(57)【要約】【課題】スレッドに加工して用紙に漉き込んだ場合にも、分離除去することなくその用紙を再生工程に供することができる光回折シートを提供すること。【解決手段】基材シート１上に光反射膜２を備えて構成され、この光反射膜が、その表面に回折格子を構成する凹凸を備えている光回折シートにおいて、前記基材シートとしてセルロース系繊維を素材とするシートを使用する。この光回折シートはプラスチックフィルムを用いていないため、用紙に含まれるパルプと共に解繊して再生することができる。このため、用紙の再生工程に供するに当って、スレッドを分離除去することなく、そのまま再生工程に供することが可能である【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材シート上に光反射膜を備えて構成され、この光反射膜が、その表面に回折格子を構成する凹凸を備えている光回折シートにおいて、
前記基材シートがセルロース系繊維を素材とすることを特徴とする光回折シート。
【請求項２】
前記セルロース系繊維が、短軸径１〜５００ｎｍの微細化セルロース系繊維であることを特徴とする請求項１に記載の光回折シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射回折光を発生する光回折シートに関する。この光回折シートは偽造防止効果の高い用紙を抄紙する際に利用できる。すなわち、この光回折シートを細長いスレッドに加工して、このスレッドをパルプと共に漉き込んで、前記用紙を抄紙することができる。
【背景技術】
【０００２】
光回折機能を有するスレッドを漉き込んだ用紙は公知である（特許文献１）。専門業者を除けばスレッドを漉き込んで用紙を抄紙することは困難であり、また、光回折機能を有するスレッドの製造も困難であるから、このような用紙を贋造することは極めて困難である。このため、光回折機能を有するスレッドを漉き込んだ用紙は、紙幣や有価証券等、その経済的価値や社会的価値の高い用紙として使用されており、漉き込まれたスレッドはこの用紙の真正を保証するものとして信頼されている。
【０００３】
光回折機能を有するこのスレッドは、一般に、ポリエステルフィルム等の基材シート上に、樹脂層を介して光反射膜を積層した構造を有しており、樹脂層の表面には回折格子を構成する凹凸が設けられている。そして、光反射膜は樹脂層表面の凹凸に沿って積層されており、このため、光反射膜の表面は、樹脂層表面の凹凸を反映して、やはり回折格子を構成する凹凸が形成されている。このスレッドに入射した光線は光反射膜の凹凸表面で反射されるため、この反射光が回折されて、回折光に特有の光学的性質を発揮する。例えば、観察する角度に応じて色彩が変化してレインボー状に見えるのである。
【０００４】
このようにこのスレッドは特有の光学的性質を有しており、しかも、前述のようにこのような光学的性質を有するスレッドを製造することは極めて困難であるため、これを欺くような贋造品を製造することも困難なのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５５１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、紙幣や有価証券等は、その寿命が尽きたときには、用紙に含まれるパルプを溶解又は分散して、古紙として再生することが通常である。しかしながら、前述のように、光回折機能を有するスレッドは基材シートとしてポリエステルフィルム等プラスチックフィルムを使用しているため、パルプと共に溶解又は分散することは不可能であった。
【０００７】
そして、このため、これら紙幣や有価証券等にスレッドが漉き込まれた用紙が使用されている場合には、このスレッドを分離除去して用紙を再生することが通例であった。
【０００８】
そこで、本発明は、このように用紙に漉き込んだ場合にも、分離除去することなくその用紙を再生工程に供することができる光回折シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、基材シート上に光反射膜を備えて構成され、この光反射膜が、その表面に回折格子を構成する凹凸を備えている光回折シートにおいて、
前記基材シートがセルロース系繊維を素材とすることを特徴とする光回折シートである
。
【００１０】
次に、請求項２に記載の発明は、前記セルロース系繊維が、短軸径１〜５００ｎｍの微細化セルロース系繊維であることを特徴とする請求項１に記載の光回折シートである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光回折シートは、基材シートとしてセルロース系繊維を素材とするものを使用しており、プラスチックフィルムを用いていないため、用紙に含まれるパルプと共に溶解又は分散して再生することができる。このため、用紙の再生工程に供するに当って、スレッドを分離除去することなく、そのまま再生工程に供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の光回折シートの第１の例を示す断面説明図である。
【図２】図２は本発明の光回折シートの第２の例を示す断面説明図である。
【図３】図３は本発明の光回折シートの第２の例の製造方法を示す工程図である。
