CN102016140B - 变色多层聚合物纤维以及包含变色多层聚合物纤维的安全制品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了聚合物纤维，所述聚合物纤维由不同聚合物材料的同心交替的层形成。所述层对的横截面厚度经过选择以反射选定可见波长的光。所述芯的横截面尺寸为所述交替的层的所选厚度的平均值的至少10倍。一些由所述纤维形成的制品是通过将一种纤维连接到另一种纤维形成的。所述纤维在所述连接点处的颜色与所述纤维其他地方的颜色不同。可以通过使所述聚合物纤维的所述横截面沿着第一横截面轴线伸长使所述纤维变形，从而改变其颜色性质。在一些实施例中，所述纤维是偏振敏感的。
Description
技术领域
本发明涉及光学装置，更具体地讲涉及包括安全制品在内的包括可使纤维反射或透射的光产生颜色的分层聚合物纤维的光学制品，更具体地讲涉及使用可显现特定颜色特性的多层聚合物纤维的制品，例如护照、钞票、信用卡和身份证、以及安全标签。
背景技术
用于制备(例如)布料的多种纤维包含可使纤维产生不同颜色的染料或颜料。这些染料和颜料通常通过吸收某些波长的光，同时允许反射其他波长的光而起作用。聚合物纤维是不同类型的纤维，它们通过选择性反射某些波长的光并透射其他波长的光而产生颜色。在过去，聚合物纤维使用不同聚合物材料的若干交替的层的平面构造：层的折射率和厚度可确定被反射和透射的波长。然而，平面层的纤维难以制造，并限于使用彼此粘附良好的材料。
聚合物纤维的一个用途是制造重要制品，如钞票、证券、许可证、身份证(ID卡)或护照。这些类型的重要制品常常具有多种安全措施，其目的是即使并非不可能，但也难以伪造。通常使用选自不同技术领域、由不同供应商制造并在安全制品的不同构成部分中呈现的若干层安全特征物。要破解安全文件，伪造者需要获得所有隐含的材料，并获得所有必需的加工技术，这是极其困难的工作。
例如，制造钞票需要特殊的钞票纸(其可以包含水印、安全线、纤维、币坯、发光颗粒、窗口、箔、贴花、涂层等)，该钞票纸使用专用凹雕和其他高安全性设备并且用特定油墨(其可以包含安全染料、颜料和其他安全添加剂)来压印。与商业印刷应用相反，安全印刷依赖于在同一个文件中结合在一起的若干不同的印刷技术。最近，钞票还具有可以通过专用设备施加的安全箔和其他添加物。制造钞票所需的材料和设备只能从专门的供应商处获得，并且钞票只能由熟练的操作者在高安全印刷厂中生产。
安全线是用于钞票和其他安全文件的防伪纸的另一个传统元件。嵌入的安全线尤其难以伪造，因为a)安全线是通过特殊的真空沉积或其他高专业化技术制造的，或者是多层膜，而且b)需要在基片制造步骤中将安全线并入印刷基片中。这必须使用两种不同的制造技术，从而为试图伪造的人设置了障碍。
货币的第一代安全线为完全埋入货币纸内的金属或金属化聚合物带，并能通过看它是否为半透明，或通过借助相应的装置检测其电性或磁性进行鉴别。更复杂的安全线类型包括窗口安全线，其部分埋入纸张内，部分露在纸张的表面。因此可以在纸张表面处显现安全线的部位处直接视觉鉴别安全线的明显安全特征物。
一种特定的层合窗口安全线包含光变干涉涂层，所述光变干涉涂层通过将多层干涉叠堆真空沉积到载体塑料片上而制备，并随后通过在上面层合第二塑料片进行保护。目前可用的是包含此类光学安全线的货币纸，其可以根据视角的变化而变色。
真空涂覆是成本很高的方法，所以此类安全线价格很高。因此，需要生产成本较低的安全线。
发明内容
本发明的一个实施例涉及安全制品，其包括具有第一表面的构件和在第一表面上的第一多层聚合物纤维。在此上下文中，“在第一表面上”是指纤维的至少一部分与第一表面接触。第一聚合物纤维具有基本上同心的层的结构，基本上同心的层包括具有第一折射率的第一聚合物材料和具有不同于第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料的交替的层。
另一个实施例涉及安全制品，其包括具有第一表面的第一构件和邻近第一表面的第一多层聚合物纤维。第一多层聚合物纤维具有至少第一聚合物材料和第二聚合物材料的反射层，所述第一聚合物材料层设置在所述第二聚合物材料层之间，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的至少一者为双折射的。第一聚合物材料层和第二聚合物材料层的厚度经过选择，以使得第一多层聚合物纤维可反射垂直于纤维纵向轴线入射的、可见光谱选择部分内的第一偏振态可见光，并且可透射垂直于纤维纵向轴线入射的、可见光谱选择部分之外的第一偏振态可见光。
另一个实施例涉及验证制品的方法。该方法包括用光照射附连在制品上的双折射多层聚合物纤维。检测从多层聚合物纤维反射或透射的处于至少第一偏振态的光的波长范围。验证检测的光的光谱指纹。
本发明的以上概述并非旨在描述本发明所示出的每个实施例或本发明的每种实施方式。随后的附图和详细描述更具体地给出了这些实施例的示例。
附图说明
结合附图考虑本发明各个实施例的以下详细说明可以更全面地理解本发明，其中：
图1A示意性地示出了根据本发明原理的示例性的多层同心聚合物纤维；
图1B示意性地示出了根据本发明原理的示例性多层同心聚合物纤维的横截面；
图1C示出了垂直于纤维的纵向轴线和不垂直于纵向轴线入射的光的示例性反射光谱；
图2A和2B示意性地示出了根据本发明原理的同心多层聚合物纤维的示例性横截面；
图3A-3D示意性地示出了根据本发明原理的多层聚合物纤维的示例性横截面；
图4A-4D示意性地示出了根据本发明原理的不同示例性聚合物纤维的侧视图；
图5A和5B示意性地示出了使用根据本发明原理的多条聚合物纤维的制品；
图6A和6B示意性地示出了使用根据本发明原理的多条聚合物纤维的织造制品；
图7示意性地示出了用于制造根据本发明原理的多层聚合物纤维的系统；和
图8示意性地示出了相对于根据本发明原理的双折射多层聚合物纤维的光入射角；
图9A-9D示意性地示出了采用根据本发明所述原理的多层聚合物纤维的安全制品的不同实施例；
图10A-10E示意性地示出了包括根据本发明所述原理的多层聚合物纤维的示例性安全制品的横截面；
图11A和11B分别示意性地示出了具有多层聚合物纤维的安全制品的平面图和截面图，其中多层聚合物纤维具有不同深度的凹陷部；
