CN1040168A - 全反射薄膜材料 - Google Patents

Abstract

一种薄膜材料，适宜用作例如印刷材料或包装材料，该薄膜材料由无色或有色透明的热塑性聚合物组成，该薄膜的一个表面模塑成不平坦形状，从而使从平坦表面入射到该薄膜反面的光呈现全反射或近乎全反射现象。

Description

本发明涉及一种具有全反射或近乎全反射作用的薄膜材料，这种薄膜材料适合用作例如采用热塑性聚合物薄膜制取的印刷材料或包装材料。

印刷材料一般采用纸、塑料、铝箔及其层压制品或薄的铝板、铁板、玻璃板、纤维板等。但这些材料即使其表面经过加工也只能在同一平面上产生平面的印刷效果，于是对这样一种印刷基底材料的要求就提到议事日程上来了，用这种印刷基底材料可得出与那种平面印刷效果不同的印刷效果。

另一方面，包装材料一般是由诸如纸、塑料、铝箔之类的材料及其层压制品和薄的铝板、铁板和玻璃板以及各种市面上广泛出售的那些包装材料制成的。但这些包装材料有优点也有缺点，各有各的形形色色的问题。举例说，玻璃制成的容器从卫生和将内容物与外界空气隔绝的观点来看是理想的，但它重量大，易破，因而其用途有限，而且除用作特殊用途之外，一般是不希望大量生产的。另一方面，铝质和铁质等的金属罐，其储存内容物的能力和将内容物与外界空气隔绝的能力都是优异的，而且质轻，但在回收和其对内表面涂层中所包含的低分子量组分含量的影响却成问题。有意要改变内容物时，要搞破这些坚硬的容器是有困难的，但有可能将盖卸下或用锐利的工具将金属罐搞破，而对这些行动的防范措施成了当务之急，目前在进行中。

相比之下，象纸、塑料和铝箔之类的基底材料，重量轻，且可用各种模制的方法制造，是供包装之用的极好材料，但它们对为使内容物变性而有意识地将包装加以破坏的行动却没有保护作用，对这些行动的防范措施目前也在进行中。

因此，本发明的目的是消除现有技术的上述缺点和提供一种具有全反射或近乎全反射作用适于用作例如印刷材料或包装材料的薄膜材料。

本发明的另一个目的是提供一种能解决上述问题（即只产生平面印刷效果的问题）的印刷材料，提供现有技术前所未有的一种新型的印刷效果。

本发明的另一个目的是提供一种能保护包装使其免受有意想使其内容物变性而对包装进行的破坏。

从下面的说明中即可了解本发明的其它目的和优点。

本发明提供这样一种薄膜材料，该薄膜材料包含一种无色或有色的透明热塑性聚合物薄膜，薄膜的一个表面模塑成不规则形状，以使从一平坦表面入射到薄膜反面上的光完全被反射或近乎完全被反射。

本发明还提供这样一种印刷材料，该印刷材料包含一种无色或有色的透明热塑性聚合物薄膜（例如30至200微米厚），薄膜的一个表面模塑成不规则形状，以使从一平坦表面入射到薄膜反面上的光完全被反射或近乎完全被反射，印刷则是在该薄膜的非模塑表面上进行的。

本发明还提供一种包装材料，该包装材料包含两层无色或有色透明热塑性聚合物的薄膜，该薄膜厚为（例如）30至200微米，各薄膜的一个表面在一个或多个方向上都模塑成不平形状，例如锯齿形或类似锯齿的形状，从而使从平坦表面入射到薄膜反面的光完全被反射，该薄膜系一个层叠到另一个上面，从而使两薄膜各自形状不平整的槽彼此形成某一所需角度。

本发明还提供这样一种包装材料，该包装材料包含两个无色或有色透明热塑性聚合物的薄膜，各薄膜的一个表面在一个或多个方向上都模塑成不平整形状，从而使从平坦表面入射到薄膜反面上的光完全被反射，薄膜的周边部分在减压情况下和在能呈现出莫尔条纹的状态下热封，所述材料显示出全反射现象，且脱离减压状态时莫尔条纹消失。

本发明中所用的“包装材料”一词是指自身能制成包装容器或制造外包装容器用的材料。

参看附图阅读下面的详细说明即能更好地理解本发明的内容。附图中：

图1是说明现有薄膜材料全反射作用的剖视图;

图2是两薄膜叠合成的复合薄膜的剖视图，该两薄膜叠合得使其不平整形状的各槽（例如锯齿状槽）相交成直角。

图3是采用图2所示薄膜材料制备成的容器的剖视图;

