特殊效应膜产品及其制造方法与流程

本发明广泛地涉及用于汽车应用等的膜产品，以及它们的制造方法。更具体地说，本发明涉及通过施加到制品例如汽车包装材料上而使制品着色的特殊效应膜产品或复合材料。

背景技术：

1、通常使用有机染料将颜色赋予光学产品例如汽车和建筑窗膜。更具体地说，目前由聚酯生产染色膜的商业实践包括在染色过程中在热有机溶剂如乙二醇浴中溶胀基材的分子结构，因为溶胀的聚酯(特别是pet)膜能够吸收有机染料。这些膜及其制造方法具有许多缺点。首先，基材需要暴露于有机溶剂和高温，这存在机械和化学挑战，例如环境危害和与储存原料溶剂和处理所得废物相关的成本。此外，溶胀的基材需要特殊的处理以避免下游拉伸，从而降低了产率。其次，聚酯升高的加工温度和干燥后在基材膜中的残留溶剂限制了基材的下游使用和加工，这反过来限制了这种染色膜的潜在最终用途应用。在工艺方面，现有的方法使用大体积的染料浴，这使得商业制造中的快速颜色变化变得困难。最后，仅有限数量的有机染料在热溶剂溶胀介质中是可溶且稳定的，并且当用于窗膜应用时，这些中的许多经常经受基材所经受的高能辐射(低于400nm波长)的降解，从而缩短产品的有用寿命。

2、为了解决这些缺点，一些膜制造商已经过渡到在基础聚合物膜的表面上使用着色层来对聚合物膜着色。例如，美国公开申请2005/0019550a1描述了颜色稳定的着色光学体，其包含具有至少一层定向热塑性聚合物材料的单层或多层芯，其中定向热塑性聚合物材料具有分散在其中的颗粒颜料。如在该公开的申请中所提到的，这些产品可能遭受无数的加工和性能缺陷。例如，这种类型的层通常作为薄膜施加，并且可以使用相对高的颜料浓度以实现所需的着色水平，特别是在具有相对高的所需变暗水平的汽车窗膜中，例如在可见光区域中的电磁能透射率(或tvis)小于50％的那些。这些高颜料浓度难以均匀地分散在薄层内。更通常地，即使在具有相对适度水平、低水平和甚至最低水平的所需变暗的应用(例如建筑窗膜)中，着色层也可能遭受更大的雾度和降低的透明度。

3、如美国专利5,030,513中所述，通过在光学产品上施加颜色，此前也已经将颜色赋予光学产品例如用于着色不透明制品(例如汽车面板)的复合材料。这种复合材料在本领域中有时被称为油漆复合材料，或者当应用于汽车或汽车面板时被称为汽车包膜。然而，为了获得所需的色饱和度，据报道，在颜料浓度高达80％时，含色层的典型厚度为约0.1-3密耳(约2,500nm至76,000nm)。除了如上所述难以实现均匀分散之外，这些通常较厚且高固体着色的涂层可能遭受本领域已知为桔皮面或表面色斑的表面均匀性问题。虽然表面活性剂、流动控制剂和其它类似的添加剂可用于使这些问题最小化，但它们通常不能实现现代膜产品所需的均匀性水平。厚的溶剂型以及水性涂层还需要大量能量施加到基材上以干燥或固化，使得它们从环境的观点来看不太有吸引力。

4、美国专利5,837,359描述了具有多个非常薄的层的热塑性多层树脂膜，其中多层膜在至少一个内层中包含珠光颜料。珠光颜料由涂覆有氧化物(通常是二氧化钛和/或氧化铁)的云母片组成，并具有2-15微米的尺寸。

5、美国专利5,344,705描述了具有微球的片材，该微球具有反射层，该反射层具有由结合剂中的反射薄片形成的层，并且其中薄片可以是厚度为约0.03至约0.8微米的金属薄片或珠光颜料。

