CN112562488A - 一种动态光变防伪元件及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动态光变防伪元件，防伪元件为层状结构，包括一第一树脂层，由能够传输光的合成树脂形成，包括相对的第一表面及第二表面，第一表面上设置有微沟槽结构；一光变层，形成于第一树脂层的第一表面上；一基膜层，覆盖于所述第一树脂层的第二表面上；其中，光变层中设置有由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构，以使微沟槽结构在自然光下呈现动态光学或者光变色效果。该方法通过半透明反射层与第二树脂层、金属反射层共同组成光变层，光变层附着于微沟槽结构的表面，半透明反射层和金属反射层形成薄膜干涉结构，微沟槽结构与薄膜干涉效果结合形成动态光学效果或者变色光变效果，并通过涂布工艺实现，该工艺简单，易于批量化生产。
Description
技术领域
本发明属于防伪器件技术领域，具体涉及一种光学防伪元件及制备方法。
背景技术
光干涉型光变防伪元件是利用薄膜干涉的原理制备的，属于制造难度大的技术产品。目前该技术作为高端防伪技术，被行业广泛认可，已经在多国钞票、证照上得到应用，如人民币、澳元、欧元等。
现有技术中，为形成动态光变效果，如人民币2015版中100，通常获得这种动态光变的方法是在光变薄膜中引入磁性层，然后将薄膜粉碎为碎片，然后在磁场的作用下印刷排列成特定的规律。但该工艺复杂，成本昂贵。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于规律性的微结构与薄膜干涉效果结合形成动态光学效果或者变色光变效果的动态光变防伪元件，仅通过涂布工艺实现，该工艺简单，易于批量化生产，避免了现有引入磁性层等复杂工艺：
本发明第一方面提供一种动态光变防伪元件，所述防伪元件为层状结构，包括：
一第一树脂层，由能够传输光的合成树脂形成，包括相对的第一表面及第二表面，所述第一表面上设置有微沟槽结构；
一光变层，形成于所述第一树脂层的第一表面上；
一基膜层，覆盖于所述第一树脂层的第二表面上，用于保护所述第一树脂层；
其中，所述光变层中设置有由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构，以使所述微沟槽结构在自然光下呈现动态光学或者光变色效果；所述微沟槽结构为全息防伪浮雕，或者为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列。
进一步地，所述光变层包括：
一半透明反射层，形成于所述第一树脂层的第一表面上；以及，一第二树脂层和一金属反射层依次形成于所述半透明反射层上；
其中，所述第二树脂层夹设于所述半透明反射层和金属反射层之间，所述第二树脂层厚度为0.3～0.8μm。
进一步地，所述第二树脂层的玻璃化温度高于所述第一树脂层玻璃化温度，且二者之间的差值大于等于10℃。
进一步地，所述第一树脂层的玻璃化温度为90～130℃，所述第二树脂层的玻璃化温度为100～170℃。
进一步地，所述半透明反射层的光密度为0.3～0.8，和/或所述金属反射层的光密度为1.0～3.0。
进一步地，所述光变层包括相对的第三表面及第四表面，所述光变层第三表面与所述第一树脂层的第一表面接触；一背胶层贴附于所述光变层的第四表面上。
本发明第二方面提供一种动态光变防伪元件的制备方法，包括：
在基膜层上形成由能够传输光的合成树脂构成的第一树脂层；
在所述第一树脂层上形成由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构构成的光变层；
对所述光变层进行模压，形成微沟槽结构；
其中，所述微沟槽结构为全息防伪浮雕，或者为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列。
进一步地，在所述第一树脂层上形成由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构构成的光变层包括：
在所述第一树脂层上蒸镀一层光密度为0.3～0.8的金属层，形成半透明反射层；
在所述半透明反射层上涂布树脂材料，形成第二树脂层；
