专利名称：对聚合物膜基材赋予局部全息效应的方法
技术领域：
本发明涉及处理聚合物膜基材的方法。具体地讲，本发明涉及对聚合物膜基材赋予局部全息效应的方法。经处理的聚合物膜基材可被用作多种商品的包装材料。
背景技术：
通常将商品包装在包装材料中售卖。为了提高货架上包装商品的吸引力并且还提供关于包装商品的信息，将颜色、图像、文字等印在包装材料上。目前，因为消费者通常在商店里对每种类型的商品有太多的选择，已经进行了各种努力以提高包装材料的吸引力和眼球效应以便包装商品能够被顾客容易地找到。例如，经处理以提供闪亮和/或全息图样效果的纸基材包装材料可从市场上购 得。商业上，在纸基材上制备这种全息图样效应有两种方法。一种方法是在纸基材上层压金属全息塑料薄膜。另一种方法是在纸基材上涂覆一薄层清漆，然后压花所述清漆层。所述压花的清漆层提供期望的全息效应。就塑料薄膜材料而言，已知的是通过直接压花所述聚合物膜基材，压花的聚合物膜基材能够提供全息效应，这是由于所述膜表面的机械变形。当提供全息图样效应的压花的聚合物膜基材被用作包装材料时，希望具有局部全息效应，因为在全息区域和非全息区域间的对比突出并加强了全息效应。此外，就具有局部全息效应的聚合物膜基材而言，希望简便地控制提供全息效应的位置以便协调全息效应与其它设计元素。例如，希望在聚合物膜基材的第一表面的特定位置上提供局部全息效应以便所述全息效应与所述聚合物膜基材的第二表面上印刷的产品徽标一致。这样的话，能够极大地提高产品徽标的吸引力和眼球效应。理论上，能够通过一般压花聚合物膜基材将局部全息效应递送至聚合物膜基材，例如，通过仅仅压花聚合物膜基材的第一表面上的一部分区域能够达到上述效果，其中将产品徽标印在聚合物膜基材的第二表面的相同区域上。然而，在分开的压花和印刷过程中提供第一表面上的压花区域与第二表面上的印刷元件之间的简单套准是富有挑战性的。此夕卜，聚合物膜基材当受到压花处理时趋于被拉伸或换句话讲被扭曲。因此，简便地控制在聚合物膜基材的第一表面上的压花区域以便确保所述压花区域与印有产品徽标的聚合物膜基材的第二表面上的区域一致，这在技术上是富有挑战性的。此外，在上述理论方法中，当改变印在所述膜基材的第二表面上的设计图案时，加热后的印入压花辊必然发生相应的变化以将第一表面上的局部压花区域与第二表面上的印刷产品徽标套准。因此，提高了制造成本并且增加了生产复杂性。因此，存在用于对聚合物膜基材赋予局部全息效应的方法的需要。此类方法应能够简单方便地在工业规模下实行，并且应当能够对于提供全息效应的位置提供精确控制。发明概述本发明通过提供对聚合物膜基材赋予局部全息效应的方法解决了前述需要，所述聚合物膜基材包括第一表面和第二表面。本发明的方法包括以下步骤(a)压花所述聚合物膜基材的第一表面以对所述聚合物膜基材上的压花区域赋予全息效应；以及
(b)在经选择的区域上用油墨和/或清漆印刷所述聚合物膜基材的所述压花的第一表面，所述区域不旨在提供全息效应；以及留下所述未印刷的压花区域以提供所述全息效应。在一个优选的实施方案中，聚合物膜是透明的膜，并且本发明的方法还包括用油墨印刷所述聚合物膜基材的第二表面的步骤。本发明的方法能够精确控制对聚合物膜基材提供全息效应的位置，并且能够在工业水平上方便地被应用。所述压花步骤首先在压花区域上对聚合物膜基材的第一表面赋予全息效应。其次通过在经选择的区域上用油墨和/或清漆印刷所述聚合物膜基材的所述压花表面，将在选择印刷区域上的全息效应移除。因此，未印刷的压花区域提供期望的局部全息效应。