图12示意性地示出了包括两条根据本发明所述原理的多层聚合物纤维的安全制品的实施例；
图13示意性地示出了包括两条相交的根据本发明所述原理的多层聚合物纤维的安全制品的实施例；
图14示意性地示出了包括根据本发明所述原理的多层聚合物纤维织物的安全制品的实施例；
图15示意性地示出了包括根据本发明所述原理的多层纤维和安全印刷(例如缩微文本)的安全制品的实施例；和
图16示意性地示出了包括根据本发明所述原理的以微印刷或压印为特征的多层纤维的安全制品的实施例。
虽然本发明可被修改成多种修改形式和可供选择的形式，但是其具体细节已经以举例的方式在附图中示出，并且将做详细的描述。然而应当理解，本发明并不受所描述的具体实施例的限制。相反，本发明的目的在于涵盖所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的全部修改形式、等同形式和替代形式。
具体实施方式
本发明适用于光学装置，更具体地讲适用于使用纤维提供色彩效果的光学装置。一种新型有色纤维为可以根据多种因素，例如入射照明光的角度和照明光的偏振而呈现不同颜色的聚合物纤维。该聚合物纤维可在沿纤维的不同点处呈现不同的颜色。这些效果并不取决于纤维中是否存在颜料或染料。
本发明也适用于安全制品，例如身份证、护照、信用卡或借记卡、安全标签、钞票等，以防止冒用或复制此类制品。可以使用多种水平的鉴定技术，这取决于多种因素，例如相对于要保护的信息或商品的价值应采用的技术成本。例如，钞票包括可降低伪造可能性的多个特征。目前，除更传统的防伪方法，例如使用难以复制的水印和图案以外，钞票可以具有全息线。根据本发明，此类安全制品具有被构造用于提供具体颜色特性的多层聚合物纤维。例如，一种颜色特性可以是，当用白光照明时，只反射特定色带内的光，色带的波长取决于照明光的入射角度。在一些实施例中，颜色特性取决于入射光的偏振。没有丰富的技术知识难以制造此类纤维，并且也难以用替代技术复制纤维的光学性能。因此，可以用多层聚合物纤维提供可增强此类制品安全性的另一种安全特征物。
图1A示意性地示出了聚合物纤维100的实施例。图1B提供了纤维100的示例性横截面。纤维100包括层结构，其中第一聚合物材料102的层设置在第二聚合物材料104的层之间。在一些实施例中，第一聚合物材料和第二聚合物材料为各向同性的，它们的折射率被选择为彼此不同，以使得纤维100包括一系列具有交替折射率的层。
众所周知，不同电介质材料的交替层结构可反射波长λ的光，其中层的光学厚度(物理厚度乘以折射率)为λ/4的整数倍。因此，如果层102的厚度t1和层104的厚度t2经过选择以使得层的光学厚度为选定波长的λ/4的整数倍，那么纤维反射选定波长的光。其他波长的光可以部分被反射，部分被透射，或者可以基本上全部被透射，这取决于多种因素，例如交替层之间的折射率差值和交替层的厚度变化。此外，纤维可以透射一些选定波长的光，这取决于层的数量和交替层之间的折射率差值。在一些实施例中，一对层的第一聚合物材料和第二聚合物材料的光学厚度相加等于λ/2。如果一种聚合物材料比另一种聚合物材料贵得多或供应短缺，这种方法是可用的。在一些实施例中，如果每个反射层的光学厚度都为约一个波长，可以观察到良好的反射性。
还应当理解，反射光的峰值波长取决于纤维上的光的入射角度。图1C示出了反射率R随以大致垂直于纤维100的纵向轴线的方向入射到纤维100上的光110的波长变化的示例性曲线图120。出现峰值反射处的波长取决于纤维100的交替的层102、104的折射率和厚度。在示出的例子中，峰值反射波长为约550nm。反射曲线120的差幅尤其取决于交替层102、104的厚度变化、交替层102、104之间的折射率差值大小以及层102、104的数量。当光112以远离纤维纵向轴线法线的方向入射到纤维上时，峰值反射波长的值会变短。在示出的例子中，峰值反射波长偏移至约500nm。应当理解，纤维100可以具有某些其他峰值反射波长值，并且反射峰的宽度(例如半高宽值(FWHM)宽度)可以与所示例子中的值不同。例如，峰值反射波长(对垂直入射光而言)可以在光谱红区内，并在光以较高角度入射时朝向蓝区偏移。此外，峰值反射波长(对垂直入射光而言)可以位于近红外区，并在光以高角度入射时偏移到可见光谱中。同样，峰值反射波长(对垂直入射光而言)可以位于光谱蓝区内，并在光以高角度入射时偏移到近紫外光谱中。
纤维可以具有任何合适数量的层102、104。在一些实施例中，只使用了数个层102、104，而在其他实施例中，纤维可以包括数百个层102、104。在下文所述的一些例子中，纤维包括大约一百对交替的层102、104。
交替的层102、104可以使用多种不同类型的聚合物，包括在光波长所需范围内透明的热塑性聚合物和热固性聚合物。在一些实施例中，聚合物不溶于水会特别有用。此外，合适的聚合物材料可为非结晶的或半结晶性的，并且可包括均聚物、共聚物或它们的共混物。聚合物材料的例子包括(但不限于)聚碳酸酯(PC)；间同立构和全同立构聚苯乙烯(PS)；C1-C8烷基苯乙烯；含烷基、芳族、及脂族环的(甲基)丙烯酸酯，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和PMMA共聚物；乙氧基化和丙氧基化的(甲基)丙烯酸酯；多官能(甲基)丙烯酸酯；丙烯酸改性环氧树脂；环氧树脂；及其他烯键式不饱和材料；环状烯烃和环状烯共聚物；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)；环氧树脂；聚乙烯基环己烷；PMMA/聚氟乙烯共混物；聚苯醚合金；苯乙烯系嵌段共聚物；聚酰亚胺；聚砜；聚氯乙烯；聚二甲基硅氧烷(PDMS)；聚氨酯；不饱和聚酯；聚乙烯，包括低双折射聚乙烯；聚丙烯(PP)；聚对苯二甲酸烷基酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚萘二甲酸烷基酯，例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；聚酰胺；离聚物；乙酸乙烯酯/聚乙烯共聚物；乙酸纤维素；醋酸丁酸纤维素；含氟聚合物；聚苯乙烯-聚乙烯共聚物；PET和PEN共聚物，包括多烯键的PET和PEN；以及聚碳酸酯/脂族PET共混物。术语(甲基)丙烯酸酯被定义为相应的甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯化合物。除了间同立构PS之外，这些聚合物可以以光学各向同性的形式使用。
