JPH09503169A - 有色材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 有色材料が、カイラル液晶ポリマーの複数の実質的に平行な薄層（２、３）を有する。この材料は、薄層の表面に直角な方向から見たときは青色に見え、斜めの角度から見ると赤に見える。この薄層は、複数の重ね合わせた層の形を取り、表面に直角な方向の角度から見たとき、１つの層は青色光を反射し他の層は赤外線を反射し、斜めの角度から見たとき、１つの層は紫外線を反射し、他の層は赤色光を反射する。この薄層はそれらに代えて、フレークの形を取ることができ、各フレークは１つの薄層又は複数の層を有し、光透過性媒体中に分散され、例えば、セキュリティーマーク形成対象物用の又は化粧品のインクを形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】 有色材料 本発明は、第１の種類の配向されたカイラル液晶ポリマー（ＣＬＣＰ）薄層及 び第２の種類の配向されたカイラル液晶ポリマー（ＣＬＣＰ）薄層を有し、各薄 層は、ある与えられた角度から見ると各波長バンドの光を反射し、室温で固体で あり、第１の種類の薄層は、その表面に直角な方向から見ると赤外線を反射し、 その表面に直角な方向からある角度をなす方向から見ると可視光線を反射するＣ ＬＣＰを有する。 米国特許Ｎo.４８９３９０６は、パネル上に被覆されたコレステリック液晶ポ リマー（ＣＬＣＰｓ）の層を有し、異なった角度から見たとき、興味のある色効 果を作りだす。しかしながら、そのような色効果（「垂直イリデンス（ｎｏｒｍ ａｌ ｉｒｉｄｅｓｃｅｎｃｅ）」）は、常に比較的長い波長（その層に直角な 方向から見たとき）から、比較的短い波長（直角方向からある角度をなす方向か ら見たとき）に移動する。同じ色効果は、他の方法、例えば多層干渉層を用いて 作りだすことができ、それらの効果は可視スペクトルの１つより多くの波長バン ドの同時反射によってしばしば引き起こすことができる。しかしながら、この場 合層の厚さを非常に厳格に調節しなければならず、製作が高価となる。そのよう な層は多数の異なった方法で作りだすことができ、それ故、セキュリティー（ｓ ｅｃｕｒｉｔｙ）マーク対象物に使用するときは偽造者によってコピーされ得る 。 本発明の目的はこれらの欠点を緩和することを可能にすることである。 本発明の他の目的はセキュリティーマークを付ける対象品用の有色材料を提供 することである。 本発明の他の目的は、装飾用途、例えば包装又は化粧品用の有色材料を提供す ることである。 本発明によれば、最初に定義された有色材料は、第２の種類の薄層が、その表 面に直角な方向から見たとき可視光線を反射し、その表面に直角な方向から更に ある角度をなす方向から見たとき、紫外線を反射するＣＬＣＰからなり、前記薄 層はフレークの形をしていることを特徴とする。 本発明の第２の態様によれば、光透過性媒体、及びそのなかに分散された複数 の配向されたＣＬＣＰフレークを有する着色材料が提供され、このフレークは（ ａ）第１の種類の配向されたＣＬＣＰ薄層及び第２の種類の配向されたＣＬＣＰ 薄層、又は（ｂ）これら両方の層の複合体のいずれかからなり；このＣＬＣＰは 室温で固体であり、ある与えられた角度から見たとき各波長バンドの光を反射し 、第１の種類の薄層は、その表面に直角の方向から見ると赤外線を反射し、その 表面に直角な方向からある角度をなす方向から見ると可視光線を反射するもので あって、前記第２の種類の薄層が、その表面に直角の方向から見ると可視光線を 反射し、その表面に直角の方向から更に或る角度をなす方向から見ると紫外線を 反射するＣＬＣＰからなることを特徴とするものである。 この有色材料は、例えば複数の層、又は単層のもしくは複数の層を有する複数 のフレークであって光透過性媒体中に分散されたものの形を取ってもよい。