JP2021001942A - 透明樹脂成形体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】判別方法が簡易で、より簡易な製造方法により製造可能な真贋認証用の透明樹脂成形体を提供する。【解決手段】気泡を含有しない透明樹脂マトリクス２中に、粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有する透明樹パターン１を内包させた透明樹脂成形体とする。【選択図】図１

Description

本発明は、真贋認証に用いられる透明樹脂成形体とその製造方法に関する。

近年、模倣品対策の一環として、紙やプラスチック等の人工物について、個体に固有且つランダムな物理的特徴を計測して固体認証する人工物メトリクス技術が開発されており、例えば、特許文献１には、ガラスマトリクス中に直径が０．１μｍ以上の気泡や結晶物をマーカーとして分散させることで、化学耐久性や耐候性を向上させた真贋認証用ガラスチップが開示されている。

国際公開第２０１６／１８５９７７号パンフレット

特許文献１に開示されたガラスチップは、ガラスマトリクス中に含まれる気泡や結晶物の大きさと個数とを計測することで真贋が判別されるが、その際には、拡大レンズを備えたカメラでガラスチップを撮影し、画像処理ソフトを用いて得られた画像を分析する必要があり、判別作業が煩雑であった。また、ガラスマトリクス中に気泡や結晶物を内包させるためには、ガラスを溶融する高温工程が必要で、より簡易な製造方法が求められていた。

本発明の課題は、上記問題を解決し、判別方法が簡易で、より簡易な製造方法により製造可能な真贋認証用の透明樹脂成形体とその製造方法を提供することにある。

本発明の第一は、所定の形状を有する透明樹脂パターンと、前記透明樹脂パターンの少なくとも一部を被覆する透明樹脂マトリクスと、からなり、前記透明樹脂パターンが、粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有することを特徴とする透明樹脂成形体である。

本発明の透明樹脂成形体においては、下記の構成を好ましい態様として含む。
前記透明樹脂パターンの全光線透過率が７５％以上、拡散光線透過率が４．０％以下である。
ヘイズが４．０以下である。
前記透明樹脂パターンの拡散光線透過率は、前記透明樹脂マトリクスの拡散光線透過率よりも高い。
前記気泡の粒径が３００ｎｍ以下である。
前記透明樹脂パターン及び前記透明樹脂マトリクスが無溶剤型樹脂の硬化物からなる。

本発明の第二は、所定の形状の型枠を用いて、表面に所定の形状の凹部を有する第一の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
前記凹部に、ウルトラファインバブル発生器によって気泡を発生させた硬化性透明樹脂材を注入して硬化させ、透明樹脂パターンを形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする透明樹脂成形体の製造方法である。

本発明の第三は、ウルトラファインバブル発生器によって硬化性透明樹脂材中に気泡を発生させた後に硬化させ、所定の形状を有する透明樹脂パターンを形成する工程と、
第一の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
前記第一の透明樹脂マトリクス上に前記透明樹脂パターンを載置し、前記透明樹脂パターンの少なくとも一部を被覆する第二の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
を有することを特徴とする透明樹脂成形体の製造方法である。

上記本発明の透明樹脂成形体の製造方法においては、前記硬化性透明樹脂材が無溶剤型樹脂であることを好ましい態様として含む。

本発明の透明樹脂成形体は、指向性の高い光を照射することにより透明樹脂パターンが光散乱によって浮き上がり、目視で容易に観察されるため、真贋の判別作業が容易である。また、硬化性透明樹脂材中にウルトラファンバブルを発生させるだけで透明樹脂パターンを作製することができ、高温工程を経ないため、製造も容易である。よって、透明樹脂パターンのパターン変更も容易であり、安価に提供することができる。

本発明の透明樹脂成形体の一実施形態を示す模式図である。 本発明の透明樹脂成形体の製造工程の一例を示す断面模式図である。 本発明の透明樹脂成形体の製造工程の他の例を示す断面模式図である。

