专利名称：产生色彩的微小组织及制造它的喷丝板的制作方法
技术领域：
本发明涉及到应用于织物，涂层纤维及切片等等使之产生色彩的微小组织。本发明还涉及到制造所述微小组织的喷丝板。
通常，一种在油漆中加入无机或有机的染料及颜料或是诸如铝及云母片散射光亮元件的方法已经用在各种纤维和汽车涂层上使之具有所需的色彩或是提高视觉质量。
当今，随着使用者趋向于高的织物质量等等，就要求具有随观察角度而变的色调和高色度的优美而质量高的微小组织。一些微小组织被开发出并推荐用于满足上述要求。其中之一是不用如染料及颜料等着色物质而通过光的反射，干涉，衍射或散射产生出一个色彩。另一种是通过上述的光学作用和染料及颜料的结合产生出一个较明亮的色彩。
日本专利JP43-14185和JP-A1-139803公开了一种由两种或更多种具有不同反射率的树脂所制成的具有光彩的涂层型复合纤维。
日本的纺织机械学会杂志(Vol.42，No.2，第55～62页，1989年出版及Vol.42，No.10，第60～68页，1989年出版)介绍了一种通过光干涉而产生出色彩的叠层的可控光聚合物薄膜，其中在两片极化薄膜之间放入了一片具有各向异性分子取向的薄膜。
日本专利JP-A 59-228042，JP-B260-24847和JP-B2 63-64535公开了带光彩的织物，它是从例如一种南美闪蝶属蝴蝶想象而得，这种蝴蝶以具有随观察角度的变化而变化的明亮的色调而为人所熟知。
日本专利JP-A62-170510和JP-A63-120642分别公开了由于在其表面上形成预定宽度的凹槽而产生出干涉色彩的纤维和薄片状物品。每个文件都说明了所形成的物品由于不用染料和颜料使色彩牢固而耐久。
在日本专利JP43-14185和JP-A1-139803中所公开的微小组织具有产生的色彩与光的入射方向无关的特点；但在色调的明亮度和视觉质量方面是不完美的，这是由于光学厚度(覆盖层的几何厚度×它的折射率)在从光的入射方向方面看时并不是恒定的。
在日本的纺织机械学会杂志所说明的微小组织很难在细的纤维和微小的切片或片中形成，而且从色调明亮度方面看也是不完美的。
在日本专利JP-A59-228042，JP-B260-24847，JP-B263-64535，JP-A62-170510及JP-A63-120642中所公开的微小组织由于没有精确讲述它的尺寸而很难给出所需的着色功能。
为了解决这些不合适之处，美国专利5407738和5472798提出了新的有具体尺寸的微小组织，用于通过光的反射和干涉产生具有随观察角度的变化而变化的明亮色调的色彩，而且不随时间变化。美国专利5407738和5472798所讲述的内容在此作为参考。
美国专利5407738中所说明的微小组织，通过折射率和两种成份材料层的厚度满足干涉条件时光的反射及干涉产生色彩，它的发散性要比通常的由一般的着色物质所组成的微小组织小得多，一般的着色物质可通过不同种类的着色物质的混合产生不同的色彩。
此外，上述的微小组织是由透光性材料所制成，当它与一个透明的物质层相接触时有可能会由于着色条件的不同而不确定。即当微小组织的周围介质确定为空气层时，发生了上述的微小组织在空气层中给出极好的着色功能现象，但是它在没有空气层的环境中就不能给出充分的着色功能。
作为例子，当由微小组织的纤维制成的衣服受到油(折射率n＝1.34到1.54)或水(折射率n＝1.33)湿润，或是放入溶剂中时，会在纤维表面上形成不同折射率的物体层，等等，其结果是没有产生所需的色彩，而有时会发生看穿现象。
由此，本发明的一个目的是提供高质量的微小组织，它通过光的反射和干涉产生具有不同亮度和清晰色调的色彩而不会有任何看穿现象发生。
本发明的另一个目的是提供制造上述微小组织的喷丝板。
根据本发明的一个方面，提供一种用于产生色彩的微小组织，包括至少一个第一部分，该第一部分由物理作用在可见光区域内以第一波长产生一个第一色彩，该第一部分包括以预定间隔层置的薄片；和一个放置在邻近于第一部分的第二部分，该第二部分在所说的可见光区域中吸收一部分第二波长的光并将其余的光反射出去，该第二部分包含有一着色物质。
本发明的另一方面是提供一个用于产生一个色彩的微小组织，包括多个第一部分，每一个第一部分由物理作用在可见光区域内以第一波长产生一个第一色彩，每一个第一部分包括以预定间隔层置的薄片；和一个放置在邻近于该第一部分的第二部分，该第二部分在所说的可见光区域中吸收一部分第二波长的光并将其余的光反射出去，该第二部分包含有一着色物质。
该第一部分是径向地放置于该第二部分的周围。
本发明的再一方面是提供一个用于由第一和第二岛部分聚合物和一海制造部分聚合物制造海岛型长丝的喷丝板，包括一个隔壁，该隔壁包括至少一个用于第一岛部分聚合物成形的第一开孔和一个放置在邻近于该第一开孔用于第二岛部分聚合物成形的第二开孔，该第一开孔包括以层放置的多个第一缝隙；和至少布置在该第一开孔的一个周边处供导入海部分聚合物的通道装置。
本发明的又一方面是提供一个用于由一海部分聚合物和第一及第二岛部分聚合物制造海岛型长丝的喷丝板，包括一个隔壁，该隔壁有用于第一岛部分聚合物成形的多个第一开孔和一个布置在邻近于该第一开孔用于第二岛部分聚合物成形的第二开孔，该第一开孔布置在该第二开孔的周围，每一个该第一开孔包括以层放置的多个第一缝隙；和至少布置在该第一开孔的一个周边处供导入海部分聚合物的通道装置。
本发明的另一方面是提供一个用于产生一个色彩的微小组织，包括通过物理作用在可见光区域内以第一波长产生一个第一色彩的装置，所述产生装置包括以预定间隔层置的薄片；和放置在邻近于所述产生装置用于在所说的可见光区域中吸收一部分第二波长的光并将其余的光反射出去的装置，该吸收装置包含一着色物质。
