[发明专利]显色虹彩薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及多层共挤出光反射薄膜，该薄膜具有光干涉引起的窄反射带。当反射带出现在可见波长范围内时，薄膜为虹彩的。同样，当反射带落在可见波长范围之外时，薄膜要么反射紫外光，要么反射红外光。这种多层薄膜及其制备方法在现有技术中是公知的，如在美国专利US3565985，3759657，3773882和3801429和其它专利中都已公开。

这种多层薄膜包括透明热塑性树脂材料的多个基本平行的层，其中连接的相邻层具有折射率至少相差约0.03的不同树脂材料。此薄膜至少包含10层，更常见地，包含至少35层，优选至少包含70层。

薄膜各层都很薄，通常为约30至500nm，优选约50-400nm，这样在从很多界面反射的光波中造成相干涉。依据层的厚度和聚合物的折射率，一个主要的波长带被反射，而余下的光透过薄膜，反射波长与一对薄膜层的光厚度之和成比例。

反射光的多少和色彩强度取决于两个折射率之间的差别、层的光厚度的比例、层数和厚度均匀性。若折射率相同，则自两层界面之间完全无反射，对于多层虹彩薄膜，连接的相邻层的折射率至少相差0.03，优选至少相差0.06或更多。对于第一级反射，当层的光厚度相等时，反射光最强，尽管当两光厚度的比落入5∶95和95∶5之间可得到合适的强反射光。少于10层时可获得明显的色彩反射。然而，要达到最大的色彩强度，需要具有35至1000层或甚至更多层。高色彩强度与相对窄的反射带和在其峰位时具有强反射光相关。应当认识到，虽然为方便起见，这里使用了术语“色彩强度”，但是同样的考虑适用于紫外和红外范围内看不见的反射。

这种多层薄膜可用骤冷辊流延工艺制备，此工艺中使用单集料管平薄膜模头和与之配合的供料头，该供料头从两个或多个挤出机的每一个中收集熔体并将其排列成需要的层型。供料头已经在美国专利US3565985和3773882中公开，此供料头可用于形成两组分(即：ABAB…)交替的层；三组分(例如ABCABCA…或ACBACBC…)交替层或更多组分交替层。很窄的多层流流过单集料管平膜模头，在模中各层同时在模的宽度方向展宽并变到与最终模出口厚度一样薄。层数及层的厚度分布可通过插入不同供料头模加以改变。通常，最外层或片材各边上的层要比其它层厚。这种厚的表皮层可由构成光学芯组分中的一种组成；可以是与用于带来需要的机械、热密封或其它性能不同的聚合物；也可以是这些聚合物的结合。

虹彩薄膜方面最近的一些进展公开于美国再公告专利US31780；4937134；和5089318中。美国再公告专利31780公开了使用热塑性对苯二酸酯聚酯或共聚酯树脂作为体系的高折射率组分。弹性体干涉薄膜的形成公开于美国专利US4937134中，其中所有的树脂材料为特定热塑性聚氨酯、聚酯嵌段酰胺或柔性共聚酯。美国专利5089318公开了包括至少大体相互平行的10层膜的多层反光透明热塑性树脂薄膜，其中连接的相邻层具有折射率至少相差约0.03的不同透明热塑性树脂材料，并且树脂材料中至少一种为工程热塑性弹性体树脂。

已需要将色彩包括在这些虹彩薄膜中以使其外表增加新的内容。这些色彩可加强或改变虹彩薄膜的反射或透过色彩。此外，在随观察角度改变虹彩的同时，非虹彩保持不变，因此可观察到的色彩将会基于虹彩和非虹彩组分的结合显著改变。不幸的是，将非虹彩色加入虹彩薄膜中证明难以掌握。在讨论塑料颜料时，将染料和颜料区别开很重要。在主要加工条件下，颜料实质上不溶于塑料，而染料是可溶的。