WO2017104855A1 - 偽造防止インク用組成物、偽造防止インク、および偽造防止用印刷物、並びに偽造防止インク用組成物の製造方法 - Google Patents

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WO2017104855A1
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composite tungsten
ultrafine particles
oxide ultrafine
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裕史 常松
長南 武
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住友金属鉱山株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an anti-counterfeit ink composition utilizing anti-counterfeit light absorption, an anti-counterfeit ink, an anti-counterfeit print, and a method for producing the anti-counterfeit ink composition.
  • Patent Document 1 special printing with a watermark on the base material
  • Patent Document 2 fine pattern printing
  • digital processing using geometric shape printing represented by barcodes, and the like are performed.
  • special printing paper with a watermark is expensive, and bar code printing can be easily counterfeited by copying or the like.
  • printing of fine patterns is not universal because it has an ambiguous element of improvement in current image processing technology of color copiers and computers and confirmation by human eyes.
  • a method for detecting the authenticity information of a printed matter using a printing ink that absorbs near infrared light having a wavelength of 800 to 2400 nm with little absorption in the visible light region of a wavelength of 300 to 780 nm is proposed.
  • an ink that is a mixture of near-infrared absorbing ultrafine particles with little absorption in the visible light region and a binder resin is absorbed only at a specific wavelength when the printed surface is irradiated with an infrared laser.
  • the authenticity can be determined by reading.
  • An anti-counterfeit ink using a phthalocyanine compound has been proposed as a printing ink that absorbs near infrared rays (see Patent Document 3).
  • the phthalocyanine compound which is a near-infrared absorbing ultrafine particle material, has a drawback in that its absorption characteristics are reduced due to the influence of temperature, ultraviolet rays, etc., and therefore it is inferior in weather resistance.
  • dispersion films containing hexaboride fine particles such as Y and La and ruthenium oxide fine particles are known as solar radiation shielding films that insulate near-infrared rays of sunlight, and the idea of applying this to anti-counterfeiting inks is proposed.
  • Patent Document 4 See Patent Document 4.
  • the solar shading film is applied to an anti-counterfeit ink, the contrast of the absorption of light with respect to the transmission or reflection of light in the wavelength region where light is transmitted or reflected when applied and the wavelength region where light is absorbed.
  • the reading accuracy when used as an anti-counterfeit ink may be lowered.
  • the applicant of the present invention has a higher anti-counterfeit ink containing composite tungsten oxide particles, which has a higher absorption contrast in the near-infrared light region with respect to transmission or reflection in the visible light region and superior weather resistance than conventional materials. (See Patent Document 5).
  • the present invention has been made in view of such a conventional situation, and forgery prevention that can determine the authenticity of a printed matter using near-infrared absorbing ultrafine particles that transmit in the visible light region and absorb in the near-infrared region. It is an object of the present invention to provide a method for producing an ink composition, an anti-counterfeit ink, an anti-counterfeit print, and an anti-counterfeit ink composition.
  • the peak top intensity in the X-ray diffraction pattern (may be described as “XRD” in the present invention) of the composite tungsten oxide ultrafine particles may be obtained.
  • the present inventors have found an ink composition containing composite tungsten oxide ultrafine particles having a predetermined ratio value, an ink, and a printed material thereof. Specifically, when the XRD peak intensity of the silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c) (220) is 1, the ratio of the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles is 0.13 or more. It has been found that ink compositions and inks including those transmit light in the visible light region, absorb in the near infrared region, and exhibit sufficient contrast, thereby completing the present invention.
  • An anti-counterfeit ink composition comprising composite tungsten oxide ultrafine particles,
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles have an XRD peak top intensity ratio value of 0.13 when the XRD peak intensity value of the (220) plane of a silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c) is 1.
  • the anti-counterfeit ink composition is characterized by the above.
  • the second invention is The composite tungsten oxide ultrafine particles are composite tungsten oxides represented by MxWyOz (where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru , Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se , Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, I, Yb, one or more elements, W is tungsten, O is oxygen, 0.8.
  • MxWyOz where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru , Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga
  • the third invention is The composition for anti-counterfeit ink according to the first or second invention, wherein the composite tungsten oxide ultrafine particles have a crystallite diameter of 1 nm to 200 nm.
  • the fourth invention is: Either of the first to third inventions, wherein the surface of the composite tungsten oxide ultrafine particles is coated with a compound containing at least one element selected from Si, Ti, Al, and Zr.
  • the fifth invention is: The composition for anti-counterfeit ink according to any one of the first to fourth inventions, wherein a content of a volatile component of the composite tungsten oxide ultrafine particles is 2.5% by mass or less.
  • the sixth invention is: The anti-counterfeit ink composition according to any one of the first to fifth inventions, comprising a solvent and / or a liquid uncured product of a resin curable with energy rays.
  • the seventh invention An anti-counterfeit ink comprising the anti-counterfeit ink composition according to any one of the first to sixth inventions.
  • the eighth invention A forgery-preventing printed matter comprising a printing section printed with the forgery-preventing ink according to the seventh invention.
  • the ninth invention An anti-counterfeit printed matter according to the eighth invention, characterized by containing an organic binder.
  • the tenth invention is Composite tungsten oxide ultrafine particles, A method for producing an anti-counterfeit ink composition comprising a solvent and / or a liquid uncured product of a resin curable with energy rays, When the XRD peak intensity value of the (220) plane of the silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c) is 1, the ratio value of the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles is 0.13 or more.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles are dispersed in the solvent and / or a liquid uncured product of a resin that is cured by the energy rays.
  • the eleventh invention is The composite tungsten oxide ultrafine particles are composite tungsten oxides represented by MxWyOz (where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru , Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se , Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, I, Yb, one or more elements, W is tungsten, O is oxygen, 0.8.
  • MxWyOz where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru , Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al,
  • the method for producing an anti-counterfeit ink composition according to the tenth aspect of the invention is The method for producing an anti-counterfeit ink composition according to the tenth or eleventh invention, wherein the composite tungsten oxide ultrafine particles have a crystallite diameter of 1 nm to 200 nm.
  • the thirteenth invention is Any one of the tenth to twelfth inventions, wherein the surface of the composite tungsten oxide ultrafine particles is coated with a compound containing at least one element selected from Si, Ti, Al, and Zr.
  • the fourteenth invention is The method for producing a forgery-preventing ink composition according to any one of the tenth to thirteenth inventions, wherein the composite tungsten oxide ultrafine particles have a volatile component content of 2.5% by mass or less. It is.
  • the anti-counterfeit ink composition and the anti-counterfeit ink according to the present invention By using the anti-counterfeit ink composition and the anti-counterfeit ink according to the present invention, it is impossible to reproduce by copying, etc., and it is possible to determine the authenticity easily and surely mechanically irrespective of the visual determination, and the weather resistance And anti-counterfeit printed matter having excellent light resistance.
  • the method for producing a forgery-preventing ink composition and the method for producing an anti-counterfeit ink according to the present invention the light in the visible light region is transmitted and absorbed in the near-infrared region, and the visible-light region and the near-infrared region.
  • the anti-counterfeit ink composition and the anti-counterfeit ink excellent in ensuring contrast with the anti-counterfeit ink can be manufactured with high productivity.
  • FIG. 2 is an X-ray diffraction pattern of ultrafine particles before pulverization according to Example 1.
  • FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern of ultrafine particles before pulverization according to Example 1.
  • the anti-counterfeit ink composition according to the present invention is an anti-counterfeit ink composition containing composite tungsten oxide ultrafine particles, and the composite tungsten oxide ultrafine particles are composed of a silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c) ( 220)
  • the XRD peak intensity of the plane is 1, the ratio of the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles is 0.13 or more.
  • the anti-counterfeit ink composition according to the present invention includes, in addition to the composite tungsten oxide ultrafine particles, a solvent and / or a liquid uncured product of a resin that is cured with energy rays.
  • the anti-counterfeit ink according to the present invention is obtained by adding a desired organic binder, pigment, dye, and various desired additives to the anti-counterfeit ink composition.
  • the anti-counterfeit printed matter according to the present invention is obtained by applying or printing the anti-counterfeit ink on the surface of a substrate to be printed by a usual method. In that case, the solvent in the anti-counterfeiting ink is removed by evaporation or the like, and is fixed to the surface of the substrate to be printed, or the liquid uncured product of the resin that is cured with the energy rays by irradiating the energy rays An anti-counterfeit printed matter can be formed by fixing to a substrate to be printed.
  • the near-infrared absorbing ultrafine particle used in the anti-counterfeit ink composition and the anti-counterfeit ink has a ratio of peak top intensity in the XRD pattern of the composite tungsten oxide ultrafine particle. It has been found that the value is a composite tungsten oxide ultrafine particle having a predetermined value. Specifically, when the XRD peak intensity on the (220) plane of a silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c) under the same measurement conditions as the composite tungsten oxide ultrafine particles to be measured is set to 1. The composite tungsten oxide ultrafine particles have an XRD peak top intensity ratio of 0.13 or more.
  • the crystallite diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles is 1 nm or more and 200 nm or less.
  • the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles described above is closely related to the crystallinity of the ultrafine particles, and thus closely related to the free electron density of the ultrafine particles. The characteristics are greatly affected. And if the XRD peak top intensity
  • the desired near-infrared absorption characteristic means that when the transmittance of light having a wavelength of 550 nm that is a visible light region is adjusted to about 70%, the transmittance of light having a wavelength of 1000 nm that is a near-infrared region is changed in the visible light region. It is about 1/7 or less of the light transmittance. If the near-infrared absorption characteristic is exhibited, the contrast between visible light and near-infrared light becomes clear.
  • the peak top intensity ratio value is preferably 0.7 or less.
  • the XRD peak top intensity is a peak intensity at 2 ⁇ having the highest peak count in the X-ray diffraction pattern. In hexagonal Cs composite tungsten oxide and Rb composite tungsten oxide, the peak count 2 ⁇ in the X-ray diffraction pattern appears in the range of 25 ° to 31 °.
  • the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles will also be described from different viewpoints.
  • the value of the XRD peak top intensity ratio of the composite tungsten oxide ultrafine particles being 0.13 or more means that the composite tungsten oxide ultrafine particles having good crystallinity containing almost no heterogeneous phase are obtained.
  • the obtained composite tungsten oxide ultrafine particles are not amorphous.
  • a sufficient near-infrared shielding characteristic can be obtained by dispersing the composite tungsten oxide ultrafine particles containing almost no foreign phase in a liquid medium that transmits visible light.
  • heterophase refers to a phase of a compound other than the composite tungsten oxide.
  • the powder X-ray diffraction method is used to measure the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles described above.
  • a standard sample is measured under the same conditions, and the ratio of the XRD peak top intensity of the ultrafine particles to the peak intensity of the standard sample is compared between samples. It is necessary to do.
  • a standard sample it is desirable to use a universal silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c). Further, in order to provide quantitative properties, it is desirable that other measurement conditions are always constant, and a sample holder having a depth of 1.0 mm is filled with an ultrafine particle sample by a known operation in X-ray diffraction measurement.
  • an X-ray tube whose anode target material is Cu is used with an output setting of 45 kV / 40 mA, step scan mode (step size: 0.0165 ° (2 ⁇ ) and counting time: 0.022 msec. / Step) is measured by the powder X-ray diffraction method of ⁇ -2 ⁇ .
  • step scan mode step size: 0.0165 ° (2 ⁇ ) and counting time: 0.022 msec. / Step
  • the difference in the X-ray tube usage time between samples is at most 20 times or less of the predicted life of the X-ray tube.
  • a more desirable measurement method there is a method of calculating the ratio of the XRD peak top intensity by measuring a silicon powder standard sample every time the X-ray diffraction pattern of the composite tungsten oxide ultrafine particles is measured. In the present invention, this measuring method is used. Since the X-ray tube expected lifetime of a commercially available X-ray apparatus is several thousand hours or more and the measurement time per sample is almost several hours or less, the X-ray can be obtained by performing the above-described desirable measurement method. The influence on the ratio of the XRD peak top intensity by the tube usage time can be made small enough to be ignored. Further, in order to keep the temperature of the X-ray tube constant, it is desirable to keep the cooling water temperature for the X-ray tube constant.
  • the XRD pattern of the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the anti-counterfeit ink composition after being crushed, pulverized or dispersed, which will be described later, is an anti-counterfeit ink using the anti-counterfeit ink composition according to the present invention.
  • the XRD pattern of the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the printed material for preventing forgery can be obtained by analyzing the XRD pattern obtained when measuring the XRD peak top intensity.
  • a composite tungsten oxide represented by MxWyOz which is a preferred embodiment of the near-infrared absorbing ultrafine particles according to the present invention (where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth) Element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, One or more types selected from Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, I, Yb W is tungsten, O is oxygen, and 0.001 ⁇ x / y ⁇ 1, 2.2 ⁇ z / y ⁇ 3.0) is a dark-colored material.
  • the fine fine particles show a transmission characteristic having a transmittance peak in the visible light region (wave
  • Cs, Rb, K, Tl, Ba, Cu, Al, Mn, and In are preferable, and the composite tungsten oxide easily takes a hexagonal crystal structure, and the contrast between visible light and near infrared is clear. Therefore, Cs and Rb are particularly preferable.
  • the value of x / y indicating the addition amount of the element M will be described. If the value of x / y is 0.001 or more, a sufficient amount of free electrons are generated and the desired near infrared absorption characteristics can be obtained. As the amount of the element M added increases, the supply amount of free electrons increases and the near-infrared absorption characteristics also increase.
  • the value of z / y is preferably 2.2 ⁇ z / y ⁇ 3.0, more preferably 2.6 ⁇ z / y ⁇ 3. 0, most preferably 2.7 ⁇ z / y ⁇ 3.0. If the value of z / y is 2.2 or more, it is possible to avoid the appearance of a crystal phase of WO 2 which is a compound other than the target in the composite tungsten oxide, and the chemistry as the material. This is because it can be applied as an effective infrared absorbing material. On the other hand, if the value of z / y is 3.0 or less, the required amount of free electrons is generated in the tungsten oxide, and an efficient infrared shielding material is obtained.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles have a tetragonal or cubic tungsten bronze structure other than the above hexagonal crystal, it is also effective as an infrared absorbing material.
  • the absorption position in the near-infrared region tends to change depending on the crystal structure taken by the composite tungsten oxide ultrafine particles, and the absorption position in the near-infrared region moves to the longer wavelength side when it is a tetragonal crystal than a cubic crystal.
  • the hexagonal crystal tends to move to the longer wavelength side than the tetragonal crystal.
  • the absorption in the visible light region is the smallest in the hexagonal crystal, the next is the tetragonal crystal, and the cubic is the largest among them. Therefore, it is most preferable to use hexagonal tungsten bronze for the purpose of transmitting more visible light and absorbing more infrared light.
  • hexagonal tungsten bronze for the purpose of transmitting more visible light and absorbing more infrared light.
  • the composite tungsten oxide if the value of the XRD peak top intensity ratio satisfies the above-described predetermined value and is a hexagonal tungsten bronze, excellent optical characteristics are exhibited. Further, even when the composite tungsten oxide ultrafine particles have an orthorhombic crystal structure or a monoclinic crystal structure similar to WO 2.72 called a Magneli phase, it is also effective in absorbing infrared rays. It is excellent and may be effective as a near-field shielding material.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles are desirably single crystals having a volume ratio of 50% or more.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles are desirably single crystals having a volume ratio of the amorphous phase of less than 50%.
  • the crystallite diameter can be maintained at 200 nm or less while maintaining the value of the XRD peak top intensity, so that the dispersed particle diameter can be 1 nm or more and 200 nm or less.
  • the dispersed particle diameter of the composite tungsten ultrafine particles is 1 nm or more and 200 nm or less
  • the XRD peak top intensity of the composite tungsten ultrafine particles is present when the amorphous phase is present in a volume ratio of 50% or more or in the case of polycrystal.
  • the ratio value is less than 0.13.
  • the near-infrared absorption characteristics are insufficient, and the contrast between visible light and near-infrared light may not be sufficiently developed.
  • a more preferable crystallite diameter is 200 nm or less and 10 nm or more.
  • the value of the XRD peak top intensity ratio is 0.13 or more, and the near-infrared absorption characteristics are exhibited.
  • the fact that the composite tungsten oxide ultrafine particles are single crystals means that, in an electron microscope image such as a transmission electron microscope, crystal grain boundaries are not observed inside each fine particle, and only uniform lattice fringes are observed. Can be confirmed. Also, in the composite tungsten oxide ultrafine particles, the volume ratio of the amorphous phase is less than 50%. Similarly, in the transmission electron microscope image, uniform lattice fringes are observed throughout the particles, and there are almost no places where the lattice fringes are unclear. This can be confirmed from the fact that it is not observed.
  • the volume ratio of the amorphous phase can often be calculated by paying particular attention to the outer periphery of the particle.
  • the composite tungsten oxide superfine particle has a thickness of 20% or less of the particle diameter.
  • the volume ratio of the amorphous phase of the fine particles is less than 50%.
  • the difference value obtained by subtracting the crystallite diameter from the average particle diameter of the dispersed composite tungsten oxide ultrafine particles is the average particle diameter. If it is 20% or less, it can be said that the composite tungsten oxide ultrafine particles are single crystals in which the volume ratio of the amorphous phase is less than 50%.
  • the average particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles is obtained by measuring the particle diameter of 100 composite tungsten oxide ultrafine particles using an image processing apparatus from the transmission electron microscope image of the dispersion, and calculating the average value. Can be obtained.
  • the average particle size of the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the forgery-preventing printed material according to the present invention is desirably 200 nm or less, and desirably 200 nm or less and 10 nm or more.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the anti-counterfeit ink composition and the anti-counterfeit ink preferably have a dispersed particle size of 1 nm to 200 nm, and more preferably 10 nm to 200 nm. This is because the crystallite diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles is preferably 200 nm or less at the maximum. On the other hand, from the viewpoint of near infrared absorption characteristics of the composite tungsten oxide ultrafine particles, the crystallite diameter is preferably 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the BET specific surface area of the composite tungsten oxide ultrafine particles is closely related to the particle size distribution of the ultrafine particles, it also suppresses near-infrared absorption characteristics and photo-coloring of the ultrafine particles themselves. Significantly affects light resistance. If the BET specific surface area of the ultrafine particles 30.0 m 2 / g or more 120.0m 2 / g or less, desired lightfastness is obtained, preferably 30.0 m 2 / g or more 90.0m 2 / g or less , more preferably it is better to less 35.0 m 2 / g or more 70.0m 2 / g.