【図４】図４は本発明の光回折シートの第３の例の製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る光回折シートは、基材シート上に光反射膜を備えて構成され、この光反射膜表面に回折格子を構成する凹凸が形成されているものである。そして、基材シートはセルロース系繊維を素材とするものであるため、この基材シートの凹凸を吸収して、回折格子を構成する凹凸を形成するため、基材シートと光反射膜との間に薄い樹脂層を備えていることが望ましい。
【００１４】
図面の図１はこのような光回折シート１００の例を示す断面説明図で、基材シート１の表面に樹脂層ａを介して光反射膜２が積層されている。なお、図中、ｂは光反射膜２の物理的損傷又は化学的損傷を防止する透明保護層を示している。
【００１５】
樹脂層ａは基材シート１の凹凸を吸収して目止めすると共に、基材シート１と光反射膜２とを強固に接着させ、しかも、光反射膜２に回折格子を構成する凹凸を付与するものである。このため、この樹脂層ａには回折格子を構成する凹凸が形成されており、光反射膜２はこの樹脂層ａの凹凸に密着して、しかも略均一な厚みで積層されている。このため、光反射膜２の表面には、前記樹脂層ａの凹凸を反映して、回折格子を構成する凹凸が形成されている。
【００１６】
基材シート１はセルロース系繊維を素材とするシートで構成されたもので、このため、この光回折シート１００をスレッドに加工して用紙中に漉き込んだ場合にも、このスレッドを分離除去することなく用紙を再生することができる。セルロース系繊維としては、短軸径１〜５００ｎｍの微細化セルロース系繊維を好ましく使用することができる。
【００１７】
このような微細化セルロース系繊維の製造方法は公知である。例えば、天然のセルロース繊維を原料として、機械的又は化学的に解繊することにより、微細化セルロース系繊維を製造することができる。また、セルロース繊維を酸化してカルボキシル基を形成した後、機械的方法又は化学的方法により微細化して、微細化セルロース系繊維を製造することもできる。
【００１８】
セルロース繊維を酸化する方法としては、例えば、高濃度アルカリ水溶液中でセルロース繊維をモノクロロ酢酸又はモノクロロ酢酸ナトリウムと反応させる方法が例示できる。マレイン酸やフタル酸等の無水カルボン酸系化合物をガス化させてセルロース繊維を反応させる方法でも、セルロース繊維を酸化することができる。代表的な酸化方法は、２，２
，６，６−テトラメチルピペリジニル−１−オキシラジカル（ＴＥＭＰＯ）を触媒として共酸化剤で酸化する方法（ＴＥＭＰＯ法）である。
【００１９】
このＴＥＭＰＯ法は、ＴＥＭＰＯを発生するＮ−オキシル化合物と共酸化剤とを含む処理液中にセルロース繊維を浸漬し、ＰＨを９〜１１に維持しながら、４〜８０℃の温度でセルロース繊維を酸化する方法である。この方法によれば、セルロース繊維のアルコール性１級炭素のみを選択的に酸化してカルボキシル基を形成することができる。ＰＨを９〜１１に維持するためには、処理液にアルカリ水溶液を随時滴下すればよい。なお、これらＮ−オキシル化合物、共酸化剤及びアルカリ水溶液に加えて、臭化物やヨウ化物を処理液に添加すれば、酸化反応速度を増大させることができる。また、この酸化反応を停止させるためには、処理液にアルコールを加えればよい。
【００２０】
ＴＥＭＰＯを発生するＮ−オキシル化合物としては、２，２，６，６−テトラメチル−４−ヒドロキシピペリジン−１−オキシル、４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−エトキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシル、４−アセトアミド−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−Ｎ−オキシルを例示することができる。Ｎ−オキシル化合物は、セルロース繊維に対して、０．０１〜５．０質量％の量でよい。
【００２１】
また、前記共酸化剤としては、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸や過ハロゲン酸、またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、窒素酸化物、過酸化物等が使用できる。中でも、次亜塩素酸ナトリウムを好ましく使用できる。その使用量は、セルロース繊維に対して、１〜２００質量％の量でよい。
【００２２】
ＰＨを９〜１１に維持するため、処理液に滴下するアルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液、水酸化テトラブチルアンモニウム水溶液、水酸化ベンジルトリメチルアンモニウム水溶液等を使用できる。好ましくは、水酸化ナトリウム水溶液である。
【００２３】
また、酸化反応速度を増大させる臭化物やヨウ化物としては、臭化ナトリウムまたは臭化リチウムを好ましく使用できる。
【００２４】
また、酸化反応を停止させるアルコールとしては、低分子量のアルコールが好ましく使用できる。この低分子量アルコールを処理液に加えることにより、酸化反応は速やかに停止する。この低分子量アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノールを例示できる。
【００２５】
次に、こうして酸化したセルロース系繊維を微細化する工程は、機械的な解繊処理によって可能である。例えば、このセルロース系繊維に水性媒体を加えて懸濁液とし、この懸濁液を、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、ボールミル、ロールミル、カッターミル、遊星ミル、ジェットミル、アトライター、グラインダー、ジューサーミキサー、ホモミキサー、超音波ホモジナイザー、ナノジナイザー等で処理すればよい。
