TW200944376A - Color shifting multilayer polymer fibers and security articles containing color shifting multilayer polymer fibers - Google Patents

Description

200944376 六、發明說明： 【發明所屬之技領域】 本揭示案係關於光學裝置’且更特定言之係關於包括層 狀聚合纖維之光學物件，該等纖維賦予藉由該等纖維反射 或透射之光色彩，該等光學物件包括安全物件，且更特定 言之係關於使用顯示特定色彩特徵之多層聚合纖維的物 件’例如護照、鈔票、信用卡及身份證及安全標籤。 【先前技術】

用於製造（例如）布之許多類型之纖維含有染料或顏料以 賦予該等纖維不同色彩。此等染料及顏料通常藉由吸收光 之一些波長，同時使其他波長得以反射而運作。聚合物纖 、准為不同種類之纖維，不同之處在於其藉由選擇性反射光 —波長且透射其他波長而賦予色彩。過去，聚合物纖 維已使用不同聚合物材料之若干交替層的平面構造：該等 層之折射率及厚度確定所反射之波長及所透射之彼等波 , ςρ '、、、’平面層之纖維難以製造且限於使用彼此良好 附之材料。 ^ 难之—種用途為用於製造重要物件，諸如鈔 ^ '^券、許可卡、識別卡（ID卡）或護照。此等類型之重 件通吊擁有許多安全措施’其目的為使得偽造即使並 非不可能，亦合h m 使亚 層，該等層传選自通常使用若干具有安全特徵之 含於安全物件同技術領域’由不同供應商製造且包 者將需要獲同構成部分中。為破解安全文件，偽造 t所有隱含材料且獲取所有所需加工技術，此 138993.doc 200944376 為極困難之任務。 鈔票之製造（例如）需 纖維 〜紙(其可含有水印、安全 一一 發光粒子、窗口、g、印花、塗層 線 等），傕用直田 泊、叩化、塗層 紙用特定墨水㈣栗卜女全印刷-備將該特殊鈔票 全添加劑)壓印。盥商章 了叶υ女 一起租人於^ ” 刷應用相反，安全印刷依賴於 票已經擁有安全干不同印刷技術。近年來，鈔 衡、… 治及”他附件，其係藉由專用設備施加。 示所需之該等材料及該設備僅獲自特種供應商，且 知：僅可藉由熟練操作人員經由高度安全印刷操作產生。 女全線為用於鈔票及其他安全文件之防偽造紙的另一傳 統要素。埋入安全線尤其難以偽造，此係因為a)該線係藉 由特種真空沈積或其他高度特種技術製備或為多層膜，但 b)需要在基材製造步驟期間將該線併人印刷基材中。對於 兩種不1製造技術之此必需獲取構成或_造者之障礙。 用於貨幣之第-代安全線為完全埋藏於貨幣紙内之金屬 條帶或金屬化聚合物條帶，且能夠藉由觀察其半透明性或 藉由藉助於相應裝置偵測其電特性或磁特性而鑑定。安全 線之更複雜版本包括窗式線，纟部分埋藏於紙内且部分曝 露於紙之表面。此允許線在其在紙表面出現之位置處的外 表安全特徵之直接視覺鑑定。 一種包含光學可變干擾塗層之特定層疊窗式線由多層干 擾堆疊於載體塑膠薄片上之真空沈積製造，且隨後藉由層 疊第一塑膠薄片於其上而保護。含有視視角而改變色彩之 138993.doc 200944376 該等光學線之貨帶紙為當前可用的。 真空塗佈係一昂貴方法，且哕笪 D亥等線之價格同時亦較高。 因此’存在對產生較廉價線之需要。 【發明内容】 本揭示案之一實施例係針對_錄目 種具有具第一表面及該第 一表面上之第一多層聚合物纖維之 第 構件的戈·全物件。關於 此點「於第-表面上」意謂使纖維之至少一部分與第一表 面接觸。第一聚合物纖維包含眚哲 具貞上同心層之排列，該等 層包含具有第一折射率之第一臀人私 乐聚&物材料及具有不同於第 一折射率之第二折射率之第-¾人鉍、第 禾一象&物材料的交替層。 另一實施例係針對一種具有且笛 φ 八畀具第一表面及鄰近第一表面 之第一多層聚合物纖維之第一槿 乐構件的安全物件。第一多層 聚合物纖維具有至少第一聚合物好& 取口物材料及第1聚合物材料之 反射層，第-聚合物材料層置於第二聚合物材料之層之 間，第-及第二聚合物材料令之至少一者為雙折射的。選 ❹ 擇第-聚合物材料層及第二聚合物材料層之厚度以便使第 -多層聚合物纖維反射可見光譜之所選部分内處於第一偏 振態且垂直於纖維縱軸入射之可見光，且透射位於可見光 譜之所選部分外處於第-偏振態且垂直於纖維縱軸 可見光。 另-實施例係針對-種驗證物件之方法。該方法包括用 光照射附著至該物件之雙折射多層聚合物纖維。制由多 層聚合物纖維反射或透射之光的處於至少第—偏振態之光 之波長範圍。驗證所偵測光之光譜指紋。 138993.doc 200944376 本揭示案之以上概述不意欲描述本揭示案之每一說明實 施例或每一實施例。隨後之圖及實施方式更詳細例示此等 實施例。 【實施方式】 考慮到本揭示案之各種實施例之以下實施方式連同隨附 圖式可更完全理解本揭示案。 雖然本揭示案服從各種修改及替代形式，但在圖示中已 舉例展示且將詳細描述其特定者。然而，應瞭解，不意欲 將本揭示案限制於所描述之特定實施例。相反，意圖係涵 蓋屬於如隨附申請專利範圍所界定之本揭示案之精神及範 疇的所有修改、等效物及替代物。 本揭示案適用於光學裝置且更特定言之適用於使用纖維 以提供色彩效應之光學裝置。新型有色纖維為可視諸如入 射照射光之角度及照射光之偏振的各種因素而定顯現為具 有不同色彩之聚合物纖維。聚合物纖維可顯現為在沿纖維 之不同點產生不同色彩。此等效應中無一者視纖維中顏料 或染料之存在而定。 本揭示案亦適用於諸如識別卡、護照、信用卡或轉帳 卡、安全標籤、鈔票及其類似物之安全物件以保護抵抗該 等物件之欺詐使用或複製。可視各種諸如相對於受保護資 :或物品之價值的技術成本之因素而定使用各種等級或鏗 疋技術。舉例而言’鈔票包括各種特徵以降低偽造之可能 除諸如制難於複製之水印及圖案之較傳統 偽&方法外可擁有全像線。根據本揭示案，該等安全物 138993.doc 200944376 件擁有經組態以提供特定色彩特徵之多層聚合物纖維。舉 例而5，一種色彩特徵可為當用白光照射時其僅在特定色 相帶中反射光，該色相帶之波長視照射光之入射角而定。 在-些實施例中，色彩特徵視入射光之偏振而定。難以在 無大量技術知識之情況下製造該等纖維且亦難以使用取代 、 I術複製該等纖維之光學效能。因此，可使用多層聚合物 . 纖維提供增強該等物件之安全性的另一安全特徵。 圖1Α中示意性說明聚合物纖維100之一實施例。圖1Β中 ® 提供纖維100之例示性橫截面。纖維100包括置於第二聚合 材料層104之間的第一聚合材料層102之排列。在一些實施 例中’第-聚合材料及第二聚合材料具各向同性，且其折 射率經選擇彼此不同，以便纖維100包含-系列具有交替 折射率之層。 熟知不同介電材料之交替層的排列反射波長λ之光，其 中該等層之光學厚度（物理厚度乘以折射率）為λ/4之整數倍 Φ 因此田層102之厚度t!及層104之厚度t2經選擇以便 對於所選波長而言該等層之光學厚度為λ/4之整數倍數 時所選波長下之光藉由纖維反射。視諸如交替層之間的 .爿㈣Μ及交料之厚度變化的各種因素而定，其他波 . 長之光可得以部分反射及部分透射，或可實質上全部透 射。此外，視層數及交替層之間的折射率差里而定，一些 所選波長之光可藉由纖維透射。在—些實施例中，一對第 聚口材料及第二聚合物材料層之光學厚度可總計為等於 λ/2之值。在聚合物材料中之—者與其他相比實質上更昂 138993.doc 200944376 貴或供應不足之情況下此方法可能有用。在一些實施例 中’在反射層中之每一者的光學厚度約一個波長之情況下 已觀察到良好反射性。 亦將瞭解反射光之峰值波長視纖維上光之入射角而定。 圖1C展示對於在纖維100處以大約垂直於纖維1 〇〇之縱軸的 方向入射之光110而言與波長呈函數關係之反射R的例示性 圖表，曲線120。出現峰值反射之波長視纖維100之交替層 102、104的折射率及厚度而定。在所說明之實例中，峰值 反射波長約550 nm。反射曲線12〇之展布尤其視交替層 102、104之厚度的變化、交替層1〇2、1〇4之間的折射率差 異之大小及層102、104之數量而定。當光112在纖維處以 遠離纖維之縱軸的法線之方向入射時，峰值反射波長之值 變得較短。在所說明之實例中，峰值反射波長移位至約 500 nm。將瞭解纖維1〇〇可能具有某一其他峰值反射波長 值且反射峰之寬度（例如全寬、半最大（FWHM)寬度）可能 不同於說明性實例。舉例而言，峰值反射波長（對於法向 入射光而言）可在紅色光譜區中且對於以較高角度入射之 光而s可移位至藍色。此外，峰值反射波長（對於法向入 射光而s)可能處於近紅外區且對於以高角度入射之光而 5可移位至可見光譜。同樣地，峰值反射波長（對於法向 入射光而言）可處於藍色光譜區且對於以高角度入射之光 而&可移位至近紫外光譜。 纖維可具有任何合適數量之層1〇2、1〇4。在一些實施例 中可使用僅少數層102、104，而在其他實施例中，該纖 138993.doc 200944376 維可包括數百層1G2、1G4。在以下所討論之實例中之一些 中，纖維包括約100對交替層102、1〇4。 ―

