一种防伪纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防伪纤维及其制备方法,还涉及包含该防伪纤维的防伪产品。
背景技术
在纸张中添加有色或荧光纤维是一种有效的防伪技术。通常,有色或荧光纤维是在抄纸过程中加入纸张的,待纸张成型后,在自然光或紫外光照射下,可观察到纸张中含有有色或荧光纤维,从而区别于社会上普通的纸张,达到防伪效果。
99版的人民币和现在流通的美元都使用了单色有色纤维。但是这种单色有色纤维容易被同色的印刷线条模仿,难以区别真伪。市场上还有一种无色荧光纤维,这种无色荧光纤维在自然光下无色,在紫外光下发出可见光。更多国家的钞票使用了无色的荧光纤维作为防伪元件,但这种纤维也容易被印刷的无色荧光油墨线条模仿。因此,从理论上讲,单色有色纤维和无色荧光纤维都可以通过印刷仿冒。
为了克服上述缺陷,人们开发出多色段纤维。通过在单根纤维上分段印染不同颜色,使单根纤维上带有两种以上的颜色/荧光色。由于普通印刷机的套印精度不够,无法使两根线条的根部完全对齐,因此这种多色段纤维不容易被普通印刷机仿冒。然而,通过接线印刷或者精密喷墨打印,仍可以仿冒出多色段纤维的效果。此外,通过印染获得的多色段纤维在使用过程中存在掉墨的问题,影响识别。
为了获得一种不容易被印刷仿冒的纤维,人们开发出一种光角变色纤维。这种纤维被紫外光从不同角度照射时,能够发出不同颜色的可见光。这种纤维是通过多组分熔融纺丝的方法制得,该工艺较为复杂,设备要求高,且熔融仿色过程中的高温限制了一些荧光粉的应用,导致纤维的设计和生产受到较多限制。
在造假手段越来越多样化的环境下,非常有必要研发易于识别、设计灵活、能防止印刷和手工造假的防伪纤维。
发明内容
发明人发现,现有技术中光角变色纤维的遮挡结构是连续封闭的,这种遮挡结构只能产生两种颜色的变化,防伪效果单一。发明人进一步发现,如果将光角变色纤维的遮挡结构设置成为间断的,那么在这种间断的遮挡下,纤维受激发光照射时,在至少一侧将呈现出间断的荧光发光效果或接线荧光发光效果。而且随激发光角度变化,这种间断的或接线荧光发光效果会因遮挡不同产生变化,例如荧光发光段的长度发生变化,间断段的长度发生变化等。
进一步,倘若有纤维包括多种颜色的荧光发光段,则不同颜色的荧光发光色将在遮挡间断处发生色光混合(例如红色和绿色混合得到黄色,红色和蓝色混合得到青色等),产生更多的颜色及颜色组合。随着激发光照射角度的变化,上述多种颜色及颜色组合会进一步产生变化。
可见,相比于现有技术,本发明防伪纤维具有更丰富的防伪效果。基于上述发现,本发明提供一种防伪纤维及其制备方法,还提供包含该防伪纤维的防伪材料和包含上述防伪材料的防伪产品。本发明的防伪纤维有很好的可设计性,具有很强的防伪能力,而且容易吸引识别者的鉴别兴趣。
本发明提供一种防伪纤维,所述纤维在横截面上具有层状结构,至少包括第一荧光层和阻隔层,所述层状结构沿纤维长度方向非扭曲平行延伸,所述第一荧光层沿纤维长度方向连续分布,所述阻隔层沿纤维长度方向间断分布,所述阻隔层的宽度大于或等于所述第一荧光层的宽度;所述第一荧光层在激发光照射下发出可见光,所述阻隔层对激发光的透过率低于10%。当激发光从厚度方向垂直照射该防伪纤维的一侧表面,即第一荧光层所在平面一侧时,纤维呈现出连续的荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的另一侧表面,即阻隔层所在的平面一侧时,纤维呈现出间断的荧光发光效果。
在一个优选的实施方案中,本发明所述阻隔层在同一激发光照射下发射可见光或者不发射可见光。如果发射可见光,阻隔层发射的可见光颜色与第一荧光层发射的可见光颜色不同,此时,当激发光从厚度方向垂直照射该防伪纤维的一侧表面,即第一荧光层所在平面一侧时,纤维呈现出接线荧光发光效果,具体呈现第一荧光和阻隔层发射的可见光混合后的颜色与第一荧光颜色交替分布的接线效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的另一侧表面,即阻隔层所在的平面一侧时,纤维也呈现出接线荧光发光效果,具体呈现第一荧光颜色与阻隔层发射的可见光颜色交替分布的接线效果。
在一个优选的实施方案中,本发明所述第一荧光层由两个或两个以上的荧光段组成,所述荧光段沿纤维长度方向接线排列,在同一激发光照射下,相邻的荧光段发射不同颜色的可见光。
在一个优选的实施方案中,本发明所述的防伪纤维还包括第二荧光层,第二荧光层沿纤维长度方向间断分布,镶嵌在阻隔层的间断部位,第一荧光层和第二荧光层在同一激发光的照射下发出相同颜色或不同颜色的可见光,第一荧光层和第二荧光层对激发光的透过率均不低于30%。第一荧光层和第二荧光层在同一激发光的照射下发出相同颜色的可见光时,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤的一侧表面,即阻隔层所在的平面一侧时,纤维呈现出间断的荧光发光效果;当激发光垂直照射防伪纤维的另一侧表面,即第一荧光层所在的平面一侧时,纤维呈现出连续的荧光发光效果。第一荧光层和第二荧光层在同一激发光的照射下发出不同颜色的可见光时,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的一侧表面,即第一荧光层所在平面一侧时,纤维呈现出接线荧光发光效果,具体呈现第一荧光和第二荧光混合后的颜色与第一荧光颜色交替分布的接线效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的另一侧表面,即阻隔层所在平面一侧时,纤维呈现出间断的荧光发光效果,荧光颜色为第一荧光和第二荧光混合后的颜色。
在另一个优选的实施方案中,本发明所述的防伪纤维在横截面上具有层状结构,至少包括阻隔层、第一荧光层和第二荧光层,所述层状结构沿纤维长度方向非扭曲平行延伸,所述阻隔层位于第一荧光层和第二荧光层之间,所述阻隔层的宽度分别大于或等于第一荧光层的宽度和第二荧光层的宽度,所述阻隔层沿纤维长度方向间断分布,第一荧光层和第二荧光层在同一激发光的照射下发出不同颜色的可见光,第一荧光层和第二荧光层对激发光的透过率均不低于30%,所述阻隔层对激发光的透过率低于10%。在一个实施方案中,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的一侧表面时,纤维呈现出第一接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的另一侧表面时,纤维呈现出第二接线荧光发光效果,第一接线荧光发光效果与第二接线荧光发光效果的差别在于:荧光发光段的颜色、数量、长度中的至少一种发生变化。