通过首先采用压花步骤，随后实施印刷步骤，提供全息效应的位置能够通过控制印刷区域而不是试图控制压花区域被简便地控制。因为压花步骤通常涉及施用高温和/ 或高压，聚合物膜基材的压花处理趋于引起聚合物膜基材被拉伸，并且因此在简便地控制旨在提供全息效应的位置方面产生附加的困难。根据本发明的方法，其中在聚合物膜基材上提供全息效应的位置能够通过在压花表面的选定区域(所述区域不旨在提供全息效应)上印刷油墨和/或清漆、并且留下未印刷的压花区域以提供期望的全息效应而被简便地控制。换句话讲，根据本发明的方法，通过印刷步骤而不是通过压花步骤来控制提供全息效应的位置。因此，无需对当前的设备和设施进行附加的投资就能解决在压花处理中简便地控制提供全息效应的位置的困难。在本发明的一个优选的实施方案中，所述聚合物膜是透明的或半透明的聚合物膜，并且本发明的方法包括用油墨印刷透明聚合物膜的第二表面的步骤。将旨在通过提供全息效应的位置可见到的字符和/或图案印在聚合物膜基材的第二表面上以与在聚合物膜基材的第一表面上的未印刷的压花区域一致。附图概述图I是本发明中使用的压花步骤的示意图，所述步骤用于压花聚合物膜基材以产生细纹图案。图2. I是在压花处理前的聚合物膜基材的剖面示意图。图2. 2是在压花处理后的聚合物膜基材的剖面示意图。图3是在选择的压花区域上具有印刷油墨或清漆的聚合物膜基材的剖面示意图。图4是层压的聚合物膜基材的剖面示意图，所述基材包括根据本发明方法被处理的薄膜层。发明详述如本文所用，压花是指在基材上产生三维图像或图案的方法，所述基材包括例如纸材、聚合物膜或其它易延展的材料。压花方法赋予处理后的基材表面凹凸，人眼在无辅助的情况下无法察觉所述凹凸。此类无法察觉的凹凸在光下为无辅助情况下的人眼提供全息图样效应。在一个优选的实施方案中，压花的不可察觉的图案是平行且等间距的细纹(finegroove)。聚合物膜基材的压花处理是本领域所熟知的并且通常通过对聚合物膜基材组合加热和加压来完成。能够通过本领域已知的任何方法方便地进行本发明的压花步骤。参见所述图，图I是本发明中使用的压花步骤的示意图，所述步骤用于压花聚合物膜基材。用于本发明的优选的压花方法被称为“软性压花”。“软性压花”是一种通过其可将所述膜在约200psi的压力下压花以便仅压花所述膜的一面而使膜的相对面基本上不改变的方法。参见
图1，通过退绕膜辊11来提供预制的、平的、纵向延伸的、无尽幅面的聚合物膜基材10。从退绕膜辊11退绕聚合物膜基材10，并且将其喂送通过反转压花辊12和备用辊13之间的辊隙。压花辊12在其外圆柱表面上具有期望的压花图案。所述图案可为任何期望的图案，即，它可为凸面图案，其中所述压花辊12的表面具有均匀的隆起，其从辊表面向外延伸，人眼在无辅助的情况下不能察觉所述隆起。在一个优选的实施方案中，压花辊12在整个辊外表面上具有重复的图案。为了获得固定的压花图案，通过加热的压花辊将聚合物膜优选地加热到聚合物材料的玻璃化转变温度和结晶熔融温度之间的温度，更优选地加热到比所述聚合物材料的结晶熔融温度低20°C的温度。备用辊13优选地为圆柱形金属辊，在其外圆柱表面上具有有回弹力的覆盖物，并且将其加压以接触压花辊，压力足以将聚合物膜基材10压成压花辊12上的压花图案，以便产生聚合物膜基材的压花第一表面。可根据加工的聚合物材料的特定类型方便地选择施用于压花辊和备用辊的压力。一般来讲，发现在50至500psi范围内的压力对本发明来讲是令人满 意的。