一种无缝宽幅全息模压母版的制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种全息模压母版的制备方法， 特别涉及一种无缝宽幅全息模压母版 的制备方法。 【背景技术】
全息摄影技术具有三维立体效果好、 色彩斑谰绚丽以及动态周视等别具一格的特 色， 因此自问世以来引起了广泛关注。随着全息技术的飞速发展， 模压全息技术也应运而 生， 它是一种集光学、 电子机械、 表面化学、 工艺美术及浮雕印刷等多学科于一体的综合性 现代高新技术。模压全息产品具有功能独特、 价格低廉、 可自动化大批量生产、 应用领域十 分广泛的优点， 主要用于防伪及其包装方面。
模压全息技术的最重要工序之一是制作全息模压模板， 模压全息产品大批量生产 过程中， 要求全息模压模板具有较大的尺寸， 即宽幅全息模压模板。 现有技术宽幅全息模压 模板的制作方法是通过拼版机将小尺寸的全息模压模板上的全息图形直接压印到塑料片 材上， 再将塑料片材金属化后进行电铸， 得到宽幅全息模压母版， 经翻铸后得到宽幅全息模 压模板。
但是， 现有技术中， 通过拼版机制作的宽幅全息模压母版上会存在拼版时留下的 版缝， 且该版缝可通过肉眼观察到。采用该宽幅全息模压母版制备的全息模压产品上会相 应的存在版缝以及图文不连续， 严重影响了产品的品质。 【发明内容】
为了克服现有技术中制备的宽幅全息模压母版上存在版缝的缺陷， 本发明公开了 一种无缝宽幅全息模压母版的制备方法， 通过该制备方法制备的宽幅全息模压母版上无版 缝。
本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法， 包括 ：
a、 在 基 材 上 涂 覆 涂 料， 形成涂料层 ； 其 中， 所 述 涂 料 的 粘 度 在 25 ℃ 时 为 1000-3000mPa·s ；
b、 将表面具有全息纹路的小块拼版组合， 形成所需的全息图纹 ； 采用组合后的小 块拼版在涂料层上压印所述全息图纹， 然后静置 0.5-2h， 得到涂料图纹层 ；
c、 将所述涂料图纹层固化， 得到全息图纹层 ；
d、 对全息图纹层表面进行金属化， 形成金属层， 得到无缝宽幅全息模压母版。
通过本发明公开的方法制备的无缝宽幅全息模压母版上， 不存在常规拼版压制后 留下的版缝， 并且通过该方法制备的无缝宽幅全息模压母版的尺寸不受限制。 同时， 该方法 工艺简单， 有利于大规模工业化应用。 【具体实施方式】
为了使本发明所要解决的技术问题、 技术方案及有益效果更加清楚明白， 以下对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法， 包括 ：
a、 在 基 材 上 涂 覆 涂 料， 形成涂料层 ； 其 中， 所 述 涂 料 的 粘 度 在 25 ℃ 时 为 1000-3000mPa·s ；
b、 将表面具有全息纹路的小块拼版组合， 形成所需的全息图纹 ； 采用组合后的小 块拼版在涂料层上压印所述全息图纹， 然后静置 0.5-2h， 得到涂料图纹层 ；
c、 将所述涂料图纹层固化， 得到全息图纹层 ；
d、 对全息图纹层表面进行金属化， 形成金属层， 得到无缝宽幅全息模压母版。
上述制备方法中， 选用的基材为本领域常用的各种基材， 如可以为聚甲基丙烯酸 甲酯 (PMMA)、 聚碳酸酯 (PC)、 聚酯 (PET) 中的一种。基材的厚度没有太大限制， 可以为 0.2-2.0mm。 上述基材均可通过商购得到， 如 GE 公司生产的厚度为 0.3mm 的聚碳酸酯 (PC)。
