CN205210334U - 一种光学变色防伪颜料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光学变色防伪颜料，所述颜料涂层包括反射层，所述反射层一侧面向外依次循环设置有介质层和半吸收层；所述反射层的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种或两种以上；所述介质层为折射率小于1.68的介质材料；所述半吸收层的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种或两种以上。本实用新型提供的环保型光学变色防伪颜料光谱性能稳定，在确保与现有光变防伪结构具有相似的粒度特性、均匀金属效果光泽和随角异色效应的情况下，还独具有环保特性，该材料组合对人体无毒无害，具有良好的环境稳定性，特别适合于与人类健康息息相关的食品、饮品、药品安全防伪包装印刷上。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学防伪技术领域，特别涉及一种光学变色防伪颜料。
背景技术
随着光学防伪技术的不断发展，基于多光束干涉原理的光变颜料(OVP)所制备的光学变色油墨(OVI)在货币、有价证券等高端防伪领域的应用日益普遍，光变防伪技术是基于光学多层薄膜多光束干涉的随角异色效应，在入射角度改变的条件下，反射光束由于等效光程随角度变化，导致反射光谱的偏移从而使得颜色效果随观察角度的变化而产生变色效应，这种变色效应是通常的扫描/复印所无法复制再现的。
近年来，随着光变颜料生产技术的进步和生产工艺的不断完善，此类光变防伪颜料的应用得到了拓展，已经在一些高档香烟名酒包装、食品、药品、奶粉、饮料等包装防伪上获得了应用，能够进行光变颜料和油墨生产的厂家也越来越多，但在材料使用上涉及到部分重金属材料，特别是涉及到食品药品等关系国民身体健康安全领域，环保性能较差。在近年国家大力推动节能减排、发展战略性新型产业的十二五规划中，对节能环保材料提出了越来越高的要求，使用环保型的材料，能够减少环境污染，排放少，且可再生与循环利用，是节约资源和能源，减少污染的主要途径，也是关系到国际民生的重要举措。
现有技术中，形成光变颜料的初始薄膜结构通常是采用金属介质多层膜构造，有非对称结构和对称结构两种，对于非对称结构，通常是3层、5层、7层等，包括：[/半吸收层/介质层]n/反射层，对于对称结构，一般是5层对称结构或9层，包括：吸收层/介质层/反射层/介质层/吸收层或者吸收层/介质层/吸收层/介质层/反射层/介质层/吸收层/介质层/吸收层，相关专利US4779898、US5059245、ZL02816899.2、文献1-3对该类光变防伪安全薄膜颜料及油墨的原理和制造方法进行了描述，在我国的人民币100元和50元的光变防伪中也采用该技术，实现了从绿色变蓝色、金色变绿色的光变图像防伪。其中半吸收层通常是采用金属铬、镍或镍铬合金材料，介质膜层通常采用折射率低于1.65的透明电介质材料，例如氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等材料、反射膜层根据制备工艺的不同，通常选用金属铝、铁、铬或镍铬合金锌、银等纯金属材料。例如专利US5059245、ZL02816899.2、提出的光变薄膜结构都采用了Cr/MgF2/Al/MgF2/Cr的结构，这也是目前光变防伪薄膜的通用结构；为了进一步提高光学变色材料的防伪特性，专利CN93112618.5、CN101706595A提出了不同结构类型的磁性光学变色薄膜，在这些结构中，磁性材料或作为单独功能磁性层或兼具功能膜层和反射膜层的作用，特别是CN101706595A专利，提出了以NiCr合金层作为反射膜层兼具磁性功能膜层的作用，以此来增加专家级防伪性能。
可以看出，在现有技术所使用的光变防伪薄膜材料中，不管是在半吸收层还是在磁性层或是反射膜层中，都有使用到重金属铬或者含铬合金材料，含铬材料是影响环境污染、生态效应和环境健康的重要金属元素，2011年4月初，我国首个“十二五”专项规划——《重金属污染综合防治“十二五”规划》获得国务院正式批复，防治规划力求控制5种重金属，其中就包括铬金属。为此，在光变防伪颜料产业，迫切需要对现有结构进行更新换代，提出具有环保型功能的新型防伪结构，才有可能提高和有效改进现有光变颜料(OVP)的环保特性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种光变性能优良、无污染、具有环保特性、制作成本较低的光学变色防伪颜料。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种光学变色防伪颜料，所述颜料涂层包括反射层，所述反射层一侧面向外依次循环设置有介质层和半吸收层；
所述反射层的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种或两种以上；
所述介质层为折射率小于1.68的介质材料；
所述半吸收层的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种或两种以上。
进一步地，所述反射层另一侧面向外依次循环设置有所述介质层和所述半吸收层。
进一步地，所述反射层的厚度为20-120nm。
进一步地，所述介质层的材料为SiO2、MgF2、Al2O3、AlF3、Na3AlF6、BaF2、NdF3、CaF3、LiF中的一种或两种以上，厚度为60-700nm。