本发明的另外方面是提供一个用于由一海部分聚合物和第一及第二岛部分聚合物制造海岛型长丝的喷丝极，包括用于规定第一和第二岛部分聚合物通道的装置，该规定装置包括至少一个用于第一岛部分聚合物成形的第一开孔和一个邻近于该第一开孔用于第二岛部分聚合物成形的第二开孔，该第一开孔包括以层放置的多个第一缝隙；和至少布置在该第一开孔一个周边处供导入海部分聚合物用的装置。
图1表示按本发明用于产生一个色彩的微小组织的第一个优选实例的截面图；图2与图1相同，表示一个熔融纺丝装置；图3A是熔融纺丝装置的喷丝板的底视图；图3B是喷丝板聚合物挤出侧的立体图；图3C与图3B相同，表示喷丝板的聚合物接收侧；图4A和图4B表示一个产生复合色彩的图表；图5表示用微小组织加捻后的纱的示意图；图6相同于图5，表示用微小组织的织物；图7相同于图2，表示第一个优选实施例的一个变型；图8A和图8B相同于图7，表示第一个优选实施例的另一个变型；图9A和图9B相同于图8B，表示第一个优选实施例的又一个变型；图10相同于图9B，表示本发明的第二个优选实施例；图11相同于图10，表示第二个优选实施例的一个变型；图12A和图12B相同于图11，表示第二个优选实施例的另一个变型；图13A和图13B相同于图12B，表示第二个优选实施例的又一个变型；图14相同于图13B，表示本发明的第三个优选实施例；
图15相同于图3B，表示熔融纺丝装置的喷丝板；图16相同于图14，表示由熔融纺丝装置所得到的长丝；图17相同于图16，表明根据光的入射方向评定微小组织的色彩；图18A和图18B相同于图17，表示第三个优选实施例的一个变型；图19相同于图18B，表示本发明的第四个优选实施例。
参照附图，将对本发明的各优选实施例进行说明。
图1-6表示本发明的第一个优选实施例参照于图1，用于产生一个色彩的微小组织1包括有一个第一着色部分10和一个有长方形截面的第二着色部分20，并在它的一侧放置着第一着色部分10。
以层结构形成的第一着色部分10由预定折射率的物质层和空气层交替叠层所组成，它通过光的反射和干涉而产生波长在可见光区域内(波长为380到780nm)的色彩。
第一着色部分10的具体结构可与例如美国专利5407738所公开的结构相似。具体地，第一着色部分10包括以层放置并与第二着色部分20的表面相平行的薄片11，并在相邻近的两个薄片11之间有一个预定的缝隙或间隔13，和一个从第二着色部分20的一侧垂直延伸以使薄片11互连的芯体部分12。第一着色部分10的薄片11具有相同的长度，并有一个和第二着色部分20的宽度S基本相等的宽度，由此第一着色部分10与第二着色部分20的集合体基本具有长方形截面。
形成第一着色部分10的材料最好是热塑性聚合物，其容易成形且其透光性及折射率能有效地产生光的反射和干涉。这样的热塑性聚合物的例子有聚丙烯(PP)，聚偏氟乙烯(PVDF)，尼龙，聚乙烯醇，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚苯乙烯(PS)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚醚醚酮，聚对苯二甲酰对苯胺，聚苯硫(PPS)等。共聚物和有两种或两种以上的上述聚合物相混合的聚合物也是可用的。
薄片11的层结构不仅起到反射紫外线和红外线的作用，还通过光的反射和干涉，产生波长在可见光区域之内的色彩。参照图1，假设层置的薄片11的放置方向是第一着色部分10截面的纵向方向。而垂直于它的方向为横向方向，当芯体部分12在横向方向的宽度为Wa，薄片11在横向方向的宽度为Wb时，第一着色部分10的结构要符合下列的关系Wb≥3Wa此外，当缝隙13或空气层在纵向方向的厚度为da，各薄片11在纵向方向的厚度为db，用于形成薄片11的材料的折射率为nb时，第一着色部分10的结构要符合下列的关系0.02μm≤da≤0.4μm0.02μm≤db1.2≤nb≤1.8而且每一个薄片11在纵向厚度db的偏差，也就是相对于厚度db的基准值的工差的最大值小于40％。上述关系符合含有具有不同光折射率的两种物质或聚合物的多层模型通过光的反射和干涉产生色彩的基本公式λ＝2(na·da+nb·db)，其中λ是反射光谱波长的峰值，na，nb是两种物质的折射率，da，db是它们的厚度(见例如美国专利5,472,798)。即在这样的条件下，能得到对应于一个色调的设计波长峰值，对应于一个色调明亮度的较大的折射率等等。由此可以由光的反射和干涉产生的第一着色部分10的着色提供比从着色物质得到的一般着色更为明亮的色调和更高的视觉质量。
第二着色部分产生一个由颜色着色物质得到的色彩。要注意，与吸收全部可见光的所谓黑色着色物质相反，颜色着色物质吸收的是可见光区域中给定波长的光部分而将其余的光反射出去。“彩色”的定义见诸如日本工业标准Z8105“色彩的术语”，在此将它作为参考。
作为例子，当吸收对应于可见光区域两端的波长的光部分并将波长在550nm附近的光部分反射时可以得到绿色。当吸收波长小于600nm光的一部分而将波长大于600nm的光反射时可以得到红色。要注意不优先采用亮度一般小于4的暗色着色物质，而要采用亮度大于4实际上大于6的着色物质。对“暗色着色物质”见日本工业标准Z8721“用三个特性确定色彩的方法”。
颜色着色物质可以是产生所需色彩的有机类或无机类物质。此外，实际上，颜色着色物质可以是由一种有色的粉末材料所制成的颜料，它不会溶解于水和多数的有机溶剂中，或是由一种有机的混合粉末所制成的染料，它能溶解于水和油中，分散成与纤维的分子相结合的单分子，等等，以产生出一种色彩。
应用无机着色物质或颜料的例子有氧化物诸如氧化铁红(Fe2O3)，锌白(ZnO)和氧化铬(Cr2O3)，氢氧化物诸如铬黄(PbCrO4)，深翠绿和矾土白，硫化物诸如镉红(CdS·CdSe)和镉黄(CdS)，铬酸诸如铬黄和铬酸锌，等等。