【００２６】
そして、こうして得られた微細化セルロース系繊維の懸濁液を適当な支持体の上に塗布乾燥した後剥離したり、あるいはこの微細化セルロース系繊維を抄紙することにより、基材シート１を製造することができる。前記支持体としては、ポリエステルフィルムやポリオレフィンフィルム等のプラスチックフィルムを使用することができる。また、塗布方法としては、ロールコーティング、リバースロールコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、ワイヤーバー
コーティング、ダイコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング等を用いることができる。
【００２７】
次に、樹脂層ａとしては任意の合成樹脂を使用できる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは放射線硬化性樹脂である。
【００２８】
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル−スチレン共重合体、酢酸セルロース、酢酸プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース等が例示できる。
【００２９】
熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、ポリエステルウレタン、エポキシウレタン、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂等を例示できる。
【００３０】
放射線硬化性樹脂は、紫外線や電子線等の放射線を照射することによって硬化するモノマー、オリゴマー又はポリマーにラジカル発生剤を混合したものであり、一般に放射線照射によってラジカル発生剤がラジカルを発生し、このラジカルによって重合又は架橋して硬化する。ラジカルによって重合又は架橋するモノマーとしては、その代表例として、分子中にアクリロイル基を有するものを例示できる。例えば、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート等を例示することができる。また、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、あるいはポリエーテルアクリレート系のモノマーあるいはそのオリゴマーやポリマーであってもよい。
【００３１】
なお、この樹脂層ａの表面に凹凸を形成する方法は光回折シート１００の製造方法に応じて異なるため、後述する。
【００３２】
次に、光反射膜２は、金属又は高屈折率の透明材料から成る薄膜で構成することができる。例えば、アルミニウム、銀、すず、クロム、ニッケル、銅、金等の金属薄膜である。また、高屈折率の透明材料としては硫化亜鉛、酸化チタン等を例示できる。その厚みは１〜１００ｎｍでよい。
【００３３】
次に、この光回折シート１００は、少なくとも２種類の方法によって製造できる。すなわち、その一つは、前記基材シート１上に、順次、樹脂層ａ、光反射膜２、透明保護層ｂを積層する方法（直接積層法）である。他の一つは、剥離性の仮の支持体上に光反射膜２を積層し、接着剤を使用して、この光反射膜２を基材シート１上に転写する方法（転写法）である。
【００３４】
直接積層法においては、まず、基材シート１上に樹脂層ａを塗布する。樹脂層ａを構成する樹脂を溶剤に溶解又は分散して塗布してもよいし、この樹脂を溶融して金型から押出して塗布してもよい。溶剤に溶解又は分散して塗布する方法としては、ロールコーティング、リバースロールコーティング、グラビアコーティング、マイクログラビアコーティング、ナイフコーティング、バーコーティング、ワイヤーバーコーティング、ダイコーティング、ディップコーティング、スピンコーティング等を用いることができる。
【００３５】
そして、この樹脂層ａをエンボスして、回折格子を構成する前記凹凸を形成する。凹凸
の高さを１０ｎｍ以上、ピッチを１μｍ以下とすることが望ましい。
【００３６】
なお、樹脂層ａが熱硬化性樹脂又は放射線硬化性樹脂で構成される場合には、未硬化の樹脂層ａ表面に前記凹凸を形成した後、加熱又は放射線照射して硬化させることが望ましい。
【００３７】
次に、この樹脂層ａ表面に光反射膜２を積層する。この光反射膜２は真空蒸着法、スパタリング法等の真空製膜法で形成することができる。その厚みは１〜１０ｎｍでよい。そして、このように薄い光反射膜２を真空製膜法で形成するため、得られた光反射膜２は樹脂層ａ表面の凹凸を反映して、その表面に回折格子を構成する凹凸が形成される。
【００３８】
最後に、透明保護層ｂをこの光反射膜２上に積層してこの光回折シート１００を製造することができる。透明保護層ｂとしては任意の透明樹脂を使用することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル系樹脂等を使用することができる。塗布方法は、ロールコーティングやグラビアコーティングでよい。
【００３９】
なお、前記光反射膜２をパターニングして、部分的に光反射膜２を有する光回折シート２００を製造することも可能である（図２参照）。種々の方法で光反射膜２をパターニングすることができる。例えば、いわゆるリフトオフ法、エッチング法、あるいはレーザー法である。