許多不同類型之聚合物皆可用於交替層102、104，盆包 括在光波長之所要範圍内為透明之熱塑性聚合物及熱固性 聚合物。在—些實施例中’聚合物不溶於水可能尤其有 用。此外，合適聚合物材料可為非晶形或半晶質的，且可 包括其均聚物、共聚物或摻合物。實例聚合物材料包括 (但不限於）：聚（碳酸酯）（PC);間規及等規聚（苯乙 烯）(PS) ; C1-C8烷基苯乙烯；含烷基、芳環及脂環之（甲 基）丙烯酸醋’包括聚（甲基丙烯酸甲酯）(PMMA)及PMMA 共聚物；乙氧基化及丙氧基化（甲基）丙烯酸酯；多官能（甲 基）丙烯酸酯；丙烯酸酯化環氧樹脂；環氧樹脂；及其他 烯系不飽和材料；環烯烴及環烯烴共聚物；丙烯腈-丁二 烯-苯乙烯（ABS);苯乙烯丙烯腈共聚物（San);環氧樹 脂；聚（乙烯基環已烷）；PMMA/聚（氟乙烯）摻合物；聚（苯 醚）合金；苯乙烯類嵌段共聚物；聚醯亞胺；聚颯；聚（氯 乙烯）；聚（二曱基矽氧烷）(PDMS);聚胺基甲酸酯；不飽 和聚酯；聚（乙烯），包括低雙折射聚乙烯；聚（丙 烯）(PP);聚（烧對苯二甲酸醋）(poly(alkane terephthalates))， 諸如聚（對苯二甲酸乙二酯）（PET);聚（烷萘二甲酸酯） (poly(alkane napthalates))，諸如聚（萘二曱酸乙二 酯）（PEN);聚醯胺；離聚物；乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物； 乙酸纖維素；乙酸丁酸纖維素；氟聚合物；聚（苯乙烯）_聚 (乙烯）共聚物；PET與PEN共聚物’包括聚稀烴PET及 138993.doc 200944376 PEN ;及聚（碳酸酯）/脂族PET摻合物。將術語（曱基）丙烯 酸酯定義為對應甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯化合物。除間規 PS外，此等聚合物可以光學各向同性形式使用。 此等聚合物中之若干當定向時可變得具雙折射性。詳言 之，PET、PEN及其共聚物及液晶聚合物當定向時顯示相 對大雙折射率值。可使用不同方法使聚合物定向，包括擠 出及拉伸。拉伸係尤其適用於使聚合物定向之方法，此係 因為其允許高定向度且可由許多容易控制之外部參數控 制，諸如溫度及拉伸比。在以下表I中提供許多例示性聚 合物（已定向及未定向）之折射率。 表I: 一些聚合物材料之典型折射率值 樹脂/摻合物 S.R. T(°C) nz nx % PEN 1 - 1.64 PEN 6 150 1.88 1.57 1.57 PET 1 - 1.57 PET 6 100 1.69 1.54 1.54 CoPEN 1 - 1.57 CoPEN 6 135 1.82 1.56 1.56 PMMA 1 - 1.49 PC，CoPET摻合物 1 - 1.56 THV 1 - 1.34 PETG 1 - 1.56 SAN 1 - 1.56 PCTG 1 - 1.55 PS/PMMA共聚物 1 - 1.55-1.58 PP 1 - 1.52 間規PS 6 130 1.57 1.61 1.61 PCTG及PETG(經乙二醇改質之聚對苯二曱酸乙二酯）為 共聚酯之類型，其可以商標名稱EASTAR獲自（例如） 138993.doc -10- 200944376

Eastman Chemical Co” Kingsport，TN。CoPEN為萘二甲酸

醋及對苯二甲酸酯部分之共聚物，且在表中所列之實例中 具有之90/10之莫耳比率。THV為四氟乙烯、六氟丙烯及 偏二氟乙烯之聚合物，其以商標名稱DYNE〇n獲自3M