应用有机着色物质的例子有各种偶氮化合物，酞著化合物，缩降多环化合物，诸如二萘嵌苯，喹吖啶酮和硫靛，蝶啶化合物等等。如将在后面说明的，当用热塑性聚合物作为一个组分材料时，颜色着色物质最好是有机类的，这是不仅考虑到分散性和可着色性而且还考虑到可纺性。在这种情况下，选择的有机的着色物质之一是它能完全经受住热塑性聚合物的成形温度(或是分解温度)。
用于形成第二着色部分20的材料不作特别说明。但是，如将在后面说明的，当整体形成微小组织1时，第二着色部分20最好是与第一着色部分10同样由热塑性聚合物制成，并按照例如复合纺丝的方法进行制造。第二着色部分20可以用在热塑性聚合物中加入一定量的上述着色物质之一来得到.另外，第二着色部分20也可以用在热塑性聚合物上放上或印上像墨水这样的着色物质来得到。
参照图2，将对制造微小组织1的熔融纺丝装置100进行说明。
熔融纺丝装置100包括一个喷丝板120，固定在第一板块110和第二板块130之间。作为第一着色部分10材料的第一岛部分聚合物A、作为第二着色部分20材料的第二岛部分聚合物B，和作为围绕包括第一和第二着色部分10，20的岛部分材料的海部分聚合物C都是单独供入到喷丝板120的。在喷丝板120的挤出侧三种聚合物A，B，C相互连接，然后经过第二板块130的漏斗形部分131使直径减小，并作为一根海岛型长丝从熔融纺丝装置100的出口132出来。长丝然后在卷绕装置上进行卷绕，未表示出。
第一板块110有供料通道111，112，113，分别将两个岛部分聚合物A，B和海部分聚合物C引入到喷丝板120。为了能同时形成海岛型纤维，喷丝板120包含有多组平行的隔壁121以对岛部分通道进行控制，这将在后面说明。第一和第二板块110，130包含有多组相应的供料通道111，112，113和漏斗部分131。
参照图3A-3C，将对喷丝板120作详细说明。最好看图3A和图3B，喷丝板120包括，在它的挤出侧面向第三板块130有一个隔壁121，用以确定两个岛部分通过的开孔122A，122B。隔壁121的开孔122A有布置成相互平行的第一缝隙123，它使第一岛部分聚合物A通过，而第二缝隙124安排成与第一缝隙垂直以使第一缝隙123互连。隔壁121的使第二岛部分聚合物B从此通过的开孔122B的形状是有一个平行于外端的第一缝隙123的长方形部分。隔壁121的开孔122A，122B在接近于它的挤出侧端处相互连通。缝隙123，124应与所要生产的微小组织的所需的薄片，芯体部分和长方形部分的形状相符合。
参照图2及图3C，喷丝板120在它的入口侧、面向于第一板块110的一侧形成有聚合物接收部分125，126，它们对应于供第一和第二岛部分聚合物A，B的供料通道111，112。每个聚合物接收部分125，126的形状像一个长方形将隔壁121相应的开孔122A，122B的外部周边盖合住而与相应的开孔122A，122B连通。此外，喷丝板120在它的挤出侧有一供料通道128，它与对应于海部分聚合物C的供料通道113的进入通道127连通。
参照图2，第二板块130包括一个有直径比隔壁121的开孔122A，122B的直径小的出口132的漏斗形部分131。漏斗形部分131的入口直径应能盖住隔壁121并能至少在第一岛部分聚合物A进入的开孔122A的周边处与供料通道128相连通。
第二岛部分聚合物B有着色物质加入。第一岛部分聚合物A从第一板块110的供料通道111出发，到喷丝板120的聚合物接收部分125，然后到隔壁121带有层部分123的开孔122A。第二岛部分聚合物B从第一板块110的供料通道112出发，到聚合物接收部分126，然后到隔壁121带有长方形部分的开孔122B。另一方面，海部分聚合物C从第一板块110的供料通道113出发，到喷丝板120的进入通道127，然后到它的供料通道128。
第一岛部分聚合物A从开孔122A挤出形成由芯体部分12互连的薄片11，同时第二岛部分聚合物B从开孔122B挤出形成与芯体部分12相连的长方形部分或第二着色部分20。从供料通道128挤出的海部分聚合物C包围住薄片11和长方形部分形成一个圆形截面的复合物。圆形截面复合物进入第二板块130的漏斗形部分131，在保持同一截面形状的条件下使直径减少，之后从熔融纺丝装置100的出口132以海岛型长丝引出。
海部分聚合物C由溶剂溶解使它从海岛型长丝中除去，得到只包含有由第一岛部分聚合物A形成的第一着色部分10和由第二岛部分聚合物B形成的第二着色部分20的纤维状的微小组织1。
第一个实施例的操作将予说明。在第一着色部分10周围存在空气层的情况下，光入射到第一着色部分10上产生出一个具有根据着色尺寸或干涉条件而确定的波长的色彩。如果着色部分10上的反射是全反射，光不会到达第二着色部分20，因此只有第一着色部分10起到着色作用，产生出一个明亮的色调和特有的视觉质量。
另一方面，如果第一着色部分10上的反射不是全反射，而是反射率约为50％的反射，余下光的一部分形成为诸如散射光的散光，而余下光的其余部分穿过第一着色部分10而到达第二着色部分20，以相应于它的颜色着色物质的波长进行反射和发射。因此，观察者的眼睛看到一个从第一着色部分10来的色彩和从第二着色部分20来的色彩的“复合色彩”。这一“复合色彩”是以光的干涉为基础的第一着色部分10和第二着色部分20的着色的协合作用的结果，具有明亮和深度的色调，并具有特有的视觉质量，这是由着色物质得到的被称为普通的色彩所不能得到的。
具体地，当从第一着色部分10发射出的光的波长或反射光谱对应于从第二着色部分20发射出的光时，由于两者的叠加而得到一个非常明亮和深度的色调。此外，当从第一着色部分10发射出的光的波长或反射光谱不对应于从第二着色部分20发射出的光时，得到的复合色彩是不能在仅有第一着色部分10时所能获得的。即使第一着色部分10由于某些条件的变化没产生出色彩，第二着色部分20产生出一个色彩，防止了总的无色彩性。