その ようなフレーク及び光透過性媒体を有する材料は化粧品として、又はセキュリテ ィーマークを形成する対象物用のインクとして使用できる。 本発明の具体例を、添付の図面を参照して単なる例によって説明 する。 図１は第１の具体例の断面図を示す。 図２は第２の具体例の断面図を示す。 図３は第３の具体例の断面図を示す。 図１に示す第１の具体例において、有色材料は第１の種類（赤外左旋性円偏光 反射）の第１のカイラル液晶ポリマー薄層２、及び第２の種類（青色左旋性円偏 光反射）の第２のＣＬＣＰ薄層を含む。但し、可視光を吸収する黒いプラスチッ クシート１上の連続的な実質的に平行な層として形成されている。層２は、その 表面に直角な方向から見ると、左旋性円偏光近赤外線を反射し、この表面に直角 な方向からある角度をなす方向から見たとき、左旋性円偏光のより短波長の可視 光線（今回の場合赤）を反射する。層３は、その表面に直角な方向から見ると、 左旋性円偏光可視光線（青色）を反射し、この表面に直角な方向からある角度を なす方向から見たとき、左旋性円偏光紫外線を反射する。他のすべての波長及び 偏光状態は、これら層を実質的に透過し、シート１に吸収される。層２はコレス テリック液晶ポリマーＷａｃｋｅｒ ＬＣ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ＣＣ３７６７か らなり、層３はコレステリック液晶ポリマーＷａｃｋｅｒ ＬＣ Ｓｉｌｉｃｏ ｎｅ ＣＣ３９３９からなる。 図１の有色材料は以下のようにして調製する。層２のＣＬＣＰを光開始剤と混 合し、ドクターブレードを用いてスペーサーの間でシート１上に拡げる。この操 作の間、このシートを７０℃のホットプレート上に置く。これは配向されたＣＬ ＣＰ層を形成する。次いで、温度を７０℃に一定に保ちながら、紫外線に暴露す ることにより、このＣＬＣＰを架橋する。次いで、層３を同様に調製し、層２上 に配向させ、この組み立て品を室温に冷却し、その後第２層を紫外線架橋させる 。 この具体例をこの複数の層の主平面に直角に見ると、青色に見えるであろう。 何故なら、第２の種類の薄層が青色の光を反射し、第１の種類の薄層は赤外線を 反射し従って透明に見えるからである。もし、この有色材料を回転し、これら薄 層を斜めから見ると、第２の種類の薄層から反射される青色の光は段々と紫外線 に移動し、従って透明になる。同時に、第１の種類の薄層から反射される赤外線 は段々と可視光線スペクトルの赤色部分に移動し、こうして赤色に見えるであろ う。各波長バンドの正確なスペクトル位置を注意深く選択することによって、赤 外反射光が可視スペクトル中に移動するのと同じ角度で、青色に反射する光が可 視光線スペクトルから移動して外に出る。これは、観察角の増加と共に反射光の 波長が短くなる複数の層を用いたのでは通常は観測できないハッキリした「逆イ リデッセント（ｒｅｖｅｒｓｅ ｉｒｉｄｅｓｃｅｎｔ）」効果を与える。こう して、「正規イリデッセンス（ｎｏｒｍａｌ ｉｒｉｄｅｓｃｅｎｃｅ）」に較 べたとき、観測角が増すにつれて色変化が逆になる。色の変化が起こる角度は、 スペクトル中の複数の特異な点で各波長バンドを有するポリマーを選ぶことによ って変化させることができる。 図２に示す第２の具体例において、基体４上に設けられた有色物質は、光透過 性媒体５と共に複数の薄いフレーク６、７の組を有するインクによって構成され る。これらフレークは、およそ幅６０μm、奥行き４０μm、厚さ１０μmの単一 のＣＬＣＰ層の形をしている。フレーク６は、それらの表面に直角な方向から見 ると、左旋性の円偏光赤外線を反射し、斜めの角度から見たとき左旋性の円偏光 赤色光を反射する。フレーク７は、それらの表面に直角な方向から見ると、左旋 性の円偏光青色光を反射し、斜めの角度から見たとき左旋性の円偏光紫外線を反 射する。全ての他の波長及び偏光状態 は、これらフレークを実質的に透過する。フレーク６はＷａｃｋｅr ＬＣ Ｓ ｉｌｉｃｏｎｅ ＣＣ３７６７からなり、フレーク７はＷａｃｋｅｒ ＬＣ Ｓ ｉｌｉｃｏｎｅ ＣＣ３９３９からなる。