  • the small BET specific surface area of the composite tungsten oxide ultrafine particles indicates that the crystallite diameter of the ultrafine particles is large. Therefore, when the BET specific surface area of the ultrafine particles is less than 30.0 m 2 / g, in order to produce a forgery-preventing ink that is transparent in the visible light region, the ultrafine particles are used for a long time with a medium stirring mill or the like. It is preferable to pulverize ultrafine particles to refine the particles. However, care should be taken not to generate a large number of ultrafine particles having a crystallite diameter of 1 nm or less that do not exhibit near infrared absorption characteristics.
  • an anti-counterfeit printed matter is produced using an anti-counterfeit ink containing a large number of ultrafine particles having a crystallite diameter of 1 nm or less
  • the anti-counterfeit printed matter is irradiated with strong light including ultraviolet rays. This is because it is considered that there is a case where the color of the film becomes dark and colored (photo-colored).
  • the BET specific surface area of the ultrafine particles is larger than 200 m 2 / g, the same tendency is shown in photo-coloring. Therefore, if the BET specific surface area is 200 m 2 / g or less, it indicates that the BET particle size is 2 nm or more, and that there are almost no ultrafine particles having a crystallite diameter of less than 1 nm that do not contribute to near infrared absorption characteristics. I mean. Therefore, if the BET specific surface area of the ultrafine particles is 200 m 2 / g or less, it is possible to produce an anti-counterfeit printed matter with good light resistance.
  • the crystallite diameter and the BET specific surface area of the composite tungsten oxide ultrafine particles are preferably within the above ranges before and after pulverization and dispersion when obtaining the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles may contain a component that volatilizes by heating (may be described as "volatile component" in the present invention).
  • the said volatile component originates in the substance adsorb
  • the volatile component there are a case where it is water and a case where it is a solvent of a dispersion described later. And it is a component which volatilizes from the said composite tungsten oxide ultrafine particle by the heating of 150 degreeC or less, for example.
  • the volatile component and the content of the composite tungsten oxide ultrafine particles are related to the amount of water adsorbed when the ultrafine particles are exposed to the atmosphere and the residual amount of solvent in the drying process of the ultrafine particles. ing.
  • the said volatile component and its content rate may have a big influence on the dispersibility at the time of disperse
  • composite tungsten oxide ultrafine particles When the near-infrared shielding dispersion is placed outdoors for a long period of time and exposed to sunlight or wind and rain, the composite tungsten oxide ultrafine particles may be detached from the anti-counterfeit printed matter or the film may be peeled off. There is a case. This is because the deterioration of compatibility between the ultrafine particles and the binder resin causes deterioration of the manufactured anti-counterfeit printed matter.
  • composite tungsten oxide ultrafine particles having a volatile component content of a predetermined amount or less do not depend on whether the dispersion of the ultrafine particles is good or not depending on the compatibility with the dispersion medium used in the dispersion system. To do. Therefore, if the volatile component content in the composite tungsten oxide ultrafine particles is not more than a predetermined amount, wide versatility is exhibited.
  • the content of volatile components in the composite tungsten oxide ultrafine particles is 2.5% by mass or less, the ultrafine particles are dispersed in a dispersion medium used in most dispersion systems. It was found that the composite tungsten oxide ultrafine particles are possible and versatile. On the other hand, it was also found that there is no particular limitation on the lower limit of the content of the volatile component.
  • the ultrafine particles having a volatile component content of 2.5% by mass or less are not excessively agglomerated, a mixer such as a tumbler, Nauter mixer, Henschel mixer, super mixer, planetary mixer,
  • the ultrafine particles can be dispersed in a resin or the like by uniformly mixing and kneading (including melt mixing) using a kneader such as a Banbury mixer, a kneader, a roll, a single screw extruder, or a twin screw extruder.
  • the content of volatile components in the composite tungsten oxide ultrafine particles can be measured by thermal analysis. Specifically, the weight loss may be measured by holding the composite tungsten oxide ultrafine particle sample at a temperature lower than the temperature at which the composite tungsten oxide ultrafine particles are thermally decomposed and higher than the volatile component is volatilized. . Moreover, what is necessary is just to analyze the said volatile component using a gas mass spectrometer together, when specifying a volatile component.
  • the value of the XRD peak top intensity ratio and the BET specific surface area of the composite tungsten oxide ultrafine particles can be controlled by changing various production conditions.
  • the ultrafine particles can be obtained by a thermal plasma method or a solid phase reaction method. Controlled by changes in manufacturing conditions such as temperature (firing temperature), generation time (firing time), generation atmosphere (firing atmosphere), precursor raw material form, annealing treatment after formation, doping of impurity elements, etc. Is possible.
  • the content of the volatile component of the composite tungsten oxide ultrafine particles is determined appropriately according to the production conditions such as the storage method and storage atmosphere of the ultrafine particles, the temperature when drying the ultrafine particle dispersion, the drying time, and the drying method. It can be controlled by setting.
  • the content of volatile components in the composite tungsten oxide ultrafine particles does not depend on the crystal structure of the composite tungsten oxide ultrafine particles or the method of synthesizing the composite tungsten oxide ultrafine particles such as the thermal plasma method and the solid phase reaction described later. .
  • [B] Method for synthesizing composite tungsten oxide ultrafine particles As a method for synthesizing composite tungsten oxide ultrafine particles, a thermal plasma method in which a tungsten compound starting material is introduced into thermal plasma, or a tungsten compound starting material in a reducing gas atmosphere. And a solid phase reaction method in which heat treatment is performed.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles synthesized by the thermal plasma method or the solid phase reaction method are dispersed or pulverized / dispersed.
  • (1) thermal plasma method, (2) solid phase reaction method, and (3) synthesized composite tungsten oxide ultrafine particles will be described in this order.
  • Thermal Plasma Method The thermal plasma method will be described in the order of (i) raw materials used in the thermal plasma method and (ii) the thermal plasma method and its conditions.
  • tungsten oxide ultrafine particles are synthesized by the thermal plasma method
  • a mixed powder of a tungsten compound and an M element compound can be used as a raw material.
  • the tungsten compound tungsten hydrate obtained by adding water to tungstic acid (H 2 WO 4 ), ammonium tungstate, tungsten hexachloride, tungsten hexachloride dissolved in alcohol and hydrolyzing it, and then evaporating the solvent, It is preferable that it is 1 or more types chosen from.
  • M element compound it is preferable to use one or more selected from M element oxides, hydroxides, nitrates, sulfates, chlorides, and carbonates.
  • An aqueous solution containing the above-described tungsten compound and the above-described M element compound has a ratio of M element to W element of MxWyOz (where M is the M element, W is tungsten, O is oxygen, 0.001 ⁇ x / Wet mixing is performed so that the ratio of the M element and the W element satisfies y ⁇ 1.0 and 2.0 ⁇ z / y ⁇ 3.0).
  • the mixed powder of M element compound and a tungsten compound is obtained by drying the obtained liquid mixture, and the said mixed powder can be used as the raw material of a thermal plasma method.
  • a composite tungsten oxide obtained by one-step firing in an inert gas alone or in a mixed gas atmosphere of an inert gas and a reducing gas You can also. In addition, it is fired in a mixed gas atmosphere of an inert gas and a reducing gas in the first stage, and the fired product in the first stage is fired in an inert gas atmosphere in the second stage.
  • the composite tungsten oxide obtained by the stage firing can also be used as a raw material for the thermal plasma method.
  • thermal plasma method for example, one of DC arc plasma, high frequency plasma, microwave plasma, low frequency AC plasma, or a superposition of these plasmas, or Plasma generated by an electric method in which a magnetic field is applied to DC plasma, plasma generated by irradiation with a high-power laser, plasma generated by a high-power electron beam or ion beam can be applied.
  • thermal plasma is a thermal plasma having a high temperature part of 10,000 to 15000 K, and particularly preferably a plasma capable of controlling the generation time of ultrafine particles.
  • the raw material supplied into the thermal plasma having the high temperature part instantly evaporates in the high temperature part.
  • the evaporated raw material is condensed in the process of reaching the plasma tail flame part, and rapidly solidified outside the plasma flame to produce composite tungsten oxide ultrafine particles.
  • the inside of the reaction system constituted by the water-cooled quartz double tube and the reaction vessel 6 is evacuated to about 0.1 Pa (about 0.001 Torr) by a vacuum exhaust device.
  • the inside of the reaction system is filled with argon gas, and an argon gas circulation system of 1 atm is formed. Thereafter, any gas selected from argon gas, a mixed gas of argon and helium (Ar—He mixed gas), or a mixed gas of argon and nitrogen (Ar—N 2 mixed gas) as a plasma gas in the reaction vessel At a flow rate of 30 to 45 L / min.
  • an Ar—He mixed gas is introduced at a flow rate of 60 to 70 L / min as a sheath gas that flows just outside the plasma region. Then, an alternating current is applied to the high frequency coil 2 to generate thermal plasma by a high frequency electromagnetic field (frequency 4 MHz). At this time, the plate power is 30 to 40 kW.
  • a mixed powder of the M element compound and the tungsten compound obtained by the above synthesis method or a raw material of the composite tungsten oxide particle oxide is supplied from the gas supply device 11 to 6 to 98 L / min.
  • the argon gas is introduced as a carrier gas at a supply rate of 25 to 50 g / min into the thermal plasma and reacted for a predetermined time. After the reaction, the produced composite tungsten oxide ultrafine particles are deposited on the filter 8 and are collected.
  • the carrier gas flow rate and the raw material supply speed greatly affect the generation time of ultrafine particles. Therefore, it is preferable to set the carrier gas flow rate to 6 L / min or more and 9 L / min or less and the raw material supply rate to 25 to 50 g / min. Further, it is preferable that the plasma gas flow rate is 30 L / min or more and 45 L / min or less, and the sheath gas flow rate is 60 L / min or more and 70 L / min or less.
  • the plasma gas has a function of maintaining a thermal plasma region having a high temperature portion of 10,000 to 15000K, and the sheath gas has a function of cooling the inner wall surface of the quartz torch in the reaction vessel and preventing the quartz torch from melting.
  • the flow rates of these gases are important parameters for controlling the shape of the plasma region.
  • the shape of the plasma region extends in the gas flow direction and the temperature gradient of the plasma tail flame part becomes gentler, so the generation time of the generated ultrafine particles is lengthened and ultrafine particles with high crystallinity Can be generated.
  • the shape of the plasma region shrinks in the gas flow direction and the temperature gradient of the plasma tail flame portion becomes steep, so the generation time of the generated ultrafine particles is shortened and the BET ratio Ultrafine particles with a large surface area can be generated.
  • the value of the ratio of the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles can be set to a predetermined value.
  • the composite tungsten oxide synthesized by the thermal plasma method has a crystallite diameter exceeding 200 nm, or the composite tungsten in the anti-counterfeit ink composition obtained from the composite tungsten oxide synthesized by the thermal plasma method When the dispersed particle diameter of the oxide exceeds 200 nm, a pulverization / dispersion process described later can be performed.
  • the plasma conditions and the subsequent pulverization / dispersion treatment conditions are appropriately selected so that the value of the XRD peak top intensity ratio is 0.13 or more, If the difference between the average particle diameter and the crystallite diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles in the anti-counterfeit printed matter is 20% or less, the effect of the present invention is exhibited.
  • Solid Phase Reaction Method The solid phase reaction method will be described in the order of (i) raw materials used for the solid phase reaction method, (ii) firing in the solid phase reaction method and its conditions.
  • the tungsten compound is a tungsten hydrate obtained by adding water to tungstic acid (H 2 WO 4 ), ammonium tungstate, tungsten hexachloride, tungsten hexachloride dissolved in alcohol and hydrolyzing it, and then evaporating the solvent. It is preferable that it is 1 or more types chosen from.
  • M element compound used for the production of the raw material of the composite tungsten oxide ultrafine particles includes M element oxide, hydroxide, nitrate, sulfate, chloride, carbonate, It is preferable that it is 1 or more types chosen from.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles contain, as a raw material, a compound containing one or more impurity elements selected from Si, Al, and Zr (may be described as “impurity element compound” in the present invention). But you can.
  • the impurity element compound does not react with the composite tungsten compound in the subsequent firing step, and functions to prevent crystal coarsening by suppressing the crystal growth of the composite tungsten oxide.
  • the compound containing an impurity element is preferably at least one selected from oxides, hydroxides, nitrates, sulfates, chlorides, carbonates, and colloidal silica or colloidal alumina having a particle size of 500 nm or less. Particularly preferred.
  • the tungsten compound, the aqueous solution containing the M element compound, and the impurity compound have a ratio of M element to W element of MxWyOz (where M is the M element, W is tungsten, O is oxygen, 0.001 ⁇ x / y ⁇ 1.0, 2.0 ⁇ z / y ⁇ 3.0)
  • Wet mixing is performed so that the ratio of M element to W element is satisfied.
  • wet mixing is performed so that the impurity element compound is 0.5 mass% or less. Then, by drying the obtained mixed liquid, a mixed powder of the M element compound and the tungsten compound or a mixed powder of the M element compound containing the impurity element compound and the tungsten compound is obtained.
  • (Ii) Firing and its conditions in the solid phase reaction method A mixed powder of M element compound and tungsten compound produced by the wet mixing or a mixed powder of M element compound and tungsten compound containing an impurity element compound is not used. Baking is performed in one stage in an atmosphere of a single active gas or a mixed gas of an inert gas and a reducing gas. At this time, the firing temperature is preferably close to the temperature at which the composite tungsten oxide ultrafine particles begin to crystallize. Specifically, the firing temperature is preferably 1000 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower, and further preferably a temperature range of 800 ° C. or lower and 500 ° C. or higher.
  • the value of the ratio of the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles according to the present invention can be set to a predetermined value.
  • the value of the ratio of the XRD peak top intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles according to the present invention can be set to a predetermined value.
  • tungsten trioxide may be used instead of the tungsten compound.
  • Composite tungsten oxide ultrafine particles synthesized Using composite tungsten oxide ultrafine particles obtained by a synthesis method using a thermal plasma method or a solid phase reaction method, an anti-counterfeit ink composition or an anti-counterfeit ink (described later) In the present invention, it may be described as “ink composition or the like.”),
  • the crystallite diameter of the ultrafine particles contained in the ink composition or the like may exceed 200 nm.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles may be pulverized and dispersed in the process for producing the ink composition and the like described later.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles and the dispersion thereof can be used.
  • the obtained ink composition according to the present invention exhibits excellent near-infrared shielding properties.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles according to the present invention may contain a volatile component. It is preferable that it is 2.5 mass% or less. However, when the composite tungsten oxide ultrafine particles are exposed to the atmosphere and the content of volatile components exceeds 2.5% by mass, the content of the volatile components may be reduced by drying treatment. I can do it.
  • the composite tungsten oxide synthesized by the above-described method is pulverized and dispersed into fine particles to produce a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion (pulverization / dispersion processing step), and
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles according to the present invention can be manufactured through a step of drying the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion and removing the solvent (drying step).
  • the step of the drying process will be described here.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion obtained in the pulverization and dispersion process described later is dried to remove volatile components in the dispersion, and the composite tungsten oxide ultrafine particle according to the present invention is used. Is what you get.
  • an air dryer As drying equipment, heating and / or decompression is possible, and from the viewpoint of easy mixing and recovery of the ultrafine particles, an air dryer, a universal mixer, a ribbon mixer, a vacuum fluidized dryer, an oscillatory fluid flow A dryer, a freeze dryer, a ribocorn, a rotary kiln, a spray dryer, a pulcon dryer, and the like are preferable, but not limited thereto.
  • a drying process using an air dryer (2) a drying process using a vacuum fluidized dryer, and (3) a drying process using a spray dryer will be described.
  • each drying process is demonstrated in order.
  • Drying treatment by an air dryer This is a treatment method in which a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion obtained by a method described later is dried by an air dryer to remove volatile components in the dispersion.
  • the drying treatment is desirably performed at a temperature higher than that at which the volatile component is volatilized from the composite tungsten oxide ultrafine particles and at a temperature at which the element M is not desorbed, and is desirably 150 ° C. or lower.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles produced by drying with the air dryer are weak secondary aggregates.
  • Drying process using a vacuum fluidized dryer This is a processing method for removing volatile components in the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion by performing a drying process using a vacuum fluidized dryer.
  • the drying and pulverization processes are simultaneously performed in a reduced-pressure atmosphere, so that the drying speed is high and the agglomerates as seen in the above-mentioned dried products in the atmospheric dryer are not formed.
  • the drying temperature is such that the element M does not desorb from the composite tungsten oxide ultrafine particles, and is higher than the volatile component volatilizes, and is preferably 150 ° C. or lower.
  • [D] Anti-Counterfeit Ink Composition and Anti-counterfeit Ink The anti-counterfeit ink composition and anti-counterfeit ink according to the present invention containing the above-described composite tungsten oxide ultrafine particles have little absorption in the visible light region and near infrared rays. Since it has absorption in the region, it absorbs a specific wavelength when the printed surface is irradiated with an infrared laser.
  • the anti-counterfeit ink composition or the printed matter on which the anti-counterfeit ink is printed on one or both sides of the substrate to be printed is irradiated with near-infrared rays of a specific wavelength, and the reflection or transmission is read, whereby the reflection amount or transmission The authenticity of the printed matter can be determined from the difference in amount.
  • the anti-counterfeit ink composition and (2) the anti-counterfeit ink according to the present invention will be described.
  • the anti-counterfeit ink composition according to the present invention contains the composite tungsten oxide ultrafine particles according to the present invention.
  • the visible light region has a transmittance peak, so there is little coloring, and at the same time, there is a transmittance bottom (absorption peak) in the near infrared region. For this reason, it is possible to determine the authenticity of the printed matter using the information by reading the information with an infrared sensor from the printed matter printed with the anti-counterfeit ink composition according to the present invention.
  • the (i) composite tungsten oxide ultrafine particles, (ii) solvent, and (iii) liquid uncured resin cured with energy rays, which are included in the anti-counterfeit ink composition will be described.
  • (I) Composite tungsten oxide ultrafine particles The transmission characteristics of the composite tungsten oxide ultrafine particles also vary depending on the size of the ultrafine particles. That is, the smaller the particle size of the ultrafine particles, the greater the difference in transmittance between the peak of transmittance in the visible light region and the bottom of absorption in the near infrared region. Conversely, when the particle size is large, the difference in transmittance decreases, and near infrared absorption with respect to the peak of visible light transmittance decreases. Therefore, it is desirable that the size of the ultrafine particles is appropriately set according to the intended usage method.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles preferably have a smaller particle size.
  • the dispersion particle diameter of the ultrafine particles is smaller than 200 nm, light in the visible light region having a wavelength of 400 to 780 nm is not scattered by geometrical scattering or Mie scattering, so that it does not look like semi-frosted glass and has clear transparency. It is because it is obtained.
  • the dispersed particle size of the ultrafine particles in the anti-counterfeit ink composition is preferably 200 nm or less, and more preferably 100 nm or less.
