激发光角变化致视觉特征变化的荧光防伪纤维及防伪材料

摘要

本发明激发光角变化致视觉特征变化的荧光防伪纤维及防伪材料，单根防伪纤维上具有在横截面上分布并至少在某一段上共同沿纤维长度方向平行延伸的至少两个材料部分；这些材料部分具有不同的光特性，且至少两个材料部分在横截面的分布使得这两个材料部分之间形成能部分或全部遮挡激发光的遮挡结构，使所述防伪纤维上至少存在两个照射角度A和B，当激发光从照射角度A照射时具有与从照射角度B照射时明显不同的视觉效果。人眼在不做移动而只需将激发光光源角度变换就可以观察到防伪纤维发光色的变化，这是印刷油墨是无法模仿的。防伪纤维加入防伪材料后，变换激发光的照射角度，人眼观察角度不需改变就可以观察到发光色的显著变化。

说明书

技术领域

一种荧光防伪纤维及含有该纤维的防伪材料，特别是一种防伪纤维的视觉特征随激发光照射角度变化而变化的荧光防伪纤维及含有该纤维的防伪材料。

背景技术

荧光防伪纤维是指一种含有光致发光材料的纤维，作为一种基本的防伪材料几乎被全世界各国的货币所采用，并在许多有价证券、防伪纸张领域中被广泛应用，但长期以来的其致命缺陷就是其视觉特征十分容易被用荧光油墨的印刷细线所模仿，使现有的荧光防伪纤维的防伪效果大打折扣，这是人们长期想解决而一直未能解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种激发光角度变化导致视觉特征或视觉效果变化的荧光防伪纤维及加入该防伪纤维的防伪材料，改变激发光对防伪纤维的照射角度，人眼在防伪纤维或防伪材料表面的任意方位上均能看到防伪纤维发光色的明显变化，使荧光油墨的印刷细线不能模仿。

本发明的目的是这样来实现的：

一种防伪纤维，其特征在于，单根防伪纤维上具有在横截面上分布并至少在某一段上共同沿纤维长度方向平行延伸的至少两个材料部分：第一材料部分和第二材料部分；这些材料部分具有不同的光特性，特别是具有不同的光致发光特性和/或能阻隔激发光特性的材料，且至少两个材料部分在横截面的分布使得这两个材料部分之间形成能部分或全部遮挡激发光的遮挡结构，使所述防伪纤维上至少存在两个照射角度A和B，当激发光从照射角度A照射时具有与从照射角度B照射时明显不同的视觉效果。

所述各材料部分在该防伪纤维的横截面上分布成并列关系或部分包含关系以形成对激发光的遮挡结构，不同的视觉效果包括由一种发光色变成另一种发光色，也可以是由一种发光色变成该种发光色消失。

所述第一材料部分为激发光照射下发出可见光C的发光材料1，第二材料部分为激发光照射下能阻隔激发光的阻隔材料2，发光材料1与阻隔材料2沿纤维的长度方向平行延伸，由于发光材料1和阻隔材料2的分布形成了遮挡结构，因此当改变激发光的照射角度时，人眼可以在任何角度看到防伪纤维的发光色C可以从无到有或从有到无。

所述第一材料部分为发光材料1，第二材料部分为另一发光材料3，发光材料1的发光色C与另一发光材料3的发光色D之间有明显的视觉差异，发光材料1与另一发光材料3沿纤维的长度方向平行延伸，改变激发光的照射角度，防伪纤维的发光色由C变D。

对于上述具有两个材料部分的情形，在该防伪纤维的横截面上，两个材料部分的外形各构成一半圆且并列成一个圆形，也可以分别是二个直角三角形并列成一个正方形则必然构成对光线的遮挡结构。

本发明的所述的发光材料可以是通过吸收激发光的能量而转换成发射光的材料，所以发光材料又是吸收激发光的吸光材料，为使激发光照射到另外的具有遮挡关系的材料部分上去，发光材料中可加入激发光吸收剂。

