一种精确镀铝的图案化全息防伪器件及其制备方法与流程

本发明属于防伪器件领域，具体涉及一种精确镀铝的图案化全息防伪器件及其制备方法。

背景技术：

全息防伪是应用激光全息技术发展起来的一种新型防伪技术，又称激光全息防伪。激光全息技术是继激光器于二十世纪六十年代问世之后迅速发展起来的一种立体照相技术。随时其他防伪技术的进步，全息防伪也得到新的发展与应用。由于全息防伪技术具有易于识别、科技含量高、易于批量生产和难以复制的特点，被广泛应用于防伪领域。早期全息防伪技术是通过两束光的干涉制备的光栅效果，后来，像素光刻技术使其实现了自动化光刻，近年来激光直写技术不断发展，其光学效果也不断地演变。由单色、同位异像、动态等衍射光栅效果扩展至零级衍射防伪技术、紫光效果、铂金浮雕、透镜再现等新的光学效果。全息防伪技术发展至今，新的光学防伪技术被广泛应用于国家证件、烟包包装和品牌保护方面。

但是，随着技术的发展，现实生活中对于全息防伪技术的要求也越来越高。其中，为增加全息防伪技术的门槛，双向定位洗铝全息防伪技术被广泛推广，已经被欧元和许多其他国家的钞票、外交证件和有价证券等。在国内，也被用于丽珠药业、新安药业、摩美得等药品。目前常用的洗铝工艺为水洗铝技术，即在模压有光学微结构的模压层表面印刷洗铝油墨(该油墨可溶于水)，然后镀铝，随后将光学膜浸入水中，含有洗铝油墨的区域的铝层随着洗铝油墨一起溶于水中而脱落，而没有洗铝油墨的区域保留铝层，形成局部的洗铝图案。这种方法的洗铝精度取决于洗铝油墨与全息图案的套位精度。到目前为止，这种方式的套位精度只能达到±0.2mm，无法的得到高精度套位印刷效果。同时该工艺首先镀铝，然后再洗铝，工艺比较复杂。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种精确镀铝的图案化全息防伪器件及其制备方法，至少可以部分解决上述问题。本发明技术方案针对目前油墨套位印刷的精度不高，洗铝过程工艺复杂的情况，采用纳米蒸镀铝层的方式，可以有效提高全息防伪器件的镀铝精度，同时还简化了操作流程。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种精确镀铝的图案化全息防伪器件的制备方法，其特征在于，包括，

s1在基膜层上涂布一层纳米压印涂层，采用纳米压印的方式将梯度性微纳米结构压印到该涂层上获取结构层；所述梯度性微纳米结构包括第一凹凸结构和第二凹凸结构，其中第二凹凸结构位于第一凹凸结构的凹陷面；

s2在第一凹凸结构的凸起面上均匀涂布一层挥发层，凹陷面上不涂布挥发层；所述挥发层由挥发性物质涂布而来，具有挥发性；

s3在梯度性微纳米结构表面上蒸镀金属层，在第一凹凸结构的凹陷面上沉积形成金属层，第一凹凸结构的凹陷面与凸起面相互对比形成部分区域具有金属层的镂空效果，以使所述梯度性微纳米结构呈现出全息光变防伪效果；

s4在金属层的基础上满版涂布背胶层，获得精确镀铝的图案化全息防伪器件。

作为本发明技术方案的一个优选，微纳米结构包括第一凹凸结构和第二凹凸结构，其中，第二凹凸结构位于所述第一凹凸结构的凹陷部分。

按照本发明的一个方面，提供了以上所述制备方法制备获得的一种精确镀铝的图案化全息防伪器件，包括依次层叠设置的基材层、成像层和背胶层，所述基材层作为最外侧的保护层，所述背胶层用于与被烫基材表面粘结，其特征在于，

所述成像层包括层叠设置的结构层和金属层，所述结构层一侧与基材层相贴合，另一侧上设有梯度性微纳米结构，所述微纳米结构包括第一凹凸结构和第二凹凸结构，其中，第二凹凸结构位于所述第一凹凸结构的凹陷部分，从而形成结构层的梯度性微纳米结构；