  • the dispersed particle size is 200 nm or less, light scattering is reduced to a Rayleigh scattering region, and the scattered light is reduced in inverse proportion to the sixth power of the particle size, so that the transparency is improved as the particle size is reduced.
  • the dispersed particle diameter is 100 nm or less, the scattered light is extremely reduced, which is more preferable.
  • near-infrared rays are also preferable because the scattering is reduced and the absorption efficiency is increased by reducing the particle diameter.
  • the particle diameter is 1 nm or more, the above-mentioned light resistance can be ensured, and more preferably 10 nm or more.
  • the dispersion particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles in the anti-counterfeit ink and the anti-counterfeit ink may be different from the average particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles dispersed in the anti-counterfeit print. This is because even if the composite tungsten oxide ultrafine particles are aggregated in the anti-counterfeit ink composition or the like, the composite tungsten oxide ultrafine particles are not aggregated when processed into the anti-counterfeit printed matter. It is.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles used as near infrared absorbing ultrafine particles in the present invention are all inorganic ultrafine particles, and thus have excellent weather resistance.
  • the surface of the fine particles can be coated with one or more compounds of Si, Ti, Al, and Zr. These compounds are basically transparent, and the visible light transmittance is not lowered by coating.
  • the solvent used in the anti-counterfeit ink composition according to the present invention is selected from water, alcohols such as ethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, compounds such as toluene, xylene, vegetable oil, vegetable oil, and petroleum solvents.
  • solvents include dry oils such as linseed oil, sunflower oil and tung oil, semi-dry oils such as sesame oil, cottonseed oil, rapeseed oil, soybean oil and rice bran oil, and non-drying oils such as olive oil, coconut oil, palm oil and dehydrated castor oil. Used.
  • Examples of the vegetable oil-derived compound include fatty acid monoesters and ethers obtained by directly esterifying a fatty acid of a vegetable oil with a monoalcohol. It is possible to select according to the purpose of use.
  • the petroleum-based solvent those having a high aniline point that does not erode rubber parts of the printing equipment are preferable. , Exol D110, Exol D130 (exxon mobile, etc.).
  • content of the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion is 0.01% by mass or more and 80% by mass or less.
  • the liquid uncured product of the resin curable with energy rays used in the anti-counterfeit ink composition according to the present invention includes a liquid uncured product of an ultraviolet curable resin and a liquid uncured product of an electron beam curable resin. And a liquid uncured product of a thermosetting resin.
  • the liquid uncured product of the resin that is cured by these energy rays can disperse the composite tungsten oxide ultrafine particles in the same manner as the solvent used in the anti-counterfeit ink composition according to the present invention. Further, even in the anti-counterfeit ink composition using a liquid uncured resin that is cured by these energy rays, the content of the composite tungsten oxide ultrafine particles is 0.01% by mass or more and 80% by mass.
  • a solvent-free anti-counterfeit ink can be obtained by using a liquid uncured product of a resin curable with energy rays without using the above-mentioned solvent. .
  • liquid uncured products of resin cured with energy rays are cross-linked two-dimensionally or three-dimensionally with monomers and oligomers, monomers and oligomers such as acrylic resins with multiple bonds that are polymerized by radical addition, and energy rays.
  • monomers and oligomers such as an epoxy resin, a phenol resin, and a urethane resin having a functional group to be used.
  • a liquid uncured product of an ultraviolet curable resin may include a polymerization initiator and a liquid monomer or oligomer that is polymerized by radicals generated from the polymerization initiator.
  • the composition for anti-counterfeit ink which concerns on this invention contains the liquid uncured material of resin hardened
  • the anti-counterfeit ink according to the present invention is a kind selected from a desired organic binder, a polymerization initiator, a pigment, and a dye that are appropriately added to the above-described anti-counterfeit ink composition. As described above, various desired additives are further added.
  • a forgery-preventing printed matter can be formed.
  • an organic binder may be further added when the anti-counterfeit ink is produced from the anti-counterfeit ink composition containing a solvent.
  • the organic binder is not particularly limited, and may be any resin such as acrylic, urethane, epoxy, fluorine, vinyl, and rosin, and can be selected according to the application.
  • the anti-counterfeit ink when the anti-counterfeit ink is produced from the anti-counterfeit ink composition containing a liquid uncured resin curable by energy rays, the anti-counterfeit ink further reacts with the energy rays It is preferable to add a polymerization initiator.
  • the liquid uncured material is cured by the irradiation of the energy rays to constitute an organic binder of the anti-counterfeit printed matter.
  • the anti-counterfeit ink composition containing a liquid uncured resin curable with energy rays is a counterfeit anti-ink composition because of its composition. It can be both.
  • a coloring pigment that transmits near infrared rays can be included.
  • a colored anti-counterfeit ink that exhibits a color equivalent to the colored pigment in the visible light region perceived by the human eye, but has characteristic absorption in the near-infrared region, and a printed matter for the anti-counterfeiting thereof. can be obtained.
  • the colored anti-counterfeit ink has little absorption in the visible light region, so that the color tone of the colored pigment is maintained.
  • a fluorescent material or a pearl pigment may be added.
  • anti-counterfeit ink mixed with black pigment as a color pigment that transmits near-infrared light is recognized as equivalent black to human eyes when compared with black ink containing only black pigment, but it is irradiated with infrared light. It can be seen that they have different transmission profiles. Therefore, printed matter using this black anti-counterfeit ink, for example, printed matter printed with bar code, can be printed with a normal black ink that does not contain near-infrared absorbing material as a dummy, making it possible to prevent more complicated and advanced forgery. It becomes.
  • forgery is carried out by applying or printing a black pigment or other colored ink that transmits near-infrared rays on a printed film of a printed matter obtained by printing the anti-counterfeit ink of the present invention on one or both sides of a substrate to be printed. It can also be a printed matter for prevention.
  • This anti-counterfeit printed matter is recognized by human eyes as being colored black or otherwise, but it is printed with hidden characters and symbols that can be read only by infrared rays in the same area. Thus, the authenticity of the printed matter can be determined.
  • a black pigment which transmits near infrared rays is preferable.
  • the black pigment include composite oxidation of Cu—Fe—Mn, Cu—Cr, Cu—Cr—Mn, Cu—Cr—Mn—Ni, Cu—Cr—Fe, Co—Cr—Fe, and the like.
  • the dispersed particle diameter of the black pigment in the anti-counterfeit ink is preferably 200 nm or less, more preferably 100 nm or less, as in the case of the near-infrared absorbing ultrafine particles. The reason is the same as in the case of the composite tungsten oxide ultrafine particles described above.
  • the color tone becomes deeper and it is easy to like the design. Furthermore, when fine printing is required, it is preferable to reduce the scattering of light by reducing the dispersed particle size of the color pigment, so that the outline of the printed pattern becomes clear.
  • the anti-counterfeiting ink composition and the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the anti-counterfeiting ink are subjected to a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion in the manufacturing process of the anti-counterfeiting ink composition and anti-counterfeiting ink.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion in the manufacturing process of the anti-counterfeiting ink composition and anti-counterfeiting ink.
  • 2.5% by mass of volatile components may be contained.
  • the anti-counterfeit ink according to the present invention has a general composition according to the printing method, such as gravure ink, screen ink, offset ink, fusion heat transfer ink, intaglio ink, inkjet ink, flexographic ink, as necessary. It is also possible to include additives such as plasticizers, antioxidant inhibitors, thickeners, waxes and the like.
  • the anti-counterfeit ink according to the present invention is manufactured by dispersing composite tungsten oxide ultrafine particles and, if necessary, a color pigment in a solvent.
  • a solvent comprising at least one selected from water, alcohols such as ethanol, ketones such as methyl ethyl ketone, compounds such as toluene, xylene, vegetable oil and vegetable oil, and petroleum solvents is used. It is done.
  • Vegetable oils include dry oils such as linseed oil, sunflower oil and tung oil, semi-dry oils such as sesame oil, cottonseed oil, rapeseed oil, soybean oil and rice bran oil, and non-drying oils such as olive oil, coconut oil, palm oil and dehydrated castor oil. Used.
  • examples of the vegetable oil-derived compound include fatty acid monoesters and ethers obtained by directly esterifying a fatty acid of a vegetable oil with a monoalcohol.
  • Petroleum solvents such as Isopar E, Exol Hexane, Exole Heptane, Exol E, Exol D30, Exol D40, Exol D60, Exol D80, Exol D95, Exol D110, Exol D130 (above, manufactured by ExxonMobil), etc. Is used. These solvents can be selected according to the intended use of the anti-counterfeit ink composition and anti-counterfeit ink. Of these, vegetable oils and compounds derived from vegetable oils are preferred. This is because vegetable oils and compounds derived from vegetable oils do not erode rubber parts of printing equipment.
  • the method of dispersing the composite tungsten oxide ultrafine particles and, if necessary, the colored pigment in the solvent is not particularly limited, but if an ultrasonic wave or a medium stirring mill is used, the particles can be loosened and refined. It is preferable because it is possible.
  • the method of obtaining the anti-counterfeit ink composition by dispersing the composite tungsten oxide ultrafine particles in a liquid uncured resin curable with a solvent or energy rays is uniform in the solvent without agglomerating the fine particles.
  • the dispersion method include a pulverization / dispersion treatment method using an apparatus such as a bead mill, a ball mill, a sand mill, a paint shaker, and an ultrasonic homogenizer.
  • the time required to obtain the desired dispersed particle size is short by pulverizing and dispersing in a medium agitating mill such as a bead mill, a ball mill, a sand mill, or a paint shaker using a medium medium (beads, balls, Ottawa sand).
  • a medium agitating mill such as a bead mill, a ball mill, a sand mill, or a paint shaker using a medium medium (beads, balls, Ottawa sand).
  • Fine particles resulting from the collision of the composite tungsten oxide ultrafine particles in the dispersion and the collision of the composite tungsten oxide ultrafine particles with each other and the collision of the medium media with the ultrafine particles by pulverization and dispersion treatment using a medium stirring mill
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles can be further finely dispersed and dispersed (that is, pulverized and dispersed).
  • Anti-counterfeit printed matter By applying or printing the anti-counterfeit ink according to the present invention on the surface of a substrate to be printed by a usual method, an anti-counterfeit printed matter can be obtained.
  • the anti-counterfeit ink according to the present invention removes the solvent by evaporation or the like to fix it on the surface of the substrate to be printed, or irradiates the energy ray to cure the resin liquid uncured material that is cured with the energy ray.
  • a printed matter for preventing forgery is formed by curing and fixing to a substrate to be printed.
  • a printed film can be obtained by applying or printing on a substrate to be printed and evaporating the solvent.
  • a cover layer made of a transparent resin on the printing film in order to prevent the peeling of the printing film and dropping off of the fine particles.
  • the content of the composite tungsten oxide ultrafine particles in the anti-counterfeit printed matter can be changed according to the intended use, but is usually preferably 0.05 g / m 2 or more. If the content is 0.05 g / m 2 or more, absorption in the near infrared region appears remarkably and functions as a forgery prevention ink. Moreover, although the upper limit of content is not specifically limited, Since it will not absorb light of visible region significantly if it is 4 g / m ⁇ 2 > or less, it is preferable from a viewpoint of maintaining transparency.
  • the content of the composite tungsten oxide ultrafine particles can be evaluated by the content per 1 m 2 of the printing film because all fillers act equally on the light incident on the printing surface.
  • the substrate for printing the anti-counterfeiting ink composition and the anti-counterfeiting ink may be any substrate that meets the intended application. In addition to paper, a mixture of resin and pulp, resin film, etc. Can be used. Also, printing may be performed on the seal with the anti-counterfeit ink according to the present invention, and this seal may be attached to the substrate to be printed.
  • the printed material for anti-counterfeiting of the present invention cannot be duplicated by copying or the like, and is mechanically reliable by irradiating infrared rays and detecting the reflection or transmission regardless of visual judgment. In addition, authenticity can be determined. Moreover, since inorganic ultrafine particles called composite tungsten oxide are used as infrared absorbing ultrafine particles, and this is applied to a substrate to be printed by a printing method, it is possible to provide an inexpensive anti-counterfeit printed matter that has excellent weather resistance and light resistance. Can do.
  • the optical properties of the printed films in Examples and Comparative Examples were measured using a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi, Ltd.).
  • the visible light transmittance was measured according to JIS R 3106.
  • the dispersed particle diameter was shown as an average value measured by a measuring device ELS-8000 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) using a dynamic light scattering method.
  • the average particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles dispersed in the printed film was measured by observing a transmission electron microscope image of the cross section of the printed film.
  • the transmission electron microscope image was observed using a transmission electron microscope (HF-2200 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
  • the transmission electron microscope image was processed with an image processing apparatus, and the particle diameter of 100 ultrafine composite tungsten oxide particles was measured. The average value was defined as the average particle diameter.
  • the X-ray diffraction pattern was measured by a powder X-ray diffraction method ( ⁇ -2 ⁇ method) using a powder X-ray diffractometer (X'Pert-PRO / MPD manufactured by Spectris Co., Ltd. PANalytical).
  • Example 1 Dissolve 0.216 kg of Cs 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, then dry and mix with Cs 0.33 WO 3 mixed powder which is the target composition Got the body.
  • the inside of the reaction system is evacuated to about 0.1 Pa (about 0.001 Torr) using a high-frequency plasma reactor described in FIG. 1 and then completely replaced with argon gas.
  • a pressure distribution system was used.
  • argon gas as plasma gas was introduced into the reaction vessel at a flow rate of 30 L / min, and sheath gas was introduced spirally from the sheath gas supply port at a flow rate of argon gas 55 L / min and helium gas 5 L / min.
  • high frequency power was applied to the water-cooled copper coil for high frequency plasma generation, and high frequency plasma was generated.
  • the high frequency power was set to 40KW.
  • the mixed powder was supplied into the thermal plasma at a rate of 50 g / min while supplying argon gas as a carrier gas from the gas supply device 11 at a flow rate of 9 L / min.
  • the mixed powder was instantly evaporated in the thermal plasma and rapidly solidified in the process of reaching the plasma tail flame part to become ultrafine particles.
  • the generated ultrafine particles before pulverization according to Example 1 were deposited on a recovery filter.
  • FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern of the obtained ultrafine particles before pulverization.
  • Results of identification phases ultra fine particles obtained was identified as hexagonal Cs 0.33 WO 3 single phase.
  • the crystallite diameter of the obtained ultrafine particle was 18.8 nm.
  • the peak top intensity value of the X-ray diffraction pattern of the obtained ultrafine particles before pulverization was 4200 counts.
  • the composition of the obtained ultrafine particles before pulverization was examined by ICP emission spectrometry. As a result, the Cs concentration was 13.6% by mass, the W concentration was 65.3% by mass, and the molar ratio of Cs / W was 0.29. The remainder other than Cs and W was oxygen, and it was confirmed that no other impurity element contained in an amount of 1% by mass or more was present.
  • the BET specific surface area of the obtained ultrafine particles before pulverization was measured by using a BET specific surface area measuring device (HMmodel-1208 manufactured by Mountaintech Co., Ltd.), and found to be 60.0 m 2 / g.
  • nitrogen gas having a purity of 99.9% was used for measurement of the BET specific surface area.
  • the content rate of the volatile component of the composite tungsten oxide ultrafine particles according to Example 1 was measured using a moisture meter (MOC63u, manufactured by Shimadzu Corporation), it was 1.6% by mass. The temperature was raised from room temperature to 125 ° C. within 1 minute from the start of measurement, held at 125 ° C. for 9 minutes, and the weight loss rate 10 minutes after the start of measurement was taken as the content of volatile components.
  • Acrylic polymer dispersant (amine value 48 mg KOH / g, acrylic dispersant having a decomposition temperature of 250 ° C.) having 10% by mass of ultrafine particles before pulverization according to Example 1 and a group containing amine as a functional group (hereinafter referred to as “an acrylic dispersant having a decomposition temperature of 250 ° C.”) It is described as “dispersant a.”) 10% by mass and 80% by mass of methyl isobutyl ketone were weighed. These weighed products were loaded into a paint shaker containing 0.3 mm ⁇ ZrO 2 beads, and dispersed for 0.5 hours to obtain a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion (hereinafter referred to as “dispersion A”).
  • a silicon powder standard sample manufactured by NIST, 640c was prepared, and the peak intensity value based on the (220) plane in the silicon powder standard sample was measured, and it was 19800 counts.
  • the peak intensity value of the standard sample is 1, the value of the XRD peak intensity ratio of the composite tungsten oxide ultrafine particles after the pulverization and dispersion treatment according to Example 1 is found to be 0.15. did. Moreover, the crystallite diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles after the pulverization and dispersion treatment according to Example 1 was 16.9 nm. 100 g of this dispersion A was mixed with 20 g of an ultraviolet curable resin UV3701 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) to obtain an anti-counterfeit ink according to Example 1. The carrier gas flow rate condition, the raw material supply speed condition, and other conditions according to Example 1 are described in Table 1 above.
  • a transparent PET film having a thickness of 50 ⁇ m was used as a substrate to be printed, and the anti-counterfeit ink according to Example 1 was formed on the surface with a bar coater.
  • This film was dried at 70 ° C. for 1 minute to evaporate the solvent, and then irradiated with ultraviolet rays using a high-pressure mercury lamp to cure the ultraviolet curable resin, whereby a forgery prevention ink printing film according to Example 1 was obtained. .
  • the transmittance of light with a wavelength of 550 nm in the visible light region is 71%
  • the transmittance of light with a wavelength of 1000 nm is 4%
  • the transmittance of light with a wavelength of 1500 nm is 1%.
  • Met the transmittance of light with a wavelength of 1500 nm.
  • Table 2 The results are shown in Table 2.
  • the average particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles dispersed in the obtained printed film according to Example 1 was calculated by an image processing apparatus using a transmission electron microscope image, it was 17 nm.
  • the crystallite diameter was almost the same as 16.9 nm.
  • Example 2 to 6 Except for changing the carrier gas flow rate, plasma gas flow rate, sheath gas flow rate, and raw material supply rate, the same operations as in Example 1 were performed, so that the composite tungsten oxide ultrafine particles and composite tungsten oxide according to Examples 2 to 6 were used. Ultrafine particle dispersion, anti-counterfeiting ink, and printed film were produced. Table 1 shows the changed carrier gas flow rate conditions, raw material supply speed conditions, and other conditions. Evaluation similar to Example 1 was performed on the composite tungsten oxide ultrafine particles, the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, the anti-counterfeit ink, and the printed film according to Examples 2 to 6. The evaluation results are shown in Table 2.