Company，St. Paul，MN。PS/PMMA共聚物為其折射率可藉 ' 由改變共聚物中組份單體之比率以達成所要折射率值而 • 「調整」之共聚物之實例。標記「S.R·」之行含有拉伸 比拉伸比為1意δ胃聚合物樣品未拉伸且未定向。拉伸比 ❹ 為6意謂將聚合物樣品拉伸至其原始長度之6倍。若在正確 溫度條件下拉伸，則聚合分子被定向且材料變得具雙折射 性。然而，可能拉伸材料而不定向分子。標記為「Τ」之 行指示拉伸樣品時之溫度。將經拉伸樣品拉伸成薄片形式 而不約束橫向於拉伸（ζ)方向之邊緣。標記ηχ、^及〜之行 係心材料之雙折射折射率。在表中未列舉〜及~之值的情 況下，1及ny之值與1之值相同，且材料為各向同性的。 ❹ 對於一些材料（例如PEN及PET)而言，、給出各向同性狀態 (未拉伸，S.R，1)及雙折射狀態（經拉伸，sr=6)之折射 率。 • <列如氟化聚合物(諸如THV)之一些聚合物材料與其他者 相比較差地黏附於其他聚合物材料。此情形當用於諸如在 先前技術中所使用之平面多層纖維中時為一缺點，此係因 方為'纖維可能剝離開。在同心排列中，黏附力在使纖維保持 錢中較不重要，此係因為外層將内層固持於原地。 圖2A中不意性說明聚合物纖維2〇〇之另一實施例的橫截 138993.doc 200944376 面。在此實施例中，纖維200在中心具有纖芯202，第一聚 合物材料及第二聚合物材料之交替層204，206圍繞該纖芯 202。與層204、206之橫截面厚度相比，纖芯202橫截面尺 寸通常較大。舉例而言，纖芯202可能具有層204、206之 厚度之至少十倍或十倍以上之橫截面尺寸。在所說明之實 施例中’纖維200橫截面為圓形，纖芯2〇2亦為圓形且層 0 204、206為環狀的’圍繞纖芯202。在此情況下，纖芯202 之橫截面尺寸為其橫載面直徑。然而，如以下所討論，纖 維200橫截面未必須為圓形。 ❹ 圖2B示意性地說明聚合物纖維21〇之另一實施例。在此 貝施例中，纖維21〇具有由第一聚合物材料及第二聚合物 材料之交替層214、216圍繞之纖芯212。將材料環218置於 纖芯212與層214、216之間。與層214、216之厚度相比環 之橫截面厚度tr相對大且可能厚十倍或十倍以上。在一些 *包f Ή纖心202 ' 212係由第一聚合物材料形成，且環 218可由第二聚合物材料形成。 在有環或無環之情況下可使用纖芯以增加纖維之橫截面❹ 尺寸，而不增加用於纖維之反射層的數量。舉例而言，考 里具有⑽對交替聚合物層之纖維，其中每-對具有約360 ⑽之組合厚度。_層對產生36微米之反射層厚度貢獻。* 在一些應用中，可需 要使用具有較大尺寸之纖維。在一些 · ’ °此需要較大纖維之一個原因為增加纖維之可見性 =反射橫截面而不—定增加層厚度或層數以維持光譜清晰 度。因此，在右提4、> 環或無J衣之情況下，具有纖芯之纖維的橫 138993.doc -12- 200944376 截面尺寸可能實質上較大，其可能更適用於一些應用，且 可能較易於操作。另外，環及纖芯之存在有助於製造。更 特定言之，當擠出纖維時，環及纖芯有助於轉移聚合物中 之一或兩者之體積以平衡擠出模出口處之壓力。兩種熔融 聚合物通常具有兩種不同流動速率。藉由將較低流動速率 聚合物優先轉移至纖芯，壓模出口處之壓力可匹配高流動 . 速率材料之較低壓力。若壓模出口處壓力不匹配，則較高 壓力材料壓倒另一材料且層厚度變得較難控制。 ❹ 在一些實施例中，纖維可包括外鞘220。可提供外鞘220 以保護纖維200或可針對特定表面特性而選擇外鞘22〇。外 勒220可由第一 &合物材料或第二聚合物材料形成，或可 由不同聚合物材料形成。 亦可使用具有不同類型橫截面之多層纖維。舉例而言， 多層纖維無須為圓形形狀的且可具有某種其他形狀，諸如 橢圓、矩形或其類似形狀。舉例而言，圖3A中對橫截面示 φ 意性說明之纖維300之另一例示性實施例可由第一聚合材 料302與第二聚合材料3〇4交替之同心層形成。在此實施例 中，纖維300為非圓對稱的且沿說明為χ軸之一個橫截面方 - 向拉長。橫截面方向為處於垂直於纖維之縱軸的方向。使 . 用圖之座標系統，纖維橫截面在χ方向拉長，且因此，叉方 向之橫截面尺寸1大於y方向之橫截面尺寸电。 如圖3B中所示意性說明之多層纖維32〇之另一實施例具 有非圓橫截面且由圍繞纖芯326之交替層322、324形成。 纖芯326可由與層322、324中之任一去相n 4 τ ι仕 f相问之材料形成， 138993.doc -13- 200944376 或可由不同材料形成。 圖3C中所示意性說明之多層纖維33〇之另一例示性實施 例係由第一聚合物材料332及第二聚合物材料之交替層 之排列形成。在此實施例中，該纖維亦具有纖芯、336。纖 維330在X方向之橫截面尺寸為d』y方向之橫截面尺寸為 ^。纖維330在平行於X方向之方向拉長且比率dx/dy可為任 何實際值。在一些實施例中’ dx/dy之值大，在其他實 施例中d為之值大於5且在其他實施例中心七之值大於 10 ° 圖1B、圖2八、圖2B及圖3A至圖3C中所說明之橫截面纖 維展示分立、同心反射聚合物層。換言之，一個第一聚合 物材料層實際上與具有相同材料之另一層藉由一個第二聚 合物材料層分離。然而，此並非必要條件，且本揭示案之 一些實施例可包括（例如）如以引用的方式併入本文中之美 國專利7,327,923巾所更詳細討論之螺旋捲繞纖維。螺旋捲 繞纖維係藉由捲攏多層聚合物薄片而形成。薄片可由第一 及第二個別聚合物材料之兩個聚合物層形成。將薄片自身 捲攏或可環繞纖芯捲攏。圖3D示意性說明纖維34〇之一實 例，其展示由環繞纖怒344之多層薄片342形成之纖^ MO。可在捲繞之後拉伸纖維34〇，以便使薄片342之層厚 度降低至所要值且（若需要）定向第—聚合物材料及/或第二 聚合物材料。在螺旋捲繞纖維使用纖芯344之情況下，纖 芯344可具有任何所要橫戴面形狀，例如圓形、方形或矩 形、多邊形或其類似形狀。在所說明之實例中，纖芯3料 138993.doc -14- 200944376 具有基本上方形之橫截面形狀，但具有圓角以有助於捲 繞。當然，螺旋捲繞纖維視需要可具有多個捲繞層，包括 (但不限於）數百個捲繞層。將螺旋捲繞纖維視為具有實質 上同心層，儘管螺旋捲繞層並非分立同心的。 沿長度纖維，聚合物纖維之橫截面尺寸可能均勻或可能 不均勻。圖4A示意性說明具有沿纖維4〇〇之長度（z方向）均 勻之橫截面尺寸df的纖維400之侧視圖。因此，在其他所 有方面均不變之情況下，在第一纖維末端4〇2察覺到之纖 維400的色彩與第二纖維末端4〇4相同。 圖4B示意性說明沿纖維410之長度（z方向）橫截面尺寸不 均勻之纖維410的實施例。在此實施例中，在第一末端412 與第二末端414之間纖維410為線性楔形的，因而與第二末 端414相比在第一末端41 2處纖維較薄。當（例如）在擠出期 間形成纖維時’可提供橫截面尺寸df之變化。橫截面尺寸 可藉由改變諸如饋入擠出模中之聚合物上的壓力、聚合物 之溫度、拉伸速度及其類似物之過程參數而改變。在其他 方法中’可使纖維經受形成後加工，例如拉伸及/或壓縮 之組合同時加熱。因此，當纖維橫截面尺寸較大時纖維之 層厚度較大’因此沿纖維長度所察覺到之纖維41 〇的色彩 不均勻。在所說明之實例中，與纖維41〇之第二末端414處 之反射色彩相比，纖維410之第一末端412處之反射色彩具 有較短波長。 圖4C示意性說明沿纖維420之長度之橫截面直徑不均勻 之纖維420的另一實施例。在此實施例中，橫截面尺寸之 138993.doc -15- 200944376 值df沿纖維420之長度（z方向）週期地改變。在纖維形成期 間可（例如）藉由改變諸如饋入擠出模中之聚合物上的虔 力、聚合物之溫度、拉伸速度及其類似物之過程參數而產 生橫截面尺寸之週期性變化。在形成後加工中亦可（例如） 藉由使纖維通過間距不恆定之兩個輥之間將橫截面尺寸之 週期性變化賦予纖維。在此實施例中，觀察者在纖維42〇 之較薄部分422處察覺到較短波長之色彩且在纖維42〇之較 厚部分424處察覺到較長波長之色彩。 · 圖4D示意性說明沿纖維之長度具有變化反射光譜之纖維 ◎ 430的另一實施例。在此纖維中’纖維43〇之外部尺寸心恆 定。然而，纖維内反射層之厚度改變。當最初擠出纖維時 可達成此效應：第一聚合物材料及第二聚合物材料至擠出 頭中之流動速率保持恆定，但可將材料優先轉移至纖芯及 環，在此情況下纖芯及環之直徑生長較大，反射層厚度縮 小，或將聚合物材料優先轉移至反射層，從而增加反射層 之厚度且降低環及纖芯之直徑。在圖中，纖芯43ι及環432 之外徑由虛線表示。因此，在纖芯43丨及環432較大之情況 ❹ 下，諸如區域434，反射層較薄且區域434優先反射較短波 長之光。在纖芯431及環432較小之情況下，例如區域 6反射層較厚’因此區域436優先反射較長波長光。 可使用多層纖維形成不同類型之物件。圖5 A示意性說明 . 簡單纖維束500，其中兩個聚合物纖維5〇2、5〇4並列安 纖維502、504可能具有相似色彩特性，例如兩種纖維 可顯現為相同色彩’或可具有不同色彩特性，例如一種纖 138993.doc 16 200944376 維可具有不同於另一纖維之色彩。纖維502、504在重疊區 506彼此重疊’其中纖維502、504亦彼此附著。纖維5〇2、 504可使用（例如）黏著劑彼此附著或可經由熱及壓力之施加 彼此「焊接」。在重疊區506纖維502、504之色彩可顯現為 不同於纖維不重疊處纖維502、504之色彩。許多因素可能 有助於重疊區色彩之改變。首先，在重疊區5〇6來自每一 纖維502、504之反射的組合效應產生由兩個纖維5〇2、504 反射之光的色彩之混合。舉例而言，在未重疊區中，第一 纖維502可反射藍光而第二纖維5〇4反射紅光。在重疊區 506，反射藍光與紅光，因此重疊區顯現為含有紅光與藍 光之混合，亦即紫光。可能有助於重疊區色彩之改變的另 一因素為由於當纖維502、504彼此附著時熱及壓力之施加 可能降低重疊區506處纖維層厚度。 圖5B示意性說明束51〇之另一例示性實施例。此束51{)包 括三個纖維512、514、516’其在各種重疊區重疊。重疊 區518包括第一纖維與第二纖維512、514之間的重疊。重 疊區520包括第一纖維與第三纖維512、516之間的重疊。 重疊區522為第二纖維與第三纖維514、516之間的重疊。 視所重疊之特定纖維而定，不同重疊區518、520、522可 能具有不同色彩。儘管在說明中未圖示，但將瞭解在同一 重疊區可重疊兩個以上纖維。亦將瞭解纖維束可包括不同 於說明性實施例中所示之彼等纖維數量的纖維數量。 可使用色彩移位聚合物纖維之另一類型物件為編織物。 圖6A示意性說明使用多層聚合物纖維之編織物6〇〇之一實 138993.doc 17 200944376 施例。色彩移位聚合物纖維可形成經線6〇2之一部分及/或 緯線604之一部分。色彩移位聚合物纖維可能全部具有相 同色彩特徵或可能具有不同色彩特m類型纖維亦可 包括於編織物600中，經線602或緯線6〇4中或經線6〇2盘緯 線604中。其他類型纖維包括（例如）無機纖維或無色彩移位 聚合物纖維。合適類型無機纖維包括玻璃或玻璃/陶竟纖 維，可添加其以為編織物600提供合乎需要之機械特性。 無色彩移位纖維之實例包括均質聚合物纖維。圖6a中所示

