JP6521024B2

JP6521024B2 - Structural color coloring member and tire

Info

Publication number: JP6521024B2
Application number: JP2017208167A
Authority: JP
Inventors: 亮太高橋
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019078981A

Description

本発明は、構造色により発色する領域を有する構造色発色部材およびこれを用いたタイヤに関する。 The present invention relates to a structural color coloring member having a region that develops color by structural color, and a tire using the same.

従来、光の波長またはそれ以下の寸法の微細構造により発色が生じる構造色が知られており、各種の分野へと応用されている。
例えば、下記特許文献１には、構造色による発色を用いたカラーフィルタが開示されている。また、下記特許文献２には、構造色の発色の変化（波長変化）を測定することにより物体の歪を算出する技術が開示されている。
特許文献１では、構造色を発生させる微細構造を型押しにより形成しており、特許文献２では、弾性体材料表面に微粒子を周期的に配列することにより構造色を発生させている。 Heretofore, a structural color which causes color development by a microstructure having a dimension of light wavelength or smaller is known, and is applied to various fields.
For example, Patent Document 1 below discloses a color filter using coloration by structural color. Further, Patent Document 2 below discloses a technique for calculating distortion of an object by measuring a change in coloration (change in wavelength) of a structural color.
In Patent Document 1, a microstructure for generating a structural color is formed by embossing, and in Patent Document 2, a structural color is generated by periodically arranging fine particles on the surface of an elastic material.

特開２００９−１９２６７６号公報JP, 2009-192676, A 特許４９２５０２５号公報Patent No. 4925025

上述した特許文献１のように、凹凸により構造色を発生させる場合、凹凸の高さを変更することによってある程度色相を制御することは可能であるが、視認方向により色が変わり、複数色（虹色）に見えるという課題がある。例えば構造色を用いて何らかの情報（文字やマークなど）を示したい場合、その情報に対応づけられた単一の色相で視認させたいというニーズがある。また、構造色が複数色で視認される場合、構造色が形成されている箇所と、構造色が形成されていない箇所との境界が不明瞭となる場合がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、単一の色相で視認される構造色発色部材およびこれを用いたタイヤを得ることにある。 As in the case of Patent Document 1 described above, when generating a structural color by asperity, it is possible to control the hue to some extent by changing the height of the asperity, but the color changes depending on the viewing direction. There is a problem that it looks like a color. For example, when structural color is used to indicate some information (such as characters and marks), there is a need to make the user visually recognize in a single hue associated with the information. Moreover, when structural color is visually recognized by multiple colors, the boundary of the part in which structural color is formed, and the part in which structural color is not formed may become unclear.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to obtain a structural color coloring member visually recognized in a single hue and a tire using the same.

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる構造色発色部材は、表面の少なくとも一部に一定の配列周期の微細凹凸構造が形成され、前記微細凹凸構造により構造色を発色する基材と、前記微細凹凸構造の凸部の頂点に接して積層された平面状の発色層と、を有し、前記微細凹凸構造および前記発色層が設けられた領域が、単一の色相で視認される、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる構造色発色部材は、前記発色層は、入射光のうち特定の波長成分を吸収し透過した波長成分の色相を視認させる物質、または前記入射光のうち特定の波長成分の吸収により電子が励起され発光する物質の少なくとも一方を含有する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる構造色発色部材は、前記発色層の厚さは、０．８μｍ以上８０μｍ以下である、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる構造色発色部材は、前記基材は、黒色材料を含んで形成されており、前記微細凹凸構造以外の領域は黒色に視認される、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる構造色発色部材は、前記基材は、軟質の高分子材料で形成されている、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる構造色発色部材は、前記基材は、ゴム組成物を含んで形成されている、ことを特徴とする。
請求項７の発明にかかるタイヤは、請求項１から６のいずれか１項に記載の構造色発色部材を用いて形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a structural color-developing member according to the invention of claim 1 has a fine concavo-convex structure of a fixed arrangement cycle formed on at least a part of the surface, and a group that develops a structural color by the fine concavo-convex structure. Material, and a planar coloring layer laminated in contact with the top of the convex portion of the fine concavo-convex structure, and the area where the fine concavo-convex structure and the coloring layer are provided is viewed in a single hue Be characterized.
In the structural color coloring member according to the invention of claim 2, the color forming layer is a substance that absorbs a specific wavelength component of the incident light and causes the hue of the wavelength component transmitted to be visible, or the specific wavelength component of the incident light The material contains at least one of substances which are excited by electrons and excited to emit light.
The structural color coloring member according to the invention of claim 3 is characterized in that the thickness of the coloring layer is 0.8 μm or more and 80 μm or less.
The structural color coloring member according to the invention of claim 4 is characterized in that the base material is formed to include a black material, and a region other than the fine concavo-convex structure is visually recognized as black.
The structural color coloring member according to the invention of claim 5 is characterized in that the base material is formed of a soft polymer material.
The structural color developing member according to the invention of claim 6 is characterized in that the base material is formed to include a rubber composition.
A tire according to the invention of claim 7 is characterized by being formed using the structural color coloring member according to any one of claims 1 to 6.

