環(huán)保又防偽，這種“紙”在包裝上的驚艷表現(xiàn)
時間：2022-08-17 來源：
隨著物質(zhì)生活水平的大幅提高，消費(fèi)者對商品越來越挑剔，此時包裝的精美度會在很大程度上影響消費(fèi)者的購買欲望。影響包裝精美度最核心的兩個元素是包裝材料和包裝設(shè)計(jì)。隨著全球?qū)Νh(huán)保的重視，包裝材料的選用必須滿足可降解、可回收的要求，紙質(zhì)材料將更多地替代塑料。普通的白卡紙?jiān)诓馁|(zhì)上過于單一，缺乏創(chuàng)新，同時普通白卡紙與塑料相比不具備阻隔性，所以在功能上有所欠缺。全息真空噴鋁紙的出現(xiàn)解決了上述問題，同時具有一定的視覺和防偽功能，成為一種新型的功能型環(huán)保材料。
真空噴鋁紙的發(fā)展與生產(chǎn)工藝
真空直鍍型噴鋁紙是在原紙表面先涂布一層底涂層，將原紙表面纖維的凹凸不平進(jìn)行一層涂料的填覆，從而使原紙表面更平整，然后在紙張涂層面上進(jìn)行鋁分子的真空蒸鍍，最后根據(jù)印刷和包裝需要在鋁層表面涂覆水性環(huán)保涂層，如圖1。
真空直鍍型噴鋁紙的優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保、工藝簡單、生產(chǎn)成本低等。缺點(diǎn)：鋁層表面平整度較差，不適用于定量150g/m2以上的卡紙，鋁層與紙張的結(jié)合力一般。真空直鍍型噴鋁紙主要適用于食品的內(nèi)襯、飲料及酒類瓶的標(biāo)簽。
圖1 真空直鍍型噴鋁紙結(jié)構(gòu)示意圖
真空覆膜型噴鋁紙
真空覆膜型噴鋁紙是在BOPET或BOPP薄膜表面進(jìn)行鋁分子的真空蒸鍍，再將鍍鋁后的BOPET或BOPP薄膜通過膠黏劑與紙張復(fù)合，同時根據(jù)產(chǎn)品要求對薄膜表面涂覆水性環(huán)保清漆層，如圖2所示。
真空覆膜型噴鋁紙的優(yōu)點(diǎn)：耐刮擦、耐折等。缺點(diǎn)：膜和紙復(fù)合在一起不能同時降解，不環(huán)保；膜有反彈力，紙張模切成型較差。真空覆膜型噴鋁紙主要適用于各類化妝品、日化用品、酒等包裝。
圖2 真空覆膜型噴鋁紙結(jié)構(gòu)示意圖
真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙
真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙是在BOPET薄膜表面先涂布一層轉(zhuǎn)移型水性涂料，接著在BOPET薄膜涂料面進(jìn)行鋁分子真空蒸鍍，再將鍍鋁后的BOPET鍍鋁膜通過膠黏劑與紙張進(jìn)行復(fù)合，同時連線將BOPET薄膜剝離，紙張表面留下了帶有可印刷轉(zhuǎn)移涂層的鋁分子層，如圖3所示。
真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙優(yōu)點(diǎn)：紙張可直接降解，十分環(huán)保；鋁層平整度高，與紙張結(jié)合力好。缺點(diǎn)：生產(chǎn)工藝復(fù)雜，耐刮擦性一般，容易出現(xiàn)爆色現(xiàn)象。真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙主要適用于各類煙草包裝。
圖3 真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙結(jié)構(gòu)示意圖
全息光學(xué)技術(shù)在真空噴鋁紙上的應(yīng)用
