CN110415601A - 光学防伪元件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学防伪领域,公开了一种光学防伪元件及其制备方法,其中,该方法包括以下步骤:(I)在基材(1)上涂覆具有遮盖性的紫外光固化油墨(2),然后通过版辊模压并固化,在基材(1)上形成具有遮盖性的背景区域(S1)以及无遮盖性的微图文区域(S2);(II)再在形成有(S1)以及(S2)的基材上加工着色层(3),且该着色层(3)与紫外光固化油墨(2)不同的颜色。该制备方法能够加工出具有颜色对比度及高分辨度的微文字阵列光学防伪元件,并且,通过该方法及较为成熟的设备可简化生产流程,实现高效、稳定的生产。
Description
技术领域
本发明涉及光学防伪领域,具体涉及一种光学防伪元件及其制备方法。
背景技术
为了防止利用扫描和复印等手段产生的伪造,钞票、金融票据等各类高安全或高附加值产品中广泛采用了光学防伪技术,并且取得了非常好的效果。目前,引人注目的新一代技术是将微透镜阵列与微图文阵列相结合实现莫尔放大。CN101563640、CN101443692、CN101120139、CN101346244、US5712731、US0034082、US4765656、US4892336、CN1271106、CN1552589等专利文献中公开了同一类在基材的两个表面上分别带有微透镜阵列和微图文阵列的光学防伪元件,其中,微图文阵列位于微透镜阵列的焦平面附近,通过微透镜阵列对微图文阵列的莫尔放大作用,能实现多种视觉效果,例如1)将原本无法用肉眼直接观察的微图文放大至可直接观察,2)观察到放大微图文沿与之垂直方向的正交移动,3)观察到放大微图文产生浮出或沉陷基材的效果,4)运动变形:观察到的放大微图文在移动过程中还可出现大小、形状的变化。
为保证莫尔放大的图案在不同的环境光源条件下都易于识别,需要通过对微图文着色以确保微图文阵列及其背景有足够的颜色对比度。由于所需的微图文阵列的结构非常精细(约几个微米),所以一般通过特殊的方法实现着色。这些着色方法可以分为三类。一类方法如CN101379423等专利文献中所公开的:用带有微图文的凸版在透明UV光油表面压印数微米的凹陷;利用涂布工艺将着色油墨填充至凹陷中,而微图文区域之外的背景区域上的多余油墨通过刮擦的方式去除。另一类采用微印刷的方式如CN104875523,通过将油墨填充在带有微文字的凹版中,并擦除版辊表面多余的油墨,然后透过带有UV涂层的基材转移带有微文字的油墨。第三类采用掩模版的方式如CN104191860,油墨通过带有微图文镂空的掩模版印刷于基材表面。
以上方式均需要专有的定制设备及特殊的加工工艺,并且生产效率也极大的受到限制。
因此,仍需要开发一种简单易行的方法实现具有高分辨率和高对比度图案的光学防伪元件的生产。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题,提供一种光学防伪元件及其制备方法,其中,该制备方法能够加工出具有颜色对比度及高分辨度的微文字阵列光学防伪元件,并且,通过该方法及较为成熟的设备可简化生产流程,实现高效、稳定的生产。
为了实现上述目的,本发明一方面提供了一种光学防伪元件的制备方法,其中,该方法包括以下步骤:
(I)在基材1上涂覆具有遮盖性的紫外光固化油墨2,然后通过版辊模压并固化,在基材1上形成具有遮盖性的背景区域S1以及无遮盖性的微图文区域S2;
(II)再在形成有具有遮盖性的背景区域S1以及无遮盖性的微图文区域S2的基材上加工着色层3,且该着色层3具有与紫外光固化油墨2不同的颜色。
本发明另一方面提供了一种有前述所述的方法制备得到的光学防伪元件。
通过上述技术方案,本发明利用遮盖性的纳米油墨(紫外光固化油墨2)来实现类似掩模的遮挡性:即微图文区域无遮挡性可观察到着色油墨的颜色,背景区域的遮挡性油墨可对着色油墨的颜色进行遮挡,从而形成具有颜色对比度及高分辨的微文字。纳米的油墨的遮盖力由厚度、纳米填料粒子填充量、纳米填料粒子的粒径及种类三方面决定。其中,在合理的选择纳米填料粒子的粒径、种类及填充量后,厚度可决定油墨的遮挡性。利用厚度的区别可产生截然不同的遮盖力。通过加工具有不同颜色的着色层后,由于遮盖力的显著区别,着色层的颜色可透过无遮挡性区域形成具有颜色对比度及高分辨率的微文字。
附图说明
图1a为本发明的通过版辊模压并固化后的结构剖面图;
图1b为本发明的加工着色层后的结构剖面图;
图1c为本发明的涂覆透明涂层后的结构剖面图;
图1d为本发明的加工着色层后的结构剖面图;
图2a为本发明的在基材1的另一侧上形成采样合成层5的结构剖面图;
图2b为本发明的涂覆透明涂层后的结构剖面图;
图2c为本发明的具有莫尔放大及动感的效果图。
附图标记说明
1基材 2紫外光固化油墨 3着色层
4间隔层 5采样合成层
S1背景区域 S2微图文区域