この実施例における光透過性媒体は透 明なネイルワニス（ｎａｉｌ ｖａｒｎｉｓｈ）であるが、多数の異なった材料 、例えば石油ゼリー、エポキシ樹脂、シリコーンゴム、セルロースアセテートブ チレート（又はＰＶＣ）＋メチルエチルケトン、又はポリビニルアルコール及び 水を代替物として使用できる。 このＣＬＣＰのフレーク６は次のようにして作ることができる。光学的に平坦 な表面を有する２つの清浄なガラスプレートをスピンコートによりナイロンの薄 い層で覆う。これらの層をビロード又は絹の布でこすり、ＣＬＣＰの中間相形成 基（ｍｅｓｏｇｅｎｉｃ ｇｒｏｕｐｓ）の配向した層を与える（この技術は液 晶ディスプレー製造について周知である）。厚さ５０μｍの２つの自己接着性テ ープを各プレートの主表面の相対する端に設け、３３部の未架橋ＣＬＣＰを６６ 部のトルエンに溶解し約１部の光開始剤を加えたものを、ドクターブレード又は スペーサーで支持された絞り出し器を用いて表面に均一に塗布し拡げた。このテ ープスペーサーをガラスプレートから除き、次いで、このプレートを真空オーブ ン中に並べて置き、溶媒を追い出した。次いで、このプレートを、これらプレー トの間の各コーナーで小さな柱状スペーサーを挟んでＣＬＣＰの被膜が相互に向 かい合うように置いた。これらのスペーサーは、予め定められた温度（この場合 ８５℃）で融解し変形し、これらのスペーサーが変形する前に２つのＣＬＣＰで 被覆された表面の間にきれいな（ｃｌｅａｒ）空気ギャップを残すようなもので ある。この組み立て品をバッグシーラー中に入れ、プラスチックバッグ中に封入 し、このバッグから空気を除き、ＣＬＣＰで被覆された表面がそれ らの間に空気を存在させずに向かい合うようにする。次いで、この組み立て品を 温度８５℃の炉中に入れる。これは前記柱状物を融解し、ＣＬＣＰのプレートを 相互に接近させる。このＣＬＣＰも軟化し、ナイロン被膜によって配向した平坦 な表面を有するフィルムが両プレート間に形成される。次いで、この組み立て品 を７０℃でＵＶ線に暴露させ、ポリマーを架橋させる。次いで、この組み立て品 を冷却し、その後、バッグから取り出し、こじあける。フィルム（全層厚さ約１ ０μm）の領域の部分が各プレートに接着しているのが通常である。次いで、硬 い道具を用いてポリマーのフレークをこのプレートから掻き取り、必要ならば更 にめのう乳鉢及び乳棒を用いてすり砕く。他のすり砕く技術、例えばボールミリ ング又は三本ロールミル又は超音波攪拌を代替手段として使用してもよい。青色 ＣＬＣＰのフレーク７は同様にして作ることができるが、ＵＶ架橋は室温で行う 。 フレークを作る最後に述べた方法の代替物として、以下の方法を用いることが できる。融解したＣＬＣＰ（開始剤を混合している）を厚さ５〜１０μmでポリ エステルウェブ上に被覆する。上述のＷａｃｋｅｒ ＣＬＣＰｓにとって、受け 入れられる被覆温度は８５℃である。次いで、第２のポリエステルウェブをＣＬ ＣＰ層上に積層する。この積層は室温で又は高められた温度で実施する。もし、 高められた温度を用いるときは、積層過程が、光学的に変化しうる性質を得るた めに必要な最小値未満のＣＬＣＰの厚さ（約４μm）を減らさないように、注意 が必要である。次いで、積層されたウェブを２つのガラスプレート（それらの内 の１つはＵＶ照射にとって透明でなければならない）の間に置き、適当な架橋が 得られるまでＵＶ光に暴露する。次いで、この積層体をガラスプレートから取り 出し分離する。架橋されたＣＬＣＰフィルムの部分がこの点でいず れかのポリエステルウェブに接着するのが一般的である。次いで、被覆されたウ ェブをイソプロピルアルコール中に浸漬し、ねじ曲げる。これによって、ＣＬＣ Ｐフィルムは砕かれ、またポリエステルウェブから分離し始める。このＣＬＣＰ フィルムは穏やかなブラシがけ（例えば、柔らかい歯ブラシで）によってウェブ から完全に除くことができる。