本発明によれば、微細凹凸構造により構造色を発色する基材に発色層を積層したので、微細凹凸構造および発色層が設けられた領域を単一の色相で視認可能とすることができる。例えば構造色を用いて何らかの情報（文字やマークなど）を示したい場合、その情報に対応づけられた単一の色相で当該情報を視認させることができる。また、構造色が複数色で視認される場合と比較して、構造色が形成されている箇所と、構造色が形成されていない箇所との境界を明瞭に区別可能とする上で有利となる。 According to the present invention, since the coloring layer is laminated on the base material that develops the structural color by the fine concavo-convex structure, the area provided with the fine concavo-convex structure and the coloring layer can be visually recognized with a single hue. For example, when structural color is used to indicate some information (such as characters and marks), the information can be viewed in a single hue associated with the information. In addition, compared with the case where the structural color is viewed in a plurality of colors, it is advantageous in clearly distinguishing the boundary between the portion where the structural color is formed and the portion where the structural color is not formed. .

実施の形態にかかる車両用タイヤ１０の側面図である。1 is a side view of a vehicle tire 10 according to an embodiment. ロゴマーク２０４部分の拡大図である。It is an enlarged view of the logo mark 204 part. 本発明および比較例における光の挙動を模式的に示す説明図である。It is an explanatory view showing behavior of light in the present invention and a comparative example typically. 構造色発色部材３０の視認評価結果を示す表である。It is a table | surface which shows the visual recognition evaluation result of the structural color coloring member 30. FIG.

以下に添付図面を参照して、本発明に係る構造色発色部材およびタイヤの好適な実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、本発明に係る構造色発色部材を車両用タイヤに適用した例について説明する。
図１は、実施の形態にかかる車両用タイヤ１０の側面図である。
車両用タイヤ１０は、路面へ接地するトレッド面を有するトレッド部１４、図示しないホイールと係合されるビード部１６、それらトレッド部１４とビード部１６とを接続しタイヤ側面となるサイドウォール部１２を含んで構成される。
トレッド部１４が耐摩耗性を重視されるのに対して、サイドウォール部１２は走行中の荷重による変形に耐えることが重視されており、その組成もトレッド部１４とは異なっている。
より詳細には、本実施の形態では、サイドウォール部１２は、ジエン系ゴムと、カーボンブラックと、シリカとを含有し、ジエン系ゴムは３０〜７０質量％の天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを含有し、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は２０〜６０ｍ^２／ｇであり、カーボンブラックの含有量はジエン系ゴム１００質量部に対して５〜４５質量部であり、シリカの含有量はジエン系ゴム１００質量部に対して１５〜５５質量部であり、カーボンブラックとシリカとの合計含有量はジエン系ゴム１００質量部に対して３０〜６０質量部となっている。 Hereinafter, preferred embodiments of a structural color coloring member and a tire according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, an example in which the structural color coloring member according to the present invention is applied to a vehicle tire will be described.
FIG. 1 is a side view of a vehicle tire 10 according to the embodiment.
The vehicle tire 10 has a tread portion 14 having a tread surface to be in contact with a road surface, a bead portion 16 engaged with a wheel not shown, and a sidewall portion 12 connecting the tread portion 14 and the bead portion 16 It is comprised including.
While the tread portion 14 emphasizes wear resistance, the sidewall portion 12 is emphasized to resist deformation due to a load during traveling, and the composition thereof is also different from that of the tread portion 14.
More specifically, in the present embodiment, the sidewall portion 12 contains a diene rubber, carbon black and silica, and the diene rubber is 30 to 70% by mass of a natural rubber and / or an isoprene rubber. The nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is 20 to 60 m ² / g, the content of carbon black is 5 to 45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of diene rubber, and the content of silica is diene The total content of carbon black and silica is 30 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of diene-based rubber.

また、サイドウォール部１２には、各種の情報が表示されている。
サイドウォール部１２に表示される情報の一例としては、例えば車両用タイヤ１０を製造するメーカー名２０２、メーカーのロゴマーク２０４、タイヤのブランド名２０６、タイヤの寸法２０８、ユニフォミティマーク２１４、軽点マーク２１６などが挙げられる。また、この他タイヤの製造番号や回転方向表示なども記載される。 Further, various information is displayed on the sidewall unit 12.
Examples of the information displayed on the sidewall 12 include, for example, a manufacturer name 202 that manufactures the vehicle tire 10, a manufacturer's logo mark 204, a tire brand name 206, a tire dimension 208, a uniformity mark 214, and a light mark 216 and the like. In addition, the manufacturing number of the other tire and the indication of the direction of rotation are also described.

このうち、ユニフォミティマーク２１４および軽点マーク２１６は、タイヤの完成後（加硫後）、個々のタイヤを検査した上でインク等を用いて付される。
また、メーカー名２０２、メーカーのロゴマーク２０４、タイヤのブランド名２０６、タイヤの寸法２０８等は、車両用タイヤ１０を加硫する際の金型（モールド）に形成された凹凸を、加硫時に転写することによって付される。
これら金型の凹凸によって転写される情報のうち、ロゴマーク２０４以外は車両用タイヤ１０全体と同色であり、サイドウォール部１２の表面に対する凹凸によって各情報を視認可能となっている。
一方、ロゴマーク２０４は、例えばメーカーのコーポレートカラー等、車両用タイヤ１０の色とは異なる色で視認されるように形成されている。 Among these, the uniformity mark 214 and the light point mark 216 are attached using an ink or the like after each tire is inspected after completion of the tire (after vulcanization).
In addition, manufacturer name 202, manufacturer's logo mark 204, tire brand name 206, tire dimensions 208, etc., can be used to cure the unevenness formed on the mold when vulcanizing vehicle tire 10 at the time of vulcanization. Attached by transcribing.
Among the information transferred by the unevenness of the mold, the color of the entire vehicle tire 10 is the same as that of the whole of the vehicle tire 10 except for the logo mark 204, and each information can be visually recognized by the unevenness on the surface of the sidewall portion 12.
On the other hand, the logo mark 204 is formed so as to be visually recognized in a color different from the color of the vehicle tire 10, such as a manufacturer's corporate color.