之編織物600之實施例為平紋編織物，儘管可使用不同類 型編織物，例如锻紋編織物或斜紋編織物。圖6b示意性說 明緞紋編織物610之實例。 在纖維編織物之-些實施例中，可簡單地將色彩移位聚 合物纖維與其他纖維一起編織。在其他實施例中，可（例 如）在重疊區域經由纖維谭接或經由使用黏著劑將色彩移 位聚合物纖維附著至其他纖維。 一圖7示意性說明展示用於製造色彩移位聚合物纖維之<

不性製造系統700的簡化圖。兩個料斗7〇2、7〇4儲存用方 色彩移位纖維之交替反射層之兩種聚合物。料斗7〇2、7〇 將聚合物饋入至擠出機鳩中。由擠出模7職出纖句 谓。將瞭解系統7〇〇之各種元件（諸如由擠出機寫拉出痛 維708之輥）已自圖上省略。 擠出機麼模710使用在多層纖維中確定層之尺寸及數量 的許多墊片。可改變堆叠中㈣之設計以調整環之厚度分 布概況。 138993.doc 18- 200944376 可將纖维708傳送至將纖維708拉伸所要量之可選拉伸機 台712。拉伸機台712可使用（例如）以不同速度運作之輥裝 置以執行拉伸。拉伸台712亦包括加熱器以將纖維708及輥 加熱至所要溫度。在期望纖維材料中之一或兩者為雙折射 之情況下’拉伸溫度通常高於聚合物之玻璃轉移溫度，其 在拉伸過程中使分子定向。 可將經拉伸纖維714(或未拉伸纖維7〇8(若省略拉伸機 台））饋入至生產後加工台。在此刻纖維可經受各種過程。 一種該過程為調節纖維橫截面尺寸及/或橫截面形狀。適 合於達成減小纖維橫截面尺寸之裝置的一實例為輥對：在 高溫下將纖維饋入將間距設為小於纖維尺寸之所要值的一 對夾送輥之間。隨後將經加熱纖維在夾送輥之間擠出，因 而改變橫截面形狀且減小纖維尺寸。可使用此過程以由橫 截面最初為圓形之纖維產生沿一橫截面方向拉長（諸如圖 3A及圖3C中所說明）之纖維1為可準確控制輥之間的間

距’所以可將纖維之最終尺寸控制在可接受之容差内。改 變纖維之橫截面形狀的另一方法為在兩個板塊之間碾壓纖 、食在兩種此等方法中，最終產物之特徵視（至少部分地） 各種操作參數而定’諸如橫向壓力之值、纖維經受橫向壓 力之時間長度、夾送親（若使用輥）之速度及當經受壓力時 纖維之溫度。 隨後將經加工纖維71 8 ό 4 a μ 纖难/18自生產後加工台716中提取且可於 輥720上收集或以某種其他方式儲存。 在一些實施例中，多屉鹚 多層纖維之第一聚合物材料或第二聚 138993.doc -19- 200944376 η物材料或第一材料與第二 圖8，其展示關於座；ρ糸μ 料可為雙折射的。目前參考 截面，對於第一纖維聚合例不性多層纖維8〇〇之橫 向及ζ方向之折射率稱為…、料802而言可將X方向、y方 合物材編而言可將χ方二：及二，且對於第二纖維聚 〜、…,。在材料為各二向及Ζ方向之折射率稱為 折射率及ζ折射率實質上 °之情況下，χ折射率、y 射之情況下，~、n B 在第一纖維材料為雙折 之值。 卜Πΐζ中之至少一者具有不同於其他 ❹ 在每一纖維800内，存在 二聚合物材料_之# 第一聚合物材料802與第 若兩種材料在界面處存在：f。舉例而言， /、X折射率及ζ折射率，且 Χ 1ζ，亦即第一材料為簪; 如杯一⑽ 料雙折射的，則界面為雙折射的。 如所不將纖維8〇〇沿一船孚/一认土 _纖維内之雔… 軸之其縱軸安置。在 折射率差異Λ. 6處’平行於X抽偏振之光綱的 、1X n2x可不同於平行於ζ軸偏振之光810的折射 ❹ _ w當料不同方向而言界面處折射率之差異 ^同^’界面稱為雙折射的。因此，對於雙折射界面而 5 ’ ΛηχΜηζ，其中=|nlx.n2x|且 ΔΓν=|ηΐζ-η2ζ|。 對於-種偏振態而言，纖維8〇〇中雙折射界面_處之折 率差八可此相對小。在一些例示性情況下，折射率差異 Π < ^於0·〇5。邊為此條件實質上為折射率匹配的。此折 射率差異可能小於〇 〇3，小於〇 〇2或小於〇 〇1。若此偏振 向平行於χ軸，則χ偏振光穿過纖維8〇〇而極少反射或不 138993.doc -20· 200944376 反射。換言之，X偏振光高度透射穿過纖維8〇〇。 對於處於正交偏振態之光而言，纖維中雙折射界面處之 折射率差異可相對高。在一些例示性實例中，折射率差異 可為至少0.05，且可更大，例如〇·〗*〇.丨5或可能為〇2。舉 例而言，若此偏振方向平行於2軸，則在雙折射界面8〇6處 反射z偏振光。因此，z偏振光藉由纖維8〇〇反射。經偏振 纖維之更詳細論述包括於以引用的方式併入本文中之美國 申請案第11/468746號中。

