CN102666093A - 双波长反射多层膜 - Google Patents
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Abstract
双波长反射多层膜,其包括反射层部分,所述反射层部分由交替层叠的至少一个树脂层A和至少一个树脂层B组成,树脂层A和B具有彼此不同的折射率且其厚度的标准差范围为6~30nm,其中所述多层膜的f比值为0.01~0.99,其能够以一个层叠件的形式反射两个可见光波长区域。
Description
技术领域
本发明涉及能够以一个层叠件形式反射两个可见光波长区域的多层膜。
背景技术
具有多层结构的反射膜可以反射特定波长的光、全部可见光区域或红外射线,或者产生偏振光,并且其已经被广泛用于包装、工业和显示用途。
这种反射多层膜利用了各组成层的光反射和干涉特性。基于该原理,为了反射波长(λ)的特定光,通常将折射率彼此不同的若干树脂层层叠成λ/4的总厚度。
此外,为了反射至少两种光波长,已经采用了将满足各自反射特性的至少两个层叠件结合的方法。例如,参见图1,通过分别制造用于反射第一光波长(λ1)的第一λ1/4厚层叠件(“层叠件1”,11)和用于反射第二光波长(λ2)的第二λ2/4厚层叠件(“层叠件2”,12),并且将两个层叠件结合,从而获得常规的双波长反射多层膜(1)。
但是,常规方法中根据波长数将若干层叠件结合的问题是其要求复杂的设备和工艺。
发明概述
因此,本发明的一个目的是提供多层膜,所述多层膜能够以一个层叠件形式反射两个可见光波长区域。
本发明提供双波长反射多层膜,其包括反射层部分,所述反射层部分由交替层叠的至少一个树脂层A和至少一个树脂层B组成,树脂层A和B分别具有彼此不同的折射率,且其厚度的标准差范围为6~30nm,其中:
多层膜的f比值为0.01~0.99,所述f比值通过式(I)计算:
d1/(d1+d2)(I)
其中,d1和d2分别为树脂层A和B的光学厚度。
附图说明
结合附图,本发明的以下说明将使本发明的以上和其它目的及特点变得更加明显,其中附图分别显示:
图1:根据常规技术的一个实施方案的双波长反射多层膜的截面视图;
图2:根据本发明的一个实施方案的双波长反射多层膜的截面视图;
图3~6:分别为实施例1~4中制备的多层膜的反射光谱;和
图7~10:分别为比较例1~4中制备的多层膜的反射光谱。
发明详述
本文所用的术语“厚度”指树脂层的实际物理厚度;术语“光学厚度”指由通过树脂层的光所检测的厚度,其中光学厚度约等于用树脂层的厚度乘以其折射率所获得的值。
本发明是基于分振幅干涉系统(amplitude splitting interferencesystem)的原理。使由树脂层A和B之间的折射率差异所产生的光干涉最大化的条件(光学厚度d1和d2)可以由式(II)表示:
d1=(2m+1)×λf/4,d2=(2m’+1)×λf/4 (II)
其中,d1和d2分别是树脂层A和B的光学厚度(nm);
m和m’各自独立地为0或以上的整数;和
λf和λf’各自独立地为被反射的光的波长。
由式(II)可以理解,尽管树脂层的厚度不变,但m或m’值的增加会连续发生反射峰。其中,通常来讲,由于两个反射峰第一峰(最高峰)和第二峰(除第一峰外的最高峰)之间的宽间隙,它们并不同时位于可见光区域内。因此,本发明使第一峰和第二峰都接近可见光区域,从而当从正面观察膜时,可使两个峰或其部分光谱位于可见射线区域内。
因此,本发明的多层膜可以选择性地反射范围为400~700nm的可见光波长。例如,当以正面为基准在约15°以内的角度观察时,其可以同时反射红色(600~700nm波长区域)和蓝色(400~470nm波长区域),反射两种光的混合色,即粉色。此外,当观察角度以正面为基准超过15°时,蓝色波长区域(400~470nm)的峰逐渐消失,且红色波长区域(600~700nm)的峰逐渐迁移到较低的波长区域(500~600nm),这导致反射黄色和绿色之间的颜色。
优选地,本发明的多层膜可以通过包括第一峰或其部分光谱而在600~700nm波长区域具有50%或更高的最大反射率,以及通过包括第二峰或其部分光谱而在400~470nm波长区域具有30%或更高的最大反射率。
此外,当以正面为基准在约15°以内观察时,本发明的多层膜在反射光谱上在CIE色度系统中可以具有至少10的“a*”值和至多-6的“b*”值。
图2显示了根据本发明的一个实施方案的多层膜。本发明的双波长反射多层膜(2)包括反射层部分(21),所述反射层部分(21)由交替层叠的至少一个树脂层A(23)和至少一个树脂层B(24)组成,并且其还可以在反射层部分(21)的一面或双面上包括保护层(22)。