激光器于20世紀(jì)60年代問世，早期以鹵素激光器為主，發(fā)展至今以氦鎘激光器和半導(dǎo)體激光器為主。全息光學(xué)技術(shù)就是應(yīng)用了此類激光器迅速發(fā)展起來的一種立體照相技術(shù)。中國將激光全息技術(shù)用于防偽領(lǐng)域始于二十世紀(jì)八九十年代，主要用于防偽標(biāo)簽的生產(chǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著全息模壓技術(shù)的成熟以及國內(nèi)對于包裝的美好追求，鐳射全息與真空噴鋁技術(shù)相結(jié)合，一種兼具炫彩視覺效果、金屬質(zhì)感和防偽技術(shù)的新型包裝材料——全息真空噴鋁紙應(yīng)運(yùn)而生。在過去20年，全息真空噴鋁紙伴隨著全息光學(xué)技術(shù)、鐳射全息模壓技術(shù)和印刷工藝的革新，經(jīng)歷了三代發(fā)展。
20世紀(jì)90年代，全息光學(xué)技術(shù)大部分還是以傳統(tǒng)照相法來完成的，以普遍全息圖像作為拍攝物體，用光致抗蝕刻劑的感光片代替普通照片拍攝的全息圖，經(jīng)曝光處理后，得到一張浮雕型位相全息圖，即制作彩虹全息圖的母版。再用化學(xué)鍍銀法，在母版表面鍍上一層很薄的金屬膜，再電鍍上適當(dāng)厚度的鎳或其他金屬，做成一塊機(jī)械性能良好的模壓金屬板。將此板裝在壓印機(jī)上，熱壓聚酯類塑料薄膜，把浮雕型全息圖壓印在薄膜上，最后在薄膜上真空蒸鍍一層鋁膜，以提高膜的反射率。在鋁膜上蓋鍍或涂布保護(hù)層后，便制成全息圖片，即不透明的激光模壓全息防偽圖。
這種全息圖可用日光觀察，日光中每一種波長的光都會被圖片上的干涉條紋所衍射，因有不同的衍射角，故在不同的角度觀看時，會產(chǎn)生不同顏色的再現(xiàn)圖像。由于采用照相法制作的鐳射母版只能實(shí)現(xiàn)素面彩虹效果，如需要不同角度觀察，則需要拍攝不同角度的全息圖。
運(yùn)用在全息真空噴鋁紙上最廣泛的就是大幅面素面彩虹版，由于包裝需要，素面彩虹版的尺寸要遠(yuǎn)大于普通防偽標(biāo)簽，所以在整個照相拍攝過程中，對于感光材料的穩(wěn)定性、激光器的功率、拍攝透鏡的尺寸行程，以及噪聲的過濾處理都有極高的要求。目前，市場上能滿足包裝使用要求的大幅面素面彩虹鐳射版，主要由美國和瑞士的兩家全息生產(chǎn)企業(yè)制作。因?yàn)榇蠓鏇]有拼接縫，衍射光在全角度均能展現(xiàn)，所以雖然大幅面素面彩虹全息噴鋁紙是第一代全息真空噴鋁紙，但目前仍然是包裝市場上廣受歡迎、使用頻率較高的鐳射噴鋁包裝材料之一，如圖4所示。
圖4 第一代素面彩虹全息真空噴鋁紙
第二代全息真空噴鋁紙——光刻點(diǎn)陣全息真空噴鋁紙
由于照相全息技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)衍射角度的動態(tài)變化，防偽技術(shù)比較單一，促使人們不得不開始尋求改進(jìn)現(xiàn)有的全息技術(shù)。進(jìn)入2000年以后，計(jì)算機(jī)的普及帶來了一種全新的全息圖案制作方法——光刻點(diǎn)陣全息制版技術(shù)，即將需要進(jìn)行制作的全息圖在電腦中進(jìn)行制作，圖案分辨率的大小決定了圖案中像素點(diǎn)的多少，而光刻點(diǎn)陣就是將這些像素點(diǎn)進(jìn)行逐點(diǎn)曝光，通過計(jì)算機(jī)軟件程序控制每個像素點(diǎn)光柵的方向，從而實(shí)現(xiàn)圖形的虛實(shí)、過渡變化。光刻像素點(diǎn)分辨率的大小取決于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，做圖時分辨率可以從128dpi到上萬dpi，常用的一般為508dpi和1016dpi。
