光学防伪元件及其制造方法_2

文档序号:8330712阅读:来源:国知局
式的制造方法制造图2所示的光学防伪元件的制造过程。这里为叙述方便,人为的将制造过程分为两个大的过程,即制造具有第一镂空图像ml的光学防伪元件半成品,以及制造两侧具有同一轮廓的不同图像(ml、m2)的光学防伪元件成品。第一过程为本领域技术人员所熟知的工艺,第二过程则体现了本发明的核心方法。
[0025]1、制造具有第一镂空图像(ml)的光学防伪元件半成品
[0026]该光学防伪元件半成品的制造方法有很多,最后成型的结构也有所不同。处于解释的目的,这里详细介绍最常见最经典的一种,即碱洗印刷脱铝,其对应的成型结构如图3所示。
[0027]首先可以在柔性支撑层I上形成第一起伏结构层2。柔性支撑层I具有支撑整个防伪元件的作用。有时,柔性支撑层还兼具保护作用。柔性支撑层I一般选自耐物化性能良好且机械强度高的薄膜材料。作为该薄膜基材,可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜及聚丙烯(PP)薄膜等塑料薄膜,优选PET材料。
[0028]柔性支撑层I上一般含有粘结增强层,以增强柔性支撑层与第一起伏结构层2的粘结。
[0029]第一起伏结构层2的微结构承载着第一图像ml的光学信息。起伏结构的深度位于20nm?1500nm的范围内,宽度位于10nm?3000nm的范围内。从微结构的形貌来说,可以是正弦光栅结构,或者闪耀光栅结构,或者矩形光栅结构,或者上述结构的组合。当然,这要根据具体的防伪设计要素来选择。第一起伏结构层2的表现的光学效果可以是全息、结构色、光学黑等。
[0030]第一起伏结构层2可以由热塑性树脂通过模压工艺形成,即预先涂布在支撑层I上的热塑性树脂在经过高温的金属模版时,受热软化变形,形成特定的起伏结构,后冷却成型。第一起伏结构层2也可以采用辐射固化浇铸工艺形成,即通过将辐射固化树脂涂布在支撑层I上,一边将原版推压在其上,一边照射紫外线或电子束等放射线,使上述材料固化,然后取下原版的方法来形成。第二种方法适合制造较大深宽比的起伏结构。
[0031]第一起伏结构层2形成以后,在其上以均匀的表面密度蒸镀反射层材料,形成第一反射层3。第一反射层3用来增强第一图像ml的微结构反映出来的光学效果的亮度。第一反射层3可以是单层金属镀层,选自铝、银、铜、锡、铬、镍、钛或者它们的合金。铝成本低廉,且亮度高,因此优选为铝。反射层蒸镀的量以光学密度为标准,反射层的光学密度应大于1.5,小于5,优选大于2.0,小于3.5。这样的光学密度综合了材料成本和反射率。
[0032]可替换地,第一反射层3也可以是多层干涉膜结构。这样,可以形成干涉光变效果,即在不同的角度观察或者不同角度的光源照射下,防伪元件具有不同的颜色或者颜色背景。多层干涉膜可以是:(1)由吸收层、低折射率介质层和镜面层依次堆叠形成的镀层,其中该镜面层与第一起伏结构层2相接触;(2)由高折射率介质层、低折射率介质层和高折射率介质层依次堆叠形成的多介质层镀层,其中,该反射层或吸收层与所述起伏结构层2相接触。在根据本发明的实施方式中,高折射率介质层指的是折射率大于等于1.7的介质层,其材料可以是 ZnS, TiN, Ti02、T1, Ti2O3' Ti3O5' Ta2O5' Nb2O5' Ce02、Bi2O3' Cr2O3> Fe2O3'Η??2、ΖηΟ等,低折射率介质层指的是折射率小于1.7的介质层,其材料可以是MgF2、Si02等。反射层的材料可以是Al、Cu、N1、Cr、Ag、Fe、Sn、Au、Pt等金属或其混合物和合金,由于招的成本低廉且亮度高,因此优选为铝。吸收层材料可以是Cr、N1、Cu、Co、T1、V、W、Sn、S1、Ge等金属或其混合物和合金。