上述在基材上涂覆涂料的方法为本领域技术人员所公知的方法， 如可以采用旋涂 或辊涂等。采用旋涂时， 旋涂条件为 ： 旋转速度为 500-1000rpm， 涂布时间为 5-20s。也可以 采用线棒涂布器直接进行涂覆。得到 0.5-2um 厚的涂料层。发明人发现， 在基材上形成的 涂料层在上述范围内能保证形成全息图案的精度， 并且有利于版缝的消除。上述涂料层的 厚度可以通过控制在基材单位面积上涂覆涂料的量来控制。 根据本发明， 上述涂覆过程中所采用的涂料可以为 UV 光固化涂料。上述 UV 光固 化涂料没有太大要求， 可采用本领域常用的各种 UV 光固化涂料， 只需使该 UV 光固化涂料的 粘度在 25℃时为 1000-3000mPa· s， 优选情况下为 2000-2500mPa· s。上述涂料的粘度均为 在 25℃时的涂料粘度。
上述在涂料层上拼版压印全息图纹的方法为本领域常用的方法， 如采用拼版机将 表面具有全息图纹的小块拼版组合， 形成完成的全息图纹。 上述小块拼版的尺寸没有要求， 如可选用 4×4cm 的小块拼版。然后将表面具有涂料层的基材置于拼版机中， 使涂料层朝向 拼版上的全息图纹面。所述小块拼版组合过程中， 控制拼版精度为 0-0.2mm， 优选为控制拼 版精度为 0-0.1mm。 在涂料层上压印全息图纹的方法为 ： 调节拼版机压力为 0.1-1Mpa， 在温 度为 50-80℃下压印为 1-10s。优选为调节拼版机压力为 0.4-0.6Mpa， 在温度为 60-70℃下 压印为 3-6s。通过上述拼版机压印后即在涂料表面形成了全息图纹。在本发明中， 上述拼 版精度可定义为将小块拼版组合后， 相邻的两个小块拼版之间的缝隙的宽度。
然后， 静置 0.5-2h， 优选为 1-1.5h。该静置处理可以直接在常温下进行。
静置后得到涂料图纹层。然后将涂料图纹层固化。将涂料图纹层固化的方法为本 领域常用的各种对涂料进行固化处理的方法， 如可以在 FUSION 公司生产的 F300 紫外固化 灯系统中进行， 固化条件为 ： 采用 2KW 的高压汞灯固化 5-30s。固化时， 拼版机中的小块拼 版可以仍处于与涂料接触的状态， 也可以与涂料脱离。上述涂料图纹层固化后即形成全息 图纹层。
根据本发明， 得到上述全息图纹层后还包括对全息图纹层表面进行金属化处理。 该金属化处理的方法为本领域常用的各种金属化方法， 如先在全息图纹层表面喷银， 得到 无缝宽幅全息模压母版前体， 然后电铸， 形成金属层， 得到无缝宽幅全息模压母版。
由于全息图纹层是通过涂料固化得到， 全息图纹层表面不导电。为了能使全息图 纹层表面导电， 以便于进行电铸， 所以通常需要先对全息图纹层表面进行喷银处理。 所述喷
银处理的目的是为了使全息图纹层表面能够导电。 所述喷银处理可采用本领域常用的方法 进行。
在全息图纹层表面喷银， 使其表面导电后， 即可进行电铸。 所述电铸的方法可以包 括将喷银处理后的无缝宽幅全息模压母版前体放入电铸液中作为阴极， 将需电铸的金属放 入电铸液中作为阳极， 接通电源。电铸之后， 即可得到无缝宽幅全息模压母版。
所述电铸液可以为本领域常用的各种电铸液， 可以为含有电铸金属的水溶性盐的 水溶液， 电铸金属的水溶性盐可以选自金属盐酸盐、 金属硫酸盐和金属有机酸盐中的一种 或几种。所述电铸金属的水溶性盐优选为氯化镍、 硫酸镍、 有机酸镍盐、 氯化铜、 硫酸铜、 有 机酸铜盐、 氯化铁、 硫酸铁、 有机酸铁盐、 氯化铬、 硫酸铬、 有机酸铬盐、 氯化锡、 硫酸锡、 有机 酸锡盐、 氯化锌、 硫酸锌、 有机酸锌盐、 亚硫酸金、 氰化金钾、 氰化银和氰化银钾中的一种或 几种。所述有机酸盐优选为氨基磺酸盐。
所述电铸液中还可以含有其它助剂， 例如酸和 / 或润湿剂。酸可以选自硼酸、 氨基 磺酸、 硫酸和盐酸中的一种或几种。润湿剂可以为现有的各种镀镍润湿剂， 如润湿剂 WT( 吉 和昌化工公司出品 ) 或十二烷基硫酸钠。所述酸优选为硼酸 ； 其它酸的用量使电铸溶液的 pH 值达到所需的范围内即可。
根据本发明， 电铸液为含有硼酸、 氯化镍和氨基磺酸镍的水溶液， 其中， 硼酸的含 量为 10-50 克 / 升， 氯化镍的含量为 1-10 克 / 升， 氨基磺酸镍的含量为 300-600 克 / 升 ； 所 述电铸的金属为镍。并且， 上述电铸液中还可以含有十二烷基硫酸钠和糖精钠。