在另一个优选的实施方案中,所述阻隔层的间断部位镶嵌有荧光材料,该荧光材料与第一荧光层的荧光材料相同,或者,该荧光材料与第二荧光层的荧光材料相同。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,所述纤维还包括基材层,基材层沿纤维长度方向连续分布,基材层位于层状结构的最上层,或者基材层位于层状结构的最下层,或者基材层位于相邻两层材料之间,基材层对激发光的透过率不低于30%。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,还包括胶黏剂层,胶黏剂层位于相邻两层材料之间将相邻两层材料复合在一起,黏剂层对激发光的透过率不低于30%。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,其中,至少一个荧光层沿纤维长度方向间断分布,间断分布的荧光层的每段荧光材料的长度大于阻隔层的间断长度,间断分布的每段荧光材料的两端搭接在两段相邻的阻隔材料上。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,其中,至少一个荧光层沿纤维长度方向间断分布,间断的荧光层与阻隔层同步间断,此时阻隔层的间断部位在防伪纤维中形成开放的中空结构,间断分布的每段荧光材料的长度大于、小于或等于间断分布的每段阻隔阻隔材料的长度;
当间断分布的每段荧光材料的长度等于间断分布的每段阻隔材料的长度时,间断分布的每段荧光材料段与间断分布的每段阻隔材料完全重合或者部分重合;
当间断分布的每段荧光材料的长度大于间断分布的每段阻隔材料的长度时,间断分布的每段荧光材料段在纤维长度方向覆盖间断分布的每段阻隔材料。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,包括第一荧光层、阻隔层、第二荧光层和基材层,第一荧光层和第二荧光层均沿纤维长度方向间断分布,所述阻隔层的宽度分别大于或等于第一荧光层的宽度和第二荧光层的宽度;
第一荧光层和阻隔层同步间断;
第二荧光层和阻隔层的间断部位交错分布,第二荧光层的每段荧光材料的长度大于阻隔层的间断长度,第二荧光层的每段荧光材料的两端搭接在两段相邻的阻隔材料上。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,其中基材层位于层状结构的最上层或最下层。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,包括第一荧光层、第二荧光层、第三荧光层、第一阻隔层和第二阻隔层,各层材料按照以下顺序排布:第一荧光层、第一阻隔层、第二荧光层、第二阻隔层和第三荧光层,第一荧光层、第二荧光层和第三荧光层在同一激发光的照射下发出不同颜色的可见光,所述阻隔层的宽度分别大于或等于第一荧光层的宽度、第二荧光层的宽度以及第三荧光层的宽度;
第二荧光层沿纤维的长度方向连续分布,第一荧光层和第一阻隔层沿纤维的长度方向同步间断分布,第二阻隔层和第三荧光层均沿纤维的长度方向连续分布;或者
第二荧光层沿纤维的长度方向连续分布,第一荧光层和第一阻隔层沿纤维的长度方向同步间断分布,第二阻隔层沿纤维的长度方向连续分布,第三荧光层沿纤维的长度方向间断分布;或者
第二荧光层沿纤维的长度方向连续分布,第一荧光层、第一阻隔层、第二阻隔层以及第三荧光层沿纤维的长度方向间断分布,第一荧光层与第一阻隔层同步间断;第二阻隔层的间断部位与第一阻隔层的间断部位交错分布,确保第二阻隔层的间断部位与第一阻隔层的间断部位不在同一垂直于纤维轴线的横截面上;第三荧光层的每段荧光材料的长度大于第二阻隔层的间断长度,第三荧光层的每段荧光材料的两端搭接在相邻的第二阻隔层的阻隔材料上。
在一个优选的实施方案中,本发明前述任一项所述的防伪纤维,在同一激发光照射下,所述阻隔层、第一阻隔层或第二阻隔层可以发射可见光,也可以不发射可见光,如果发射可见光,阻隔层、第一阻隔层或第二阻隔层发射的可见光颜色与第一荧光层、第二荧光层以及第三荧光层发射的可见光颜色均不同。
在一个优选的实施方案中,本发明前述任一项所述的防伪纤维,所述的第一荧光层、第二荧光层或第三荧光层可以由两个或两个以上的荧光段组成,所述荧光段沿纤维长度方向接线排列,在同一激发光照射下,相邻荧光段发射不同颜色的可见光。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,至少有一个荧光层或阻隔层中含有至少一种除荧光发光以外的功能标记物,例如磁性材料(例如巴斯夫、羰基磁粉)、拉曼标记物、生物蛋白、红外吸收材料或其组合。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维的长度为2~30毫米,宽度优选为20至1000μm,厚度优选为20至200μm;优选地,至少一个荧光层的宽度为40~90μm,厚度为3~45μm。所述的阻隔层的厚度在满足对激发光阻隔率的要求下也尽可能的减小其厚度,当两个荧光层相距越近,两个荧光层的发光混合效果越好,人眼不易分辨出为两个荧光层同时发光,阻隔层的优选厚度为0.02~30μm,进一步优选为3~30μm。阻隔层对激发光的透过率低于10%,优选低于5%。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,所述荧光层由选自以下材料中的一种或多种材料制成:含有光致发光材料的聚合物(例如聚酰胺(PA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、PET或PVB)、含有光致发光材料的油墨、含有光致发光材料的涂料。
按重量计,荧光层中优选含有聚合物80~100份(优选90~100份),光致发光材料(例如荧光材料)1~20份(优选5~15份),分散剂0~5份(优选0.5~3份)。
本发明光致发光材料优选是短余晖发光材料,优选余晖时间小于1s,更优选余晖时间小于10-8s。本发明光致发光材料优选是荧光材料,例如荧光粉。本发明光致发光材料优选是受紫外光或红外光照射发光的材料。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,所述阻隔层由选自以下材料中的一种或多种制成:铝膜、含有钛白粉和/或紫外吸收剂的聚合物(例如聚酰胺(PA)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、PET或PVB)、含有钛白粉和/或紫外吸收剂的油墨、含有钛白粉和/或紫外吸收剂的涂料。
按重量计,阻隔层中优选含有聚合物80~100份(优选90~100份),钛白粉1~15份(优选5~10份),紫外吸收剂0~5份(优选0.5~3份)。
本发明阻隔层的材质还可以是金属膜,例如铝膜、银膜或金膜。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,该防伪纤维的重心位置位于层状结构的最上层或者最下层,使纤维在自由下落时,保证纤维的厚度方向垂直于水平面,优选所述纤维的层状结构的最上层或者最下层中含有能够增加材料密度或重量的物质(例如ZnO、BaSO4或TiO2微粒),并且基本不影响该层材料对激发光透光率。
或者,所述纤维的重心位置位于纤维厚度方向的一端,使纤维在自由下落时,保证纤维的宽度方向朝垂直于水平面,优选所述纤维厚度方向的一端含有能够增加材料密度或重量的物质(例如ZnO、BaSO4或TiO2微粒),并且基本不影响纤维中每层材料对激发光透光率。