图4是一个带盖的瓶子的剖视图，其中密封用薄膜采用了图1所示的基底材料。

本发明中所使用的薄膜是借助于例如呈锯齿形或类似形状的雕刻辊加热模塑成显示全反射或近乎全反射性能的不平坦形状而获得的。就辊表面的形状而论，可采用模截面呈不平坦槽（例如平行雕刻的锯齿）的辊，或具有相同或类似形状按所要求的角度（例如直角或30至90度角）在表面上平行雕刻的辊。此外，即使要求形成不完全的全反射现象，也可以采用具有雕刻成任何所需形状的精细不平坦形薄膜。由此获得的薄膜能将入射到其光滑表面上或其附近的光完全加以反射，因而可提供具有高度光泽的表面。

可用于本发明的透明热塑性聚合物的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酯、聚氯乙烯、聚氨基甲酸乙酯、乙烯-乙烯醇共聚物和尼龙。

要用于本发明的热塑性聚合物薄膜，其厚度最好为例如30至200微米，更理想的情况为120至200微米，但在由拉制制取的热缩性薄膜的情况下，厚度最好为30至60微米。按本发明模塑的热塑性薄膜，其厚度可采用上述厚度。但当模制形状呈锯齿形时，在锯齿方向拉伸2至3倍的薄膜加热到150至200℃时会收缩，且显示出全反射现象，因此可提供上述具有新的印刷效果的热塑性薄膜，而不是通常所用的那种热缩性薄膜。

当根据本发明的第一方面进行印刷时，印制出来的图象在具有光泽呈现全反射或近乎全反射的塑料薄膜表面上的空间定位看起来是在反射光当中。此外，把印制好的薄膜经模塑的不平整表面层叠在纸或塑料薄膜表面上时，其色调低于全反射光，因而可获得呈现特有立体感的印刷材料。举例说，将本发明的薄膜层叠到黑纸或塑料薄膜上时就获得近似于铁的反射光，在灰色的情况下，则得到近似于铝的反射光。用本发明的系统作为包装材料时，通过选择对应于内容物的色调，可给出内容物的图象。

当印刷是在本发明的热塑性薄膜设有较难观察出来的若干针孔的光滑表面上进行且薄膜系层叠在现成容器上时，改变容器内的压力即有可能改变容器的形状。举例说，将加热到大约90℃的诸如咖啡或龙茶之类的水溶液灌进并封入一个容器中然后进行冷却时，体积会减少10至15%，因此在容器是塑料容器的情况下，纸会凹进去，于是失去了商业价值。但当将本发明的薄膜层叠到这些容器上时，则即使由于容器内的压力降低而发生变形，外界的空气也会通过诸针孔而流入薄膜与容器之间的间隙，从而使本发明的薄膜维持其正常形状，且即使不进行印刷，但由于存在全反射现象，因而也观察不出容器内部的变形。所述针孔的直径最好等于或小于1毫米，对一个容积为250ml的容器来说其数目为2至3个。

根据本发明的第二方面，包装材料是由两片上述薄膜材料构成的。

彼此有待加以层叠的两薄膜其不平整形状可彼此相同或不同。

在本发明的一个最佳实施例中，将两个只在一个方向上有平行形成的例如锯齿形横截面的槽的薄膜互相层叠，以使它们的槽彼此成任何所需角度（例如30°～90°）。

至于层叠薄膜的方法，可采用将两个薄膜紧密接触（例如在减压的情况下）然后对其周边部分进行热封的方法，或用粘结剂将两个薄膜部分粘贴的方法。粘贴薄膜可适当采用传统的热粘合法或热熔融粘合法。用经粘贴的复合薄膜制备包装容器时可采用现有技术通常采用的方法，例如切割、预模塑和热封等。

将液体灌入由本发明材料制成的包装容器并用例如注射针从外部开一个孔时，容器中的液体就会在包装容器的壁面的不平整叠合部分渗透所开的孔，于是容器的全反射现象会消失，即会失去光泽，同时透明度会增强。这样，就能即时清楚地发现这种行为。用层叠两个各具有形成象锯齿之类的不平整形状的表面并涂敷有铁盐（例如三氯化铁）和鞣酸或其衍生物的薄膜使一个层叠在另一个上的方法制取的复合薄膜，制备盛装液体用的容器，然后往其内灌水。用（例如）注射针从外部在容器上开一个孔时，水会渗入薄膜之间的间隙，于是容器的全反射现象会消失，光泽会消失，同时透明度增强，且颜色变黑，而这个行动就能马上觉察出来。

