全息標(biāo)識(shí)模壓復(fù)制及印后加工
發(fā)布時(shí)間：2024-03-21 點(diǎn)擊：118
全息標(biāo)識(shí)的模壓印刷
模壓復(fù)制是形成模壓全息圖的最后一道工序，它的工藝過程是：將全息金屬模版加熱到一定的溫度，以一定的壓力在熱塑性材料上壓印，這樣就將全息金屬模版上的精細(xì)浮雕條紋轉(zhuǎn)印到了熱塑性的表面，待冷卻定型和分離之后，熱塑性材料的表面上就形成了與全息金屬模版能上能下完全相同的條紋，這就是復(fù)制出的模壓全息圖。
模壓全息圖生產(chǎn)印刷與印后加工過程的工藝流程如下所示：
下面我們分別介紹各個(gè)工藝過程中所用的原材料、設(shè)備的工藝條件。
1 熱塑性材料
適合于全息模壓復(fù)制的熱塑性材料有以下幾種：
①聚氯乙烯薄膜或片材（透明的或鍍鋁的）；
②聚酯薄膜或片材（透明的或鍍鋁的）；
③適用于向紙張、織物或塑料上轉(zhuǎn)印的燙印金屬箔。采用不同種類、不同厚度的材料時(shí)，需要配合不同的設(shè)備和工藝條件。
目前在制造模壓全息圖中使用最多的材料是聚氯乙烯（pvc）和聚酯材料（pet），在生產(chǎn)過程中，可根據(jù)具體設(shè)備和工藝條件來選用。一般來說，選用材料時(shí)應(yīng)考慮以下原則。
（1）不論選用pvc還是pet，都要求材料透明、平整、厚度均勻，誤差≤±10％，無水紋、污漬、劃痕，含有盡可能少的雜質(zhì)的增塑劑，較好的耐磨性和全息層的透過率超過90％。
（2）采用鍍鋁的pvc和pet比采用相應(yīng)的透明材料可減少一道后續(xù)的加工工序，但在模壓復(fù)制時(shí)由于熱塑材料與金屬反射層同時(shí)變形，因此加工的溫度和壓力更高。要求鍍鋁反射層牢固、致密、無砂眼，厚度應(yīng)大于200ω電阻值。
（3）卷筒材料適合滾壓加工方式，一般要求薄膜在0.05～0.1mm之間。片材適合于平壓，平壓只能加工較厚、較硬的片材，當(dāng)金屬模版厚度均勻性很好時(shí)，片材的最小厚度可以是0.1mm。
對(duì)于選用的模壓材料，只有確切掌握它的物理化學(xué)性能，才能正確的確定各個(gè)工藝參數(shù)。下面以硬質(zhì)pvc薄膜為例，說明必須要掌握的物理化學(xué)性能。
①pvc是氯乙烯的聚合物，平均相對(duì)分子質(zhì)量為5萬～12萬，相對(duì)密度是1.35～1.45，洛氏硬度為110～120，熱脹系數(shù)為（5～18.5）10－5／oc，它的強(qiáng)度較高，耐磨、耐酸鹽腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性和形狀穩(wěn)定性較好。硬質(zhì)pvc薄膜的熱變形曲線如圖10－61所示。和一般熱塑材料相同，pvc在恒定壓力下，根據(jù)受熱溫度的差別，可以分別處于玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)這三種不同的狀態(tài)，對(duì)硬質(zhì)pvc薄膜來說，玻璃化溫度tg＝－55 oc，而軟化溫度tm＝70 oc，分解溫度td＝150 oc。在進(jìn)行模壓復(fù)制時(shí)，pvc薄膜應(yīng)處于粘流態(tài)。粘流態(tài)又稱可塑態(tài)，只有在這一溫度范圍加工，塑料才能成型。
pvc在日光、紫外線和熱的長期作用下，會(huì)起分子結(jié)構(gòu)變化，分解出hc1。此外，長期處于溫?zé)岘h(huán)境中，還可被細(xì)菌侵蝕。
②有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯是一種聚脂材料（pet），它的透明度高，透光率達(dá)到91％～93％，化學(xué)介電性和光學(xué)穩(wěn)定性好，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，對(duì)產(chǎn)品的附著力強(qiáng)。因?yàn)檫@種材料的粘流態(tài)溫度高，所以印刷所需溫度和壓力較高。缺點(diǎn)是耐熱性和耐磨性較差。
對(duì)于各種熱塑材料來說，加工過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的靜電，因此加工車間的清潔除塵是十分必要的。
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壓印工藝
（1）分切 將寬幅材料分切成所需寬度的窄幅材料。寬度至少要比成品寬20mm左右。分切好的窄幅卷材要求端面整齊，卷曲張力合適。