在一个优选的实施方案中,在5μm厚的荧光层中施加10重量%的钛白粉(杜邦,R706),用于增加该荧光层的密度,对紫外和可见光的吸收不明显,至少肉眼觉察不出来。在另一个优选的实施方案中,在30μm厚薄膜中,施加5重量%的钛白粉(杜邦,R706),用于增加该荧光层的密度。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,该防伪纤维的轴线为曲率大于零的平面曲线;所述平面曲线所在的平面优选平行于所述纤维的厚度方向;更优选地,所述平面曲线是由纤维的层状结构中至少一层沿纤维长度方向收缩造成的。或者该防伪纤维的轴线为直线,纤维的厚度与宽度的尺寸比大于1,优选大于2。
在另一个优选的实施方案中,本发明前述任一项的防伪纤维,该纤维分散在基材(例如纸张、塑料薄膜、无纺布等)中,全部以宽度方向平行于基材的上下表面的方式固定在基材中,优选基材的上下表面分别距离纤维的上下表面0-30μm,优选5-20μm;或者,全部以厚度方向方向平行于基材的上下表面的方式固定在基材中,优选基材的上表面距离纤维的上表面0-30μm,优选5-20μm。
本发明还提供前述任一项所述的防伪纤维在防伪产品中的用途。
本发明还提供一种防伪材料,该防伪材料中含有本发明前述任一项所述的防伪纤维,所述的防伪材料优选为防伪纸张、防伪塑料薄膜或防伪无纺布,
优选地,所述防伪纤维分散在防伪材料中,基本全部以宽度方向平行于防伪材料的上下表面的方式固定在防伪材料中,优选防伪材料的上下表面分别距离纤维的上下表面0-30μm,优选5-20μm;或者
所述防伪纤维分散在防伪材料中,基本全部以厚度方向平行于防伪材料的上下表面的方式固定在基材中,优选防伪材料的上表面距离纤维的上表面0-30μm,优选5-20μm。
优选地,当纤维的厚度小于防伪材料(例如纸张)厚度时,纤维宽度小于或等于纤维厚度的1/2,即厚/宽比≥2。优选地,当纤维厚度大于纸张厚度时,纤维宽度小于或等于纸张厚度,优选纤维厚度/纸张厚度≥1.3。
当防伪纤维的厚度小于纸张厚度,防伪纤维宽度小于或等于防伪纤维厚度的1/2,即厚/宽比≥2时,在抄纸时,防伪纤维被撒入纸浆的过程中,防伪纤维容易呈现出厚度方向平行于纸张表面的状态。当防伪纤维厚度大于纸张厚度时,防伪纤维宽度小于或等于纸张厚度,特别是防伪纤维厚度/纸张厚度≥1.3时,湿纸页在压榨脱水过程中,由于纤维的厚度高于纸张厚度,厚度方向垂直于纸上下面的防伪纤维会被压倒,这种压倒的纤维的宽度方向与纸张平面有较小的夹角,干燥后的纸张中防伪纤维的厚度方向基本平行于纸张的表面,不会影响光角变色效果。
本发明还提供一种防伪产品,该防伪产品中包含本发明所述的防伪材料。所述的防伪产品由本发明所述的防伪材料制成,或者所述防伪材料以贴膜、贴标、贴条、标签、商标、安全线、包装材料的形式设置在所述防伪产品上。所述的防伪产品可以是钞票、证券、票据、商品标识、商品包装、证明文件、防伪证卡等。
本发明还提供一种制备本发明前述任一项所述的防伪纤维的方法,其包括:
a)按照层状结构的排布顺序逐层复合,制备层状复合薄膜,其中间断分布的阻隔层和/或荧光层可以采用印刷、喷墨打印、喷涂、刮涂和/或线棒涂覆的方式制成栅状条纹层,也可以先用薄膜材料直接复合,再采用激光镂空、模切、热压和/或打磨等方式将该薄膜材料制成栅状条纹层;或是多层熔融共挤、3D打印一次性直接形成层状复合薄膜;
b)将所述层状复合薄膜切成所需尺寸的纤维。
步骤a)中所述的逐层复合的方式优选为热压粘贴、印刷、喷墨打印、喷涂、刮涂、多层熔融共挤、3D打印和/或线棒涂覆等方式。
优选地,上述复合薄膜中的至少一层薄膜经过拉伸取向,且拉伸倍数与其它层不同;或者,至少一层薄膜的内部应力或外部张力与其它层不同;或者,至少一层薄膜的热变形温度或玻璃化转变温度低于其它层5℃或以上。
本发明中防伪纤维的尺寸是这样定义的,如图2所示,本发明防伪纤维的宽度为D,厚度为H,阻隔层b1厚度为Hb1,宽度为Db1;第一荧光层a1厚度为Ha1,宽度为Da1;第二荧光层a2厚度为Ha2;宽度为Da2,以此类推。
本发明的防伪纤维可以用以下两种方式加入到防伪材料(例如纸张)中,并用激发光从不同角度照射纸张,观察纤维的光角变色效果。
厚度方式:如图4所示,将纤维加入纸张后,纤维的长度L和厚度H方向平行于纸张表面,宽度D方向垂直于张的表面。观察时可将纸张水平放置,用紫外光在该纸张的同一侧,分别从K1、K2和K3三个角度照射纤维照射防伪纤维轴线的左侧、正上方和右侧,K2与纸张表面垂直,K1和K3分别位于K2的两侧,且与纸张的夹角分别为α和β,α和β分别可以是10~80°,优选是30~60°(例如45°)。α和β的角度越小,光角变化效果越明显。
宽度方式:如图7所示,将纤维加入纸张后,纤维的长度L和宽度D方向平行于纸张表面,厚度H方向垂直于纸张表面。观察时可将纸张水平放置,用紫外光以垂直于纸张表面的方向,分别从纸张的上下表面,即K5和K4方向,照射该防伪纤维,纸张上表面和下表面分别发射不同颜色的荧光。
本发明所述的A荧光色(或B荧光色)是指A荧光材料(或B荧光材料)受激发光照射发出的可见光颜色。A:B=x:y荧光色是指x体积份的A荧光材料和y体积份的B荧光材料同时发光,根据色光混合原理,所表现出的混合光颜色。
本发明防伪纤维的长度可以为2~30mm,宽度可以为20至1000μm,厚度可以为20至200μm。至少一个荧光层的厚度可以为3~45μm,宽度可以为40~90μm。至少一个阻隔层的厚度可以为0.02~30μm。本领域技术人员可根据需要调整各层的尺寸。如果为了比较容易地观察到防伪纤维的光角变化效果,荧光层的宽厚比最好大于1。
通常在厚度方式下,激发光与纸面的夹角α和β越小,光角变化效果越明显,当α和β角接近0度时,纤维在厚度方式被激发光从K1和K3角度照射时产生的效果,基本与纤维在宽度方式被激发光从K5和K4角度照射时产生的效果相同。
在一个实施方案中,当防伪纤维以厚度方式加入到防伪材料(例如纸张)中,用激发光从K1或K3角度照射防伪纤维,可以观察到防伪纤维呈现出间断的荧光发光效果或者接线荧光发光效果。
在一个实施方案中,当防伪纤维以厚度方式加入到防伪材料(例如纸张)中,用激发光分别从K1和K3角度照射防伪纤维时,可以观察到防伪纤维分别呈现两种不同的荧光发光效果,例如纤维的荧光发光段的长度、间距、发光颜色、发光强度或是否发光等参数发生变化。
在一个实施方案中,当防伪纤维以宽度方式加入到防伪材料(例如纸张)中,用激发光从K5或K4角度照射防伪纤维,可以观察到防伪纤维呈现出完全不同的荧光发光效果,一面是间断的荧光发光效果,另一面是接线荧光发光效果。
在一个实施方案中,当防伪纤维以宽度方式加入到防伪材料(例如纸张)中,用激发光分别从K5和K4角度照射防伪纤维时,可以观察到防伪纤维分别呈现两种不同的荧光发光效果,例如纤维的荧光发光段的长度、间距、发光颜色、发光强度或是否发光等参数发生变化。
本发明中,接线荧光发光效果是指,防伪纤维受同一激发光照射时,沿轴线方向,多个发光颜色不同的荧光发光段彼此相连接。
本发明中,间断的荧光发光效果是指,防伪纤维受同一激发光照射时,沿轴线方向,存在多个彼此间断的荧光发光段。该多个荧光发光段的发光颜色可以是相同的,也可以是不同的。特别地,任一荧光发光段还可以由多个发光颜色不同的荧光发光段彼此连接而成。
本发明中,连续荧光发光效果是指,防伪纤维受同一激发光照射时,沿轴线方向,荧光发光段是连续非间断的。该连续的荧光发光段可以是单色的,也以是多色的接线荧光发光段。
除非特别说明,本发明中百分数均为质量分数。多个是指两个以上。荧光层的发光颜色是指荧光层受激发光照射时所发出的自然光的颜色。