所述金属层设置于第一凹凸结构的凹陷面上，第一凹凸结构的凹陷面与凸起面相互对比形成结构层部分区域具有金属层的镂空效果，以使梯度性微纳米结构呈现出全息光变防伪效果。

作为本发明技术方案的一个优选，第一凹凸结构凸起面与凹陷面之间的高度差优选大于第二凹凸结构。

作为本发明技术方案的一个优选，第一凹凸结构的凸起面与凹陷面之间的高度差为0.5-10微米，优选1-3微米。

作为本发明技术方案的一个优选，第二凹凸结构的凸起面与凹陷面之间的高度差优选50-500纳米，第二凹凸结构呈现出全息光变防伪效果。

作为本发明技术方案的一个优选，金属层的厚度优选20-80纳米。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明技术方案，采用预先精准涂布挥发层的方式，使得金属层只能在没有挥发层的位置沉积，从而获得与结构层中包含有防伪信息的凹凸结构精确吻合的镂空金属层，实现了防伪信息的精准定位，在提高全息防伪器件防伪功能的同时，简化了其制备过程，只需要严格控制挥发层的涂布即可。

2)本发明技术方案，采用梯度性微纳米结构的设计，防伪信息(图文信息)是采用两级凹凸结构来进行呈现的，这种两级凹凸结构的设计下，图文信息区域(有凹凸结构区域)和背景区域(无凹凸结构区域)处于不同的高度，从而进一步突出了凹凸结构区域的图文信息；且这种两级凹凸结构设计在光学器件的作用下，具有较好的美观效果。

3)本发明技术方案，对梯度性微纳米结构的两级凹凸结构采用镂空展示，凹凸结构的凹陷面和凸起面可以采用不同的涂层，如金属层结合油墨层的展示方式，在微透镜阵列的作用下，两级凹凸结构可以呈现出更加美观的效果，同时，这种对比区分也可以进一步增加图文防伪薄膜的防伪效果。

附图说明

图1是本发明技术方案实施例中精确镀铝的图案化全息防伪器件的结构剖视图；

图2是本发明技术方案实施例中梯度性微纳米结构的一个优选示意图；

图3是本发明技术方案实施例中梯度性微纳米结构的另一个优选示意图；

图4是本发明技术方案实施例中精确镀铝的图案化全息防伪器件的的制备方法；

图5是本发明技术方案实施例中结构层进行硅油层涂布的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

本发明技术方案的实施例中，具体公开了一种精确镀铝的图案化全息防伪器件，及其制备方法，以下结合具体结构和制备过程进行说明。

如图1所示，是本实施例中图案化全息防伪器件的结构剖视图。该全息防伪器件由下到上涂布顺序依次为：基材层1，结构层2，金属反射层5，挥发层4，背胶层3。其中，挥发层4在金属反射层5的沉积过程中逐渐挥发至完全。在挥发层的挥发性涂料挥发完全之前停止金属层的沉积，即可实现结构层局部沉积金属层的效果。金属层的沉积区域与挥发层的涂布效果有关。

本实施例中，基材层1处于整个全息防伪器件的最外侧，对整个全息防伪器件的内部结构起到覆盖和保护的作用。基材层的材质可以是各种常规适于加工激光全息图案的薄膜材料，譬如pet双向拉伸膜等，本实施例中对此不作具体限制。

结构层2是本实施例中全息防伪器件的信息载体，是关键组件之一。其一侧与基材层相贴合，另一侧通过一定的工艺手段(如模压工艺)加工获得具有一种或多种激光全息防伪图案，结合金属反射层的光学反射效果，可以很好地起到防伪的效果。一般来说，根据产品需要，结构层的激光全息防伪图案可以提供包括生产厂家、品牌标示等信息在内的基本防伪信息。进一步地，根据产品的需要，该结构层可以承载着多重功能，如赋予离型功能，在结构层的上表面设置离型层或者采用具有离型功能的树脂层，也可以赋予全息防伪标识耐磨性能，将结构层设置为离型层、耐磨层、模压层等共同组成的多层结构，还可以赋予其不同的颜色，如增设色层等。

本实施例中，结构层优选通过纳米压印的方式获得。纳米压印的方式包括uv纳米压印和热压印两种方式，uv纳米压印和热压印都是传统的制备全息复制方法。作为典型的热压印的工艺，优选可采用丙烯酸酯树脂材料制成，涂布温度为80～120℃，速度60～90m/min；操作时可使用全息模压机，在180～240℃条件下，由镍版上的微纳米结模压到丙烯酸树脂涂层上，形成结构层。

结构层上的微结构优选通过纳米压印的方式将金属镍版上的微结构压印到结构层上。模压成像层的微结构为梯度性微纳米结构，包括两种高度等级的凹凸结构，第一等级凹凸结构的高度差大于第二凹凸结构的，第一等级凹凸结构的凸出结构区域无金属反射层，第一等级凹凸结构的凹下区域的表面含有第二等级的凹凸结构。第二等级的凹凸结构呈现出全息光学效果，如基于衍射的单色、动态、同位异像、深度、全息透镜、紫光和基于反射的猫眼、铂金浮雕、及零级衍射、纳米光学效果等。