由此，单独控制第一和第二着色部分10，20的色彩就能够产生出不同的色彩或复合色彩。如果第一和第二着色部分10，20都产生出例如蓝色，输出的色彩为蓝色。此外，参照图4A，两者的叠加不仅产生出一个相似于提高反射率的作用，而且使大致相对于反射率的深度得以提高。
此外，如果第一着色部分10产生绿色而第二着色部分20产生出红色，得到的色彩或复合色彩一般为黄色。参照图4B，反射光谱表明黄色是从产生的绿色和红色得到的。另外，如果第一着色部分10产生绿色而第二着色部分20产生蓝色，得到的色彩或复合色彩一般为青色。这些现象可由色彩的三组分或色彩的相加混合进行说明。在前一种情况下，由于红色、绿色及蓝色三组分中缺少蓝色，见到的是黄色或蓝色的互补色。在后一种情况下，由于三组分中缺乏红色，所看到的是青色或红色的互补色。
另一方面，通常的着色物质的着色是根据色彩的减色法混合而得到。在油画颜料或水彩颜料情况下，例如当黄色与适当的深红色相混合时得到红色；当青色和适当的黄色相混合时得到绿色；当黄色，深红色和青色相混合时得到黑色。
微小组织1是按照加色混合而不是减色混合产生出一个色彩。
要注意第一着色部分10只需通过如光的反射，干涉，衍射和散射等物理作用之一或是它们两个或两个以上的组合在可见光区域内产生一个色彩。还要注意这里的光不是特别的，可以是阳光，亮光或是荧光，氙灯及汞灯光等的人造光。
考虑这样的情况，一个折射率与空气的折射率不同的透明的物体层置于微小组织1周围，在这种情况下，由于光学厚度(物体层的几何厚度×它的折射率)偏离设定的值，第一着色部分10不满足干涉条件，不仅产生不希望的色彩，而且根据具体条件的不同使多数入射光进入到第二着色部分20。
但当进入到第二着色部20时，光将以该着色物质固有的波长反射出，观察者眼睛看到的是颜色着色物质所固有的色彩。所以，即使在与不同折射率的透明物体相接触时，微小组织1由于第二着色部分20的存在也不会被看穿。
要注意第二着色部分20的最大反射峰值或反射光谱的反射率R是大于40％，以观察者眼睛的色彩感觉考虑最好是大于60％。这大致对应于如上述的亮度为大于4。由此，在第二着色部分20中所包含的颜色着色物质的量要调整到第二着色部分20的反射率或最大反射峰值为大于40％。用这样的方法，即使是与不同折射率的透明物体相接触，微小组织1由于第二着色部分20的存在也不会被看穿。
按照用途等，由熔融纺丝装置100制造的海岛型长丝的微小组织1可以保留海部分聚合物C而不必把它去除。
一个制造得到的微小组织1的例子将予说明。准备好下列材料用于第一着色部分10的聚对苯二甲酸乙二酯的颗粒(PET；折射率n＝1.56)，用于第二着色部分20的含有作为颜色着色物质的有机着色物质铜酞菁(蓝)的聚对苯二甲酸乙二酯颗粒，和用于保持住第一及第二着色部分10，20的海部分材料的聚苯乙烯(PS)颗粒。用熔融纺丝装置100进行纺丝。纺丝是在纺丝温度280℃及卷绕速度6000m/min下进行。之后，海部分聚合物C用溶剂丁酮(MEK)从海岛型长丝中除去，得到如图1所示截面形状的微小组织1。微小组织1的PET层和空气层厚度分别为0.08μm及0.16μm。总的层数为15(PET8；空气7)。
微小组织1的色彩是在空气和水中进行评定。在空气中评定时，微小组织1如图1所示对光进行放置，用Hitachi(日立)公司制造的U-6000型显微分光光度计在入射角为0°及接收角为0°的条件下测定反射光谱。在水中评定时，微小组织1的着色情况是目视观察的。
评定的结果如下，在空气中时，反射率为90％，得到的反射光谱在波长为0.48μm处有一峰值，产生出深蓝色。这一蓝色的色调和深度与由只有光的反射及干涉产生的蓝色有明显的差异，具有很好的视觉质量。在水中时，微小组织1也产生出蓝色而没有看穿现象发生。
用这样的方法，按照第一个实施例，微小组织1产生一个具有不同亮度，清晰和深度的色调和一个特有的视觉质量，而当与不同折射率的透明物体相接触时不会产生看穿现象。
要注意第二着色部分20的形状和大小并不是特别规定的，可以在不降低第一着色部分10的作用的条件下任意选择。同样，第一着色部分10的大小和数量可以合适的确定。还要注意，当微小组织1用于织物及明亮的构件时，微小组织1的平直度(横向长度/纵向长度)最好是大于3，以使第一着色部分10尽可能稳定地配置在光的入射方向。
微小组织1能用来做成加捻纱或织物。具体地，以两根或更多的微小组织1作为单纱加捻成一根加捻纱。参照图5，加捻纱7A，7B是分别由两根S捻和Z捻的微小组织1所得到。形成加捻纱时微小组织1的节距和加捻的方式如S捻或Z捻是根据微小组织1的尺寸和形状恰当地确定的。要注意两根或更多的第一着色部分10及已知的结构或通常的单纱可以加捻得到加捻纱。
为了得到具有明亮的色调和特有视觉质量的微小组织1，第一着色部分10应当安排在光的入射方向。这样的微小组织1的加捻纱，即使具有第一着色部分10的入射平面只置于第二着色部分20的一个侧面，这一平面肯定以预定间隔朝向光的一侧。这样，随着朝向光的入射频率增加，微小组织1的加捻纱产生出上述的色调和视觉质量。
参照图6，诸如平纹组织的织物8可以由微小组织1的加捻纱织成。由加捻纱7A，7B织成的织物8产生出明亮，清晰和深色调，并有特有的视觉质量，由于即使在与不同折射率物质诸如一种溶剂，油及水相接触或被湿润时仍可能保持它的作用，因此在实际使用中很出色。
图7表示第一个实施例的一个变型。这一变型的结构基本和图1的第一个实施例相同。在这一变型中，三个第一着色部分10a与一个第二着色部分20a相连接。与第一着色部分10相同，每一个第一着色部分10a包含有以层放置的薄片11a，和一个芯体部分12a，垂直延伸通过薄片11a并以一端连接到第二着色部分20a的一侧。根据这样的变型，安排成有很多的第一着色部分10a目的是增加实现光的反射和干涉部分的密度以获得一个更深的色调和更高的视觉质量。
