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激光全息标签模压加工工艺全攻略

2008-10-13 09:40
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    激光全息技术利用光与物质作用时产生的散射、反射、透射、衍射、干涉、吸收等基本规律,获得某种特殊的视觉效果。激光全息标签就是应用激光全息防伪技术制作的集防伪、展示促销、美化生活三大功能于一身的标签。激光全息标签在阳光下五光十色,当光线较暗时却“含而不露,若有若无”,给人以梦幻般的感觉,具有独特的艺术魅力。

 

    近年来,随着全息防伪技术的迅速发展,激光全息标签不仅可以呈现三维立体效果,还可随观察角度的变化使图像产生一系列的变化,其效果不是普通印刷手段所能实现的,因而广泛应用于名人肖像、家电产品、医药、食品、保健品、化妆品、有价证券、证卡及工艺品等领域,而模压工艺的出现,使低成本,大批量制作激光全息标签得以实现。

 

    本文就激光全息标签模压加工的相关问题进行讨论。

 

    一、激光全息标签的种类

 

    激光全息标签的种类很多,这里列举常用的3种。

 

    1.激光全息不干胶型

 

    这类标签使用非常方便,从一个位置揭下后可以被完整地粘到其他位置。因其可反复使用,失去了防伪作用,故应用范围受到限制。

 

    2.激光全息防揭型

 

    又称一次型激光全息标签,其特点是:当把标签从包装上揭下时,标签上的图案已经不全,不能再次使用,无法仿制,因而起到了很好的防伪作用,弥补了不干胶型激光全息标签无法防伪的缺点。目前防揭型激光全息标签已得到广泛应用,是激光全息标签领域内最有发展前途的一种。

 

    3.激光全息烫印型

 

    它是将激光全息标签紧密完整地粘到被包装物上,与其形成一体,且无法揭下。如果标签粘贴位置合理就能发挥很好的防伪效果,其目前应用也较多。

 

    另外,对激光全息标签还可以进行加密,以提高激光全息标签的技术含量。目前使用的加密方法主要有:低频光刻、激光阅读、光学微缩、随机干涉条纹、莫尔条纹法等,其中有些加密方法很难识别,能起到很好的防伪作用。

 

    二、激光全息标签的模压加工工艺

 

    模压复制激光全息标签的工艺过程是将全息镍版(镍版上含有浮雕全息图)加热到一定温度,并以一定的压力在全息材料上压印,将全息镍版上的精细浮雕干涉条纹转印到全息材料的表面,待冷却定型后分离,全息材料的表面就形成与全息镍版完全相同的条纹,这些条纹就是模压全息图。将压印好的全息材料覆膜,涂布压敏胶,并与适当的底纸相复合,就形成了带有底纸的激光全息标识,然后用模切机模切成型,排除废料,就制成了激光全息标签。不同材料模压激光全息标签的生产工艺流程如下。

 

    透明PET(或镀铝PET)→电铸制版→模压→涂胶→复合→模切→成品

 

    透明PVC(或镀铝PVC)→电铸制版→模压→转印膜→热冲压转印→成品

 

    OPP全息基膜→模压→冷却→收卷→模切→成品

 

    三、模压加工的注意事项

 

    1.材料的选择

 

    模压全息标签使用的材料较多,包括:聚酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、OPP全息基膜等,其中聚酯、聚氯乙烯既有透明的,也有镀铝的。

 

生产中,应结合具体工艺条件来选用不同种类和厚度的材料,一般来说,选择材料时应注意以下问题。

 

    (1)基本原则

 

    全息材料的好坏直接影响产品质量,基本原则是选择厚薄均匀、抗拉强度好、性能稳定、软化点低的材料。此外,由于成本的制约,还应考虑全息标签的档次,使所选材料与商品的档次相匹配。档次高的商品可采用质量好的全息材料,反之则采用一般的全息材料。与商品(尤其是食品、药品等)直接接触的全息材料,还应符合相关的卫生标准。

 

    (2)对材料性能的要求

 

    透明PVC、PET材料的性能要满足:有较好的耐磨、耐腐蚀性,且化学稳定性较好;平整度高、厚度均匀,无水纹、划痕、污渍;透明性好,全息层的透过率达到90%以上。

 

    镀铝PVC、PET材料的性能要满足:镀铝反射层致密、牢固、无砂眼等缺陷。

 

    OPP全息基膜的性能要满足:厚度均匀、光泽度高、雾度低、热封适性好,有一定的表面张力,可以真空镀铝等。

 

    (3)对卷筒材料的外观与厚度要求

 

    卷筒全息材料两端应松紧一致,收卷整齐,无“暴筋”、复卷均匀合适,这样在薄膜输送时才不会跑偏。卷筒全息材料应适合滚压加工方式,一般要求薄膜的厚度在0.06~0.10mm。

 

    (4)对卷筒材料筒芯的要求

 

    因卷筒全息材料是以筒芯为中心进行缠绕的,所以对筒芯的直线度,同心度要求较高。如果筒芯的直线度、同心度误差较大,卷筒偏心严重,则压印出的全息图案模切困难(难以套准),有时甚至无法模切。

 

    2.材料的储存

 

    全息材料应储存在无尘、干燥、通风、防晒的地方。全息材料含静电,易吸附灰尘,所以必须注意防尘。PVC在日光、紫外线和热的作用下,PVC材料的分子结构会发生变化,所以储存环境要避光通风。

 

    3.模压方式的选择

 

    大批量生产全息标识一般采用宽幅模压机,以圆压圆方式压印。圆压圆属于连续性生产方式,不仅生产效率高,而且可以制作大面积的全息标识。这种生产方式的特点如下。

 