因此，纖維可反射入射光之一種偏振之所選波長帶，而 不反射正交偏振態下偏振之光。 在其他實施例中，對於任何入射偏振態而言可能無匹配 折射率，因此反射全部入射偏振態之光。然而，可選擇層 802、804之厚度及折射率以反射處於—種偏振態之第一色 彩及處於正交偏振態之另一色彩。 圖9A至圖9D示意性說明可使用多層聚合物纖維之安全 物件的各種實例，儘管應瞭解此等實例僅為說明而提供且 不意欲構成詳盡列舉。隨示意性說明使用多層聚合物纖 維9〇2之卡片_。在特定實例中，該卡片_為員工之識 別卡，但該卡片可為其他類型之卡片，例如門禁卡或區域 進入卡（咖咖如咖）、信用卡或轉帳卡或其類似物。 卡片_可擁有關於持有者之額外資訊，例如生物統計資 料、員工資訊、賬戶資訊及其類似物。可使用習知方法將 該資訊儲存於卡片刚上，諸如儲存於磁條上。 圖9B示意性說明具有多層聚合物纖維912之安全標籤 138993.doc 200944376 910。遭受偽造問題之奢侈物品可由物品之製造商提供以 該標籤910以降低可冒充為真物件之該物件的偽造複製之 可能性。 圖9C示意性說明包括多層聚合物纖維922之書92〇(例如 濩照）。在此實例中’並非如先前兩個實例中所示穿過安 全物件之表面置放，而將纖維922編織至頁面中。當然， 將瞭解纖維922可能位於頁面之表面上。 圖9D示意性說明具有編織至鈔票93〇之紙中的多層聚合 ·