图8A和8B表示第一个实施例的另一变型。参照图8A，第一着色部分10b是由热塑性聚合物制成的由具有预定折射率的两个平行薄片14，15和两个用于内连接薄片14，15的连接部分16形成的箱式结构所组成。薄片14有一突出部分17，它从薄片中央部分垂直向外突出。每个连接部分16距薄片14，15的两端预定的距离。第一着色部分10b与第二着色部分20b相连接，它是通过薄片15与第二着色部分20b的整个一侧相连。
根据这一变型，虽然截面形状简单，通过其层结构产生出一个色彩的第一着色部分10b通过与从一个颜色着色物质产生出一个色彩的第二着色部分20b的相互作用能产生出与图1和7所示结构同样的效果。参照图8B，在第二着色部分20b的上面安排有很多的第一着色部分10b帮助进一步增加着色作用。
图9A和9B表示第一个实施例的另一个变型。参照图9A，两个第一着色部分10放在第二着色部分20的两个侧面上，每一部分相同于图1的对应部分。参照图9B，两组三个第一着色部分10a放在第二着色部分20a的两个侧面上，每一部分相同于图7的对应部分。按照这一变型，这一微小组织的光作用侧不是只在它的一侧，由此这一微小组织的加捻纱在光的反射和干涉下与看的角度无关一直保证有深色调和高的视觉质量。
如图3A-3C所示，上述变型能从熔融纺丝装置120的隔壁121的开孔122A，122B的形状变化来形成。
图10表示本发明的第二个实施例。用于产生一个色彩的微小组织2包含一个第一着色部分30和一个由圆弧面及其上安置第一着色部分30的平面限定的第二着色部分40。第一着色部分30由层结构形成，它由具有预定折射率的交替叠层的物质层31，32所组成。第一着色部分30的具体结构可以相似于例如美国专利5472798所公开的结构。具体地，若物质层31的折射率为na，物质层32的折射率为nb，则第一着色部分30要构成得符合下列的关系1.3≤na1.1≤nb/na≤1.4物质层31，32最好是由热塑性聚合物制成，与第一个实施例同样。此外，第二着色部分40与第一个实施例中的第二着色部分20同样包括一个颜色着色物质。第一着色部分30由一个层结构所形成，其有一个与第二着色部分40的圆弧面相连接的圆弧面，从而形成为一个整体的圆形截面。由此，微小组织2通过基于不同折射率物质层31，32的叠层的光的反射及干涉在可见光区域内产生一色彩。
一个制造微小组织2的例子将予说明。准备好下列材料聚偏氟乙烯(PVDF；折射率n＝1.41)的颗粒和用于第一着色部分30的聚苯乙烯(PS；折射率n＝1.60)，及用于第二着色部分40的包含有机着色物质或深红(红色)作为颜色着色物质的聚苯乙烯颗粒。
用于纺丝的是一个熔融纺丝装置，它有一个能使上述三个熔融聚合物相互在其中连接在一起并使其直径得到缩减的喷丝板。纺丝是在纺丝温度200℃和卷绕速度5000m/min下进行，得到如图10所示截面形状的纤维状微小组织2。微小组织2的PVDF层和PS层的厚度分别为0.08μm和0.09μm。总的层数是41(PVDF21；PS20)。
这一熔融纺织装置(未表示出)只需要有一个喷丝板，其有为PVDF及PS交替布置的缝隙和一个局部圆弧形的开孔，对应于联系第一个实施例所说明的熔融纺丝装置100的喷丝板120的供第一及第二岛部分聚合物A，B的开孔122A和122B，其周边形状像一个圆。这一熔融纺丝装置不需要有供海部分聚合物的系统。
微小组织2的色彩是在空气和水中进行评定的。在空气中评定时，微小组织2如图10所示对光放置，在入射角为0°和接收角为0°处测定反射光谱，用Hitachi(日立)公司制造的U-6000型显微分光光度计进行测定。在水中评定时，微小组织2的着色状光是目视观察的。
评定的结果如下，在空气中，反射率为70％，看到的是深黄色，它是从第一着色部分产生出一个色彩(绿色；主要波长λ＝0.52μm)和一个从第二着色部分产生出一个色彩(红色；主要波长λ＝0.65μm)的复合色彩。在水中，微小组织2产生红色没有看穿现象发生。
图11表示第二个实施例的一个变型。在这一变型中，第一着色部分30a以层结构放置在第二着色部分40a的上面以形成一个椭圆形或卵形的整体截面。按照这一变型，第一着色部分30a的宽度被增大以扩大层结构的面积实现光的反射和干涉，其结果是有进一步提高色彩深度的优点。
图12A及12B表示第二个实施例的另一个变型。在这一变型中，第一着色部分30b，30c包括一个有第一折射率材料制成的格栅部分35，35a和充满有第二折射率材料37的缝隙36。第二着色部分40b，40c与第一着色部分30b，30c相连接。具体地，参照图12A，第一着色部分30b包括有一个长方形外形的格栅部分35。像板一样的第二着色部分40b与第一着色部分30b的整个一个长边相连接，该长边平行于缝隙36的长度方向，形成一个长方形整体。格栅部分35和充满材料37的缝隙36分别形成薄片。
参照图12B，第一着色部分30c包括椭圆形或卵形截面的格栅部分35a。缝隙36布置成其长度方向对应于椭圆的长轴方向。弧形的第二着色部分40c与第一着色部分30c的椭圆长轴方向的一侧相连接。根据这一变型，形成很多的层结构，帮助达到深色调和高的视觉质量。
图13A和13B表示第二个实施例的另一个变型。参照图13A，两个第一着色部分30d由布置在一个第二着色部分40d的两侧具有预定折射率的交替叠层的物质层31a，32a，与大体上放在它们中间的第二着色部分40d形成的一个圆形截面的整体所组成。参照图13B，两个第一着色部分30e布置在一个第二着色部分40e的两侧，与大体上在椭圆短轴中点位置放在它们中间的第二着色部分40e形成为一个椭圆形或卵形截面的整体。根据这一变型，微小组织的两侧对光的有效反射和干涉得到保证。