図２は、ロゴマーク２０４部分の拡大図であり、図２Ａは断面図、図２Ｂは図２Ａの拡大図、図２Ｃは基材３２の斜視図である。
車両用タイヤ１０のロゴマーク２０４部分は、基材３２と発色層３４とを備える構造色発色部材３０で形成されている。
基材３２は、その表面の少なくとも一部に一定の配列周期の微細凹凸構造３２０が形成されており、微細凹凸構造３２０により構造色を発色する。
本実施の形態において、基材３２はサイドウォール部１２を構成するタイヤの一部領域であり、上述のようにジエン系ゴムと、カーボンブラックと、シリカとを含有している。よって、基材３２は、黒色材料であるカーボンブラックを含んで形成されており、微細凹凸構造３２０以外の領域は黒色に視認される。また、基材３２は、軟質の高分子材料、特にゴム組成物であるジエン系ゴムを含んで形成されている。 2A is a cross-sectional view, FIG. 2B is an enlarged view of FIG. 2A, and FIG. 2C is a perspective view of the substrate 32. FIG.
The logo mark 204 portion of the vehicle tire 10 is formed of the structural color coloring member 30 including the base material 32 and the coloring layer 34.
The base 32 has a micro-relief structure 320 with a constant arrangement cycle formed on at least a part of the surface thereof, and the micro-relief structure 320 produces a structural color.
In the present embodiment, the base material 32 is a partial region of the tire constituting the sidewall portion 12 and contains a diene rubber, carbon black and silica as described above. Therefore, the base material 32 is formed including carbon black which is a black material, and the area other than the fine concavo-convex structure 320 is visually recognized as black. In addition, the base 32 is formed to include a soft polymeric material, in particular, a diene rubber which is a rubber composition.

なお、基材３２を構成する材料は上記に限られず、従来公知の様々な素材を使用可能である。例えば、ポリエチレンやポリエステルなどに代表される軟質の高分子材料や、エチレンプロピレンゴムやアクリルゴムなどの非ジエンゴム、ウレタンゴムやシリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム組成物を含有していてもよい。 In addition, the material which comprises the base material 32 is not restricted above, A conventionally well-known various raw material can be used. For example, soft polymeric materials represented by polyethylene and polyester, non-diene rubbers such as ethylene propylene rubber and acrylic rubber, and rubber compositions such as urethane rubber, silicone rubber, and fluorine rubber may be contained.

図２に示すように、微細凹凸構造３２０は、基材３２の表面３２８に微細凹凸部３２４が一定の配列周期で配列されて構成されている。この微細凹凸構造３２０が設けられた領域が、構造色により基材３２の他の領域（本実施の形態では黒）と異なる色で視認される。
ここで微細凹凸部３２４とは、構造色を得るために用いられる突起や孔など従来公知の様々な構造であり、本実施の形態では曲面（あるいは平面）である基材３２の表面３２８から突出する微細な突起である。
また、配列周期とは、本実施の形態では隣り合う微細な突起の中心間の距離、すなわちピッチである。ピッチは、図２Ａの符号Ｌに示すように、ゴム部材（タイヤ）表面に沿った突起と凹部との長さの合計と一致する。
また、一定の配列周期とは、構造色を得るために用いられる従来公知の様々な周期（ピッチ）であり、微細凹凸構造３２０の全体において均一の値の場合もあり、連続的にあるいは段階的に変化させる場合もある。
微細凹凸部３２４の配列周期または凹凸高さは、構造色として視認される色に対応する可視光の波長に基づいて決定される。すなわち、可視光に分類される波長帯から、構造色として表現したい色に対応する波長を選択し、共鳴格子の原理により微細凹凸部３２４の配列周期または凹凸高さの具体的な寸法を決定する。
本実施の形態では、微細凹凸部３２４の配列周期または凹凸高さは、例えば６５０ｎｍ以下で構成される。これは、本願発明者らの実験の結果、微細凹凸構造３２０の配列周期または凹凸高さが６５０ｎｍ以下の範囲で構造色が認められたためである。 As shown in FIG. 2, the fine concavo-convex structure 320 is configured by arranging the fine concavo-convex portions 324 on the surface 328 of the base material 32 in a fixed arrangement cycle. The area provided with the fine concavo-convex structure 320 is visually recognized in a color different from that of the other area (black in this embodiment) of the base 32 due to the structural color.
Here, the fine concavo-convex portion 324 refers to conventionally known various structures such as projections and holes used to obtain a structural color, and in the present embodiment, protrudes from the surface 328 of the base material 32 which is a curved surface (or plane). Fine projections.
Further, the arrangement period is the distance between the centers of adjacent fine protrusions in the present embodiment, that is, the pitch. The pitch corresponds to the sum of the lengths of the projections and the recesses along the surface of the rubber member (tire), as indicated by symbol L in FIG. 2A.
In addition, the constant arrangement period means various periods (pitches) conventionally known to obtain a structural color, which may be uniform throughout the fine uneven structure 320, and may be continuous or stepwise. It may be changed to
The arrangement period or the unevenness height of the fine concavo-convex portion 324 is determined based on the wavelength of visible light corresponding to the color visually recognized as the structural color. That is, the wavelength corresponding to the color to be expressed as a structural color is selected from the wavelength band classified as visible light, and the specific dimension of the arrangement period or height of the fine concavo-convex portion 324 is determined according to the principle of resonant grating. .
In the present embodiment, the arrangement period or the height of the fine uneven portions 324 is, for example, 650 nm or less. This is because as a result of experiments by the inventors of the present application, a structural color is recognized in the range where the arrangement period or the height of the fine concavo-convex structure 320 is 650 nm or less.