用热熔融法将粘贴好的复合薄膜粘贴在一个瓶口上，并将具有热熔性粘结剂的透明盖粘结到内侧中点或任何所希望粘结的地方时，盖子就表现出全反射现象，产生高光泽，但将盖打开时，粘贴好的薄膜就逐步沿其周边切开，且通过延伸而发皱，直至它全被剥开为止。薄膜被剥开时，因全反射而产生的光泽会消失，且透明度增加，从而变得有可能从上面观测内部，看看盖子是否已打开。

此外，在薄膜压成不平整状的花纹（例如锯齿状）的场合，如本发明所作的那样，则当两薄膜系彼此层叠得使经模塑的表面彼此接触或使模塑的表面层叠在未经模塑的平坦表面时，若压花加工的方向都相同或彼此近似，则会形成明显的莫尔条纹。将显示出莫尔条纹层叠好的薄膜置于减压下然后用热熔法密封其周边，如此制备成的层压薄膜会呈现全反射现象，而用针或尖利的器具将薄膜凿穿以解除减压状态时，若将各薄膜分开，则莫尔条纹便会消失。因此按上述方法就有可能防止这种行动。

拟用于本发明的热塑性聚合物薄膜其厚度如上所述最好取30至200微米，更理想的情况是取120至200微米。

此外，本发明的包装，从其结构就知道，是具有高度的热绝缘性能的，因而可用作盛装经冷却或加热物质的容器。此外，与金属罐或玻璃瓶不同，这种容器质轻，且其处理问题可通过燃烧加以解决，从而提供了现有技术前所未有的优良性能。

在上述的各种研究中，构成层压制品的两片塑料薄膜可以是同种的，也可以是不同种的，而采用利用其特性的复合薄膜时，可获得显著的效果。举例说，当本发明的包装容器，其里层采用聚对苯二甲酸乙酯薄膜、外层采用聚偏二氯乙烯薄膜时，外薄膜看上去光泽高，内表面则对饮料和食品非常安全，且它们不会变味。此外，当包装的是充有碳酸气的饮料时，二氧化碳通过透过内部薄膜而进入各薄膜之间的间隙，但外部的聚偏二氯乙烯薄膜对气体具有优异的阻挡性能，因此压力变得近乎等于形成平衡的内压，从而有可能使充有碳酸气的饮料维持3至4公斤/平方厘米的常压，历时约6个月之久。此外，当想要通过这类包装的壁注入外来物质时，容器内的液体会渗入所形成的孔，于是光泽消失，同时其透明度发生变化，故这种行动可即时而明确地查明。

现在再进一步通过下列实例说明本发明的内容，但这些例子决不意味着是对本发明的限制。

实例1

如图1所示，将厚约200微米的聚丙烯薄膜（1）的一个表面（2）在一个方向上模塑成类似锯齿的不平整形状，从而使其获得全反射，然后在光滑的非模塑表面上印制印刷图象（5）。如此得到的产品具有优美的令人喜爱的印刷效果，其中印制出来的图象是在通过全反射现象形成的反射光中观测到的。

实例2

当把图1得到的薄膜如图2所示的那样层叠到黑色薄膜（6）上时，就获得优美的令人喜爱的印刷品，其中印制出来的图象是在带类似铁的金属光泽的反射光中观测到的。

图3所示的液体容器是用图2所示的薄膜制备的，其中充有桔子汁。当用注射针刺穿该容器时，桔子汁就渗透两薄膜之间的间隙，从而使全反射现象消失，于是颜色变黑，这样就可以明确地发现这种行动。

实例3

作为市销纸质容器的代用品，一个具有实例1在印刷之前层叠到一纸质容器的白色原纸表面上且印有印刷图样的薄膜的容器能产生优美而令人喜爱的印刷效果，其中印制出来的图象可在乳白色全反射的光中看到。将本实例的纸质容器灌以桔子汁且用注射针刺穿该容器时，桔子汁就渗透纸与塑料薄膜之间的间隙，于是全反射现象消失，从而清楚地表明曾发生过穿刺容器的事件。

实例4

将100微米厚的聚丙烯薄膜模塑成象锯齿形之类的不平整形状，从而使其能产生全反射，然后沿锯齿单轴线方向上拉伸两倍。在由此获得的厚约50微米的薄膜的光滑表面上进行印刷，用该印刷薄膜缠绕容积为100毫升的聚苯乙烯制的容器并将其加热到150至170℃历时2秒钟使其收缩时，能得到优美的令人喜爱的容器，其中印制出来的图象是在全反射的乳白色光中看到的。