本发明的多层膜的特征在于,树脂层A和B各层的厚度在适当范围内变化,而非保持不变。当各树脂层的厚度不变时,不能使第一峰和第二峰之间的距离变窄。因此,在本发明中,树脂层A和B的厚度的标准差范围应当为6~30nm,优选为10~20nm,更优选为约15nm。当标准差小于6nm时,反射光谱的边缘尾过短,即峰和其边缘之间的下降太急剧,这样不能将第一峰或其部分和第二峰或其部分引导到可见光区域内。当标准差大于30nm时,反射光谱的边缘尾太长,即峰和其边缘之间的下降太缓和,这样不能提供明亮的颜色。
本发明的多层膜的特征在于,其f比值为0.01~0.99,优选0.33~0.66,其中f比值通过式(I)计算。
树脂层A与B的厚度比可为1:0.01~99,优选1:0.1~10,更优选1:0.5~2。
树脂层A和B各层的厚度范围可为30~500nm,优选50~250nm。在上述厚度范围内,第一峰可以位于700nm波长附近。
本发明的多层膜的总厚度范围可为10~100μm,优选10~30μm。优选地,不论其宽度和长度,膜的总厚度保持不变。例如,当膜的宽度或长度为5m或更小时,总厚度的标准差优选小于1.5μm,更优选小于0.7μm。
本发明的多层膜还可以包括保护层,所述保护层被层压在反射层部分的一面或双面上。保护层可以是树脂层A或B。优选地,如果反射层部分的露出面是树脂层A,可以在其上层压树脂层B作为保护层;如果露出面是树脂层B,可以在其上层压树脂层A作为保护层。
合适地,保护层的厚度范围为膜总厚度的约10~30%。在本发明中,保护层的厚度范围可为0.1~15μm,优选1~5μm。使用具有这样厚度的保护层为反射层部分带来改善的层均匀性。当保护层与反射层部分相比变得过厚时,反射层部分的层均匀性由于保护层的粘弹性变形而变差。
树脂层A和B之间的折射率差异可以为至少0.01,优选至少0.03,更优选至少0.13。这样的折射率差异可以源自所使用的树脂本身的折射率,或者源自通过定向处理而放大的折射率。优选地,如果折射率差异范围为0.03~0.13时,反射层部分可以由250~350层组成;如果其超过0.13,反射层部分可以由100~250层组成;如果其为至少0.01且小于0.03,反射层部分可以由500~1000层组成。
树脂层A和B各层可由选自下组的聚合树脂制成:聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)及其混合物,但并不限于此。
可以将层压形式的前驱体(precursory)未拉伸的片材进行双轴拉伸而获得本发明的膜,沿纵向的拉伸比例优选为2.0~5.0,更优选为3.0~3.7,且沿横向的拉伸比例优选为2.0~5.0,更优选3.0~4.5。
本发明的双波长反射多层膜可以以一个层叠件形式反射两个可见光区域。例如,当从接近正面观察时,其可以反射红色和蓝色的混合色,即粉色。同时,随着观察角度变大,蓝色逐渐消失且红色逐渐改变为黄色和绿色之间的颜色。因此,本发明的膜可以有利地用于包装、工业和显示用途。
在实施例中进一步描述和说明本发明,但是所述实施例不用来限制本发明的范围。
实施例1
将聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)和聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)分别用作树脂层A和B的成分树脂。用挤出机分别将PET和PMMA熔融挤出。将所挤出的树脂引入到装配有多个供料管的多层进料区内,以分别产生73层树脂层A和72层树脂层B,并将其交替层叠,从而制备以树脂层A作为最外层的145层层压件。在该操作中,允许各树脂层在预先设计的供料管道中通过具有不同体积的分区。所产生的树脂层A和B的平均厚度分别为136nm(标准差:15nm)和91nm(标准差:15nm)。
将由此所获得的层压件双轴拉伸,从而获得平均f比值为0.619的多层膜。f比值是基于树脂层A和B的光学厚度用式(I)计算的,所述光学厚度通过用层厚度乘以折射率获得。
实施例2
除交替层叠树脂层A和B以制备99层层压件外,重复实施例1的步骤,以获得平均f比值为0.602的多层膜。所产生的树脂层A和B的平均厚度分别为148nm(标准差:14nm)和92nm(标准差:14nm)。
实施例3
除交替层叠树脂层A和B以制备289层层压件外,重复实施例1的步骤,以获得平均f比值为0.641的多层膜。所产生的树脂层A和B的平均厚度分别为144nm(标准差:15nm)和89nm(标准差:18nm)。
实施例4
除交替层叠树脂层A和B以制备145层层压件外,重复实施例1的步骤,以获得平均f比值为0.680的多层膜。所产生的树脂层A和B的平均厚度分别为136nm(标准差:20nm)和71nm(标准差:18nm)。
比较例1~4
除将树脂层A和B的标准差调整为5nm外,分别重复实施例1~4的步骤,以获得各自的多层膜。