物纖維932之鈔票930。 A 多層聚合物纖維可視諸如入射照射光之角度及照射光之 偏振的各種因素而顯現為具有不同色彩。聚合物纖維可能 亦顯現為在沿纖維之不同點產生不同色彩。此等效應不視 纖維中顏料或染料之存在而定，但視纖維之内部結構而 定。因此，纖維之光學效能可能不易於使用較不昂責、較 不複雜之技術複製。 如上所述圖1A及圖1B示意性說明多層聚合物纖維1〇〇之 一實施例。反射（或透射光）之光譜隨角度而變的方式視已 〇 知數量而定且只要維持纖維之幾何形狀，則隨時間為恆定 的。因此，可針對纖維定義「光譜指紋」，其係指相對入 射光之波長及入射角之反射百分比及/或透射百分比。可 · 針對特定偏振態下入射之光或非偏振光定義光譜指紋。 . 因此’可使用公開與隱蔽方法驗證含有多層聚合物纖維 之物件。公開驗證不需要用於驗證之任何特種設備：一種 A開驗證之方法為簡單地將含有纖維之物件傾斜且在周圍 138993.doc -22- 200944376 照明條件下觀察纖維色彩之改變。另一方面，隱蔽驗證方 法使用用於驗證之特種設備。舉例而言，可使用裝置以量 化當將物件傾斜指定角度時由纖維反射之光的色彩移位。 在隱蔽驗證之另一實例中，可偏振分析由纖維反射之光 以確定光之不同偏振的色彩移位之任何差異。以下更充分 地討論偏振依賴性纖維。在此情況下，可用偏振光照射物 件，或可用非偏振光照射物件，且可在偵測之前偏振反射 光。 纖維可具有任何合適數量之層1〇2、1〇4。在一些實施例 中 了使用僅少數層102、104，而在其他實施例中，纖維 可包括數百層102、1 〇4。在一些實施例中，纖維可具有至 少1〇對層，或至少20對層，或5〇對以上之層。在以下所討 論之實例中之一些中’纖維包括約1〇〇對交替層1〇2、 104。 如先前所述許多不同類型之聚合物皆可用於交替層 102、104，其包括在光波長之所要範圍内為透明之熱塑性 聚合物及熱固性聚合物。 可使用任何合適方法將多層聚合物纖維用於安全物件。 一般而言，該等方法將保護纖維以免過早自物件釋放。參 考圖10A討論一種將纖維附著至物件之方法，圖l〇A示意 性說明物件1000之橫截面。在所說明之實施例中，物件 1000為卡片，但將瞭解此方法及以下所討論之其他方法可 用於其他類型物件。經由加熱層疊將多層聚合物纖維1〇〇2 附著至物件1000之表面1004，此舉通常亦壓平該纖維。在 138993.doc •23- 200944376 一些實施例中，將纖維完全壓平，但在其他實施例中，在 纖維中可能存在殘餘曲率。此方法亦可改變色彩響應以及 色彩移位。可使用黏著劑將纖維1002附著至表面1〇〇4或可 將其層疊至表面1004。在圖10B中所示意性說明之實施例 中，物件1010於表面1〇〇4及纖維1〇〇2上擁有薄層疊層 1016。層疊層1〇16可保護物件上之纖維1〇〇2及其他元件免 受磨損及撕裂。 圖10C示意性說明物件102〇之另一實施例，其中將纖維 1022置於物件1〇20之表面1024上之凹口 1026内。可提供呈 凹槽形式之凹口 1026。該凹槽可具有均勻或不均勻之任何 合適橫截面。圖（l〇c、l〇d、l〇e)展示矩形橫截面。可使用 任何合適方法將纖維1022固持於凹口 1026内。舉例而言， 可藉由摩擦配合將纖維1022固持於凹口 1〇26中。亦可使用 表面上之層疊層（未圖示）以將纖維固持於凹口 1026中。在 一些實施例中，如圖10D中所示意性說明可將黏著劑1028 沈積於凹口 1026中以固持纖維1022。凹口 1026之内表面 1030及/或黏著劑1〇28可具有經選擇以連同纖維1〇22—起 產生所要光學效應之色彩。舉例而言，可製造纖維1 〇22以 當以垂直於纖維軸之方向照射時反射藍光，在此情況下通 常經由纖維透射綠光及紅光。在内表面1030及/或黏著劑 1028為黑色之情況下，無紅光或綠光藉由物件1022反射回 來穿過纖維。另一方面，在内表面1030及/或黏著劑1028 為白色之情況下，則紅光及綠光藉由物件1022反射回來穿 過纖維1022。沿凹口之長度，表面1030及/或黏著劑1028 138993.doc -24- 200944376 之色衫無須相同，因而由纖維反射之光可顯現為在纖維 1022之不同區域具有不同色彩。 圖10E中之橫截面示意性說明物件1 之另一實施例。 在此實施例中，纖維1042位於物件1〇4〇之上表面1〇44上之 凹口 1046内。在此實施例中，纖維1〇42具有沿垂直於纖維 . 之縱軸的軸拉長之橫截面。可藉由摩擦配合、藉由層疊層 . (未說明）及7或黏著劑（未圖示）或藉由某種其他方法將纖維 1042固持於凹口中。該圖展示填充凹口之一實施例，在其 ® 他實施例中，預期在纖維中可能存在殘餘曲率。 在一些實施例中，凹口之深度不恆定。展示呈卡片形式 之例示性物件1100之視圖的圖11A及展示沿如圖11A中所 示轴AA’之物件的橫截面之圖丨丨b示意性說明一該實施例。 多層聚合物纖維1102位於凹口 11〇4中。凹口 11 〇4具有較深 部分1106及較淺部分11〇8。可將纖維11〇2碾壓進凹口 11〇4 中以便與較深部分11 06中纖維之聚合物層相比使較淺部分 1108中之纖維之聚合物層變得較薄，其可使纖維11〇2之表 面不平。因此’與較深部分11〇6相比纖維在較淺部分11〇8 處優先反射較短波長之光。 安全物件可擁有一個以上多層聚合物纖維。圖12示意性 說明具有一個以上纖維之物件12〇〇的一實施例。在此實施 例中’物件1200具有並列置放之兩個纖維丨2〇2、12〇4。可 將纖維1202、1204置放於物件1200上之其他處。舉例而 言，可將纖維1202平行但分開置於物件上，或可將纖維 1202、1204彼此非平行安置。纖維12〇2、12〇4可反射相同 13B993.doc -25- 200944376 色彩或可反射不同色彩。 在其他實施例中，（例如）如以上關於圖6A之實施例所教 示及如圖13所示意性說明，多個纖維可交叉。在此實施例 中’將兩個多層聚合物纖維1302、1304置於物件1300上。 纖維1302、1304在重疊區1306彼此交叉，其中纖維1302、 1304之色彩可顯現為不同於不相交區纖維13〇2、13〇4之色 彩。 在其他實施例中，安全物件可使用多個纖維。在圖14所 示意性說明之物件1400的實施例中，物件14〇〇擁有纖維編 織物1402片。編織物1402中之多層聚合物纖維可全部具有 相同色彩或一或多個纖維可具有不同色彩。 可將該多層聚合物纖維與安全物件之其他特徵配合使 用。舉例而言，多層聚合物纖維之色彩可經選擇以匹配或 對比安全物件之另一特徵之色彩。在圖15所示意性說明之 一實施例中，安全物件1500之表面包括多層聚合物纖維 1502及一或多個微型列印丨5〇4線。微型列印為極小且難以 用肉眼讀取之印刷。通常需要放大以區別微型列印中所書 寫之字组（或字母或符號）β在不放大之情況下，通常可能 將微型列印誤解為物件上之線。在一些實施例中，例如當 以特定角度觀察時，微型列印1504之色彩實質上與纖維 1502之色彩相同。 在圖16所示意性說明之另一實施例中，物件丨6〇〇包括多 層聚合物纖維1602。可貫穿物件本身上之纖維雷射蝕刻圖 案1604(例如小型印刷之字組）。 138993.doc -26- 200944376 實例 實例1 :纖維形成 使用以下過程製造多層色彩同心色彩移位纖維。使用具 有各0.005”（125微米）厚之406個墊片之擠出模產生具有X 聚合物及Y聚合物之多個、交替分立同心環之長絲。使用 . 兩個墊片以產生厚内環，因此使用此壓模以產生類似於圖 3B中所說明之纖維橫截面的具有内纖芯、圍繞纖芯之環及 202個圍繞環之反射層的纖維。環之外徑為纖維橫截面尺 © 寸之總橫截面直徑之約29%-65%，而反射纖維層分擔纖維 直徑之約30%與70%之間。外鞘具有分擔纖維直徑之約1%-5%的厚度。 在一些實例中，X聚合物為獲自3M Company，St. Paul， Minnesota之LMPEN(—種由 90% PEN/10% PET製造之共聚 物），且 Y 聚合物為由 Rohm and Haas(Philadelphia, Pennsylvania)供應之PMMA。纖芯係由X聚合物形成且環 係由Y聚合物形成。所報導實例中之外鞘係由PMMA形 成，儘管其可能已由LMPEN或某種其他合適材料形成。 擠出機壓模墊片係使用雷射切割形成且經特定設計以在 特定形成及拉伸過程之後提供導致波長特定反射之層厚 度。 將兩種聚合物之固化顆粒分別饋入兩雙螺桿擠出機中之 一者中。擠出機在260°C至300°C範圍内之溫度及40-70 rpm範圍内之螺桿速度下運作。典型擠出壓力在約2.1 MPa 至約21 MPa之範圍内。每一擠出機裝有將精確量之熔融聚 138993.doc -27- 200944376 合物供應至長絲旋壓壓模之計量齒輪系。每一齒輪計量节 之大小為0.16立方公分/轉且此等齒輪泵一般在1〇8〇卬瓜 範圍内之速度下運作。使用加熱之不鏽鋼頸管將熔融聚合 物由計量泵轉移至壓模。

熔融聚合物流進入壓模中且流過墊片。第一墊片對產生 纖維之纖芯，第二墊片對產生纖維之内環，第三墊片對形 成最内部反射層，諸如此類。接著分立同心多層纖維脫離 壓模且將其引人驟冷水槽巾。使用水平捲繞機將纖維拉入 水中。汁篁泵速度與捲繞速度之組合控制纖維之直徑。此 過程中之典型速度在約05m,至約4ms-1之範圍内。

擠出之後’將多層纖維拉伸^^向以藉由將層厚降低至 可見光反射所要之尺寸而開發可見光之色彩移位特性。在 拉伸過程中’將纖維展開且饋人至拉出輥台，接著穿過對 流烘箱且至另—拉出輥台且最終至捲繞機卜對流供箱溫 度一般在約12(TC至約18rc之範圍内。第二拉出輕台_般 在第拉itl輥台速度之約2_6倍下運作且使纖維 中加熱時拉伸。第-拉出輥之典型拉出輥速度約^‘目 ::二拉出輕在約〇.4ms、約⑸·,下操作。捲繞機在 /、第一拉出輥台相同之速度下運作。 、上所纣娜之過程產生各種纖維。所得纖維中之— 些的概述存在於表π中。 138993.doc -28· 200944376 表II:纖維形成之概述 樣品 編號 輸入直徑 (㈣ 速度 imi!) 0ΛΊ 速度 0.6 1 375 2 337 "on ' ~029~~' 3 550 ~0l7 ~034~ 4 650 ~α〇85 ~〇265~~