  • Example 7 A composite represented by Cs 0.33 WO 3 obtained by firing the mixed powder of Cs 2 CO 3 and H 2 WO 4 described in Example 1 at 800 ° C. in a mixed gas atmosphere of nitrogen gas and hydrogen gas. It changed to tungsten oxide and used as a raw material thrown into a high frequency plasma reactor. Otherwise, the composite tungsten oxide ultrafine particles, the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, the anti-counterfeit ink, and the printed film according to Example 7 were manufactured in the same manner as in Example 1. The same evaluations as in Examples 1 to 6 were performed on the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 8 The composite tungsten oxide ultrafine particles, the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, and the anti-counterfeit ink according to Example 8 are performed by performing the same operation as in Example 7 except that the carrier gas flow rate and the raw material supply speed are changed. And a printed film. The same evaluations as in Examples 1 to 7 were performed on the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 9 Dissolve 0.148 kg of Rb 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, then dry and mix with Rb 0.32 WO 3 mixed powder which is the target composition Got the body.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle and a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion liquid according to Example 9 were used in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder was used as a raw material to be charged into a high-frequency thermal plasma reactor. An anti-counterfeit ink and a printed film were produced. The same evaluations as in Examples 1 to 8 were performed on the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 10 Dissolve 0.375 kg of K 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, and then dry, K 0.27 WO 3 mixed powder having the target composition Got the body.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle and a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Example 10 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder was used as a raw material to be charged into a high-frequency thermal plasma reactor. An anti-counterfeit ink and a printed film were produced. In addition, the same evaluation as in Examples 1 to 9 was performed on the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 11 Dissolve 0.320 kg of TlNO 3 in 0.330 kg of water, add it to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, and then dry, to obtain the target composition of Tl 0.19 WO 3 mixed powder. Obtained.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle and a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Example 11 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder was used as a raw material to be charged into a high-frequency thermal plasma reactor. An anti-counterfeit ink and a printed film were produced. The same evaluations as in Examples 1 to 10 were performed on the obtained ultrafine particles, their dispersion, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 12 Dissolve 0.111 kg of BaCO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, and then dry the powder to obtain the target composition of Ba 0.14 WO 3 mixed powder. Obtained.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle and a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Example 12 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder was used as a raw material to be charged into a high-frequency thermal plasma reactor. An anti-counterfeit ink and a printed film were produced. The same evaluations as in Examples 1 to 11 were performed on the obtained ultrafine particle dispersion, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 13 Dissolve 0.0663 kg of K 2 CO 3 and 0.0978 kg of Cs 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, then dry and have the desired composition A K 0.24 Cs 0.15 WO 3 mixed powder was obtained.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle and a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Example 13 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder was used as a raw material to be charged into a high-frequency thermal plasma reactor. An anti-counterfeit ink and a printed film were produced. The same evaluations as in Examples 1 to 12 were performed on the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 14 10.8 g of Cs 2 CO 3 was dissolved in 16.5 g of water, the solution was added to 50 g of H 2 WO 4 and sufficiently stirred, and then dried. The dried product was heated while supplying 2% H 2 gas using N 2 gas as a carrier, and calcined at a temperature of 800 ° C. for 30 minutes. Then, to obtain a composite tungsten oxide according to Example 14 in a solid-phase reaction method is fired for 90 minutes under 800 ° C. N 2 gas atmosphere. Except for this, the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion liquid, anti-counterfeiting ink, and printed film according to Example 14 were obtained in the same manner as in Example 1, and the same evaluation as in Examples 1 to 13 was performed. However, the dispersion time by the paint shaker was 2 hours. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 15 to 24 Dissolve 0.044 kg of Li 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, and then dry and conduct the target composition of Li 0.3 WO 3 A mixed powder according to Example 15 was obtained. Dissolve 0.021 kg of Na 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add this to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, and then dry and implement Na 0.1 WO 3 which is the target composition A mixed powder according to Example 16 was obtained. In 0.330 kg of water, 0.251 kg of Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O was dissolved, added to 1.000 kg of H 2 WO 4, sufficiently stirred, dried, and Cu 0.
  • Example 17 of WO 2.72 A mixed powder according to Example 17 of WO 2.72 was obtained. q Dissolve 0.005 kg of Ag 2 CO 3 in 0.330 kg of water, add it to 1.000 kg of H 2 WO 4, stir well, and then dry and dry the target composition of Ag 0.01 WO 3 A mixed powder according to Example 18 was obtained.
  • SrCO 3 0.047 kg was dissolved in 0.330 kg of water, and this was added to 1.000 kg of H 2 WO 4, stirred well, then dried, and the target composition of Example 20 of Sr 0.08 WO 3 was obtained.
  • To obtain a mixed powder 0.012 kg of In 2 O 3 and 1.000 kg of H 2 WO 4 were sufficiently mixed by a crusher to obtain a mixed powder according to Example 21 of In 0.02 WO 3 which is a target composition.
  • SnO 2 0.115 kg and H 2 WO 4 1.000 kg were sufficiently mixed by a crusher to obtain a mixed powder according to Example 22 of Sn 0.19 WO 3 having a target composition.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles according to Examples 15 to 24 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the mixed powder according to Examples 15 to 24 was used as a raw material to be charged into the high-frequency thermal plasma reactor.
  • a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, an anti-counterfeit ink, and a printed film were produced.
  • the same evaluations as in Examples 1 to 14 were performed on the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film.
  • the manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 25 0.230 kg of Cs 2 CO 3 was dissolved in 0.330 kg of water, and the resulting solution was added to 1.000 kg of H 2 WO 4 and stirred sufficiently, followed by drying to obtain a dried product.
  • the dried product was heated while supplying 5% H 2 gas using N 2 gas as a carrier, and baked at a temperature of 800 ° C. for 1 hour. Thereafter, a solid-state reaction method in which baking was performed at 800 ° C. for 2 hours in an N 2 gas atmosphere was performed to obtain a composite tungsten oxide.
  • slurry was prepared by mixing 20 parts by weight of the obtained composite tungsten oxide and 80 parts by weight of water.
  • the dispersing agent is not added to this slurry.
  • This slurry was put together with beads into a paint shaker and subjected to a dispersion treatment for 4 hours to obtain a composite tungsten oxide ultrafine particle aqueous dispersion.
  • the beads used were 0.3 mm ⁇ ZrO 2 beads.
  • the dispersion particle size of the composite tungsten oxide ultrafine particle aqueous dispersion according to Example 25 was measured and found to be 70 nm.
  • the particle refractive index was 1.81, and the particle shape was non-spherical.
  • the background was measured with water, and the solvent refractive index was 1.33.
  • Example 25 Next, about 60 g of the obtained composite tungsten oxide ultrafine particle aqueous dispersion was dried with an air dryer to obtain composite tungsten oxide ultrafine particles according to Example 25.
  • a constant temperature oven SPH-201 type manufactured by ESPEC Corporation was used as the atmospheric dryer, and the drying temperature was 70 ° C. and the drying time was 96 hours.
  • the obtained ultrafine particle was identified as a hexagonal Cs 0.33 WO 3 single phase.
  • a silicon powder standard sample manufactured by NIST, 640c
  • the value of the peak intensity on the basis of the (220) plane in the silicon powder standard sample was measured it was 19800 counts. Therefore, when the value of the peak intensity of the standard sample is 1, the value of the ratio of the XRD peak intensity of the composite tungsten oxide ultrafine particles after pulverization and dispersion treatment according to Example 1 is found to be 0.21. did.
  • the composition of the ultrafine particles obtained was examined by ICP emission analysis. As a result, the Cs concentration was 15.2% by mass, the W concentration was 64.6% by mass, and the molar ratio of Cs / W was 0.33. The remainder other than Cs and W was oxygen, and it was confirmed that no other impurity element contained in an amount of 1% by mass or more was present.
  • the content of volatile components in the composite tungsten oxide ultrafine particles according to Example 25 was measured and found to be 2.2% by mass.
  • Measurement of the dispersed particle size of the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Example 25 was 80 nm.
  • the particle refractive index was 1.81, and the particle shape was non-spherical.
  • the background was measured with methyl isobutyl ketone, and the solvent refractive index was 1.40.
  • Example 25 50 g of the obtained dispersion liquid was mixed with 10 g of an ultraviolet curable resin UV3701 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) to obtain an anti-counterfeit ink according to Example 25.
  • UV3701 ultraviolet curable resin manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • a transparent PET film having a thickness of 50 ⁇ m was used as a substrate to be printed, and the anti-counterfeit ink according to Example 25 was formed on the surface thereof using a bar coater.
  • This film was dried at 70 ° C. for 1 minute to evaporate the solvent, and then irradiated with ultraviolet rays using a high-pressure mercury lamp to cure the ultraviolet curable resin, whereby a forgery prevention ink printing film according to Example 25 was obtained. .
  • the average particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particles dispersed in the obtained printed film according to Example 25 was calculated by an image processing apparatus using a transmission electron microscope image. It was almost the same value as the child diameter of 23.7 nm.
  • the transmittance of light with a wavelength of 550 nm in the visible light region is 71%
  • the transmittance of light with a wavelength of 1000 nm is 4%
  • the transmittance of light with a wavelength of 1500 nm is 1%.
  • Table 2 The results are shown in Table 2.
  • Example 26 The composite tungsten oxide ultrafine particles according to Example 26 and the composite tungsten oxide ultrafine particles according to the same method as in Example 25, except that the drying process by the air dryer was changed to the vacuum drying process by the vacuum stirring crusher. A dispersion, an anti-counterfeit ink, and a printed film were produced.
  • the vacuum stir crusher uses an Ishikawa stir crusher 24P type (manufactured by Tajima Chemical Machinery Co., Ltd.), the drying temperature in the vacuum drying process is 80 ° C., the drying time is 32 hours, the rotational frequency of the kneading mixer is 40 Hz, The pressure in the vacuum vessel was 0.001 MPa or less.
  • Example 25 Evaluation similar to Example 25 was implemented with respect to the obtained ultrafine particle, its dispersion liquid, infrared shielding glass, and a sheet-like near-infrared shielding ultrafine particle dispersion.
  • the manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 27 The composite tungsten oxide ultrafine particles according to Example 27 and the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion liquid were treated in the same manner as in Example 25 except that the drying process by the air dryer was changed to the spray drying process by the spray dryer. And anti-counterfeit ink and printed film were manufactured.
  • As the spray dryer a spray dryer ODL-20 type (manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd.) was used. Evaluation similar to Example 25 was implemented with respect to the obtained ultrafine particle, its dispersion liquid, anti-counterfeit ink, and a printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 28 to 30 The composite tungsten oxide ultrafine particles according to Examples 28 to 30 and the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion were prepared in the same manner as in Examples 25 to 27 except that the dispersion treatment time by the paint shaker was changed to 2 hours. Manufactured. However, the dispersion processing time by the paint shaker was 2 hours. Evaluation similar to Example 25 was implemented with respect to the obtained ultrafine particle, its dispersion liquid, anti-counterfeit ink, and a printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Examples 31 to 33 Except that 20 parts by weight of composite tungsten oxide and 80 parts by weight of propylene glycol monoethyl ether were mixed at the time of preparation of the slurry, Examples 31 to A composite tungsten oxide ultrafine particle, a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, an anti-counterfeit ink, and a printed film according to No. 33 were produced. Evaluation similar to Example 25 was implemented with respect to the obtained ultrafine particle, its dispersion liquid, anti-counterfeit ink, and a printed film. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 34 Composite tungsten oxide ultrafine particles were obtained in the same manner as in the method according to Example 1. Then, 10 weight part of obtained ultrafine particles, 80 weight part of methyl isobutyl ketone, and 10 weight part of dispersing agent a were mixed, and 50g slurry was prepared. This slurry was subjected to a dispersion treatment for 0.5 hour using an ultrasonic homogenizer (US-600TCVP, manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) to obtain a composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Example 34. Other than that was carried out similarly to Example 1, and obtained the forgery prevention ink which concerns on Example 34, and the printed film.
  • US-600TCVP ultrasonic homogenizer
  • Example 34 Evaluation similar to Example 1 was performed on the composite tungsten oxide ultrafine particles, the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, the anti-counterfeit ink, and the printed film according to Example 34.
  • the manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • the composite tungsten oxide superconductor according to Comparative Example 3 is obtained by performing the same operation as in Example 1 except that the high frequency power is 15 kW. Fine particles, composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion, anti-counterfeit ink and printed film were produced. For the obtained ultrafine particles, dispersion thereof, anti-counterfeit ink, and printed film, printed films were obtained and evaluated in the same manner as in Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 and 2. The manufacturing conditions and evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 25 In Example 25, 20 parts by weight of the obtained composite tungsten oxide and 80 parts by weight of water were mixed to prepare about 60 g of slurry, and this slurry was put into a medium stirring mill together with beads, and pulverized and dispersed for 4 hours.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particle aqueous dispersion according to Comparative Example 4 was obtained by performing the same operation as in Example 25 except that the pulverization and dispersion treatment for 40 hours was performed.
  • the dispersion particle diameter of the composite tungsten oxide ultrafine particle aqueous dispersion according to Comparative Example 4 was measured and found to be 120 nm.
  • the particle refractive index was 1.81, and the particle shape was non-spherical.
  • the background was measured with water, and the solvent refractive index was 1.33.
  • the obtained ultrafine particle was identified as a hexagonal Cs 0.33 WO 3 single phase.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Comparative Example 4 was evaluated in the same manner as Comparative Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2. Then, except that the composite tungsten oxide ultrafine particle dispersion according to Comparative Example 4 was used, the same operation as in Example 1 was carried out, and the anti-counterfeit ink and the printed film according to Comparative Example 4 were obtained and evaluated. The evaluation results are shown in Table 2.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles contained in the printed films according to Examples 1 to 34 are in the previous period with respect to the XRD peak intensity values of the silicon powder standard sample (manufactured by NIST, 640c) (220).
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles were composite tungsten oxide ultrafine particles having an XRD peak top intensity ratio of 0.13 or more and a crystallite diameter of 1 nm or more.
  • the composite tungsten oxide ultrafine particles have low transmittance at wavelengths of 1000 nm and 1500 nm, high contrast by near infrared irradiation, and excellent near infrared absorption characteristics.