6、美国专利公开2003/0017326描述了颜色稳定的着色光学体，其包含单层或多层芯，该芯具有至少一层热塑性聚合物材料，在该热塑性聚合物材料中分散有平均直径为约500nm或更小的颗粒颜料。

7、美国专利公开2020/0264348描述了一种光学产品，其可包括反射层，在一些实施例中该反射层可为叠层结构的介电反射层，在一些实施例中该反射层可为印刷的或涂覆的反射层，该反射层包含反射材料的颗粒，例如薄片，如美国专利5,344,705所述。还参见美国专利公开号2020/0264349、2020/0264350和2020/0264351。

8、美国专利号9,891,347涉及包括复合涂层的光学产品。光学产品的复合涂层包括：包含聚离子结合剂的第一层和含有电磁能吸收不溶性颗粒的第二层。第一层和第二层各自包含结合基团组分，它们一起形成互补结合基团对。

9、美国专利10,338,287描述了包括复合颜料涂层的光学产品，该复合颜料涂层包括含有一种或多种颜料的叠层(layer-by-layer)涂层；给定双层的各层可选地包含聚离子结合剂、不溶性颜料颗粒或其两者。适用于本发明的颜料优选为平均粒径为约5至约300纳米、或10至50纳米的颗粒颜料。

10、美国专利9,539,612公开了一种方法，该方法包括：涂覆基材，以提供阻燃的基材。在一个实施例中，该方法包括：将基材暴露于阳离子溶液，以产生沉积在基材上的阳离子层。阳离子溶液包含阳离子材料。阳离子材料包括聚合物、胶体颗粒、纳米颗粒、富氮分子或其任何组合。该方法还包括：将阳离子层暴露于阴离子溶液，以产生沉积在阳离子层上的阴离子层，从而产生包含阴离子层和阳离子层的层。阴离子溶液包含可成层材料。

11、美国专利公开2021/0353505公开了多层涂膜，其包括：直接或间接形成在涂覆目标的表面上的着色基层，和层叠在着色基层上并含有薄片状光泽材料和着色剂的含光泽材料层。该参考文献解释了，例如在汽车车身上，赋予所提供的金属涂层以明暗或金属印象效应的随角异色性(flip-flop property)是理想的。利用这些性质，涂覆物体的亮度根据其被观察的角度而变化。也就是说，亮度——也被描述为高亮，和暗度——也被描述为阴影，变得更加明显。该参考文献指出，这些性能通常由x-rite公司的动态色指数(flop index，fi)值表示，但迄今为止在金属涂层中获得的fi值一般仅为约18，并且在他们的看法中，还未实现惊人的、增强的金属印象。因此，希望提供一种可以提供甚至更高的fi值的膜。

12、类似地，美国专利公开2020/0199284公开了包括烯属不饱和化合物的多级制备的聚合物的水分散体，及其制备和用途，特别是在汽车涂层领域。使用x-rite分光光度计(x-rite ma68多角度分光光度计)对涂覆的基材进行测量，得到的动态色指数低于刚才描述的那些。

13、在本领域中，对于膜产品存在持续的需求，膜产品提供改善的特殊光学效应并满足当前商业汽车包膜和交通工具着色和保护膜的产品寿命需求，同时还能够通过优选在环境温度和压力下进行的环境友好的水基着色方法来制造。

技术实现思路

1、在一个方面，本发明涉及包含聚合物基材和复合涂层的特殊效应膜。复合涂层提供了包含聚离子结合剂的第一层和包含干涉颗粒的第二层，其中第一层和第二层中的每一个均包含结合基团组分，第一层和第二层的结合基团组分一起形成互补结合基团对。干涉颗粒可以包括至少一个高折射层和至少一个低折射层，并且高折射层和至少一个低折射层之间的折射率差可以为至少0.1个单位。

2、本发明的其他方面如本文所公开的和要求保护的。