【００４０】
リフトオフ法では、まず、樹脂層ａ表面に凹凸を形成した後、光反射膜２の形成前に、樹脂層ａ上に溶剤溶解性のインキｃでネガパターン状に印刷する。（図３（ａ）参照）。次に、この溶剤溶解性インキ被膜ｃを被覆して光反射膜２を形成し（図３（ｂ）参照）、続いて、溶剤を適用して前記溶剤溶解性インキ被膜ｃを溶解除去すると共にこのインキ被膜ｃ上の光反射膜２を除去する（図３（ｃ）参照）ことにより、パターン状の光反射膜２を形成することができる。溶剤溶解性インキ被膜ｃとしては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等の水溶性樹脂を主成分とするインキが使用できる。溶剤としては、水、アルコール等を使用すればよい。
【００４１】
エッチング法では、まず、凹凸形成した樹脂層ａ表面に光反射膜２を形成する。次に、この光反射膜２上にポジパターンにエッチングレジストを形成する。そして、エッチング液を適用して、このエッチングレジストの存在しない部位の光反射膜２を腐蝕溶解して除去することにより、パターン状の光反射膜２を形成することができる。なお、光反射膜２のパターニングの後、前記エッチングレジストを除去することが望ましい。エッチング液としてはアルカリ水溶液等を使用できる。
【００４２】
また、レーザー法では、凹凸形成した樹脂層ａ表面に光反射膜２を形成し、この光反射膜２に高出力のレーザー光線を照射して、照射部位の光反射膜２を除去することにより、パターン状の光反射膜２を形成することができる。レーザーとしてはＹＡＧレーザーやＶＹＯ４レーザーが使用できる。
【００４３】
次に、光回折シートを製造する方法のうち、前記転写法は、剥離性の仮の支持体上に光反射膜２を積層して転写箔を製造し、接着剤を使用して、この転写箔から光反射膜２を基材シート１上に転写する方法である。すなわち、図４（ａ）に示すように、まず、剥離性の仮の支持体ｄ上に樹脂層ｅを形成する。この樹脂層ｅは、仮の支持体ｄから剥離容易で、しかも、後述する光回折シート３００の透明保護層となるものである。仮の支持体ｄとしては公知のプラスチックフィルムを使用することができる。また、樹脂層ｅとしては、例えば、熱可塑性アクリル樹脂、塩化ゴム樹脂、ニトロセルロース、アセチルセルロース、セルロースアセテートブチレート等を使用することができる。また、ポリスチレンと塩酢ビ樹脂の混合物を樹脂層ｅの材料としてもよい。また、これら樹脂に熱硬化性樹脂を混合して樹脂層ｅの材料とすることもできる。例えば、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等である。樹脂層ｅはグラビアコーティング法やマイクログラビアコーティング法で形成することができる。その厚みは０．１〜１０μｍでよい。
【００４４】
次に、この樹脂層ｅをエンボスして、回折格子を構成する前記凹凸を形成する（図４（ｂ）参照）。
【００４５】
そして、この樹脂層ｅ表面に光反射膜２を積層して転写箔Ａを製造する（図４（ｃ）参照）。なお、この光反射膜２も樹脂層ｅ表面の凹凸を反映して、その表面に回折格子を構成する凹凸を有するものである。
【００４６】
次に、この光反射膜２に接着層ｆを形成し、この接着層ｆを利用して、基材シート１に転写箔Ａを接着し、仮の支持体ｄを樹脂層ｅから剥離することにより、光回折シート３００を製造することができる（図４（ｄ））。
【００４７】
なお、この転写法においても、光反射膜２をパターニングして、部分的に光反射膜２を有する光回折シートを製造することが可能である。前述のリフトオフ法を利用する場合には、仮の支持体ｄ上の樹脂層ｅ表面に凹凸を形成した後光反射膜２の形成前に樹脂層ｅ上に溶剤溶解性のインキでネガパターン状に印刷し、この溶剤溶解性インキ被膜を被覆して光反射膜２を形成した後、溶剤を適用して前記溶剤溶解性インキ被膜を溶解除去すると共にこのインキ被膜上の光反射膜２を除去することで、パターン状光反射膜２を形成することができる。エッチング法を利用して光反射膜２をパターニングする場合には、仮の支持体ｄ上に凹凸表面の樹脂層ｅを形成し、さらにこの樹脂層ｅ上に光反射膜２を形成した後、この光反射膜２にエッチングレジストを形成し、光反射膜２をエッチングすればよい。また、レーザー法を利用する場合には、樹脂層ｅ上の光反射膜２にレーザー光を照射することで、光反射膜２をパターニングすることができる。
【００４８】
前述のように、本発明の光回折シートは、細長いスレッドに加工して、このスレッドをパルプと共に漉き込むことにより、その用紙の真正を保証することができる。スレッドは、例えば５ｍｍの幅を有するものでよい。なお、スレッドと用紙との密着性を向上させるため、スレッドの基材シート１側に接着剤を塗布することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００：光回折シート    １：基材シート    ２：光反射膜
ａ：樹脂層    ｂ：透明保護層
２００：光回折シート
ｃ：溶剤溶解性インキ
３００：光回折シート
ｄ：仮の支持体    ｅ：透明保護層    ｆ：接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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