（2）模壓 和其他印刷方式相比，全息標(biāo)識(shí)印刷所用的印刷設(shè)備不需要輸墨裝置，而是通過壓印裝置在壓印機(jī)上的金屬模版完成印刷過程的。壓印按熱、冷卻、剝離工藝過程進(jìn)行。通過壓印將模版上的干涉條紋轉(zhuǎn)移到承印材料上。
模壓復(fù)制分平壓和滾壓兩種基本的加工方式。對(duì)于不同的壓印方式，需配以不同的專用設(shè)備。
平壓 平壓是一種間歇式印刷過程，加壓時(shí)整個(gè)全息模壓版表面同時(shí)受壓。平壓平多壓印機(jī)如圖1所示，由供片滾筒、張緊輪、輸片輪、收片輪、收片滾筒、金屬壓印板、熱壓模和冷壓模組成。每一次壓印過程可以分為供片、加壓、保持、剝壓、收片幾個(gè)階段，整個(gè)過程約需幾秒鐘。
平壓加工對(duì)金屬模版的要求很高，如果模版厚度不均勻，則無論怎樣加大壓力，都無法得到高質(zhì)量的全息標(biāo)識(shí)。平壓加工雖然生產(chǎn)效率較低，但是只要全息模版質(zhì)量高仍可以獲得高質(zhì)量的全息標(biāo)識(shí)。
滾壓 滾壓分為圓壓平和圓壓圓兩種印刷方式。其中圓壓平式仍然屬于間歇式生產(chǎn)方式，效率不高，但是可以制造面積較大的模壓全息標(biāo)識(shí)。圓壓圓式屬于連續(xù)性生產(chǎn)方式，不僅生產(chǎn)效率高，而且可以制造很大面積的全息標(biāo)識(shí)，主要用于大批量生產(chǎn)場合。圓壓平式壓印機(jī)由調(diào)溫加熱平臺(tái)、移動(dòng)平版、全息鎳壓模、壓輥和輸片輪等部分組成。每一壓印過程可分為供片、滾壓移動(dòng)冷卻、剝離幾個(gè)步驟。
圓壓圓式是目前最先進(jìn)的一種方式，如圖2所示。這種生產(chǎn)方式的特點(diǎn)是：
①加壓時(shí)兩個(gè)壓輥之間保持一條母線接觸，因而施加的壓力小，全息版的使用壽命長。
②由于壓力小，壓輥可以更長，直徑更大（例如長66cm，直徑10cm或更大），可以制造幅面超過30cm的大尺幅模壓全息標(biāo)識(shí)。
圖1 平壓平式壓印機(jī) 圖2 圓壓平式壓印機(jī)
1－金屬壓印板 2－收片輥 3－全息模版 1－輸片輪 2－壓輥 3－金屬模版 4－移動(dòng)平板
4－供片輥 5－張緊輪
③滾壓速度很快，有的已達(dá)到了1524cm/min，因而可以達(dá)到很高的生產(chǎn)效率。
美國glogal images inc，制造的dc－3型精密模壓機(jī) 既可以加工pvc，也可以加工pet，運(yùn)轉(zhuǎn)速度可達(dá)20m/min，全息圖最大幅面可達(dá)30cm。國內(nèi)也有多個(gè)廠家生產(chǎn)全息模壓機(jī)。
圖3 圓壓圓壓印機(jī)
1－給料輥 2－壓印輥 3－收料輥 4－冷卻輥 5－印版輥 6－加熱器
生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)
（1）裝料 模壓前先裝好的待壓材料，使全息圖案位于薄膜中央。對(duì)于不合要求的材料，如卷材偏心、松脫等，要重新處理合格后方可上機(jī)，否則影響同步調(diào)節(jié)。
（2）裁版與裝版 全息金屬模版的裁切與安裝對(duì)模壓生產(chǎn)極為重要，在很大程度上決定了模壓全息質(zhì)量。首先要根據(jù)實(shí)際圖案裁切金屬模版，對(duì)平壓面積不宜超過10cm×10cm；對(duì)滾壓應(yīng)保證其尺寸滿足裝版所需的尺寸。若裁切邊緣不平整光滑，可用細(xì)砂紙打磨，防止損壞模輥。然后測量模版厚度，每邊至少取三個(gè)測量點(diǎn)。對(duì)于不合要求的模版不能上機(jī)。裝版時(shí)應(yīng)盡量將模版裝在模壓機(jī)的中央位置，便于均勻調(diào)整壓力。保證模輥與模版之間沒有異物。對(duì)于滾壓裝版時(shí)不能太松太緊，否則模版易變形或破裂。
（3）溫度設(shè)定 模壓溫度應(yīng)根據(jù)原材料的種類、壓力和生產(chǎn)工藝速度而設(shè)定。若溫度過高則原料易變形和鋁粉易脫落；溫度過低則模壓圖像不清楚完整。
聚酯薄膜高彈態(tài)在150 oc左右，pvc硬膜在70～150 oc模壓質(zhì)量最好。全息壓印膜的模壓加工條件與聚酯薄膜類似，而原材料厚度一般在30～50μm之間。故對(duì)滾壓的壓力輥溫度設(shè)定在100 oc左右為好，模壓輥溫度在150 oc左右。
（4）張力與壓力 對(duì)于模壓卷材，模壓前選調(diào)節(jié)放卷與收卷的張力，使薄膜張緊不抖動(dòng)，以便能平整地壓印出產(chǎn)品。一般情況下，初始放卷、收卷時(shí)，若張力過大，收卷易起皺，產(chǎn)生“暴筋”等現(xiàn)象；若張力過小，則收卷不平整，也易產(chǎn)生皺褶。