这些聚合物的其中数种在获得取向时可变为双折射的。具体地讲，PET、PEN及其共聚物以及液晶聚合物在获得取向时表现出相对较大的双折射率值。可采用包括挤出和拉伸在内的不同方法对聚合物进行取向。对于聚合物取向来说，拉伸是一种尤其有用的方法，这是因为这种方法允许进行很大程度的取向，并且该方法可以通过很多容易控制的外部参数(例如温度和拉伸比)来控制。下表I中列出了多种示例性聚合物(取向的和未取向的)的折射率值。
表I：一些聚合物材料的典型折射率值
| 树脂/共混物 | S.R. | T(℃) | nz | nx | ny |
| 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 |
| 共聚PEN | 1 | - | 1.57 | ||
| 共聚PEN | 6 | 135 | 1.82 | 1.56 | 1.56 |
| PMMA | 1 | - | 1.49 | ||
| PC、共聚PET共混物 | 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 | ||
| 间同立构PS | 6 | 130 | 1.57 | 1.61 | 1.61 |
PCTG和PETG(乙二醇改性聚对苯二甲酸乙二醇酯)为两种类型的共聚酯，可(例如)以商品名EASTAR得自Eastman Chemical Co.(Kingsport，TN)。共聚PEN为萘二甲酸酯和对苯二甲酸酯部分的共聚物，在表中所列例子的中，其具有90/10的摩尔比。THV为四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的聚合物，可以商品名DYNEON得自3M Company(St.Paul，MN)。PS/PMMA共聚物为共聚物的例子，其折射率可以通过改变组分单体在共聚物中的比值进行“调整”以获得所需的折射率值。标记为“S.R.”的列包括拉伸比。拉伸比为1表示聚合物样品未拉伸，也未取向。拉伸比为6表示聚合物样品被拉伸至其初始长度的6倍。如果在适当温度条件下拉伸，聚合物分子被取向，同时该材料变为双折射的。然而，可以在不使分子获得取向的情况下拉伸该材料。标记为“T”的列表示样品被拉伸时的温度。拉伸的样品以片材的形式拉伸，无需迫使边缘横向于拉伸(z)方向。标记为nx、ny和nz的列是指材料的双折射折射率。如果表中未列出nx和ny的值，那么nx和ny的值与nz的值相同，材料是各向同性的。对于某些材料而言，例如PEN和PET，给定了各向同性状态(未拉伸，S.R.＝1)和双折射状态(拉伸，S.R.＝6)的折射率。
某些聚合物材料，例如氟化聚合物(如THV)与其他聚合物材料的粘附力不如其他材料。当用于平面多层纤维，例如用于现有技术时，这是不利的，因为纤维会剥离开。在同心结构中，粘附力在将纤维保持在一起方面不太重要，因为外层可以将内层保持在合适的位置。
图2A示意性地示出了聚合物纤维200的另一个实施例的横截面。在该实施例中，纤维200具有位于中央的芯202，第一聚合物材料和第二聚合物材料的交替的层204、206围绕着芯202。芯202的横截面尺寸通常大于层204、206的横截面厚度。例如，芯202可以具有至少十倍于层204、206的厚度的横截面尺寸，或者更大。在示出的实施例中，纤维200的横截面是圆形的，其中芯202也是圆形的，层204、206为环状并围绕着芯202。在这种情况下，芯202的横截面尺寸为它的横截面直径。如下文所述，纤维200的横截面不必是圆形的。
图2B示意性地示出了聚合物纤维210的另一个实施例。在该实施例中，纤维210具有芯212，其被第一聚合物材料和第二聚合物材料的交替的层214、216围绕。材料环218设置在芯212与层214、216之间。与层214、216的厚度相比，该环的横截面厚度tr相对较大，并可以是其厚度的10倍或更大。在一些实施例中，芯202、212由第一聚合物材料形成，环218可以由第二聚合物材料形成。
可以使用芯(有或没有环)增大纤维的横截面尺寸，而无需增加纤维中所用反射层的数量。例如，可以考虑具有一百对交替的聚合物层的纤维，其中每对层具有大约360nm的总厚度。一百对层可形成36微米的反射层厚度。在某些应用中，可能有利的是使用具有较大尺寸的纤维。在一些应用中希望使用较大尺寸纤维的一个原因是为了提高纤维的可见度和反射截面，而不一定增大层厚度或增加层数量，以便保持光谱锐度。因此，具有芯(有或没有环)的纤维的横截面尺寸可以相当大，其更适用于某些应用，并更易于处理。另外，环和芯的存在有利于生产。更具体地讲，当挤出纤维时，环和芯可以帮助转移一种或两种聚合物的体积，以便平衡挤出模头出口处的压力。两种熔融聚合物通常具有两种不同的流速。通过将较低流速的聚合物优先转移至芯，模头出口处的压力可以与高流速材料的较低压力相匹配。如果压力与模头出口处的压力不匹配，较高压力的材料会超过其他材料，而层厚度会变得更难以控制。
在一些实施例中，纤维可以包括外皮220。可以用外皮220保护纤维220或可以选择用于提供具体的表面性质。外皮220可以由第一聚合物材料或第二聚合物材料形成，或可以由不同的聚合物材料形成。
此外，还可使用具有不同类型横截面的多层纤维。例如，多层纤维在形状上无须为圆形并且可以具有一些其他形状，例如椭圆形、矩形等。例如，以横截面在图3A中示意性地示出的纤维300的另一个示例性实施例可以由交替的第一聚合物材料302和第二聚合物材料304的同心层形成。在该实施例中，纤维300是非圆形对称的，并沿着一个横截面方向伸长，如x轴所示。横截面方向是垂直于纤维的纵向轴线的方向。根据图中的坐标系，纤维横截面沿x方向伸长，因此，x方向的横截面尺寸dx大于y方向的横截面尺寸dy。
如图3B中示意性地示出的多层纤维320的另一个实施例具有非圆形横截面，并由围绕着芯326的交替的层322、324形成。芯326可以由与层322、324中任一者相同的材料形成，或可以由不同的材料形成。
