JPH09508593A - 配向多層干渉薄片を有する重合体シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 第１(12)及び第２(13)の平行表面を有する重合体材料の第１層を含有し、複数の多層干渉薄層フィルム薄片(16)が重合体材料の第１層に配置されている重合体シート(11)であって、上記薄片が第１(17)及び第２(18)の平行表面と、幅及び厚みとを有し、かつ厚みに対する幅のアスペクト比が少なくとも２：１であり、更に、上記薄片が平面中に存在し、かつ該薄片の第１及び第２の平行表面が重合体材料の第１層の第１及び第２の平行表面と実質的に平行となるように、配向されていることを特徴とする重合体シート。

Description

【発明の詳細な説明】 配向多層干渉薄片を有する重合体シート 本発明は、配向薄片を有する多層干渉薄層フィルム重合体シート、及びそれを 用いた製品並びに方法に関する。 特許第５,１３５,８１２号において、種々のタイプの光学的に変化する多層干 渉薄片(thin film flake)及びそのような薄片をどのようにインク及びペンキに 組み入れるかについて開示されている。そのような薄片の応用を広げるように多 くの利用、例えば、プラスチック中に、特に押出し、同時押出し、注入成型され たプラスチックプラスチック中に閉じ込める等の利用を見つける必要性がある。 一般に、多層干渉薄片を含む、押出され、又は注入成型されたプラスチックシ ート、それを含む製品、及び方法を提供することが本発明の目的である。 本発明の他の目的は、押出し又は注入成型される、上記性質のプラスチックシ ートを提供することである。 本発明の他の目的は、薄片が二軸延伸されている、上記性質のプラスチックシ ートを提供することである。 本発明の他の目的は、薄片が光学的に変化するものである、上記性質のプラス チックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、従来の同時押出しのラインで製造することができる、上 記性質のプラスチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、プラスチックシートとプラスチックウエブとを弱く結合 させて、基質ウエブとして機能するプラスチックウエブの上に覆うことのできる 、上記性質のプラスチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、白又は着色されたプラスチック基質を有する、上記性質 のプラスチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、薄片が１又はそれ以上の層に供給される、上記性質のプ ラスチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、異なる層中の薄片が異なった色である、上記性質のプラ スチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、光学的に変化する薄片に付加的な着色料を添加し、光学 的変化の修飾又は色彩実現の修飾をする、上記性質のプラスチックシートを提供 することである。 本発明の他の目的は、容易に他の製品に混和することができる、上記性質のプ ラスチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、細い片に細長く切り、銀行券等の有価証券に利用する繊 維として組み込む、上記性質のプラスチックシートを提供することである。 本発明の他の目的は、要求される光学的効果を達成するまでの間、相対的に少 量の薄片がシート中に供給される、上記性質のプラスチックシートを提供するこ とである。 本発明の他の目的は、滑らかな外部表面を有する、上記性質のプラスチックシ ートを提供することである。 本発明の他の目的は、機械的な流れがフィルム光学製品において顔料片の層流 方向を生じさせるのに利用される、上記性質のプラスチックシートの製造方法を 提供することである。 本発明の他の目的は、プラスチックシート中の薄片の色彩特性を安定化させる 、上記性質のプラスチックシートの製造方法を提供することである。 付加的な目的及び本発明の特徴は、添付図面と共に好ましい実施例が記載され た以下の詳細な記載から明らかとなるであろう。 図１は、本発明を具体化する、配向された多層干渉薄片を有する重合体シート の断面の部分的な等角図である。 図２は、本発明を具体化する、プラスチック基質によって運搬され同時押出し された重合体シートの断面図である。 図３は、本発明を具体化する、プラスチック基質の反対側の層に薄片を有する 重合体シートの断面図である。 図４は、本発明を具体化する、それぞれの側に透明又は染色されたプラスチッ ク層が配列され、薄片を有する基質を有する重合体シートの断面図である。 図５は、染料、顔料、アルミニウム片等の付加的な材料を加え、透明なラッカ ーで覆われた光学的に変化する薄片を含む重合体材料の薄い層に基づく薄い透明 な重合体を有する重合体シートの断面図である。 