壓力應(yīng)根據(jù)原材料的種類、模壓溫度和模版的情況而定。壓力過高，模版易損壞，鋁粉脫落；壓力過低，模壓圖像不清楚完整。對(duì)于圓壓圓，兩邊的壓力輥的壓力一般初始為68947pa左右。模壓開始后，慢慢均勻地加大壓力輥壓力在0．34～0．41mpa比較完整。
（5）同步調(diào)節(jié) 同步調(diào)節(jié)對(duì)全息圖產(chǎn)品中的質(zhì)量保證很重要。若模壓設(shè)備沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，模壓開始后應(yīng)仔細(xì)檢查模壓圖像，小幅度調(diào)節(jié)同步裝置至模壓同步為止。在生產(chǎn)過程中應(yīng)作不斷調(diào)整保持模壓同步。
（6）其他 熱塑性材料在加工過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的靜電，會(huì)吸附粉塵，影響模壓質(zhì)量壽命。同時(shí)模壓機(jī)在高溫高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，粉塵對(duì)機(jī)身危害極大，故模壓車間需無塵，干濕度適宜，停機(jī)后應(yīng)加蓋防塵罩并定期作常規(guī)維護(hù)。
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印后加工
模壓復(fù)制的全息圖經(jīng)過加護(hù)面和適當(dāng)剪裁之后，就可以在某些場合下直接應(yīng)用（例如作為工藝品）。但是如果要將它大規(guī)模應(yīng)用到則雖的物體表面（例如作為書籍封面或證件的防偽標(biāo)記），采用手工操作來粘貼則效率太低。近年發(fā)展起來的熱沖壓轉(zhuǎn)印技術(shù)則有效地解決了上述的問題。采用熱沖壓轉(zhuǎn)印技術(shù)，可以用機(jī)械操作，高效率地把全息圖轉(zhuǎn)印到紙、織物、金屬、陶瓷或別的塑料材料上去，既方便省力，又能保證質(zhì)量。
1．蒸鍍反射層
為了使壓印的全息圖像便于在白光下觀看，在壓印好的彩虹全息片的pet薄膜上再鍍一層鋁膜構(gòu)成反射層，利用鋁對(duì)光的反封作用可清晰看到五顏六色的全息圖像，這就是反射型全息標(biāo)識(shí)。
真空鍍鋁在鍍槽內(nèi)進(jìn)。在高真空條件下使鋁絲霧化沉積在pet薄膜上，鍍層厚度一般為40～50nm。
假如不用鋁而用無機(jī)化合物，如氧化物或硫化物等，經(jīng)過真空蒸鍍形成反射層，可在一定角度下看到全息圖像，而在其他位置只能看到底層印刷物，這就是透明型全息標(biāo)識(shí)。
2．轉(zhuǎn)印
轉(zhuǎn)印是用間接手法借助于帶有全息圖像的轉(zhuǎn)印材料在物體上印出圖像的復(fù)制方式，主要適用于需要大量復(fù)制全息產(chǎn)品的場合，這是目前普遍采用的復(fù)制方式。轉(zhuǎn)印一般有兩種方法，即不干膠貼合法和熱沖壓轉(zhuǎn)印法。
（1）不干膠貼合法 壓印、鍍鋁成卷的全息圖像應(yīng)便于逐個(gè)分離轉(zhuǎn)移，以適用于不同的制品上，完成全息產(chǎn)品的復(fù)制，可在鋁層上再涂布一層壓敏膠并復(fù)合防粘紙（剝離紙），模切后可將全息圖貼合在制品上，這就是貼合型復(fù)制全息圖，其基本構(gòu)成如圖3所示。
圖3 貼合型復(fù)制全息的構(gòu)成
1－基材 2－衍射層 3－反射層 4－粘接層 5－剝離層
完成粘接層的涂布及剝離紙復(fù)合的設(shè)備如圖4所示。
圖4 涂布、復(fù)合機(jī)工作原理
1－防粘紙放卷 2、4－復(fù)合輥 3－收卷 5－干燥 6－涂布 7－pet全息圖 8－放卷
（2）熱沖壓轉(zhuǎn)印法熱沖壓轉(zhuǎn)印技術(shù)由制造轉(zhuǎn)印模和熱沖壓轉(zhuǎn)印兩個(gè)工序組成。制造轉(zhuǎn)印模是以精密模壓機(jī)生產(chǎn)的卷筒模全息圖為基礎(chǔ)，由復(fù)合機(jī)來完成的。首先需要在模壓全息圖的片基上表面復(fù)合一層離型層和一層基底材料。一般來說，離型層材料應(yīng)是一種具有離型性、成模性和粘合性的樹酯，基底材料通常采用pet。然后，在模壓全息圖的金屬反射層上復(fù)上一層粘合層，這層材料通常選用一種具有特殊性能的熱固性樹脂。整個(gè)轉(zhuǎn)印膜的構(gòu)造如圖5所示。
熱沖壓轉(zhuǎn)印是由專用的設(shè)備完成的，它的工作過程是：利用光電定位裝置，轉(zhuǎn)印膜上的全息圖與被轉(zhuǎn)印材料重合并精確定位。然后用加熱的金屬模向下沖壓，使熱固性樹脂與被轉(zhuǎn)印的材料粘合在一起，同時(shí)使離型層以下部分與基底分離。圖6給出了轉(zhuǎn)印過程的原理圖。