所述电铸的条件为 ： 电流密度为 0.5-5A/dm2， 电铸时间为 120-600 分钟。优选为 ： 2 电流密度为 2-4A/dm ， 电铸时间为 180-300 分钟。优选情况下， 电铸的条件还包括电铸温度 为 30-70℃， 优选为 40-60℃。得到厚度为 50-200um 的金属层， 上述金属层的厚度可以通过 控制电铸时间和电流强度来控制。
通常， 通过拼版机制备母版时， 各小块拼版之间的版缝极难消除。通过大量实验， 发明人发现， 通过本发明公开的方法制备无缝宽幅全息模压母版时， 虽然采用拼版机在涂 料上压印时仍会存在版缝， 但是， 本发明的发明人通过控制涂料的粘度， 并在压印全息图纹 后， 静置 0.5-2h， 通过涂料的自流平性能， 使拼版压印产生的版缝部分流平消除， 并且压印 于涂料表面的全息图纹不会产生变化。从而使金属化后的无缝宽幅全息模压母版上无版 缝， 通过该无缝宽幅全息模压母版制备的无缝宽幅全息膜上无版缝。提高了产品质量。通 过该方法制备无缝宽幅全息模压母版时， 其尺寸不受限制， 能极大的增加无缝宽幅全息膜 的尺寸。
根据本发明， 所述全息图纹层的厚度为 0.5-2um。 上述全息图纹层的厚度可通过控 制涂覆在基材表面涂料的厚度来控制。 虽然， 在基材上形成涂料层后会经过压印， 但该步骤 对涂料层的厚度影响较小， 在本发明中， 可以忽略不计， 直接认为涂料层的厚度即为形成的 全息图纹层的厚度。涂料层的厚度可以通过控制单位面积上涂覆涂料的量来控制， 该控制 方法为本领域技术人员公知的。
发明人发现， 涂料固化后形成的全息图纹层的厚度在上述范围内时， 对保持全息 图纹的纹路及版缝的流平十分有利。
本发明还公开了一种无缝宽幅全息模压母版， 该无缝宽幅全息模压母版通过上述 方法制备得到， 包括基材、 位于基材表面的全息图纹层和位于全息图纹层表面的金属层。优选情况下， 该无缝宽幅全息模压母版尺寸为 400mm×400mm-1500mm×1500mm。 相 比于现有技术中的各种无缝宽幅全息模压母版或者无缝宽幅全息膜， 本发明公开的方法制 备的无缝宽幅全息模压母版或者通过该无缝宽幅全息模压母版制备的无缝宽幅全息膜不 受尺寸的限制， 可以做到 400mm×400mm-1500mm×1500mm， 甚至更大， 突破了现有技术中的 无缝宽幅全息模压母版或者无缝宽幅全息膜的瓶颈。
根据本发明， 所采用的基材可以采用本领域常用的各种基材， 如可以为聚甲基丙 烯酸甲酯 (PMMA)、 聚碳酸酯 (PC)、 聚酯 (PET) 中的一种。 上述基材均可通过商购得到， 如 GE 公司生产的厚度为 0.3mm 的聚碳酸酯 (PC)。上述金属层含有镍。
同样， 通过本发明公开的方法制备得到大尺寸的无缝宽幅全息模压母版后， 可采 用该无缝宽幅全息模压母版制备大尺寸无缝全息膜。 制备方法可以为现有技术中常用的各 种方法， 如采用该无缝宽幅全息模压母版在塑料基材表面进行压印， 或者在基材表面涂覆 涂料， 然后在涂料表面进行压印， 再对涂料进行固化 ； 也可以在基材表面涂覆涂料， 然后对 涂料进行固化， 再在涂料表面进行压印即可。
压印的方法包括在模压机上将无缝宽幅全息模压母版上的全息图纹转移到待形 成全息图纹的材料的表面上， 形成无缝宽幅全息膜。所述模压的温度可以为 40-200℃， 优 选为 100-160 ℃， 模压的压力可以为 50-400MPa， 优选为 200-300MPa， 模压的速度可以为 10-100 米 / 分钟， 优选为 20-50 米 / 分钟。 通过本发明公开的方法制备无缝宽幅全息模压母版， 能克服现有技术不能实现大 尺寸和无缝的瓶颈， 实现全息模压母版具有非常大的尺寸， 同时表面无版缝。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例 1
本实施例用于说明本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法。