发明的有益效果
本发明的防伪纤维具有随激发光照射角度变化产生荧光变色的效果,同时该纤维在激发光照射下还有多段荧光色,具有荧光接线效果。本发明的防伪纤维集光角变色纤维和多色段荧光纤维的特征于一体,使鉴别者更易于发现其防伪特征,造假者难于仿造其防伪特征。
本发明的防伪纤维依靠自身独特的结构来实现光角变化效果、间断的荧光发光效果、接线荧光发光效果等。发明人通过设计间断的阻隔层,使得该防伪纤维分散在纸张中时,通过改变激发光对纤维的照射角度(例如图5和图7中所示的K1~K5方向),可以观察到以下至少一种光角变化:
(1)发光颜色变化,例如从一种颜色变化到另一种颜色或多于一种颜色;
(2)发光形态变化,例如荧光发光段的长度、间距或数量发生变化;
(3)发光颜色和发光形态同时变化。
可见,本发明的防伪纤维具有光角变色效果、间断的荧光发光效果、接线荧光发光效果或他们的组合效果,很难通过印刷、复印或者打印机打印复制。该防伪纤维设计灵活,具有很强的防伪能力,而且很容易吸引识别者的鉴别兴趣。此外,该防伪纤维的多层结构中可以添加不同的标记物,进一步具备专家防伪功能。本发明的防伪纤维适用于钞票、证券、票据、商品标识、商品包装、证明文件、防伪证卡等防伪产品。
附图说明
图1本发明实施例1复合薄膜g的示意图;
图2本发明实施例1的防伪纤维的示意图;
图2a本发明实施例1的防伪纤维的另一种实施方式的示意图;
图3本发明实施例1的防伪纤维的A-A剖面图;
图4本发明防伪纤维以厚度方向平行于纸张表面的方式分布在纸张中的示意图;
图5本发明实施例1的防伪纤维受光照的光路示意图;
图6本发明实施例2的防伪纤维的A-A剖面图;
图7本发明防伪纤维以宽度方向平行于纸张表面的方式分布在纸张中的示意图;
图8本发明实施例3的防伪纤维的A-A剖面图;
图9本发明实施例4的防伪纤维的A-A剖面图;
图10本发明实施例5的防伪纤维的A-A剖面图;
图11本发明实施例6的防伪纤维的A-A剖面图;
图12本发明实施例7的防伪纤维的A-A剖面图;
图13本发明实施例8的防伪纤维的A-A剖面图;
图14本发明实施例9的防伪纤维的A-A剖面图;
图15本发明实施例10的防伪纤维的A-A剖面图;
图15a本发明实施例10的防伪纤维的另一个实施方式的A-A剖面图;
图16本发明实施例11的防伪纤维的A-A剖面图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
下述实施例中采用的激发光为紫外激发光,激发光吸收材料为紫外吸收材料。下述实施例中的荧光粉A、荧光粉B、荧光粉C在相同的激发光照射下发射不同颜色的可见光。下面实施例中在描述防伪纤维的发光效果时,假设发光强度与荧光层或阻隔层受光照的体积成正比,事实上在本领域中,发光强度也与荧光层或阻隔层中含有荧光粉的多少有关。
实施例1:
步骤1,将91.6%的聚酰胺(杜邦,PA12)、8%荧光粉A(北京经略防伪科技发展有限公司,无色荧光红粉)、0.4%的分散剂(上海三正高分子材料有限公司,CH-1A)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出造粒,熔融挤出流延、不进行拉伸,电晕制成厚度为30μm的第一荧光薄膜。
将94.7%的聚酰胺(同上)、5%的荧光粉B(北京经略防伪科技发展有限公司,无色荧光蓝粉)、0.3%的分散剂(同上)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出造粒,熔融挤出流延,在纵向进行3-4倍拉伸,电晕制成厚度为30μm的第二荧光薄膜。
将35%醇溶性共聚酰胺(杜邦,Elvamide8061)、3.5%的钛白粉(杜邦,R902)、0.3%紫外吸收剂(汽巴,CHIMASSORB81)、61.2%的乙醇制成的紫外吸收油墨。
步骤2,在第一荧光薄膜的一侧表面以紫外吸收油墨印刷宽度2mm、间隔2mm、厚度为10μm的栅状条纹,即获得栅状条纹阻隔层。
步骤3,将第二荧光薄膜通过胶黏剂复合在栅状条纹阻隔层的表面,胶黏剂层f0的厚度为3μm。从而获得如图1所示的厚度H为73μm的复合薄膜g。
该复合薄膜g由第一荧光薄膜a10、栅状条纹阻隔层b10、胶黏剂层f0,第二荧光薄膜a20层叠复合而成。
步骤4,将复合薄膜g按宽D=50μm的刀距,沿垂直栅状条纹的方向切成长丝,然后将长丝切成长L=8mm长的纤维。
图2为该防伪纤维的示意图,该纤维长8mm,宽50μm,厚73μm。该纤维包括阻隔层b1、第一荧光层a1和第二荧光层a2,所述层状结构沿纤维长度L方向非扭曲平行延伸。阻隔层b1位于第一荧光层a1和第二荧光层a2之间,阻隔层b1的间断部位c在防伪纤维中形成中空结构。阻隔层b1的宽度为Db1=50μm,厚度为Hb1=10μm;第一荧光层a1的宽度为Da1=50μm,厚度为Ha1=30μm;第二荧光层a2的宽度为Da2=50μm,厚度为Ha2=30μm;胶黏剂层的厚度Hf=3μm,纤维的整体宽度为D=50μm,厚度为H=73μm。纤维各层宽度关系有Db1=Da1=Da2=D;纤维各层厚度关系有Hb1+Ha1+Ha2+Hf=H。
本实施例的防伪纤维还可以具有如图2a所示的结构,防伪纤维的第二荧光层a2是由可被同一波长激发光源激发出不同颜色可见光的多个荧光段a21、a22和a23组成,所述荧光段a21、a22和a23沿纤维长度L方向呈3段交替的接线排列,受同一激发光照射时,荧光段a21、a22和a23分别发出不同颜色的可见光。
对上述纤维进行加热处理,加热温度高于PA12薄膜的玻璃化转变温度,低于其融融温度,优选140±10℃,使纤维发生弯曲,弯曲后的纤维轴线为平面曲线,该平面曲线所在平面平行于纤维的厚度H方向。图3是图2纤维的A-A剖面图。图3示出阻隔层b1位于第一荧光层a1和第二荧光层a2之间,第一荧光层a1和第二荧光层a2沿纤维长度L方向连续分布,阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布。
在抄纸的过程中将上述防伪纤维加入纸浆,纤维的弯曲形状使得纤维自由落体后厚度H方向平行于纸张表面,即纤维以“厚度方式”存在于纸张中。
图4是纤维在纸张中的示意图。纤维i以“厚度方式”存在于纸张j中。纸张j的厚度为50μm,纤维i距纸张j的上下表面的距离为S1和S2,S1=S2=0μm。观察纤维防伪效果的光路示意图。激发光分别从K1、K2和K3三个角度照射防伪纤维轴线的正上方和两侧,K2与纸张表面垂直,K1和K3分别位于K2的两侧,且与纸张的夹角分别为α和β,α和β分别为45°。
图5示出纤维以“厚度方式”存在于纸张时,从K1方向照射防伪纤维时,纤维在阻隔层连续的位置的光路示意图。如图所示,第一荧光层的全部体积受激发光的照射,第二荧光层由于受阻隔层遮挡,只有部分体积受激发光照射。二者受光照的体积比为计算后第一荧光层与第二荧光层受光照体积比为5:3。同理可以计算,当激发光从K3方向照射防伪纤维时,第二荧光层与第一荧光层受光照的体积比也为5:3。在阻隔层间断的位置,可以推知,从K1,K3两侧照射防伪纤维第一荧光层和第二荧光层的受光体积都是1:1。