阻隔材料中阻隔的含意是使激发光不能通过，包括能吸收或反射激发光，但不能发射出可见光；阻隔材料可以同时透过激发光和可见光，也可以不透过可见光，也可以本身是有色的(即可发射或反射可见光)。

当阻隔材料不能透过可见光时，改变激发光的照射角度时，肉眼不同的角度看到的视觉特征是有差别的。

平行延伸是指单根防伪纤维的各材料部分间在长度方向上不能扭曲，即不能有捻度。

进一步，所述发光材料1和另一发光材料3之间还存在第三材料部分，第三材料部分为吸收激发光的阻隔材料4，发光材料1、另一发光材料3与阻隔材料4沿纤维的长度方向平行延伸。

进一步，所述防伪纤维为至少二个具有所述材料部分及其分布特性的所述防伪纤维横向并列构成的纤维，如二个圆形并列及二个直角三角形并列。防伪纤维为至少二个具有所述材料部分及其分布特性的所述防伪纤维横向并列构成的纤维

进一步，所述防伪纤维外层还包覆了一层同时能够透过激发光和可见光的透明材料6，特别是包覆一层透明材料后防伪纤维横截面外形成扁形。

进一步，沿所述防伪纤维的所述横截面分布的各材料部分中至少二个材料部分之间具有不同的热伸长率。

所述防伪纤维沿中垂线轴5构成的中垂面弯曲，发光材料分布在中垂面的左右两边，特别是所述防伪纤维是一个封闭环。

还有，一个防伪纤维上可以有两段或两段以上，其中一段在无论任何角度照射时其视觉特征没有变化。

另外还有，所述防伪纤维在横向为扁平形，发光材料1或另一发光材料3分别在扁平表面的上下表面。

还有，所述防伪纤维含有发光材料的各材料部分中，同时含有至少两种不同激发光频率的发光材料，例如250nm紫外光、365nm紫外光以及红外光，特别是还可以在上述各部分材料中加入肉眼直接可以识别的有色材料。

进一步，所述防伪纤维为长度不大于20mm的纤维短丝。

进一步，所述防伪纤维为长度不小于1m的安全线。

一种分布有上述防伪纤维的防伪材料，其特征在于，所述防伪纤维的中垂线轴5与防伪材料表面垂直，发光材料分布在中垂线轴5构成的中垂面的左右两边，该结构的视觉特征为在同一个防伪材料的表面上，改变激发光的照射角度发光色会发生改变。

一种分布有上述防伪纤维的防伪材料，其特征在于，所述防伪纤维在横向为扁平形，发光材料1或另一发光材料3分别分布在扁平表面的上下表面，扁平表面的上下表面与防伪材料表面接近平行，该结构的视觉特征为：在同一个防伪材料的表面上，改变激发光的照射角度发光色不会发生改变，但当激发光在防伪材料的两个面分别照射时，发光色会发生改变，该结构要求防伪材料有一定透明度，不适用于较厚的纸张和纸板。

当纤维是不大于20mm的短纤维时，纤维是随机混入纸浆层中。防伪短纤维可以分布在纸张表面、纸张表层中，纸浆层间的夹层中，可以分布在各种纸张中，例如各种定量邮票纸、无碳复写纸、双胶纸、证券纸、纸币纸、涂布纸、白卡纸及各类纸板防伪材料也可以是塑料薄膜。

