再造全息圖再復(fù)制技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究與工藝探索

吳　江　車愛香

摘要:本文利用全息圖像再復(fù)制技術(shù),使用PVC、PET激光全息膜,經(jīng)過一系列化學(xué)處理,再進(jìn)行電鑄翻制,成為全新的全息圖銀版。分析了該技術(shù)的工藝流程。由于翻鑄靈活,可應(yīng)用于不同圖案的拼制,是一種快速得到全息母版的方法,且生產(chǎn)成本較低,操作工藝簡(jiǎn)單,具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞:再造全息圖 再復(fù)制 翻制

0 引言

激光全息模壓技術(shù)在最近二十年得到了飛速的發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。由于技術(shù)進(jìn)步使得制造成本有了大幅下降,但一塊全息母版的成本仍然很高,且一旦生成一塊母版,其圖案是固定不變的。而本文介紹的實(shí)驗(yàn)是利用模壓全息膜經(jīng)過再復(fù)制,從而得到與原圖一致的全息母版,并且可以將任意不同圖案經(jīng)過拼接而得到各種組合圖案。顯然,這是一種人為的組合圖案的方法,在沒有昂貴的激光制版設(shè)備的前提下的一種圖案復(fù)制技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)有較好的圖像效果,已在生產(chǎn)中得到應(yīng)用,同時(shí)仍在不斷完善工藝流程,也希望借此能找到效果更好、工藝更簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性更高的復(fù)制技術(shù)。

1 激光全息膜的前期處理

1.1 激光全息膜的生產(chǎn)工藝 整個(gè)激光全息膜的主要生產(chǎn)流程是:用制好的激光全息母版,經(jīng)過Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代電鑄復(fù)制,得到能用于模壓的工作版。根據(jù)模壓機(jī)版輥的尺寸大小進(jìn)行裁剪,然后裝在模壓機(jī)的版輥上(必須要固定良好,不可產(chǎn)生移位)。穿好原膜(PVC膜或PET膜),待一切工序準(zhǔn)備妥當(dāng)后,視基材不同所需的模壓溫度不同,對(duì)模壓機(jī)進(jìn)行加溫。PVC膜大約為75°-125°,PET膜約155°-180°。加上適當(dāng)?shù)膲毫?在模壓機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)壓印過程中即可將工作版上的一組組干涉條紋(表現(xiàn)為各式圖案)轉(zhuǎn)移到基材(原膜)上,即得到與工作版上一一對(duì)應(yīng)的凹凸干涉條紋。待冷卻、定型后,即完成模壓工藝。之后對(duì)壓印膜進(jìn)行真空鍍鋁以及涂布粘接層(一種高溫粘合劑),最后形成終極產(chǎn)品,工藝流程圖見示意圖1。

當(dāng)然,這只是整個(gè)產(chǎn)品的主要生產(chǎn)工藝過程。在生產(chǎn)中,還必須考慮其他各方面因素的影響。例如操作熟練程度、工藝參數(shù)的控制、環(huán)境狀況等等,都會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。

2 復(fù)制前的處理

用于復(fù)版的膜通常是兩種,PVC或PET,也有用BOPP膜的。用PVC或BOPP膜來復(fù)制時(shí)通常不需要對(duì)原膜進(jìn)行前期處理,只做表面清洗,保持原膜干凈、平整。(本實(shí)驗(yàn)使用的是臺(tái)灣生產(chǎn)的PET燙印膜)。

燙印膜的主要涂層結(jié)構(gòu):

A——基材(PET膜)16μm厚

B——分離層

D——色層(全息圖像將模壓在此層上)

O——鍍鋁層

C——粘接層

這里,分離層B是在燙印時(shí)使載體A與被燙物分開之作用。其成分主要是蠟料,與有機(jī)溶劑按一定比例調(diào)合后均勻涂布在原膜上。色層D是一層復(fù)合樹脂,為了使?fàn)C印效果產(chǎn)生不同顏色,也可添加所需顏料。同時(shí),全息圖像的條紋也就是壓印在此層上。因此在處理時(shí),這一層的保護(hù)尤為重要。而鋁層(O)及粘接層(C,也稱背膠)是使全息產(chǎn)品產(chǎn)生反射效果及與被燙物高溫粘接,對(duì)于復(fù)制母版來說則沒有作用,是要處理掉的。