当激发光从K1方向照射,纤维基本呈A:B=5:3荧光色和A:B=1:1荧光色交替的接线荧光发光效果;激发光从K3方向照射,纤维呈B:A=5:3荧光色和B:A=1:1荧光色交替的接线荧光发光效果;激发光从K2方向照射,纤维整体呈连续的A:B=1:1荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的一侧表面时,纤维呈现出A荧光色和AB混合荧光色2段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出B荧光色和AB混合荧光色2段交替的接线荧光发光效果。
实施例2:
步骤1,取15μm厚的PET镀铝膜,其中铝层厚度为20nm(杜邦鸿基,型号MA),用激光将镀铝层镂空,形成间距为2mm、宽度为2mm、厚度20nm的栅状条纹铝层。
步骤2,将质量分数为5%的荧光粉A分散在聚乙烯醇水溶液中,,然后将此溶液涂布在PET镀铝膜的栅状条纹铝层的一面(涂布过程中溶液会镶嵌到栅状条纹的间隙中),涂布干燥后得到第一荧光薄膜,厚度为10μm。然后以相同的方法在PET镀铝膜的另一面涂布分散有质量分数为5%的荧光粉B的聚乙烯醇水溶液,涂布干燥后得到第二荧光薄膜,厚度为10μm。上述薄膜共同构成厚度为35μm的复合薄膜g。
步骤3,将复合薄膜g按50μm的刀距,沿垂直栅状条纹方向切成长丝,然后将长丝切成20mm长的纤维。
图6示出该纤维的A-A剖面图,该纤维在横截面上具有层状结构,包括阻隔层b1、第一荧光层a1和第二荧光层a2,所述层状结构沿纤维长度l方向非扭曲平行延伸。所述阻隔层b1位于第一荧光层a1和第二荧光层a2之间,所述阻隔层b1的宽度分等于第一荧光层a1的宽度和第二荧光层a2的宽度,所述阻隔层b1沿纤维长度l方向间断分布,阻隔层b1的间断部位c还镶嵌有荧光材料,该荧光材料与第一荧光层的荧光材料相同。
纤维各层宽度相同,均为50μm,阻隔层b1厚度Hb1=20nm;第一荧光层a1厚度Ha1=15μm;第二荧光层a2厚度Ha2=15μm;基材层厚度为15μm,纤维的总厚度为H=45μm。
在步骤2中,还可以向分散有5%的荧光粉B的聚乙烯醇水溶液中添加5%的TiO2纳米粉末,使得纤维的重心靠近第二荧光层一侧。当在抄纸过程中自由落在纸浆中后,纤维基本全部以宽度D方向平行于纸张表面的方式(简称宽度方式)存在于纸张中,且第一荧光层在上,第二荧光层在下。
图7示出纤维以宽度方式存在于纸张中,纸张厚度85μm纤维距离纸张上下表面的距离约为S1=S2=20μm。将纸张水平放置,激发光从K5和K4方向照射分别照射纸张的上下表面。当激发光从K5方向照射时,纤维在阻隔层连续处呈A荧光,在阻隔层的间断处呈A:B=1:1荧光,即纤维呈A荧光色和A:B=1:1荧光色交替的接线荧光发光效果。同理,当激发光从K4方向照射时,纤维呈B荧光色和A:B=1:1荧光色交替的接线荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维的一侧表面面时,纤维呈现出A荧光色和AB混合荧光色2段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出B荧光色和AB混合荧光色2段交替的接线荧光发光效果。
实施例3
步骤1,
(1)将89.3%的聚酰胺(同实施例1)、10%的荧光粉B(同实施例1)、0.7%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第二荧光母粒,然后将该母粒加入双向拉伸薄膜设备制成28μm厚的第二荧光薄膜a2。
(2)将35%醇溶性共聚酰胺(同上)、5%的荧光粉A(同上)、60%的乙醇制成的第一荧光油墨。
(3)将35%醇溶性共聚酰胺(同实施例1)、3.5%的钛白粉(同实施例1)、0.3%紫外吸收剂(同实施例1)、61.2%的乙醇制成的紫外吸收油墨。
也可以在制备紫外吸收油墨的过程中添加自然光下有色的颜料,从而使自然光下阻隔层与荧光层的颜色不同。
步骤2,
(1)利用双色凹版印刷机第一印刷单元在第二荧光层薄膜的一侧表面以紫外吸收油墨印刷栅状条纹,形成栅状条纹阻隔层,宽度1.5mm,间隔1.5mm,厚度10μm。
(2)再利用第二色印刷单元,在栅状条纹阻隔层的表面以第一荧光油墨印刷栅状条纹,形成栅状条纹第一荧光层,宽度2mm,间隔1mm,厚度20μm。栅状条纹第一荧光层与栅状条纹阻隔层具有相互平行的栅状条纹,且栅状条纹第一荧光层与栅状条纹阻隔层交错分布。上述各层形成总厚58μm的复合薄膜g。
栅状条纹第一荧光层也可以采用下述方法进行:
将89.3%的聚酰胺(同实施例1)、10%的荧光粉A(同实施例1)、0.7%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第一荧光母粒,然后将该母粒加入双向拉伸薄膜设备制成20μm厚的第一荧光薄膜。将第一荧光薄膜黏贴在栅状条纹阻隔层上。使用轮转模切的方法,在第一荧光薄膜表面打磨深度为20μm,宽度2mm,间隔1mm的沟槽,从而获得栅状条纹第一荧光层。栅状条纹第一荧光层与栅状条纹阻隔层具有相互平行的栅状条纹,且栅状条纹第一荧光层与栅状条纹阻隔层交错分布,栅状条纹第一荧光层的每个条纹的两端搭接在两个相邻的栅状条纹阻隔层上。上述各层构成复合薄膜g。
步骤3,从垂直于栅状条纹的方向,将复合薄膜g按40μm的刀距切成长丝,然后将长丝切成10mm长的纤维。
图8示出该纤维的A-A剖面图,其中第一荧光层a1和阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布,第二荧光层a2沿纤维长度L方向连续分别。第二荧光层a1的每段荧光材料的长度大于阻隔层b1的间断长度,第二荧光层a1的每段荧光材料的两端搭接在两段相邻的两端阻隔材料上,此时的阻隔层的间断部位可以镶嵌有第一荧光材料。
纤维各层的宽度为40μm,总厚度为58μm。第二荧光层的厚度为28μm。第一荧光层的厚度为20μm,每段长度为2mm,每段间隔为1mm。阻隔层的厚度为10μm,每段长度为1.5mm,每段间隔为1.5mm。
将该防伪纤维可以施加到厚度为45μm的纸张中,由于纤维的厚度高于纸张厚度,宽度低于纸张厚度。因此在湿纸页在压榨脱水过程中,厚度方向垂直于纸张表面的纤维会被压倒,这种压倒的纤维的厚度方向基本平行于纸张上下表面,即以厚度方式被施加于纸张中。纤维距离纸张上下表面的距离S1或S2均小于5μm。
如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时,纤维基本呈现出间断的荧光发光效果,同时,每个荧光段荧光发光段还具有 荧光色、A:B=2:2.8荧光色和荧光色3段交替的接线荧光发光效果;当激发光从K3角度照射防伪纤维时,纤维呈荧光色、B:A=2.8:2荧光色和荧光色和B荧光色4段交替的接线荧光发光效果;从K2角度照射防伪纤维时,纤维呈B:A=2.8:2荧光色和B荧光色交替的接线荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的荧光发光效果,同时,每个荧光发光段还具有A荧光、AB混合荧光和A荧光3段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出B荧光和AB混合荧光2段交替的接线荧光发光效果。
实施例4:
步骤1同实施例3。