图14-17表示本发明的第三个实施例。在这个第三个实施例中，为了不依赖于光的入射方向，第一着色部分50径向地布置在第二着色部分60的周围。具体地，参照图14，产生色彩的微小组织3是由径向等距放在圆形截面的第二着色部分60周围的第一着色部分50所组成。第一着色部分50包括以层放置的薄片51和在两个邻近薄片之间的预定缝隙或间隔53，及一个垂直延伸通过它们并有一端与第二着色部分60相连接的芯体部分52。
在第三个实施例中，由芯体部分52互连的薄片51组成第一着色部分50的一个单元70。八个单元70径向等距离地布置在圆形截面的第二着色部分60的周围，并与第二着色部分60相连接。第一着色部分50的每一单元70薄片51的长度是从放在最接近于第二着色部分60的薄片51a到放在离其最远的薄片51b逐步递增的。第一着色部分50的材料为热塑性聚合物，与第一个实施例中第一着色部分10同样。此外，第二着色部分60的材料与第一个实施例中的第二着色部分20的相同。
要注意第二着色部分60的反射光谱的最大反射峰值或反射率R大于40％，从观察者的眼睛对色彩的感觉性看最好是大于60％。这大致对应于上述的亮度大于4。这样，包含在第二着色部分60中的颜色着色物质的量要调整到使第二着色部分60的反射率或最大反射峰值R大于40％。
微小组织3能用图15所示的喷丝板220取代图3A-3C中的喷丝板120进行制造。参照图15，喷丝板220从平面看是圆形的，包括一个用于控制岛部分通道的隔壁221，此隔壁由径向围绕一个供第二岛部分聚合物B的圆形开孔222B的供第一岛部分聚合物A的开孔222A构成。每一个开孔222A包括等距离放置的第一缝隙223和从开孔222B径向延伸并与第一缝隙直角相交的第二缝隙224。第一缝隙223相互平行，其长度随与开孔222B距离的增长而加大。此外，喷丝板220在它的周边有供海部分聚合物C的开孔228。
喷丝板220的反面包括一个聚合物接受部分，与供第一和第二岛部分聚合物A，B的开孔222A，222B相连通，如图2中的喷丝板120所示。喷丝板220还包括一个聚合物接收部分，与供海部分聚合物C的开孔228相连通。喷丝板220安排在一个相当于图2所示的熔融纺丝装置100的熔融纺丝装置中，在聚合物接收部分中接收供熔融纺丝的第一和第二岛部分聚合物A，B及海部分聚合物C，得到如图16所示的海岛型长丝4，它包含有一个第一岛部分或第一着色部分50，一个第二岛部分或第二着色部分60及一个包围这两者的海部分80。海部分80用一种溶剂从长丝4中除去而得到如图14所示的微小组织3。
根据第三个实施例，即使当它与一个不同折射率的透明物体相接触时，微小组织3由于存在有第二着色部分60也不会被看穿。此外，由于很多的第一着色部分50是径向的布置，微小组织3可与光的入射方向无关地通过光的反射及干涉产生出一个明亮色调和一个特有的视觉质量。
在第三个实施例中，薄片51的长度从放在最靠近于第二着色部分60的薄片51a开始逐渐向离它最远的薄片51b递增，这样即使入射光是成某一角度或不是垂直的也能得到入射光的有效反射和干涉。要注意，所有的薄片51也可以是长度相同。还要注意第一着色部分50的单元70的数量，在第三个实施例中是8个，从完成实质上相同的反射光谱和反射率而与入射光的方向无关的方面看最好是在它的截面中数量尽可能的多以增加它的密度。
一个制造微小组织3的例子将予说明。准备好下列材料用于第一着色部分50的聚对苯二甲酸乙二酯(PET；折射率n＝1.56)的颗粒，用于第二着色部分的含有有机着色物质或铅酞青(绿色)作为颜色着色物质的聚对苯二甲酸乙二酯的颗粒，及用于保持第一及第二着色部分50，60的海部分材料聚苯乙烯(PS)的颗粒。用于纺丝的是图15所示的带有喷丝板220的熔融纺丝装置。纺丝是在纺丝温度280℃及卷绕速度5000m/min下进行。海部分聚合物C用溶剂丁酮(MEK)从海岛型长丝中除去，而得到如图14所示的微小组织3。微小组织50的PET层和空气层的厚度分别为0.08μm和0.13μm。总的层数为15(PET8；空气7)。
在空气和水中评定微小组织3的色彩。参照图17，在空气中评定时，微小组织3每次转30°，一直到180°，以变化光入射的方向，用Hitachi(日立)制造的U-6000型显微分光光度计以入射角为0°和接收角为0°测量反射光谱。在水中评定时，微小组织3的着色状况是目视观察的。
评定的结果如下。在空气中，反射率约为80％，在0°到180°的范围内在每一转动角度处得到的反射光谱在0.52μm波长处有一个峰值，产生绿色。此绿色的色调和深度与那些没有第二着色部分60所得到的绿色有明显的差别，具有高的视觉质量。在水中，微小组织3也产生绿色而没有看穿现象。
按照第三个实施例，微小组织3通过光的反射和干涉与光的入射方向无关地产生出一个色彩，具有明亮色调和特有的视觉质量。此外，微小组织3由于即使在与不同折射率物质诸如一种溶剂，油及水相接触或被润湿时仍可保持它的作用，因此在实际使用中很出色。
图18A和18B表示第三个实施例的变型。参照图18A，微小组织是与图16中的形状一样，并包含有第一及第二着色部分50，60，它们的周边充满折射率n≠1.00的物质90，形成一个圆形截面的纤维状组织。参照图18B，微小组织大体上和图18A所示的变型相似，只是不存在第一着色部分50的芯体部分52。按照那些变型，同样，微小组织可与光的入射方向无关地由光的反射及干涉产生色彩，具有不同的色调而并不降低明亮度，清晰度和深度。此外，微小组织由于外部环境的影响如与一个不同折射率的物质相接触并不损坏它的质量，所以在实际应用中很出色。