図６は、本発明を具体化する、銀行券の目に見える一方の側に、重合体シート からなる繊維を埋め込んだ銀行券の平面図である。 図７は、図６の７−７断面図である。 図８は、銀行券の両方の側から見えるように繊維を銀行券に編み込んだ方法を 示す以外は図６と同様である。 図９は、本発明の重合体シートを具体化する、有価証券書類(security docume nt)部分断面等角図である。 一般に、本発明の重合体シートは、第１及び第２の平行表面を有する重合体材 料の層を含有する。複数の多層干渉薄片が重合体材料の層中に配列されている。 該薄片は、第１及び第２の空間的に離れた平行表面と、幅及び厚みとを有し、か つ厚みに対する幅のアスペクト比が少なくとも２：１である。該薄片は、その第 １及び第２の表面が、重合体材料の層の第１及び第２表面と実質的に平行となる ように配置されている。 図面の図１に示したように、更に明確には、プラスチック又は重合体シート１ １は、上下に平面の空間的に離れた平行表面１２及び１３を有する。重合体シー ト１１は、注入成型又は押出し成型により成型されている。また、以下に詳述す るように、シート１１が同時押出しされたフィルム中に層の１つを形成するとき は、それは同時押出しフィルムによって成型することができる。シート１１を成 型するフィルムは、典型的には約１ミクロンの厚みの多層干渉薄片の厚みの少な くとも２倍の厚みを有するべきである。従って、シート１１は、薄片の厚みの約 ２倍の厚みを有するべきであり、言い替えれば、薄片が１ミクロンの厚みであれ ば、２ミクロンの厚みである。 本発明に関連して、種々のタイプの重合体を用いることができ、水性重合体と しては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリド ン、ポリ（エトキシエチレン）、ポリ（メトキシエチレン）、ポリアクリル酸、 ポリ（アクリルアミド）、ポリ（オキシエチレン）、ポリ（無水マレイン酸）、 ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、及びアラビアゴム及びペクチン 等のポリ（サッカライド）等を用いることができる。もし、有機溶媒基剤を利用 するなら、溶解することができるほとんどの重合体系を用いることができる。そ れは、上記水性重合体として挙げられた重合体を含有するが、以下の、ポリビニ ルブチラール等のポリ（アセタール）、ポリ塩化ビニル及びポリ塩化ビニレン等 のポリ（ビニルハライド）、ポリブタジエン等のポリ（ジエン）、ポリエチレン 等のポリ（アルケン）、ポリメチルアクリレート等のポリ（アクリレート）、ポ リメチルメタクリレート等のポリ（メタクリレート）、ポリ（オキシカルボニル オキシヘキサメチレン）等のポリ（カーボネート）、ポリエチレンテレフタレー ト等のポリ（エステル）、ポリ（ウレタン）、ポリ（シロキサン）、ポリサルフ ァイド、ポリ（スルホン）、ポリ（ビニルニトリル）、ポリ（アクリロニトリル ）、ポリ（スチレン）、ポリ（２，５ジヒドロキシ−１，４−フェニレンエチレ ン）等のポリ（フェニレン）、ポリ（アミド）、天然ゴム、ホルムアルデヒド樹 脂、及びPolymer Handbook(Second Edition)，J．Brandrup，E.H.Emmergut，eds .，John Wiley and Sons，NY，1975(pages IV-242)に挙げられている他の重合体 を含有する。 複数の多層干渉薄片又は微小板１６がシート１１の上部及び下部表面１２及び １３の間に配置されている。薄片１６は、上部及び下部平行表面１７及び１８を 有し、表面１７及び１８に沿って最大の面積又は幅を有し、厚みに対する幅が少 なくとも２：１になるような表面１７及び１８の垂直方向に測定した厚みを有す る。薄片は単色であるか、又は光学的に変化するものでもよい。それらは、特許 第５,１３５,８１２号の教示に従って製造することができる。光学的に変化する 顔料は、特許第５,１３５,８１２号に記載されたように、全ての誘電薄フィルム 層又は金属誘電層によって製造することができる。 光学的に変化する薄片を調合被覆した金属誘電多層干渉薄層フィルムは、第１ 及び第２の表面と共に第１及び第２の表面のそれぞれの側で屈折率の低い誘電層 を有する不透明な金属層の形態であることができ、吸収層は、一定のｎ／ｋ比（ ｎは屈折率であり、ｋは吸収定数である）を有する。屈折率の低い材料はフッ化 マグネシウムであることができるが、吸収層はクロムであることができる。実質 的に不透明な薄金属層はアルミニウムで形成される。 重合体シートを製造するために添加される顔料薄片１６は、乾燥した重合体に 添加され、押出機ホッパー供給システムに入れる前に混合される。添加される顔 料薄片の望ましい比における量は重合体に対し、３０重量％超０．１重量％未満 の範囲であることができる。顔料薄片の混合と共に、重合体を完全に溶融させる ために加熱する。顔料薄片を含む溶融した重合体を、溶融した重合体を急速に非 晶フィルムに焼き入れするように冷却された流延用ドラムの上で押出しするダイ を通過させる。