圖5 轉(zhuǎn)印膜構(gòu)造
1－基底 2－離型層 3－全息圖層 4－金屬反射層 5－粘合層
圖7是一臺(tái)熱沖壓設(shè)備的工作過程示意圖。
這樣，由全息照相、電鑄金屬模版、模壓復(fù)制和熱沖壓轉(zhuǎn)印四個(gè)部分的有機(jī)組合，就形成了一條高效率的大規(guī)模模壓全息產(chǎn)品生產(chǎn)線。
轉(zhuǎn)印機(jī)主要有兩種機(jī)型，即平壓型轉(zhuǎn)印機(jī)和輥壓型轉(zhuǎn)印機(jī)，其工作原理如圖8所示。
無論采用哪種機(jī)型，都應(yīng)在100～200 oc的溫度下在1s左右的時(shí)間內(nèi)完成轉(zhuǎn)印過程。輥壓型轉(zhuǎn)印機(jī)主要用于大批量復(fù)制的場合。
把全息箔轉(zhuǎn)印到包裝紙上的注意事項(xiàng)：
圖6 轉(zhuǎn)印工作原理
1－加熱沖膜 2－轉(zhuǎn)印膜 3－被轉(zhuǎn)印材料 4－pet基底 5－離型層、全息圖 6－粘合層
（1）紙的選擇 應(yīng)使用經(jīng)過涂料處理的具有光滑表面的紙。涂料所含成分為：漿、粘土、碳酸鈣及二氧化鈦，將涂覆上述涂料的紙通過一個(gè)加熱至240～270 oc的輪壓鼓壓過（此鼓通常用鎘制，直徑約2．44m，表面高度拋光）。處理后的紙，表面光滑，有光澤，且保持了紙的氣孔。在燙印過程中必須排去紙與箔間的氣體，否則全息會(huì)起泡，也不易從負(fù)載背底脫落，且不易粘牢在紙上，故排除氣泡是重要的。
（2）熱燙印機(jī) 為保證燙印效率和質(zhì)量，需裝有驅(qū)動(dòng)全息箔的精確控制系統(tǒng)。通常用一臺(tái)小功率激光器并配合微處理器來實(shí)現(xiàn)對(duì)位的。
即使箔上的全息圖排列不規(guī)則、不等距，也能使全息圖對(duì)準(zhǔn)壓模精確就位。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志是小的三角形，在模壓全息圖時(shí)，它們就與全息圖一起制作在箔卷上。
圖7 熱沖壓設(shè)備工作原理
1－包裝物 2－模壓全息圖 3－收片滾筒 4－金屬?zèng)_壓模
全息燙印的壓模，要激活粘性膜，將箔粘牢在紙上。其內(nèi)部加熱元件的功率約為5kw，壓模導(dǎo)熱性要好，分布要均勻，通常用黃銅制作，表面高度拋光，為防止在高溫下其表面受空氣腐蝕，已發(fā)展一種工藝，在黃銅表面鍍一層保護(hù)膜，它還可使熱量分布更加均勻。
圖8 轉(zhuǎn)印機(jī)的類型
1－加熱板 2－模版 3－轉(zhuǎn)印箔 4－被轉(zhuǎn)印材料 5－工作臺(tái)
一次性使用透射／反射型模壓全息標(biāo)識(shí)
透射／反射全息圖（see though holograms）的成像原理如圖9所示。圖中作為全息圖工作原功能層b是一層高折射率介質(zhì)層，它和紙折射率和保護(hù)層a構(gòu)成了lh單層膜系。利用傳統(tǒng)的熱壓工藝，可在這種復(fù)合材料上形成高質(zhì)量的浮雕全息圖。工藝的第二步是在浮雕全息圖的背面涂布一層透明膠。這樣形成的膜壓全息圖無需鍍鋁，可在透射和反射方向的很大角度范圍內(nèi)觀察到明亮而清晰的再現(xiàn)像。
圖9 透射／反射全息圖成像原理 圖10 透射／反射全息的透射成像
在圖9中，將透射／反射全息圖粘附在表面帶有印刷圖案的商品上，在全息圖的±1級(jí)衍射范圍內(nèi)，可以觀察到由光束2形成的彩虹全息像和由光束3形成的背景圖案組成的2d／3d圖像；而在全息圖的衍射范圍之外，雖然觀察不到全息圖再現(xiàn)像，但仍可以看到襯底上的清晰的印刷圖案。當(dāng)襯底上的印刷圖案和全息圖的再現(xiàn)像互相配合時(shí)，可達(dá)到別具一格的藝術(shù)效果。如果按圖10的方式將透射／反射全息圖粘附在透明物體（如玻璃容器）上，則可以透過窗口觀察到全息圖明亮的透明像（虛像或?qū)嵪瘢?br> 制造透射／反射模壓全息圖的關(guān)鍵是合理選擇a／b膜系的材料組合。對(duì)保護(hù)層來說，要求材料具有良好的透明性、成膜性、耐磨性及物化穩(wěn)定性；對(duì)功能層有良好的熱可塑性外，最重要的一點(diǎn)是，要求a／b膜系的折射滿足（r=n1/n2）具有較大的值。從原理上說，r值越大，衍射像越明亮，能同時(shí)觀察到全息圖像及背景圖案的范圍越大。
透射／反射全息圖除了能產(chǎn)生廣角的全息／印刷合成像的效果，它的一個(gè)更大的優(yōu)點(diǎn)在于具有可靠的防偽性能，a／b膜系的適當(dāng)構(gòu)成，或者將單層lh膜系變?yōu)槎嗄は担僧a(chǎn)生真正一次性使用效果，這是完全無法復(fù)制的。從這個(gè)意義上說，透射／反射型模壓全息圖將成為一代新型的全息防偽產(chǎn)品。