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Abstract

可視光領域を透過し且つ赤外線領域に吸収をもち、印刷物の真贋を判定できる偽造防止インク用組成物、偽造防止インク、および偽造防止用印刷物を提供する。複合タングステン酸化物超微粒子を含む偽造防止インク用組成物であって、前記複合タングステン酸化物超微粒子は、そのXRDピークトップ強度の比の値が、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)の(220)面のXRDピーク強度の値を1としたとき、0.13以上である偽造防止インク用組成物、偽造防止インク、および偽造防止印刷物、並びに偽造防止インク用組成物の製造方法を提供する。

Description

偽造防止インク用組成物、偽造防止インク、および偽造防止用印刷物、並びに偽造防止インク用組成物の製造方法
 本発明は、近赤外線領域の光の吸収を利用した偽造防止インク用組成物、偽造防止インク、および偽造防止用印刷物、並びに偽造防止インク用組成物の製造方法に関する。
 従来から、預貯金の通帳や身分証明書、クレジットカード、キャッシュカード、小切手、航空券、道路通行券、乗車券、プリペードカード、商品券、証券等の有価印刷物については、偽造を防止するための方法として、その基材や印刷方法に特殊な工夫を施すことが行われてきた。
 例えば、基材に透かしを入れた特殊印刷(特許文献1参照)、微細な絵柄の印刷(特許文献2参照)、バーコードに代表される幾何学形状印刷を用いたデジタル処理化等が行われている。しかし、透かしを入れた特殊印刷の用紙はコストが高く、バーコード印刷はコピー等で簡単に偽造が可能である。また、微細な絵柄の印刷は、現在のカラーコピー機やコンピュータの画像処理技術の向上と、更に人の目による確認という曖昧な要素が加わるため、偽造防止効果が低く汎用的ではない。
 上記以外の偽造防止方法として、波長300~780nmの可視光領域の吸収が少なく、且つ、波長800~2400nmの近赤外線を吸収する印刷インクを利用して、印刷物の真贋情報を検出する方法が提案されている。例えば、可視光領域に吸収の少ない近赤外線吸収超微粒子料とバインダー樹脂を混合したインクで印刷したものは、その印刷面に赤外線レーザーを照射すると特定波長のみ吸収されるため、反射若しくは透過光を読み取ることで真贋の判定が可能となる。
 このような近赤外線を吸収する印刷インクとして、フタロシアニン化合物を用いた偽造防止インクが提案されている(特許文献3参照)。しかしながら、近赤外線吸収超微粒子料であるフタロシアニン化合物は、その吸収特性が温度や紫外線等の影響によって低減するため、耐候性に劣るという欠点があった。
 一方、YやLa等の6ホウ化物微粒子、酸化ルテニウム微粒子等を含む分散膜が、太陽光線の近赤外線を断熱する日射遮蔽膜として知られており、これを偽造防止インクに応用する発想が提案されている(特許文献4参照)。しかし、当該日射遮蔽膜を偽造防止インクに応用した場合、塗布した際に光を透過または反射する波長領域と、光を吸収する波長領域とにおいて、光の透過または反射に対する光の吸収のコントラストが十分でなく、用途によっては偽造防止インクとして使用した際の読み取り精度などが低下することがあった。
 そこで本出願人は、従来の材料よりも、可視光領域における透過または反射に対する近赤外光領域の吸収のコントラストが高く、しかも耐候性に優れている、複合タングステン酸化物微粒子を含む偽造防止インクを開示した(特許文献5参照)。
特開平09-261418号公報 特開平05-338388号公報 特開平04-320466号公報 特開2004-168842号公報 特開2015-117353号公報
 しかしながら、特許文献5で開示している複合タングステン酸化物微粒子を含む偽造防止インクであっても近赤外線吸収特性が不十分で、コントラストの発現が不足する場合があった。
 本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたものであり、可視光領域を透過し且つ近赤外線領域に吸収をもつ近赤外線吸収超微粒子を用いて、印刷物の真贋を判定できる偽造防止インク用組成物および偽造防止インクおよび偽造防止用印刷物並びに偽造防止インク用組成物の製造方法を提供することを目的とする。
 上述の課題を解決する為、本発明らが研究を行った結果、複合タングステン酸化物超微粒子のX線回折(本発明において「XRD」と記載する場合がある。)パターンにおいて、ピークトップ強度の比の値が所定の値である複合タングステン酸化物超微粒子を含むインク組成物、インク、およびその印刷物を知見した。具体的には、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)(220)面のXRDピーク強度を1としたとき、前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比が0.13以上であるものを含むインク組成物やインクは、可視光領域の光を透過し且つ近赤外線領域に吸収をもち、十分なコントラストを発現することを知見し、本発明を完成した。
 即ち、上記の目的を達成するための第1の発明は、
 複合タングステン酸化物超微粒子を含む偽造防止インク用組成物であって、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子は、そのXRDピークトップ強度の比の値が、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)の(220)面のXRDピーク強度の値を1としたとき、0.13以上であることを特徴とする偽造防止インク用組成物である。
 第2の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子が、MxWyOzで表記される複合タングステン酸化物(但し、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Ybのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることを特徴とする第1の発明に記載の偽造防止インク用組成物である。
 第3の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径が、1nm以上200nm以下であることを特徴とする第1または第2の発明に記載の偽造防止インク用組成物である。
 第4の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子の表面が、Si、Ti、Al、Zrから選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物で被覆されていることを特徴とする、第1から第3の発明のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物である。
 第5の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率が2.5質量%以下であることを特徴とする第1から第4の発明のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物である。
 第6の発明は、
 溶媒、および/または、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含むことを特徴とする第1から第5のいずれかの発明に記載の偽造防止インク用組成物である。
 第7の発明は、
 第1から第6のいずれかの発明に記載の偽造防止インク用組成物を含むことを特徴とする偽造防止インクである。
 第8の発明は、
 第7の発明に記載の偽造防止インクにより印刷された印刷部を備えることを特徴とする偽造防止用印刷物である。
 第9の発明は、
 有機バインダーを含むことを特徴とする第8の発明に記載の偽造防止用印刷物である。
 第10の発明は、
 複合タングステン酸化物超微粒子と、
 溶媒、および/または、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物とを、含む偽造防止インク用組成物の製造方法であって、
 シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)の(220)面のXRDピーク強度の値を1としたとき、前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値が0.13以上である前記複合タングステン酸化物超微粒子を、前記溶媒、および/または、前記エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物に分散させることを特徴とする偽造防止インク用組成物の製造方法である。
 第11の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子が、MxWyOzで表記される複合タングステン酸化物(但し、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Ybのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることを特徴とする第10の発明に記載の偽造防止インク用組成物の製造方法である。
 第12の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径が、1nm以上200nm以下であることを特徴とする第10または第11の発明に記載の偽造防止インク用組成物の製造方法である。
 第13の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子の表面が、Si、Ti、Al、Zrから選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物で被覆されていることを特徴とする、第10から第12のいずれかの発明に記載の偽造防止インク用組成物の製造方法である。
 第14の発明は、
 前記複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率が、2.5質量%以下であることを特徴とする第10から第13のいずれかの発明に記載の偽造防止インク用組成物の製造方法である。
 本発明に係る偽造防止インク用組成物および偽造防止インクを用いることによって、コピー等では複製が不可能であり、目視判定によらず機械的に簡単且つ確実に真贋の判定ができ、しかも耐侯性と耐光性に優れた偽造防止用印刷物を提供することができる。そして、本発明に係る偽造防止インク用組成物の製造方法および偽造防止インクの製造方法によれば、可視光領域の光を透過し且つ近赤外線領域に吸収をもち、可視光領域と近赤外線領域とのコントラスト確保に優れた偽造防止インク用組成物および偽造防止インクを高い生産性をもって製造することができる。
本発明に用いられる高周波プラズマ反応装置の概念図である。 実施例1に係る粉砕前超微粒子のX線回折パターンである。
 本発明に係る偽造防止インク用組成物は、複合タングステン酸化物超微粒子を含む偽造防止インク用組成物であって、当該複合タングステン酸化物超微粒子は、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)(220)面のXRDピーク強度を1としたとき、前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比が0.13以上であるものである。本発明に係る偽造防止インク用組成物は、複合タングステン酸化物超微粒子の他に、溶媒、および/または、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含む。
 また、本発明に係る偽造防止インクは、前記偽造防止インク用組成物へ、所望の有機バインダーや顔料、染料、さらに所望の各種添加剤を添加したものである。
 また、本発明に係る偽造防止用印刷物は、前記偽造防止インクを、被印刷基材の表面に通常の方法により塗布又は印刷することにより、得られるものである。その場合、前記偽造防止インク中の溶媒を蒸発などにより除去して被印刷基材の表面に固着させたり、エネルギー線を照射してエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を硬化させて被印刷基材に固着させることで偽造防止用印刷物を形成することが出来る。
 以下、本発明の実施の形態について、[a]複合タングステン酸化物超微粒子、[b]複合タングステン酸化物超微粒子の合成方法、[c]複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分とその乾燥処理方法、[d]偽造防止インク用組成物と偽造防止インク、[e]偽造防止インク用組成物、偽造防止インクの製造方法、[f]偽造防止用印刷物、の順で説明する。
[a]複合タングステン酸化物超微粒子
 複合タングステン酸化物超微粒子について、(1)XRDピークトップ強度の比、(2)構成元素比率、(3)結晶構造、(4)BET比表面積、(5)揮発成分含有率、(6)まとめ、の順に説明する。
 (1)XRDピークトップ強度の比
 本発明において、偽造防止インク用組成物および偽造防止インクに用いる近赤外線吸収超微粒子超微粒子は、複合タングステン酸化物超微粒子のXRDパターンにおいて、ピークトップ強度の比の値が所定の値にある複合タングステン酸化物超微粒子であることを知見した。具体的には、被測定対象である前記複合タングステン酸化物超微粒子と同様の測定条件下にあるシリコン粉末標準試料(NIST製、640c)の(220)面に係るXRDピーク強度を1としたときの、前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比が0.13以上である複合タングステン酸化物超微粒子である。
 さらに、後述する偽造防止インク用組成物、偽造防止インクにおいて、当該複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径が1nm以上200nm以下であることが、より好ましい。
 上述した複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度は、当該超微粒子の結晶性と密接な関係があり、ひいては当該超微粒子の自由電子密度と密接な関係があり、当該超微粒子の近赤外線吸収特性に大きく影響を及ぼす。そして、当該複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度が0.13以上であれば、所望の近赤外線吸収特性が得られる。所望の近赤外線吸収特性とは、可視光領域である波長550nmの光の透過率を70%程度に調整した場合に、近赤外線領域である波長1000nmの光の透過率を、可視光領域での光の透過率の1/7程度もしくはそれ以下にするものである。当該近赤外線吸収特性が発揮されれば、可視光線と近赤外線のコントラストが明確になる。
 当該複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値が0.13以上であれば、当該超微粒子において自由電子密度が担保され、上述した近赤外線吸収特性が発揮される。一方、ピークトップ強度の比の値は0.7以下であることが好ましい。
 尚、XRDピークトップ強度とは、X線回折パターンにおいて最もピークカウントが高い2θにおけるピーク強度である。そして、六方晶のCs複合タングステン酸化物やRb複合タングステン酸化物では、X線回折パターンにおけるピークカウントの2θは、25°~31°の範囲に出現する。
 前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度について、異なる観点からも説明する。
 前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値が0.13以上であることは、異相が殆ど含まれていない結晶性の良い複合タングステン酸化物超微粒子が得られていることを表す。即ち、得られる複合タングステン酸化物超微粒子がアモルファス化していないと考えられる。この結果、可視光を透過する液体媒体へ、当該異相が殆ど含まれていない複合タングステン酸化物超微粒子を分散させることにより、近赤外線遮蔽特性が十分得られると考えられる。
 尚、本発明において「異相」とは、複合タングステン酸化物以外の化合物の相をいう。
 上述した複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の測定には、粉末X線回折法を用いる。このとき、試料間の比較で客観的な定量性を持たせるため、標準試料を同条件で測定し、その標準試料のピーク強度に対する該超微粒子のXRDピークトップ強度の比をもって、試料間の比較を行うことが必要である。標準試料は普遍性のあるシリコン粉末標準試料(NIST製、640c)を使用することが望ましい。さらに定量性を持たせるため、その他の測定条件も常に一定にすることが望ましく、深さ1.0mmの試料ホルダーへ、X線回折測定の際における公知の操作によって超微粒子試料を充填する。具体的には、超微粒子試料において優先方位(結晶の配向)が生じるのを回避する為、ランダム且つ徐々に充填し、尚且つムラなく出来るだけ密に充填することが好ましい。
 X線源として、陽極のターゲット材質がCuであるX線管球を45kV/40mAの出力設定で使用し、ステップスキャンモード(ステップサイズ:0.0165°(2θ)および計数時間:0.022m秒/ステップ)のθ-2θの粉末X線回折法で測定することとしたものである。
 このとき、X線管球の使用時間によってXRDピーク強度は変化するので、X線管球の使用時間は試料間で殆ど同じであることが望ましい。客観的な定量性を確保するため、X線管球使用時間の試料間の差は、最大でもX線管球の予測寿命の20分の1以下に収めることが必要である。より望ましい測定方法として、複合タングステン酸化物超微粒子のX線回折パターンの測定毎に、シリコン粉末標準試料の測定を実施して、前記XRDピークトップ強度の比を算出する方法が挙げられる。本発明ではこの測定方法を用いた。市販のX線装置のX線管球予測寿命は数千時間以上で且つ1試料当たりの測定時間は数時間以下のものが殆どであるため、上述の望ましい測定方法を実施することで、X線管球使用時間によるXRDピークトップ強度の比への影響を無視できるほど小さくすることが出来る。
 また、X線管球の温度を一定とするため、X線管球用の冷却水温度も一定とすることが望ましい。
 尚、後述する解砕、粉砕または分散された後の偽造防止インク用組成物に含まれる複合タングステン酸化物超微粒子のXRDパターンは、本発明に係る偽造防止インク用組成物を用いた偽造防止インクや偽造防止用印刷物中に含まれる複合タングステン酸化物超微粒子のXRDパターンにおいても維持される。尚、XRDピークトップ強度を測定する際に得られるXRDパターンを解析することで、結晶構造や結晶子径を求めることが出来る。
 (2)構成元素比率
 本発明に係る近赤外線吸収超微粒子の好ましい実施形態である、MxWyOzで表記される複合タングステン酸化物(但し、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Ybのうちから選択される1種類以上の元素で、Wはタングステン、Oは酸素で、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)は、暗色系の材料である。そして微細な微粒子状では、可視光領域(波長380~780nm)に透過率のピークを持ち、近赤外線領域(波長800~2400nm)に透過率のボトムを持つ透過特性を示す。
 また、M元素としては、Cs、Rb、K、Tl,Ba、Cu、Al、Mn、Inが好ましく、複合タングステン酸化物が六方晶構造を取りやすく、かつ、可視光線と近赤外線のコントラストが明確になることから、Cs、Rbが特に好ましい。
 ここで、元素Mの添加量を示すx/yの値について説明する。x/yの値が0.001以上であれば、十分な量の自由電子が生成され目的とする近赤外線吸収特性を得ることが出来る。そして、元素Mの添加量が多いほど、自由電子の供給量が増加し、近赤外線吸収特性も上昇するが、x/yの値が1程度で当該効果も飽和する。また、x/yの値が1以下であれば、複合タングステン超微粒子に不純物相が生成されるのを回避できるので好ましい。
 次に、酸素量の制御を示すzの値について説明する。
 一般式MxWyOzで示される複合タングステン酸化物超微粒子において、z/yの値は2.2<z/y≦3.0であることが好ましく、より好ましくは2.6≦z/y≦3.0、最も好ましくは2.7≦z/y≦3.0である。このz/yの値が2.2以上であれば、当該複合タングステン酸化物中に目的以外の化合物であるWOの結晶相が現れるのを回避することが出来ると伴に、材料としての化学的安定性を得ることが出来るので、有効な赤外線吸収材料として適用できるためである。一方、このz/yの値が、3.0以下であれば、当該タングステン酸化物中に必要とされる量の自由電子が生成され、効率よい赤外線遮蔽材料となる。
 (3)結晶構造
 六方晶の結晶構造を有する複合タングステン酸化物超微粒子が均一な結晶構造を有するとき、添加元素Mの添加量は、x/yの値で0.2以上0.5以下が好ましく、更に好ましくは0.29≦x/y≦0.39である。理論的にはz/y=3の時、x/yの値が0.33となることで、添加元素Mが六角形の空隙の全てに配置されると考えられる。
 そして、複合タングステン酸化物超微粒子が、上述の六方晶以外に、正方晶、立方晶のタングステンブロンズの構造をとるときも赤外線吸収材料として有効である。当該複合タングステン酸化物超微粒子がとる結晶構造によって、近赤外線領域の吸収位置が変化する傾向があり、この近赤外線領域の吸収位置は、立方晶よりも正方晶のときが長波長側に移動し、さらに六方晶のときは正方晶のときよりも長波長側に移動する傾向がある。また、当該吸収位置の変動に付随して、可視光線領域の吸収は六方晶が最も少なく、次に正方晶であり、立方晶はこの中では最も大きい。よって、より可視光領域の光を透過して、より赤外線領域の光を吸収する用途には、六方晶のタングステンブロンズを用いることが最も好ましい。複合タングステン酸化物超微粒子が六方晶の結晶構造を有する場合、当該微粒子の可視光領域の透過が向上し、近赤外領域の吸収が向上する。
 以上、説明したように、複合タングステン酸化物において、XRDピークトップ強度比の値が上述した所定値を満たし、六方晶のタングステンブロンズであれば、優れた光学的特性が発揮される。さらに、複合タングステン酸化物超微粒子が、斜方晶の結晶構造をとっている場合や、マグネリ相と呼ばれるWO2.72と同様の単斜晶の結晶構造をとっている場合も、赤外線吸収に優れ、近外線遮蔽材料として有効なことがある。
 さらに、複合タングステン酸化物超微粒子は、体積比率が50%以上である単結晶であることが望ましく、別な言い方をすればアモルファス相の体積比率が50%未満である単結晶であることが望ましい。
 複合タングステン酸化物超微粒子が単結晶であれば、XRDピークトップ強度の値を維持しつつ、結晶子径を200nm以下に維持できることから、分散粒子径を1nm以上200nm以下とすることができる。
 一方、複合タングステン超微粒子の分散粒子径が1nm以上200nm以下であっても、アモルファス相が体積比率で50%以上存在する場合、もしくは多結晶の場合には、複合タングステン超微粒子のXRDピークトップ強度比の値が0.13未満となり、結果的に、近赤外線吸収特性が不十分で、可視光線と近赤外線のコントラストを十分に発現しない場合がある。さらに、より好ましい結晶子径は、200nm以下10nm以上である。より好ましい、結晶子径の範囲であれば、XRDピークトップ強度比の値が0.13以上となり、近赤外線吸収特性が発揮される。
 また、複合タングステン酸化物超微粒子が単結晶であることは、透過型電子顕微鏡等の電子顕微鏡像において、各微粒子内部に結晶粒界が観察されず、一様な格子縞のみが観察されることから確認することができる。また、複合タングステン酸化物超微粒子においてアモルファス相の体積比率が50%未満であることは、同じく透過型電子顕微鏡像において、粒子全体に一様な格子縞が観察され、格子縞が不明瞭な箇所が殆ど観察されないことから確認することができる。アモルファス相は粒子外周部に存在する場合が多いので、特に粒子外周部に着目することでアモルファス相の体積比率を算出可能な場合が多い。例えば、真球状の複合タングステン酸化物超微粒子において、格子縞が不明瞭なアモルファス相が粒子外周部に層状に存在する場合、その粒子径の20%以下の厚さであれば、複合タングステン酸化物超微粒子のアモルファス相の体積比率は50%未満となる。
 一方、複合タングステン酸化物超微粒子が偽造防止用印刷物の内部で分散している場合、分散した複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径から結晶子径を引いた差の値が当該平均粒子径の20%以下であれば、当該複合タングステン酸化物超微粒子は、アモルファス相の体積比率が50%未満である単結晶と言える。