本実施の形態では、微細凹凸部３２４は基材３２の表面３２８に対して直交する方向に延びる円柱である。円柱の上面３２６は正円形であり、その直径Ｒはおよそ５μｍである。また、隣り合う円柱間の距離Ｓは１μｍであり、配列周期Ｌはおよそ６μｍである。なお、図２では図示の便宜上、実際の寸法とは異なる比率で図示している。
ここで、本願発明者らは、微細凹凸部３２４の配列周期や円柱状の微細凹凸部３２４の直径は固定したまま、微細凹凸部３２４のタイヤ表面３２８からの高さ（凹凸高さ）Ｈを変更して複数のゴム部材を作成した。その結果、視認される面積が大きい順に以下のような構造色が視認された。複数の色が視認されるのは、構造色は観察角度によって色が異なるためである。
凹凸高さ６５０ｎｍ：赤、赤紫
凹凸高さ６０７ｎｍ：赤紫、赤、橙
凹凸高さ５７７ｎｍ：赤紫、橙
凹凸高さ５３６ｎｍ：橙、赤紫
凹凸高さ５００ｎｍ：黄、緑、橙
以下、凹凸高さを小さくするほど青みが強くなる傾向にあった。
このように、微細凹凸部３２４の配列周期または凹凸高さを調整することにより、ゴム表面に任意の色で情報を表示することができる。例えばロゴマーク２０４部分を赤色で表示したい場合、凹凸高さを６５０ｎｍ程度にすればよい。 In the present embodiment, the fine uneven portion 324 is a cylinder extending in a direction orthogonal to the surface 328 of the base 32. The upper surface 326 of the cylinder is round and its diameter R is about 5 μm. Further, the distance S between adjacent cylinders is 1 μm, and the arrangement period L is about 6 μm. In FIG. 2, for convenience of illustration, it is illustrated at a ratio different from the actual dimension.
Here, the inventors set the height (concave height) H of the fine uneven portion 324 from the tire surface 328 while keeping the arrangement period of the fine uneven portion 324 and the diameter of the cylindrical fine uneven portion 324 fixed. Changed to create multiple rubber members. As a result, the following structural colors were visually recognized in descending order of the visually recognized area. A plurality of colors are visually recognized because structural colors are different depending on the observation angle.
Irregularity height 650 nm: Red, red purple Irregular height 607 nm: Red purple, red, orange Irregular height 577 nm: Red purple, orange Irregular height 536 nm: Orange, red purple Irregular height 500 nm: Yellow, green, orange or less, As the unevenness height decreased, the bluish color tended to increase.
As described above, information can be displayed in an arbitrary color on the rubber surface by adjusting the arrangement period or the height of the fine uneven portion 324. For example, in the case where it is desired to display the logo mark 204 in red, the height of the unevenness may be set to about 650 nm.

発色層３４は、微細凹凸構造３２０の表面に積層されている。すなわち、発色層３４は、微細凹凸構造３２０に対して光の入射方向（視認方向）に位置する。発色層３４は、入射光のうち特定の波長成分を吸収し透過した波長成分の色相を視認させる物質（例えば通常の発色顔料）、または入射光のうち特定の波長成分の吸収により電子が励起され発光する物質（例えば蛍光顔料）の少なくとも一方を含有する。
例えば発色層３４が通常の発色顔料により発色する場合、発色層３４の色相は、基材３２の構造色による発色に含まれる色相とする（構造色の波長成分の少なくとも一部を透過させる）のが好ましい。例えば、微細凹凸部３２４の凹凸高さを６０７ｎｍとし、赤紫、赤、橙の構造色が得られるようにした場合、発色層３４の色相は、赤紫または赤または橙とするのが好ましい。
また、発色層３４が蛍光顔料により発色する場合、発色層３４が吸収する波長成分は、構造色の波長成分を含むようにするのが好ましい。
発色層３４の材料としては、例えばアクリル系塗料のほか、ウレタン系塗料など一般的な塗料を用いることができる。 The coloring layer 34 is laminated on the surface of the fine uneven structure 320. That is, the coloring layer 34 is positioned in the light incident direction (viewing direction) with respect to the fine concavo-convex structure 320. In the color forming layer 34, electrons are excited by absorption of a specific wavelength component of the incident light (for example, a normal color pigment) or a substance that causes the hue of the wavelength component transmitted and absorbed to be visible. It contains at least one of substances that emit light (for example, a fluorescent pigment).
For example, when the color forming layer 34 is colored by a normal color forming pigment, the hue of the color forming layer 34 is the hue included in the coloration by the structural color of the substrate 32 (permeates at least a part of the wavelength component of structural color) Is preferred. For example, in the case where the unevenness height of the fine uneven portion 324 is 607 nm and the red purple, red and orange structural colors are obtained, it is preferable to set the hue of the coloring layer 34 to red purple or red or orange.
When the color forming layer 34 is colored by a fluorescent pigment, it is preferable that the wavelength component absorbed by the color forming layer 34 include the wavelength component of the structural color.
As a material of the coloring layer 34, for example, general paints such as urethane paints can be used besides acrylic paints.