本発明の透明樹脂成形体は、透明樹脂パターンと透明樹脂マトリクスとを有し、該透明樹脂マトリクスが透明樹脂パターンの少なくとも一部を被覆しており、該透明樹脂パターンは粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有している。

国際標準化機構（ＩＳＯ）において、直径１μｍ未満の微小な泡をウルトラファインバブル（ＵＦＢ）と定義されている。このＵＦＢを水などの液中に発生させると、ＵＦＢは帯電してブラウン運動により液中を浮遊しており、数週間から数か月間といった長期間、液中に存在する。ＵＦＢは粒径が可視光の波長よりも小さいことから、ＵＦＢを含む液体は、通常の可視光に対しては透明性を示すが、レーザー光やＬＥＤ光などの指向性の強い光を照射した場合には、ＵＦＢの空孔で光の散乱が生じる。

本発明は係るＵＦＢを用いた透明樹脂成形体である。図１に、本発明の透明樹脂成形体の一実施形態を模式的に示す。図１（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は（ａ）中の矢印Ａ方向から見た上面図、（ｃ）は（ａ）中の矢印Ｂ方向から見た側面図、（ｄ）は（ａ）中の矢印Ｃ方向から見た正面図である。図１中、１は透明樹脂パターン、２は透明樹脂マトリクスであり、透明樹脂パターン１はＫ字型に形成されている。

尚、図１においては、透明樹脂マトリクス２は透明樹脂パターン１を内包しているが、本発明においては、透明樹脂マトリクス２は透明樹脂パターン１の少なくも一部を被覆していればよく、図１の如く、樹脂パターン１全体を被覆して内包する形態には限定されない。即ち、樹脂パターン１の一部が透明樹脂成形体の表面に露出していても構わない。

本発明に係る透明樹脂パターン１はＵＦＢを含有しているため、レーザー光やＬＥＤ光を照射すると光散乱を生じる。一方、透明樹脂マトリクス２はＵＦＢを内包していないため、レーザー光やＬＥＤ光を照射しても光散乱を生じない。そのため、本発明の透明樹脂成形体は、通常は透明で透明樹脂パターン１は観察されないが、レーザー光やＬＥＤ光を照射すると透明樹脂パターン１のみが明るく観察される。

本発明において、透明樹脂パターン１に含有されるＵＦＢの粒径は、小さすぎると光散乱性が得にくくなるが、５０ｎｍ以上であれば光散乱性が得られる。後述するＵＦＢ発生器により発生させた場合、粒径のピークは１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、良好な光散乱性を発揮する。また、透明樹脂パターン１が高い透明性を得る上で、ＵＦＢの粒径は３００ｎｍ以下が好ましい。透明樹脂パターン１中の、即ち固体中のＵＦＢの粒径は、小角Ｘ線散乱法によって測定することができる。

透明樹脂パターン１は、高い透明性の観点から、全光線透過率は７５％以上が好ましく、望ましくは９０％以上であり、拡散光線透過率は４．０％以下が好ましく、２．０％以下が望ましく、ヘイズは４．０以下が好ましく、望ましくは２．０以下である。係る範囲で、ＵＦＢを含有させることが好ましい。

また、透明樹脂マトリクス２についても、全光線透過率は７５％以上が好ましく、望ましくは９０％以上であり、拡散光線透過率は４．０％以下が好ましく、２．０％以下が望ましく、ヘイズは４．０以下が好ましく、望ましくは２．０以下である。
尚、透明樹脂パターン１の拡散構成透過率は、透明樹脂マトリクス２の拡散光線透過率よりも高いことが望ましい。

透明樹脂パターン１の製造方法は、透明樹脂材中にＵＦＢを発生させて固定化させ得る方法であれば、特に限定されないが、市販のＵＦＢ発生器によって硬化性透明樹脂材にＵＦＢを発生させ、該硬化性透明樹脂材を硬化させることでＵＦＢを固定化することができる。ＵＦＢ発生器によってＵＦＢを発生させる上で、硬化性透明樹脂材の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上、５０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。１０ｍＰａ・ｓ以上でＵＦＢの安定性が高くなり、５０００ｍＰａ・ｓ以下であればマイクロサイズの気泡が消滅しやすく、高い透明性が得られる。