-具有淺仝各

在表it輸入直徑」係指輸入拉伸台之多層纖 徑。第-輥速度及第二輥速度分別係指在拉伸台中第一拉 出輥及第二拉出輥之速度。缸六 見厌拉力表不施加於第一拉出輥與 第二拉出親之間的纖維上之拉力在 刀在所有實例中烘箱溫度 維持在13 8 °C。「輪出吉种 _± - > , 直位」表不自拉伸台輪出之纖維的計 算直徑。標記「色彩」之行描述在法向人㈣之白光條件 下輸入拉伸台中及自拉伸台輸出之纖維的所察覺到之 色彩。 樣品全部由X聚合物（如LMPEN)及γ聚合物（如PMMA)形 成。 實例2 :後加工 使用用於樣品3之輸入纖維（550微米直徑）的各種樣品以 測試在壓力及熱下壓縮纖維之效應。在各情況下，使纖維 於以下裝置中按壓：Carver 3893 15噸、自動、4管柱、在 壓塾裝置中具有空氣/水冷卻能力之液麼機。壓墊裝置為 具有兩個壓墊之總成，每一壓墊具有—底部、厚為〇57 138993.doc -29- 200944376 mm之金屬板，接著壓墊（在兩個毛耗墊之間的1.5 mm橡膠 塾’每一毛熟塾厚為1.5 mm)接著厚1.5 mm之拋光金屬 板。將纖維置於兩個加熱之拋光金屬板之間。用5000 lb之 力按壓該總成240秒。發現在相同熱、壓力及時間條件下 所得纖維在垂直於板表面之方向的尺寸可重複。在壓縮之 後觀察到纖維之色彩移位不同。壓縮實驗之結果概述於以 下表III中。 表III:壓縮實驗結果 編號 溫度 °c 力 (lb) 時間 ⑻ 厚度 (μιη) 色彩 (wh. bg) 色彩 (bl.bg) 色彩 (60。） 5 120 5000 (22,000 N) 240 320 綠色-金色 橙色-金色 紫色 6 120 2500 (11,000 N) 120 300 橙色-金色 綠色-金色 綠色-藍色 7 120 5000 (22,000 N) 400 200 綠色-藍色 綠色-藍色 橙色 8 132 7000 (31,000 N) 380 150 紫色 淺綠色 古金色 行「溫度」展示以攝氏溫度計之壓縮板之溫度，且行 「力」展示以碎計之施加於板塊之力（亦包括以牛頓（N)計 之值）。行「時間」列舉以秒計之纖維曝露於壓縮力之時 間’且「厚度」列舉垂直於壓縮板表面之方向的所得纖維 之橫截面厚度。行「色彩（wh. bg.)」列舉用白色背景之反 射中壓縮纖維之色彩，且「色彩（bi. bg.)」列舉用黑色背 景之反射中壓縮纖維之色彩。對於此等色彩描述兩者而 言，色彩係由垂直於纖維之照明方向（如圖2A中之光方向 210)量測。行「色彩（60。）」列舉用燈泡在距觀測角度6〇。 處（如圖2A中之光方向212，在距法線60。處）之色彩。使用 138993.doc •30- 200944376

Macbeth SPECTRALITE Model SPL-75B使用冷白光型螢光 (Cool White Fluorescent，CWF)燈泡觀察色彩。 實例3 :物件 使用與實例2中相同之纖維形成纖維之三乘三柵格，在 纖維之間具有約2.5 cm之間距。在實例2中所述之壓墊裝 . 置中在120°C、5000 lb下按壓柵格200秒。在重疊部分將纖 . 維焊接於一起，亦即其中上部及下部纖維重疊。在重疊部 分下觀察到重疊部分唯一之色彩移位，且在纖維之其他處 © 未觀察到。 實例4 :物件 製造三纖維編織物且接著將其於壓墊裝置中在12〇〇C及 5000 lb下壓縮200秒。經壓縮、編織結構在纖維交叉之重 疊區具有唯一菱形形狀輔助色彩移位。將編織纖維按壓至 綠色-橙色入射色彩，但菱形重疊區為紫色的。在距法線 照明60。處，纖維為藍色_紫色的且菱形形狀重疊區為綠色-金色的。 ❹ 本揭示案不應視為限於以上所述之特定實例，而應理解 為涵蓋如隨附申請專利範圍中完全陳述之本揭示案之所有 - 態樣。在審閱本說明書後，本揭示案可適用之各種修改、 等效過程以及多種結構對於熟習本揭示案所指向之技術者 而言將為顯而易見的。申請專利範圍意欲涵蓋該等修改及 裝置。 【圖式簡單說明】 示意性說明符合本揭示案之原理的例示性多層、同 138993.doc 200944376 心聚合物纖維； 圖1B示意性說明符合本揭示案之原理的例示性多層同心 聚合物纖維之橫截面； 圖1C展示垂直於纖維之縱軸及不垂直於縱軸入射之光的 例示性反射光譜； 圖2A及圖2B示意性說明符合本揭示案之原理的同心、 多層聚合物纖維之例示性橫截面； 圖3A至圖3D示意性說明符合本揭示案之原理的多層聚 合物纖維之例示性橫截面； 圖4A至圖4D示意性說明符合本揭示案之原理的不同例 示性聚合物纖維之側視圖； 圖5A及圖5B示意性說明符合本揭示案之原理的使用多 個聚合物纖維之物件； 圖6A及圖6B示意性說明符合本揭示案之原理的使用多 個聚合物纖維之編織物件； 圖7示意性說明用於製造符合本揭示案之原理的多層聚 合物纖維之系統；且 圖8示意性s兒明關於符合本揭示案之原理的雙折射、多 層聚合物纖維之米入射。 圖9 A至圖9 D示意性說明符合本揭示案中所述原理之使 用多層聚合纖維的安全物件之不同實施例； 圖10A至圖10E示意性說明貫穿符合本揭示案中所述原 理之包括多層聚合物纖維之例示性安全物件的橫截面； 圖11A及圖11B分別示意性說明具有用於多層聚合物纖 138993.doc •32- 200944376 維之具不均勻深度之凹0的忠_人& μ 不厌口的女全物件之平面圖及橫截面 圖； 圖12示意性說明符合本揭示案中所述原理之包括兩個多 層t合物纖維之安全物件的一實施例； 圖13示意性說明符合本揭示案中所述原理之包括兩個交 叉多層聚合物纖維之安全物件的一實施例； 圖14示意性說明符合本揭示宰 茱肀所述原理之包括多層聚

合物纖維之編織物的安全物件之—實施例. 圖15不意性說明符合本揭示案 乘甲所述原理之包括多層纖 維及例示為微文字之安全印刷之 王物件的一實施例；且 圖16示意性說明符合本揭示案 -、所闡明之原理的包括特 徵為微型列印或壓紋之多層纖維 【主要元件符號說明】之女王物件的-實施例。 100 纖維 102 第一聚合物材料層 104 第二聚合物材料層 110 入射光 112 光 120 曲線 200 聚合物纖維 202 纖芯 204 第一聚合物材料層 206 弟二聚合物材料層 210 聚合物纖維 138993.doc -33- 200944376 212 纖芯 214 第一聚合物材料層 216 第二聚合物材料層 218 環 220 外鞘 300 纖維 302 第一聚合材料 304 第二聚合材料 320 多層纖維 322 層 324 層 326 纖芯 330 多層纖維 332 第一聚合物材料 334 第二聚合物材料 336 纖芯 340 纖維 342 薄片 344 纖芯 400 纖維 402 第一纖維末端 404 第二纖維末端 410 纖維 412 第一末端 138993.doc -34- 200944376 414 第二末端 420 纖維 422 纖維420之較薄部分 424 纖維420之較厚部分 430 纖維 431 纖芯 432 環 434 區域