通常は、溶融した重合体は２７５℃の溶融温度より１２０℃以上 低い温度で２０秒間冷却される。 次いで、前方向の延伸が、フィルムを延伸温度で加熱することにより重合体の 一軸延伸によって実行され、延伸は９０℃以上の温度で、フィルムをフィルムの 一軸延伸を起こさせ、フィルム中の分子鎖が引っ張られる方向に一列に並ぶよう に、２組目のセットが１組目のものより早く動くような２組のニップロールーの 間で引っ張ることにより行う。次に、フィルムは一軸延伸され、二軸延伸又は一 軸延伸と垂直方向の延伸を起こすために横方向延伸に通される。横方向の延伸は 、８０〜９０℃でフィルムを予備加熱し、フィルムの端をつかみ、１００〜１２ ０℃の範囲の温度で延伸し、フィルムがテンター中で前方向に延伸されるように 、従来のテンター（図示せず）中で行われる。横方向延伸が完了した後、二軸延 伸フィルムは、第一に、分子鎖が規則正しい配列で一緒にパックされ密度の増加 を与え、フィルムが更に結晶性にされ、第二に、緊張を和らげる区域として機能 するリラックスした非晶部位とされ、第三に、フィルム板の延伸の方向を狂わせ るために、２００〜２３０℃の範囲の温度を有する結晶オーブン（図示せず）中 を通過させられる。これらの変化はフィルムが同一であることの確認を生じさせ る。緊張の緩和及び結晶化は広がりのある安定なフィルムを与える。 本発明に関して、フィルムの二軸延伸はフィルム中の顔料薄片１６の延伸に関 し付加的な利点を有することが発見された。フィルムが前方向に延伸されている 間、延伸方向及び垂直方向に配置している、第１表面１７及び第２表面１８を有 する顔料薄片は、それらの第１表面１７及び第２表面１８がフィルムの第１及び 第２表面と平行な面に配置するように傾斜するだろうことが発見された。同様に 、フィルムが横方向延伸にかけられている時、延伸方向及び垂直方向に配置する 表面を有する顔料薄片１６は、それらの第１表面１７及び第２表面１８がフィル ム １１の第１及び第２表面と平行な面に配置するように傾斜するだろう。 フィルム１１の二軸延伸の結果を図１に示し、図１のフィルム１１の横断面は 、顔料薄片１６がフィルムの表面１２及び１３に平行な面に配置されていること を示す。同様に、図１に示されたように、フィルムの縦軸の横断面は、薄片１６ がフィルムの表面１２及び１３に平行な面に配置されていることを示す。 フィルムの二軸延伸の間の動きが、上述したように、フィルム中の顔料薄片の 適当な配列を引き起こし、薄片はフィルム表面から下に配列され、滑らかな第１ 及び第２の表面１２及び１３を有するフィルムが供給されることが重要であるこ とが発見された。溶融した重合体は未だ粘性があり、上述した機械的引張の利用 なしで薄片をフィルムの成形の間に粘性のある素材に沈降させるのは困難である ので、二軸延伸の間の機械的動きは好ましい。フィルムを薄く製造すると、全て の、又は実質的に全ての薄片１６が適切に配向される可能性が大きくなることが 発見された。例として、フィルム１１は、１〜２ミクロンの厚みを有する顔料薄 片を有する２〜５ミクロンの厚みであることができる。 結晶オーブンを通過させたフィルム１１は冷却され、端を整え同じ大きさに整 えることによって、要望の幅、例えば１〜３ｍｍの幅に細長く切ることができる 。図１に示されるフィルムの利用は、本明細書に開示された本発明の付加的な具 体例と共に以下に詳述される。 重合体シート１１のための付加的な支持の供給が望まれる時、基体又は基体層 ２１が、図２に示される複合構造２２の形態を供給する。該基体又は基体層２１ は、空間的に離れている上下平行表面２６及び２７を有する。該基体又は主要層 ２１は、重合体材料のどんな合成、塗膜成型法でも製造することができる。適当 な重合体材料は熱可塑性材料を含有する。 上記基体又は主要層２１は、フィルム１１と同様の方法で二軸延伸され、最初 に前方向に引張り、次いで横方向に引っ張ることにより、継続的な二軸伸張が起 こる。 本発明に関連して、同時二軸延伸が、それに続く冷却、再加熱及び一方向にお ける横軸の延伸及び反対方向における軸方向の延伸を起こす内部ガス圧による伸 張を伴う熱可塑性重合体チューブの押出しによって影響を受けることを理解すべ きである。これは、重合体チューブをガス膨張によって引き起こされる延伸の第 一の方向への正確な角度における縦方向延伸を誘発する速度で回収することによ って達成することができる。 また、本発明に関連して、複数の開口部を有するダイの独立の開口部からのそ れぞれのフィルム形成層の同時押出し、それに続く溶融層の一体化によって、又 は、好ましくは、それぞれの重合体の溶融した流れにおける同時押出しの単一の チャンネルが、先ずダイの多様性を導くチャンネルに一体化し、その後、混合な しの層流の条件下、ダイ開口部から同時押出し、複合シートを製造することによ って、第２層１１及び第１層２１の両方が実質的に同時に形成されることを理解 すべきである。