取 1200mm×1200mm 的聚酯膜基材 (GE 生产的 PC 膜， 厚度为 0.3mm)， 在其表面采用 线棒涂布器涂覆 UV 光固化涂料 (25℃时的粘度为 1200mPa·s)， 形成 0.8um 厚的涂料层。
将表面具有涂料层的基材置于拼版机中， 小块拼版的大小为 3×7cm， 拼版精度为 0.2mm， 调节压力为 0.8Mpa， 温度为 75℃， 压印时间为 8s， 在涂料表面拼版压印全息图纹， 然 后在常温下静置 1.6h， 得到涂料图纹层。
将表面具有涂料图纹层的 PET 基材置于紫外固化灯系统 (FUSION 公司生产的 F300 紫外固化灯系统 ) 中， 采用能量为 2KW 的高压汞灯固化 20s。得到全息图纹层。
对全息图纹层进行喷银处理， 得到无缝宽幅全息模压母版前体， 然后将无缝宽幅 全息模压母版前体放入电铸液中作为阴极， 将需电铸的金属放入电铸液中作为阳极， 接通 电源， 进行电铸。
电铸液含有为 500g/L 的氨基璜酸镍、 8g/L 的氯化镍、 40g/L 的硼酸、 0.1g/L 的十二 2 烷基硫酸钠和 0.2g/L 的糖精钠。调节电铸电流密度为 4.5A/dm ， 在 65℃下电铸 400 分钟， 得到 160um 厚的镍金属层。
得 到 无 缝 宽 幅 全 息 模 压 母 版 S1， 其 中 基 材 厚 度 为 0.3mm， 全息图纹层厚度为 0.8um， 金属层厚度为 160um。肉眼观察母版无版缝， 且全息纹路清晰。
实施例 2
本实施例用于说明本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法。
取 1500mm×1500mm 的聚酯膜基材 ( 佛山杜邦鸿基薄膜有限公司生产的 PET 膜， 厚 度为 1mm)， 在其表面采用线棒涂布器涂覆 UV 光固化涂料 (25℃时的粘度为 2700mPa· s)， 形 成 1.2um 厚的涂料层。
将表面具有涂料层的 PET 基材置于拼版机中， 小块拼版的大小为 3×7cm， 拼版精 度为 0.1mm， 调节压力为 0.2Mpa， 温度为 55℃， 压印时间为 3s， 在涂料表面拼版压印全息图 纹， 然后在常温下静置 0.8h， 得到涂料图纹层。
将表面具有涂料图纹层的 PET 基材置于紫外固化灯系统 (FUSION 公司生产的 F300 紫外固化灯系统 ) 中， 采用 2KW 的高压汞灯固化 10s。得到全息图纹层。
对全息图纹层进行喷银处理， 得到无缝宽幅全息模压母版前体， 然后将无缝宽幅 全息模压母版前体放入电铸液中作为阴极， 将需电铸的金属放入电铸液中作为阳极， 接通 电源， 进行电铸。
电铸液含有为 350g/L 的氨基璜酸镍、 4g/L 的氯化镍、 20g/L 的硼酸、 0.1g/L 的十二 2 烷基硫酸钠和 0.2g/L 的糖精钠。调节电铸电流密度为 3A/dm ， 在 35℃下电铸 150 分钟， 得 到 80um 厚的镍金属层。
得到无缝宽幅全息模压母版 S2， 其中基材厚度为 1mm， 全息图纹层厚度为 1.2um， 金属层厚度为 80um。肉眼观察母版无版缝， 且全息纹路清晰。 实施例 3
本实施例用于说明本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法。
取 800mm×800mm 的聚碳酸酯膜基材 ( 佛山杜邦鸿基薄膜有限公司生产的 PC 膜， 厚 度 为 0.5mm)， 在 其 表 面 采 用 线 棒 涂 布 器 涂 覆 UV 光 固 化 涂 料 (25 ℃ 时 的 粘 度 为 2400mPa·s)， 形成 1.5um 厚的涂料层。
将表面具有涂料层的 PET 基材置于拼版机中， 小块拼版的大小为 3×7cm， 拼版精 度为 0.8mm， 调节压力为 0.5Mpa， 温度为 62℃， 压印时间为 5s， 在涂料表面拼版压印全息图 纹， 然后在常温下静置 1.2h， 得到涂料图纹层。