在所述第二树脂层蒸镀一层光密度为1.0～3.0的金属层，形成金属反射层。
进一步地，对所述光变层进行模压，形成微沟槽结构包括：
在所述第二树脂层模压微沟槽结构；或者，在所述金属反射层模压微沟槽结构。
进一步地，所述第二树脂层的玻璃化温度高于所述第一树脂层玻璃化温度，且二者之间的差值大于等于10℃；所述第一树脂层的玻璃化温度为90～130℃，所述第二树脂层的玻璃化温度为100～170。
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，通过半透明反射层与第二树脂层、金属反射层共同组成光变层，呈现出光变效果，第一树脂层表面为具有一定规律的微沟槽结构，光变层帖附于微沟槽结构的表面，半透明反射层和金属反射层形成薄膜干涉结构，规律性的沟槽结构与薄膜干涉效果结合形成动态光学效果或者变色光变效果，并通过涂布工艺实现，该工艺简单，易于批量化生产。
2.本发明技术方案的方法，将第一树脂层和第二树脂层的玻璃化温度差设置大于10℃，再通过巧妙的利用树脂高低玻璃化温度差进行压印，形成规律性排列的微沟槽结构，形成了特殊动态光变效果，起到了高端防伪的作用。
附图说明
图1为按照本发明实现一种动态光变防伪元件的结构剖视图；
图2为按照本发明实现一种动态光变防伪元件的光变层局部区域的结构剖视图；
图中，基膜层-1，第一树脂层-2，光变层-3，背胶层-4，半透明反射层-301，第二树脂层-302，金属反射层-303，微沟槽结构-304。
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。
需要说明的是，本发明涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述或图示的那些以外的顺序实施。
根据一种具体地实施方式，如图1所示，提供一种动态光变防伪元件，防伪元件为层状结构，从上至下依次包括基膜层1、第一树脂层2、光变层3和背胶层4；
其中，第一树脂层2由能够传输光的合成树脂形成，其下表面上设置有微沟槽结构304；光变层3紧贴附于第一树脂层2下表面，与第一树脂层2具有相同的微沟槽结构304；基膜层1覆盖于第一树脂层2的上表面，用于保护所述第一树脂层2，第一树脂层2上表面未设置微沟槽结构304，基膜层1覆盖于第一树脂层2上表面上也未设置微沟槽结构304。
其中，光变层(3)中设置有由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构，使微沟槽结构(304)与该薄膜干涉结构结合后在自然光下呈现动态光学或者光变色效果。
本实施例中，在至少两层不同透明度的反射层中可以设置相应的不同的透明度区域，可以根据微沟槽结构304的图案将不同的透明度区域分布设置于相应的反射层中，从而呈现相应的动态光学或者光变色效果。
具体地，光变层3是本发明中的光变防伪信息的载体，光变层3紧贴附于第一树脂层2下表面，与第一树脂层2具有相同的微沟槽结构304。在薄膜干涉结构的作用下，该微沟槽结构304可以呈现基于衍射的单色、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、纳米光学等视觉效果，并形成一定的信息表达。在本实施例动态光变防伪元件的制备过程中，其可以用于提供包括生产厂家、品牌标志等在内的基本信息，也可以用于制作提示消费者揭开验证标识物商品真伪的信息。本实施例中，在可通过使用模压机，在光变层3的薄膜干涉结构中模压微沟槽结构304，将设计好的沟槽阵列或者全息图案，在180～240℃条件下，在形成的薄膜干涉结构上进行模压，使得第一树脂层2和光变层3都具有相同的微沟槽结构304。
本实施例中，第一树脂层2的下表面(即与光变层相邻的一侧表面)上含有通过模压工艺加工形成的微沟槽结构304的图案。微沟槽结构304为全息防伪浮雕，或者为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列；优选地，全息防伪浮雕包括衍射光变图像、零级衍射图像、铂金浮雕图案和菲涅尔透镜等多种光变全息防伪结构；依次递增或递减的微沟槽阵列为具有递增或递减倾斜角度的微沟槽按一定间距进行排列，该微沟槽可以为“V”或者“U”型结构，从而使防伪元件呈现出多角度的光变效果或者动态光变效果。本实施例中，该第一树脂层2可采用丙烯酸酯树脂材料涂布制成，涂布温度为80～120℃，速度60～90m/min。