图19表示本发明的第四个实施例。第四个实施例的结构基本上是和图14所示的第三个实施例相同，除了微小组织5的第二着色部分60a包含有在可见光区域中均匀吸收的无颜色着色物质。要注意“无彩色着色物质”是诸如能表现出均匀吸收的，也就是在可见光区域内实际上是不反射，包括大体上黑色及灰色的着色物质。对于“无彩色”的定义，见例如日本工业标准Z8105“色彩的术语”。无色彩着色物质的例子有作为无机的着色物质或颜料的炭黑(C)，氧化铁黑(Fe3O4)，锌白(ZnO)等，及作为有机的着色物质有苯胺黑等。根据第四个实施例，光入射到微小组织5上，在位于入射平面侧上的单元70处反射及干涉，给出为观察者的眼睛感觉到是一个色彩。单元70以径向围绕第二着色部分60a布置，与光的入射方向无关地提供着色。
如上所述，在环境为空气时，第一着色部分50在微小组织5上接收入射光，产生一个波长由干涉条件确定的色彩。如果第一着色部分50上的反射是全反射，光不到达到第二着色部分60a，因此只有第一着色部分50起着色作用，产生出一个明亮色调和一个特有的视觉质量。另方面，如果第一着色部分50上的反射不是全反射，例如反射率为约50％，余下光的一部分散射，余下光的其它部分穿透第一着色部分50而到达第二着色部分60a。当由此反射时，余下光的其它部分起具有不同波长的分散光的作用，它可能会损伤由第一着色部分50来的明亮色彩。然而，根据第四个实施例，这样的分散光和穿透光由含有无色彩着色物质的第二着色部分60a所吸收，因此观察者的眼睛感觉到的是由第一着色部分50来的一个明亮的色彩，而不是减弱一半的色彩。
同样，当微小组织5的周边以相同折射率的透明物质充满时，第一着色部分50不再满足干涉条件，使多数的入射光到达第二着色部分60a。但是根据第四个实施例，到达第二着色部分60a的光在整个可见光区域内由包含在其中的无彩色着色物质吸收，它被观察者的眼睛感觉到的是黑色而无看穿现象。
一个制造微小组织5的例子将予说明。准备好下列材料聚对苯二甲酸乙二酯(PET折射率n＝1.56)的颗粒用于第一着色部分50，含有如一种有机着色物质的无彩色物质苯胺黑(黑色)的聚对苯二甲酸乙二酯的颗粒用于第二着色部分60a，和聚苯乙烯(PS)的颗粒用于保持第一及第二着色部分50，60a的海部分材料。用于纺丝的是图15所示的带有喷丝板220的熔融纺丝装置。纺丝是在纺丝温度280℃和卷绕速5000m/min下进行。之后，用溶剂丁酮(MEK)将海岛型长丝中的海部分聚合物C去除，得到如图19所示的微小组织5。微小组织5的PET层和空气层的厚度分别为0.08μm和0.15μm。总的层数是15(PET8；空气7)。
微小组织5的色彩是在空气和水中评定。在空气中评定时，用与第三个实施例相同的方法，微小组织5每30°转动一下，直到180°，使入射光方向得到变动，用Hitachi(日立)公司制造的U-6000型显微分光光度计在入射角为0°及接收角为0°处测定反射光谱。在水中评定时，微小组织5的着色状况是目视观察的。
评定的结果如下。在空气中，反射率约为85％，在0°到180°的范围内每一转动角度处得到的反射光谱在波长为0.48μm处有一峰值，产生蓝色。此蓝色的色调和深度与没有第二着色部分60a时所得到的蓝色有明显的差别，具有高的视觉质量。在水中，微小组织5产生一暗色彩而没有看穿现象。
要注意，与图18A和18B所示的第三个实施例的变型相同的方法，第四个实施例可以构成为在第一及第二着色部分50，60a的周边充满折射率为n≠1.00的物质，或是在第二着色部分60a的周边只有薄片51径向以层放置在折射率n≠1.00的物质中。
在第四个实施例中，由层结构产生出一个色彩的第一着色部分50可以包含有一种无色彩着色物质。但是，颜料的种类及其成分会引起在可见光区域中对吸收的增加，使入射到微小组织5上的光到达较下面的薄片51时就不够足。由于上述事实，从可能会损坏第一着色部分50的着色方面看，第一着色部分50最好不包含有无彩色着色物质。
在上述实施例中，第二着色部分包含有一颜色着色物质，由其层结构产生出一个色彩的第一着色部分构成可透光的，但它并不特别地被构造成含有一个颜色着色物质。如上所述，颜料的种类及其成分会引起在可见光区域中对吸收的增加。然而，考虑到由于上述的吸收对入射到第一着色部分上的光的衰减，第一着色部分可以构成为含有一个在预定极限内的颜色着色物质，在一定范围内产生出一个色彩。
此外，在上述实施例中，用于产生色彩的微小组织是形成为纤维状的。另外，微小组织也可以形成为切片状，可通过例如切碎微小组织的长丝来得到，用于加入到涂层材料中。此外，那些图7-9B所示的第一个实施例的变型和图11-13B所示的第二个实施例所述的微小组织也可以扩展到二维或三维表面，在其上面带有第二着色部分，这对汽车涂层等是可用的。
权利要求
1.用于产生一个色彩的微小组织，包括至少一个第一部分，该第一部分通过物理作用在可见光区域内产生一个第一波长的第一色彩，该第一部分包括以预定间隔层置的薄片；和一个放置在邻近于该第一部分的第二部分，该第二部分邻接于所说的第一部分，该第二部分在所说的可见光区域内吸收一部分第二波长的光并反射出其余的光，该第二部分包含有一着色化合物。
2.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第一部分包括一个用于互连所说薄片的部分。
3.如权利要求2所述的微小组织，其特征在于该第一部分通过该互连部分与所说的第二部分相连接。
4.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第一部分包括一种热塑性聚合物。
5.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第一和第二部分以预定的形状形成。
6.如权利要求1的所述的微小组织，其特征在于所说的该第二部分的着色物质包括颜色着色化合物。
7.如权利要求6所述的微小组织，其特征在于该颜色着色化合物包括至少一种无机或有机颜色着色化合物。