实例5

将聚对苯二甲酸乙酯制成的容积为250毫升的容器（圆筒形，厚约100微米）灌以咖啡水溶液并加热到大约80℃将其密封。该容器用本发明设有2个直径约1毫米的针孔的聚丙烯薄膜包上。起初，该容器呈圆筒形，但当将其搁置冷却到室温时，圆筒侧壁上就形成一个凹口。然后空气通过本发明薄膜的针孔流入间隙中，于是薄膜就恢复其原来的圆筒形，从而几乎看不出容器产生的变形，保持了其商业价值。

实例6

如图1所示，将厚约200微米的聚丙烯薄膜（1）的一个表面（2）在一个方向上模塑成类似锯齿的不规则形状，然后使两薄膜（5）和（6）如此模塑出来的表面彼此接触，如图2所示，并层叠起来，以使它们的方向相交成直角，再用由此得出的材料制备盛装液体用的筒形包装物，如图3所示。

从图3可以看出，该包装物由三部分组成，盖子（8）、侧面（9）和底部（10），且盖子（8）开有孔（11）。盖子（7）用热熔性粘结剂（13）粘附到孔（11）上，盖子（7）的主体包含同样的复合薄膜。剥开盖子（7）即可倒出容器中的液体。

由于全反射现象，容器的表面看起来不透明，光泽高，但若用注射针从外部刺穿薄膜时，则液体渗透两薄膜之间，于是全反射现象消失，且该部分的透明度提高，从而可清楚和容易地发现该穿刺行动。

实例7

如图4所示，用热熔性粘结剂（18）将聚丙烯复合薄膜（16）粘附到一瓶口上，再用设在盖子（14）内部的热熔性粘结剂制备瓶子（17），瓶子（17）具有复合薄膜（16）与盖（14）粘贴在一起的结构，上述复合薄膜（16）与具有图2所示结构的薄膜相同，只是实例2的构成部分较为理想，它有一个厚度为例如100微米的上部薄膜，而且易于延伸。在这种情况下，薄膜的光滑部分约为30微米，且在轻微应力的作用下会伸长。

旋开盖子（14）打开图（4）所示的瓶子（17）时，复合薄膜（16）上部分的中心部分显著伸长，且布满皱纹，由此清楚地显示出有人试图将盖（14）打开。此外，将盖（14）除掉并除去上部分带皱纹的薄膜时，下部薄膜表面就呈现出图2所示的状态，可以看到，透明度增加了，全反射现象消失了，从而清楚地显示出盖子曾一度被卸掉。

实例8

采用乙烯-乙烯醇共聚物〔EVAL，由Kuraray公司制造〕作为热塑性聚合物制备其结构如图2所示能使入射到其表面的光全反射的复合薄膜。

将厚约200微米的EVAL薄膜的一个表面模塑成象锯齿之类的不规则形状从而使其能够全反射（图1）再将薄膜层叠到另一薄膜上使不规则形状的槽相交成90度，如图2所示。采用通过加热和熔融复合薄膜周边部分获得的基底材料制备如图3所示的液体用基底材料。

由于全反射现象，容器表面的外观不透明，光泽高，但若用注射针将薄膜刺穿，则液体渗透两薄膜之间的间隙，于是全反射现象消失，该部分的透明度增加，从而可清楚地发现这样一种行动。

EVAL在低湿度环境中表现出优异的阻隔气体的性能，但这种效果随湿度的增高而下降。但在两个复合薄膜的情况下，空气能共存于其间，我们发现此时阻隔气体性能不受外界环境的影响。也就是说，按本实例得到的容器具有气体阻隔性能和“防止欺骗手段”的作用。

实例9

在实例6中，为在形成象锯齿之类的不规则形状的表面（2）上呈现全反射现象，在该表面上涂上三氯化铁水溶液和鞣酸钠水溶液后进行干燥，然后把一个薄膜层叠到另一薄膜上，从而使形状不规则的槽相交成90度角，以此来制备盛装液体用的圆筒形容器。

由于全反射现象，容器的外观不透明，光泽高，但若用注射针刺穿薄膜时，水渗透两薄膜之间的间隙，从而使全反射现象消失，于是透明度增高，且由于鞣酸与铁起反应，颜色变黑。因此可以清楚地发现这个行动。

