1、概述
随着技术的发展和人民生活水平的提高，防伪技术在各种商品流通中得到广泛使用而且已成为一种新兴产业。由于商品经济的发展，在我国防伪技术越来越受到人们的重视。现代防伪技术涉及物理、化学等多门学科，包括材料、光学、信息诸多新技术。目前实际使用最广泛的反射式镀铝合全息薄膜防伪标贴早利用镀铝膜的高反射和光栅条纹的衍射效应，结合激光全息技术制备的。从20世纪80年代中后期起这尖制品就开始被研制和应用，十多年来随着知识的变通和技术的发展，它的防伪功能已逐步更新丧失殆尽，鉴于这种情况，有必要研究和开发新的科技含量高的技术制备难以仿冒的防伪制品。利用总价现有的制备设施和技术，以高折射透明介质薄膜来替换镀铝薄膜，制作透明激光全息防伪薄膜是较为简单和高效的方法。 以高折射率透明介质薄膜替换镀铝薄膜的技术，一般采用物理蒸底或溅射镀硫化锌等高折
射率的材料，具有很好的光学特性和防伪特性，被较多应用于类似身份证、护照等重要证明文件。但沉积速率很低，制作成本高，难于推广到变通的日常消费品。采用溶胶-凝胶方法制备高折射率的材料，用化学涂布成透明薄膜，具有同样的光学特性和防伪效果，且加工方便制备成本低，还能适用于大面积的防伪制品的需求。
透明激光全息防伪薄膜能让观察者在变换视角的过程中，在透明的塑料薄膜（PET、OPP等）上看到明显的全息图像，以激光全息摄影技术拍摄所需要表现的物体，用光雕和电铸手段将全息图像制到金属镍的模版上。全息图像以光栅条纹的形式被保留在孔洞尺寸和孔洞率可调、具有纳米结构的TiO2的高折射率材料上。金属模版上全息图像的再现和记录的效果、介质材料本息的光学性质以及介质材料与基底材料的光学匹配都将决定整个防伪制品的品质。
2、透明激光全息防伪膜特点与优点
2.1透明激光全息防伪膜具有以下特：（1）、很好的透光性，不影响被防伪物的表观形象，变换角度后能清楚地看到防伪膜上的激光全息防伪图案。（2）、激光全息防伪信息层纳米颗粒之间形成立体网络并镶嵌在基膜上，具有很好的耐磨性。（3）、该防伪膜可适用
于一次性整体包装，免去以往镀铝标签手工粘贴的烦琐。它适用于多种产品的外包装和身份证、护照以及其它证件、证券、票据等等被防伪物的防伪。（4）、透视激光全息防伪膜膜系简单，纳米材料涂布成膜，具有成本低，适合大规模生产，并且可以很容易鉴别真伪的特点。（5）、超能防伪标识，其表层防伪膜是在无透明衬底上由每平方厘米（防爆钟1×105～5×105）个透气透水的微孔组合的乳白图案构成，而不是印刷、套印。
2.2 优点在于： ①由于涂布在薄膜基层上的是高折射率的有机树脂膜，因此这种透明激光全息膜能够直接用于塑封和表面加工，扩大了其应用领域。 ②由于采用比无机介质更便宜的高折射率有机树脂，因而全息膜的材料成本大大降低，而且有机树脂与有机薄膜基底的结合更为牢固。 ③由于涂布在有机薄膜上的高折射率有机树脂比无机介质更为致密、平整，可有效降低光的散射，提高膜层反射效率，因此这种透明防伪膜形成的激光全息图案更亮、更清晰，有利于消费者明确地辨认。
3、TiO2透明薄膜工艺技术
3.1、TiO2薄膜的制备
2硅酸铝纤维毡