步骤2,利用双色凹版印刷机第一印刷单元在第二荧光层薄膜的一侧表面先印刷紫外吸收油墨,形成栅状条纹阻隔层,宽度2mm,间隔1mm,厚度10μm。再利用第二色印刷单元在栅状条纹阻隔层的表面印刷第一荧光油墨,形成栅状条纹的第一荧光层,宽度2mm,间隔1mm,厚度20μm。栅状条纹的第一荧光层与栅状条纹阻隔层具有相互平行的栅状条纹,且第一栅状条纹荧光层覆盖栅状条纹阻隔层的2/3。上述各层形成总厚58μm的复合薄膜g。
步骤3,从垂直于栅状条纹的方向,将复合薄膜g按40μm的刀距切成长丝,然后将长丝切成10mm长的纤维。
图9示出该纤维的A-A剖面图,其中第一荧光层a1和阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布。第二荧光层a2沿纤维长度L方向连续分布此时阻隔层b1的间断部位c在防伪纤维中形成开放的中空结构,间断分布的第一荧光材料的长度等于间断分布的阻隔材料的长度,且每段荧光材料与每段阻隔材料部分重合。
纤维各层的宽度为40μm,总厚度为58μm。第一荧光层的厚度为20μm,第二荧光层的厚度为28μm,每段间隔为1mm,每段长度为2mm。阻隔层的厚度为10μm,每段间隔为1mm,每段长度为2mm。第一荧光层覆盖阻隔层的2/3。
将该防伪纤维施加到厚度为50μm的纸张中,由于纤维的厚度高于纸张厚度,宽度低于纸张厚度。因此在湿纸页在压榨脱水过程中,厚度方向垂直于纸张表面的纤维会被压倒,这种压倒的纤维的厚度方向基本平行于纸张上下表面,即以厚度方式被施加于纸张。纤维距离纸张上下表面的距离S1或S2均小于5μm。
如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时(即射向第一荧光层一侧),纤维基本呈间断的荧光发光效果,同时每个荧光发光段还具有荧光色、A:B=2:2.8荧光色和B荧光色3段交替的接线荧光发光效果;激发光从K3角度照射防伪纤维时,纤维基本呈B荧光色、荧光色和B:A=2.8:2荧光色3段交替的接线荧光发光效果;从K2角度照射防伪纤维时,纤维呈B荧光色和B:A=2.8:2荧光色交替的接线荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的荧光发光效果,同时,每个荧光发光段具有A荧光色AB混合荧光色、和B荧光色3段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维具有B荧光色和AB混合荧光色2段交替的接线荧光发光的效果。
实施例5:
步骤1同实施例3。
步骤2,利用双色凹版印刷机第一印刷单元,用紫外吸收油墨在第二荧光薄膜的一侧表面印刷出栅状条纹层,该层即为栅状条纹阻隔层。再利用双色凹版印刷机的第二色印刷单元,用第一荧光油墨在栅状条纹阻隔层的正上方印刷栅状条纹层,该层即为栅状条纹的第一荧光层。栅状条纹的第一荧光层与栅状条纹阻隔层具有相互平行的栅状条纹,且栅状条纹的第一荧光层部分完全栅状条纹阻隔层。上述各层形成总厚58μm的复合薄膜g。
步骤3,从垂直于栅状条纹的方向,将复合薄膜g按40μm的刀距切成长丝,然后将长丝切成10mm长的纤维。
图10示出该纤维的A-A剖面图,其中第一荧光层a1和阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布,且二者同步间断,此时阻隔层b1的间断部位c在防伪纤维中形成开放的中空结构,间断分布的每段荧光材料的长度大于间断分布的每段阻隔阻隔材料的长度,且每段荧光材料将每段阻隔材料完全包覆。
防伪纤维各层的宽度为40μm,总厚度为58μm。第二荧光层的厚度为28μm,第一荧光层的厚度为20μm,每段间隔为1mm,每段长度为2mm。阻隔层的厚度为10μm,每段间隔为1.5mm,每段长度为1.5mm。第二荧光层完全覆盖阻隔层。
如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时(即射向第一荧光层一侧),纤维基本呈B荧光色、A:B=2:2.8荧光色、荧光色和A:B=2:2.8荧光色4段交替的接线荧光发光效果;激发光从K3角度照射防伪纤维时,纤维基本呈B荧光色、B:A=2.8:2荧光色、荧光色、B:A=2.8:2荧光色4段交替的接线荧光发光效果;从K2角度照射防伪纤维时,纤维呈B荧光色和B:A=2.8:2荧光色2段交替的接线荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出B荧光色、AB混合荧光色、A荧光色和AB混合荧光色4段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维具有B荧光色和AB混合荧光色2段交替的接线荧光发光的效果。
实施例6:
步骤1,
将84%的乙烯-乙烯醇共聚物EVOH(可乐丽,E105B)、15%的荧光粉A(同实施例1)、1%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第一荧光母粒。还可以向该配方中添加磁性材料(例如巴斯夫、羰基磁粉),这样可以进一步增强防伪效果,使之具有专家防伪功能。
将90%的乙烯-乙烯醇共聚物EVOH(同上)、9%的荧光粉B(同实施例1)、1%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第二荧光母粒。
将94.5%的乙烯-乙烯醇共聚物EVOH(同上)、5%的钛白粉(同实施例1)、0.5%的紫外吸收剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得阻隔母粒。
步骤2,将上述第一荧光母粒、第二荧光母粒和阻隔母粒分别加入三组份挤出机,其中阻隔母粒放在中间层挤出机,三层共挤出制得厚度为60μm的复合薄膜g,其中第一荧光薄膜和第二荧光薄膜的厚度均为25μm,阻隔薄膜的厚度为10μm。
步骤3,对复合薄膜g的第一荧光薄膜一侧进行轮转磨切,形成宽度为3mm,深度为35μm,间距为3mm的栅状条纹沟槽,栅状条纹第一荧光层和栅状条纹阻隔层同步间断。
步骤4,将步骤3中的复合薄膜g按40μm的刀距,从垂直栅状条纹方向切成长丝,然后将长丝切成30mm长的纤维,获得如图11所示的防伪纤维。
图11示出该纤维的A-A剖面图,其中第一荧光层a1和阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布,且二者同步间断,此时阻隔层b1的间断部位c在防伪纤维中形成开放的中空结构,间断分布的每段荧光材料的长度等于间断分布的每段阻隔材料的长度,且每段荧光材料将每段阻隔材料正好完全遮盖。
纤维宽度D=40μm,厚度H=60μm。第一荧光层的厚度为25μm,第二荧光层的厚度为25μm,每段间隔为3mm,每段长度为3mm。阻隔层的厚度为10μm,每段间隔为3mm,每段长度为3mm。第二荧光层将阻隔层正好完全遮盖。
将纤维施加如80μm厚的纸张中,由于纤维厚度和宽度的比值为H/D=1.5,因此纤维抄纸过程中落入纸张时基本上为厚度方向平行于纸张表面,即以厚度方式存在于纸张中,纤维距纸张上下表面的距离为约10μm。