 ここで、複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径は、分散体の透過型電子顕微鏡像から画像処理装置を用いて複合タングステン酸化物超微粒子100個の粒子径を測定し、その平均値を算出することで求めることが出来る。
 そこで、本発明に係る偽造防止用印刷物に分散された複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径と結晶子径の差が10%以下になるように、後述する合成、粉砕、分散を使用する製造設備に応じて適宜調整すればよいのである。
 以上より、本発明に係る偽造防止印刷物に含まれる複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径は200nm以下が望ましく、200nm以下10nm以上が望ましい。
 また、偽造防止インク用組成物および偽造防止インクに含まれる複合タングステン酸化物超微粒子は、分散粒子径が1nm以上200nm以下であることが好ましく、分散粒子径は10nm以上200nm以下がより好ましい。これは、当該複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径は、最大でも200nm以下であることが好ましいことに拠る。一方、当該複合タングステン酸化物超微粒子の近赤外線吸収特性の観点から、結晶子径は1nm以上、さらには10nm以上であることが好ましい。
 (4)BET比表面積
 複合タングステン酸化物超微粒子のBET比表面積は、当該超微粒子の粒度分布と密接な関係があるが、それと共に、当該超微粒子自体の近赤外線吸収特性や光着色を抑制する耐光性に大きく影響する。当該超微粒子のBET比表面積が30.0m/g以上120.0m/g以下であれば、所望の耐光性が得られ、好ましくは30.0m/g以上90.0m/g以下、さらに好ましくは35.0m/g以上70.0m/g以下とするのが良い。
 複合タングステン酸化物超微粒子のBET比表面積が小さいことは、当該超微粒子の結晶子径が大きいことを表している。従って、当該超微粒子のBET比表面積が30.0m/g未満の場合、可視光領域で透明性のある偽造防止インクを製造するためには、当該超微粒子を、媒体撹拌ミル等で長時間超微粒子を粉砕して粒子を微細化することが好ましい。尤も、当該粉砕に伴って、近赤外線吸収特性を発現しない結晶子径が1nm以下の超微粒子が多数生成しないように注意する。結晶子径が1nm以下の超微粒子を多数含んだ偽造防止インクを用いて偽造防止用印刷物を作製した場合、当該偽造防止用印刷物に対して紫外線を含む強い光を照射すると、当該偽造防止用印刷物の色が濃くなり、着色する(光着色)場合があると考えられるからである。
 一方、当該超微粒子のBET比表面積が200m/gを超えて大きい場合も、光着色において同様の傾向を示す。従って、BET比表面積が200m/g以下であれば、BET粒径が2nm以上になることを示しており、近赤外線吸収特性に寄与しない結晶子径1nm未満の超微粒子が殆ど存在しないことを意味している。よって、該超微粒子のBET比表面積が200m/g以下であれば、耐光性の良い偽造防止用印刷物を製造することが出来る。
 尚、複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径やBET比表面積の値は、複合タングステン酸化物超微粒子分散液を得る際の粉砕分散前後においても、上述の範囲内の値であることが好ましい。
 (5)揮発成分含有率
 複合タングステン酸化物超微粒子は、加熱により揮発する成分(本発明において「揮発成分」と記載する場合がある。)を含む場合がある。当該揮発成分とは、複合タングステン酸化物超微粒子が保管雰囲気や大気中に暴露された際や、合成工程途中において吸着する物質に起因するものである。ここで、当該揮発成分の具体例としては、水である場合や、後述する分散液の溶媒である場合がある。そして、例えば150℃、またはそれ以下の加熱により、当該複合タングステン酸化物超微粒子から揮発する成分である。
 複合タングステン酸化物超微粒子における揮発成分とその含有率とは、上述したように当該超微粒子を大気等に暴露した際に吸着する水分量や、当該超微粒子の乾燥工程における溶媒残存量と関係している。そして、当該揮発成分とその含有率は、当該超微粒子をバインダー樹脂等に分散させる際の分散性に対して、大きく影響する場合がある。
 例えば、偽造防止用印刷物に使用するバインダー樹脂と、当該超微粒子に吸着されている揮発成分との相溶性が悪い場合であって、さらに当該超微粒子において当該揮発成分含有率が高い場合、製造される当該近赤外線遮蔽分散体が、長期間室外に設置され太陽光や風雨に暴露されたときに、複合タングステン酸化物超微粒子が偽造防止用印刷物外へと脱離したり、膜の剥がれが生じたりする場合がある。これは、当該超微粒子とバインダー樹脂との相溶性悪化は、製造される当該偽造防止用印刷物の劣化の原因となるからである。つまり、揮発成分含有率が所定量以下の複合タングステン酸化物超微粒子は、分散系に用いられる分散媒との相性によって、当該超微粒子の分散が良好であるか否かが、左右されないことを意味する。従って、複合タングステン酸化物超微粒子において揮発成分含有率が所定量以下であれば、広い汎用性が発揮される。
 本発明者らの検討によれば、複合タングステン酸化物超微粒子において揮発成分の含有率が2.5質量%以下であれば、当該超微粒子は殆どの分散系に用いられる分散媒に対して分散可能であり、汎用性のある複合タングステン酸化物超微粒子となることを知見した。
 一方、当該揮発成分の含有率の下限には、特に制限はないことも知見した。
 この結果、揮発成分の含有率が2.5質量%以下である超微粒子が過度に二次凝集していなければ、タンブラー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサーなどの混合機、およびバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、一軸押出機、二軸押出機などの混練機を用いて均一に混合、混錬(溶融混合も含む)することにより当該超微粒子を樹脂等に分散可能となる。
 複合タングステン酸化物超微粒子における揮発成分の含有率は、熱分析により測定できる。具体的には、複合タングステン酸化物超微粒子が熱分解する温度より低く、且つ、揮発成分が揮発するよりも高い温度に、複合タングステン酸化物超微粒子試料を保持して重量減少を測定すればよい。また、揮発成分を特定する場合は、ガス質量分析機を併用して当該揮発成分を分析すればよい。
 (6)まとめ
 複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度比の値やBET比表面積は、様々な製造条件の変更によって制御可能であり、例えば熱プラズマ法や固相反応法などで該超微粒子が生成される際の温度(焼成温度)、生成時間(焼成時間)、生成雰囲気(焼成雰囲気)、前駆体原料の形態、生成後のアニール処理、不純物元素のドープなどの製造条件の変更によって制御可能である。一方、複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率は、当該超微粒子の保存方法や保存雰囲気、当該超微粒子分散液を乾燥させる際の温度、乾燥時間、乾燥方法などの製造条件を適宜に設定することによって制御可能である。尚、複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率は、複合タングステン酸化物超微粒子の結晶構造や、後述する熱プラズマ法や固相反応等の複合タングステン酸化物超微粒子の合成方法に依存しない。
[b]複合タングステン酸化物超微粒子の合成方法
 複合タングステン酸化物超微粒子の合成方法としては、熱プラズマ中にタングステン化合物出発原料を投入する熱プラズマ法や、タングステン化合物出発原料を還元性ガス雰囲気中で熱処理する固相反応法が挙げられる。熱プラズマ法や固相反応法で合成された複合タングステン酸化物超微粒子は、分散処理または粉砕・分散処理される。
 以下、(1)熱プラズマ法、(2)固相反応法、(3)合成された複合タングステン酸化物超微粒子、の順に説明する。
 (1)熱プラズマ法
 熱プラズマ法について(i)熱プラズマ法に用いる原料、(ii)熱プラズマ法とその条件、の順に説明する。
  (i)熱プラズマ法に用いる原料
 複合タングステン酸化物超微粒子を熱プラズマ法で合成する際には、タングステン化合物と、M元素化合物との混合粉体を原料として用いることができる。
 タングステン化合物としては、タングステン酸(HWO)、タングステン酸アンモニウム、六塩化タングステン、アルコールに溶解した六塩化タングステンに水を添加して加水分解した後溶媒を蒸発させたタングステンの水和物、から選ばれる1種以上であることが好ましい。
 また、M元素化合物としては、M元素の酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、炭酸塩、から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。
 上述したタングステン化合物と、上述したM元素化合物とを含む水溶液を、M元素とW元素の比が、MxWyOz(但し、Mは前記M元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1.0、2.0≦z/y≦3.0)のM元素とW元素の比となるように湿式混合する。そして、得られた混合液を乾燥することによって、M元素化合物とタングステン化合物との混合粉体が得られる、そして、当該混合粉体は、熱プラズマ法の原料とすることが出来る。
 また、当該混合粉体を、不活性ガス単独または不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気下にて、1段階の焼成によって得られる複合タングステン酸化物を、熱プラズマ法の原料とすることもできる。他にも、1段階目で不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気下で焼成し、当該1段階目の焼成物を、2段階目にて不活性ガス雰囲気下で焼成する、という2段階の焼成によって得られる複合タングステン酸化物を、熱プラズマ法の原料とすることも出来る。
  (ii)熱プラズマ法とその条件
 本発明で用いる熱プラズマとして、例えば、直流アークプラズマ、高周波プラズマ、マイクロ波プラズマ、低周波交流プラズマ、のいずれか、または、これらのプラズマの重畳したもの、または、直流プラズマに磁場を印加した電気的な方法により生成するプラズマ、大出力レーザーの照射により生成するプラズマ、大出力電子ビームやイオンビームにより生成するプラズマ、が適用出来る。尤も、いずれの熱プラズマを用いるにしても、10000~15000Kの高温部を有する熱プラズマであり、特に、超微粒子の生成時間を制御できるプラズマであることが好ましい。
 当該高温部を有する熱プラズマ中に供給された原料は、当該高温部において瞬時に蒸発する。そして、当該蒸発した原料は、プラズマ尾炎部に至る過程で凝縮し、プラズマ火炎外で急冷凝固されて、複合タングステン酸化物超微粒子を生成する。
 高周波プラズマ反応装置を用いる場合を例として、図1を参照しながら合成方法について説明する。
 先ず、真空排気装置により、水冷石英二重管内と反応容器6内で構成される反応系内を約0.1Pa(約0.001Torr)まで真空引きする。反応系内を真空引きした後、今度は、当該反応系内をアルゴンガスで満たし、1気圧のアルゴンガス流通系とする。
 その後、反応容器内にプラズマガスとして、アルゴンガス、アルゴンとヘリウムの混合ガス(Ar-He混合ガス)、またはアルゴンと窒素の混合ガス(Ar-N混合ガス)から選択されるいずれかのガスを30~45L/minの流量で導入する。一方、プラズマ領域のすぐ外側に流すシースガスとして、Ar-He混合ガスを60~70L/minの流量で導入する。
 そして、高周波コイル2に交流電流をかけて、高周波電磁場(周波数4MHz)により熱プラズマを発生させる。このとき、プレート電力は30~40kWとする。
 原料粉末供給ノズル5より、上記合成方法で得たM元素化合物とタングステン化合物との混合粉体、または、複合タングステン酸化物粒子酸化物の原料を、ガス供給装置11から供給する6~98L/minのアルゴンガスをキャリアガスとして、供給速度25~50g/minの割合で,熱プラズマ中に導入して所定時間反応を行う。反応後、生成した複合タングステン酸化物超微粒子は,フィルター8に堆積するので、これを回収する。
 キャリアガス流量と原料供給速度は、超微粒子の生成時間に大きく影響する。そこで、キャリアガス流量を6L/min以上9L/min以下とし、原料供給速度を25~50g/minとするのが好ましい。
 また、プラズマガス流量を30L/min以上45L/min以下、シースガス流量を60L/min以上70L/min以下とすることが好ましい。プラズマガスは10000~15000Kの高温部を有する熱プラズマ領域を保つ機能があり、シースガスは反応容器内における石英トーチの内壁面を冷やし、石英トーチの溶融を防止する機能がある。それと同時に、プラズマガスとシースガスはプラズマ領域の形状に影響を及ぼすため、それらのガスの流量はプラズマ領域の形状制御に重要なパラメータとなる。プラズマガスとシースガス流量を上げるほどプラズマ領域の形状がガスの流れ方向に延び、プラズマ尾炎部の温度勾配が緩やかなるので、生成される超微粒子の生成時間を長くし、結晶性の高い超微粒子を生成できるようになる。逆に、プラズマガスとシースガス流量を下げるほどプラズマ領域の形状がガスの流れ方向に縮み、プラズマ尾炎部の温度勾配が急になるので、生成される超微粒子の生成時間を短くし、BET比表面積の大きい超微粒子を生成できるようになる。これにより複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値を、所定の値に設定することが出来る。
 熱プラズマ法で合成し得られる複合タングステン酸化物が、その結晶子径が200nmを超える場合や、熱プラズマ法で合成し得られる複合タングステン酸化物から得られる偽造防止インク用組成物中の複合タングステン酸化物の分散粒子径が200nmを超える場合は、後述する、粉砕・分散処理を行うことができる。熱プラズマ法で複合タングステン酸化物を合成する場合は、そのプラズマ条件や、その後の粉砕・分散処理条件を適宜選択して、XRDピークトップ強度比の値が0.13以上となるようして、偽造防止用印刷物中の複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径と結晶子径の差が20%以下となるようにすれば、本発明の効果が発揮される。
 (2)固相反応法
 固相反応法について(i)固相反応法に用いる原料、(ii)固相反応法における焼成とその条件、の順に説明する。
  (i)固相反応法に用いる原料
 複合タングステン酸化物超微粒子を固相反応法で合成する際には、原料としてタングステン化合物およびM元素化合物を用いる。
 タングステン化合物は、タングステン酸(HWO)、タングステン酸アンモニウム、六塩化タングステン、アルコールに溶解した六塩化タングステンに水を添加して加水分解した後、溶媒を蒸発させたタングステンの水和物、から選ばれる1種以上であることが好ましい。
 また、より好ましい実施形態である一般式MxWyOz(但し、Mは、Cs、Rb、K、Tl、Baから選択される1種類以上の元素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)で示される複合タングステン酸化物超微粒子の原料の製造に用いるM元素化合物には、M元素の酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、炭酸塩、から選ばれる1種以上であることが好ましい。
 また、複合タングステン酸化物超微粒子は、Si、Al、Zrから選ばれる1種以上の不純物元素を含有する化合物(本発明において「不純物元素化合物」と記載する場合がある。)を、原料として含んでもよい。当該不純物元素化合物は、後の焼成工程において複合タングステン化合物と反応せず、複合タングステン酸化物の結晶成長を抑制して、結晶の粗大化を防ぐ働きをするものである。不純物元素を含む化合物としては、酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、炭酸塩、から選ばれる1種以上であることが好ましく、粒径が500nm以下のコロイダルシリカやコロイダルアルミナが特に好ましい。
 上記タングステン化合物と、上記M元素化合物を含む水溶液と、上記不純物化合物とを、M元素とW元素の比が、MxWyOz(但し、Mは前記M元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1.0、2.0<z/y≦3.0)のM元素とW元素の比となるように湿式混合する。不純物元素化合物を原料として含有する場合は、不純物元素化合物が0.5質量%以下になるように湿式混合する。そして、得られた混合液を乾燥することによって、M元素化合物とタングステン化合物との混合粉体、もしくは不純物元素化合物を含むM元素化合物とタングステン化合物との混合粉体が得られる。
  (ii)固相反応法における焼成とその条件
 当該湿式混合で製造したM元素化合物とタングステン化合物との混合粉体、もしくは不純物元素化合物を含むM元素化合物とタングステン化合物との混合粉体を、不活性ガス単独または不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気下、1段階で焼成する。このとき、焼成温度は複合タングステン酸化物超微粒子が結晶化し始める温度に近いことが好ましい。
 具体的には焼成温度が1000℃以下であることが好ましく、800℃以下であることがより好ましく、800℃以下500℃以上の温度範囲がさらに好ましい。この焼成温度の制御により、本発明に係る複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値を所定の値に設定することが出来る。この焼成温度の制御により、本発明に係る複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値を所定の値に設定することが出来る。
 尤も、当該複合タングステン酸化物の合成において、前記タングステン化合物に替えて、三酸化タングステンを用いても良い。
 (3)合成された複合タングステン酸化物超微粒子
 熱プラズマ法や固相反応法による合成法で得られた複合タングステン酸化物超微粒子を用いて、後述する偽造防止インク用組成物や偽造防止インク(本発明において「インク用組成物等」と記載する場合がある。)を作製した場合、当該インク用組成物等に含有されている超微粒子の結晶子径が、200nmを超える場合がある。このような場合は、後述するインク用組成物等を製造する工程において、当該複合タングステン酸化物超微粒子の粉砕・分散処理をすればよい。そして、粉砕・分散処理を経て得られた複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値が、本発明の範囲を実現できていれば、複合タングステン酸化物超微粒子やその分散液から得られる、本発明に係るインク組成物等は、優れた近赤外線遮蔽特性を発揮する。
[c]複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分とその乾燥処理方法
 上述したように、本発明に係る複合タングステン酸化物超微粒子は、揮発成分を含む場合があるが、当該揮発成分の含有率は2.5質量%以下であることが好ましい。しかし、複合タングステン酸化物超微粒子が大気中に暴露されるなどして、揮発成分の含有率が2.5質量%を超えた場合は、乾燥処理により当該揮発成分の含有率を低減させることが出来る。
 具体的には、上述の方法で合成された複合タングステン酸化物を、粉砕・分散処理して微粒化し、複合タングステン酸化物超微粒子分散液を製造する工程(粉砕・分散処理工程)と、製造された複合タングステン酸化物超微粒子分散液を乾燥処理して溶媒を除去する工程(乾燥工程)とを経ることで、本発明に係る複合タングステン酸化物超微粒子を製造することができる。
 粉砕分散工程に関しては、後述する「[e]偽造防止インク用組成物、偽造防止インクの製造方法」の項目で詳細に記述するため、ここでは乾燥処理の工程について説明する。
 当該乾燥処理の工程は、後述する粉砕分散工程で得られる複合タングステン酸化物超微粒子分散液を、乾燥処理して当該分散液中の揮発成分を除去し、本発明に係る複合タングステン酸化物超微粒子を得るものである。
 乾燥処理の設備としては、加熱および/または減圧が可能で、当該超微粒子の混合や回収がし易いという観点から、大気乾燥機、万能混合機、リボン式混合機、真空流動乾燥機、振動流動乾燥機、凍結乾燥機、リボコーン、ロータリーキルン、噴霧乾燥機、パルコン乾燥機、等が好ましいが、これらに限定されない。
 以下、その一例として、(1)大気乾燥機による乾燥処理、(2)真空流動乾燥機による乾燥処理、(3)噴霧乾燥機による乾燥処理、について説明する。以下、それぞれの乾燥処理について順に説明する。
 (1)大気乾燥機による乾燥処理
 後述する方法で得られた複合タングステン酸化物超微粒子分散液を、大気乾燥機によって乾燥処理して当該分散液中の揮発成分を除去する処理方法である。この場合、複合タングステン酸化物超微粒子から当該揮発成分が揮発するよりも高い温度であって、元素Mが脱離しない温度で乾燥処理することが望ましく、150℃以下であることが望ましい。
 当該大気乾燥機により、乾燥処理して製造した複合タングステン酸化物超微粒子は、弱い二次凝集体となっている。この状態でも、当該複合タングステン酸化物超微粒子を樹脂等に分散させることは可能であるが、より分散し易くするために、当該超微粒子を擂潰機等によって解砕することも好ましい一例である。
 (2)真空流動乾燥機による乾燥処理
 真空流動乾燥機による乾燥処理を行うことで、複合タングステン酸化物超微粒子分散液中の揮発成分を除去する処理方法である。当該真空流動乾燥機では、減圧雰囲気下で乾燥と解砕の処理を同時に行うため、乾燥速度が速い上に、上述した大気乾燥機での乾燥処理品に見られるような凝集体を形成しない。また、減圧雰囲気下での乾燥のため、比較的低温でも揮発成分を除去することができ、残存する揮発成分量も限りなく少なくすることができる。
 乾燥温度は複合タングステン酸化物超微粒子から元素Mが脱離しない温度で乾燥処理することが望ましく、当該揮発成分が揮発するよりも高い温度であって、150℃以下であることが望ましい。
 (3)噴霧乾燥機による乾燥処理
 噴霧乾燥機による乾燥処理を行うことで、複合タングステン酸化物超微粒子分散液の揮発成分を除去する処理方法である。当該噴霧乾燥機では、乾燥処理における揮発成分除去の際に、揮発成分の表面力に起因する二次凝集が発生し難い。従って、解砕処理を施さずとも比較的二次凝集していない複合タングステン酸化物超微粒子が得られる場合が多い。
[d]偽造防止インク用組成物と偽造防止インク
 上述した複合タングステン酸化物超微粒子を含む本発明に係る偽造防止インク用組成物、偽造防止インクは、可視光領域の吸収が少なく、且つ近赤外線領域に吸収をもつため、その印刷面に赤外線レーザーを照射したとき特定の波長を吸収する。従って、この偽造防止インク用組成物や偽造防止インクを被印刷基材の片面又は両面に印刷した印刷物は、特定波長の近赤外線を照射してその反射若しくは透過を読み取ることによって、反射量又は透過量の違いから、印刷物の真贋を判定することができる。
 以下、本発明に係る(1)偽造防止インク用組成物、(2)偽造防止インク、について説明する。
 (1)偽造防止インク用組成物
 本発明に係る偽造防止インク用組成物は、本発明に係る複合タングステン酸化物超微粒子を含有する。その結果、可視光領域に透過率のピークを持つため着色が少なく、同時に近赤外線領域に透過率のボトム(吸収ピーク)がある。この為、本発明に係る偽造防止インク用組成物を印刷した印刷物から、その情報を赤外線センサーで読み取ることにより、その情報を用いて印刷物の真贋を判定することが可能である。
 当該偽造防止インク用組成物に含まれる(i)複合タングステン酸化物超微粒子、(ii)溶媒、(iii)エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物、について説明する。
  (i)複合タングステン酸化物超微粒子
 複合タングステン酸化物超微粒子の透過特性は、当該超微粒子の粒子径の大きさによっても変化する。即ち、当該超微粒子の粒子径が小さいほど、可視光領域の透過率のピークと、近赤外線領域の吸収のボトムとの透過率差は大きくなる。逆に粒子径が大きいと、その透過率差が小さくなり、可視光透過率のピークに対する近赤外線の吸収が低下する。そのため、当該超微粒子の粒径の大きさは、目的とする使用方法等に応じて適宜設定することが望ましい。
