全息标识模压复制及印后加工 - PP论坛

模压复制是形成模压全息图的最后一道工序，它的工艺过程是：将全息金属模版加热到一定的温度，以一定的压力在热塑性材料上压印，这样就将全息金属模版上的精细浮雕条纹转印到了热塑性的表面，待冷却定型和分离之后，热塑性材料的表面上就形成了与全息金属模版能上能下完全相同的条纹，这就是复制出的模压全息图。

　　适合于全息模压复制的热塑性材料有以下几种：
　　①聚氯乙烯薄膜或片材（透明的或镀铝的）；
　　②聚酯薄膜或片材（透明的或镀铝的）；
　　③适用于向纸张、织物或塑料上转印的烫印金属箔。采用不同种类、不同厚度的材料时，需要配合不同的设备和工艺条件。

　　目前在制造模压全息图中使用最多的材料是聚氯乙烯（PVC）和聚酯材料（PET），在生产过程中，可根据具体设备和工艺条件来选用。一般来说，选用材料时应考虑以下原则。

　　（1）不论选用PVC还是PET，都要求材料透明、平整、厚度均匀，误差≤±10％，无水纹、污渍、划痕，含有尽可能少的杂质的增塑剂，较好的耐磨性和全息层的透过率超过90％。

　　（2）采用镀铝的PVC和PET比采用相应的透明材料可减少一道后续的加工工序，但在模压复制时由于热塑材料与金属反射层同时变形，因此加工的温度和压力更高。要求镀铝反射层牢固、致密、无砂眼，厚度应大于200Ω电阻值。

　　（3）卷筒材料适合滚压加工方式，一般要求薄膜在0.05～0.1mm之间。片材适合于平压，平压只能加工较厚、较硬的片材，当金属模版厚度均匀性很好时，片材的最小厚度可以是0.1mm。

对于选用的模压材料，只有确切掌握它的物理化学性能，才能正确的确定各个工艺参数。下面以硬质PVC薄膜为例，说明必须要掌握的物理化学性能。

　　①PVC是氯乙烯的聚合物，平均相对分子质量为5万～12万，相对密度是1.35～1.45，洛氏硬度为110～120，热胀系数为（5～18.5）10－5／oC，它的强度较高，耐磨、耐酸盐腐蚀，化学稳定性和形状稳定性较好。硬质PVC薄膜的热变形曲线如图10－61所示。和一般热塑材料相同，PVC在恒定压力下，根据受热温度的差别，可以分别处于玻璃态、高弹态和粘流态这三种不同的状态，对硬质PVC薄膜来说，玻璃化温度Tg＝－55 oC，而软化温度Tm＝70 oC，分解温度Td＝150 oC。在进行模压复制时，PVC薄膜应处于粘流态。粘流态又称可塑态，只有在这一温度范围加工，塑料才能成型。

PVC在日光、紫外线和热的长期作用下，会起分子结构变化，分解出HC1。此外，长期处于温热环境中，还可被细菌侵蚀。

　　②有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯是一种聚脂材料（PET），它的透明度高，透光率达到91％～93％，化学介电性和光学稳定性好，质量轻，强度高，对产品的附着力强。因为这种材料的粘流态温度高，所以印刷所需温度和压力较高。缺点是耐热性和耐磨性较差。

模压复制的全息图经过加护面和适当剪裁之后，就可以在某些场合下直接应用（例如作为工艺品）。但是如果要将它大规模应用到则虽的物体表面（例如作为书籍封面或证件的防伪标记），采用手工操作来粘贴则效率太低。近年发展起来的热冲压转印技术则有效地解决了上述的问题。采用热冲压转印技术，可以用机械操作，高效率地把全息图转印到纸、织物、金属、陶瓷或别的塑料材料上去，既方便省力，又能保证质量。

　　为了使压印的全息图像便于在白光下观看，在压印好的彩虹全息片的PET薄膜上再镀一层铝膜构成反射层，利用铝对光的反封作用可清晰看到五颜六色的全息图像，这就是反射型全息标识。
　　真空镀铝在镀槽内进。在高真空条件下使铝丝雾化沉积在PET薄膜上，镀层厚度一般为40～50nm。
　　假如不用铝而用无机化合物，如氧化物或硫化物等，经过真空蒸镀形成反射层，可在一定角度下看到全息图像，而在其他位置只能看到底层印刷物，这就是透明型全息标识。

　　转印是用间接手法借助于带有全息图像的转印材料在物体上印出图像的复制方式，主要适用于需要大量复制全息产品的场合，这是目前普遍采用的复制方式。转印一般有两种方法，即不干胶贴合法和热冲压转印法。