従来の構造色は、図３Ｂに模式的に示すように、完全な単一色ではなく見る角度により色が変わり、虹色のように視認された。すなわち、基材３２に微細凹凸構造３２０のみを設けた場合、入射光Ｌ１のうち特定の波長の成分のみが反射光Ｌ２となるものの、反射光Ｌ２には複数の色相に渡る波長成分が含まれ、複数の色相が視認されることとなる。
また、例えばタイヤ用ゴムのように黒色の基材３２の上に特定の波長を吸収する発色層３４を積層させた場合、図３Ｃに模式的に示すように、基材３２により全ての波長の光が吸収されるため、色は見えなかった。すなわち、基材３２に微細凹凸構造３２０を設けずに発色層３４を積層させた場合、発色層３４により入射光Ｌ１のほとんどの成分は吸収され、単色に相当する成分Ｌ１’のみが基材３２に到達するものの、基材３２が黒色のため成分Ｌ１’も吸収されてしまい、反射光Ｌ２が得られない。なお、図３Ｃでは図示の都合上、基材３２と発色層３４とを離して図示している。 The conventional structural colors changed color according to the viewing angle rather than the complete single color as schematically shown in FIG. 3B, and were perceived as iridescent. That is, when only the fine concavo-convex structure 320 is provided on the substrate 32, only the component of a specific wavelength in the incident light L1 becomes the reflected light L2, but the reflected light L2 includes wavelength components covering a plurality of hues. And a plurality of hues will be visually recognized.
Further, for example, when a color forming layer 34 that absorbs a specific wavelength is laminated on a black base material 32 such as rubber for tires, as shown schematically in FIG. The color was not visible because the light was absorbed. That is, when the coloring layer 34 is laminated without providing the fine concavo-convex structure 320 on the substrate 32, most components of the incident light L1 are absorbed by the coloring layer 34, and only the component L1 ′ corresponding to a single color is the substrate 32. However, since the base material 32 is black, the component L1 ′ is also absorbed, and the reflected light L2 can not be obtained. In FIG. 3C, the base material 32 and the coloring layer 34 are illustrated separately for convenience of illustration.

一方、本実施の形態のように、構造色を発色する微細凹凸構造３２０の表面に特定の波長を吸収して発色または蛍光する発色層３４を積層させることにより、図３Ａに模式的に示すように、微細凹凸構造３２０に届く入射光および微細凹凸構造３２０から反射する光が発色層３４により選別され、虹色だった構造色が単一の色相で視認されることとなる。
すなわち、微細凹凸構造３２０を設けた基材３２に発色層３４を積層した場合、発色層３４により入射光Ｌ１のほとんどの成分は吸収され、単色に相当する成分Ｌ１’のみが基材３２に到達する。基材３２では、微細凹凸構造３２０により成分Ｌ１’のうち更に特定の波長のみが反射され、反射光Ｌ２となる。反射光Ｌ２は、発色層３４を透過可能な波長帯に含まれるため、構造色発色部材３０の外部まで到達し、基材３２の色と区別して視認されることとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 3A, by laminating a color forming layer 34 that absorbs or emits a specific wavelength by absorbing a specific wavelength on the surface of the fine concavo-convex structure 320 that develops a structural color as shown in this embodiment. The incident light reaching the fine concavo-convex structure 320 and the light reflected from the fine concavo-convex structure 320 are separated by the coloring layer 34, and the structural color that is iridescent is visually recognized in a single hue.
That is, when the coloring layer 34 is laminated on the base material 32 provided with the fine concavo-convex structure 320, most components of the incident light L1 are absorbed by the coloring layer 34, and only the component L1 ′ corresponding to a single color reaches the base material 32. Do. In the base 32, only a specific wavelength of the component L 1 ′ is reflected by the fine concavo-convex structure 320 to become the reflected light L 2. Since the reflected light L2 is included in the wavelength band which can transmit the color forming layer 34, it reaches the outside of the structural color forming member 30, and is visually recognized in distinction from the color of the base material 32.

なお、本実施の形態において単一の色相とは、通常の人間の色識別能においてほぼ単一色と認識される程度であり、レーザ光のように完全に同一の波長であることを示すものではない。例えば上述した微細凹凸部３２４の凹凸高さ６０７ｎｍの場合のように、「赤紫、赤、橙」のような分布をもった色味ではなく、「赤」のように識別される程度の単一性を示す。 In the present embodiment, a single hue refers to the degree to which a single human color is generally recognized as a single color, and indicates that the wavelength is completely the same as laser light. Absent. For example, as in the case of the uneven height 607 nm of the fine uneven portion 324 described above, it is not a color having a distribution such as “red purple, red, orange”, but a single color that can be identified as “red”. Show oneness.

つぎに、構造色発色部材３０の製造方法について説明する。
なお、以下の工程に先立って、車両用タイヤ１０上に付加したい模様等の色相を決め、当該色相（車両用タイヤ１０上で模様等として視認される色）に対応する可視光の波長に基づいて微細凹凸部記配列周期または凹凸高さを決定しておく（配列周期決定工程または凹凸高さ決定工程）。 Below, the manufacturing method of the structural color coloring member 30 is demonstrated.
In addition, prior to the following steps, a hue such as a pattern to be added on the vehicle tire 10 is determined, and based on the wavelength of visible light corresponding to the hue (a color visually recognized as a pattern on the vehicle tire 10). Then, the arrangement period of the fine asperity portion or the asperity height is determined (arrangement period determining step or asperity height determining step).