復(fù)制前先準(zhǔn)備一塊5mm厚的PVC膠板,寬度以模壓機(jī)版輥周長為寬度,并略大于其周長尺寸,長度為900mm。表面一定要非常平整,無任何凸起的粒點(diǎn),并徹底清洗干凈,晾干(不允許有任何油性物質(zhì))。

所選用的PET激光全息膜,除了確認(rèn)其圖案完整,無人為拼接及皺褶外,對(duì)衍射效率要有一個(gè)評(píng)估,越是刻蝕深的激光版,所生產(chǎn)出來的全息膜的衍射效率就越高,反之則低。在這一點(diǎn)上,除了使用專業(yè)的衍射效率測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量外,一般通過肉眼亦能作出大致判斷。這對(duì)于后面所生產(chǎn)出來的新母版非常重要。

將選擇好的PET膜裁剪好(四周略小于膠板尺寸10mm),由于薄膜非常薄(16μm),操作時(shí)要非常小心細(xì)致,不能將膜弄皺,否則復(fù)制出的母版上會(huì)留有瑕疵。

將膜平放于膠板光滑面上正中位置,用耐水強(qiáng)力單面膠帶將膜四周牢固地粘在膠板上,注意薄膜不可過于被拉緊,否則易變形,使得圖案失真。用一定比例的NaOH溶液浸泡待復(fù)制膜,大約20-30分鐘不等,視鋁層厚薄程度而異。待鋁層徹底脫落后用水反復(fù)清洗,直至無殘留的NaOH。再用去離子水沖洗幾次待用。至此,復(fù)制前的處理工作全部完成。

3 實(shí)驗(yàn)過程

本實(shí)驗(yàn)采用的鍍銀工藝是浸鍍。因?yàn)槊娣e較大,若采用噴鍍,由于銀鏡反應(yīng)常溫下的速度很快(通常在10-15秒鐘左右完成)極易造成鍍層不均勻而影響光柵效果,成功率較低。因此,采用浸鍍工藝。在鍍銀前需事先配制好鍍銀液及敏化液。(注意:所配制的鍍液要當(dāng)次用完。未用過的敏化液最多保留5日)

首先將敏化液以噴霧的方式均勻的噴于洗凈的復(fù)制膜上,此為增強(qiáng)還原性。大約20秒鐘后,用去離子水輕輕沖洗二次。這樣反復(fù)噴二次,按著將等量的A、B兩種鍍銀液迅速同時(shí)倒入容器中混合,待10秒鐘左右將整個(gè)復(fù)制膜迅速放入容器中,并均勻搖晃容器(不可過猛搖晃),使鍍液在反應(yīng)過程中均勻鍍于鍍件表面約10-25秒鐘。當(dāng)鍍液由黑色逐漸變?yōu)槟嗌珪r(shí)倒掉鍍液,并立即用清水輕輕沖洗表面(水流盡量柔和),經(jīng)過化學(xué)銀鏡反應(yīng),這時(shí)被鍍件表面即形成銀色光亮的鏡面效果,圖案隨之顯現(xiàn)出來。再用去離子水洗凈后即可放入電鑄槽進(jìn)行母版電鑄。

銀版的后期處理:

新復(fù)制出來的銀版表面會(huì)留下一層樹脂,即前面介紹的D層,隨著分離層B一同留在了銀版上。因此,根據(jù)所用原膜不同,新復(fù)制出的銀版的表面處理方式是不同的。一般PET膜復(fù)制出銀版后,其表面似有一層原先的色層樹脂,必須經(jīng)過化學(xué)處理加以去掉,否則該色層是不導(dǎo)電的,也不能再進(jìn)行后代復(fù)制。通常用普通的有機(jī)溶劑即可處理掉。而如果是用PVC膜或者是BOPP膜,則不能用有機(jī)溶劑處理。這兩種膜在生產(chǎn)全息膜時(shí)是沒有分離層的。因此復(fù)制出銀版后原膜不會(huì)分離,而是留在銀版上。在這種情況下需要用鹽酸與去離子水按4:1的比例浸泡銀版,大約20秒鐘待膜分離后拿出來用清水洗凈,則可以處理掉銀版表面的原膜層。

當(dāng)然,在使用這兩種方式來處理銀版時(shí),有一點(diǎn)是共同的,即必須非常小心仔細(xì)的處理,且不可碰傷表面銀層,必要時(shí)只能用長纖維棉花輕拭表面。一旦保護(hù)層或色層處理掉,則立即用水清洗干凈,這一步的處理是非常重要的一環(huán)。很多時(shí)候往往是由于這一環(huán)節(jié)的處理不當(dāng),而造成整個(gè)復(fù)制工藝的失敗。