进一步地，所述半吸收层的厚度为3-15nm。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的环保型光学变色防伪颜料光谱性能稳定，在确保与现有光变防伪结构具有相似的粒度特性、均匀金属效果光泽和随角异色效应的情况下，还独具有环保特性，该材料组合对人体无毒无害，具有良好的环境稳定性，特别适合于与人类健康息息相关的食品、饮品、药品安全防伪包装印刷上。该类环保型光变颜料结构可以采用传统光学变色颜料相同的设备和制造工艺来进行，工艺条件成熟，生产成本低，不需要添加其它设备即可实现该类颜料制备。
附图说明
图1本实用新型具体实施方式实施例的用于热转印方式的非对称光变防伪膜层结构；
图2本实用新型具体实施方式实施例的3层非对称Ti基光变防伪结构反射率光谱；
图3本实用新型具体实施方式实施例的3层非对称Ti基绿色光变结构0度-60度色品变化轨迹；
图4本实用新型具体实施方式实施例的对称式光变防伪膜层结构；
图5本实用新型具体实施方式实施例的5层对称Ti基光变防伪结构反射率光谱；
图6本实用新型具体实施方式实施例的5层对称Ti基红色光变结构0度-60度色品变化轨迹。
标号说明：
1、粘结层；2、反射层；3、介质层；4、半吸收层；5、离型层。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本实用新型最关键的构思在于：在反射层和半吸收层中加入Ti及其化合物，改性处理获得环保型光学变色防伪颜料。
请参照图1-6，一种光学变色防伪颜料，所述颜料涂层包括反射层2，所述反射层一侧面向外依次循环设置有介质层3和半吸收层4；
所述反射层2的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种或两种以上；
所述介质层3为折射率小于1.68的介质材料；
所述半吸收层4的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种或两种以上。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的环保型光学变色防伪颜料光谱性能稳定，在确保与现有光变防伪结构具有相似的粒度特性、均匀金属效果光泽和随角异色效应的情况下，还独具有环保特性，该材料组合对人体无毒无害，具有良好的环境稳定性，特别适合于与人类健康息息相关的食品、饮品、药品安全防伪包装印刷上。该类环保型光变颜料结构可以采用传统光学变色颜料相同的设备和制造工艺来进行，工艺条件成熟，生产成本低，不需要添加其它设备即可实现该类颜料制备。
进一步的，所述反射层2另一侧面向外依次循环设置有所述介质层和所述半吸收层。
由上述描述可知，设置对称结构应用于常规凹印、丝印等印刷方式。
进一步的，所述反射层2的厚度为20-120nm。
由上述描述可知，通过控制厚度提供最佳的颜色亮度。
进一步的，所述介质层3的材料为SiO2、MgF2、Al2O3、AlF3、Na3AlF6、BaF2、NdF3、CaF3、LiF中的一种或两种以上，厚度为60-700nm。
由上述描述可知，采用透明的全介质材料调整颜色色调。
进一步的，所述半吸收层4的厚度为3-15nm。
由上述描述可知，采用超薄金属来控制颜色饱和度。
请参照图1-5，本实用新型的实施例一为：请参阅图1，是本实用新型用于热转印方式的非对称光变防伪膜层结构，基本结构为[/半吸收层4/介质层3]n/反射层2，本实施例中，选用最常规n＝1周期的3层非对称结构，在本实施例中，采用结构为Ti(5nm)/SiO2(360nm)/Ti(150nm)的非对称结构，图2为该结构对应的可见光波段反射率光谱图，图3显示该结构可以实现垂直观测为绿色，60度角观察为紫红色的色品变化轨迹，在垂直观测时，根据国际照明委员会CIE-1931标准色度学系统对颜色特性的描述,以色品坐标x，y来表示对应颜色的色度值，在D65标准照明光源和CIE-1931标准观察体条件下，垂直观测时其色品坐标为x＝0.2231，y＝0.4649,显示为绿色，在60度角观测时，其色品坐标为x＝0.3746，y＝0.2356,显示为紫红色。制造方式通常采用在卷绕PET材料6上首先涂敷离型层5，在离型层5上，采用物理气相沉积(PVD)方法依次生长半吸收层4材料，介质层3材料，反射层2材料，最后涂敷粘结层1。这类结构可以在单一方向实现在在第一观察角度显示第一种颜色，在第二观察角度显示不同于第一种颜色的第二颜色，
实施例二，请参阅图4，是本实用新型用于常规胶印、凹印、丝印等印刷方式，光变防伪颜料应具有平行对称的镜面反射光变结构，以保证颜料碎片在经过表面改性处理后添加于油墨、涂料连接剂中，仍然呈水平面排列，以显示镜面颜色效果。其基本光变结构为[/半吸收层4/介质层3]n/反射层2/[介质层3/半吸收层4]n，最常规n＝1周期的5层对称结构，在本实施例中，采用结构为TiN(5nm)/SiO2(405nm)/TiN(150nm)/SiO2(405nm)/TiN(5nm)的对称结构，图5为该结构对应的可见光波段反射率光谱图，图6显示该结构可以实现垂直观测为粉红色，60度角观察为青绿色的色品变化轨迹，在D65标准照明光源和CIE-1931标准观察体条件下，垂直观测时其色品坐标为x＝0.4365，y＝0.3107,显示为粉红色，在60度角观测时，其色品坐标为x＝0.2234，y＝0.3801,显示为青绿色。