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的一方面提供了一种光学防伪元件的制备方法,其中,该方法包括以下步骤:
(I)在基材1上涂覆具有遮盖性的紫外光固化油墨2,然后通过版辊模压并固化,在基材1上形成具有遮盖性的背景区域S1以及无遮盖性的微图文区域S2;
(II)再在形成有具有遮盖性的背景区域S1以及无遮盖性的微图文区域S2的基材上加工着色层3,且该着色层3具有与紫外光固化油墨2不同的颜色。
在本发明中,可以通过包括胶印、柔印或凹印的涂覆方式在基材1上形成具有遮盖性的紫外光固化油墨2,该涂覆方式能够形成平整的表面。
根据本发明,所述遮盖性的紫外光固化油墨2可以选自纳米紫外光固化白墨和/或纳米紫外光固化纳米金属墨,在本发明中,该纳米紫外光固化白墨或纳米紫外光固化金属墨均为无溶剂型。
优选情况下,所述紫外光固化油墨2可以含有连结料,所述连结料可以为丙烯酸酯、脂环族环氧和乙烯基醚类化合物中的一种或多种。
其中,丙烯酸酯可以选自(乙氧基)苯酚丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、2丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸和丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸中的一种或多种。在本发明中,优选固化速度较快且粘度较低的两官能度丙烯酸酯。
其中,脂环族环氧类化合物可以选自3,4-环氧环己基甲基丙烯酸酯、3,4-环氧环己基甲基-甲基丙稀酸酯、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯(湛新公司EB1500,双键化工421P)、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯(Synasia公司S-28)、3,4-环氧环己烷羧酸甲酯(Synasia公司S-30)、二环戊二烯环氧化物(Synasia公司S-32)、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷(Synasia公司VCMX)、3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯(Synasia公司S-100)、环己烷-1,2-二羧酸二缩水甘油酯(Synasia公司S-184)、1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯(Synasia公司S-60)、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(Synasia公司S-186)以及一些结构尚未公开的可阳离子固化环氧如U-Sunny Chemicals的U9100A,U9100B,U-9210,U-9400等,强力新材的TCM209,TCM301中的一种或多种。在本发明中,优选为固化速度较快的两官能度的酯环族环氧。
其中,乙烯基醚类化合物可以选自1,4-环己烷二甲醇二乙烯基醚、1,4-丁二醇二乙烯基醚、己二醇二乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、三乙二醇二乙烯基醚、四乙二醇二乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、丁烷-1,4-二醇二乙烯基醚、N-乙烯基己内酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或多种。在本发明中,优选两官能度的乙烯基醚。
根据本发明,该遮盖性紫外光固化油墨2还包括一种或多种光引发剂用于油墨的快速紫外光固化。
其中,该遮盖性紫外光固化油墨2中含有丙烯酸酯类化合物时,采用的光引发剂可以为自由基光引发剂如异丙基硫杂蒽酮ITX,并可搭配胺助引发剂如4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯EDAB;当该遮盖性紫外光固化油墨2中含有乙烯基醚和/或环氧类化合物时,采用的光引发剂为阳离子光引发剂如4-异丁基苯基-4'-甲基苯基碘鎓硫六氟磷酸盐。
优选情况下,所述紫外光固化油墨2还可以含有纳米填料。
优选情况下,以紫外光固化油墨2的总重量为基准,所述纳米填料的含量可以大于或等于10wt%,更优选为20-45wt%。
优选情况下,所述纳米填料的颗粒粒径小于或等于800nm,更优选地,所述纳米填料的颗粒粒径应小于或等于500nm,最优选为300-450nm;在本发明中,较小的粒径可获得较高的分辨率,以确保微图文的精细度可达到微米甚至亚微米量级。
根据本发明,在版辊上制作微图文凸版,微图文为凸台区域。