本实施例中，基膜层1可以采用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，是整个动态光变防伪元件的支撑结构，对整个动态光变防伪元件起到覆盖和保护的作用。一般来说，基材层优选为透明结构，以便透过该层结构获取动态光变防伪元件其他层结构中的信息内容。
本实施例中，背胶层4处于膜体的最内侧，在热和压力的作用下，将含有动态光变防伪元件转移到各类包装件的表面。根据一种具体地实施方式，如图2所示，光变层3从上至下依次包括半透明反射层301、第二树脂层302、金属反射层303；其中，半透明反射层301、第二树脂层302和金属反射层303形成薄膜干涉结构。光变层3包括三层，一层半透明层(吸光层)，一层透明的介质层和一层反射层，根据透明介质层的厚度调控实现不同的光变效果。具体地，半透明反射层301的光密度为0.3～0.8，金属反射层303的光密度为1.0～3.0。
本发明通过半透明反射层301与第二树脂层302、金属反射层303共同组成光变层，呈现出光变效果，第一树脂层3表面为具有一定规律的微沟槽结构304，光变层3附着于第一树脂层2下表面，与第一树脂层2具有相同的微沟槽结构304，半透明反射层301和金属反射层303形成薄膜干涉结构，规律性的微沟槽结构304与薄膜干涉效果结合形成动态光学效果或者变色光变效果。
具体地，微沟槽结构304为全息防伪浮雕，或者为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列。其中，如果微沟槽结构304为全息防伪浮雕，防伪元件呈现出全息光变效果，如果微沟槽结构304为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列，防伪元件呈现出多角度的光变效果或者动态光变效果。
本实施例中，如图2所示为光变层3中某一局部区域的剖面图。，第二树脂层302厚度为0.3～0.8μm。第二树脂层高玻璃化温度的树脂层作为薄膜干涉的关键层，其厚度确定了光变效果的颜色，优选厚度为0.3～0.8μm，更优选为0.5μm。光变层3中半透明反射层301光密度为0.3～0.8，可以有部分光线穿过，金属反射层303的光密度为1.0～3.0，光线无法穿过。这样的话，由于半透明反射层301与第二树脂层302具有不同的折射率，在不同的光线条件下，其可以反射不同波长的光线进入人眼，从而呈现出丰富的色彩变化。具体来说，颜色的变化取决于半透明反射层301和第二树脂层302的材质和厚度。由于不同的层与层之间的折射率和透光率存在一定的差异，不同颜色的光波长也不相同，因此在不同的角度下，反射进入人眼的光波长也会有所差异，从而使得人眼观察到的防伪标识呈现出不同的色彩。进一步地，借助于半透明反射层301和金属反射层303的高反射性，沟槽结构304的图像被显现出来。在光变层4的作用下，沟槽结构304的颜色可以随着观察角度的改变而改变，从而使得全息防伪图像的颜色可以多种多样，进而实现防伪的效果。
本实施例中，第一树脂层2的玻璃化温度T1为90～130℃，第二树脂层302的玻璃化温度T2为100～170℃；其中T2-T1≥10℃。本发明通过巧妙的利用树脂高低玻璃化温度差进行压印，形成规律性排列的微沟槽结构，形成了特殊动态光变效果，起到了高端防伪的作用。
本实施例中，半透明反射层301以是半透明金属层，也可以是高折射率介质层；半透明金属层优选包括铝、铁、铬、镍或铬镍共混物中的一种或多种，高折射率介质层的材质优选包括硫化锌、氧化锌、氧化锆、二氧化钛的一种或者共混物等。金属反射层303优选采用全部镀金属或者局部镀金属效果，以形成镀金属区域和非镀金属区域。金属反射层303优选包括铝、铜、铬、镍、锌、金中中的一种或多种。
提供一种基于上述的动态光变防伪元件的制备方法，包括：
S1：在基膜层1上涂布一层玻璃化温度T1为90～130℃的树脂材料，形成第一树脂层2；
S2：在第一树脂层2上蒸镀一层光密度为0.3～0.8的金属层，形成半透明反射层301；