光刻點(diǎn)陣全息技術(shù)與真空噴鋁紙結(jié)合后，在包裝上應(yīng)用鐳射圖案變得越來越廣泛。設(shè)計(jì)師只需將設(shè)計(jì)好的鐳射圖案導(dǎo)入光刻點(diǎn)陣設(shè)備計(jì)算機(jī)軟件內(nèi)，整個光刻制版過程完全由計(jì)算機(jī)生成，通過計(jì)算機(jī)控制兩束相干光束以像素為單位逐點(diǎn)生成全部圖案，對不同點(diǎn)可改變雙光束之間的夾角，這樣不但能制作出具有漸變效果的衍射圖案，還能完成類似同位異像、2D3D景深、三維全息圖、防偽微縮字和紅外隱藏圖文再現(xiàn)等特殊鐳射效果。
采用光刻點(diǎn)陣全息制版技術(shù)在全息真空噴鋁紙上應(yīng)用最多的鐳射圖案就是以動態(tài)漸變?yōu)榇淼闹鶢罟鈻畔盗小Ｓ捎趫D案灰度的漸變過渡使得光柵有打開關(guān)閉和移動的效果，布紋光柱、鏡面光柱、拉絲光柱等都是在鐳射包裝上應(yīng)用最廣泛、最受歡迎的圖案。目前，市場上的煙、酒、化妝品、日化用品等包裝上均大量使用光柱圖案的鐳射噴鋁紙，如圖5所示。
圖5 第二代光刻點(diǎn)陣全息真空噴鋁紙
第三代全息真空噴鋁紙——微結(jié)構(gòu)直寫全息真空噴鋁紙
第二代光刻點(diǎn)陣全息技術(shù)是由兩束光聚焦形成干涉條紋，然后在日光下形成七彩衍射效果。第一代和第二代全息真空噴鋁紙?jiān)诎b市場上經(jīng)歷了近20年的發(fā)展后，其自身七彩衍射光對印刷圖文的干擾、易偏色、過于耀眼等問題開始逐漸暴露，同時整個商品包裝的設(shè)計(jì)和包裝材料的選用逐漸從絢麗向素雅、高檔轉(zhuǎn)化，這也促使全息光學(xué)在制版技術(shù)上的發(fā)展。
目前，一種新型的微結(jié)構(gòu)直寫全息制版技術(shù)已開發(fā)成功，并被成功應(yīng)用到全息真空噴鋁生產(chǎn)工藝中。微結(jié)構(gòu)直寫全息制版技術(shù)改變了原先雙光束聚焦形成干涉條紋再衍射的光學(xué)原理，通過單束光進(jìn)行光刻，而曝光過程不再是逐點(diǎn)曝光，而是通過直寫方式，塊狀曝光或線條曝光。這種制版技術(shù)的優(yōu)勢主要有以下兩方面。
(1)沒有衍射產(chǎn)生的七彩光，反射的鐳射光呈現(xiàn)單色白光，印刷不易出現(xiàn)偏色問題，而且單色白光結(jié)合噴鋁后的金屬質(zhì)感，整體高級感更強(qiáng)。
(2)雙光束聚焦光刻深度只能在一個平面上，光刻圖案只有角度的變化而沒有深度的變化，圖案始終是平面的，而單光束光刻可以在不同深度進(jìn)行光刻曝光，光刻圖案的立體感和肌理質(zhì)感更強(qiáng)烈。
第三代微結(jié)構(gòu)直寫全息制版技術(shù)應(yīng)用到真空噴鋁紙上后，迅速被市場所接受，高端的酒盒、化妝品包裝、煙盒、日化不干膠材料都在嘗試使用這種新型的鐳射噴鋁包裝材料，如圖6所示。
圖6 第三代微結(jié)構(gòu)直寫全息真空噴鋁紙
未來新型全息真空噴鋁紙?jiān)诎b上的應(yīng)用
全息真空噴鋁紙經(jīng)歷了20余年、三代結(jié)構(gòu)的發(fā)展，目前應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域主要集中在煙、酒、化妝品和日化用品四大板塊。除煙以外，其他3個領(lǐng)域基本以真空覆膜型噴鋁紙為主，未來隨著全球限塑政策的不斷深入推進(jìn)，以紙代塑將成為全球包裝的發(fā)展趨勢，將全息真空噴鋁紙?zhí)娲婵崭材ば蛧婁X紙，以及開發(fā)新型真空噴鋁紙及其應(yīng)用市場，成為未來環(huán)保型全息真空噴鋁紙的開發(fā)重點(diǎn)。