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模壓復(fù)制是形成模壓全息圖的最后一道工序，它的工藝過程是：將全息金屬模版加熱到一定的溫度，以一定的壓力在熱塑性材料上壓印，這樣就將全息金屬模版上的精細(xì)浮雕條紋轉(zhuǎn)印到了熱塑性的表面，待冷卻定型和分離之后，熱塑性材料的表面上就形成了與全息金屬模版能上能下完全相同的條紋，這就是復(fù)制出的模壓全息圖。
模壓全息圖生產(chǎn)印刷與印后加工過程的工藝流程如下所示：
下面我們分別介紹各個(gè)工藝過程中所用的原材料、設(shè)備的工藝條件。
1 熱塑性材料
適合于全息模壓復(fù)制的熱塑性材料有以下幾種：
①聚氯乙烯薄膜或片材（透明的或鍍鋁的）；
②聚酯薄膜或片材（透明的或鍍鋁的）；
③適用于向紙張、織物或塑料上轉(zhuǎn)印的燙印金屬箔。采用不同種類、不同厚度的材料時(shí)，需要配合不同的設(shè)備和工藝條件。
目前在制造模壓全息圖中使用最多的材料是聚氯乙烯（pvc）和聚酯材料（pet），在生產(chǎn)過程中，可根據(jù)具體設(shè)備和工藝條件來選用。一般來說，選用材料時(shí)應(yīng)考慮以下原則。
（1）不論選用pvc還是pet，都要求材料透明、平整、厚度均勻，誤差≤±10％，無水紋、污漬、劃痕，含有盡可能少的雜質(zhì)的增塑劑，較好的耐磨性和全息層的透過率超過90％。
（2）采用鍍鋁的pvc和pet比采用相應(yīng)的透明材料可減少一道后續(xù)的加工工序，但在模壓復(fù)制時(shí)由于熱塑材料與金屬反射層同時(shí)變形，因此加工的溫度和壓力更高。要求鍍鋁反射層牢固、致密、無砂眼，厚度應(yīng)大于200ω電阻值。
（3）卷筒材料適合滾壓加工方式，一般要求薄膜在0.05～0.1mm之間。片材適合于平壓，平壓只能加工較厚、較硬的片材，當(dāng)金屬模版厚度均勻性很好時(shí)，片材的最小厚度可以是0.1mm。
對(duì)于選用的模壓材料，只有確切掌握它的物理化學(xué)性能，才能正確的確定各個(gè)工藝參數(shù)。下面以硬質(zhì)pvc薄膜為例，說明必須要掌握的物理化學(xué)性能。
①pvc是氯乙烯的聚合物，平均相對(duì)分子質(zhì)量為5萬～12萬，相對(duì)密度是1.35～1.45，洛氏硬度為110～120，熱脹系數(shù)為（5～18.5）10－5／oc，它的強(qiáng)度較高，耐磨、耐酸鹽腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性和形狀穩(wěn)定性較好。硬質(zhì)pvc薄膜的熱變形曲線如圖10－61所示。和一般熱塑材料相同，pvc在恒定壓力下，根據(jù)受熱溫度的差別，可以分別處于玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)這三種不同的狀態(tài)，對(duì)硬質(zhì)pvc薄膜來說，玻璃化溫度tg＝－55 oc，而軟化溫度tm＝70 oc，分解溫度td＝150 oc。在進(jìn)行模壓復(fù)制時(shí)，pvc薄膜應(yīng)處于粘流態(tài)。粘流態(tài)又稱可塑態(tài)，只有在這一溫度范圍加工，塑料才能成型。
pvc在日光、紫外線和熱的長期作用下，會(huì)起分子結(jié)構(gòu)變化，分解出hc1。此外，長期處于溫?zé)岘h(huán)境中，還可被細(xì)菌侵蝕。
②有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯是一種聚脂材料（pet），它的透明度高，透光率達(dá)到91％～93％，化學(xué)介電性和光學(xué)穩(wěn)定性好，質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，對(duì)產(chǎn)品的附著力強(qiáng)。因?yàn)檫@種材料的粘流態(tài)溫度高，所以印刷所需溫度和壓力較高。缺點(diǎn)是耐熱性和耐磨性較差。
對(duì)于各種熱塑材料來說，加工過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的靜電，因此加工車間的清潔除塵是十分必要的。
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壓印工藝
（1）分切 將寬幅材料分切成所需寬度的窄幅材料。寬度至少要比成品寬20mm左右。分切好的窄幅卷材要求端面整齊，卷曲張力合適。
（2）模壓 和其他印刷方式相比，全息標(biāo)識(shí)印刷所用的印刷設(shè)備不需要輸墨裝置，而是通過壓印裝置在壓印機(jī)上的金屬模版完成印刷過程的。壓印按熱、冷卻、剝離工藝過程進(jìn)行。通過壓印將模版上的干涉條紋轉(zhuǎn)移到承印材料上。