次いで、同時押出しされたフィルムは、二層同時に前方向に分子 延伸を生じさせるために伸張され、その後、二層の二軸延伸を引き起こすために 横方向に伸張され、その後、第２層１１の部分結晶化を生じさせる。このような 場合には、第２層の重合体の結晶溶融温度より高い温度で広がりのある抑制の下 にヒートセットし、第２層の重合体に本質的に非晶質が残ることを確実にするた めにフィルムを冷却することが好ましい。ポリエステル第１層及び常温ポリエス テル第２層を含有する重合体フィルムのヒートセットは典型的には２００〜２５ ０℃の範囲の温度で影響を受ける。非晶第２層１１を供給することによって、顔 料薄片の周囲の空間は実質的に取り除かれるか、少なくともフィルムに改良され た光学上の特性を与えるほど重大な減少をする。従って、図２に示すように、多 層干渉薄片を含有する第２層１１が１つの表面、例えば基体２１の表面又は第１ 表面２６の上に供給される。このような２層配列を利用することによって、相対 的に厚い層２１及び非常に薄い層１１を供給することが可能になり、多層干渉薄 片を含有する薄い層、即ち第２層は、それらが層の高価な構成成分であるので、 薄片の良い利用を引き起こす。従って、（実質的に）大変薄い層の連続的な塗布 を供給する、無作為に分散された薄片の２又は３層を有することにより、結果的 に要求される彩度を供給する間、少量の材料を利用することによって、実質的に 全ての彩度を得ることが可能である。 図１に示される重合体シート１１の供給に関連して、シートが上述したような 押出しによって形成されること以外に、例えば従来のスロットアプリケーター等 のキャスティング法により形成できることを理解すべきである。キャスティング においては、押出しのように、多層干渉薄片は添加され重合体を溶解した溶媒と 混合され、次いでスロットアプリケーターを通過させられる。該キャスティング 法においても、薄片１６は平坦に配置されるか、シート１１の上下表面１２及び １３と平行になるように、薄片１６が延伸される。 薄片又は微小板がそれらの広い側の上に配置するような動きは、３つの効果に よって達成される。得られたキャストフィルムにおいては、重力は、フィルムの 広い側に配列される薄片１６を有する大きい衝撃を有する。この配列は、上述し た二軸伸張に似たキャストフィルムの乾燥の間に創造される表面の緊張によって 向上する。重合体が乾燥し、溶媒が蒸発するにつれて、表面の緊張の影響で、重 合体は縮み、薄片を平らに引っ張る傾向がある。キャスト工程の間、流れの方向 において、薄片が平らに配列されるように重力下安定化されることを許容する間 、流れは、流れの方向に薄片を延伸する傾向がある。もし、重合体がホットメル ト材料であれば、コートされたスロットダイに存在する剪断力は、薄片を平らに 配列させる。従って、薄片は、押出しフィルムの二軸伸張の間と同様の方法で延 伸されるように見える。 図３に示される本発明の具体例においては、基体２１の他の側に同一か又は異 なる色彩効果が達成されるように、層１１が表面２７の上にも供給されている。 本発明の多層干渉薄片１６は単一色又は光学的に変化する顔料の供給に利用でき る。従って、基体の反対側の２つの異なる層１１は、異なる色を有することがで き、又は同一の色又は異なる光学的に変化する性質を有することができる。色の 認識を向上させるため、基体２１は黒色染料又は異なる色彩効果を達成するため の代わりの染料が供給される。それは白であってもよい。 図４においては、中央の層１１が薄片を含有する層であり、外層２１が透明で あるか、又は顔料によって着色され、層１１の反対側で異なるか又は同一の色彩 効果を与える、複合構造３２が示されている。 図３及び図４に示された複合構造は、前述した方法で同時押出しされる。要求 されるなら、付加的な層が、前述した方法による同時押出し及び二軸伸張によっ て供給できることを理解すべきである。 本発明の重合体シート混合物は、厚みが１２〜５００ミクロン、３〜１７５ミ クロン、好ましくは３〜３０ミクロンの範囲である。例としては、第２層１１は 全シートの厚みの１〜５０％、通常は１〜２０％である。第２層１１は、好まし くは２０ミクロン未満の厚みであり、更に好ましくは０.５〜１０ミクロンの厚 みである。 層１１中の顔料として使用するのに適当な多層干渉薄片は、多層、通常は３及 び５層の光学的被覆物を含有し、強い二色効果をもたらす。例としては、光学的 に変化する薄片を有する５層が、第５，１３５，８１２号明細書に記載されたよ うに、好ましい均整のとれたデザインであり、それは、第１半透明金属層、順に 第１誘電層、厚い金属反射層、第２誘電層及び第２半透明金属層からなる。第１ 半透明金属層及び第１誘電層は、第２半透明金属層及び誘電層の光学被膜下部構 造をひっくり返した型である、光学被膜下部構造から形成される。それぞれの半 透明層は、名目上５ｎｍの厚さのクロム層からなる。それぞれの誘電層は、特に デザイン波長において二分の一波長の大部分の光学上の厚みを形成する、二酸化 ケイ素又はフッ化マグネシウム等の誘電材料からなる。厚い金属反射層は、高い 不透明度及び高い反射を供給する、４０ｎｍ以上の厚みのアルミニウムから形成 された層からなる。