为了实现在结构层上精准蒸镀金属层，本实施例中，在蒸镀金属层前，选择在结构层上涂布一层挥发层，挥发层所用涂料为挥发性物质，如具有一定凝滞性和挥发性的硅油。其原理在于，在结构层上蒸镀金属层时，由于结构层部分区域涂布有挥发性物质，其在蒸镀环境下不断挥发导致对应区域上无法沉积金属颗粒，从而无法形成金属层。而没有涂布挥发性物质的区域，则可以顺利沉积，从而在结构层上形成局部沉积金属层的效果。而结构层上没有沉积金属层的区域则与之形成对比，两个区域相互对比最终形成镂空结构。

换而言之，挥发层的涂布准确性决定了金属层沉积的准确性。本实施例中，硅油层优选采用特种硅油，然后通过柔版印刷的方式，在柔版上形成10-50nm的硅油层。该工艺为成熟工艺，如意大利伽利略真空设备系统和德国莱宝真空镀铝系统附带的硅油印刷系统。该系统采用闪蒸工艺(flashevo)在涂布辊上形成均匀的硅油层，然后通过柔版印刷辊，将硅油印刷结构层上。本实施例中，优选采用满版作为印刷版。如图5所示，在结构层表面印刷时，结构层上凸出的区域与柔版接触，凹下的区域不与柔版接触，在结构层表面形成如图所示的在凸出的区域有硅油层，凹下的区域没有硅油层。

进一步地，金属层也是本实施例中的图案化全息防伪器件的关键组件之一。具体来说，第二凹凸结构结合金属层可以将其中包含的全息图像很好的展示出来。本实施例中的金属层优选镀铝层，以真空蒸镀的方式，将金属铝沉积在结构层表面。由于结构层的第一层级凸出区域印刷有硅油，因此不能沉积铝层，形成了局部镂空效果。由于硅油印刷图案与全息图案(即第一结构的)为互补图案，因此可实现精确化镀铝。

背胶层处于图案化全息防伪器件的最内侧，用于将全息防伪器件与标识物相贴合。从基材层一侧观察，该防伪标识既具有全息防伪技术，又具有高精度的图案化镀铝效果。

另外，作为本实施例的一个优选，对于梯度性微纳米结构，如果有大面积的全息图案，即第二凹凸结构区域较大，由于柔板的弹性变形而使全息图案区域与印刷版辊接触，在图案上印刷上硅油，进而无法镀上铝。为避免这种情况的发生，作为本发明的一个补充，第二凹凸结构区域较大，在第二等级凹凸区域内增设点阵式的第一等级凸出结构，该点阵的高度同第一等级的凹凸结构，尺寸优选2-20微米，间距10-100微米。

该制备方法中的核心工艺是凹凸结构的设计和硅油层的印刷。凹凸结构的设计已经描述很多，补充一点的是由于纳米压印过程中，微结构都有所损失，即微结构变形，第一等级的凸出结构变形为圆弧性等。而硅油层的印刷采用莱宝镀铝机的硅油涂布附件，区别在于采用无图案柔板作为印刷版，柔板的硬度和印刷时的压力对印刷的效果有较大影响，柔板硬度不足会导致柔板变形，易与第二等级微结构接触，进而不能达到预定效果。合适的压力和柔板硬度使印版与模压膜接触，而又不使印版与第二等级的微结构接触为最佳。通过上述方法可以实现在结构层上精确涂布出只与第一凹凸结构的凸出面接触的挥发层，本实施例中对其具体的实现方式不作出具体的限制。

本实施例中，由于设有梯度性微纳米结构，且金属层局部沉积，以下几种结构均在本发明技术方案的保护范围内：1)第二凹凸结构位于第一凹凸结构的凹陷面，金属层沉积在第一凹凸结构的凹陷面上(即第二凹凸结构上)，第一凹凸结构的凸起面上没有金属层沉积，如图2；2)第二凹凸结构位于第一凹凸结构的凸起面，金属层沉积在第一凹凸结构的凸起面上(即第二凹凸结构上)，第一凹凸结构的凹陷面上没有金属层沉积，如图3。第二种结构的应用是一种衍生，在形成梯度性的微纳米结构后，通过涂布的方式如刮涂，在梯度性结构上形成一层挥发性的硅油层。此时在第一等级凹凸结构的凹陷面形成一层较厚硅油，而第一凹凸结构的凸起面形成一层较薄的硅油，在真空的条件下，硅油层不断挥发，凸起面的薄层硅油优先挥发完全。此时镀铝，在凸起面形成镀铝层，而凹陷面没有镀铝层，最后涂胶，即形成了局部精确镀铝的全息光变防伪膜。