图3C中示意性地示出的多层纤维330的另一个示例性实施例由第一聚合物材料332和第二聚合物材料334的交替层结构形成。在该实施例中，纤维还可以具有芯336。纤维330在x方向的横截面尺寸为dx，在y方向的横截面尺寸为dy。纤维330在平行于x方向的方向上伸长，dx/dy比值可以是任何实际值。在一些实施例中，dx/dy的值大于1，在其他实施例中，dx/dy的值大于5，在其他实施例中，dx/dy的值大于10。
图1B、2A、2B和3A-3C中所示的横截面纤维示出了不连续的同心反射聚合物层。换句话讲，一层第一聚合物材料与另一层相同材料被一层第二聚合物材料物理地分隔。然而，这不是必要的条件，本发明的某些实施例可以包括螺旋缠绕纤维，例如以引用方式并入本文中的美国专利7,327,923中更为详细的描述。可通过轧制多层聚合物片材形成螺旋缠绕纤维。片材可以由两个聚合物层形成，即分别由第一聚合物材料和第二聚合物材料形成。片材可以在自身上轧制，也可以围绕芯轧制。图3D示意性地示出了此类纤维340的一个例子，该图显示由多层片材342形成的纤维340围绕着芯344。纤维340可以在卷绕后进行拉伸，以便将片材342的层厚度减至所需的值，如果需要，可以将第一聚合物材料和/或第二聚合物材料取向。如果螺旋缠绕纤维使用芯344，那么芯344可以具有任何所需的横截面形状，例如圆形、正方形或矩形、多边形等。在示出的例子中，芯344具有大致正方形的横截面形状，但具有有助于卷绕的圆角。当然，螺旋缠绕纤维可以具有与所需一样多的缠绕层，包括(但不限于)数百个缠绕层。螺旋缠绕纤维可以视为具有大致同心的层，即使螺旋缠绕层不是非连续同心的。
聚合物纤维沿着纤维长度方向的横截面尺寸可以是一致的，也可以不一致。图4A示意性地示出了纤维400的侧视图，其具有沿着纤维400的长度方向(z方向)一致的横截面尺寸df。因此，由于其他一切因素都相同，所以在第一纤维末端402和第二纤维末端404处的纤维400的感觉色是相同的。
图4B示意性地示出了纤维410的实施例，其横截面尺寸沿着纤维410的长度方向(z方向)是不一致的。在该实施例中，纤维410在第一末端412与第二末端414之间呈线性锥形，从而第一末端412处的纤维比第二末端414处的纤维细。可以在纤维形成时(如挤出过程中)提供横截面尺寸df的变化。可以通过修改工艺参数来改变横截面尺寸，如被送入挤出模头的聚合物上的压力、聚合物的温度、拉伸速度等。在其他方法中，可以对纤维进行后形成处理，例如在加热的同时结合拉伸和/或压缩。因此，当纤维横截面尺寸较大时，纤维的层厚度也较大，所以纤维410的感觉色沿着纤维长度方向是不一致的。在示出的例子中，纤维410的第一末端412处的反射颜色的波长比纤维410的第二末端414处的反射颜色的波长要短。
图4C示意性地示出了纤维420的另一个实施例，其横截面尺寸沿着其长度方向是不一致的。在该实施例中，横截面尺寸df的值沿着纤维420的长度方向(z方向)周期性地变化。可以在纤维形成过程中形成横截面尺寸的周期性变化，例如通过改变工艺参数(如被送入挤出模头的聚合物上的压力、聚合物的温度、拉伸速度等)来实现。也可以在后形成处理过程中提供纤维横截面尺寸的周期性变化，例如使纤维从两个间距不恒定的辊之间穿过。在该实施例中，观察者可在纤维440的较薄部分422处感觉到较短波长的颜色，在纤维420的较厚部分424处感觉到较长波长的颜色。
图4D示例性地示出了纤维430的另一个实施例，其沿着其长度具有不同的反射光谱。在该纤维中，纤维430的外径df是常数。然而，纤维内的反射层厚度是不同的。当最初挤出纤维时可获得这种效果。第一聚合物材料和第二聚合物材料流入挤出头的流速保持不变，但可以将材料优先转向芯和环，在这种情况下，芯和环的直径会增大，反射层厚度缩小，或者可以将聚合物材料优先转向反射层，使反射层的厚度增大，并使环和芯的直径缩小。在图中，分别用虚线表示芯431和环432的外径。因此，当芯431和环432较大时，如反射层区域434较薄时，区域434优先反射波长较短的光。如果芯431和环432较小，如反射层区域436较厚，区域436优先反射波长较长的光。
可以用多层纤维形成不同类型的制品。图5A示意性地示出了简单的纤维丝束500，其中两种聚合物纤维502、504并列放置。纤维502、504可以具有类似的颜色性质，例如两种纤维可以呈现相同的颜色，或者可以具有不同的颜色性质，例如一种纤维可以具有与另一种纤维不同的颜色。纤维502、504在重叠区域506处彼此重叠，在这里纤维502、504也彼此连接。可以用(例如)粘合剂使纤维502、504彼此连接，或者可以通过施加热和压力使其彼此结合。纤维502、504在重叠区域506处呈现的颜色可以与纤维502、504不重叠处的颜色不同。多种因素都可以有助于改变重叠区域处的颜色。首先，重叠区域506中的每种纤维502、504的总反射效应可导致两种纤维502、504所反射的光的颜色的混合。例如，在非重叠区域中，第一纤维502可以反射蓝光，而第二纤维504可以反射红光。在重叠区域506中，蓝光和红光都被反射，因此重叠区域呈现的颜色包含红光和蓝光的混合，即紫光。可有助于重叠区域处颜色改变的另一个因素是，在使纤维502、504彼此连接时由于施加了热和压力，从而使重叠区域506处的纤维层厚度减小。
图5B示意性地示出了丝束510的另一个示例性实施例。该丝束510包括三种纤维512、514、516，其在多个重叠区域处重叠。重叠区域518包括第一纤维512和第二纤维514之间的重叠。重叠区域520包括第一纤维512和第三纤维516之间的重叠。重叠区域522为第二纤维514和第三纤维516之间的重叠。不同的重叠区域518、520、522可以具有不同的颜色，这取决于重叠的是哪些特定纤维。尽管图中未示出，但应当理解，两条以上纤维可以在同一重叠区域处重叠。还应当理解，纤维丝束可以包括与示例性实施例所示纤维数量不同的纤维。
