glass nanofibers for anticounterfeiting applications
CN110709540A (en) Use of 4-boron-3 a,4 a-diaza-s-indene for producing fluorescent fibers
Al-Senani et al. Immobilization of rare-earth phosphor in electrospun nanofibrous label of cellulose acetate and polylactic acid biocomposite for information encryption
KR20000073411A (en) Security plastic film mixed security fiber and its manufacturing process

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051122

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070307