また、硬化性透明樹脂材は、溶剤分が少ない方が好ましく、全く溶剤が含まれない、無溶剤型の液状樹脂が望ましく、また、加熱や紫外光、可視光などの活性エネルギー照射により反応硬化する化合物を含む。具体的には、熱硬化性樹脂（シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂）、二液混合樹脂（上記熱硬化性樹脂主剤に硬化剤を混合した樹脂材）、光硬化性樹脂（アクリレート樹脂）が挙げられる。好ましくは、常温（２５℃±１５℃）で硬化する二液型シリコーン樹脂が挙げられる。

尚、透明樹脂マトリクス２についても、透明樹脂パターン１と同じ硬化性透明樹脂材が好ましく用いられるが、透明樹脂パターン１との接着性が良好な樹脂材料であれば好ましく用いられる。

ＵＦＢ発生器としては、市販の旋回液流式、せん断式、加圧溶解式、超音波キャビティーション式等、いずれの方式の発生器を用いてもよいが、ＵＦＢと同時に粒径が１μｍ以上のマイクロバブル（ＭＢ）が発生する場合があり、ＭＢを含む樹脂成形体では透明性が低下するため、ＭＢが発生する場合には、ＭＢが自然脱泡した後に硬化性透明樹脂材が硬化するように、硬化性透明樹脂材の硬化時間を調整することが望ましい。

ＵＦＢ発生器で硬化性透明樹脂材に導入するガスとしては、空気、酸素、窒素、二酸化炭素など、任意の気体を用いることができる。

また、透明樹脂マトリクス２は、透明樹脂パターン１と同じ透明樹脂材で構成されていることが好ましく、よって、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。

本発明の透明樹脂成形体の製造方法として、例えば、以下の２通りが挙げられる。尚、本発明においては、以下の実施形態に限定されるもではない。

第一の製造方法
（１−１）所定の形状の型枠を用いて、表面に所定の形状の凹部を有する第一の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
（１−２）前記凹部に、ウルトラファインバブル発生器によってウルトラファインバブルを発生させた硬化性透明樹脂材を注入して硬化させ、透明樹脂パターンを形成する工程と、を有する。
さらに、必要に応じて、
（１−３）前記第一の透明樹脂マトリクスの前記表面と前記透明樹脂パターン表面の少なくとも一部を覆う第二の透明樹脂マトリクスを形成する工程を有する。ここで、第二の透明樹脂マトリクスで前記透明樹脂パターンの表面を全て覆うと、透明樹脂マトリクスで透明樹脂パターンを内包した透明樹脂成形体が得られる。

第二の製造方法
（２−１）ＵＦＢ発生器によって第一の硬化性透明樹脂材中にＵＦＢを発生させた後に硬化させ、所定の形状を有する透明樹脂パターンを形成する工程と、
（２−２）第一の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
（２−３）前記第一の透明樹脂マトリクス上に前記透明樹脂パターンを載置し、前記透明樹脂パターンの少なくとも一部を覆う第二の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、を有する。ここで、第二の透明樹脂マトリクスで透明樹脂パターン表面を全て覆うと、透明樹脂マトリクスで透明樹脂パターンを内包した透明樹脂成形体が得られる。
尚、上記（２−１）と（２−２）とは順序が逆でも、同時でもかまわない。