模壓復(fù)制分平壓和滾壓兩種基本的加工方式。對(duì)于不同的壓印方式，需配以不同的專用設(shè)備。
平壓 平壓是一種間歇式印刷過程，加壓時(shí)整個(gè)全息模壓版表面同時(shí)受壓。平壓平多壓印機(jī)如圖1所示，由供片滾筒、張緊輪、輸片輪、收片輪、收片滾筒、金屬壓印板、熱壓模和冷壓模組成。每一次壓印過程可以分為供片、加壓、保持、剝壓、收片幾個(gè)階段，整個(gè)過程約需幾秒鐘。
平壓加工對(duì)金屬模版的要求很高，如果模版厚度不均勻，則無論怎樣加大壓力，都無法得到高質(zhì)量的全息標(biāo)識(shí)。平壓加工雖然生產(chǎn)效率較低，但是只要全息模版質(zhì)量高仍可以獲得高質(zhì)量的全息標(biāo)識(shí)。
滾壓 滾壓分為圓壓平和圓壓圓兩種印刷方式。其中圓壓平式仍然屬于間歇式生產(chǎn)方式，效率不高，但是可以制造面積較大的模壓全息標(biāo)識(shí)。圓壓圓式屬于連續(xù)性生產(chǎn)方式，不僅生產(chǎn)效率高，而且可以制造很大面積的全息標(biāo)識(shí)，主要用于大批量生產(chǎn)場合。圓壓平式壓印機(jī)由調(diào)溫加熱平臺(tái)、移動(dòng)平版、全息鎳壓模、壓輥和輸片輪等部分組成。每一壓印過程可分為供片、滾壓移動(dòng)冷卻、剝離幾個(gè)步驟。
圓壓圓式是目前最先進(jìn)的一種方式，如圖2所示。這種生產(chǎn)方式的特點(diǎn)是：
①加壓時(shí)兩個(gè)壓輥之間保持一條母線接觸，因而施加的壓力小，全息版的使用壽命長。
②由于壓力小，壓輥可以更長，直徑更大（例如長66cm，直徑10cm或更大），可以制造幅面超過30cm的大尺幅模壓全息標(biāo)識(shí)。
圖1 平壓平式壓印機(jī) 圖2 圓壓平式壓印機(jī)
1－金屬壓印板 2－收片輥 3－全息模版 1－輸片輪 2－壓輥 3－金屬模版 4－移動(dòng)平板
4－供片輥 5－張緊輪
③滾壓速度很快，有的已達(dá)到了1524cm/min，因而可以達(dá)到很高的生產(chǎn)效率。
美國glogal images inc，制造的dc－3型精密模壓機(jī) 既可以加工pvc，也可以加工pet，運(yùn)轉(zhuǎn)速度可達(dá)20m/min，全息圖最大幅面可達(dá)30cm。國內(nèi)也有多個(gè)廠家生產(chǎn)全息模壓機(jī)。
圖3 圓壓圓壓印機(jī)
1－給料輥 2－壓印輥 3－收料輥 4－冷卻輥 5－印版輥 6－加熱器
生產(chǎn)工藝控制要點(diǎn)
（1）裝料 模壓前先裝好的待壓材料，使全息圖案位于薄膜中央。對(duì)于不合要求的材料，如卷材偏心、松脫等，要重新處理合格后方可上機(jī)，否則影響同步調(diào)節(jié)。
（2）裁版與裝版 全息金屬模版的裁切與安裝對(duì)模壓生產(chǎn)極為重要，在很大程度上決定了模壓全息質(zhì)量。首先要根據(jù)實(shí)際圖案裁切金屬模版，對(duì)平壓面積不宜超過10cm×10cm；對(duì)滾壓應(yīng)保證其尺寸滿足裝版所需的尺寸。若裁切邊緣不平整光滑，可用細(xì)砂紙打磨，防止損壞模輥。然后測量模版厚度，每邊至少取三個(gè)測量點(diǎn)。對(duì)于不合要求的模版不能上機(jī)。裝版時(shí)應(yīng)盡量將模版裝在模壓機(jī)的中央位置，便于均勻調(diào)整壓力。保證模輥與模版之間沒有異物。對(duì)于滾壓裝版時(shí)不能太松太緊，否則模版易變形或破裂。
（3）溫度設(shè)定 模壓溫度應(yīng)根據(jù)原材料的種類、壓力和生產(chǎn)工藝速度而設(shè)定。若溫度過高則原料易變形和鋁粉易脫落；溫度過低則模壓圖像不清楚完整。
聚酯薄膜高彈態(tài)在150 oc左右，pvc硬膜在70～150 oc模壓質(zhì)量最好。全息壓印膜的模壓加工條件與聚酯薄膜類似，而原材料厚度一般在30～50μm之間。故對(duì)滾壓的壓力輥溫度設(shè)定在100 oc左右為好，模壓輥溫度在150 oc左右。
（4）張力與壓力 對(duì)于模壓卷材，模壓前選調(diào)節(jié)放卷與收卷的張力，使薄膜張緊不抖動(dòng)，以便能平整地壓印出產(chǎn)品。一般情況下，初始放卷、收卷時(shí)，若張力過大，收卷易起皺，產(chǎn)生“暴筋”等現(xiàn)象；若張力過小，則收卷不平整，也易產(chǎn)生皺褶。
壓力應(yīng)根據(jù)原材料的種類、模壓溫度和模版的情況而定。壓力過高，模版易損壞，鋁粉脫落；壓力過低，模壓圖像不清楚完整。對(duì)于圓壓圓，兩邊的壓力輥的壓力一般初始為68947pa左右。模壓開始后，慢慢均勻地加大壓力輥壓力在0．34～0．41mpa比較完整。