（工程１）基材３２の表面に微細凹凸構造３２０を形成するため、一定周期でパターン構造が配置されたマスクを形成する（マスク形成工程）。
まず、マスク形成用基板（シリコン基板）にスパッタリング装置を用いてクロム（Ｃｒ）を約８０ｎｍ成膜する。つぎに、クロム膜上にポジ型電子線レジストをスピンコート（３００ｒｐｍで３秒、のち４０００ｒｐｍで６０秒）する。その後、１５０℃のホットプレートで３分間プリベークを行い、電子線レジストをコートした基板に電子線描画装置を用いて露光、パターニング後、現像液に６０秒浸漬して現像を行う。なお、構造色として視認される色に対応する可視光の波長に基づいて微細凹凸部３２４の配列周期を決定した場合、つまり構造色の発色を決めるパラメータとして微細凹凸部３２４の配列周期を用いた場合、パターニング時のパターン構造の配列周期を配列周期決定工程で決定した配列周期に基づいて決定する。現像後、混酸クロムエッチング液に約６０秒浸し、露出しているＣｒのみを選択的に溶かすことでマスク（フォトマスク）を作製した。 (Step 1) In order to form the fine concavo-convex structure 320 on the surface of the base material 32, a mask in which a pattern structure is arranged at a constant cycle is formed (mask forming step).
First, chromium (Cr) is deposited to a thickness of about 80 nm on a mask formation substrate (silicon substrate) using a sputtering apparatus. Next, a positive type electron beam resist is spin coated (3 seconds at 300 rpm, then 60 seconds at 4000 rpm) on the chromium film. Thereafter, pre-baking is performed for 3 minutes on a hot plate at 150 ° C., the substrate coated with the electron beam resist is exposed and patterned using an electron beam drawing apparatus, and then it is immersed in a developer for 60 seconds to develop. When the arrangement cycle of the fine concavo-convex portion 324 is determined based on the wavelength of visible light corresponding to the color visually recognized as the structural color, that is, the arrangement cycle of the fine concavo-convex part 324 is used as a parameter for determining the coloration of the structural color. In this case, the arrangement period of the pattern structure at the time of patterning is determined based on the arrangement period determined in the arrangement period determination step. After development, it was immersed in a mixed chromium acid etching solution for about 60 seconds to selectively dissolve only the exposed Cr, thereby producing a mask (photomask).

（工程２）マスクを金属または半導体材料で形成された基板上に配置し、基板をエッチングする（エッチング工程）。
本実施の形態では、上記基板として単結晶シリコン基板を使用する。この基板をアセトン、メタノールの順に５分間超音波で洗浄し、基板上にポジ型フォトレジストをスピンコート（３００ｒｐｍで３秒、のち５０００ｒｐｍで６０秒）する。つぎに、９５℃のホットプレートで９０秒プリベークする。これにより、レジストに含まれる有機溶剤を蒸発させて基板との密着性を向上させることができる。つづいて、フォトレジストをコートした基板にマスクアライナーと工程１で作製したフォトマスクを用いて露光を行い、現像液に浸すことで露光した箇所を溶出させてパターニングを行う。
パターニング後、ドライエッチング装置（パッシベーションガス：Ｃ_４Ｆ_８，８０ｓｃｃｍ，エッチングガス：ＳＦ_６，１３０ｓｃｃｍ，ボッシュプロセス）を用いて、基板のエッチングを行い、鋳型（シリコン鋳型）を作製する。なお、構造色として視認される色に対応する可視光の波長に基づいて微細凹凸部３２４の凹凸高さを決定した場合、つまり構造色の発色を決めるパラメータとして微細凹凸部３２４の凹凸高さを用いた場合、基板のエッチング時間を適宜制御することにより、微細凹凸部３２４の凹凸高さを凹凸高さ決定工程で決定した凹凸高さと一致させることができる。
また、上記工程１および工程２（鋳型形成工程）では、フォトリソグラフィ技術を用いて微細凹凸構造を有する鋳型を作製する場合について説明したが、本発明にかかるゴム部材の製造方法はこれに限らず、従来公知の様々な手法を適用可能である。 (Step 2) A mask is disposed on a substrate formed of metal or semiconductor material, and the substrate is etched (etching step).
In this embodiment mode, a single crystal silicon substrate is used as the substrate. The substrate is ultrasonically washed with acetone and methanol in this order for 5 minutes, and a positive photoresist is spin coated (3 seconds at 300 rpm, then 60 seconds at 5000 rpm) on the substrate. Next, pre-bake for 90 seconds on a 95 ° C. hot plate. Thereby, the organic solvent contained in the resist can be evaporated to improve the adhesion to the substrate. Subsequently, the photoresist-coated substrate is exposed using a mask aligner and the photomask prepared in the step 1, and the substrate is immersed in a developing solution to elute the exposed portions for patterning.
After patterning, the substrate is etched using a dry etching apparatus (passivation gas: C ₄ F ₈ , 80 sccm, etching gas: SF ₆ , 130 sccm, Bosch process) to produce a mold (silicon mold). In addition, when the asperity height of the fine asperity portion 324 is determined based on the wavelength of visible light corresponding to the color visually recognized as a structural color, that is, the asperity height of the asperity portion 324 is used as a parameter for determining the coloration of the structural color. When used, by appropriately controlling the etching time of the substrate, the asperity height of the fine asperity portion 324 can be made to coincide with the asperity height determined in the asperity height determination step.
In the above-mentioned step 1 and step 2 (mold formation step), although the case of producing a mold having a fine concavo-convex structure using a photolithographic technique has been described, the method of producing a rubber member according to the present invention is not limited thereto. A variety of conventionally known methods can be applied.