在压花处理后，将经处理的聚合物膜基材10移动到第二膜辊14以进行卷绕并为印刷做好准备。作为另外一种选择，在聚合物膜基材通过压花辊和备用辊之间的辊隙之前，可通过加热设备将聚合物膜基材10加热至其软化点。此类压花方法是本领域熟知的并且描述于例如US 3, 950, 480中。图2. I和图2. 2是聚合物膜基材20在压花处理之前和之后的剖视图。如图2. I所示，聚合物膜基材20具有第一表面21和第二表面22。在压花处理前，所述第一表面21和所述第二表面22基本上是平的。如图2. 2所示，在经如上所述的压花处理后，对聚合物膜基材的所述第一表面21赋予图案23，所述图案为平行且等间距的细纹。优选地，细纹之间彼此均匀间隔开，即，两个相邻纹路之间的距离D如图2. 2所示为约0. 1-10微米，优选0. 8-1. 4微米，并且细纹的深度d如图2. 2所示为至少0. 01微米，至多8微米，优选地约0. 2至约0. 6微米。图案23在光下为无辅助情况下的人眼提供全息图样效应，因为在膜基材的第一表面上的细纹成为衍射光栅。当光入射到细纹上时发生衍射和干涉效应，并且因此将光反射到离散的方向，产生彩虹状颜色和动态的全息光学效应。图3是具有用油墨或清漆印刷的选择区域的聚合物膜基材的剖面示意图。如图3所示，通过压花方法压花的聚合物膜基材的第一表面用油墨或清漆在印刷区域24来印刷，未印刷的压花区域25提供期望的局部全息效应。在一个优选的实施方案中，聚合物膜是透明的或半透明的，并且印刷区域24用清漆印刷。清漆印刷的区域是透明的并且使得印在透明聚合物膜基材的第二表面上的颜色、字符、图形等通过聚合物膜基材可见。在本发明中可使用本领域熟知的清漆。本发明可用的非限制性示例清漆可为无光漆或上光漆。优选地，在第一表面上的印花区域和清漆印刷区域中的折射指数是基本上相同的，因此入射光直接通过。优选地，所述清漆是无光漆，因为无光漆具有不高的反射和多孔的粉末，其具有粗糙表面并且能够扩散光以提供在印刷区域24和全息图样区域25之间的期望的强烈对比。本发明使用的优选无光漆包括可商购获得的，例如购自DIC, Seigwerk and Yangzijing fromYIP’ s Chemical。图4是透明或半透明的聚合物膜基材的剖面示意图，所述基材具有聚合物膜基材的第一表面的局部全息图样区域和在聚合物膜基材的第二表面上的印刷元件26。能够用油墨来印刷聚合物膜基材的整个第二表面以提供背景颜色或图形。在一个优选的实施方案中，将印刷元件26印在透明或半透明的聚合物膜基材的第二表面上的选定位置，所述位置与聚合物膜基材的第一表面的未印刷的压花区域25—致。优选地，第二表面用包含颗粒的油墨印刷以产生高反射的印刷表面。优选地，所述颗粒选自由下列组成的组铝颗粒、银颗粒、金颗粒、钴颗粒、铬颗粒、钼颗粒、IE颗粒、镍颗粒、碳颗粒、氧化招、二氧化钛、氧化铁、氧化错、氧化锌、硫化锌、氯氧化秘、氧化铟、氧化铟锡、五氧化二钽、二氧化铺、氧化钇、氧化铕、氮化铪、碳化铪、氧化铪、氧化镧、氧化镁、氧化钕、氧化镨、氧化钐、三氧化锑、碳化硅、一氧化硅、三氧化硒、氧化锡、三氧化钨、以及它们的混合物。例证性的印刷元件26可为产品商品名、产品徽标以及任何其它元件，旨在通过未印刷的压花区域25的局部全息图样效应来提高其吸引力。在一个优选的实施方案中，印刷元件26是产品徽标，将其印在透明或半透明的聚合物膜基材的第二表面上的选定位置，所述位置与聚合物膜基材20第一表面的未印刷的压花区域25 —致。在第二表面上的印刷兀