 また、実質的に透明な偽造防止用コードやバーコードの様に、被印刷基材として用いる透明基材の透明性を維持したい場合や、下地印刷が透視可能となる透明性を維持したい場合、等は、複合タングステン酸化物超微粒子の粒子径は小さい方が好ましい。特に、可視光領域の透明性を重視する偽造防止用印刷の場合には、超微粒子による光の散乱を考慮する必要がある。当該超微粒子の分散粒子径が200nmよりも小さければ、幾何学散乱若しくはミー散乱によって波長400~780nmの可視光線領域の光を散乱しない為、半曇りガラスのようにならず、鮮明な透明性が得られるからである。
 さらに、偽造防止用印刷物に澄んだ透明性を必要とする場合は、偽造防止インク用組成物中での当該超微粒子の分散粒子径は200nm以下が好ましく、100nm以下が更に好ましい。分散粒子径が200nm以下になると、光散乱が低減してレイリー散乱領域になり、散乱光は粒子径の6乗に反比例して低減するため、粒子径の減少に伴って透明性が向上する。また、分散粒子径が100nm以下になると、散乱光は非常に少なくなり更に好ましい。また、近赤外光線においても、粒子径を小さくすることで散乱が減少し、吸収効率が上昇するため好ましい。
 一方、粒子径が1nm以上あれば、上述した耐光性を担保することが出来き、さらに好ましくは10nm以上である。
 偽造防止インク用組成物および偽造防止インクにおける複合タングステン酸化物超微粒子の分散粒子径と、偽造防止用印刷物に分散された複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径とが異なる場合がある。これは、偽造防止インク用組成物等中では複合タングステン酸化物超微粒子が凝集していても、偽造防止用印刷物に加工される際に、当該複合タングステン酸化物超微粒子の凝集が解されるからである。
 また、本発明で近赤外線吸収超微粒子として用いる複合タングステン酸化物超微粒子は、いずれも無機超微粒子であるため、耐侯性に優れている。耐候性を更に向上させるために、その微粒子表面をSi、Ti、Al、Zrの1種又は2種以上の化合物で被覆することができる。これらの化合物は基本的に透明であり、被覆したことによって可視光透過率を低下させることはない。
  (ii)溶媒
 本発明に係る偽造防止インク用組成物に用いる溶媒は、水、エタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン等のケトン類、トルエン、キシレン、植物油、植物油由来等の化合物、石油系溶媒から選択される1種類以上からなる溶媒が用いられる。植物油としては、アマニ油、ヒマワリ油、桐油等の乾性油、ゴマ油、綿実油、菜種油、大豆油、米糠油等の半乾性油、オリーブ油、ヤシ油、パーム油、脱水ヒマシ油等の不乾性油が用いられる。植物油由来の化合物としては、植物油の脂肪酸とモノアルコールを直接エステル反応させた脂肪酸モノエステル、エーテル類などが用いられる。使用目的に応じて選択することが可能である。石油系溶媒としては、印刷設備のゴム部品を浸食しないようなアニリン点の高いものが好ましく、アイソパーE、エクソールHexane、エクソールHeptane、エクソールE、エクソールD30、エクソールD40、エクソールD60、エクソールD80、エクソールD95、エクソールD110、エクソールD130(以上、エクソンモービル製)等を挙げることができる。また、当該複合タングステン酸化物超微粒子分散液に含有されている複合タングステン酸化物超微粒子の含有量が、0.01質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
  (iii)エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物
 本発明に係る偽造防止インク用組成物には、上述した溶媒に替えて、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を用いることができる。勿論、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物と、上述の溶媒とを併用してもよい。
 ここで、本発明に係る偽造防止インク用組成物に用いるエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物には、紫外線硬化樹脂の液状の未硬化物、電子線硬化樹脂の液状の未硬化物、熱硬化樹脂の液状の未硬化物が挙げられる。これらのエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物は、上述の本発明に係る偽造防止インク用組成物に用いる溶媒と同様に、複合タングステン酸化物超微粒子を分散できる。また、これらのエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を用いた偽造防止インク用組成物であっても、複合タングステン酸化物超微粒子の含有量は、0.01質量%以上80質量%以下であることが好ましい。
 そして、本発明に係る偽造防止インク用組成物において、上述の溶媒を用いることなく、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を用いれば、無溶媒タイプの偽造防止インクを得ることができる。
 ここで、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物には、モノマーやオリゴマーとして、ラジカル添加により重合する多重結合をもつアクリル樹脂等のモノマーやオリゴマー、エネルギー線により二次元や三次元に架橋する官能基を備えたエポキシ樹脂やフェノール樹脂やウレタン樹脂等のモノマーやオリゴマーが挙げられる。例えば、紫外線硬化樹脂の液状の未硬化物は、重合開始剤と、重合開始剤から生じたラジカルにより重合する液状のモノマーやオリゴマーが含まれている物もある。
 尚、本発明に係る偽造防止インク用組成物がエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含む場合は、ラジカル重合開始剤を含まないことが、保存性の観点から好ましい。
 (2)偽造防止インク
 本発明に係る偽造防止インクは、上述した偽造防止インク用組成物へ、所望の有機バインダーや、適宜添加される、重合開始剤、さらに顔料、染料から選択される1種以上、さらに所望の各種添加剤を添加したものである。本発明に係る偽造防止インクを、所望の被印刷基材に印刷することで、偽造防止用印刷物を形成できる。
 上述した偽造防止インク用組成物のうち、溶媒を含む偽造防止インク用組成物から偽造防止インクを製造する際、さらに有機バインダーを添加してもよい。有機バインダーとしては特に限定されず、例えば、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、フッ素系、ビニル系、ロジン系等の何れかの樹脂でも良く、用途に適したものが選択可能である。
 また、上述した偽造防止インク用組成物のうち、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含む偽造防止インク用組成物から偽造防止インクを製造する際、さらに、当該エネルギー線に反応する重合開始剤を添加することが好ましい。エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含む偽造防止インクでは、当該エネルギー線の照射を受けて、液状の未硬化物が硬化し偽造防止用印刷物の有機バインダーを構成する。
 さらに偽造防止インク用組成物のうち、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含む偽造防止インク用組成物は、その構成から偽造防止インク用組成物であると伴に、偽造防止インクとも成り得るものである。
 例えば、近赤外線を透過する着色顔料を含むことができる。このような着色顔料を含むことによって、人の目に感じる可視光領域では着色顔料と同等の色を呈するが、近赤外線領域では特徴的な吸収を持つ着色した偽造防止インクおよびその偽造防止用印刷物を得ることができる。尚、この着色した偽造防止インクは、可視光領域における吸収が少ないため、着色顔料の色調は保持される。また、蛍光材料やパール顔料などを添加しても良い。
 また例えば、近赤外線を透過する着色顔料として黒色顔料を混合した偽造防止インクは、黒色顔料のみを含む黒色インクと比較すると、人の目には同等の黒色として認識されるが、赤外線を照射して比較すると異なる透過プロファイルを有することが読み取れる。従って、この黒色の偽造防止インクを用いた印刷物、例えばバーコード印刷した印刷物は、近赤外吸収材料を含まない通常の黒色インクをダミーとして印刷することで、更に複雑で高度な偽造防止が可能となる。
 また、本発明の偽造防止インクを被印刷基材の片面又は両面に印刷した印刷物の印刷膜上に、黒色顔料その他の近赤外線と透過する着色顔料を用いた着色インクを塗布又は印刷して偽造防止用印刷物とすることもできる。この偽造防止用印刷物は、人の目には黒又はその他に着色されて認識されるが、その同じ領域に赤外線でのみ読み取れる文字や記号等が隠れて印刷されているため、赤外線を照射することによって印刷物の真贋を判定することができる。
 このような着色顔料としては、近赤外線を透過する黒色顔料が好ましい。また、黒色顔料の好ましい具体例としては、Cu-Fe-Mn、Cu-Cr、Cu-Cr-Mn、Cu-Cr-Mn-Ni、Cu-Cr-Fe、Co-Cr-Fe等の複合酸化物、あるいはチタンブラック、窒化チタン、酸窒化チタン、暗色アゾ顔料、ペリレンブラック顔料、アニリンブラック顔料、カーボンブラックを挙げることができる。偽造防止インク中における黒色顔料の分散粒子径は、近赤外線吸収超微粒子と同様に200nm以下、さらには100nm以下が好ましい。その理由は、上述した複合タングステン酸化物超微粒子の場合と同様である。
 また、黒色顔料の分散粒子径を小さくすることで色調に深みが現れ、意匠的に好まれやすい。さらに、微細な印刷を必要とする場合は、着色顔料の分散粒子径を小さくすることで光の散乱が少なくなるため、印刷パターンの輪郭が明瞭になり好ましい。
 偽造防止インク用組成物および偽造防止インクに含まれる複合タングステン酸化物超微粒子は、偽造防止インク用組成物および偽造防止インクの製造過程で、複合タングステン酸化物超微粒子分散液を経たり、複合タングステン酸化物超微粒子の保存状態とすることで、揮発成分が2.5質量%含まれることがある。
 また、本発明に係る偽造防止インクは、必要に応じて、グラビアインク、スクリーンインク、オフセットインク、溶融熱転写インク、凹版インク、インクジェットインク、フレキソインク等、印刷方法に応じた一般的な配合とすることが可能であり、また、可塑剤、酸化剤防止剤、増粘剤、ワックス等の添加剤を含ませることができる。
[e]偽造防止インク用組成物、偽造防止インクの製造方法
 本発明に係る偽造防止インクは、複合タングステン酸化物超微粒子および必要に応じて着色顔料を、溶媒中に分散させることで製造する。溶媒としては、上述したように、水、エタノール等のアルコール類、メチルエチルケトン等のケトン類、トルエン、キシレン、植物油や植物油由来等の化合物、石油系溶媒から選択される1種類以上からなる溶媒が用いられる。植物油としては、アマニ油、ヒマワリ油、桐油等の乾性油、ゴマ油、綿実油、菜種油、大豆油、米糠油等の半乾性油、オリーブ油、ヤシ油、パーム油、脱水ヒマシ油等の不乾性油が用いられる。植物油由来の化合物としては、植物油の脂肪酸とモノアルコールを直接エステル反応させた脂肪酸モノエステル、エーテル類などが用いられる。石油系溶媒としては、アニリン点の高いアイソパーE、エクソールHexane、エクソールHeptane、エクソールE、エクソールD30、エクソールD40、エクソールD60、エクソールD80、エクソールD95、エクソールD110、エクソールD130(以上、エクソンモービル製)などが用いられる。これらの溶媒は、偽造防止インク用組成物、偽造防止インクの使用目的に応じて選択することが可能である。なかでも、植物油や植物油由来の化合物が好ましい。これは、植物油や植物油由来の化合物は、印刷設備のゴム部品を浸食しないからである。また、植物油や植物油由来の化合物の代わりに石油系溶媒を使用する場合は、印刷設備のゴム部品を浸食しないようなアニリン点の高いものが好ましい。当該溶媒へ、複合タングステン酸化物超微粒子および必要に応じて着色顔料を分散させる方法としては、特に限定されないが、超音波や媒体撹拌ミル等を使用すれば、粒子をほぐして微細化することができるので好ましい。
 複合タングステン酸化物超微粒子を、溶媒やエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物へ分散して偽造防止インク用組成物を得る方法は、当該微粒子を溶媒中において、凝集させることなく均一に分散できる方法であれば特に限定されない。当該分散方法として、例えば、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、超音波ホモジナイザーなどの装置を用いた粉砕・分散処理方法が挙げられる。その中でも、媒体メディア(ビーズ、ボール、オタワサンド)を用いるビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー等の媒体攪拌ミルで粉砕、分散させることが所望とする分散粒子径を得るのに要する時間が短いことから好ましい。媒体攪拌ミルを用いた粉砕・分散処理によって、複合タングステン酸化物超微粒子の分散液中への分散と同時に、複合タングステン酸化物超微粒子同士の衝突や媒体メディアの当該超微粒子への衝突などによる微粒子化も進行し、複合タングステン酸化物超微粒子をより微粒子化して分散させることができる(すなわち、粉砕・分散処理される)。
[f]偽造防止用印刷物
 本発明に係る偽造防止インクを、被印刷基材の表面に通常の方法により塗布又は印刷することにより、偽造防止用印刷物を得ることができる。その場合、本発明に係る偽造防止インクは、溶媒を蒸発などにより除去して被印刷基材の表面に固着させたり、エネルギー線を照射してエネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を硬化させて被印刷基材に固着させることで偽造防止用印刷物を形成する。
 また、本発明に係る偽造防止インク用組成物がバインダーを含まない場合には、被印刷基材に塗布又は印刷し、溶媒を蒸発させることで印刷膜が得られる。ただし、この場合には、印刷膜の剥離や微粒子の脱落を防止するため、当該印刷膜の上へ、透明樹脂からなるカバー層を設けることが好ましい。
 偽造防止用印刷物中における複合タングステン酸化物超微粒子の含有量は、目的とする用途に応じて変更可能であるが、通常は0.05g/m以上が好ましい。0.05g/m以上の含有量があれば近赤外線領域の吸収が顕著に表れ、偽造防止インクとして機能する。また、含有量の上限は特に限定されないが、4g/m以下であれば可視光領域の光を大幅に吸収してしまうことがないため、透明性を維持する観点から好ましい。尚、上記複合タングステン酸化物超微粒子の含有量は、全てのフィラーが印刷面に入射する光線に対して同等に作用するため、被印刷膜の1m当たりの含有量で評価することができる。
 偽造防止インク用組成物や偽造防止インクを印刷するための被印刷基材は、目的とする用途にあったものを使用すればよく、紙の他に、樹脂とパルプの混合物、樹脂フィルム等を用いることができる。また、シール上に本発明に係る偽造防止インクで印刷し、このシールを被印刷基材に貼付してもかまわない。
 このようにして作製した本発明の偽造防止用印刷物は、コピー等では複製が不可能であって、目視判定によらず、赤外線を照射し且つその反射又は透過を検出することによって機械的に確実に、真贋の判定を行うことができる。しかも、赤外線吸収超微粒子として複合タングステン酸化物という無機超微粒子を用い、これを印刷法により被印刷基材に適用するため、耐候性と耐光性に優れ、安価な偽造防止用印刷物を提供することができる。
 以下、実施例を参照しながら本発明を具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
 尚、実施例および比較例中の印刷膜の光学特性は、分光光度計U-4100(日立製作所株式会社製)を用いて測定した。可視光透過率は、JIS R 3106に従って測定を行った。また、分散粒子径は、動的光散乱法を用いた測定装置ELS-8000(大塚電子株式会社製)により測定した平均値をもって示した。印刷膜中に分散された複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径は、当該印刷膜の断面の透過型電子顕微鏡像を観察することによって測定した。透過型電子顕微鏡像は、透過型電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製 HF-2200)を用いて観察した。当該透過型電子顕微鏡像を画像処理装置にて処理し、複合タングステン酸化物超微粒子100個の粒子径を測定して、その平均値を平均粒子径とした。X線回折パターンは、粉末X線回折装置(スペクトリス株式会社PANalytical製X‘Pert-PRO/MPD)を用いて粉末X線回折法(θ―2θ法)により測定した。また、客観的な定量性を確保するため、複合タングステン酸化物超微粒子のX線回折パターンの測定毎に、シリコン粉末標準試料のX線回折パターンの測定を実施して、都度ピーク強度の値の比を算出した。
[実施例1]
 水0.330kgにCsCO0.216kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるCs0.33WO混合粉体を得た。
 次に、上記図1にて説明した高周波プラズマ反応装置を用い、真空排気装置により反応系内を約0.1Pa(約0.001Torr)まで真空引きした後、アルゴンガスで完全に置換して1気圧の流通系とした。その後、反応容器内にプラズマガスとしてアルゴンガスを30L/minの流量で導入し、シースガスとしてシースガス供給口より螺旋状にアルゴンガス55L/minとヘリウムガス5L/minの流量で導入した。そして、高周波プラズマ発生用の水冷銅コイルに高周波電力を印加し、高周波プラズマを発生させた。このとき、10000~15000Kの高温部を有している熱プラズマを発生させるため、高周波電力は40KWとした。
 こうして、高周波プラズマを発生させた後、キャリアガスとして、アルゴンガスをガス供給装置11から9L/minの流量で供給しながら、上記混合粉体を50g/minの割合で熱プラズマ中に供給した。
 その結果、混合粉体は熱プラズマ中にて瞬時に蒸発し、プラズマ尾炎部に至る過程で急冷凝固して超微粒化した。当該生成した実施例1に係る粉砕前超微粒子は、回収フィルターに堆積した。
 当該堆積した実施例1に係る粉砕前超微粒子を回収し、X線回折パターンを測定した。
 得られた粉砕前超微粒子のX線回折パターンを図2に示す。相の同定を行った結果、得られた超微粒子は六方晶Cs0.33WO単相と同定された。さらに当該X線回折パターンを用いて、リートベルト解析法による結晶構造解析を行ったところ、得られた超微粒子の結晶子径は18.8nmであった。さらに得られた粉砕前超微粒子のX線回折パターンのピークトップ強度の値は4200カウントであった。
 得られた粉砕前超微粒子の組成を、ICP発光分析法により調べた。その結果、Cs濃度が13.6質量%、W濃度が65.3質量%であり、Cs/Wのモル比は0.29であった。CsとW以外の残部は酸素であり、1質量%以上含有されるその他不純物元素は存在していないことを確認した。
 得られた粉砕前超微粒子のBET比表面積を、BET比表面積測定装置(株式会社Mountech製HMmodel-1208)を用いて測定したところ、60.0m/gであった。尚、BET比表面積の測定には純度99.9%の窒素ガスを使用した。
 また、実施例1に係る複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率を、水分計(島津製作所株式会社製MOC63u)を用いて測定したところ1.6質量%であった。尚、測定開始1分間で室温から温度125℃まで昇温させ、温度125℃で9分間保持し、測定開始から10分間後の重量減少率を揮発成分の含有率とした。
 実施例1に係る粉砕前超微粒子を10質量%、官能基としてアミンを含有する基を有するアクリル系高分子分散剤(アミン価48mgKOH/g、分解温度250℃のアクリル系分散剤)(以下、「分散剤a」と記載する。)10質量%、メチルイソブチルケトン80質量%を秤量した。これらの秤量物を、0.3mmφZrOビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、0.5時間分散処理し、複合タングステン酸化物超微粒子分散液(以下、「分散液A」と記載する。)を得た。ここで、分散液A内における複合タングステン酸化物超微粒子、すなわち粉砕分散処理後の複合タングステン酸化物超微粒子のX線回折パターンを測定したところ、ピークトップ強度の値は3000カウント、ピーク位置は2θ=27.8°であった。
 そして、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)を準備し、当該シリコン粉末標準試料における(220)面を基準としたピーク強度の値を測定したところ、19800カウントであった。従って、当該標準試料のピーク強度の値を1としたときの、実施例1に係る粉砕分散処理後の複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピーク強度の比の値は0.15であることが判明した。
 また、実施例1に係る粉砕分散処理後の複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径は16.9nmであった。
この分散液Aの100gを、紫外線硬化樹脂UV3701(東亞合成(株)製)20gと混合して、実施例1に係る偽造防止インクを得た。
 以上、実施例1に係るキャリアガス流量条件と原料供給速度条件、およびその他の条件を表1に記載する。
 被印刷基材として厚さ50μmの透明PETフィルムを使用し、その表面へ実施例1に係る偽造防止インクをバーコーターにより成膜した。この膜を70℃で1分間乾燥して溶媒を蒸発させた後、高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させ、実施例1に係る偽造防止インクの印刷膜を得た。
 得られた実施例1に係る印刷膜において、可視光領域の波長550nmの光の透過率は71%であり、波長1000nmの光の透過率は4%、波長1500nmの光の透過率は1%であった。結果を表2に示す。また、得られた実施例1に係る印刷膜中に分散された複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径を、透過型電子顕微鏡像を用いた画像処理装置によって算出したところ、17nmであり、上述した結晶子径16.9nmとほぼ同値であった。
[実施例2~6]
 キャリアガス流量、プラズマガス流量、シースガス流量、原料供給速度を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作をすることで、実施例2~6に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。変更したキャリアガス流量条件と原料供給速度条件、およびその他の条件を表1に記載する。実施例2~6に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜に対して実施例1と同様の評価を実施した。当該評価結果を表2に示す。
[実施例7]
 実施例1に記載のCsCOとHWOとの混合粉体を、窒素ガスと水素ガスとの混合ガス雰囲気下、800℃で焼成したCs0.33WOで表される複合タングステン酸化物に変更して、高周波プラズマ反応装置に投入する原料として用いた。それ以外は実施例1と同様の方法で実施例7に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~6と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例8]
 キャリアガス流量と原料供給速度を変更したこと以外は、実施例7と同様の操作をすることで、実施例8に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~7と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例9]
 水0.330kgにRbCO0.148kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるRb0.32WO混合粉体を得た。
 前記混合粉体を高周波熱プラズマ反応装置に投入する原料として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例9に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~8と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例10]
 水0.330kgにKCO0.375kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるK0.27WO混合粉体を得た。