    (1)加压时两个压辊之间是线接触,施加的压力小,同样的压力下压辊的幅宽尺寸大,可以制作大幅面全息标识,且全息镍版的使用寿命长。

 

    (2)压印图案和模切图案的套印精度高。

 

    (3)滚压速度快(可达160米/分),生产效率高。

 

    4.生产工艺过程控制要点

 

    (1)对模压镍版的要求

 

    ①模压镍版上应有高质量的图像,这是最基本的要求。

 

    ②模压镍版的厚度应均匀。因全息材料的厚度很薄,如镍版厚度不均匀,模压后就会出现个别图像模糊不清,亮度不够的缺陷。模压镍版的厚度误差应控制在0.001mm以内。

 

    ③模压镍版要有足够的硬度,无裂纹、无应力。一般维氏显微硬度应保持在230~280N/mm2。因为全息图是通过给模压辊施加一定的压力而模压出干涉条纹,如果模压镍版的硬度不够,有内应力,在压印的过程中会使镍版变形或损坏,轻则压印图像质量下降、镍版使用寿命缩短,重则镍版不能使用。

 

    ④镍版正面应光亮银白、无针孔、无砂眼、无印迹,反面应平整无变形。特别是制作镍版时其表面会生成氢气泡沫,如果泡沫不能及时逸出,就会形成针孔,用这样的镍版模压出来的产品很可能报废。

 

    (2)透明塑料膜的表面处理

 

    就是通过预处理或化学涂布方法在塑料膜表面涂布上一层1~3μm厚的涂料,这层涂料就是全息图像的载体。

 

    (3)拼版与装版

 

    ①拼版。通常采用的方法有两种:一种是在电铸成型时就拼好版;另一种是在工作台上将全息镍版一块块地拼好。拼版时应注意图案排列整齐、模切排废方便,同一压辊上固定的模版高度应一致。

 

    ②装版。装版时应将模压辊与模版之间的异物清除干净,尽量将模版装在模压机的中央位置,使模压压力均匀,且减少因机器局部长时间受力不均衡而造成的磨损加快。

 

    (4)温度设定

 

    在恒定压力下,根据受热温度的不同,热塑材料一般分为玻璃态、高弹态、可塑态和黏流态4种不同的状态。对硬质PVC薄膜来说,脆化温度Tg=55℃,软化温度Tm=70℃,降解温度Td=150℃。在模压复制全息标签时,PVC薄膜应处于可塑态,也就是在PVC薄膜的软化点温度以上,降解温度以下,即在70~150℃范围内加工,薄膜成型最好。对于PET,加热温度也应控制在软化温度与降解温度之间,因其可塑态温度高,所以模压所需温度和压力也较高。

 

    (5)同步及张力调节

 

    模压开始后,可用自动调节装置小幅度调节模压同步,在生产过程中也要不断调整。在模压过程中,膜卷直径的改变以及增速、减速、启动、刹车等因素都会引起全息卷材张力的变化,所以要随时调整张力。张力大小以薄膜整齐、不滑动、无褶皱为准。

 

    (6)模压压力、速度控制

 

    模压压力的设定应综合考虑模压温度、全息材料的种类或涂料层软化点、模版的情况等。压力过高,模版易损坏,或全息材料被压坏;压力过低,模压图像不清楚、不完整。对于圆压圆方式,两边压力辊的初始压力一般在0.08MPa左右,模压开始后,慢慢将压力辊的压力均匀加大至 0.30~0.50MPa。模压速度可根据压印质量、机器性能等综合调节。宽幅模压机的速度一般为50~100米/分。在实际生产中,这些参数可根据模压图像的质量进行调整。

 

    (7)覆膜

 

    为保护激光全息图像,一般要在全息图像的表面覆上一层约0.4μm厚的透明膜。

 


   (8)模压车间的环境

 

    要求模压车间必须无尘、无杂质,且湿度适宜。全息材料在加工过程中会产生大量的静电,对粉尘杂质有极强的吸附力,如粉尘杂质落在全息材料上,将严重影响模压质量。同时,模压机在高温、高压下运转,粉尘杂质极易进入机器的运转部位,降低机器的运行精度。

 

    (9)机器的维护与保养

 

    模压机属于高精度设备,经过长时间的运转,精度会有所下降,应经常对其进行检查维护。在更换模压机的部件,附件时应选用高质量的零件,并且保证安装时的精度。

 

    四、常见模压质量问题分析

 

    在全息标签的模压过程中,由于模压机精度、加工工艺、镍版质量、加热温度、全息材料、环境条件等因素的影响,可能会产生一些质量问题。常见的质量问题及其解决方法如下。

 

    (1)全息图案部分模糊不清或不完整

 

    解决方法:检查镍版的厚度是否均匀,压力是否太小,温度是否过低,机器钢度、精度是否下降。

 

    (2)全息图案暗淡无光

 

    解决方法:检查加热温度是否太低、模压压力是否下降、镍版是否磨损。

 

    (3)全息图案发白

 

    解决方法:检查模压速度是否太慢,模压温度是否太高。

 

    (4)全息薄膜粘版

 

    解决方法:这是由于热压温度高于降解温度,涂料黏性加大,会造成粘版而使薄膜缠绕在全息压印辊上。此时应降低热压温度。

 

    (5)全息图案一块清楚、一块模糊

 

    解决方法:检查预热装置的温度分布是否均匀,模版是否变形或磨损。

 

    (6)全息薄膜纵向有“暴筋”

 

    解决方法:降低全息薄膜张力。

 

    (7)全息薄膜横向有皱褶

 

    解决方法:加大放卷张力或收卷张力,直至消除皱褶。

 

    (8)全息薄膜两边松紧不一致、平整度不好

 

    解决方法:加大张力。

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