件26和在第一表面上的未印刷的压花区域25的位置之间的套准能够通过印刷板制造和在线印刷过程控制来完成。在一个优选的实施方案中，如图4所示通过粘合层30将聚合物膜基材20层压成第二基材40。第二基材40能够提供以下功能支持所述聚合物膜基材、保护聚合物膜基材的第二表面上的颜色印刷、和/或作为密封层。第二基材40可为纸基材，第二聚合物膜基材。在一个优选的实施方案中，第二基材40是聚烯烃膜，例如聚乙烯薄膜、可热密封的聚丙烯膜，优选地，第二基材40是低密度聚乙烯薄膜。对是否首先印刷压花第一表面21、然后印刷第二表面22或首先印刷第二表面22、然后印刷第一表面21无特定的限制。对两个表面是在线印刷还是离线印刷无特定的限制。优选地，使用印刷设备在线印刷两个表面，所述印刷设备能够首先印刷一个表面，然后自动翻转所述膜以印刷另一表面。清漆和/或油墨可通过印刷技术印在膜表面，所述技术包括但不限于凸版印刷、苯胺印刷、凹版印刷、偏移平版印刷、丝网印刷。所有的方法均为本领域所熟知。凸版印刷(最老的印刷方法)涉及将油墨或其它等价材料施用到凸起表面的上部。将该表面压向基底，从而将油墨转移到基底上。柔性版印刷采用由橡胶、塑料或其它挠性材料制成的通常为圆柱体的印刷板。将油墨施用到板的凸起图像上。然后将该板放置成与基底接触，并将油墨转移到基底上。水基和溶剂基油墨用于苯胺印刷。大多数所用油墨快速干燥，这样可使苯胺印刷尤其适于印刷在塑料、箔、可压缩表面和其它非吸收性基底上。凹版印刷采用具有蚀刻到滚筒内的不同深度浅凹的印刷滚筒。这种印刷方法通过将蚀刻滚筒部分浸没(通常为滚筒直径的约四分之一)到封闭式油墨斗或槽中来进行。产生图像的蚀刻单元填充有油墨，且滚筒的表面也变得涂覆有油墨。由于滚筒的表面无图像产生，因此滚筒表面上的油墨是不可取的。通过刮粉刀或刀子将这些不可取的油墨去除，刮粉刀或刀子可将所有表面油墨从滚筒上擦除。随着印刷滚筒接触基底，包含在单元内的油墨被转移到基底上。凹版印刷对于连续印刷操作以及特别长期运转的印刷来讲是理想的。通常，溶剂基油墨用于凹版印刷。平版印刷(或胶版印刷)是利用带图像的胶版上的表面特征的印刷方法。胶版典型地由薄纸、塑料或金属片制成，其一旦被暴露和加工，即可被包裹在受压滚筒周围以用于印刷。偏移平板包含两个区域疏水性的图像区域和亲水性的非图像区域。尽管基本原理是常见的，但在用于将图像区域和非图像区分离的胶版和方法之间存在许多差别。通常，油墨粘附到疏水图像区上，同时从亲水图像区上被排斥开。可将油墨和带水胶版印刷在通常用橡胶涂覆的第二滚筒上。然后第二滚筒胶印该油墨并且水印在基底上。丝网印刷利用由细丝或其它聚合材料制成的多孔筛网。将筛网连接到机架上。在筛网上光电机械地或手工地生产模板。非印刷区域由模板保护。通过将粘稠油墨施用到筛网上使得印刷在筛网下方的基底上进行。用橡皮扫帚或辊子迫使油墨通过筛网的细口。用作本发明的聚合物膜基材的材料可来源于热塑性聚合物。一般来讲，术语“热塑性聚合物”本文用于指可用于制备聚合物膜的任何热塑性聚合物。仅通过例证方式，用于本发明的热塑性聚合物的实例包括聚烯烃和多元酯。甚至更优选的是那些仅包含氢原子和碳原子并通过一种或多种不饱和单体的加成聚合制备的聚烯烃。此类聚烯烃的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚(I- 丁烯)、聚(2- 丁烯)、聚(I-戊烯)、聚(2-戊烯)、聚(3-甲基-I-戊烯)、聚(4-甲基-I-戊烯)、1，2-聚-1，3- 丁二烯、1，4-聚-1，3- 丁二烯、聚异戊二烯等。