8.如权利要求7所述的微小组织，其特征在于该无机的颜色着色化合物包括至少下列中的一种选自氧化铁红(Fe2O3)，锌白(ZnO)及氧化铬(Cr2O3)的氧化物，选自铬黄(PbCrO4)，深翠绿和矾土白的氢氧化物，选自镉红(CdS·CdSe)和镉黄(CdS)的硫化物，或选自铬黄及铬酸锌的铬酸。
9.如权利要求7所述的微小组织，其特征在于该有机的颜色着色化合物包含至少下列中的一个偶氮化合物，酞菁化合物，选自二萘嵌苯，喹吖啶酮(quinacridone)和硫靛的缩聚多环化合物，或蝶啶化合物。
10.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第二部分被构成为其可见光反射光谱的最大反射峰值大于40％。
11.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第二部分被构成为它的可见光反射光谱的最大反射峰值大于60％。
12.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第一部分通过所说的薄片中的一个与该第二部分相连接。
13.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该以层放置的薄片的最外面薄片包括一个突出部分。
14.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于所说的薄片包括第一和第二薄片，而且其中该第一和第二薄片是交替地放置并具有不同的折射率。
15.如权利要求1所述的微小组织，其特征在于该第一部分包括一个围绕所说薄片的部分，该部分与所说薄片的折射率不同。
16.用于产生一个色彩的微小组织，包括至少一个第一部分，每一个第一部分通过反射，干涉，衍射或光的散射中至少一种而产生一个在可见光中的具有第一波长的第一色彩，每一个第一部分包括有以预定间隔层置的薄片；和一个放置在邻近于该第一部分的第二部分，该第二部分在所说的可见光中吸收具有第二波长的光并将波长不等于该第二波长的光反射出去，该第二部分包含有一个着色化合物，该第一部分是径向围绕该第二部分放置的。
17.如权利要求16所述的微小组织，其特征在于所述每个第一部分的薄片的长度沿半径向外方向递增。
18.如权利要求16所述的微小组织，进一步包括一个围绕该第一和第二部分的第三部分，该第三部分有一个预定的折射率。
19.如权利要求18所述的微小组织，其特征在于该第三部分预定的折射率不是1.00。
20.如权利要求16所述的微小组织，其特征在于该第二部分的所说的括着色化合物包一无彩色着色化合物。
21.一个用于从第一及第二岛部分聚合物和一海部分聚合物制造海岛型长丝的喷丝板，包括一个隔壁，包括至少一个用于形成第一岛部分聚合物的开孔，和一个用于形成第二岛部分聚合物布置于该第一开孔邻近的第二开孔，该第一开孔包括层置的第一缝隙；和至少布置在该第一开孔一个周边处用于接受海部分聚合物的通道装置。
22.如权利要求21所述的喷丝板，其特征在于所说隔壁第一开孔还包括一个垂直于该第一缝隙的第二缝隙，用于互连该第一缝隙。
23.一个用于从第一及第二岛部分聚合物和一海部分聚合物制造海岛型长丝的喷丝板，包括一个隔壁，该隔壁有用于成形第一岛部分聚合物的第一开孔和一个邻近布置于该第一开孔并处在该隔壁的中央部分以成形第二岛置部分聚合物的第二开孔，该第一开孔是围绕该第二开孔的外部放置，每一个该第一开孔包括层置的第一缝隙；和至少布置在该第一开孔一个周边处用于接收海部分聚合物的通道装置。
24.一个用于产生一个色彩的微小组织，包括通过物理作用产生一个在可见光区域中的有第一波长的第一色彩的装置，该产生装置包括以预定间隔层置的薄片；及放置在邻近于该产生装置用于在所说的可见光区域中吸收一部分有第二波长的光并将其余的光反射出去的装置，该吸收装置包含有一着色化合物。
25.一个用于从第一及第二岛部分聚合物和一海部分聚合物制造海岛型长丝的喷丝板，包括用于限定第一及第二岛部分聚合物通道的装置，该限定装置包括至少一个用于成形第一岛部分聚合物的开孔和一个放置在邻近于该第一开孔处用于成形第二岛部分聚合物的第二开孔，该第一开孔包括以预定间隔层置的第一缝隙；及至少布置在该第一开孔一个周边处用于引导海部分聚合物的装置。
26.一种能够产生一个复合色彩的微小组织，包括一个产生第一色彩的第一着色部分，一个邻近于该第一部分的第二部分，并包含有一反射特定波长光的颜色着色化合物，该第二部分构造成当所说分散光从该第一部分射出穿过该第二部分时，该分散光中具有相应于该颜色着色化合物的波长的光的至少一部分发射出，产生出一个第二色彩。
27.一个用于生产微小组织的方法，包括将至少一个第一岛部分聚合物和一个第二岛部分聚合物供给到纺丝头，该第一及第二岛部分聚合物是不同的，该第一岛部分聚合物是由该纺丝头中所形成的一个区段中的隔壁所定向，该第二岛部分聚合物邻近于该第一岛部分聚合物在该纺丝头中被定向；将海部分流体供入到该纺丝头；该纺丝头进行纺丝。
28.如权利要求27所述的方法，还包括，在该纺丝步骤之后将该海部分流体从该岛部分聚合物中除去。
全文摘要
一个用于产生一个色彩的微小组织,包括一个第一着色部分,用于由物理作用如反射及干涉产生一个在可见光区域中有第一波长的色彩,第一着色部分包括以预定间隔层置的薄片;一个第二着色部分,邻近放置于第一着色部分,用于在可见光区域中吸收一部分第二波长的光并将余下的光反射出去,第二着色部分包含有一着色物质。
文档编号D06M101/16GK1176669SQ9619218
公开日1998年3月18日 申请日期1996年12月6日 优先权日1995年12月8日
发明者清水进, 先原明男, 雄泽金也, 田畑洋 申请人:日产自动车株式会社, 田中贵金属工业株式会社