436 區域 500 簡單纖維束 502 聚合物纖維 504 聚合物纖維 506 重疊區 510 束 512 第一纖維 514 第二纖維 516 第三纖維 518 重疊區 520 重疊區 522 重疊區 600 編織物 602 經線 604 緯線 610 緞紋編織物 138993.doc -35- 200944376 700 製造系統 702 料斗 704 料斗 706 擠出機 708 纖維 710 擠出模 712 拉伸機台 714 經拉伸纖維 716 生產後加工台 718 經加工纖維 720 輥 800 例示性多層纖維 802 第一纖維聚合物材料 804 第二纖維聚合物材料 806 雙折射界面 808 平行於X轴偏振之光 810 平行於z軸偏振之光 900 卡片 902 多層聚合物纖維 910 安全標籤 912 多層聚合物纖維 920 書 922 多層聚合物纖維 930 鈔票 138993.doc -36- 200944376 932 多層聚合物纖維 1000 物件 1002 多層聚合物纖維 1004 物件1000之表面 1010 物件 . 1016 層疊層 1020 物件 1022 纖維 ❹ 1024 物件1020之表面 1026 凹口 1028 黏著劑 1030 凹口 1026之内表面 1040 物件 1042 纖維 1044 物件1040之上表面 1046 凹口 1100 物件 1102 纖維 1104 凹口 1106 較深部分 1108 較淺部分 1200 物件 1202 纖維 1204 纖維 138993.doc -37- 200944376 1300 物件 1302 多層聚合物纖維 1304 多層聚合物纖維 1306 重疊區 1400 物件 1402 纖維編織物 1500 安全物件 1502 多層聚合物纖維 1504 微型列印 1600 物件 1602 多層聚合物纖維 1604 圖案 138993.doc -38

Claims (1)

1. 200944376 七、申請專利範園： 1. 一種聚合物纖維，其包含： 由一聚合物材料形成之一纖芯；及 圍繞該纖芯之分立同心層對之一排列，每一層對包含 具有一第一折射率之一第一聚合物材料之—第一層及具 有不同於該第—折射率之—第二折射率的-第二聚合物 材料之H ’料心層對具有經_以反射-所 ❹ 選：見波長之光的橫截面厚度，該纖芯之—橫截面尺寸 為该第-層及該第二層之該等所選厚度的—平均值之至 少十倍。 2. :請求項1之纖維，其中該第-層及該第二層具有經選 之光的厚度。T見波長之光且透射—第二可見波長 3. 項2之纖維，其進一步包含位於該纖怒及分立同 為，第之Γ非列之間的第二聚合物材料之環，該環具有 ❹ 少十件之趑被 -等所選厚度的-平均值之最 丁 之一検截面厚度。 4. 一種光學體，其包含： 一第一聚合物纖維 -折射率之一第—平人 t合物纖維包含具有-第 率之-第二折射至材料及具有不同於該第-折射 替層之：射：第二聚合物材料之實質同心'交 旁嘈之一反射排列；及 又 至弟一聚合物纖％，：筮_ s 具有-第三折射率之…聚合物纖維包含包括 二聚合物材料及具有不同於該 138993.doc 200944376 聚合物材料之交替 纖維之一第一部分 第三折射率之一第四折射率的一第四 層的實質上同心層之一排列，該第一 附著至該第二纖維； 其中，附著至該第二纖維之該第一纖維的該部分反射 一第一色彩之光，該第一色彩不同於由該第—纖維的未 附著至該第二纖雉之一第二部分反射之光的一第二色 彩。 匕含第一聚合物 5.如請求項4之光學 材料之一纖芯，該纖芯具有為第一聚人札U 乐聚0物材料及第二聚 合物材料之該等交替層之一平均厚度的— 又J橫截面厚度之 至少十倍之一橫截面尺寸。 6. 如請求項4之光學體，纟中該第一織維之部分未附著至 該第二纖維，該第一纖維之該等未附著部分中之至少一 些具有一實質上圓形之橫截面。 7. 如請求項4之光學體，其中該第一 策、再之至少一個未附 者部分未附著至該第二纖維，該第_ 昂纖維之該未附著部 7刀包含具有沿該第-纖維之該未附著部分實質上怪定之 橫截面厚度的該第一聚合物材料及該第二聚合物材料之 層。 8. 一種製造一聚合物纖維之方法，其包含： 形成具有實質上同心層之一排列 咕电休^ ^ ^聚合物纖維，該 等K質上同心層包含具有—第一折射率一聚人物 材料及具有不同於該第—折射率 〇 对手之第二折射率的一第 二聚合物材料之交替層，該聚入物 1 〇物纖維具有一第一橫截 138993.doc -2- 200944376 面形狀；及 藉由沿一第一搭甚Ζ ± mm面軸拉長該聚合物纖維之該 而將該聚合物纖、載® 梁，择之該第—橫截面形狀改變為一第二橫 截面。 、 用求項8之方法’其中形成該第-聚合物纖維包含擠 出實質上同心層之該排列。 Φ 月求項8之方法，其中形成該第一聚合物纖維包含環 繞-軸捲攏一層狀薄片’該薄片包含至少一個層對，該 S對包3至少該第-聚合物材料層及該第二聚合物材料 層。 u.—種聚合物纖維，其包含： —第一多層纖維，該第一多層纖維包含至少一第一聚 口物材料及一第二聚合物材料之反射層該第一聚合物 材料之層置於邊第二聚合物材料之層之間，該第一聚合 物材料及該第二聚合物材才斗中之至少一者為雙折射的； φ 其中，選擇該第一聚合物材料之該等層及該第二聚合 物材料之該等層之厚度以使得該纖維反射可見光譜之一 所選部分内處於一第一偏振態且垂直於一纖維縱軸入射 . 之可見光，且透射位於該可見光譜之該所選部分外處於 . 該第一偏振態且垂直於該纖維縱轴入射之可見光。 如π求項11之纖維，其中將該等層置於一中心纖芯的周 圍，該中心纖芯具有為該第一聚合物材料層及該第二聚 合物材料層的一橫截面厚度之至少十倍的一橫截面尺 寸’其中該纖芯係由該第一聚合物材料形成且進一步包 138993.doc 200944376 含在該纖芯與該等反射層之間由該第二聚合物材料形成 之環，該環之一橫截面厚度具有為該第一聚合物材料層 及該第二聚合物材料層的一橫截面厚度之至少十倍的 值。 。. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 一種安全物件，其包含： 具有一第一表面之一構件；及 該第-表面上之一第一多層聚合物纖維，該第—聚人 物纖維包含實質上同心層之一排列，該等實質上同，二 包含具有-第—折射率之—第—聚合物材料及具有不同 於該第-折射率之一第二折射率的一第二聚合物材料之 交替層。 如請求項13之物件，其中該第-多層聚合物纖維包含至 少十個層冑每—層對包含該第_聚合物材料層及該第 二聚合物材料層。 如請求項13之物件’其中該第-層及該第二層具有經選 擇以選擇性反射—可見油具夕土 ❹ 之光的厚度/見波長之先且透射-第二可見波長 如請求項13之物件，其中該構件之該第-表面包含—凹 口’且將該第—聚合物纖維置於該凹口中。 如請求項13之物件，豆進一 合物纖維之切置於該第—多層聚 弟一多層聚合物纖維。 如請求項13之物件，豆中包 該第-多層聲入、ι含實質上同心層之-排列的 第…1 纖維包含至少—第-聚合物材料及- 材料之反射層，將該聚合物材料層置於該第 138993.doc -4- 200944376 二聚合物材料之各層 聚合物好祖由 》亥第L物材枓及該第二 ’中之至少-者為雙折射的；其中該第—聚人 :材料之該等層及該第二聚合物材料之該等層之厚度： 選擇以使㈣第-乡層聚合誠較射可見光譜之一所 選。P刀β處於一第一偏振態且垂直於-纖維縱軸入射之 可見光且透射位於該可見光譜之該所選部分外處於該第 一偏振態且垂直於該纖維縱軸入射之可見光。 19. 一種驗證一物件之方法，其包含：

   用光照射附著至該物件之一多層聚合物纖維； 偵測由該多層聚合物纖維反射或透射之光的處於至少 一第—偏振態中之光的一波長範圍；及 驗證該所偵測光之一光譜指紋。 20.如請求項19之方法，其中驗證該反射光之該光譜指紋係 包含比較由處於該第一偏振態之該光所產生之偵測信號 與由處於與該第一偏振態正交之一第二偏振態之反射光 所產生之信號或測定處於該第一偏振態之該光的一色彩 移位。 138993.doc