如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时(即射向第一荧光层一侧),纤维基本呈荧光色和B荧光色交替的接线荧光发光效果;激发光从K3角度照射防伪纤维时,纤维基本呈荧光色和A荧光色交替的接线荧光发光效果;激发光从K2照射时,纤维呈A荧光色和A:B=1:1荧光色交替的接线荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的A荧光和B荧光交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出B荧光连续发光的效果。
实施例7:
步骤1,将95.5%的PET颗粒(杜邦,FR530-BK)、4%的荧光粉A(同实施例1)、0.5%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第二荧光母粒。将93.5%的PVB(可乐丽,B16H)、6%荧光粉B(同实施例1)、0.5%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第一荧光母粒。将94.5%的PVB(同上)、5%的钛白粉(同实施例1)、0.5%的紫外吸收剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得阻隔母粒。
步骤2,将上述第一荧光母粒,第二荧光母粒,阻隔母粒分别加入三组份挤出机,其中阻隔层母粒放在中间层挤出机,三层共挤出制得厚度为60μm的复合薄膜g,其中第一荧光层和第二荧光层厚度均为25μm,阻隔层的厚度为10μm。
步骤3,用带有间距为3mm、宽度为3mm的凸起线条的170℃版辊,对复合薄膜g的第一荧光层一侧进行热压,在复合薄膜g表面上热压形成宽度为3mm,深度为35μm,间距为3mm的栅状条纹沟槽,即栅状条纹阻隔层和栅状条纹第一荧光层同步间断。
步骤4,将步骤3中的复合薄膜g按40μm的刀距,垂直栅状条纹方向切成长丝,然后将长丝切成30mm长的纤维,获得如图12所示的防伪纤维。
图12示出该纤维的A-A切面,其中第一荧光层a1和阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布,且二者同步间断,此时阻隔层b1的间断部位c在防伪纤维中形成开放的中空结构,间断分布的每段荧光材料的长度小于间断分布的每段阻隔阻隔材料的长度,且每段荧光材料将每段阻隔材料部分遮盖。
纤维宽度D=40μm,厚度H=60μm。第一荧光层的厚度为25μm,第二荧光层的厚度为25μm,每段间隔为3.5mm,每段长度为2.5mm。阻隔层的厚度为10μm,每段间隔为3mm,每段长度为3mm。第二荧光层将阻隔层正好完全遮盖。
该纤维在纸张中的施加方式和光角防伪效果基本同实施例6。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的A荧光和B荧光交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出B荧光连续发光的效果。
实施例8:
步骤1,将35%醇溶性共聚酰胺(同实施例1)、3.5%的钛白粉(同实施例1)、0.3%紫外吸收剂(同实施例1)、61.2%的乙醇制成的紫外吸收油墨;
将35%醇溶性共聚酰胺(同上)、5%的荧光粉A(同实施例1)、60%的乙醇制成的第一荧光油墨;
将38%醇溶性共聚酰胺(同上)、2%的荧光粉B(同实施例1)、60%的乙醇制成的第二荧光油墨。
步骤2,利用三色凹版印刷机在经过电晕的12μm厚的聚酰胺薄膜(霍尼韦尔,Capran)的一侧表面首先印刷步骤1中的第二荧光油墨,形成栅状条纹第二荧光层,墨层厚度20μm;然后用第二色印刷单元在栅状条纹第二荧光层的表面印刷步骤2中的紫外吸收油墨,形成栅状条纹阻隔层,墨层厚度10μm;最后用第三色印刷单元在栅状条纹阻隔层的表面印刷第一荧光油墨,形成栅状条纹第一荧光层,墨层厚度20μm。栅状条纹第一荧光层、栅状条纹第二荧光层和栅状条纹阻隔层的栅状条纹彼此之间相互平行。上述各层共同构成总厚62μm的复合薄膜g。
步骤3,将步骤2中的复合薄膜g按30μm的刀距切成长丝,裁切方向垂直于上述栅状条纹层。然后将长丝切成10mm长的纤维。
图13示出该纤维的剖面图。防伪纤维的第一荧光层a1和阻隔层b1同步间断。第二荧光层a2和阻隔层b1的间断部位交错分布,第二荧光层a2的每段荧光材料的长度大于阻隔层b1的间断长度,第二荧光层a2的每段荧光材料的两端搭接在两段相邻的阻隔材料上。
纤维宽度D=30μm,厚度H=62μm;第一荧光层的厚度为25μm,每段长度为3mm,每段间隔为1mm,第二荧光层的厚度为25μm,每段长度为3mm,每段间隔为1mm。阻隔层的厚度为10μm,每段长度为3mm,每段间隔为1mm。
将纤维施加如50μm厚的纸张中,由于纤维厚度和宽度的比值为H/D=2,因此纤维抄纸过程中落入纸张时基本上为厚度方向平行于纸张表面。即以厚度方式存在于纸张中,纤维距纸张上下表面的距离S1或S2为约10μm。
如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时(即射向第一荧光层一侧),纤维基本呈荧光色和B荧光色、荧光色、A荧光色4段交替的接线荧光发光效果;激发光从K3角度照射防伪纤维时,纤维基本呈间断的荧光发光效果,同时,每个荧光段还具有荧光色和B荧光色和荧光色交替的接线荧光发光效果;激发光从K2照射时,纤维呈A荧光色、A:B=1:1荧光色和B荧光色3段交替的接线荧光发光效果。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的A荧光和B荧光交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出间断的B荧光发光效果。
实施例9:
步骤1,将93.7%的PET颗粒(同实施例1)、6%的荧光粉B(同实施例1)、0.3%的分散剂(同实施例1)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出制得第二荧光母粒;然后通过双向拉伸薄膜设备制成厚度为20μm的第二荧光薄膜。
步骤2,将35%醇溶性共聚酰胺(同实施例1)、3.5%的钛白粉(同实施例1)、0.3%紫外吸收剂(同实施例1)、61.2%的乙醇制成的紫外吸收油墨;将35%醇溶性共聚酰胺(同上)、5%的荧光粉A(同实施例1)、60%的乙醇制成的第一荧光油墨;将37%醇溶性共聚酰胺(同上)、3%的荧光粉C(北京经略防伪科技发展有限公司,无色荧光绿粉)、60%的乙醇制成的第三荧光油墨。
步骤3,利用双色凹版印刷机第一印刷单元在第二荧光薄膜的一侧先印刷紫外吸收油墨,形成栅状条纹阻隔层,厚度6μm。利用第二色印刷单元在栅状条纹第一阻隔层的表面印刷第一荧光油墨,形成栅状条纹第一荧光层,厚度20μm。然后将第二荧光薄膜翻转,在其另一侧依次印刷形成6μm厚的栅状条纹第二阻隔层,以及20μm厚的第三栅状条纹荧光层。上述各层共同构成得到厚度为72μm的复合薄膜g。
步骤4,将复合薄膜g按150μm的刀距切成长丝,裁切方向垂直于栅状条纹,然后将长丝切成10mm长的纤维。
图14示出该纤维的A-A切面,该纤维包括第一荧光层a1、第二荧光层a2、第三荧光层a3、第一阻隔层b1和第二阻隔层b2,各层材料按照以下顺序排布:第一荧光层a1、第一阻隔层b1、第二荧光层a2、第二阻隔层b2和第三荧光层a3。