可以使用变色聚合物纤维的另一种制品是织物。图6A示意性地示出了使用多层聚合物纤维的织物600的一个实施例。变色聚合物纤维可以形成经纱602的一部分和/或纬纱604的一部分。变色聚合物纤维可以都具有相同的颜色特性或可以具有不同的颜色特性。织物600的经纱602或纬纱604或经纱602和纬纱604中也可以包含其他类型的纤维。其他类型的纤维包括(例如)无机纤维或非变色聚合物纤维。合适类型的无机纤维包括玻璃纤维或玻璃/陶瓷纤维，添加此类纤维可以为织物600提供所需的机械性能。非变色纤维的例子包括均匀的聚合物纤维。图6A所示的织物600的实施例为平纹织物，但也可以使用不同类型的织物，例如缎纹织物或斜纹织物。图6B示意性地示出了缎纹织物610的例子。
在纤维织物的一些实施例中，可以简单地将变色聚合物纤维与其他纤维编织在一起。在其他实施例中，例如可以通过纤维熔接或通过使用粘合剂在重叠区域处将变色聚合物纤维附接到其他纤维上。
图7示意性地示出了用于制造变色聚合物纤维的示例性制造系统700的简化图。两个料斗702、704可储存用于交替的变色纤维反射层的两种聚合物。料斗702、704将聚合物送入挤出机706。纤维708从挤出模头710挤出。应当理解，图中省略了系统700的多个元件，例如将纤维708从挤出机706中拉出的辊。
挤出模头710使用了数个可确定多层纤维中的层的尺寸和数量的垫片。叠堆中垫片的设计可变化来调节环的厚度分布。
可以将纤维708送至任选的拉伸机工位712，在这里可以将纤维708拉伸所需的量。拉伸机工位712可以使用(例如)几组以不同速度工作的辊，以便进行拉伸。拉伸工位712也包括加热器，用于将纤维708和辊加热至所需的温度。如果需要一种或两种纤维材料是双折射的，那么拉伸温度通常高于聚合物的玻璃化转变温度，以便在拉伸过程中进行分子取向。
可以将拉伸的纤维714(或未拉伸的纤维708，如果省略拉伸机工位的话)送至制备后处理工位。可以在该处对纤维进行多种处理。一种此类处理是调整纤维横截面尺寸和/或横截面形状。适于实现减小纤维横截面尺寸的设备的一个例子是辊对：可以在高温下将纤维送至一对压紧辊之间，辊的间距设为小于纤维尺寸的所需值。然后在压紧辊之间挤压受热的纤维，从而改变纤维的横截面形状，并减小纤维尺寸。可以使用该处理(例如)将初始横截面为圆形的纤维制成沿着一个横截面方向(如图3A和3C所示)伸长的纤维。由于可以精确控制辊之间的间距，所以可以将纤维的最终尺寸控制在可接受的公差内。改变纤维横截面形状的另一种方法是在两个板之间挤压纤维。在这两种方法中，最终产品的特性至少部分地取决于多个操作参数，例如横向压力值、纤维经受横向压力的时长、压紧辊(如果使用辊的话)的速度以及经受压力时纤维的温度。
然后从制备后处理工位716取出处理过的纤维718，可以将其收集到辊720上或以某些其他方式保存。
在一些实施例中，多层纤维的第一聚合物材料和第二聚合物材料中的任一者可以是双折射的，或者第一材料和第二材料都可以是双折射的。现在参见图8，该图示出了示例性多层纤维800相对于坐标系的横截面，第一纤维聚合物材料802在x、y和z方向的折射率可以称为n1x、n1y和n1z，第二纤维聚合物材料804在x、y和z方向的折射率可以称为n2x、n2y和n2z。如果该材料为各向同性的，则x、y和z折射率都基本上一致。如果第一纤维材料是双折射的，那么n1x、n1y和n1z中的至少一者与其他值不同。
在每种纤维800内，第一聚合物材料802和第二聚合物材料804的层之间形成多个界面806。例如，如果两种材料在界面处具有其x和z折射率，并且n1x≠n1z，即第一材料是双折射的，那么界面是双折射的。
如图所示，纤维800被设置为其纵向轴线大致平行于z轴。平行于x轴偏振的光808在纤维800中的双折射界面806处的折射率差值(n1x-n2x)可以不同于平行于z轴偏振的光810的折射率差值(n1z-n2z)。当界面处不同方向的折射率差值不同时，该界面被称为的双折射的。因此，对于双折射界面而言，Δnx≠Δnz，其中Δnx＝|n1x-n2x|，Δny＝|n1z-n2z|。
对于一种偏振态而言，在纤维800中双折射界面806处的折射率差值可以相对较小。在一些示例性情况下，折射率差值可以小于0.05。这种情况被视为基本上折射率匹配。该折射率差值可以小于0.03、小于0.02、或小于0.01。如果该偏振方向平行于x轴，那么x偏振光可穿过纤维800，只有极少或根本没有反射。换句话讲，x偏振光高度透射穿过纤维800。
对于正交偏振状态的光，纤维内双折射界面处的折射率差值可相对较高。在一些示例性例子中，折射率差值可以为至少0.05，并可以更大，例如0.1、或0.15，或可以为0.2。如果(例如)该偏振方向平行于z轴，那么z偏振光在双折射界面806处被反射。因此，纤维800可反射z偏振光。偏光纤维的更详细描述包含在美国专利申请No.11/468746中，其以引用方式并入本文中。
因此，纤维可以反射入射光的一种偏振的选定波长波段，但不反射以垂直偏振状态偏振的光。
在其他实施例中，任何入射偏振态的折射率都不匹配，所以可以反射所有入射偏振态的光。然而，可以选择层802、804的厚度和折射率，以反射一种偏振态的第一颜色以及垂直偏振状态的另一种颜色。
图9A-9D示意性地示出了可以使用多层聚合物纤维的安全制品的多个例子，但应当理解，这些例子只是举例说明，并不旨在构成穷举性列表。图9A示意性地示出了使用多层聚合物纤维902的卡900。在具体例子中，卡900是雇员的身份证，但该卡也可以是其他类型的卡，例如建筑物或区域门禁卡、信用卡或借记卡等。卡900可以具有与持卡人有关的其他信息，例如生物特征数据、雇员信息、账户信息等。可以用常规的方法将此类信息储存在卡900上，例如储存在磁条上。
图9B示意性地示出了具有多层聚合物纤维912的安全标签910。奢侈品制造商可以为易遭受伪造问题的奢侈品提供此类标签910，以降低伪造复制品混作真品的可能性。
图9C示意性地示出了包括多层聚合物纤维922的书920，例如护照。在该例子中，纤维922被织入书页中，而不是像前两个例子一样平放在安全制品的表面上。当然，应当理解，纤维922也可以平放在书页表面上。
图9D示意性地示出了具有多层聚合物纤维932的钞票930，其中多层聚合物纤维932被织入钞票930的纸张中。
多层聚合物纤维可以呈现不同的颜色，这取决于多个因素，如入射照明光的角度以及照明光的偏振。聚合物纤维也可以在沿着纤维的不同点处呈现不同的颜色。这些效应并不取决于纤维中是否存在颜料或染料，而是取决于纤维的内部结构。因此，使用廉价、不太先进的技术无法轻易复制纤维的光学性能。