根据本发明,由于版辊的凸台宽度决定了最终形成的微图文图案的分辨率和精细度,也即版辊的凸台宽度越小,最终形成的微图文图案的分辨率和精细度越高,所以,版辊的凸台宽度优选小于15微米,更优选地小于5微米,更优选地小于2微米。
根据本发明,版辊的凸台高度决定了遮盖油墨在版辊的中的填充厚度,该凸台高度越大、遮盖油墨的填充厚度越大,即提高模压后的遮盖油墨的厚度,这可加强对着色层的遮挡。所以,版辊的凸台高度应大于或等于3微米。这样,紫外光固化层形成的背景区域厚度应大于或等于3微米,确保其对着色层具有遮盖性。优选的形成具有遮挡性的背景区域厚度应大于或等于5微米为保证遮盖力的显著区别,模压、紫外光固化后在基材上形成微文字区域的厚度应小于或等于1微米。上述遮盖性纳米白墨在厚度小于或等于1微米时,具有无遮挡性的特点。
根据本发明,所述着色层3包括金属镀层以及着色油墨;优选地,所述着色油墨可以为紫外光固化油墨、溶剂型油墨和水性油墨中的一种或多种。在本发明中,着色油墨可通过包括胶印,柔印,凹印的涂布方式形成着色层。所述的金属镀层可通过蒸镀,磁控溅射,化学镀的方式形成着色层。
根据本发明,背景区域S1的厚度大于或等于3微米,以及微图文区域S2的厚度小于或等于1微米。
根据本发明述版辊模压的压力不低于3公斤,优选为4-5公斤,所述固化的温度大于等于30℃,优选为60-85℃。在本发明中,遮盖性油墨的模压及紫外光固化过程可由较为成熟的模压设备提供。其中,模压压力及版辊温度可控制厚度:通过加大模压压力及提高版辊温度可实现小于或等于1微米的厚度。
根据本发明,首先在版辊上制作微图文凸版,微图文为凸台区域;在基材1上涂覆具有遮盖性的紫外光固化油墨2,通过版辊模压并同时采用紫外光固化该油墨2,在基材1上形成具有遮盖性的背景区域S1以及无遮盖性的微图文区域S2;再加工具有与遮盖性紫外光固化油墨具有不同颜色的着色层3;着色层3的颜色可透过无遮盖性的微图文区域S2形成具有颜色对比度及高分辨度的微文字。着色层3与遮盖油墨间2可存在由透明涂层形成的间隔层4,间隔层4能够形成平整表面,以方便着色层的进一步加工。
根据本发明,该方法还包括在紫外光固化油墨2与着色层3之间形成间隔层4;其中,所述间隔层4通过涂覆透明涂料形成,即,所述间隔层4为透明间隔层;优选地,所述透明涂料选自紫外光固化涂料、溶剂型涂料和水性涂料中的一种或多种。根据本发明,该方法还包括在基材1上通过涂覆的方式形成具有遮盖性的紫外光固化油墨2之前,在基材1上涂覆预涂层。在本发明中,所述的基材涂覆有提高油墨附着牢度的预涂层,预涂层可使基材与遮盖性油墨的结合牢度高于遮盖性油墨与版辊的牢度,帮助带有微图文的基材剥离。
根据本发明,该方法还包括在步骤(II)后,即,形成所述微图文图案之后,还可进一步在所述基材1的另一侧上形成采样合成层5,以利用所述采样合成层对所述微图文图案进行成像。优选地,所述基材1的厚度与所述采样合成层5的焦距之差小于3微米,更优选地小于1微米。
本发明的另一方面提供了一种有前述所述的方法制备的光学防伪元件。
根据本发明,该光学防伪元件包括基材和位于所述基材上表面上的微图文图案。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例在于说明采用本发明的制备方法制备得到的光学防伪元件。
如图1a所示,在基材1上通过柔版涂布的方式涂覆具有遮盖性的紫外光固化白墨2,通过带有微图文(5微米高,小于4微米宽,例如3.5微米)凸版模压并同时采用紫外光固化该白墨2,从而在基材1上形成具有微结构的的白墨层:包括厚度为6微米的遮盖性区域S1及厚度为1微米的凹陷的无遮盖性微文字区域S2。采用的遮盖性白墨为白色纳米UV油墨。该白色纳米UV油墨采用平均粒径300nm的表面改性纳米二氧化钛为填料,填料填充量为45wt%,连结料为丙烯酸酯包括(二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA 42wt%,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA 7wt%),光引发剂为异丙基硫杂蒽酮ITX 3wt%,胺助引发剂为4-(N,N-二甲氨基)苯甲酸乙酯EDAB 3wt%。该UV油墨在5kg的模压压力及80℃的版辊温度下可形成厚度为1微米,无遮盖性的微文字区域S2,如图1b所示。
如图2a所示,在白色遮盖层2上通过柔版涂布的方式涂覆紫色溶剂性纳米油墨3,经干燥后在微文字背景区域S1上的油墨平均厚度为1微米。
进一步可以采用上述模压方法在基材的背面加工采样合成器5,形成如图2a所示的剖面结构图及2c所示的具有莫尔放大及动感的效果图。应当理解的是,本领域技术人员熟知的其他制备采样合成层的技术和设备均可以用于形成所述的采样合成层。
结果能够得到具有颜色对比度及高分辨度的微文字阵列光学防伪元件。
实施例2
本实施例在于说明采用本发明的制备方法制备得到的光学防伪元件。