半透明金属層としてクロムを使う代わりに、ニッケル及びス テンレス鋼等の材料を使うことができる。誘電層として屈折率が１.４６の二酸 化ケイ素の代わりに、フッ化マグネシウム（屈折率１.３８）及び酸化アルミニ ウム（屈折率１.６５）等の、屈折率が１.６５以下の無機化合物を使用すること もできる。金属反射層としてアルミニウムの代わりに、金、銅及び銀だけでなく 、コバルト−ニッケル合金等の材料を使用することができる。 光学的に変化する薄片が５層構造のデザインと同じ３層は、第２半透明層及び 誘電層を取り除く以外は使用することができる。更に、米国特許第５,２７８,５ ９０号明細書に記載された３層光学デザインは干渉薄片として使用することがで きる。 光学的に変化する薄片の５層の好ましい具体例は、入射光の角度の変化のため に濃い緑色及び紫色の色相を表す。濃い緑色の光学的に変化する薄片は、約５１ ５ｎｍにおける波長において二酸化ケイ素の二分の一波長の大部分を含有す る。これは、５１５ｎｍで最大の六次反射率を有する光学的に変化する薄片を生 産する。狭いバンドの反射率のスパイクと５１５ｎｍにおける約６０％又はそれ 以上の反射率は、近い波長におけるほとんど０の反射率の結果となる。最大の四 次及び八次反射率が赤外領域の付近及び短波長の青領域に生じるけれども、薄片 は、まだ純緑色を生産する。二酸化ケイ素の低い屈折率（１.４６）及びその高 いオーダーのために、多くの量の色のシフトが被膜の視覚の変化と共に生じる。 約４５°の視覚で、六次の青領域へピークシフトし、及び四次の赤領域へのダウ ンスケールしてピークシフトし５１５ｎｍの緑色領域に低い反射率が残る。従っ て、被膜の外見上の色は、視覚の増加につれて、濃い緑色から紫色へと変化する 。 ５層の光学的に変化する薄片の第２の好ましい例は、約４５０ｎｍにおける二 分の一波長の大部分の二酸化ケイ素層を含有する。この被膜は、垂直入射で見た 時に濃い紫色を実現する、スペクトルの赤領域に四次反射率ピークを有し、スペ クトルの青領域に六次反射率ピークを有する。大きい角度で見た場合、四次ピー クは青及び赤の反射率を低くし、緑色領域へ移動する。これは、被膜の外見上の 色を、視覚の増加につれて、紫色から緑色への変化を引き起こす。 従って、通常、重合体フィルムの第２層又は層１１に含有される本発明に用い られる光学的に変化する薄片は２種の異なる色を示し、片の表面を垂直方向から 見るときは一色、薄片の表面に対して実質的に４５°の角度で見るときは別の色 を示す。この劇的な色の変化は、少なくとも１つの低屈折率、好ましくは１.６ ５以下の誘電層を用いることにより達成される。 本発明に従って重合体フィルムの第２層又は層１１に用いられるのに適した薄 片１６は、薄片の最大の幅で表される粒子サイズが０.５〜２００ミクロン、好 ましくは１〜２０ミクロンの範囲である。平均粒子サイズ、即ち、薄片の最大幅 は好ましくは１〜２０ミクロンである。 光学的に変化する薄片の厚みに対する最大幅で表されるアスペクト比は、適切 には２：１以上であり、好ましくは５〜１０：１の範囲である。 本発明の有益な特性を得るための、層１１中の光学的に変化する薄片の存在濃 度は、層１１中の重合体の重量に対し、１〜５０重量％が適切であり、好ましく は２〜３０重量％である。 本発明に従って、顔料薄片の耐久力を高めるため、顔料薄片を比較的高い温度 、例えば、２５０℃以上の温度で、２〜４時間の範囲で焼くのが望ましいことが 発見された。何が起こっているのかは正確には理解されていないけれども、空気 中、又は酸素の存在下で焼くことが薄片の耐久力を改良すると信じられている。 顔料薄片を、押出しの間に、及び重合体フィルムの二軸延伸の間に重合体フィル ム中に置くことは、高い温度を利用するので、実質的に同じ効果が達成される。 本発明に関連して、顔料薄片１６は重合体材料の押出し前に重合体材料に添加 されることが記載されているけれども、薄片１６は単量体転移の間、又はオート クレーブ中で添加されることを理解すべきである。けれども、薄片を、重合体合 成のエステル化反応の段階の間にグリコール分散として添加するのが好ましいこ とが発見された。あるいは、顔料薄片は、押出し前に重合体チップに直接添加し てもよい。従って、薄片は、溶融押出しされる重合体に乾燥粉末として添加して もよい。 本発明に従って製造されるフィルムの層は、重合体フィルムの製造に従来用い られている添加剤を含有してもよい。適当なものとしては、染料、顔料、滑沢剤 、抗酸化剤、粘着防止剤、表面活性剤、紫外線安定剤、粘度改質剤及び分散安定 剤等の試薬を第１及び／又は第二層に添加してもよい。特に、光学的に変化する 薄片の二色効果は、他の色のシフト効果に伴う他の色を生産するために、第二層 の重合体材料に添加された、調和された又は正反対の染料及び／又は顔料と結合 させることができる。好ましくない色を見えなくするために、例えば、特許第５ ,１３５,８１２号に記載された透明顔料及び染料を用いることができる。 