（5）同步調(diào)節(jié) 同步調(diào)節(jié)對(duì)全息圖產(chǎn)品中的質(zhì)量保證很重要。若模壓設(shè)備沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，模壓開始后應(yīng)仔細(xì)檢查模壓圖像，小幅度調(diào)節(jié)同步裝置至模壓同步為止。在生產(chǎn)過程中應(yīng)作不斷調(diào)整保持模壓同步。
（6）其他 熱塑性材料在加工過程中都會(huì)產(chǎn)生大量的靜電，會(huì)吸附粉塵，影響模壓質(zhì)量壽命。同時(shí)模壓機(jī)在高溫高壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，粉塵對(duì)機(jī)身危害極大，故模壓車間需無塵，干濕度適宜，停機(jī)后應(yīng)加蓋防塵罩并定期作常規(guī)維護(hù)。
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印后加工
模壓復(fù)制的全息圖經(jīng)過加護(hù)面和適當(dāng)剪裁之后，就可以在某些場合下直接應(yīng)用（例如作為工藝品）。但是如果要將它大規(guī)模應(yīng)用到則雖的物體表面（例如作為書籍封面或證件的防偽標(biāo)記），采用手工操作來粘貼則效率太低。近年發(fā)展起來的熱沖壓轉(zhuǎn)印技術(shù)則有效地解決了上述的問題。采用熱沖壓轉(zhuǎn)印技術(shù)，可以用機(jī)械操作，高效率地把全息圖轉(zhuǎn)印到紙、織物、金屬、陶瓷或別的塑料材料上去，既方便省力，又能保證質(zhì)量。
1．蒸鍍反射層
為了使壓印的全息圖像便于在白光下觀看，在壓印好的彩虹全息片的pet薄膜上再鍍一層鋁膜構(gòu)成反射層，利用鋁對(duì)光的反封作用可清晰看到五顏六色的全息圖像，這就是反射型全息標(biāo)識(shí)。
真空鍍鋁在鍍槽內(nèi)進(jìn)。在高真空條件下使鋁絲霧化沉積在pet薄膜上，鍍層厚度一般為40～50nm。
假如不用鋁而用無機(jī)化合物，如氧化物或硫化物等，經(jīng)過真空蒸鍍形成反射層，可在一定角度下看到全息圖像，而在其他位置只能看到底層印刷物，這就是透明型全息標(biāo)識(shí)。
2．轉(zhuǎn)印
轉(zhuǎn)印是用間接手法借助于帶有全息圖像的轉(zhuǎn)印材料在物體上印出圖像的復(fù)制方式，主要適用于需要大量復(fù)制全息產(chǎn)品的場合，這是目前普遍采用的復(fù)制方式。轉(zhuǎn)印一般有兩種方法，即不干膠貼合法和熱沖壓轉(zhuǎn)印法。
（1）不干膠貼合法 壓印、鍍鋁成卷的全息圖像應(yīng)便于逐個(gè)分離轉(zhuǎn)移，以適用于不同的制品上，完成全息產(chǎn)品的復(fù)制，可在鋁層上再涂布一層壓敏膠并復(fù)合防粘紙（剝離紙），模切后可將全息圖貼合在制品上，這就是貼合型復(fù)制全息圖，其基本構(gòu)成如圖3所示。
圖3 貼合型復(fù)制全息的構(gòu)成
1－基材 2－衍射層 3－反射層 4－粘接層 5－剝離層
完成粘接層的涂布及剝離紙復(fù)合的設(shè)備如圖4所示。
圖4 涂布、復(fù)合機(jī)工作原理
1－防粘紙放卷 2、4－復(fù)合輥 3－收卷 5－干燥 6－涂布 7－pet全息圖 8－放卷
（2）熱沖壓轉(zhuǎn)印法熱沖壓轉(zhuǎn)印技術(shù)由制造轉(zhuǎn)印模和熱沖壓轉(zhuǎn)印兩個(gè)工序組成。制造轉(zhuǎn)印模是以精密模壓機(jī)生產(chǎn)的卷筒模全息圖為基礎(chǔ)，由復(fù)合機(jī)來完成的。首先需要在模壓全息圖的片基上表面復(fù)合一層離型層和一層基底材料。一般來說，離型層材料應(yīng)是一種具有離型性、成模性和粘合性的樹酯，基底材料通常采用pet。然后，在模壓全息圖的金屬反射層上復(fù)上一層粘合層，這層材料通常選用一種具有特殊性能的熱固性樹脂。整個(gè)轉(zhuǎn)印膜的構(gòu)造如圖5所示。
熱沖壓轉(zhuǎn)印是由專用的設(shè)備完成的，它的工作過程是：利用光電定位裝置，轉(zhuǎn)印膜上的全息圖與被轉(zhuǎn)印材料重合并精確定位。然后用加熱的金屬模向下沖壓，使熱固性樹脂與被轉(zhuǎn)印的材料粘合在一起，同時(shí)使離型層以下部分與基底分離。圖6給出了轉(zhuǎn)印過程的原理圖。
圖5 轉(zhuǎn)印膜構(gòu)造
1－基底 2－離型層 3－全息圖層 4－金屬反射層 5－粘合層
圖7是一臺(tái)熱沖壓設(shè)備的工作過程示意圖。