当纤维是为连续的长线时，可成卷制成长的安全线，采用定位放线的方式抄造在纸中，可以是全部内埋在纸中，也可以部分埋入纸中，也可以附着在纸张纸板的表面。

防伪纤维短到一定程度则趋近为颗粒状，例如0.5mm，以致于更短。

技术效果

本发明的防伪纤维上具有在横截面上分布并至少在某一段上共同沿纤维长度方向平行延伸的至少两个材料部分：第一材料部分和第二材料部分；这些材料部分具有不同的光特性，特别是具有不同的光致发光特性和/或能阻隔激发光特性的材料，且至少两个材料部分在横截面的分布使得这两个材料部分之间形成能部分或全部遮挡激发光的遮挡结构，使所述防伪纤维上至少存在两个照射角度A和B，当激发光从照射角度A照射时具有与从照射角度B照射时明显不同的视觉效果。也就是至少两个材料部分特有性质及在结构上的有机组合使激发光从不同的角度照射该防伪纤维时能产生不同的视觉效果。比如两个材料部分时，即激发光在照射到发光材料1时能被看到发光色C，发光材料1发光的同时吸收了激发光，而另一材料部分与发光材料1的分布形成了遮挡结构，如果另一材料部分是阻隔材料构成，则挡住了激发光从另一材料部分照射过来的激发光，即发光材料1不能被照到，如果另一材料部分是另一发光材料3，则，挡住了激发光照向发光材料3，同样，当激发光在照射到发光材料3时能看到发光色D，发光材料3发光的同时吸收了激发光，两材料部分构成的遮挡结构挡住了激发光照向发光材料1，这样，人眼在不做移动而只需将激发光光源角度变换就可以观察到防伪纤维发光色的变化，这种特定材料及其特别设计的遮挡结构组合带来的视觉效果是印刷油墨是无法模仿的。当防伪纤维加入防伪材料后，防伪纤维上述至少两个材料部分一起在防伪材料某一表面呈现时，则从防伪材料的该表面上变换激发光的照射角度，人眼观察角度不需改变就可以观察到发光色的显著变化。

所述防伪纤维的横截面是圆形或正方形，且为弯曲纤维以及所述防伪纤维在横向为扁平形或多联三角形或多联正方形的结构，可使防伪纤维在加入防伪材料后，能根据我们的需要将特有部分：发光材料1和阻隔材料2共同或各自具有的部分表面自然呈现在防伪材料的特定表面。能使防伪纤维特有部分自然呈现在防伪材料的至少一个面上的目的，实质上是为了控制防伪纤维某一面一定朝向防伪材料的可观察面，根据理论分析及具体实验，其投影面是防伪纤维最大投影面的防伪纤维表面能够自然呈现在防伪材料的至少一个面上，其实现方式可以为三种：一是使防伪纤维外覆盖一层扁平形的透明材料构成扁形纤维，同时防伪纤维的所述部分表面朝向透明材料的扁平表面，这样，扁形纤维的扁平表面可自然与防伪材料的可观察面平行，使需要的部分表面呈现在防伪材料的可观察面上。另一种实现方式是使防伪纤维成为弯曲或弯折形，纤维具有一定的韧性，且所述部分表面位于该弯曲或弯折外表面，这样当加入防伪材料时，防伪纤维能以自身弯曲或弯折态呈现在防伪材料可观察表面上。第三种实现方式是使防伪纤维的整段或部分长度上的横横向为扁平形状，防伪纤维的所述部分表面位于该扁平面形截面所在扁平面或与该扁平面具共同朝向的防伪纤维表面，对于整段纤维的横截面是扁平的情况，自然加入防伪材料中扁平面能朝向可观察面；对于纤维部分分段的横截面是扁平的情况，扁平段能朝向可观察面，与扁平面相对应的具共同朝向的其他部分自然也跟着朝向可观察面。

本发明的效果是显而易见的，其主要体现在如下二个方面：第一，识别者在具体观察时只需手持激发光源(如紫外光灯或红外光灯)改变照射角度，而人眼在任意位置可观察到发光色的变化；第二，由于发光材料和阻隔材料是透可见光的，因此，发光色被立体结构遮挡的发光部分也会透射出来而不会被损失掉，从而使人眼观察到的亮度损失很小。

附图说明

图1a表示横截面外形为圆形的一种实施例防伪纤维，纤维沿中垂线轴5构成的中垂面弯曲，发光材料及激发光阻隔材料共同沿纤维的长度方向平行延伸；图1b表示图1a所示防伪纤维的俯视图；图1c表示图1a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图。

