水性胶复合透明全息防伪材料分析

    激光全息图像防伪产品，因其可目视直观识别，在市场上广为推崇。随着相关技术的发展，全息制品的开发也日新月异，一方面，激光全息制版技术不断革新，如计算机全息图、双光束雕刻全息图、真彩色全息图、合成全息图、密码全息图等都可以应用于透明全息技术，使透明全息的图像质量更高，防伪效果更好；另一方面，全息图像载体材料也不断更新，由初期的窄幅不透明镀铝标识发展成为大规模宽幅半透明透视全息膜、镀高折射率无机介质的全息膜、涂纳米胶的透明全息膜。这些材料可制成带有全息图像的通用包装材料，由于这种全息膜是透明的，可以复合在现有的多种包装材料上，将防伪和包装合为一体，从而增强了商品的装潢和防伪效果。    

    透明全息图

    透明全息图是指成像在透明材料上的全息制品，这些透明材料的表面经模压形成全息光栅，经阳光或点光源照射，通过反射、折射、衍射等综合光学效应，使人眼看到材料上再现的激光全息图案。由于人眼观察物像主要是反射光对人的视觉神经的作用，所以无论是透明还是不透明材料上的全息图像，我们关注的是光栅的反射效果。反射光强，则全息图案鲜明、清晰，引人注目。故早期人们是将全息图案模压到反射性强的镀铝膜上，继而又制作出透明材料上的全息图像。而且由于其透明，不影响承印材料原有图文的效果，可与原包装制品上的印刷图案组成互不干涉的双重图案，故作为包装材料，透明全息图自然成为印刷包装行业防伪包装的新宠。

    透明全息材料

    透明全息图多采用聚酯类高分子塑料薄膜,如BOPP、PET等，它们都具有热塑性，在加温加压时能将全息模压版上记录图像的干涉条纹转印在其表面上，这些浮雕状精细的条纹载录了被摄物体的光波强度与位相信息，这种模压全息图要用日光观察再现物像。由于白光中的每一波长的光都会被干涉条纹所衍射，且衍射角不同，故在不同角度观看时，有不同颜色的图像，即所谓彩虹全息图。

    从理论上讲，只要转印条件控制精准，这些薄膜上的全息光栅能很好地再现全息图像，但由于高分子材料在受热或环境侵蚀下，细密的光栅可能被磨坏或薄膜本身有复原变形的本能，导致图像破坏受损直至消失，所以不经蒸镀金属、化合物或涂覆纳米胶的高分子材料上的全息光栅是不稳定的，需采用一些工艺方法保护光栅，使图像定影。如高真空蒸镀金属、溅射法、电子束扫描轰击蒸镀无机化合物等法蒸镀的微粒镶嵌在高分子薄膜的光栅中也能起到对全息光栅固定的作用，从而保护全息图像，同时，还能使图像亮度增强。但从大规模生产来看，由于蒸镀过程难于均匀一致，透明膜可呈现金色、银色、灰色、黑色多种形态，有时透明膜变成半透明，全息图像受损，且设备投资、能源消耗都较大，质量合格率有限。

    为了避免以上缺点，我们采用了新兴的纳米材料科学技术，研究试验开发出一种适合于大规模生产的透明全息复合膜化学工艺方法，即采用高折射率的纳米氧化物水性胶，在特定pH值和加热条件下添加一定比例的分散剂，配制出适于涂布机使用的水性涂布胶，水性涂布胶无毒、无异味、不添加任何溶剂，是用自来水即可配制的环保型材料，是用于食品、药品包装的绿色制品。实验证明此纳米涂布胶对全息图文的定影保护作用有特效。涂布后，纳米微粒在全息光栅上形成立体网络状的透明薄膜，膜层极薄，通常小于50nm。且柔韧性、可塑性好，能支撑保护BOPP、PET等薄膜上的全息光栅，稳固全息图像，提高图像的抗摩擦和环境侵蚀的能力。有了这层极薄的纳米保护层后，透明全息材料的正面可进一步涂胶与其他包装材料复合，使全息图像更加稳定可靠。

    采用高折射率的纳米材料改善全息图像质量的方法与真空蒸镀等物理方法相比，设备投资小、能源材料消耗低、产品结构简单、产品均一性好、合格率高，适合大规模工业生产，其不足是不如蒸镀全息图像的亮度好。

    透明全息图用于包装的主要目的是防伪，彩虹全息图像绚丽多彩，对产品包装可起到装饰作用，但正因为它是依据激光全息三维图像变幻的防伪原理进行防伪识别的，故其亮度不应过于耀眼，何况防伪产品的防伪标记不宜太显眼。所谓好的防伪手段，应该是信息准确可靠，大众容易识别，行家精确鉴别。纳米氧化物水性胶透明膜上的全息图像虽不如镀铝膜的全息图像耀眼，但在白光下能均匀、稳定清晰地再现物像，足以起到防伪识别的作用。

    纳米薄膜的制造技术

    纳米薄膜分两类，一是由纳米粒子组成的薄膜；另一类薄膜是在纳米粒子间含有较多的孔隙或无序原子或另一种材料，即纳米粒子是镶嵌在另一种基体材料中的颗粒膜。由于纳米薄膜在光学、电学、催化及敏感等方面有很多特性，因此具有广阔的应用前景。用于全息防伪的透明全息纳米复合膜就是典型的第二类纳米薄膜。

    采用高折射率纳米氧化物水性胶的新型透明全息复合膜的结构由模压有全息光栅的高分子薄膜与图案光栅上的纳米胶涂层保护膜组成。制备前需先选用模压转印性能良好的高分子薄膜BOPP或PET，模压表面压制出激光全息图案，经电晕处理后，涂布稀薄的一层Ti02纳米水性涂布胶，热风烘干即成透明激光全息图像复合膜，可供包装防伪之用。

    其制备工艺过程的特点在于：一是水性涂布胶的配制工艺复杂，有着严格的加料调配工序，加料顺序不能颠倒，选择特定的分散剂、浓度、温度及pH值，且涂布胶配制后要经陈化期方能使用，以保证配得稳定、均匀、有纳米特效的水性涂布胶。二是涂布设备由中山金冠机械有限公司专门设计制造，整机长约18m，较一般涂布机有更高的精度，在涂布施胶之前增加了电晕处理和除静电装置，采用塑料刮刀配合网纹辊施胶涂布，各辊间压力可调，烘道分五段均衡，放卷、收卷部分有电眼纠偏跟踪，水冷辊整形，以确保薄膜收卷整齐均匀。