实例10

将厚约100微米的乙烯-乙烯醇薄膜的一个表面（2）在一个方向上模塑成象锯齿之类的不规则形状，由此获得全反射现象（图1），然后将一个薄膜层叠到另一个的上面，使形状不规则的诸槽彼此相交成直角。

将上述两薄膜层叠时，在整个表面上的各薄膜之间的间隙中充以乙醇与水的混合物（混合比1∶1），再在真空泵造成的减压情况下通过加热将周边部分密封起来，以形成一透明薄膜的层压制品。用注射针将薄膜层压制品刺出一个针孔时，间隙中的液体即可释出，且空气渗透间隙，于是全反射现象消失，使薄膜表面呈透明的珍珠色。这样，就可以清楚地发现那种行动。

本实例的薄膜层压制品适宜包装象巧克力和糖果之类的干燥食品。

实例11

将厚约100微米的乙烯-乙烯醇薄膜的一个表面在一个方向上模塑成象锯齿之类的不规则形状，以获得全反射现象（图1），再将两个模塑好的薄膜互相层压叠合，以使形状不规则的各槽方向完全相同或彼此近似。

作为这种层叠法，可将经模塑的各表面彼此相接触，或使经模塑的表面与平坦表面（未经模塑的表面）相接触。在本实例中，两种方法都采用了，且两种方法都得出效果类似的莫尔条纹。莫尔条纹的宽度随模塑方向的不同而异，且随着方向的不同，该宽度变大从1毫米至5毫米左右。在本发明的情况下，莫尔条纹的光泽比周边部分强，以形成优美的令人喜爱的图形。

在减压情况下安置具有如上述那样叠放时的莫尔条纹的薄膜层压制品并通过加热熔融而密封周边部分时，就可获得其上稳定地保持有莫尔条纹的薄膜层压制品。

该薄膜层压制品是个优美而令人喜爱的薄膜层压制品，其珍珠般的表面上形成有有光泽的莫尔条纹，呈现全反射现象，而当用注射针或刀片开个小孔从而破坏减压状态时，两薄膜就彼此分离，且莫尔条纹消失，只呈现出一般的全反射现象，于是可清楚地发现这种行为。

Claims (11)

1、一种薄膜材料，其特征在于，该薄膜材料包括无色或有色透明的热塑性聚合物薄膜，该薄膜的一个表面模塑成不规则形状，从而使从一平坦表面入射到该薄膜反面的光呈现出全反射或近乎全反射现象。

2、一种由权利要求1的薄膜材料构成的印刷材料，其特征在于，印刷是在该薄膜未经模塑的表面上进行的。

3、如权利要求2所述的印刷材料，其特征在于，所述经模塑的表面上层叠有一无色或有色的纸或聚合物薄膜，同时其间夹有一薄空气层。

4、如权利要求2所述的印刷材料，其特征在于，该印刷材料在一特定方向上经过拉伸，使其具有热缩性薄膜的性能。

5、如权利要求2所述的印刷材料，其特征在于，印刷是在设有任何所需大小的小孔的光滑表面上进行的，且将包装容器覆盖起来时观察不出容器因其内部压力变化而产生的变形。

6、一种包含两片权利要求1所述薄膜的包装材料，这两片薄膜互相层叠，以使两相应薄膜上形状不规则的槽彼此形成一所需角度。

7、如权利要求6所述的包装材料，其特征在于，所述薄膜的层叠方式是使其经模塑的表面与未经模塑的平坦表面相接触。

8、如权利要求6所述的包装材料，其特征在于，当两薄膜之间渗有液体或将入射光一侧上的薄膜剥开时，全反射现象消失，且透明度增强。

9、如权利要求6所述的包装材料，其特征在于，所述两薄膜包括涂敷在所述不规则形状的表面上的铁盐和鞣酸或其衍生物，且当水或水溶液渗入薄膜之间时，材料的颜色变黑，同时全反射现象消失。

10、如权利要求6所述的包装材料，其特征在于，在两薄膜之间充有薄薄的一层任何所需液体，且其周边部分在减压情况下通过加热予以密封，以形成透明状态，当解除该减压状态时，该透明状态呈现全反射现象。

11、一种包装材料，其特征在于，该材料包含两个由无色或有色热塑性聚合物制成的薄膜，每个薄膜的一个表面系在一个或多个方向上模塑成不平坦形状，从而使从平坦表面入射到该薄膜反面的光被完全反射，该薄膜在减压情况下通过加热其周边部分而被密封，且处于能显现莫尔条纹的状态，当解除该减压状态时，所述材料表现出全反射现象，同时莫尔条纹消失。