このＣＬＣＰフィルムをポリエステルウェブから 除く方法は、フィルムが破れて小さなフレークになる原因となる。このフレーク を、引き続いて濾紙を通してろ過することによってイソプロピルアルコールから 除き、乾燥させる。このフレークの平均直径は当初のＣＬＣＰフィルムの厚さに よって影響されるであろう。フレークの平均直径を減らすことは、例えば三本ロ ールによる微粉砕により達成することができる。尤も、このフレークは砕けやす いからそれらの平均直径が減り過ぎないように注意が必要である。なぜならば、 これは、フレークの配向、従ってその次の印刷の間の材料の最終の光学的に変化 可能な性質に影響を与えるからである。 異なった性質の有色材料を、媒体重量に対するＣＬＣＰの異なった比を用いる ことによって形成することができる。ＣＬＣＰ含量が０．５％という低いものは 斑点のある外観を有する。一方、ＣＬＣＰ含量が８０％という高い混合物は金属 的な又はぴかぴか光る外観を与えるために使用できる。使用に際しては、そのよ うな材料がある表面に適用されるときは、フレークはそれらの主要な表面が被覆 された表面と平行になるように横たわる傾向がある。直径数百ミクロンまでのフ レークサイズを用いることができるが、印刷のためには、フレークのサイズは２ ０〜３０μmを用いるとよい。フレーク厚さは３μm又はそれ以上を用いうる。Ｃ ＬＣＰｓにより形成される有色効果は、それらが染料によるのでなく、分子の配 列されたマトリックスによるので耐久性がある。そのような材料で被覆された 表面は、紙やすりをかけるか、又は磨くことができ、それ自体、透明なラッカー で被覆して有色効果又は表面平滑性を改善してもよい。ＣＬＣＰのフレークを有 する光学的材料を製造する方法は本出願人の係属中の出願Ｎo.ＧＢ ９３０７０ ３８．１に開示されており、これをここに引用して記載に含める。 図３は、特別なフレークを通る断面を示し、このフレークの複数を光透過性媒 体（図示せず）と共に用いて、例えば価値ある書類のセキュリティーマークを付 けるためのインクを形成することができる。このフレークは光を吸収する黒いプ ラスチックフレーク８を有している。ＣＬＣＰの続きの層はこのフレークの両主 表面に設けられる。層９は、表面に直角の方向から見ると、左旋性の円偏光の赤 外光を反射し、斜めの角度から見ると、左旋性の円偏光の赤い光を反射する。層 １０は、層９と同じ波長範囲のにおいて、同様にして、右旋性円偏光を反射する 。層１１は、表面に直角な方向から見ると、左旋性の円偏光の青色光を反射し、 斜めの角度から見ると、左旋性の円偏光の紫外線を反射する。層１２は、同様に して、層１１と同じ波長範囲の、右旋性円偏光を反射する。 それぞれのフレークは各フレークに上述の全ての層の全てを持つ必要はない。 例えば、１つのセットのフレークは、唯１つの波長範囲において左旋性及び右旋 性円偏光を反射するＣＬＣＰ層を持っていてもよい。この場合、これらのフレー クを他の波長範囲において反射する同様のフレークと、光透過性媒体と共に混合 して、インクを形成することができる。 異なった偏光反射性を有するフレークの混合物を用いることもできる。例えば 、（ａ）３５％の右旋性に反射する赤外フレークプラス１０％の左旋性に反射す る赤外フレークプラス５５％の左旋性に反射する青色フレーク、又は（ｂ）２５ ％の全ての可能なタイプ、 又は（ｃ）３０％の左旋性に反射する青色フレークプラス７０％の右旋性に反射 する赤色フレーク、等。 光透過性媒体及びフレークは、媒体を通過する光の攪乱を最小にするために、 光透過性媒体とフレークは類似の屈折率を有することが望ましい。 光透過性媒体及び上述の薄層を含む有色材料は多数の用途を有する。それらは 書類及び銀行券用のインクとして使用するのに特に適している。それは、反射ス ペクトル及び偏光特性及びそれらの見る角度による変化は、写真では再現できな く、干渉多重層を用いることによって写真では再現できないからである。