図２は、上記第一の製造方法の製造工程の一例を示す断面模式図である。以下に各工程を説明する。
（１−１）図２（ａ）に示すように、型枠１１内にＵＦＢを含まない硬化性透明樹脂材１３を入れ、目的とする透明樹脂パターン１の形状に対応したパターンを有する型枠１２を硬化性透明樹脂材１３の表面に押し付けて硬化性透明樹脂材１３を硬化させる。型枠１２を外すと、図２（ｂ）に示すように、透明樹脂パターン１の形状に対応した凹部１４を表面に有する第一の透明樹脂マトリクス２’が得られる。
（１−２）図２（ｂ）の凹部１４に、図２（ｃ）に示すように、ＵＦＢ発生器によってＵＦＢを発生させた硬化性透明樹脂材１５を注入し、硬化させて透明樹脂パターン１を得る。
（１−３）図２（ｄ）に示すように、第一の透明樹脂マトリクス２’表面と透明樹脂パターン１の表面にＵＦＢを含まない硬化性透明樹脂材１３（上記（１−１）で用いたものと同じ）を積層し、硬化させて第二の透明樹脂マトリクスを形成する。第二の透明樹脂マトリクスは第一の透明樹脂マトリクス２’と一体化して、透明樹脂パターン１を内包する透明樹脂マトリクス２となり、本発明の透明樹脂成形体が得られる（図２（ｅ））。

図３は、上記第二の製造方法の製造工程の一例を示す断面模式図である。以下に各工程を説明する。
（２−１）図３（ａ）に示すように、透明樹脂パターン１の形状を有する型枠２１に、ＵＦＢ発生器によってＵＦＢを発生させた硬化性透明樹脂材１５を入れて硬化させ、透明樹脂パターン１を形成する。
（２−２）図３（ｂ）に示すように、型枠１１内にＵＦＢを含まない硬化性透明樹脂材１３を入れて硬化させ、第一の透明樹脂マトリクス２’を形成する。
（２−３）図３（ｃ）に示すように、上記（２−２）で形成した第一の透明樹脂マトリクス２’上に、上記（２−１）で形成した透明樹脂パターン１を載置する。
（２−４）図３（ｄ）に示すように、第一の透明樹脂マトリクス２’及び透明樹脂パターン１上に、ＵＦＢを含まない硬化性透明樹脂材１３（上記（２−２）で用いたものと同じ）を積層し、硬化させて第二の透明樹脂マトリクスを形成する。第二の透明樹脂マトリクスは第一の透明樹脂マトリクス２’と一体化して、透明樹脂パターン１を内包する透明樹脂マトリクスとなり、本発明の透明樹脂成形体が得られる（図３（ｅ））

本発明の透明樹脂成形体の製造方法としては上記製造工程以外にも、ＵＦＢを含む硬化性透明樹脂材をインクとして用いた印刷により所定のパターンを描画して硬化させて透明樹脂パターンとする方法が挙げられる。

硬化性透明樹脂材Ａ：二液硬化性シリコーン樹脂及び硬化剤（いずれも「ＹＥ５８２２（Ｂ）」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）を二液硬化性シリコーン樹脂：硬化剤＝９：１の質量比で混合して硬化性透明樹脂材Ａを調製した。

ＵＦＢ含有硬化性透明樹脂材Ｂ：上記硬化性透明樹脂材Ａに、ＵＦＢ発生器（ループ流式ノズル、有限会社ＯＫエンジニアリング製）によりＵＦＢを発生させてＵＦＢ含有硬化性透明樹脂材Ｂとした。

上記硬化性透明樹脂材Ａ及びＵＦＢ含有硬化性透明樹脂材Ｂを室温（２０℃）にて硬化させた透明樹脂成形体の全光線透過率、拡散光線透過率、ヘイズをヘーズ・透過率・反射率計（株式会社村上色彩技術研究所製）を用いて測定した。測定結果を表１に示す。測定方法は以下の通りである。

（実施例１）
硬化性透明樹脂材Ａをポリスチレン製シャーレに高さ半分まで入れ、お椀形状の型を置いて室温（２０℃）にて硬化させ、第一の透明樹脂マトリクスを形成した。硬化後に上記型を外すと、お椀型の凹部が形成されており、係る凹部にＵＦＢ含有硬化性透明樹脂材Ｂを入れて室温（２０℃）にて硬化させ、透明樹脂パターンを得た。