纳米结构的TiO2透明薄膜采用溶胶-凝胶方法制备。溶胶-凝胶是制备新材料的一种好方法，国内外对此多有报道，并有一些成熟的理论和模型，但对再现全息激光图像的应用几乎还没有。体现全息图像的油印机条纹是用激光微雕的方法预先制好，并复制到金属镍板上，再在专用的模压机上将光栅条纹复制到TiO2薄膜上，在薄膜上完整地再现全息图像。在TiO2薄膜上全息图像的光学现象和作用与纳米结构有关。溶胶-凝胶方法适合化学镀膜，在化学镀膜过程中完成关于TiO2薄膜的制备。利用溶胶-凝胶方法可以对材料的组分、配比以及形成的薄膜的颗粒、骨架、孔洞等微结构进行调控，以获得所需要的各方面的特性，包括适应制作透明激光全息薄膜的光学特性。下面对TiO2薄膜制作及影响其特性的有关因素进行介绍。
防伪薄膜为双层结构（图1）基底层为聚丙烯薄膜（BOPP）或取胜酯薄膜（PET），上层为信息层即带有光栅条纹的TiO导演椅2薄膜。TiO2薄膜的制备分两步进行。第一步配制TiO2溶液，选用金属钛的有机醇盐-钛酸丁酯为前驱体，以乙醇或乙酯为溶剂，加入催化剂。钛酸丁酯经水解和缩聚反应最终生成TiO2薄膜。 溶胶过程可以在室温下进行。为使溶胶反应均匀可适当搅拌。
利用专用的辊镀设备将TiO2无纺布挂历溶液均匀地涂布到基底上实施制备TiO2溶液过程的第二步，也有人把它称为化学镀膜，溶胶过程在此基本完成，这个过程采用的辊镀设备是印刷包装行业中常用的凹版网纹涂布设备。网纹辊上有规则分布的凹孔将已配制好的溶胶均匀地带上，通过与压下的橡胶辊的接触和挤压，把溶胶转移到塑料基底上。此时凝胶过程开始载有溶胶的塑料薄膜被以5-10m/min的速度送入烘道，烘道的温度80-100℃薄膜在烘道中保留的时间为1-3min。在这段时间里TiO2薄膜的制备过程基本完成。
用激光雕刻的方法将全息图像预先制备好，并复制到金属镍版上，称为工作模版。工作模版被安装在专用的模压设备的版辊上，送料辊和压辊将溶胶-凝胶制备的ee22TiO2薄膜连同塑料基底一起送入并通过版辊和压辊的交会处。送料和通过交会处的速度10-20m/min，压制温度80-100℃，压力2-4kg/cm2。在版辊和压辊的共同作用下，模版上的光条纹被转印到薄
膜上，完成了压制光栅条纹的过程，全息图像随即在薄膜上显现出来，对原先塑料基底的透明度几乎没什么影响。影响TiO2透明激光全息薄膜性能的主要因素除膜第的光学设计和匹配外还有材料的结构和特性。
3.2、纳米结构TiO2薄膜的制备
纳米结构TiO2薄膜的制备亦即凝胶过程在涂敷成膜和稍后的烘烤过程中进行。将TiO2溶胶均匀地涂敷于基底薄膜上，然后以一定的速度送入并穿过烘道。烘道的温度必须控制在一定的范围内。在知当的温度下使原来没有反应充分的溶胶可以继续完成水解和缩聚的反应；由于温度和作用溶胶中的溶剂继续挥发，凝胶过程开始。凝胶的结果形成一个具有纳米结构的多孔聚合物网状凝胶薄膜。溶胶的涂敷量决定了薄膜的基本厚度。烘烤温度和时间决定了凝胶反应的完善程度，对最终形成优良的薄膜有着十分关键的影响。
具有纳米结构的TiO2薄膜，在其表面复制用激光微雕技术刻制的特定的光栅条纹，能够清晰地体现出全息图像，可用作防伪材料。选用钛酸丁酯作为溶胶-凝胶的前驱体，通过控制参加反应的水和催化剂，调节颗粒的薄膜的结构，使薄膜的折射率保持在1.8；透射率在自动供水系统90％以上。再现全息图像的效果与膜层的光学匹配有关，兼顾到薄膜的厚度分别以1um和
10um为宜。正弦波状的光栅及100nm的光栅深度对全息图像的再现也是非常重要。衍射效果与入射光或视角角度有关，当入射光大于60°衍射效果最明显。
3.3光学性质
信息层是被涂布到塑料薄膜上的一层溶胶-凝胶TiO2薄膜，具有多孔网络结构。该薄膜由骨架和孔洞均匀分布而成，折射率由孔洞率来决定。当孔洞的尺寸远小入射光的波长时，可用零级有效介质理论来计算这种纳米多孔薄膜的折射率：这里分别为薄膜、骨架和孔洞填充介质的折射率，Vp为薄膜内部的孔洞率。