　　（1）不干胶贴合法压印、镀铝成卷的全息图像应便于逐个分离转移，以适用于不同的制品上，完成全息产品的复制，可在铝层上再涂布一层压敏胶并复合防粘纸（剥离纸），模切后可将全息图贴合在制品上，这就是贴合型复制全息图，其基本构成如图3所示。

（2）热冲压转印法热冲压转印技术由制造转印模和热冲压转印两个工序组成。制造转印模是以精密模压机生产的卷筒模全息图为基础，由复合机来完成的。首先需要在模压全息图的片基上表面复合一层离型层和一层基底材料。一般来说，离型层材料应是一种具有离型性、成模性和粘合性的树酯，基底材料通常采用PET。然后，在模压全息图的金属反射层上复上一层粘合层，这层材料通常选用一种具有特殊性能的热固性树脂。整个转印膜的构造如图5所示。

　　热冲压转印是由专用的设备完成的，它的工作过程是：利用光电定位装置，转印膜上的全息图与被转印材料重合并精确定位。然后用加热的金属模向下冲压，使热固性树脂与被转印的材料粘合在一起，同时使离型层以下部分与基底分离。图6给出了转印过程的原理图。

这样，由全息照相、电铸金属模版、模压复制和热冲压转印四个部分的有机组合，就形成了一条高效率的大规模模压全息产品生产线。

　　无论采用哪种机型，都应在100～200 oC的温度下在1s左右的时间内完成转印过程。辊压型转印机主要用于大批量复制的场合。

（1）纸的选择应使用经过涂料处理的具有光滑表面的纸。涂料所含成分为：浆、粘土、碳酸钙及二氧化钛，将涂覆上述涂料的纸通过一个加热至240～270 oC的轮压鼓压过（此鼓通常用镉制，直径约2．44m，表面高度抛光）。处理后的纸，表面光滑，有光泽，且保持了纸的气孔。在烫印过程中必须排去纸与箔间的气体，否则全息会起泡，也不易从负载背底脱落，且不易粘牢在纸上，故排除气泡是重要的。

　　（2）热烫印机为保证烫印效率和质量，需装有驱动全息箔的精确控制系统。通常用一台小功率激光器并配合微处理器来实现对位的。
即使箔上的全息图排列不规则、不等距，也能使全息图对准压模精确就位。对准标志是小的三角形，在模压全息图时，它们就与全息图一起制作在箔卷上。

全息烫印的压模，要激活粘性膜，将箔粘牢在纸上。其内部加热元件的功率约为5KW，压模导热性要好，分布要均匀，通常用黄铜制作，表面高度抛光，为防止在高温下其表面受空气腐蚀，已发展一种工艺，在黄铜表面镀一层保护膜，它还可使热量分布更加均匀。

透射／反射全息图（See Though Holograms）的成像原理如图9所示。图中作为全息图工作原功能层B是一层高折射率介质层，它和纸折射率和保护层A构成了LH单层膜系。利用传统的热压工艺，可在这种复合材料上形成高质量的浮雕全息图。工艺的第二步是在浮雕全息图的背面涂布一层透明胶。这样形成的膜压全息图无需镀铝，可在透射和反射方向的很大角度范围内观察到明亮而清晰的再现像。

　　在图9中，将透射／反射全息图粘附在表面带有印刷图案的商品上，在全息图的±1级衍射范围内，可以观察到由光束2形成的彩虹全息像和由光束3形成的背景图案组成的2D／3D图像；而在全息图的衍射范围之外，虽然观察不到全息图再现像，但仍可以看到衬底上的清晰的印刷图案。当衬底上的印刷图案和全息图的再现像互相配合时，可达到别具一格的艺术效果。如果按图10的方式将透射／反射全息图粘附在透明物体（如玻璃容器）上，则可以透过窗口观察到全息图明亮的透明像（虚像或实像）。

制造透射／反射模压全息图的关键是合理选择A／B膜系的材料组合。对保护层来说，要求材料具有良好的透明性、成膜性、耐磨性及物化稳定性；对功能层有良好的热可塑性外，最重要的一点是，要求A／B膜系的折射满足（r=n1/n2）具有较大的值。从原理上说，r值越大，衍射像越明亮，能同时观察到全息图像及背景图案的范围越大。

　　透射／反射全息图除了能产生广角的全息／印刷合成像的效果，它的一个更大的优点在于具有可靠的防伪性能，A／B膜系的适当构成，或者将单层LH膜系变为多膜系，可产生真正一次性使用效果，这是完全无法复制的。从这个意义上说，透射／反射型模压全息图将成为一代新型的全息防伪产品。