将表面具有涂料图纹层的 PET 基材置于紫外固化灯系统 (FUSION 公司生产的 F300 紫外固化灯系统 ) 中， 采用 2KW 的高压汞灯固化 15s。得到全息图纹层。
对全息图纹层进行喷银处理， 得到无缝宽幅全息模压母版前体， 然后将无缝宽幅 全息模压母版前体放入电铸液中作为阴极， 将需电铸的金属放入电铸液中作为阳极， 接通 电源， 进行电铸。
电铸液含有为 400g/L 的氨基璜酸镍、 6g/L 的氯化镍、 30g/L 的硼酸、 0.1g/L 的十二 2 烷基硫酸钠和 0.2g/L 的糖精钠。调节电铸电流密度为 3A/dm ， 在 50℃下电铸 200 分钟， 得 到 120um 厚的镍金属层。
得 到 无 缝 宽 幅 全 息 模 压 母 版 S3， 其 中 基 材 厚 度 为 0.5mm， 全息图纹层厚度为 1.5um， 金属层厚度为 120um。肉眼观察母版无版缝， 且全息纹路清晰。
实施例 4
本实施例用于说明本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法。
取 1000mm×1000mm 的 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 膜 基 材 ( 奥 美 光 学 有 限 公 司 生 产 的 PMMA 膜， 厚度为 1mm)， 在其表面采用线棒涂布器涂覆 UV 光固化涂料 (25 ℃时的粘度为 2100mPa·s)， 形成 1.2um 厚的涂料层。
将表面具有涂料层的 PET 基材置于拼版机中， 小块拼版的大小为 3×7cm， 拼版精 度为 0.6mm， 调节压力为 0.5Mpa， 温度为 65℃， 压印时间为 5s， 在涂料表面拼版压印全息图 纹， 然后在常温下静置 1.2h， 得到涂料图纹层。
将表面具有涂料图纹层的 PET 基材置于紫外固化灯系统 (FUSION 公司生产的 F300 紫外固化灯系统 ) 中， 采用能量为 2KW 的高压汞灯固化 25s。得到全息图纹层。
对全息图纹层进行喷银处理， 得到无缝宽幅全息模压母版前体， 然后将无缝宽幅 全息模压母版前体放入电铸液中作为阴极， 将需电铸的金属放入电铸液中作为阳极， 接通 电源， 进行电铸。
电铸液含有为 450g/L 的氨基璜酸镍、 5g/L 的氯化镍、 35g/L 的硼酸、 0.1g/L 的十二 2 烷基硫酸钠和 0.2g/L 的糖精钠。调节电铸电流密度为 3A/dm ， 在 50℃下电铸 210 分钟， 得 到 140um 厚的镍金属层。
得到无缝宽幅全息模压母版 S4， 其中基材厚度为 1mm， 全息图纹层厚度为 1.2um， 金属层厚度为 140um。肉眼观察母版无版缝， 且全息纹路清晰。
对比例 1
本对比例用于对比说明本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法。 无缝宽幅全息模压母版的制备方法与实施例 3 相同， 不同的是 ： 聚碳酸酯膜基材 的尺寸为 400mm×400mm ； 并且， 在涂料表面拼版压印全息图纹后， 不经过静置处理， 直接固 化。
得到宽幅全息模压母版 D1， 通过肉眼观察发现母版上存在明显的版缝。
对比例 2
本对比例用于对比说明本发明公开的无缝宽幅全息模压母版的制备方法。
无缝宽幅全息模压母版的制备方法与实施例 3 相同， 不同的是 ： 所采用的 UV 光固 化涂料在 25℃时的粘度为 800mPa·s。
得到宽幅全息模压母版 D2， 通过肉眼观察发现母版上无版缝， 但全息图案比较模 糊。
通过本发明公开的方法制备无缝宽幅全息模压母版， 能克服现有技术不能实现大 尺寸和无缝的瓶颈， 实现全息模压母版具有非常大的尺寸， 同时表面无版缝。
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