图2a为横截面外形为扁形的防伪纤维的横截面，发光材料及激发光阻隔材料在横截面上形成部分包含关系，两材料部分共同沿纤维的长度方向平行延伸；图2b为加入防伪纸7中的横截面图。

图3a、图3b为一特别设计的防伪纤维横截面外形，分别为圆形和扁形，发光材料、激发光阻隔材料及透明材料共同沿纤维的长度方向平行延伸。

图4a、图4b分别表示防伪纤维横截面为圆形和正方形，发光材料1和另一发光致料3共同沿纤维的长度方向平行延伸。

图5a为圆形横截面的防伪纤维，发光材料1、阻隔材料4及发光材料)共同沿纤维的长度方向平行延伸；图5b表示图5a所示防伪纤维俯视图，图5c表示图5a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图。

图6a为扁形横截面的防伪纤维，发光材料1、阻隔材料4及另一发光材料3共同沿纤维的长度方向平行延伸；图6b表示图6a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图。

图7a、图7b分别表示防伪纤维的横截面为二个相连的圆形和二个相连的正方形。

图8a、图8b、图8c、图8d为扁形横截面的防伪纤维，透明材料6包覆着发光材料1和另一发光材料3组成的圆形或者正方形，或者二个圆形或者二个正方形，三种材料共同沿纤维的长度方向平行延伸。

图9a、图9b分别表示扁形纤维的横截面，发光材料1、阻隔材料4及发光材料3共同沿纤维的长度方向平行延伸；图9c表示图9a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图。

具体实施方式

以下是防伪纤维和防伪材料的优选实施例。

图1a表示横截面外形为圆形的一种防伪纤维，由两个材料部分：发光材料1和阻隔材料2组成，防伪纤维沿中垂线轴5构成的弯曲中垂面弯曲，发光材料1分布在中垂线轴5的一边，从图1b俯视图看，该防伪纤维是弯曲状，发光材料1及阻隔材料2共同沿纤维的长度方向平行延伸，阻隔材料2能透过发射光，图1c是图1a所示防伪纤维抄入防伪纸7的截面图，防伪纤维抄入之中，防伪纤维的中垂线轴5与防伪纸7的表面自然垂直；在同一防伪纸7的表面，当激发光从A角度照射时，发光材料1被照射到而发出发光色C，由于阻隔材料2能透过发射光，故人眼在防伪纤维的任何方向都能看见发光色C；当激发光从B角度照射时，阻隔材料2被照射到，由于发光材料1和阻隔材料2的分布形成遮挡结构，挡住了激发光照射到发光材料1上，故人眼在防伪纤维的任何方向都看不见发光色C。

图2a、图2b为对应于图1a中圆形截面防伪纤维的扁形截面结构，为更优选的实施例，扁平的防伪纤维可以沿中垂线轴5所在的中垂面弯曲、也可以不弯曲，发光材料1位于中垂线轴5的一边，当随机抄入纸张中或夹入两纸浆层之间时，理论和实验都表明，防伪纤维的中垂线轴5与防伪纸7的表面自然垂直。

图3a、图3b为一特别设计的防伪纤维横截面，其具有好的抗压性，外形分别为圆形和扁形，发光材料1、激发光阻隔材料2及透明材料6共同沿纤维的长度方向平行延伸，发光材料1位于轴5的一边，图3a中防伪纤维沿轴5弯曲。