この被 膜又は材料はセキュリティーマークＣＤｓ又はクレジットカード又は他の偽造を 防ぐべき物品に使用できる。装飾被膜は、自動車のペンキ、布帛の印刷に使用す るインク、ネイルワニスを含む化粧品、アイシャドー、口紅、等に使用できる。 着色した顔料を、光透過性媒体及びバインダーと共にこの材料中に配合してもよ い。 上述の全ての具体例は、観察角が増すに連れて青色から赤色への有色変化があ るが、他の色が、その層の色を追加することになるから、ある角度で存在しても よい。例えば、その主表面に直角に見たとき赤外線を反射する層は、青色／紫外 線層が組合わさって、高い観察角度では緑色の光反射し、青−赤−緑の色変化を 与えてもよい。もし、２つの赤外薄層が存在し、１つが近赤外で反射し、１つが 赤外中の深い光を反射するならば、観察角度の増加に連れての青色−赤色−明る い黄色、又はシアン色−青色−赤色変化が可能である。これらの組み合わせは、 通常は反射スペクトル中に存在しない補色（即ち、シアン又は黄）を生じる。も し、青が消える角度が、赤の現れる角度とは異なるときは、青から無色へそして 更に赤への、又は青から紫へそして更に赤への色変化が得られる。 そのような材料は化粧品、例えばアイシャドー、口紅及びネイルワニスとして 、又は自動車もしくは包装もしくはブックカバー用の装飾被覆材として、そして 更にセキュリティー（ｓｅｃｕｒｉｔｙ）マーク対象品もしくは文書もしくは銀 行券として使用できる。 上記の具体例について、特別なコレステリック液晶ポリマー材料を述べたが、 カイラルスメクチック液晶又は液晶ポリマーを代替物として使用することができ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シャンクス，イアン イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード，セントラル リサーチ ラボラトリ ーズ（番地なし) (72)発明者 ホールデン，ジョン イギリス国，ミドルセックス ユービー３ １エイチエイチ，ヘイズ，ダウリー ロ ード，セントラル リサーチ ラボラトリ ーズ（番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の種類の配向されたカイラル液晶ポリマー（ＣＬＣＰ）薄層及び第２ の種類の配向されたカイラル液晶ポリマー（ＣＬＣＰ）薄層を有し、各薄層は、 ある与えられた角度から見ると、各波長バンドにの光を反射し、室温で固体であ り、第１の種類の薄層は、その表面に直角の方向から見ると赤外線を反射し、そ の表面に直角な方向からある角度をなす方向から見ると可視光線を反射する有色 材料において、前記第２の種類の薄層が、その表面に直角の方向から見ると可視 光線を反射し、その表面に直角の方向から更にある角度をなす方向から見ると紫 外線を反射するＣＬＣＰからなることを特徴とする前記有色材料。 ２．前記直角方向からなす角度が、前記直角方向から更になす角度に等しく、 前記第１の種類の薄層及び前記第２の種類の薄層が、実質的に相互に平行である 、請求の範囲１に記載の有色材料。 ３．前記第１の種類の複数の薄層、及び前記第２の種類の複数の薄層を含み、 これらの薄層が光透過性媒体中に分散されている請求の範囲１に記載の有色材料 。 ４．前記２種類の薄層が相互に層状になって複合フレークを形成し、その複数 のフレークが光透過性媒体中に分散されている請求の範囲３に記載の有色材料。 ５．前記複数の薄層が、可視光を透過しない物体の表面上の層の形を取る、請 求の範囲１又は３に記載の有色材料。 ６．前記薄層が複数の連続的ＣＬＣＰ層の形を取り、各層が左旋性又は右旋性 の円偏光を反射して、両方の偏光状態が与えられた角度で予め定められた波長バ ンドを反射する、請求の範囲１に記載の有色材料。 ７．請求の範囲３に記載した有色材料を有するセキュリティー（ｓｅｃｕｒｉ ｔｙ）マーク形成剤、又はインク、又は化粧品。