此外，此类术语旨在包括两种或更多种聚烯烃和无规共聚物与嵌段共聚物(它们由两种或更多种不同的不饱和单体制成)的共混物。因为它们在商业上的重要性，最优选的聚烯烃是聚乙烯和聚丙烯。优选的聚酯是PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)。在一个特定的优选实施 方案中，本发明中使用的聚合物膜基材是双轴向取向的聚丙烯(BOPP)，其厚度为15-25微米，优选为18-22微米。BOPP材料是优选的，因为它是常见的可商购获得的材料，用于热压花方法，并且它在一面或两面上是可热密封的以提供密封特性。在一个优选的实施方案中，将根据本发明处理的聚合物膜基材层压成第二基材。能够通过本领域已知的任何技术将聚合物膜基材的第二表面连结到第二基材上。第二基材可行使以下一个或多个功能支持聚合物膜基材、保护聚合物膜基材的第二表面上的油墨印刷或者作为密封层。第二基材可为纸材，第二聚合物膜基材。针对聚合物膜基材，用作第二聚合物膜基材的材料可为如上所述的那些材料。在一个优选的实施方案中，第二基材是聚烯烃膜，其选自由下列组成的组聚乙烯薄膜、聚丙烯膜；聚乙烯薄膜是最优选的，这是因为其良好的密封性能。
实施例将可商购获得的透明单层的可热密封的双轴向取向聚丙烯(BOPP)膜(厚度为20微米)喂送至Nantong Tianhong YM 1200A压花机中，喂送速度为60m/min。用加热刻花棍在140°C和400psi的压力下将BOPP膜的可热密封表面压花以提供期望的平行和等间距细纹，其两个相邻纹路间具有约0. 8-1. 4微米的距离并且深度为约0. 2-0. 6微米。卷起压花的BOPP膜辊并将其转移到11-色照相凹版印刷机ZhongDao GX-II-Il上，该机器具有自动翻膜能力。首先用油墨来印刷压花的BOPP膜的第二表面，并且将所述膜自动翻转到其第一表面，以用无光漆印刷。第一表面上用无光漆印刷的区域移除了全息图案，但是在第一表面上未印刷的压花区域保持全息图案。通过印刷板设计来实现第二表面上的图形与第一表面上的未印刷的压花区域的套准。然后将印刷的BOPP膜辊转移到层压机TaiWan Wei Li WDL-100上以通过干层压方法将其层压成30微米厚的低密度聚乙烯(LDPE)膜。将胶水施用在BOPP膜的第二表面与LDPE膜之间。两种膜均通过两个压辊的辊隙以形成层压膜。然后将层压辊储存在CTCH室中48小时以除去胶水。本文所公开的量纲和值不旨在被理解为严格地限于所述的精确值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲均是指所引用数值和围绕那个数值的功能上等同的范围。例如，所公开的量纲“40mm”旨在表示“约40mm”。除非明确排除或换句话讲有所限制，本文中引用的每一个文件，包括任何交叉引用或相关专利或专利申请，均据此以引用方式全文并入本文。对任何文献的引用均不是承认其为本文公开的或受权利要求书保护的任何发明的现有技术、或承认其独立地或以与任何其它一个或多个参考文献的任何组合的方式提出、建议或公开任何此类发明。此外，如果此文献中术语的任何含义或定义与任何以引用方式并入本文的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突，将以此文献中赋予那个术语的含义或定义为准。尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员来讲显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，随附权利要求书旨在涵盖本发明范围内的所有这些改变和变型。权利要求