這樣，由全息照相、電鑄金屬模版、模壓復(fù)制和熱沖壓轉(zhuǎn)印四個(gè)部分的有機(jī)組合，就形成了一條高效率的大規(guī)模模壓全息產(chǎn)品生產(chǎn)線。
轉(zhuǎn)印機(jī)主要有兩種機(jī)型，即平壓型轉(zhuǎn)印機(jī)和輥壓型轉(zhuǎn)印機(jī)，其工作原理如圖8所示。
無論采用哪種機(jī)型，都應(yīng)在100～200 oc的溫度下在1s左右的時(shí)間內(nèi)完成轉(zhuǎn)印過程。輥壓型轉(zhuǎn)印機(jī)主要用于大批量復(fù)制的場合。
把全息箔轉(zhuǎn)印到包裝紙上的注意事項(xiàng)：
圖6 轉(zhuǎn)印工作原理
1－加熱沖膜 2－轉(zhuǎn)印膜 3－被轉(zhuǎn)印材料 4－pet基底 5－離型層、全息圖 6－粘合層
（1）紙的選擇 應(yīng)使用經(jīng)過涂料處理的具有光滑表面的紙。涂料所含成分為：漿、粘土、碳酸鈣及二氧化鈦，將涂覆上述涂料的紙通過一個(gè)加熱至240～270 oc的輪壓鼓壓過（此鼓通常用鎘制，直徑約2．44m，表面高度拋光）。處理后的紙，表面光滑，有光澤，且保持了紙的氣孔。在燙印過程中必須排去紙與箔間的氣體，否則全息會(huì)起泡，也不易從負(fù)載背底脫落，且不易粘牢在紙上，故排除氣泡是重要的。
（2）熱燙印機(jī) 為保證燙印效率和質(zhì)量，需裝有驅(qū)動(dòng)全息箔的精確控制系統(tǒng)。通常用一臺(tái)小功率激光器并配合微處理器來實(shí)現(xiàn)對(duì)位的。
即使箔上的全息圖排列不規(guī)則、不等距，也能使全息圖對(duì)準(zhǔn)壓模精確就位。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志是小的三角形，在模壓全息圖時(shí)，它們就與全息圖一起制作在箔卷上。
圖7 熱沖壓設(shè)備工作原理
1－包裝物 2－模壓全息圖 3－收片滾筒 4－金屬?zèng)_壓模
全息燙印的壓模，要激活粘性膜，將箔粘牢在紙上。其內(nèi)部加熱元件的功率約為5kw，壓模導(dǎo)熱性要好，分布要均勻，通常用黃銅制作，表面高度拋光，為防止在高溫下其表面受空氣腐蝕，已發(fā)展一種工藝，在黃銅表面鍍一層保護(hù)膜，它還可使熱量分布更加均勻。
圖8 轉(zhuǎn)印機(jī)的類型
1－加熱板 2－模版 3－轉(zhuǎn)印箔 4－被轉(zhuǎn)印材料 5－工作臺(tái)
一次性使用透射／反射型模壓全息標(biāo)識(shí)
透射／反射全息圖（see though holograms）的成像原理如圖9所示。圖中作為全息圖工作原功能層b是一層高折射率介質(zhì)層，它和紙折射率和保護(hù)層a構(gòu)成了lh單層膜系。利用傳統(tǒng)的熱壓工藝，可在這種復(fù)合材料上形成高質(zhì)量的浮雕全息圖。工藝的第二步是在浮雕全息圖的背面涂布一層透明膠。這樣形成的膜壓全息圖無需鍍鋁，可在透射和反射方向的很大角度范圍內(nèi)觀察到明亮而清晰的再現(xiàn)像。
圖9 透射／反射全息圖成像原理 圖10 透射／反射全息的透射成像
在圖9中，將透射／反射全息圖粘附在表面帶有印刷圖案的商品上，在全息圖的±1級(jí)衍射范圍內(nèi)，可以觀察到由光束2形成的彩虹全息像和由光束3形成的背景圖案組成的2d／3d圖像；而在全息圖的衍射范圍之外，雖然觀察不到全息圖再現(xiàn)像，但仍可以看到襯底上的清晰的印刷圖案。當(dāng)襯底上的印刷圖案和全息圖的再現(xiàn)像互相配合時(shí)，可達(dá)到別具一格的藝術(shù)效果。如果按圖10的方式將透射／反射全息圖粘附在透明物體（如玻璃容器）上，則可以透過窗口觀察到全息圖明亮的透明像（虛像或?qū)嵪瘢?br> 制造透射／反射模壓全息圖的關(guān)鍵是合理選擇a／b膜系的材料組合。對(duì)保護(hù)層來說，要求材料具有良好的透明性、成膜性、耐磨性及物化穩(wěn)定性；對(duì)功能層有良好的熱可塑性外，最重要的一點(diǎn)是，要求a／b膜系的折射滿足（r=n1/n2）具有較大的值。從原理上說，r值越大，衍射像越明亮，能同時(shí)觀察到全息圖像及背景圖案的范圍越大。
透射／反射全息圖除了能產(chǎn)生廣角的全息／印刷合成像的效果，它的一個(gè)更大的優(yōu)點(diǎn)在于具有可靠的防偽性能，a／b膜系的適當(dāng)構(gòu)成，或者將單層lh膜系變?yōu)槎嗄は担僧a(chǎn)生真正一次性使用效果，這是完全無法復(fù)制的。從這個(gè)意義上說，透射／反射型模壓全息圖將成為一代新型的全息防偽產(chǎn)品。
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