新的銀版能否成功,電鑄過程中電鑄槽的調(diào)整也是十分重要的。槽液的pH值應(yīng)控制在3.3-4.5之間,若偏大則需補(bǔ)充氨基磺酸加以調(diào)整,若小于3.3,則需加去離子水加以稀釋。而硼酸則用布袋裝吊于槽液內(nèi),它起到補(bǔ)償平衡的作用。下槽前需對(duì)母版進(jìn)行鈍化處理,其作用是成型后使其剝離。方法是用0.5 %的重鉻酸鉀溶液噴于母版表面,停留約40秒鐘。用水沖洗后將銀版掛入槽內(nèi),連接上陰極(陽極為盛裝鎳扣的鈦藍(lán)),接通電流。在電鑄母版的初始30分鐘內(nèi)是不允許停電的,否則母版將報(bào)廢。30分鐘后電流由最初的0.5A/dm2開始,間隔一定時(shí)間調(diào)整一次。最終電流調(diào)至2.0A/dm2,之后大約經(jīng)過8小時(shí)的電鑄形成新的母版。以后可依據(jù)上述步驟重復(fù)電鑄,得到Ⅱ、Ⅲ代母版。這樣,整個(gè)電鑄過程就完成了,得到一塊全新的全息母版。

注意,整個(gè)電鑄處理過程中,只能使用電導(dǎo)率小于1μs/cm2的去離子水。如果版上有油污,也只能使用中性洗滌劑清洗,例如洗潔精。

3 結(jié)果分析

從本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果看,通過本方法能夠?qū)⑷⒛ど系膱D案經(jīng)過復(fù)制再生成為新的母版,并且可以通過拼接的方式,將不同造型圖案的全息膜進(jìn)行組合成所需要的圖案。只是在用全息膜拼制時(shí)注意拼縫的處理,鍍銀時(shí)應(yīng)減慢反應(yīng)速度,使得拼縫良好對(duì)接。

正常的激光全息原版的浮雕條紋的最大衍射效率為15%左右,由于在模壓過程中受到涂層材料、壓力、溫度等參數(shù)的影響,以及操作熟練程度等多方面的因素,全息模壓膜的衍射效率會(huì)有所下降,一般可以達(dá)到8%-10%。由于涂層材料及基膜都有一個(gè)固定的耐溫值,模壓溫度不可過于升高,在一定模壓溫度的條件下,盡量使用大一點(diǎn)的壓力,以使原膜上的全息干涉條紋盡量充分轉(zhuǎn)移至膜上,提高衍射效率。

實(shí)驗(yàn)過程中,我們發(fā)現(xiàn)比較而言,PET膜的復(fù)制效果要好于PVC膜或BOPP膜,因?yàn)镻ET膜的抗拉強(qiáng)度及平整度均為最佳,尤其以25~36μm之間最為理想。

總結(jié)起來,本實(shí)驗(yàn)方法有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn):①方法簡(jiǎn)便而實(shí)用。操作步驟非常簡(jiǎn)單,即原膜的前期處理、鍍銀母版的金屬化、鈍化、電鑄等。嚴(yán)格按照要求來操作。只要方法正確,我們的成功率都接近100%。同時(shí)已用于生產(chǎn)中部分全息母版的補(bǔ)充。②效果明顯。雖然復(fù)制版較原版的衍射效果會(huì)稍微低一點(diǎn),而彌補(bǔ)的手段就是母版的金屬化環(huán)節(jié),此工藝如果掌握得較好,處理得較熟練,那么,復(fù)制版與原版所生產(chǎn)出來的模壓膜產(chǎn)品的區(qū)別是不明顯的。③降低了生產(chǎn)成本。該方法在某種程度上避開了原版制作時(shí)的高投入,二者有可能相差數(shù)十倍(當(dāng)某些產(chǎn)品的要求較復(fù)雜以及做專版時(shí),仍可用原版制作)。而使企業(yè)在一些大眾化產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)能夠節(jié)省大量的時(shí)間及投入。

應(yīng)該注意的是,我們?cè)谶x擇圖案進(jìn)行復(fù)制的過程中,只能選擇沒有版權(quán)爭(zhēng)議的以及自己獨(dú)創(chuàng)的圖案為基本單元。

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