本明細書で記載された複合構造は、複合構造を密閉するか、又は複合構造の密 閉を完全にするための付加的な層を供給する材料で形成されることを理解すべき である。本発明に従って製造される重合体フィルムは、インク、ラッカー及び／ 又は積層又は複合板を形成する金属層等の１以上の付加的な被覆物で１面又は両 面を被覆することができ、それらは、複合材料と比べ、帯電防止性、密着性の促 進等の性質の改良が示される。 二軸延伸は、通常は、要求される厚みを有するフィルムの製造を成し遂げるの に適当な量を用いて前方向及び横方向に伸張することによって行われる。例とし て、フィルムは、縦方向に、元の寸法の３.６倍に、横方向又は横軸方向に、元 の寸法の４.２倍に伸張する。フィルムは、最後には約２２５℃の温度でテンタ ーオーブン中、寸法抑制下ヒートセットされる。 前述された、本発明に従って製造され、配向された多層干渉薄片を有する二軸 延伸重合体フィルム光学製品は、多くの異なる製品に利用される。特に、新規で 好ましい色彩効果が得られ、各種の装飾的な目的に利用することができる。薄片 が光学的に変化する顔料である場合、それらは、銀行券、証券及びクレジットカ ード等の有価証券書類、運転免許証等の安全タイプの身分証明書等の保証能力の 提供に特に利用される。大量のフィルムの必要性を取り除くため、フィルムの部 分を有価証券書類の中に添加させる。それらは、偽物に従属する物品のラベル又 は包装にも添加することができる。有価証券書類中に重合体シートが少量でも存 在すれば、世間一般の人は色の変化が存在するか否かによって本物の製品と偽物 の製品とを容易に区別することができる。 多層干渉薄片中に複合体技術が使用されているので、偽物を複製するのが不可 能でないとしても、保証が供給される。加えて、初期の光学的効果を得るために 二軸延伸重合体フィルムに薄片を添加するのに巨大な資本支出が必要であろう。 更に、光学的に変化する性質はカラーコピーで複製できないので、有価証券書類 はカラーコピーで複製することができない。 図５には、重合体シートが上下表面３７及び３８を有する基板又は基体３６を 有する、他の複合材料の重合体シート構造３４が供給される。前述した具体例の 基体に比べ、基体３６は相対的に厚く、例えば０.１２７ｍｍ（５ミル）〜０.９ ５２５ｃｍ（３／８インチ）であり、透明であることができる。表面３７上に供 給される中央の層１１は、前述したタイプのものであることができ、前述した光 学的に変化する薄片１６を含有する重合体材料の薄い層の形態であることができ る。光学的に変化する薄片に加え、層１１には、染料、顔料、アルミニウム薄片 等の他の材料を混合させることができる。染料及び顔料等は、当業者に知られて いる様々な目的で用いられる。例えば、それらは、様々な角度において好ましく ない色を見えないようにするために用いることができる。それらは、色を減じる ために用いることもできる。上塗り層３９が層１１の上に供給され、ラッカ ー等の相対的に硬い材料で形成されるのが適当である。図５に示されたような複 合材料構造３４は多くの応用に利用することができ、例えば、フローリング及び その他の装飾的効果である。 本発明の重合体フィルムを有価証券書類４１において利用を実行する本発明の 方法の例は図６に示され、該有価証券書類は０.０５０８〜０.０７６２ｍｍ（２ 〜３ミル）の厚みであり、少なくとも部分的に埋め込まれた細い線４６を有する 空間的に離れた平行な第１及び第２表面４２及び４３を有する銀行券のような材 料のシートの形態である。細い線４６は、図６に示したように、一端に近接した 券の横方向に横切って伸び、細い線の空間的に離れた部分４６ａが券の上又は表 面４２に現れ、中間部分４６ｂが図７に示したように、銀行券の紙の中に埋め込 まれている。また、図８に示したように、表面４２から見えるように空間的に離 れた部分４６ａを有し、券の紙の中に埋め込まれた中間部分４６ｂ、及び銀行券 の他の表面４３から見える付加的な空間的に離れた部分４６ｃを有するように、 細い線４６は銀行券の紙の中に埋め込まれている。 細い線４６は、細い線として供給される伸張された細長い一片を供給するため 、二軸延伸重合体シート１１又はシート１１を適当な幅に細長く切ったキャスト フィルム、例えば、０.０３８１〜０.０７６２ｍｍ（１.５〜３ミル）の幅及び ０.０１２７ｍｍ（０.５ミル）の厚みのキャストフィルムから形成されている。 このような細い線は長方形の断面を有している。本発明に従って、銀行券の一方 の側から一色を除去するため、又は一色若しくは１つの光学的に見える効果を供 給するため細い線は図６に示されるように銀行券に組み込まれる。図７に示され るように、券の反対側で一部分が見えるように銀行券に細い線を組み込むと、券 の反対側で２つの異なる色彩効果又は光学的に変化する効果が達成される。例え ば、一方の側に金−緑と変化するもの(a gold-to-green shifter)を組み込み、 他方の側に緑−青と変化するもの(a green-to-blue shifter)を組み込む。また 、一方の側は金属反射体であることができ、例えば、その中にアルミニウム薄片 を有し、反対側に光学的に変化する効果を有する。 