上記第一の透明樹脂マトリクスと透明樹脂パターン上に、さらに硬化性透明樹脂材Ａを入れて室温（２０℃）にて硬化させ、第二の透明樹脂マトリクスを形成した。シャーレから硬化物を取り出すと、均一な透明性を有する透明樹脂成形体が得られた。

得られた透明樹脂成形体にＬＥＤ白色光を照射すると、透明樹脂成形体内にお椀形状が明るく浮き上がって目視で観察された。

（実施例２）
硬化性透明樹脂材Ａをポリスチレン製シャーレに高さ半分まで入れて室温（２０℃）にて硬化させ、第一の透明樹脂マトリクスを形成した。別途、上記ＵＦＢ含有硬化性透明樹脂材Ｂを型枠に入れて室温（２０℃）にて硬化させ、文字パターンの透明樹脂パターンを形成した。

上記第一透明樹脂マトリクスの上に、上記透明樹脂パターンを載せ、該透明樹脂パターンを覆い隠すように、上記硬化性透明樹脂材Ａをシャーレに注いで室温（２０℃）にて硬化させ、第二の透明樹脂マトリクスを形成した。シャーレから硬化物を取り出すと、均一な透明性を有する透明樹脂成形体が得られた。

得られた透明樹脂成形体にＬＥＤ白色光を照射すると、透明樹脂成形体内に文字パターンが明るく浮き上がって目視で観察された。

（比較例１）
凹部に硬化性透明樹脂材Ａを入れて硬化させる以外は実施例１と同様にして透明樹脂成形体を形成した。得られた透明樹脂成形体は均一な透明性を有していたが、ＬＥＤ白色光を照射しても、お椀型の光散乱は観察されなかった。

（比較例２）
透明樹脂パターンを硬化性透明樹脂材Ａで形成する以外は実施例２と同様にして透明樹脂成形体を形成した。得られた透明樹脂成形体は均一な透明性を有していたが、ＬＥＤ白色光を照射しても、文字パターンの光散乱は観察されなかった。

１：透明樹脂パターン、２：透明樹脂マトリクス、２’：第一の透明樹脂マトリクス、１１，１２，２１：型枠、１３：ＵＦＢを含まない硬化性透明樹脂材、１４：凹部、１５：ＵＦＢを含む硬化性透明樹脂材

Claims (9)

1. 所定の形状を有する透明樹脂パターンと、前記透明樹脂パターンの少なくとも一部を被覆する透明樹脂マトリクスと、からなり、前記透明樹脂パターンが、粒径が５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の気泡を含有することを特徴とする透明樹脂成形体。
2. 前記透明樹脂パターンの全光線透過率が７５％以上、拡散光線透過率が４．０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の透明樹脂成形体。
3. ヘイズが４．０以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の透明樹脂成形体。
4. 前記透明樹脂パターンの拡散光線透過率は、前記透明樹脂マトリクスの拡散光線透過率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の透明樹脂成形体。
5. 前記気泡の粒径が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の透明樹脂成形体。
6. 前記透明樹脂パターン及び前記透明樹脂マトリクスが無溶剤型樹脂の硬化物からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の透明樹脂成形体。
7. 所定の形状の型枠を用いて、表面に所定の形状の凹部を有する第一の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
   前記凹部に、ウルトラファインバブル発生器によって気泡を発生させた硬化性透明樹脂材を注入して硬化させ、透明樹脂パターンを形成する工程と、
   を少なくとも有することを特徴とする透明樹脂成形体の製造方法。
8. ウルトラファインバブル発生器によって硬化性透明樹脂材中に気泡を発生させた後に硬化させ、所定の形状を有する透明樹脂パターンを形成する工程と、
   第一の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
   前記第一の透明樹脂マトリクス上に前記透明樹脂パターンを載置し、前記透明樹脂パターンの少なくとも一部を被覆する第二の透明樹脂マトリクスを形成する工程と、
   を有することを特徴とする透明樹脂成形体の製造方法。
9. 前記硬化性透明樹脂材が無溶剤型樹脂であることを特徴とする請求項７又は８に記載の製造方法。

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