[发明专利]非镜面虹彩膜

说明书

发明背景

含有具有不同折光指数的两种聚合物的交替层的多层塑料膜在各层具有合适的厚度时是虹彩的。这类膜描述在授予Cooper、Shetty和Pinsky的美国专利No.Re 31,780和均授予Shetty和Cooper的美国专利No.5,089,318和美国专利No.5,451,449(它们经此引用并入本文)以及其它专利中。虹彩色通过光干涉现象产生。交替聚合物层对儿构成光学芯。通常，最外层或表层比光学芯中的层要厚。这种较厚的表层可以由光学芯中的组分之一构成，或可以是用于赋予所述膜所需物理、机械或其它性质的不同聚合物。

该多层膜由多个大致平行的透明热塑性树脂材料层构成，其中毗邻层是折光指数相差至少大约0.03的不同树脂材料。该膜含有至少10层，更通常至少35层，优选至少大约70层。

该膜的各层极薄，通常大约30至500纳米，优选大约50-400纳米，这造成从许多界面反射的光波的相长干涉。根据层厚度和聚合物的折光指数，反射一个主波长带，其余光透过该膜。反射的波长与层对儿的光学厚度之和成比例。

反射光的量(反射度)和颜色强度取决于两个折光指数之差、取决于层的光学厚度的比率、取决于层数和取决于厚度均匀性。如果折光指数相同，则完全没有来自层间界面的反射。在多层虹彩膜中，毗邻层的折光指数相差至少0.03，优选相差至少0.06或更大。对一级反射而言，尽管当两个光学厚度的比率在5∶95和95∶5之间时可以实现合适的高反射度，但当层的光学厚度相等时，反射度最高。少至10层时获得明显的颜色反射。但是，对最高颜色强度而言，需要具有35至1,000层或甚至更多层。高颜色强度与相对较窄并在其峰处具有高反射度的反射带相关联。应该认识到，尽管在此为方便起见使用术语“颜色强度”，但相同考虑事项也适用于在紫外和红外范围内的不可见反射。

可以通过骤冷辊流延技术制造多层膜，其中使用与进料部件(feedblock)(其收集来自两个或更多个挤出机各自的熔体并将它们排列成所需层型式)联合的传统单歧管平膜模头。例如在美国专利Nos.3,565,985和3,773,882中描述了进料部件。进料部件可用于形成双组分(即ABAB...)；三组分(例如ABCABCA...或ACBCACBC...)；或更多组分的交替层。极窄的多层流流过单歧管平膜模头，在此这些层同时铺展至模头宽度并变薄至最终模头出口厚度。可以在插入不同的进料部件模块时改变层数和它们的厚度分布。通常，片材各面上的最外层比其它层厚。这种较厚的表层可以由构成光学芯的组分之一构成；可以是用于赋予合意的机械、热密封或其它性质的不同聚合物；或可以是这些的组合。

虹彩膜的一些近期发展描述在美国专利Nos.Re.31,780；4,937,134；和5,089,318中。美国专利No.Re.31,780描述了使用热塑性对苯二甲酸酯聚酯或共聚酯树脂作为该体系的高折光指数组分。在美国专利No.4,937,134中描述了弹性体干涉膜的形成，其中所有树脂材料都是特定的热塑性聚氨酯、聚酯嵌段酰胺或挠性共聚酯。美国专利No.5,089,318公开了由至少10个大致平行的层构成的改进的多层反光透明热塑性树脂膜，其中毗邻层为折光指数相差至少大约0.03的不同透明热塑性树脂材料且树脂材料中的至少一种是工程热塑性弹性体树脂。

当在积分球分光光度计上测量典型纳米层虹彩膜的颜色时，在测量中肯定包括镜面反射光，或完全测不出颜色(包括镜面反射的仪器构造)。这归因于这些膜结构的设计和特性以及光折射和反射的物理学。目前没有在非镜面角可见镜面反射色的市售纳米层虹彩膜。

发明概述

本发明涉及新型虹彩膜，其中在非镜面角可见镜面反射色。这实现之前用现有技术的虹彩膜不可实现的用途和外观。

通过含有两种具不同折光指数的聚合物的交替层且本领域中已知的多层塑料膜的表面和/或整个结构的改进，实现了这种新的光学效果。这种改进(被认为是该膜的并列层的平面性的改变)改变了光在进入和离开典型纳米层虹彩膜结构时的角度。这种改进使该反射的相长干涉部分变向而偏离镜面角/该发射的镜面光泽部分。提供了几种将多层膜改进的方法。

附图详述

图1是显示现有技术的多层虹彩膜的反射性质的示意图。

图2是显示本发明的的虹彩膜的反射性质的示意图。

图3是从现有技术的虹彩膜上反射的光的测量。

图4是从本发明的虹彩膜上反射的光的测量。

图5是使用固定在25°角的光源的情况下，从现有技术的虹彩膜和本发明的虹彩膜上反射的光的测量。

图6是作为在现有技术的虹彩膜和本发明的虹彩膜上的测量角度的函数的L值的测量。