細い線以外の本発明の重合体フィルムの小部分が完全な部分を形成するために 有価証券書類に組み込まれることを理解すべきである。従って、そのような部分 はクレジットカード、輸送券又はその他の重要な書類に利用することができる。 有価証券書類の例、例えば、従来の５.０８ｃｍ×８.２５５ｃｍ（２インチ× ３1/4インチ）の札入れに容易に入れられるような適当な大きさのカルフォルニ ア州の運転免許証５１を図９に示す。それは、前述したタイプの適当なプラスチ ックで形成された相対的に硬い基体５２を装備している。それは、適当な厚み、 例えば０.０５０８〜０.２５４ｍｍ（２〜１０ミル）である。それは、平らな空 間的に離れた平行表面５３及び５４を有する。紙等の適当な材料のシート５６は 表面５３に、熱及び圧力の使用及び接着剤（図示せず）の使用により積層するこ とができる。有価証券書類への応用に従属するシート５６は、図９に示されるよ うに、絵又は写真５７及び印刷された情報５８を保持している。写真、例によれ ば、写真及び印刷された情報は、異なる色であることができる。このような応用 においては、シートは不透明である。けれども、もし望むのであれば、シート５ ６を半透明の材料で形成することもできることを理解すべきである。 有価証券書類を完全なものにするため、本発明を具体化する重合体シート６１ を透明な接着剤（図示せず）を使用し、適当な熱及び圧力を使用することにより シート５６に積層し接着する。重合体シートは、前述されたタイプの多層干渉薄 片６２を含有する。例えば、本発明の重合体シート６１は相対的に薄く、例えば ２〜３ミクロンである。薄片は相対的に低濃度であり、例えば、重合体シート６ １は半透明であり、例えば、人間の目で写真５７及び印刷された情報５８が見え るように、前述したように低い範囲である。本発明の薄片６２は光学的に変化す るタイプで相対的に低い色彩濃度を与え、人間の目に対する色彩の変化は未だ存 在し、従って、有価証券書類５１に付加的な保証の程度を供給する。 本発明に関連して要約すると、重合体フィルムに多層干渉薄片を添加すること により、光学片からの光学的効果を最大にし、必要な薄片の量を最小にすること が可能になる。重合体フィルムの費用に比べ、顔料薄片の費用は相対的に高いの で、これは重要である。理論上、最良の光学的性能は、薄片がお互いに接触し薄 片の使用が最小になるように、薄片の単一の面を有することにより達成される。 実際には、重合体シートは三次元であり、従って薄片はどのような単一の面にも 配置されないので、薄片の最適な配列を達成することは困難である。薄片のオー バーラップ及び薄片の間の隙間は存在する。けれども、重合体シート中に薄片を 配向することにより、薄片の最適な光学的性質が達成される。押出しの工程時に 相対的に高い温度、約２５０℃以上の温度を用いることにより、溶融重合体の粘 度が減少する。これにより、前述した方法で、薄片が容易に延伸される。加えて 、重合体シートを押出した後、延伸することにより、大変薄く、薄片の分布が最 適になる。暗い色又は黒色の背景を利用することにより、見る人は、白色の背景 よりも光学的効果を認める。同時押出し層中に染料を用いることにより、異なる 光学的効果を達成することが可能である。流延又は延伸により、本発明で製造さ れた重合体シートは、非常に安定で耐久性がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ // Ｂ２９Ｌ 7:00 9222−2Ｈ Ｇ０２Ｂ 5/28 9:00 Ｇ０２Ｂ 5/28 (72)発明者 クームズ ポール ジー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95404 サンタ ローザ ジャックリーン ドライヴ 275 (72)発明者 ヒギンズ パトリック ケイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95492 ウィンザー トルーン コート 9971 (72)発明者 マーカンテス チャールズ ティー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95401 サンタ ローザ ストーニー ポ イント ロード 21−155