全息真空噴鋁紙要在更多的包裝領(lǐng)域應(yīng)用，必須要從視覺設(shè)計(jì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能上尋求突破。相較于真空覆膜型噴鋁紙，全息真空噴鋁紙不僅在印刷適性、后加工工藝、紙張成型方面具有較大的優(yōu)勢，而且紙張可以直接回收打漿再制，十分環(huán)保。但是真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙?jiān)谀驼坌院湍捅陨暇哂幸欢ǖ牧觿荩蚤_發(fā)時需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾方面。
(1)選用長纖維底紙，含水率高于5%。
(2)選用水性聚氨酯膠黏劑和涂層，保證較好的成膜效果，增加紙張耐折性。
(3)選用耐爆性較好的印刷油墨和光油，設(shè)計(jì)時折痕處應(yīng)規(guī)避絲網(wǎng)印刷等工藝。
(4)選用圓形壓痕刀，適當(dāng)增加壓痕寬度，使壓痕刀處于底膜痕線的居中位置。
采用上述方法能有效改善真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙折痕爆色問題，有助于其在包裝領(lǐng)域獲得更廣泛的推廣和使用。在功能上突破后，可采用多元化視覺設(shè)計(jì)，結(jié)合混合型定位全息制版方式，將多種全息制版技術(shù)和鐳射效果進(jìn)行組合，制作在同一張全息真空噴鋁紙上。混合型定位全息制版技術(shù)的應(yīng)用，不但能在感官上具有超強(qiáng)的視覺沖擊，而且能節(jié)省后道工藝，節(jié)約成本，提高效率，如圖7。例如，鉑金浮雕效果可替代壓凹凸和燙印工藝，細(xì)砂點(diǎn)效果可替代逆向上光工藝，微結(jié)構(gòu)拉絲等紋理效果可替代絲網(wǎng)印刷工藝等。
圖7 混合型定位全息轉(zhuǎn)移真空噴鋁紙
作為世界第二大包裝國，中國包裝市場潛力巨大，特別是一些大中型城市正在圍繞文化創(chuàng)意和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)為特色，打造全新的城市發(fā)展規(guī)劃，極具視覺沖擊的新型包裝搭配各類快消品，更能吸引21世紀(jì)年輕消費(fèi)群體。例如，現(xiàn)有咖啡杯、奶茶杯材料都是普通紙杯紙淋膜PE，不僅視覺上千篇一律，而且PE淋膜不環(huán)保，不符合包裝去塑的發(fā)展要求。如果將真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙應(yīng)用到紙杯上，特有的金屬質(zhì)感和炫酷的鐳射全息效果，能使紙杯的視覺效果更好（如圖8），符合年輕消費(fèi)者的喜好，再通過無塑涂層替代PE淋膜，從結(jié)構(gòu)上進(jìn)行升級，更符合環(huán)保可回收的發(fā)展趨勢。可見，全息真空轉(zhuǎn)移型噴鋁紙可在更多包裝產(chǎn)品上應(yīng)用，市場前景廣闊。
圖8 環(huán)保型全息真空噴鋁紙杯
全息真空噴鋁紙獨(dú)特的金屬光澤結(jié)合鐳射炫彩的表觀和防偽技術(shù)，已經(jīng)在包裝領(lǐng)域占據(jù)了重要地位，而隨著未來綠色環(huán)保包裝和去塑的推行，環(huán)保型全息真空噴鋁轉(zhuǎn)移紙必將替代覆膜紙，迎來更廣闊的發(fā)展空間。
作者：上海紫江噴鋁環(huán)保材料有限公司 朱立綱
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