表1中显示了实施例1~4和比较例1~4中所获得的多层膜的组成。采用Abbe折射计测定通过用单挤出机熔融挤出并拉伸而形成的各个树脂层的折射率。
表1
试验例
将实施例1~4和比较例1~4中获得的每个多层膜切成30mm(长)×30mm(宽)的片材,并进行清洗以去除其两个面上的污染物。将由此所获得的膜样品应用于分光光度计(Hunter AssociatesLaboratory,UltraScan PRO)以测定其在CIE色度系统(光源:C,观察角度:10°,测定面积:19mm2,以及包括镜面的模式)中的“L*”、“a*”和“b*”值。
表2中显示了由此获得的反射色调值和在正面用裸眼观察到的颜色,图3~10中描绘了各自的反射光谱。
表2
由表2可以看出,当从接近正面观察时,实施例中所获得本发明的多层膜与比较例中所获得的膜不同,本发明的多层膜同时反射红色(600~700nm波长区域)和蓝色(400~470nm波长区域),反射两种光的混合颜色,即粉色,这表明本发明的膜具有优异的视觉效果。
虽然用以上具体实施方案描述了本发明,应当了解本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和改变,所述修改和改变也落入由所附权利要求限定的本发明的范围内。
Claims (13)
1.双波长反射多层膜,其包括反射层部分,所述反射层部分由交替层叠的至少一个树脂层A和至少一个树脂层B组成,树脂层A和B分别具有彼此不同的折射率且其厚度的标准差范围为6~30nm,其中:
多层膜的f比值为0.01~0.99,所述f比值通过式(I)计算:
d1/(d1+d2) (I)
其中,d1和d2分别为树脂层A和B的光学厚度。
2.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其在600~700nm波长区域的最大反射率为50%或更高,在400~470nm波长区域的最大反射率为30%或更高。
3.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,当以正面为基准在15°以内的角度观察时,在反射光谱上其在CIE色度系统中的“a*”值至少为10且“b*”值至多为-6。
4.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其中树脂层A与B的厚度比为1:0.01~99。
5.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其中树脂层A和B各层的厚度范围为50~250nm。
6.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其总厚度范围为10~100μm。
7.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其中当其宽度或长度小于5m时,其总厚度的标准差小于1.5μm。
8.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其还包括保护层,所述保护层被层压在所述反射层部分的一面或双面上,保护层的厚度范围为0.1~15μm。
9.根据权利要求8所述的双波长反射多层膜,其中所述保护层为树脂层A或B。
10.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其中所述反射层部分由250~350层组成,且树脂层A和B之间的折射率差异范围为0.03~0.13。
11.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其中所述反射层部分由500~1000层组成,且树脂层A和B之间的折射率差异至少为0.01且小于0.03。
12.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其中所述树脂层A和B各层由选自下组的聚合树脂制成:聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)(PBT)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚乳酸(PLA)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)及其混合物。
13.根据权利要求1所述的双波长反射多层膜,其通过双轴拉伸前驱体未拉伸的片材而获得,纵向拉伸比率为3.0~3.7,且横向拉伸比率为3.0~4.5。
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