 前記混合粉体を高周波熱プラズマ反応装置に投入する原料として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例10に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。また、得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~9と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例11]
 水0.330kgにTlNO0.320kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるTl0.19WO混合粉体を得た。
 前記混合粉体を高周波熱プラズマ反応装置に投入する原料として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例11に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~10と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例12]
 水0.330kgにBaCO0.111kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるBa0.14WO混合粉体を得た。
 前記混合粉体を高周波熱プラズマ反応装置に投入する原料として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例12に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子その分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~11と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例13]
 水0.330kgにKCO0.0663kgとCsCO0.0978kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるK0.24Cs0.15WO混合粉体を得た。
 前記混合粉体を高周波熱プラズマ反応装置に投入する原料として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例13に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~12と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例14]
 水16.5gにCsCO10.8gを溶解し、当該溶液をHWO50gに添加して十分攪拌した後、乾燥した。当該乾燥物へNガスをキャリアーとした2%Hガスを供給しながら加熱し、800℃の温度で30分間焼成した。その後、Nガス雰囲気下800℃で90分間焼成する固相反応法にて実施例14に係る複合タングステン酸化物を得た。
 これ以外は実施例1と同様にして、実施例14に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを得て、実施例1~13と同様の評価を実施した。但し、ペイントシェーカーによる分散時間は2時間とした。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例15~24]
 水0.330kgにLiCO0.044kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるLi0.3WOの実施例15に係る混合粉体を得た。
 水0.330kgにNaCO0.021kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるNa0.1WOの実施例16に係る混合粉体を得た。
 水0.330kgにCu(NO・3HO0.251kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるCu0.26WO2.72の実施例17に係る混合粉体を得た。
q 水0.330kgにAgCO0.005kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるAg0.01WOの実施例18に係る混合粉体を得た。
 水0.330kgにCaCO0.040kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるCa0.1WOの実施例19に係る混合粉体を得た。
 水0.330kgにSrCO0.047kgを溶解し、これをHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥し、狙いの組成であるSr0.08WOの実施例20に係る混合粉体を得た。
 In0.011kgとHWO1.000kgを擂潰機で十分混合し、狙いの組成であるIn0.02WOの実施例21に係る混合粉体を得た。
 SnO0.115kgとHWO1.000kgを擂潰機で十分混合し、狙いの組成であるSn0.19WOの実施例22に係る混合粉体を得た。
 Yb0.150kgとHWO1.000kgを擂潰機で十分混合し、狙いの組成をYb0.19WOの実施例23に係る混合粉体を得た。
 日産化学社製スノーテックスS、0.115kgとHWO1.000kgを擂潰機で十分混合し、狙いの組成であるSi0.043WO2.839の実施例24に係る混合粉体を得た。尚、スノーテックSとは超微細シリカ粉末である。
 前記実施例15~24に係る混合粉体を高周波熱プラズマ反応装置に投入する原料として用いたこと以外は、実施例1と同様の方法で実施例15~24に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~14と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[実施例25]
 水0.330kgにCsCO0.216kgを溶解し、得られた溶液をHWO1.000kgに添加して十分攪拌した後、乾燥して乾燥物を得た。Nガスをキャリアーとした5%Hガスを供給しながら当該乾燥物を加熱し、800℃の温度で1時間焼成した。その後、さらにNガス雰囲気下800℃で2時間焼成する固相反応法を実施して、複合タングステン酸化物を得た。
 得られた複合タングステン酸化物20重量部と、水80重量部とを混合し、約60gのスラリーを調製した。尚、このスラリーには、分散剤を添加していない。このスラリーをビーズと共にペイントシェーカーに投入し、4時間分散処理を行い、複合タングステン酸化物超微粒子水分散液を得た。尚、ビーズには、0.3mmφZrOビーズを使用した。実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子水分散液の分散粒子径を測定したところ、70nmであった。尚、分散粒子径測定の設定として、粒子屈折率は1.81とし、粒子形状は非球形とした。また、バックグラウンドは水で測定し、溶媒屈折率は1.33とした。
 次に、得られた複合タングステン酸化物超微粒子水分散液約60gを大気乾燥機で乾燥処理して、実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子を得た。尚、大気乾燥機には、恒温オーブンSPH-201型(エスペック株式会社製)を使用し、乾燥温度は70℃、乾燥時間は96時間とした。
 実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子のX線回折パターンを測定し、相の同定を行った結果、得られた超微粒子は、六方晶Cs0.33WO単相と同定された。また、得られた超微粒子のX線回折パターンのピークトップ強度の値は4200カウント、ピーク位置は2θ=27.8°であり、結晶子径は23.7nmであった。一方、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)を準備し、当該シリコン粉末標準試料における(220)面を基準としたピーク強度の値を測定したところ、19800カウントであった。従って、当該標準試料のピーク強度の値を1としたときの、実施例1に係る粉砕分散処理後の複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピーク強度の比の値は0.21であることが判明した。
 得られた超微粒子の組成を、ICP発光分析法により調べた。その結果、Cs濃度が15.2質量%、W濃度が64.6質量%であり、Cs/Wのモル比は0.33であった。CsとW以外の残部は酸素であり、1質量%以上含有されるその他不純物元素は存在していないことを確認した。
 粉砕して得られた実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子のBET比表面積を測定したところ、42.6m/gであった。
 また、実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率を測定したところ2.2質量%であった。
 さらに、得られた複合タングステン酸化物超微粒子10gを、溶媒のメチルイソブチルケトン80gと、分散剤a10gとに分散させて、実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液を得た。
 実施例25に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液の分散粒子径を測定したところ、80nmであった。尚、分散粒子径測定の設定として、粒子屈折率は1.81とし、粒子形状は非球形とした。尚、バックグラウンドはメチルイソブチルケトンで測定し、溶媒屈折率は1.40とした。
 得られた分散液50gを、紫外線硬化樹脂UV3701(東亞合成(株)製)10gと混合して、実施例25に係る偽造防止インクを得た。
 被印刷基材として厚さ50μmの透明PETフィルムを使用し、その表面へ実施例25に係る偽造防止インクをバーコーターにより成膜した。この膜を70℃で1分間乾燥して溶媒を蒸発させた後、高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させ、実施例25に係る偽造防止インクの印刷膜を得た。
 得られた実施例25に係る印刷膜中に分散された複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径を、透過型電子顕微鏡像を用いた画像処理装置によって算出したところ、23nmであり、上述した結晶子径23.7nmとほぼ同値であった。
 また、得られた実施例25に係る印刷膜において、可視光領域の波長550nmの光の透過率は71%であり、波長1000nmの光の透過率は4%、波長1500nmの光の透過率は1%であった。結果を表2に示す。
[実施例26]
 大気乾燥機による乾燥処理を、真空攪拌擂潰機による真空乾燥処理に変更した以外は、実施例25と同様の方法で実施例26に係る複合タングステン酸化物超微粒子と、複合タングステン酸化物超微粒子分散液と、偽造防止インクと、印刷膜とを製造した。真空攪拌擂潰機は石川式攪拌擂潰機24P型(田島化学機械株式会社製)を使用し、真空乾燥処理における乾燥温度は80℃、乾燥時間は32時間、混練ミキサーの回転周波数は40Hz、真空容器内の圧力は0.001MPa以下とした。得られた超微粒子とその分散液と赤外線遮蔽ガラスとシート状の近赤外線遮蔽超微粒子分散体に対して、実施例25と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果とを表1、2に示す。
[実施例27]
 大気乾燥機による乾燥処理を、噴霧乾燥機による噴霧乾燥処理に変更した以外は、実施例25と同様の方法で実施例27に係る複合タングステン酸化物超微粒子と、複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。噴霧乾燥機は噴霧乾燥機ODL-20型(大川原化工機株式会社製)を使用した。得られた超微粒子とその分散液と偽造防止インクと印刷膜に対して、実施例25と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果とを表1、2に示す。
[実施例28~30]
 ペイントシェーカーによる分散処理時間を2時間に変更した以外は、実施例25~27と同様の方法で実施例28~30に係る複合タングステン酸化物超微粒子と、複合タングステン酸化物超微粒子分散液とを製造した。但し、ペイントシェーカーによる分散処理時間は2時間とした。得られた超微粒子とその分散液と偽造防止インクと印刷膜に対して、実施例25と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果とを表1、2に示す。
[実施例31~33]
 スラリーの調製の際、複合タングステン酸化物20重量部と、プロピレングリコールモノエチルエーテル80重量部とを混合したこと以外は、上述した実施例28~30と同様の合成製造方法により、実施例31~33に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液と偽造防止インクと印刷膜に対して、実施例25と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果とを表1、2に示す。
[実施例34]
 実施例1に係る方法と同様にして複合タングステン酸化物超微粒子を得た。その後、得られた超微粒子10重量と、メチルイソブチルケトン80重量部と、分散剤a10重量部とを混合し、50gのスラリーを調製した。このスラリーへ、超音波ホモジナイザー(株式会社日本精機製作所製 US-600TCVP)によって0.5時間分散処理を行い、実施例34に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液を得た。それ以外は実施例1と同様にして、実施例34に係る偽造防止インクと印刷膜とを得た。実施例34に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜に対して、実施例1と同様の評価を実施した。当該製造条件と評価結果とを表1、2に示す。
[比較例1、2]
 キャリアガス流量、プラズマガス流量、シースガス流量、原料供給速度を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作をすることで、比較例1、2に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。変更したキャリアガス流量条件と原料供給速度条件、およびその他の条件を表1に記載する。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~24と同様の評価を実施した。当該評価結果を表2に示す。
[比較例3]
 5000~10000Kの高温部を有している熱プラズマを発生させるために、高周波電力を15KWとした以外は、実施例1と同様の操作をすることで、比較例3に係る複合タングステン酸化物超微粒子と複合タングステン酸化物超微粒子分散液と偽造防止インクと印刷膜とを製造した。得られた超微粒子とその分散液、偽造防止インク、印刷膜に対して、実施例1~24、比較例1、2と同様に印刷膜を得て評価を実施した。当該製造条件と評価結果を表1、2に示す。
[比較例4]
 実施例25において、得られた複合タングステン酸化物20重量部と、水80重量部とを混合し、約60gのスラリーを調製し、このスラリーをビーズと共に媒体攪拌ミルに投入し4時間粉砕分散処理を行ったことを、40時間の粉砕分散処理とした以外は実施例25と同様の操作を行って、比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子水分散液を得た。比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子水分散液の分散粒子径を測定したところ、120nmであった。尚、分散粒子径測定の設定として、粒子屈折率は1.81とし、粒子形状は非球形とした。また、バックグラウンドは水で測定し、溶媒屈折率は1.33とした。
 比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子のX線回折パターンを測定し、相の同定を行った結果、得られた超微粒子は、六方晶Cs0.33WO単相と同定された。また、得られた超微粒子のX線回折パターンのピークトップ強度の値は1300カウント、ピーク位置は2θ=27.8°であり、結晶子径は8.1nmであった。一方、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)を準備し、当該シリコン粉末標準試料における(220)面を基準としたピーク強度の値を測定したところ、19800カウントであった。従って、当該標準試料のピーク強度の値を1としたときの、実施例1に係る粉砕分散処理後の複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピーク強度の比の値は0.07であることが判明した。
 粉砕して得られた比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子のBET比表面積を測定したところ、102.8m/gであった。
 また、比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率を測定したところ2.2質量%であった。
 得られた複合タングステン酸化物超微粒子10gを、メチルイソブチルケトン80gと分散剤a10gに分散させて、比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液を得た。そして当該複合タングステン酸化物超微粒子分散液の分散粒子径を測定したところ、120nmであった。尚、分散粒子径測定の設定として、粒子屈折率は1.81とし、粒子形状は非球形とした。また、バックグラウンドはメチルイソブチルケトンで測定し、溶媒屈折率は1.40とした。
 比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液を、比較例1と同様に評価した。結果を表1、2に示す。
 そして、比較例4に係る複合タングステン酸化物超微粒子分散液を用いた他は、実施例1と同様に操作して、比較例4に係る偽造防止インクと印刷膜を得て評価を実施した。当該評価結果を表2に示す。
[まとめ]
 表2から明らかなように、実施例1~34に係る印刷膜に含まれる複合タングステン酸化物超微粒子は、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)(220)面のXRDピーク強度の値に対する前期複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比が0.13以上であり、結晶子径が1nm以上の複合タングステン酸化物超微粒子であった。前記複合タングステン酸化物超微粒子は、比較例1~4の複合タングステン酸化物超微粒子と比べて、波長1000nmおよび1500nmの透過率が低く、近赤外線照射によるコントラストが高く、優れた近赤外線吸収特性を発揮した。
 そして、実施例1~34においては、印刷膜中における複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径と結晶子径とはほぼ同じであることから、これらの複合タングステン酸化物超微粒子はアモルファス相の体積比率が50%未満である単結晶であると考えられる。一方、比較例1、2、4では、印刷膜中における複合タングステン酸化物超微粒子の平均粒子径は結晶子径よりも大きく、単結晶ではないと考えられる。また、比較例3においては異相(WOとW)が発生していた。
 以上より、当該実施例に係る複合タングステン酸化物超微粒子を用いて製造された偽造防止インクを使って、優れた偽造防止インク印刷物得ることができることが判明した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  1.熱プラズマ
  2.高周波コイル
  3.シースガス供給ノズル
  4.プラズマガス供給ノズル
  5.原料粉末供給ノズル
  6.反応容器
  7.吸引管
  8.フィルター
 

Claims (14)

  1.  複合タングステン酸化物超微粒子を含む偽造防止インク用組成物であって、
     前記複合タングステン酸化物超微粒子は、そのXRDピークトップ強度の比の値が、シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)の(220)面のXRDピーク強度の値を1としたとき、0.13以上であることを特徴とする偽造防止インク用組成物。
  2.  前記複合タングステン酸化物超微粒子が、MxWyOzで表記される複合タングステン酸化物(但し、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Ybのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることを特徴とする請求項1に記載の偽造防止インク用組成物。
  3.  前記複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径が、1nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の偽造防止インク用組成物。
  4.  前記複合タングステン酸化物超微粒子の表面が、Si、Ti、Al、Zrから選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物で被覆されていることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物。
  5.  前記複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率が2.5質量%以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物。
  6.  溶媒、および/または、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物を含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物。
  7.  請求項1から6のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物を含むことを特徴とする偽造防止インク。
  8.  請求項7に記載の偽造防止インクにより印刷された印刷部を備えることを特徴とする偽造防止用印刷物。
  9.  有機バインダーを含むことを特徴とする請求項8に記載の偽造防止用印刷物。
  10.  複合タングステン酸化物超微粒子と、
     溶媒、および/または、エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物と、を含む偽造防止インク用組成物の製造方法であって、
     シリコン粉末標準試料(NIST製、640c)の(220)面のXRDピーク強度の値を1としたとき、前記複合タングステン酸化物超微粒子のXRDピークトップ強度の比の値が0.13以上である前記複合タングステン酸化物超微粒子を、前記溶媒、および/または、前記エネルギー線で硬化する樹脂の液状の未硬化物に分散させることを特徴とする偽造防止インク用組成物の製造方法。
  11.  前記複合タングステン酸化物超微粒子が、MxWyOzで表記される複合タングステン酸化物(但し、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、I、Ybのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)であることを特徴とする請求項10に記載の偽造防止インク用組成物の製造方法。
  12.  前記複合タングステン酸化物超微粒子の結晶子径が、1nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項10または11に記載の偽造防止インク用組成物の製造方法。
  13.  前記複合タングステン酸化物超微粒子の表面が、Si、Ti、Al、Zrから選ばれる少なくとも1種の元素を含む化合物で被覆されていることを特徴とする、請求項10から12のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物の製造方法。
  14.  前記複合タングステン酸化物超微粒子の揮発成分の含有率が、2.5質量%以下であることを特徴とする請求項10から13のいずれかに記載の偽造防止インク用組成物の製造方法。
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