图4a、图4b分别表示防伪纤维横截面为圆形和正方形，圆形由二个半圆组合而成，正方形由二个等边直角三角形组合而成，发光材料1和3分别位于中垂线轴5的二边，防伪纤维沿中垂线轴)弯曲，发光材料1和另一发光材料3共同沿纤维的长度方向平行延伸；发光材料1、另一发光材料3能透过可见光，防伪纤维抄入防伪纸7后，防伪纤维的轴5与防伪纸(7)的表面自然垂直。在同一防伪纸7的表面，当激发光从A角度照射时，发光材料1被照射到以及发光材料1挡住了激发光照射到另一发光材料3上而发出发光色C，由于另一发光材料3能透过可见光，故人眼在防伪纤维的任何方向都能看见发光色C；同样，当激发光从B角度照射时，另一发光材料3被照射到以及另一发光材料3挡住了激发光照射到发光材料1上而发出发光色D，由于发光材料1能透过可见光，故人眼在防伪纤维的任何方向都能看见发光色D，发光色C和发光色D有明显的视觉差异，例如发光色C为红色，发光D为蓝色或黄色。

理论和实验都表明，当激发光从A角度照射时，发光材料1被照射到而发光色C，尽管在某些角度A使发光材料)不能完全阻隔激发光照射到另一发光材料3上而产生发光色D’，人眼看到的是发光色C与发光色D’的合成色X，阻隔越多，合成色X越偏发光色C；同样，当激发光从B角度照射时，另一发光材料3被照射到而发光色D，尽管在某些角度B使另一发光材料3不能完全阻隔激发光照射到发光材料1上而产生发光色C’，人眼看到的是发光色D与发光色C’的合成色Y，阻隔越多，合成色Y越偏发光色D，合成色X与合成色Y间有明显的视觉差异，本发明包括该特征的纤维结构。例如当发光色C为红色，发光色D为蓝色时，阻隔率越高，这种视觉差异越明显，完全阻隔时为最佳状态。

图5a为圆形横截面的防伪纤维，由发光材料1、阻隔材料(4)及另一发光材料3组成，阻隔材料4位于发光材料1和3中间，发光材料1和3分别位于中垂线轴5的二边，防伪纤维沿中垂线轴5弯曲且三个材料部分共同沿纤维的长度方向平行延伸；图5b为图5a所示防伪纤维的上视图，图5c表示图5a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图，理论和实验都表明，防伪纤维抄入纸中，防伪纤维的轴5与防伪纸7的表面自然垂直。

图6a为扁形横截面的防伪纤维，由发光材料1、阻隔材料4及发光材料3组成，共同沿纤维的长度方向平行延伸；图6b表示图6a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图。

图7a、图7b分别表示防伪纤维的横截面为二个相连的圆形和二个相连的正方形。

图8a、图8b、图8c、图8d为扁形横截面的防伪纤维，透明材料6包覆着发光材料1和3组成的圆形或者正方形，或者二个圆形或者二个正方形，三个材料部分共同沿纤维的长度方向平行延伸。

图9a为扁形纤维的横截面，发光材料1和另一发光材料3分别构成扁形纤维上下二个部分，且共同沿纤维的长度方向平行延伸；图9b为扁形纤维的横截面，发光材料1和发光材料3在分别在扁形纤维上下二个平面附近的区域分布，阻隔材料4位于发光材料1和3的中间，三个材料部分共同沿纤维的长度方向平行延伸；图9c表示图9a所示防伪纤维加入防伪纸7中的横截面图，当激发光在防伪纸7的二个表面分别照射时，防伪纤维的发光色会明显改变。特别是防伪纤维中还可以加入有色材料。

上述纤维截面为扁形结构的短纤维可以做成2～5mm的直线，也可以做成连续长的安全线。

上述各实施例中的防伪纤维，可设置一段纤维(例如占纤维的1/2长度)，该段全部为各材料部分不构成遮挡结构，发光材料该段在垂直于纤维的任何角度均能被激发光源照射到，使产生的发光色E没有改变，该发光材料的发光色E与发光色C或发光色D可以相同，也可以不同，这会有一种很特别的效果，例如在图1的实施例中，若该发光材料的发光色是C，改变激发光的照射角度，有纤维由长变短的视觉效果。

在上述各实施例中的发光材料1或另一发光材料3在防伪纤维横截面分布时，一个横截面上可以同时有二种或二种以上的发光色，例如红蓝双色、红黄双色等等。