第二荧光层a2沿纤维的长度L方向连续分布,第一荧光层a1、第一阻隔层b1、第二阻隔层b2以及第三荧光层a3沿纤维的长度L方向间断分布。
第一荧光层a1与第一阻隔层b1同步间断;第二阻隔层b2的间断部位与第一阻隔层b1的间断部位交错分布,确保第二阻隔层b1的间断部位与第一阻隔层b1的间断部位不在同一垂直纤维轴线的横截面上;第三荧光层a3的每段荧光材料的长度大于第二阻隔层b2的间断长度,第三荧光层a3的每段荧光材料的两端搭接在相邻的第二阻隔层b2的阻隔材料上。
纤维宽度150μm,厚度72μm。
由于纤维的宽度/厚度的值D/H大于2,当纤维在抄纸过程中自由落在纸浆中后,纤维基本全部以宽度D方向平行于纸张表面的方式(简称宽度方式)存在于纸张中。
图7示出纤维以宽度方式存在于纸张中,纸张厚度为90μm,纤维距离纸张上下表面的距离约为S1=S2=10μm。将纸张水平放置,激发光从K5和K4方向照射分别照射纸张的上下表面。当激发光从K5方向照射时,纤维呈A荧光色和B=1:1荧光色2段交替的接线荧光发光效果。当激发光从K4方向照射时,纤维呈间断的荧光发光效果,同时,每个荧光发光段还呈现出C荧光色、C:B=1:1荧光色、C荧光色3段交替的接线荧光发光效果。
实施例10
步骤1,将91.6%的聚酰胺(杜邦,PA12)、8%荧光粉A(同实施例1)、0.4%的分散剂(上海三正高分子材料有限公司,CH-1A)经过高速捏合机混合均匀后,通过双螺杆挤出造粒,熔融挤出流延、电晕制成高度为30μm的第一荧光薄膜。
将35%醇溶性共聚酰胺(杜邦,Elvamide8061)、3.5%的钛白粉(杜邦,R902)、0.3%紫外吸收剂(汽巴,CHIMASSORB81)、61.2%的乙醇制成的紫外吸收油墨。
步骤2,在第一荧光薄膜的一侧表面上以紫外吸收油墨印刷宽度1mm,间隔1mm,厚度20μm的栅状条纹,及获得栅状条纹的阻隔层(b1)。第一荧光薄膜和栅状条纹阻隔层共同构成复合薄膜g。
步骤3,从垂直于栅状条纹的方向,以25μm的刀距,将复合薄膜g切成长丝,然后将长丝切成10mm长的纤维。
图15示出该纤维的剖面图,所述纤维在横截面上具有层状结构,包括第一荧光层a1和阻隔层b1,所述层状结构沿纤维长度L方向非扭曲平行延伸,所述第一荧光层a1沿纤维长度L方向连续分布,所述阻隔层b1沿纤维长度L方向间断分布,所述阻隔层b1的宽度Db1等于所述第一荧光层a1的宽度Da1。
纤维宽度D=25μm,厚度H=50μm。第一荧光层的厚度为30μm。阻隔层的厚度为20μm,每段间隔为1mm,每段长度为1mm。
当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的连续的A荧光色荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出间断的A荧光色荧光发光效果。
将纤维施加入70μm厚的纸张中,由于纤维厚度和宽度的比值为H/D=2,因此纤维抄纸过程中落入纸张时基本上为厚度方向平行于纸张表面,即以厚度方式存在于纸张中,纤维距纸张上下表面的距离为约10μm。如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时(即射向第一荧光层一侧),纤维基本呈连续的A荧光色;激发光从K3角度照射防伪纤维时,由于第一荧光层受间断的阻挡层阻挡,纤维呈间断的A荧光色。激发光从K2方向照射时,纤维呈连续的A荧光色。
本实施例中,步骤1的紫外吸收油墨在制备过程中还可以加入8%荧光粉B(同实施例1),此时制备的紫外吸收油墨受激发光照射时还可以发出B荧光。按照上述步骤2~3,使用第一荧光薄膜和含荧光粉B的紫外吸收油墨制备获得如图15a所示的防伪纤维。其中荧光层a1受激发光照射发出A荧光色,阻隔层b1受激发光照射发出B荧光色。当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出A荧光色和AB混合荧光色两段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出B荧光色和A荧光色2段交替接线的荧光发光效果。
在制备本实施例的防伪纤维时,也可以在紫外吸收油墨中添加能够增加油墨重量的物质例如ZnO、BaSO4TiO2微粒,使得纤维的重心位于阻隔层一侧,这样将防伪纤维放入纸张时,防伪纤维以宽度D方向平行于纸张表面的方式分散在纸张中,并且使得纤维距纸张上下表面的距离S1或S2均约为5μm。如图7所示,将纸张水平放置,激发光从K5和K4方向照射分别照射纸张的上下表面。当激发光从K5方向照射时,纤维呈现连续的A荧光,当激发光从K4方向照射时,纤维呈现间断的A荧光。
实施例11
步骤1,按实施例10方法获得第一荧光薄膜和紫外吸收油墨。此外,还将将35%醇溶性共聚酰胺(同上)、5%的荧光粉A(同上)、60%的乙醇制成的第二荧光油墨。
步骤2,在第一荧光薄膜的一侧表面以紫外吸收油墨印刷栅状条纹,即获得栅状条纹阻隔层。再在栅状条纹阻隔层的条纹间隔处以第二荧光油墨印刷栅状条纹,获得第二栅状条纹荧光层。上述各层共同构成复合薄膜g。
步骤3,从垂直于栅状条纹的方向将复合薄膜g切成长丝,然后将长丝切成12mm长的纤维。
图16示出该纤维的A-A切面,所述纤维包括第一荧光层a1、阻隔层b1第二荧光层a2,阻隔层b1和第二荧光层a2沿纤维长度L方向间断分布,第二荧光层a2镶嵌在阻隔层b1的间断部位。
纤维宽度D=30μm,厚度H=70μm。第一荧光层的厚度为40μm。阻隔层和第二荧光层厚度为30μm。每段阻隔材料长度为1mm,间隔为1.5mm。
特别地,当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维一侧表面时,纤维呈现出间断的A荧光色和A:B=1:1荧光色2段交替的接线荧光发光效果;当激发光从厚度方向垂直照射防伪纤维另一侧表面时,纤维呈现出间断的A:B=1:1荧光色荧光发光效果。
将纤维施加如90μm厚的纸张中,由于纤维厚度和宽度的比值为H/D=2.3,因此纤维抄纸过程中落入纸张时基本上为厚度方向平行于纸张表面,即以厚度方式存在于纸张中,纤维距纸张上下表面的距离为约30μm。如图4所示,激发光从K1角度照射防伪纤维时(即射向第一荧光层一侧),纤维基本呈A荧光色和A:B=4:3荧光色2段交替的接线荧光发光效果;激发光从K3角度照射防伪纤维时,由于第一荧光层受间断的阻挡层阻挡,发光体积大大降低,纤维基本呈A:B=4:3荧光色的间断的荧光发光效果。激发光从K2照射时,纤维呈A荧光色和A:B=4:3荧光色2段交替的接线荧光发光效果。
在制备本实施例的防伪纤维时,也可以在紫外吸收油墨和/或第二荧光油墨中添加能够增加油墨重量的物质例如ZnO、BaSO4TiO2微粒,使得纤维的重心位于阻隔层一侧,这样将防伪纤维放入纸张时,防伪纤维以宽度D方向平行于纸张表面的方式分散在纸张中,并且使得纤维距纸张上下表面的距离S1或S2均约为5μm。如图7所示,将纸张水平放置,激发光从K5和K4方向照射分别照射纸张的上下表面。当激发光从K5方向照射时,纤维呈现A荧光和AB混合荧光交替的接线荧光发光效果,当激发光从K4方向照射时,纤维呈现间断的AB混合荧光。