如上文所述，图1A和1B示意性地示出了多层聚合物纤维100的实施例。只要保持纤维的几何形状，反射光(或透射光)的光谱随角度变化的方式取决于已知的数量，而且一直是恒定的。因此，可以确定纤维的“光谱指纹”，它是指反射百分比和/或透射百分比与入射光的波长和入射角的关系。可以确定以特定偏振态入射的光或非偏振光的光谱指纹。
因此，可以用公开和隐蔽的方法验证包含多层聚合物纤维的制品。公开验证不需要任何专用验证设备。公开验证的一种方法是简单地倾斜包含纤维的制品，然后观察环境光照度条件下纤维颜色的变化。另一方面，隐蔽验证方法使用专用验证设备。例如，可以使用设备确定以指定角度倾斜的制品时纤维反射光的色移量。
在隐蔽验证的另一个例子中，可以对纤维反射的光进行偏振分析，以确定光的不同偏振的色移的任何差值。偏振依赖性纤维将在下文进行详述。在这种情况下，可以用偏振光照射制品，或者可以用非偏振光照射制品，并在检测之前使反射光偏振。
纤维可以具有任何合适数量的层102、104、在一些实施例中，可以只使用几个层102、104，而在其他实施例中，纤维可以包括数百个层102、104。在一些实施例中，纤维可以具有至少10对层、或至少20对层、或50对以上的层。在下文讨论的一些例子中，纤维包括大约100对交替的层102、104。
多种不同类型的聚合物可以用于交替的层102、104，包括在光波长所需范围内透明的热塑性聚合物和热固性聚合物，如上文所述。
可以用任何合适的方法将多层聚合物纤维施加到待保护的制品上。一般来讲，此类方法可防止纤维过早脱离制品。结合图10A描述将纤维附接到制品上的一种方法，图中示意性地示出了制品1000的横截面。在图示实施例中，制品1000为卡，但应当理解，该方法以及下文讨论的其他方法也适用于其他类型的制品。通过通常可将纤维弄平的热层合将多层聚合物纤维1002附连到制品1000的表面1004上。在一些实施例中，纤维是完全变平的，但在其他实施例中，纤维中可以存在残余曲率。该方法还可以改变颜色响应以及色移。可以用粘合剂将纤维1002粘合到表面1004上，或者可以将其层合到表面1004上。在图10B示意性示出的实施例中，制品1010具有在表面1004和纤维1002上方的薄的层合层1016。该层合层1016可以保护纤维1002和制品上的其他元件免于磨损和撕裂。
图10C示意性地示出了制品1020的另一个实施例，其中纤维1022位于制品1020的表面1024上的凹陷部1026内。提供的凹陷部1026可以是凹槽的形式。凹槽可以具有任何合适的均一或不均一的横截面。图(10C、10D、10E)中所示为矩形横截面。可以用任何合适的方法将纤维1022保持在凹陷部1026内。例如，可以用凹陷部1026中的摩擦件保持纤维1022。也可以用表面上的层合层(未示出)将纤维保持在凹陷部1026内。在一些实施例中，可以将粘合剂1028涂覆在凹陷部1026中，用于保持纤维1022，如图10D示意性地示出。凹陷部1026的内表面1030和/或粘合剂1028可以具有选择的可与纤维1022一起产生所需的光学效应的颜色。例如，可以将纤维1022加工成当以垂直于纤维轴线的方向照射时可以反射蓝光，在这种情况下，绿光和红光通常透射过纤维。如果内表面1030和/或粘合剂1028是黑色的，制品1022不会通过纤维反射回红光或绿光。另一方面，如果内表面1030和/或粘合剂1028是白色的，那么制品通过纤维1022可反射回红光和绿光。表面1030和/或粘合剂1028的颜色沿着凹陷部的长度不一定相同，因此纤维反射的光可以在纤维1022的不同区域处呈现不同的颜色。
图10E示意性地示出了制品1040的另一个实施例的横截面。在该实施例中，纤维1042位于制品1040的上表面1044上的凹陷部1046内。在该实施例中，纤维1042具有沿着垂直于纤维纵向轴线的轴伸长的横截面。可以用摩擦件、层合层(未示出)和/或粘合剂(未示出)或者某些其他方法将纤维1042保持在凹陷部内。该图示出了填充凹陷部的一个实施例，在其他实施例中，可以设想纤维中存在残余曲率。
在一些实施例中，凹陷部的深度不是常数。图11A和11B示意性地示出了一个此类实施例，图11A示出了卡形式的示例性制品1100的视图，图11B示出了制品沿着图11A所示轴线AA’的横截面。多层聚合物纤维1102位于凹陷部1104内。凹陷部1104具有较深的部分1106和较浅的部分1108。可以将纤维1102压入凹陷部1104内，使得较浅部分1108中的纤维的聚合物层变得比较深部分1106中的纤维的聚合物层薄，这会使纤维1102的表面不平。因此，与较深部分1106相比，纤维优先反射较浅部分1108处的较短波长的光。
安全制品可以具有不止一条多层聚合物纤维。图12示意性地示出了具有不止一条纤维的制品1200的一个实施例。在该实施例中，制品1200具有并列放置的两条纤维1202、1204。可以将纤维1202、1204放置在制品1200上的其他地方。例如，可以将纤维1202设置为在制品上彼此平行但分离，或者可以将纤维1202、1204设置为彼此不平行。纤维1202、1204可以反射相同的颜色，或者可以反射不同的颜色。
在其他实施例中，多条纤维可以交叉，如上文关于图6A的实施例所教导，以及图13示意性所示。在该实施例中，制品1300上设置了两条多层聚合物纤维1302、1304。纤维1302、1304在重叠区域1306处彼此交叉，纤维1302、1304在这里可以显示与非重叠区域中的纤维1302、1304不同的颜色。
在其他实施例中，安全制品可以使用多条纤维。在图14示意性示出的制品1400的实施例中，制品1400具有纤维织物1402补片。织物1402中的多层聚合物纤维可以全部具有相同的颜色，或者一条或多条纤维可以具有不同的颜色。
多层聚合物纤维可以用于协调安全制品的其他特征。例如，可以选择与安全制品的另一种特征的颜色相匹配或相对比的多层聚合物纤维颜色。在图15示意性示出的实施例中，安全制品1500的表面包括多层聚合物纤维1502和一行或多行缩微印花1504。缩微印花是极其小并难以用肉眼读取的印花。通常需要放大才能辨别缩微印花上书写的文字(或字母或符号)。不放大的话，缩微印花通常会被误认为是制品上的线条。在一些实施例中，(例如)当以特定角度观看时，缩微印花1504的颜色与纤维1502的颜色大致相同。