下面结合全息防伪器件具体的制备过程，对本发明作出进一步的说明。

实施案例一：

(1)以15微米的bopet膜作为基材膜，即制得基材层1；

(2)譬如采用网纹辊涂布的方式，在pet表面均匀涂布水性乳化蜡，涂布温度在80～120℃，速度60～90m/min，即形成离型层2；

(3)在离型层2上继续涂布丙烯酸类树脂涂层，树脂层的厚度为2微米，涂布温度在80～150℃，速度60～90m/min；

(4)微纳米结构模板的制备：首先采用全息光刻机进行光刻制备第二等级的凹凸结构，通过电铸得到金属镍版，在金属镍版上涂布光刻胶，然后制备与第一等级凹凸结构图案对应的掩膜版，通过放大镜将金属镍版与掩膜版精准套位，套位精度达到1微米，然后曝光、显影、化学刻蚀出第一等级的凹下结构，得到具有梯度性微纳米结构的金属镍母版。

(5)使用全息模压机，在160～240℃条件下，由金属镍母版上的微结构在热和压力的作用下，压印到丙烯酸树脂涂层上，在丙烯酸树脂涂层表面形成与金属母版相对应的梯度性微纳米结构。

(6)采用莱宝镀铝机的硅油印刷附件，以满版的柔版为印刷版，在适当的硅油蒸发速度，使其在柔版表面形成10-50纳米厚的硅油层。通过印刷，在结构层的第一等级的凸出结构与柔板接触，其表面印上硅油；而第一等级的凹下结构(第二等级的凹凸结构)不与柔板接触，没有印刷硅油。

(7)通过真空镀铝，在没有硅油的区域沉积铝层，而有硅油的区域不能沉积铝层，为镂空效果。同时在真空的条件下，硅油不断挥发，硅油层的厚度不断减少，甚至没有。

(8)在80～120℃条件下，在金属反射层5上涂布烫印背胶；接着经分切宽检，即得到精确化镀铝的全息防伪烫印膜。

最后，该烫印膜被提交给印刷厂，并在包装过程中通过烫印机烫印在外包装表面，揭去最外侧的基材层和离型层，保留剩余的结构层、金属反射层和背胶层，从表面看，该标识既具有全息激光防伪图案，又具有精确镂空镀铝效果。

实施案例二：

(1)以30微米的bopet预涂膜作为基材膜，该基材膜的一面涂布有预涂层，该预涂层与uv涂层具有较强的附着力，即基材层1；

(2)在基材层的预涂面上，采用网纹辊涂布法，在基材层上涂布一层5微米的uv涂层；

(3)微纳米结构镍版的制备，采用全息光刻直写设备，通过photoshop设计全息图案，然后进行光刻，在第一等级凹下的区域采用高光强曝光，而第一等级凸出区域(第二等级凹凸结构，全息区域)采用正常全息光参数，通过显影、清洗，得到梯度性的微纳米结构。

(3)将uv涂层与金属镍的母版贴合，并从uv面进行曝光，将镍版上的微纳米结构复制到uv涂层上，曝光后uv涂层由液态转变为固态，微纳米结构得以固定，形成下表面具有微纳米结构的结构层2。

(4)采用莱宝镀铝机的硅油印刷附件，以满版的柔版为印刷版，在适当的硅油蒸发速度，使其在柔版表面形成10-50纳米厚的硅油层。通过印刷，在结构层的凸出区域印上硅油，然后通过真空镀铝，在没有硅油的区域沉积铝层。而有硅油的区域不能沉积铝层，为镂空效果。同时在真空的条件下，硅油不断挥发，硅油层的厚度不断减少，甚至没有。

(5)在180℃条件下，在金属反射层5上涂布热熔压敏胶，并与离型纸复合；接着模切、分条、宽检，即得到精确化镀铝的全息防伪标识产品。

优选的，上述实施案例一、二的步骤(4)中，如果选择在梯度性微纳米结构上满版涂布挥发层(如硅油层)，则在进行沉积的时候，梯度性微纳米结构的凸起面上的物质先挥发完毕，即可进行金属层的蒸镀。此时获得的是在第一凹凸结构的凸起面上有金属层而在凹陷面上没有金属层的结构件。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。