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１及び第２の平行表面を有する重合体材料の第１層を含有し、複数の多層 干渉薄片が上記重合体材料の第１層に配置されている重合体シートであって、 上記薄片が第１及び第２の平行表面と、幅及び厚みとを有し、かつ厚みに対 する幅のアスペクト比が少なくとも２：１であり、更に、上記薄片が平面中に存 在し、かつ該薄片の第１及び第２の平行表面が重合体材料の第１層の第１及び第 ２の平行表面と実質的に平行となるように、配向されていることを特徴とする重 合体シート。 ２．重合体材料の第２層が上記第１層に接着し、上記重合体材料の第２層が主要 層として機能し、上記重合体材料の第１層が二次層として機能する、請求項１記 載のシート。 ３．上記薄片が、光学的に変化する、請求項２記載のシート。 ４．上記第２層が着色されている、請求項２記載のシート。 ５．上記第１層が非晶質である、請求項２記載のシート。 ６．上記第２層が実質的に結晶質である、請求項４記載のシート。 ７．上記重合体材料の第２層が第１及び第２の平行表面を有し、上記重合体材料 の第１層が、第２層の第２表面に接着された重合体材料の第３層とともに第２層 の第１表面上に配置され、上記重合体材料の第３層に複数の多層干渉薄片が配置 され、上記薄片が平面中に存在し、かつ薄片の第１及び第２の平行表面が第３層 の第１及び第２の平行表面と平行となるように上記第３層中で上記薄片が配向さ れている、請求項６記載のシート。 ８．押出し成形されている、請求項１記載のシート。 ９．注入成型されている、請求項１記載のシート。 10．上記薄片が二軸延伸されている、請求項１記載のシート。 11．上記主要層及び二次層が同時押出しされている、請求項２記載の重合体シー ト。 12．上記主要層が結晶質であり、上記二次層が非晶質である、請求項１１記載の 重合体シート。 13．上記主要層及び二次層が二軸延伸されている、請求項１２記載の重合体シー ト。 14．上記主要層が着色されている、請求項２記載の重合体シート 15．第１及び第２の表面を有する材料のシート及び該材料のシート中に光学的粒 子を含有する有価証券製品であって、 上記光学的粒子が第１及び第２の平行表面を有する重合体材料の層を含有し 、重合体材料の層に複数の配向多層干渉薄片が配置され、上記薄片が第１及び第 ２の平行表面と、幅及び厚みとを有し、かつ厚みに対する幅のアスペクト比が少 なくとも２：１であり、上記薄片の第１及び第２の平行表面が重合体材料の第１ 及び第２の平行表面と平行に配置されていることを特徴とする有価証券製品。 16．上記重合体材料の層が二軸延伸され、上記薄片が二軸延伸方向の平面中に存 在し、かつ上記薄片の第１及び第２表面が該層の第１及び第２表面と実質的に平 行にある、請求項１５記載の製品。 17．上記重合体材料の付加的な層が上記重合体材料の第１層に付着している、請 求項１５記載の製品。 18．上記付加的な層が着色されている、請求項１７記載の製品。 19．上記薄片が光学的に変化する、請求項１５記載の製品。 20．上記粒子が細長いストリップの形態であり、該ストリップが少なくとも部分 的に前記材料のシートに埋め込まれている、請求項１５記載の製品。 21．上記ストリップが部分を有し、かつ該部分が有価証券書類の少なくとも１つ の面を通して視覚的にさらされている、請求項２０記載の製品。 22．上記ストリップが付加的な部分を有し、かつ該付加的な部分が前記材料のシ ートの他の面から視覚的にさらされている、請求項２１記載の製品。 23．光学的粒子の下にある第１表面に像が配列されたシートを有し、光学的粒子 を通して像が見えるように、光学的粒子が半透明である、請求項１５記載の製品 。 24．重合体材料中に、染料又は顔料の形態の少なくとも一種の充填材を含有する 、請求項１５記載の製品。 25．上記染料又は顔料が、種々の角度において好ましくない色を見えなくするよ うに選択される、請求項２４記載の製品。 26．上記重合体材料が、二軸延伸された重合体層又はキャスト層である、請求項 １５記載の製品。 27．重合体材料に染料又は顔料が配置されている、請求項２６記載の製品。 28．上記染料又は顔料が、種々の角度において好ましくない色を見えなくするも のから選択される、請求項２７記載の製品。 29．第１及び第２の平行表面と、幅及び厚みとを有し、かつ厚みに対する幅のア スペクト比が少なくとも２：１である多層干渉薄片を利用する光学的製品の製造 方法であって、以下の工程からなる光学的製品の製造方法。 (1) 重合体材料を溶融し、 (2) 薄片を溶融した重合体材料に導入し、 (3) その中に薄片を含有する溶融素材に成形して、溶融素材を第１及び第２表 面を有するシートに成形するときに、薄片の第１及び第２表面が該シートの第１ 及び第２平行面と平行な面に位置するように薄片に配向を起こさせ、 (4) シートを冷却し、凝固させて、シートを成形する。 30．冷却されたシートを加熱し、シート中の分子鎖の二軸延伸を起こすように第 １及び第２方向にシートを伸張し、同時に薄片が二軸延伸方向の平面中に位置す るように該薄片に配向を起こさせ、更にシートを冷却する、請求項２９記載の方 法。 31．シートを重合体材料の付加的層とともに同時に押し出して、シートの第１表 面に付加的層を接着させる、請求項２９記載の方法。 32．同時押出し材料の付加的層に着色を導入する工程を有する、請求項３１記載 の方法。 33．シートの第２表面に他の層が接着するように、重合体材料の他の層を同時押 出しする工程を有する、請求項３１記載の方法。 34．剥離性基体の上に溶融素材を形成し、重合体シートが凝固するときに、重合 体中の薄片を配向するように重合体シートを延伸し、凝固した重合体シートを剥 離できる基体から除去する工程を有する、請求項２９記載の方法。