在图16示意性示出的另一个实施例中，制品1600包括多层聚合物纤维1602。可以将图案1604(例如小型印刷文字)激光蚀刻到制品自身的纤维中。
实例
实例1：纤维形成
用以下方法制造多层同心变色纤维。用具有406个垫片(每个厚0.005”(125微米))的挤出模头制备具有X聚合物和Y聚合物的多个交替的不连续同心环的细丝。两个垫片用于制备厚内环，所以该模具用于制备具有内芯、围绕着芯的环以及围绕着环的202个反射层的纤维，这与图3B所示的纤维横截面相似。环的外径为纤维横截面尺寸的总横截面直径的大约29％-65％，而反射纤维层占纤维直径的约30％至70％。外皮的厚度占纤维直径的约1％-5％。
在一些例子中，X聚合物为LMPEN，它是由90％PEN/10％PET制成的共聚物，可得自3M Company(St.Paul，Minnesota)，Y聚合物为Rohmand Haas(Philadelphia，Pennsylvania)提供的PMMA。芯由X聚合物形成，环由Y聚合物形成。所报告实例中的外皮由PMMA形成，但它也可以由LMPEN或某种其他合适的材料形成。
挤出机模头垫片用激光切割形成，并特别设计为用于提供在具体形成和拉伸处理后可产生反射具体波长的层厚度。
将两种聚合物的固化球粒单独地送至两个双螺杆挤出机中的一个。在260℃至300℃的温度范围内和40至70rpm的螺杆转速范围内操作挤出机。通常的挤出压力在约2.1MPa至约21MPa范围内。每个挤出机都配备有为细丝纺丝模具供应精确数量的熔融聚合物的计量齿轮泵。每个计量齿轮泵的尺寸为0.16cc/转，通常以10-80rpm范围内的速度操作这些齿轮泵。用受热的不锈钢颈管将熔融聚合物从计量泵转移至模具。
熔融聚合物流进入模具并流过垫片。第一垫片对形成纤维的芯，第二垫片对形成纤维的内环，第三垫片对形成反射层的最内层，以此类推。然后离散的同心多层纤维离开模具，并被引入淬火水槽。用水平卷绕机将纤维拉入水中。通过计量泵速度和卷绕速度的组合控制纤维的直径。通常的处理速度在约0.5ms-1至约4ms-1范围内。
挤出后，将多层纤维进行拉伸和取向，以便通过将层厚度降至反射可见光所需的尺寸来赋予可见光变色性质。在拉伸处理中，纤维是未卷绕的，将其送至牵引辊工位，然后穿过对流烘箱，到达另一个牵引辊工位，最后到达卷绕机。对流烘箱温度通常在约120℃至约182℃范围内。第二牵引辊工位的运行速度通常是第一牵引辊工位速度的约2-6倍，并且第二牵引辊工位在纤维在烘箱中加热时拉伸纤维。第一牵引辊的牵引辊速度通常为约0.2ms-1，而第二牵引辊的运行速度为约0.4ms-1至约1.2ms-1。卷绕机的运行速度与第二牵引辊工位的速度相同。
用上文所述的方法制备多种纤维。一些所得纤维的汇总列于表II中。
表II：纤维形成汇总
在表I中，“输入直径”是指输入拉伸工位的多层纤维的直径。第一辊速度和第二辊速度分别是指拉伸工位中的第一牵引辊和第二牵引辊的速度。张力表示施加到第一牵引辊和第二牵引辊之间的纤维上的张力。在所有实例中，烘箱温度都保持在138℃。“输出直径”表示从拉伸工位输出的纤维的计算直径。标记为“颜色”的列描述了在垂直入射的白光条件下输入拉伸工位和从拉伸工位输出的纤维的感知反射颜色。
样品都由X聚合物(LMPEN)和Y聚合物(PMMA)形成。
实例2：后处理
用样品3所用输入纤维(直径为550微米)的多个样品测试在压力和热下压缩纤维的效果。在每种情况下，都在Carver 389315吨自动四柱液压式压力机中压制纤维，其中该压力机的压垫组件具有空气/水冷却能力。压垫组件是具有两个压垫的组件，每个压垫都具有0.57mm厚的底部金属板，其次是压垫(在两个1.5mm厚的毡垫之间的1.5mm橡胶垫)，然后是1.5mm厚的抛光金属板。将纤维放在两个加热的抛光金属板之间。用5000lb的力将组件压制240秒。发现在相同的热、压力和时间条件下，垂直于板表面方向的所得纤维尺寸是可重复的。观察到纤维在压缩后的色移是不同的。压缩实验的结果汇总于以下表III中。
表III：压缩实验结果
“温度”一列中示出了压缩板的温度，单位为摄氏度，“力”一列中示出了施加到板上的力，单位为磅(也包括单位为牛顿(N)的值)。“时间”一列中列出了纤维暴露于压缩力的时间，单位为秒，“厚度”一列中列出了所得纤维在垂直于压缩板表面方向上的横截面厚度。“颜色(白色背景)”一列中列出了压缩纤维在白色背景下的反射颜色，“颜色(黑色背景)”一列中列出了压缩纤维在黑色背景下的反射颜色。对于这两种颜色描述而言，颜色都是以垂直于纤维的照明方向(如图2A中的光方向210)测得的。“颜色(60°)”一列中列出了用与观察角度成60°的灯泡照射纤维(如图2A中的光方向212，与法线成60°)测得的颜色。使用Macbeth SPECTRALITE SPL-75B型和冷白色荧光(CWF)灯泡观察颜色。
实例3：制品
用与实例2中相同的纤维形成3×3的纤维栅格结构，其中纤维之间的间距为约2.5cm。将栅格放入实例2所述的压垫组件中，在120℃下用5000lb的力压制约200秒。将重叠部分处的纤维(即重叠的上部纤维和下部纤维)熔接在一起。在重叠部分处观察到色移，这种色移是重叠部分所独有的，在纤维的其他部分是观察不到的。
实例4：制品
形成三纤维编织物，然后放入压垫组件中，在120℃下用5000lb的力压缩200秒。压缩的编织结构在纤维交叉的重叠区域具有独特的菱形附加色移。编织纤维被压制成绿色-橙色入射色，但菱形重叠区域是紫色的。以与法线成60°照明时，纤维为蓝色-紫色，菱形重叠区域为绿色-金色。
本发明不应被视为仅限于上述具体实例，而是应理解为涵盖所附权利要求书确切陈述的本发明的所有方面。本领域的技术人员一旦阅览本发明的说明书之后将充分意识到：本发明可适用于各种修改，等同方法，以及多种结构。权利要求书意图涵盖这种修改和装置。
Claims (20)
1.一种聚合物纤维，包括：
由聚合物材料形成的芯；和
围绕着所述芯的不连续同心层对结构，每个层对包括第一层和第二层，所述第一层为具有第一折射率的第一聚合物材料，所述第二层为具有不同于所述第一折射率的第二折射率的第二聚合物材料，所述同心层对的横截面厚度经过选择以反射选定可见波长的光，所述芯的横截面尺寸为所述第一层和所述第二层的所选厚度的平均值的至少10倍。