[0033]蒸镀完第一反射层3之后,在要保留图像的区域(即第一区域a)的反射层3上套印作为保护层4的保护胶。保护胶的厚度一般大于lOOnm,小于2um。该保护层4能够保护第一区域a的反射层。
[0034]印刷完保护层4后,进行去反射层工序,即将在制品浸入能够与反射层反应的溶液中,一段时间后,第二区域b对应的反射层被溶液腐蚀完毕,而第一区域a的反射层因保护层4的保护得以保留。该溶液一般选自碱液,此即碱洗去金属工艺。至此具有第一镂空图像ml的光学防伪元件半成品制造完毕。
[0035]除上述采用的碱洗去反射层的方法,还可以采用水洗去反射层工艺,即在需要镂空的位置先涂布水洗胶层,然后蒸镀金属镀层,再经过润湿、水洗,使得水洗胶层溶于水中,水洗胶层上覆盖的金属镀层也随之剥离,达到镂空的目的。这样具有第一镂空图像ml的光学防伪元件半成品的结构中,反射层裸露在外,而水洗胶在第一起伏结构层和反射层之间。还可以采用近几年发展起来的精确定位去金属工艺,即通过图像的起伏结构的不同达到保留或者去除反射层的目的,如专利申请CN200680006666.1,CN201080026768.6,以及CN201310034614.7等提到的工艺。这里,我们引用这些专利申请作为参考。
[0036]2、制造两侧具有同一轮廓的不同图像(ml、m2)的光学防伪元件成品
[0037]首先在具有第一镂空图像ml的光学防伪元件半成品上涂布辐射固化胶层5,可以在第一反射层3/保护层4上涂布,也可以在柔性支撑层I另一侧涂布,视产品需要而定。图4所示为在保护层4上涂布。所采用的辐射固化胶的基本特点是,溶剂挥发完,能够形成软化点高于室温的干膜。若未进行紫外曝光时或者曝光剂量很低时,胶层未交联或者交联度不高,在一定条件下(温度低于200摄氏度,压力小于6bar)能够模压成型所需的起伏结构;若以一定的强度进行紫外曝光后,胶层交联度高或者完全交联,则在上述条件下(温度低于200摄氏度,压力小于6bar)不能模压成型。实现上述性能的辐射固化胶,其典型配方一般包括引发剂、预聚物、溶剂以及其他助剂。预聚物一般是分子量较大的丙烯酸树脂,分子量一般大于20000。典型配方中一般不含有单体,这是因为烘干溶剂需要形成干膜以便收卷。涂布的厚度一般大于10nm小于3um。
[0038]涂布好辐射固化胶层5后,在辐射固化胶层5的背面照射一定强度的紫外光或电子束(如图中“UV”所示),如图5所示。这样第一图像ml的反射层作为掩膜,使得第一区域a的福射固化胶未曝光或者低剂量曝光而未固化,而第二区域b的福射固化胶大剂量曝光或者曝光完全而固化。
[0039]接下来,对辐射固化胶层5模压,如图6所示。由于第一区域a的辐射固化胶5未固化,因而可以形成模压出第二图像m2,而第二区域b的辐射固化胶固化未能模压形成图像。至此,便获得了精确对位的第一图像ml和第二图像m2。
[0040]对辐射固化胶层5模压之后,在辐射固化胶层5的正面照射一定强度的紫外光或电子束,使得第一区域a的辐射固化胶固化,如图7所示。这样,整个辐射固化胶层5得到固化,物化耐性得到提高,有利于下一步施工和最终产品的质量。
[0041]进一步地,为增加第二图像m2的亮度,模压之后,需在辐射固化胶层5上蒸镀透明或半透明的第二反射层6,如图8所示。透明的材料一般选择与有机涂层折射率差别比较大的无机化合物,这样既能保证第二区域b为透明,又可以保证第二图像m2有较高的亮度。第二反射层 6 可以为 ZnS、TiN、Ti02、Ti0、Ti203、Ti305、Ta205、Nb205、Ce02、Bi203、Cr203、Fe203、Η??2、ΖηΟ中的一种或多种的混合物。由于硫化锌材料蒸镀温度相对较低,且其折射率较高,因此第二反射层6优选硫化锌。第二反射层6也可以选择半透明的无机化合物或者如铝、银、铜、锡、铬、镍、钛或者它们的合
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