S3：在半透明反射层301上涂布一层玻璃化温度T2为100～170℃的树脂材料，形成第二树脂层302；
S4：在第二树脂层302蒸镀一层光密度为1.0～3.0的金属层，形成金属反射层303；
S5：在第二树脂层302模压微沟槽结构304；或者，在金属反射层303模压微沟槽结构304；
S6：在金属反射层303上涂布一层热熔胶，形成背胶层4。
具体地，在步骤S1中，首先在基膜层1上进行涂布，形成一层均匀的第一树脂层2，第一树脂层2为热塑性的低玻璃化温度的树脂层，在一定的温度下能够流动，压印出微沟槽结构304。第一树脂层2的涂布温度为80～140℃。
更具体地，所述基膜层1材质为PET、BOPP、PVC、聚酰亚胺、PC等薄膜中的一种或者多种，但不限于此。
具体地，在步骤S2中，然后在第一树脂层2表面真空蒸镀一层半透明金属层301，其材料为金属单质或者金属合金，优选为铝、铜、铬、镍、锌、金等中的一种或多种；半透明金属层301的光密度为0.3-0.8。
具体地，在步骤S3中，第二树脂层302的涂布工艺为精密涂布的方式，在半透明金属层301表面涂布一层透明的第二树脂层302；透明的第二树脂层302为高玻璃化温度的树脂，其玻璃化温度比低玻璃化温度的第一树脂层2高10℃以上。高玻璃化温度的第二树脂层302作为薄膜干涉的关键层，其厚度确定了光变效果的颜色，厚度范围为0.3-0.8微米。
更具体地，精密涂布方式包括正向凹版涂布、逆向吻涂、微凹涂布、刮刀涂布、狭缝涂布中的一种。
更具体地，第二树脂层302的涂布温度为80～170℃。
具体地，在步骤S4中，真空蒸镀金属反射层303，金属反射层303光密度为1.0-3.0。半透明反射层301、第二树脂层302和金属反射层303共同组成了光变层3，
具体地，在步骤S5中，作为动态光变防伪元件的制备方法的关键步骤之一，可以通过微纳米压印将平面的光变涂层压印出具有规律性的微沟槽结构，使其呈现出多重的光变效果。该步骤可以设置在涂布第二树脂层302之后，也可以设置在蒸镀金属反射层303之后。首先设计出需要呈现的光变效果的规律性微沟槽结构，通过激光精雕、机械精雕或者光刻的方式制备母版。然后设定特定的温度和压力，温度介于第一树脂层2和第二树脂层302的粘流温度，在一定的压力下，将母版上的微结构压印到光变膜上。由于第一树脂层2软化流动，而第二树脂层302没有软化，因此保证了光变层3整体厚度相同，依附于第一树脂层2的表面。当规律性微沟槽结构为周期性的微结构，呈现出全息光变效果，结合光变薄膜层3，如果微沟槽结构304为全息防伪浮雕，防伪元件呈现出全息光变效果，如果微沟槽结构304为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列，防伪元件呈现出多角度的光变效果或者动态光变效果。
具体地，在步骤S6中，最后涂布热熔胶作为背胶层4，热熔胶材质为改性丙烯酸树脂。
根据一种具体地实施方式，下面将示范性介绍按照本发明的动态光变防伪元件的制备流程：
S00：选择双向拉伸的15微米PET膜作为基膜层1；
S01：采用微凹涂布的方式，在PET基膜表面均匀涂布，采用微凹涂布工艺涂布丙烯酸类树脂涂层，其玻璃化温度为90摄氏度，分子量50000，软化温度110摄氏度。以7g湿涂量的网纹辊涂布，涂料固含20％，涂布温度在80～150℃，速度为90m/min，模压层的得到干涂量为1.4g的丙烯酸树脂涂层作为第一树脂层2；
S02：采用真空镀膜机，在第一树脂层2上蒸镀半透明铝层作为半透明反射层301；半透明反射层301中半透明铝层的光密度为0.4；
S03：采用微凹涂布工艺，以湿涂量为4g的微凹辊为涂布辊，以高玻璃化温度丙烯酸树脂为涂料，树脂的玻璃化温度为131℃，分子量70000，涂料固含为12％，在半透明反射层上涂布第二树脂层302，涂布干涂量为0.48g；
S04：使用真空镀铝机，在高玻璃化温度的第二树脂层302上表面蒸镀一层金属铝层作为金属反射层303，铝层厚度为35nm；
S05：采用热压印设备，以具有一定倾斜规律的微结构金属版作为母版，设定温度为130摄氏度，在压强为5MPa的压力下，将母版上的微结构压印到金属反射层303的金属铝层表面；由于铝层和高玻璃化温度树脂均未软化，因此将微结构压印到低玻璃化温度的第一树脂层2上。