2.根据权利要求1所述的纤维，其中所述第一层和所述第二层的厚度经过选择以选择性地反射一种可见波长的光并透射第二可见波长的光。
3.根据权利要求2所述的纤维，还包括在所述芯与所述不连续同心层对结构之间的第二聚合物材料环，所述环的横截面厚度为所述第一层和所述第二层的所选厚度的平均值的至少10倍。
4.一种光学主体，包括：
第一聚合物纤维，所述第一聚合物纤维具有由基本上同心的第一聚合物材料和第二聚合物材料的交替的层形成的反射结构，其中所述第一聚合物材料具有第一折射率，所述第二聚合物材料具有不同于所述第一折射率的第二折射率；和
至少第二聚合物纤维，所述第二聚合物纤维具有基本上同心的层的结构，所述基本上同心的层包含第三聚合物材料和第四聚合物材料的交替的层，所述第三聚合物材料具有第三折射率，所述第四聚合物材料具有不同于所述第三折射率的第四折射率，所述第一聚合物纤维的第一部分被连接到所述第二聚合物纤维；
其中所述第一聚合物纤维的与所述第二聚合物纤维连接的所述部分反射第一颜色的光，所述第一聚合物纤维的与所述第二聚合物纤维不连接的第二部分反射第二颜色的光，其中所述第一颜色与所述第二颜色不同。
5.根据权利要求4所述的光学主体，其中所述第一聚合物纤维包括第一聚合物材料芯，所述芯的横截面尺寸为第一聚合物材料和第二聚合物材料的所述交替的层的平均横截面厚度的至少10倍。
6.根据权利要求4所述的光学主体，其中所述第一聚合物纤维的若干部分未连接到所述第二聚合物纤维上，所述第一聚合物纤维的所述未连接到第二聚合物纤维上的部分中的至少一些具有大体圆形的横截面。
7.根据权利要求4所述的光学主体，其中所述第一聚合物纤维的至少一个未连接部分未被连接到所述第二聚合物纤维上，所述第一聚合物纤维的所述未连接部分包括横截面厚度沿着所述第一聚合物纤维的所述未连接部分为基本上恒定的所述第一聚合物材料的层和所述第二聚合物材料的层。
8.一种制备聚合物纤维的方法，包括：
形成具有基本上同心的层的结构的聚合物纤维，所述基本上同心的层包含第一聚合物材料和第二聚合物材料的交替的层，所述第一聚合物材料具有第一折射率，所述第二聚合物材料具有不同于所述第一折射率的第二折射率，所述聚合物纤维具有第一横截面形状；和
通过使所述聚合物纤维的所述横截面沿着第一横截面轴线伸长，将所述聚合物纤维从所述第一横截面形状变为第二横截面形状。
9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述第一聚合物纤维包括挤出所述基本上同心的层的结构。
10.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述第一聚合物纤维包括围绕轴线轧制分层片材，所述片材包括至少一对层，该对层至少包括一个所述第一聚合物材料的层和一个所述第二聚合物材料的层。
11.一种聚合物纤维，包括：
第一多层纤维，所述第一多层纤维包括由至少第一聚合物材料层和第二聚合物材料层形成的反射层，所述第一聚合物材料层设置在所述第二聚合物材料层之间，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的至少一者为双折射的；
其中所述第一聚合物材料层和所述第二聚合物材料层的厚度经过选择，以使得所述纤维反射垂直于纤维纵向轴线入射的、可见光谱选择部分内的第一偏振态可见光，并且透射垂直于所述纤维纵向轴线入射的、所述可见光谱选择部分之外的所述第一偏振态的可见光。
12.根据权利要求11所述的纤维，其中所述的层设置在中央的芯的周围，所述芯的横截面尺寸为一个所述第一聚合物材料层和一个所述第二聚合物材料层的横截面厚度的至少10倍，其中所述芯由所述第一聚合物材料形成，所述纤维还包括在所述芯与所述反射层之间由所述第二聚合物材料形成的环，所述环的横截面厚度为一个所述第一聚合物材料层和一个所述第二聚合物材料层的横截面厚度的至少10倍。
13.一种安全制品，包括：
具有第一表面的构件；和
所述第一表面上的第一多层聚合物纤维，所述第一聚合物纤维具有基本上同心的层的结构，所述基本上同心的层包含第一聚合物材料和第二聚合物材料的交替的层，所述第一聚合物材料具有第一折射率，所述第二聚合物材料具有不同于所述第一折射率的第二折射率。
14.根据权利要求13所述的制品，其中所述第一多层聚合物纤维包含至少10对层，每对层包含一个所述第一聚合物材料的层和一个所述第二聚合物材料的层。
15.根据权利要求13所述的制品，其中在所述交替的层中，所述第一聚合物材料的层和所述第二聚合物材料的层的厚度经过选择以选择性地反射一种可见波长的光并透射第二可见波长的光。
16.根据权利要求13所述的制品，其中所述构件的所述第一表面具有凹陷部，并且所述第一聚合物纤维设置在所述凹陷部中。
17.根据权利要求13所述的制品，还包括紧邻所述第一多层聚合物纤维设置的第二多层聚合物纤维。
18.根据权利要求13所述的制品，其中所述第一多层聚合物纤维具有基本上同心的层的结构，所述基本上同心的层包含由至少第一聚合物材料层和第二聚合物材料层形成的反射层，所述第一聚合物材料层设置在所述第二聚合物材料层之间，所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料中的至少一者是双折射的；其中所述第一聚合物材料层和所述第二聚合物材料层的厚度经过选择，以使得所述第一多层聚合物纤维反射垂直于纤维纵向轴线入射的、可见光谱选择部分内的第一偏振态可见光，并且透射垂直于所述纤维纵向轴线入射的、所述可见光谱选择部分之外的所述第一偏振态的可见光。
19.一种验证制品的方法，包括：
用光照射连接到所述制品的多层聚合物纤维；
检测从所述多层聚合物纤维反射或透射的处于至少第一偏振态的光的波长范围；以及
验证所述检测的光的光谱指纹。
20.根据权利要求19所述的方法，其中验证所述反射光的所述光谱指纹包括：比较所述第一偏振态的光生成的检测信号与第二偏振态的反射光生成的信号，或者确定所述第一偏振态的光的色移，其中所述第二偏振态与所述第一偏振态正交。
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