（工程３）エッチングした基板（鋳型）に未加硫ゴムを着接し、未加硫ゴムを加硫してゴム表面に微細凹凸構造を転写する（転写工程）。
シリコン鋳型に未加硫のゴムを載せ、８０℃で１０分間軟化させた後にプレスし、１６０℃で１０分程度加硫した。
加硫後、シリコン鋳型から剥がしとり、ゴム表面（基材３２表面）に微細凹凸構造３２０が転写されていることを確認した。微細凹凸構造３２０が形成されている領域は、基材３２表面上の他の領域（平坦面領域）とは異なる色、すなわち微細凹凸構造３２０による構造色で視認される。 (Step 3) An unvulcanized rubber is applied to the etched substrate (mold), and the unvulcanized rubber is vulcanized to transfer the fine concavo-convex structure on the rubber surface (transfer step).
An unvulcanized rubber was placed on a silicone mold, softened at 80 ° C. for 10 minutes, and then pressed, and vulcanized at 160 ° C. for about 10 minutes.
After vulcanization, the silicon mold was peeled off, and it was confirmed that the fine concavo-convex structure 320 was transferred to the rubber surface (surface of the base material 32). The area in which the fine concavo-convex structure 320 is formed is visually recognized in a color different from that of the other area (flat surface area) on the surface of the base material 32, that is, the structural color by the fine concavo-convex structure 320.

（工程４）
基材３２の微細凹凸構造３２０が形成された領域の表面に、発色層３４となるアクリル系塗料をエアブラシで塗布した。なお、塗料の塗布に用いる器具は、エアブラシの他、スピンコートや筆など一般的な方法を用いることが出来る。 (Step 4)
An acrylic paint to be a color forming layer 34 was applied by an air brush on the surface of the region of the base 32 where the fine uneven structure 320 was formed. In addition to the air brush, a general method such as a spin coat or a brush can be used as an apparatus used for applying the paint.

図４は、上記のように作成した構造色発色部材３０の視認評価結果を示す表である。
図４では、発色層３４の厚みを変えた４つの実施例（実施例１〜実施例４）を示し、比較例として偏向反射層３４を設けない場合の結果とともに示した。
発色層３４の厚みは、基材３２の微細凹凸部３２４の上面３２６（基材３２の表面３２８から突出する凸部の頂点）から、基材３２の表面３２８と反対方向への厚みとした。実施例１は発色層３４の厚さを０．８μｍ、実施例２は３．０μｍ、実施例３は３０．０μｍ、実施例４は８０．０μｍとした。
なお、発色層３４の厚みはＳＥＭ（Scanning Electron Microscope：走査型電子顕微鏡）により測定した。 FIG. 4 is a table showing the visual evaluation results of the structural color coloring member 30 created as described above.
FIG. 4 shows four examples (Examples 1 to 4) in which the thickness of the color forming layer 34 is changed, and also shows the result in the case where the deflection reflective layer 34 is not provided as a comparative example.
The thickness of the color forming layer 34 is a thickness in the direction opposite to the surface 328 of the base material 32 from the upper surface 326 (the apex of the protrusion projecting from the surface 328 of the base material 32) of the fine uneven portion 324 of the base material 32. In Example 1, the thickness of the coloring layer 34 was 0.8 μm, Example 2 was 3.0 μm, Example 3 was 30.0 μm, and Example 4 was 80.0 μm.
The thickness of the coloring layer 34 was measured by SEM (Scanning Electron Microscope: scanning electron microscope).

比較例では、様々な波長の光が反射することで構造色発色部材３０が虹色に視認された（評価×）。実施例１では、構造色発色部材３０の一部に他の色が見えるものの、比較例よりも単色に視認された（評価△）。また、実施例２から４では、構造色発色部材３０が単色に視認された（評価〇）。
このように、構造色を発色する基材３２の表面に発色層３４を形成することにより、構造色が単一の色相で視認されることが確認された。
なお、発色層３４の厚さは、０．８μｍ以上８０．０μｍとするのが好ましい。これは、発色層３４が薄すぎると発色せず、また厚すぎると光を透過しなくなったり剥離したりするためである。 In the comparative example, by reflecting light of various wavelengths, the structural color coloring member 30 was visually recognized as iridescent (evaluation x). In Example 1, although other colors were visible in a part of the structural color coloring member 30, they were visually recognized as a single color than the comparative example (Evaluation Δ). Moreover, in Examples 2 to 4, the structural color coloring member 30 was visually recognized in a single color (Evaluation O).
As described above, it was confirmed that the structural color is visually recognized in a single hue by forming the coloring layer 34 on the surface of the base material 32 that develops the structural color.
The thickness of the coloring layer 34 is preferably 0.8 μm or more and 80.0 μm. This is because if the coloring layer 34 is too thin, it does not develop color, and if it is too thick, it does not transmit light or peels off.