1.一种对聚合物膜基材赋予局部全息效应的方法，所述聚合物膜基材包括第一表面和第二表面，其中所述方法包括以下步骤 (a)压花所述聚合物膜基材的第一表面以对所述聚合物膜基材上的压花区域赋予全息效应；以及 (b)在经选择的区域上用油墨和/或清漆印刷所述聚合物膜基材的所述压花的第一表面，所述区域不g在具有全息效应；以及留下所述未印刷的压花区域以提供全息效应。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述聚合物膜基材是透明的聚合物膜基材。
3.如权利要求I所述的方法，其中所述第一表面用平行的并且等间距的细纹的图案进行压花，所述细纹彼此以约0.1-10微米均匀地间隔开并且深度至少为O. 01微米。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述透明的聚合物膜基材选自由下列组成的组 聚こ烯薄膜、双轴向取向的聚丙烯膜和聚对苯ニ甲酸こニ醇酯膜。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述聚合物膜基材的所述压花的第一表面用清漆印刷，并且所述聚合物膜基材的所述第二表面用油墨印刷。
6.如权利要求5所述的方法，其中在所述第一表面上的所述压花区域和所述清漆印刷区域中的折射指数是基本上相同的。
7.如权利要求5所述的方法，其中用于印刷所述第二表面的所述油墨包含反射颗粒，所述反射颗粒选自由下列组成的组铝颗粒、银颗粒、金颗粒、钴颗粒、铬颗粒、钼颗粒、钯颗粒、镍颗粒、碳颗粒、氧化招、ニ氧化钛、氧化铁、氧化错、氧化锌、硫化锌、氯氧化秘、氧化铟、氧化铟锡、五氧化ニ钽、ニ氧化铺、氧化钇、氧化铕、氮化铪、碳化铪、氧化铪、氧化镧、氧化镁、氧化钕、氧化镨、氧化钐、三氧化锑、碳化硅、一氧化硅、三氧化硒、氧化锡、三氧化钨、以及它们的混合物。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述聚合物膜基材的第一表面上的未印刷的压花区域与聚合物膜基材的第二表面上的印刷元件一致。
9.如权利要求5所述的方法，其中将所述聚合物膜基材层压成第二基材，所述第二基材选自由下列组成的组纸材和第二聚合物膜基材。
10.如权利要求10所述的方法，其中所述第二基材是聚烯烃膜，其选自由下列组成的组聚こ烯膜和聚丙烯膜。
11.如权利要求I所述的方法，其中所述压花步骤在所述聚合物的玻璃化转变温度和结晶熔融温度之间的温度进行。
全文摘要
一种对聚合物膜基材(20)赋予局部全息效应的方法，所述聚合物膜基材包括第一表面和第二表面。所述方法包括以下步骤压花所述聚合物膜基材(20)的第一表面(25)以对聚合物膜基材赋予全息效应；以及在经选择的区域(24)上用油墨和/或清漆印刷所述聚合物膜基材的压花的第一表面，所述区域不旨在具有全息效应；以及留下所述未印刷的压花区域以提供全息效应。
文档编号G03H1/02GK102667641SQ201080043300
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月22日 优先权日2009年9月28日
发明者H.孙, J.张 申请人:宝洁公司