如图1a所示,在基材1上通过凹印的方式涂覆具有遮盖性的紫外光固化白墨,通过带有微图文(5微米高,小于4微米宽,例如3.5微米)凸版模压并同时紫外光固化白墨,从而在基材上形成具有微结构的白墨层:包括厚度为6微米的遮盖性区域S1及厚度为1微米的凹陷的无遮盖性微文字区域S2(与实施例1相同)。
如图1c所示,在白色遮盖层2上通过柔版涂布的方式涂覆透明紫外光固化光油3,经干燥后在微文字背景区域S1上的透明间隔层平均厚度为1微米。
如图1d所示,在透明图层4上通过凹印的方式涂覆紫色水性油墨,经干燥后在微文字背景区域S1上的涂层平均厚度为2微米。
进一步可以采用上述模压方法在基材的背面加工采样合成器5,形成如图2b所示的剖面结构图及2c所示的具有莫尔放大及动感的效果图。应当理解的是,本领域技术人员熟知的其他制备采样合成层的技术和设备均可以用于形成所述的采样合成层。
结果能够得到具有颜色对比度及高分辨度的微文字阵列光学防伪元件。
对比例1
按照与实施例1相同的方法制备光学防伪元件,所不同之处在于,在白色遮盖层2上没有通过柔版涂布的方式涂覆紫色溶剂性纳米油墨3。
结果不能够得到具有颜色对比度及高分辨度的微文字阵列光学防伪元件。
因此,通过实施例1-2与对比例1可知:采用本发明的技术方案,该制备方法能够加工出具有颜色对比度及高分辨度的微文字阵列光学防伪元件,并且,通过该方法及较为成熟的设备可简化生产流程,实现高效、稳定的生产。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光学防伪元件的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(I)在基材(1)上涂覆具有遮盖性的紫外光固化油墨(2),然后通过版辊模压并固化,在基材(1)上形成具有遮盖性的背景区域(S1)以及无遮盖性的微图文区域(S2);
(II)再在形成有具有遮盖性的背景区域(S1)以及无遮盖性的微图文区域(S2)的基材上加工着色层(3),且该着色层(3)具有与紫外光固化油墨(2)不同的颜色。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,紫外光固化油墨(2)选自纳米紫外光固化白墨和/或纳米紫外光固化纳米金属墨;
优选地,紫外光固化油墨(2)含有连结料,其中,所述连结料为丙烯酸酯、脂环族类环氧和乙烯基醚类化合物中的一种或多种;
优选地,紫外光固化油墨(2)还含有纳米填料;
优选地,以紫外光固化油墨(2)的总重量为基准,所述纳米填料的含量大于或等于10wt%;
优选地,所述纳米填料的颗粒粒径小于或等于800nm。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述着色层(3)包括金属镀层以及着色油墨;优选地,所述着色油墨为紫外光固化油墨、溶剂型油墨和水性油墨中的一种或多种;
优选地,所述涂覆的方式为胶印、柔印或凹印;
优选地,所述金属镀层通过蒸镀、磁控溅射或化学镀的方式形成。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,背景区域(S1)的厚度大于或等于3微米,以及微图文区域(S2)的厚度小于或等于1微米。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述版辊模压的压力不低于3公斤,优选为4-5公斤;所述固化的温度大于等于30℃,优选为60-85℃;优选地,所述版辊的凸台宽度小于15微米,版辊的凸台高度大于或等于3微米。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法,其中,该方法还包括在紫外光固化油墨(2)与着色层(3)之间形成间隔层(4)。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述间隔层(4)通过涂覆透明涂料形成,优选地,所述透明涂料选自紫外光固化涂料、溶剂型涂料和水性涂料中的一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法,其中,该方法还包括在基材(1)上形成具有遮盖性的紫外光固化油墨(2)之前,在基材(1)上涂覆预涂层。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法,其中,该方法还包括在步骤(II)形成微图文图案之后,在基材(1)的另一侧上形成采样合成层(5);优选地,所述基材(1)的厚度与所述采样合成层(5)的焦距之差小于3微米,更优选地小于1微米。
10.权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的光学防伪元件。
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