以上説明したように、実施の形態にかかる構造色発色部材３０は、微細凹凸構造３２０により構造色を発色する基材３２に所定厚さの発色層３４を積層したので、微細凹凸構造３２０および発色層３４が設けられた領域を単一の色相で視認可能とすることができる。
例えば、本実施の形態のように、構造色を用いて車両用タイヤ１０にロゴマーク２０４を付す場合、通常ロゴマーク２０４に使用されているメーカーのコーポレートカラーを単一色で視認させることができ、ロゴマーク２０４およびコーポレートカラーの認知度向上や統一したブランドイメージの確立を図る上で有利となる。
また、構造色が複数色で視認される場合と比較して、構造色が形成されている箇所と、構造色が形成されていない箇所との境界を明瞭に区別可能となり、構造色で示す情報の認識精度を向上させる上で有利となる。 As described above, in the structural color coloring member 30 according to the embodiment, since the coloring layer 34 of a predetermined thickness is laminated on the base material 32 that develops the structural color by the fine concavo-convex structure 320, the fine concavo-convex structure 320 and the coloring The area provided with the layer 34 can be visible in a single hue.
For example, when the logo mark 204 is attached to the vehicle tire 10 using the structural color as in the present embodiment, the corporate color of the manufacturer usually used for the logo mark 204 can be viewed in a single color. This is advantageous in improving the recognition of the logo mark 204 and the corporate color and establishing a unified brand image.
In addition, as compared with the case where the structural color is visually recognized in a plurality of colors, the boundary between the portion where the structural color is formed and the portion where the structural color is not formed can be clearly distinguished, and the information indicated by the structural color This is advantageous in improving the recognition accuracy of

なお、本実施の形態では、微細凹凸部３２４の形状を円柱形の突起としたが、これに限らず、構造色を表示するための構造として知られる従来公知の様々な形状を適用可能である。例えば微細凹凸部３２４の形状を、円錐状の突起や格子状の突起としてもよい。また、微細凹凸構造３２０をゴム表面に形成された孔や格子状の溝としてもよい。この場合も、孔の形状は例えば円筒形や円錐形などであってもよく、さらには円錐形に形成した孔の底部（円錐の頂点）に微粒子等を配置してもよい。
また、本実施の形態では、本発明に係る構造色発色部材３０を車両用タイヤ１０に適用した例について説明したが、これに限らず、従来公知の様々なゴム部材、特に製造工程で加硫を行う部材に適している。
また、本実施の形態では、ロゴマーク２０４のみを構造色発色部材３０で表示するものとしたが、これに限らず、車両用タイヤ１０のサイドウォール部１２に表示される他の情報についても構造色発色部材３０で表示するようにしてもよい。また、車両用タイヤ１０の全体に構造色発色部材３０を形成し、車両用タイヤ１０全体が特定の色で視認されるようにしてもよい。
また、本実施の形態では、車両用タイヤ１０のサイドウォール部１２に表示される情報に本発明を適用したが、これに限らず車両用タイヤ１０の他の箇所に表示される情報に本発明を適用してもよい。 In the present embodiment, although the shape of the fine concavo-convex portion 324 is a cylindrical protrusion, the present invention is not limited thereto, and various conventionally known shapes known as a structure for displaying a structural color can be applied. . For example, the shape of the fine uneven portion 324 may be a conical protrusion or a lattice-like protrusion. Further, the fine concavo-convex structure 320 may be a hole formed in the rubber surface or a lattice-like groove. Also in this case, the shape of the hole may be, for example, a cylindrical shape, a conical shape, or the like, and furthermore, fine particles or the like may be disposed at the bottom (the apex of the cone) of the hole formed conically.
Moreover, although the example which applied the structural color coloring member 30 which concerns on this invention to the tire 10 for vehicles was demonstrated in this Embodiment, it is not restricted to this, Various rubber members conventionally well-known in particular are vulcanized by a manufacturing process. Suitable for members that
Further, in the present embodiment, only the logo mark 204 is displayed by the structural color coloring member 30, but the present invention is not limited to this, and the other information displayed on the sidewall portion 12 of the vehicle tire 10 is also structured. It may be displayed by the color developing member 30. Further, the structural color coloring member 30 may be formed on the whole of the vehicle tire 10 so that the whole of the vehicle tire 10 can be visually recognized in a specific color.
Further, in the present embodiment, the present invention is applied to the information displayed on the sidewall portion 12 of the vehicle tire 10, but the present invention is not limited to this. May apply.

１０車両用タイヤ
１２サイドウォール部
３０構造色発色部材
３２基材
３２０微細凹凸構造
３２４微細凹凸部
３４発色層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tire for vehicle 12 Side wall part 30 Structural color coloring member 32 Base material 320 Fine concavo-convex structure 324 Fine concavo-convex part 34 Colored layer

Claims

A base on which a micro-relief structure having a constant arrangement cycle is formed on at least a part of the surface, and a structural color is developed by the micro-relief structure;
A planar color layer laminated in contact with the top of the convex portion of the fine concavo-convex structure ;
The area provided with the fine concavo-convex structure and the color forming layer is viewed with a single hue,
A structural color developing member characterized in that

The color forming layer is at least one of a substance that absorbs a specific wavelength component of incident light and makes the hue of the wavelength component visible, or a substance that emits electrons when excited by absorption of a specific wavelength component of the incident light. Contains
The structural color developing member according to claim 1, characterized in that:

The thickness of the color forming layer is 0.8 μm or more and 80 μm or less.
The structural color coloring member according to claim 1 or 2, characterized in that

The base material is formed to include a black material, and the area other than the fine asperity structure is visually recognized as black.
The structural color coloring member according to any one of claims 1 to 3, characterized in that

The substrate is formed of a soft polymer material.
The structural color developing member according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:

The substrate is formed to include a rubber composition.
A structural color developing member according to claim 5, characterized in that:

A tire formed using the structural color coloring member according to any one of claims 1 to 6.