本实用新型的实施例三为：针对非对称光变防伪膜层结构或者平行对称的镜面反射光变结构，基本结构为[/半吸收层4/介质层3]n/反射层2或[/半吸收层4/介质层3]n/反射层2/[介质层3/半吸收层4]n，本实施例中，选用最常规周期n＝1的3层非对称结构或5层对称结构，在本实施例中，半吸收层材料选用TiN，厚度为该类材料厚度范围最小值3nm,介质层材料选用SiO2，厚度为该类材料厚度范围最小值60nm，反射层材料选用TiN，厚度为该类材料厚度范围最小值20nm,该结构可以实现垂直观测为橙红色，60度角观察为古铜色的色品变化轨迹，在垂直观测时，根据国际照明委员会CIE-1931标准色度学系统对颜色特性的描述,以色品坐标x，y来表示对应颜色的色度值，在D65标准照明光源和CIE-1931标准观察体条件下，垂直观测时其色品坐标为x＝0.5124，y＝0.4412,显示为橙红色，在60度角观测时，其色品坐标为x＝0.3996，y＝0.3963,显示为古铜色。可以实现从橙红色到古铜色的光变颜色轨迹变化。
本实用新型的实施例四为：针对非对称光变防伪膜层结构或者平行对称的镜面反射光变结构，基本结构为[/半吸收层4/介质层3]n/反射层2或[/半吸收层4/介质层3]n/反射层2/[介质层3/半吸收层4]n，本实施例中，选用最常规周期n＝1的3层非对称结构或5层对称结构，在本实施例中，半吸收层材料选用TiNx，厚度为该类材料厚度范围最大值15nm,介质层材料选用SiO2，厚度为该类材料厚度范围最大值700nm，反射层材料选用TiNx，厚度为该类材料厚度范围最大值120nm,该结构可以实现垂直观测为银红色，40度角观察为翠绿色，60度角观察为紫红色的色品变化轨迹，在垂直观测时，根据国际照明委员会CIE-1931标准色度学系统对颜色特性的描述,以色品坐标x，y来表示对应颜色的色度值，在D65标准照明光源和CIE-1931标准观察体条件下，垂直观测时其色品坐标为x＝0.3663，y＝0.3748,显示为银红色，在40度角观测时，其色品坐标为x＝0.2626，y＝0.4748,显示为翠绿色，在60度角观测时，其色品坐标为x＝0.3689，y＝0.2657,显示为紫红色，可以实现从银红色到翠绿色到紫红色的光变颜色轨迹变化。
综上所述，本实用新型在采用指定材料和指定厚度范围内，按照上述结构，可以实现各种颜色的光变特性，提供的环保型光学变色防伪颜料光谱性能稳定，在确保与现有光变防伪结构具有相似的粒度特性、均匀金属效果光泽和随角异色效应的情况下，还独具有环保特性，该材料组合对人体无毒无害，具有良好的环境稳定性，特别适合于与人类健康息息相关的食品、饮品、药品安全防伪包装印刷上。该类环保型光变颜料结构可以采用传统光学变色颜料相同的设备和制造工艺来进行，工艺条件成熟，生产成本低，不需要添加其它设备即可实现该类颜料制备。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种光学变色防伪颜料，其特征在于，所述颜料涂层包括反射层，所述反射层一侧面向外依次循环设置有介质层和半吸收层；
所述反射层的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种；
所述介质层为折射率小于1.68的介质材料；
所述半吸收层的材料为Ti、TiN或TiNx中的一种。
2.根据权利要求1所述的光学变色防伪颜料，其特征在于，所述反射层另一侧面向外依次循环设置有所述介质层和所述半吸收层。
3.根据权利要求1所述的光学变色防伪颜料，其特征在于，所述反射层的厚度为20-120nm。
4.根据权利要求1所述的光学变色防伪颜料，其特征在于，所述介质层的材料为SiO2、MgF2、Al2O3、AlF3、Na3AlF6、BaF2、NdF3、CaF3、LiF中的一种，厚度为60-700nm。
5.根据权利要求1所述的光学变色防伪颜料，其特征在于，所述半吸收层的厚度为3-15nm。
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| CN201520762119.2U CN205210334U (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种光学变色防伪颜料 |
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Cited By (2)
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| CN105182458A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-23 | 厦门汉盾光学科技有限公司 | 一种光学变色防伪颜料 |
| CN111171600A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-19 | 惠州市华阳光学技术有限公司 | 光变颜料片 |
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2015
- 2015-09-29 CN CN201520762119.2U patent/CN205210334U/zh active Active
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