溶胶-凝胶的前驱体是决定折射率大小的前提。催化剂对薄膜结构也有重要的影响，对膜的折射率也产生影响。另外薄膜的光学厚度与折射率有相对应的关系，并同时受凝胶时热处理时间和温度和影响。
4、应用举例
透明激光全息防伪膜不仅可用作透明防伪标记，而且使得激光全息防伪技术扩充至烟、酒
、化妆品、保健品、食品、服装等商品的整体机械化防伪包装以及证件、证券、票据以及各种智能磁卡等的防伪。
4.1激光全息图像伪商标
不干胶型激光全息图像防伪商标使用非常方便，对贴标机械的适应性较好，由于不同涂抹胶水及其它胶粘剂，所以在生产线上使用不会出现污渍，尤其用于较高档发的包装，效果更为明显。这种商标目前用量也最大。但它有一个致命的缺点是可以反复使用，从下位置揭下后可以被完整地粘到另一个位置上，使一些不法之徒可以利用旧的包装及商标制假，因而影响了防伪效果。从防伪的角度考虑，该类商标不宜作为防伪商标使用。防揭型激光全息图像防商标的开发弥补了不干胶型激光全息图像防伪商标的缺陷，它只能一次性使且，当从包装上揭下来时，其上的图像已面目全非，不能再次使用。目前许多企业已在开发防揭型激光全息图像防伪商标，这种商标是包装领域最有发展前途的一种防伪商标。烫印型激光全息图像防伪标识是一处根本不能揭下来的激光防伪商标，它能够被牢固完整地粘到被包装件上，与被包装件形成一体。如果能够合理地选择粘合的位置，其防伪效果会优于上面两种类型的防伪效果。对激光全息图像防伪商标进行加密可行极大地增强防伪效
果。目前使用的加密方法主要有图像模糊处理法，莫尔条纹法，雠氏变换频谱法，密码法等。这些加密方法的使用，极大地提高了激光全息图像防伪商标的技术含量，其中有引起加密方法具有极高的不可识别性，能很好地达到防伪的目的。
4.2在烟包印刷中的应用
透明激光全息防伪膜采用不镀铝透明介质及多层膜系列结构制作，其整体效果非常好，镭射图案清晰明亮，又保证了较好的透明度，满足了市场的要求。在烟包上应用较多的有两种技术透明全息转移和透明烫印技术。激光全息材料以其防伪、夺目和新颖等优点已成为现代烟包装市场的亮点。
5、总结
目前常用的激光全息防伪膜材料是在有机膜上涂布粘接层再经真空镀铝而形成，不足之处在于蒸铝后为不透明材料，既不能用于商品的整体包装，也不能用于证件、证券、票据以及各种智能磁卡等整体防伪，使得其应用领域大大受到限制，同时用它作防伪标记时只能用手工贴到被防伪物上，无法机械化，具有纳米结构的TiO2薄膜成为了新型防伪膜必不可
少的材料，在制造透明防伪膜中得到广泛的应用；透明激光全息防伪膜从根本上解决了上述不足之处，因而不仅可用作透明防伪标记，而且使得激光全息防伪技术扩充至烟、酒、化妆品、保健品、食品、服装等商品的整体机械化防伪包装以及证件、证券、票据以及各种智能磁卡等的防伪。因此该技术具有广阔的应用前景。
参考文摘：
《科技成果-透明激光全息防伪膜》，中国高校-企业合作网
倪星元 张志华等《具有纳米结构的TiO2薄膜透明全息防伪薄膜》，真空科学与技术学报，2004.12
倪星元 张志华等《透明全息防伪薄膜光学性质研究》，同济大学波耳固体物理研究所，200092
刘守 张向苏 《激光模压全息术的新应用》，塑料包装，1998年第8卷第4期
芳芳 《激光全息防伪技术在烟包印刷中的应用》，光机电信息，Nvo.2005
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