S06：在80-130℃条件下，在金属反射层303的金属铝层上涂布热熔背胶层，即得到一种动态光变防伪膜，如图1所示。
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，并不用于限制本发明，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。
Claims (10)
1.一种动态光变防伪元件，其特征在于，所述防伪元件为层状结构，包括：
一第一树脂层(2)，由能够传输光的合成树脂形成，包括相对的第一表面及第二表面，所述第一表面上设置有微沟槽结构(304)；
一光变层(3)，形成于所述第一树脂层(2)的第一表面上；
一基膜层(1)，覆盖于所述第一树脂层(2)的第二表面上，用于保护所述第一树脂层(2)；
其中，所述光变层(3)中设置有由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构，以使所述微沟槽结构(304)在自然光下呈现动态光学或者光变色效果；所述微沟槽结构(304)为全息防伪浮雕，或者为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列。
2.根据权利要求1所述的动态光变防伪元件，其特征在于，所述光变层(3)包括：
一半透明反射层(301)，形成于所述第一树脂层(2)的第一表面上；以及，一第二树脂层(302)和一金属反射层(303)依次形成于所述半透明反射层(301)上；
其中，所述第二树脂层(302)夹设于所述半透明反射层(301)和金属反射层(303)之间，所述第二树脂层(302)厚度为0.3～0.8μm。
3.根据权利要求2所述的动态光变防伪元件，其特征在于，所述第二树脂层(302)的玻璃化温度高于所述第一树脂层(2)的玻璃化温度，且二者之间的差值大于等于10℃。
4.根据权利要求2或3所述的动态光变防伪元件，其特征在于，所述第一树脂层(2)的玻璃化温度为90～130℃，所述第二树脂层(302)的玻璃化温度为100～170℃。
5.根据权利要求1或2所述的动态光变防伪元件，其特征在于，所述半透明反射层(301)的光密度为0.3～0.8，和/或所述金属反射层(303)的光密度为1.0～3.0。
6.根据权利要求1或2所述的动态光变防伪元件，其特征在于，所述光变层(3)包括相对的第三表面及第四表面，所述光变层(3)第三表面与所述第一树脂层(2)的第一表面接触；一背胶层(4)贴附于所述光变层(3)的第四表面上。
7.一种动态光变防伪元件的制备方法，其特征在于，包括：
在基膜层(1)上形成由能够传输光的合成树脂构成的第一树脂层(2)；
在所述第一树脂层(2)上形成由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构构成的光变层(3)；
对所述光变层(3)进行模压，形成微沟槽结构(304)；
其中，所述微沟槽结构(304)为全息防伪浮雕，或者为倾斜角度依次递增或递减的微沟槽阵列。
8.根据权利要求7所述的动态光变防伪元件的制备方法，其特征在于，在所述第一树脂层(2)上形成由至少两层不同透明度的反射层形成薄膜干涉结构构成的光变层(3)包括：
在所述第一树脂层(2)上蒸镀一层光密度为0.3～0.8的金属层，形成半透明反射层(301)；
在所述半透明反射层(301)上涂布树脂材料，形成第二树脂层(302)；
在所述第二树脂层(302)蒸镀一层光密度为1.0～3.0的金属层，形成金属反射层(303)。
9.根据权利要求7所述的动态光变防伪元件的制备方法，其特征在于，对所述光变层(3)进行模压，形成微沟槽结构(304)包括：
在所述第二树脂层(302)模压微沟槽结构(304)；或者，在所述金属反射层(303)模压微沟槽结构(304)。
10.根据权利要求7所述的动态光变防伪元件的制备方法，其特征在于，所述第二树脂层(302)的玻璃化温度高于所述第一树脂层(2)玻璃化温度，且二者之间的差值大于等于10℃；优选所述第一树脂层(2)的玻璃化温度为90～130℃，所述第二树脂层(302)的玻璃化温度为100～170℃。
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