一種三維碼膜片的製備方法與流程

2023-12-05 00:05:31

本發明涉及的是一種膜片的製備方法，特別是一種可作為三維碼的膜片的製備方法，屬於防偽鑑別領域。

背景技術：

一維條形碼是將寬度不等的多個黑條和空白，按照一定的規則排列後用表達一組信息的圖形標識符。它由反射率相差很大的黑條和白條排成的平行線圖案組成。經過近100年的發展，一維條形碼已經發展較為成熟，具有很多優點：易於製作、標準化程度高、容易識讀、輸入速度快、可靠性高、容易與讀取設備聯機，但隨著需要儲存信息量的增大，一維條形碼逐漸表現出了容量小、易仿製的不足。

二維碼是將黑白相間的線條按某種特定的幾何圖形分布在平面上，用以記錄數據符號信息。相對於一維條形碼來說，二維碼具有編碼密度高、信息容量大、編碼範圍廣、成本低易製作、可用於防偽加密等優點。但常見的二維碼均是以圖像形式存在於二維平面上，可以很容易的通過掃描、列印的方式重現二維碼，因此常見的二維碼不具有防偽功能。近年來，為增強二維碼的防偽功能，專利201410199094.x公開了一種防偽二維碼，這種二維碼包括顯形二維碼層和隱形圖案層。隱形的圖案層採用特製的印刷油墨印製，通過紫外識別儀和紅外識別儀才可以觀察到。通過顯性二維碼層和隱形圖案層的重疊印刷，達到保護二維碼層的目的。但這種二維碼需要重複印刷，工藝略顯複雜。

三維碼是新出現的一種條碼，是在二維碼的基礎上再增加一種信息維度來提高信息的存儲量。常見的是以顏色作為第三維度的信息載體。通過不同的顏色組合表示數據信息，雖然具有二維碼的結構，但是信息密度遠大於二維條碼。另外一種增加第三維度的方式是在油墨中添加螢光材料。例如專利201610067272.2公開了一種將螢光油墨列印的螢光陣列與二維碼重合形成三維碼的製作方法，這種三維碼的信息需要兩次列印，並且需要帶有雷射發射器的識別設備才能使用，不易被普通用戶使用。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述三維碼在製備和使用上的不足，提供一種三維碼膜片的製備方法，該發明工藝簡單，無需昂貴設備。

為達到以上目的，本發明是採取如下技術方案予以實現的，一種三維碼膜片的製備方法，其特徵在於，包括下述步驟：

(1)鑄膜液的配製：將高分子聚合物和石墨加入到有機溶劑中，劇烈攪拌使之完全分散溶解得到鑄膜液，高分子聚合物與有機溶劑的質量比為(0.05～0.4)∶1，高分子聚合物與石墨的質量比為(1～30)∶1；

(2)流延成型：將鑄膜液在流延機中流延成膜片，然後將膜片在凝固浴中浸泡0～24小時，從凝固浴中取出，隨後乾燥得到厚度為0.1～1mm的膜片；

(3)塑封：將乾燥後的膜片置於塑封機中塑封，即得到三維碼膜片。

所述步驟(1)中的高分子聚合物為聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種任意比例的混合物；石墨為鱗片狀石墨，粒徑為0.1～0.5mm；有機溶劑為二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、n-甲基-2-吡咯烷酮中的一種或多種任意比例的混合物；高分子聚合物和石墨加入到有機溶劑中的攪拌溫度為20～90℃，攪拌時間為1～24小時；高分子聚合物和石墨的加入順序為，先加入石墨後加入高分子聚合物或者先加入高分子聚合物後加入石墨或者高分子聚合物和石墨同時加入；攪拌方式為先加入後攪拌或者邊加入邊攪拌。

2.所述步驟(2)中的凝固浴為水，或者水與所用有機溶劑的混合物；有機溶劑在凝固浴中的質量百分含量為0～60％，凝固浴的溫度為20～80℃；乾燥溫度為20～105℃，乾燥時間為0.5～12小時。

所述步驟(3)中的塑封溫度為90～180℃。

本發明的原理是：將石墨均勻分布在鑄膜液中，利用鑄膜液中的溶劑與凝固浴之間的相交換過程使膜片固化，並同時使石墨固化在膜片中。由於石墨在鑄膜液中的分布是隨機的，所以膜片中的石墨也是隨機分布的。作為一種可用於三維碼的膜片，其二維信息是利用石墨在膜片中分布的位置確定的。第三維的信息是利用石墨的灰度來表示的，因為石墨在膜片厚度方向上分布的深度不同，表現出來的灰度也不同，而石墨分布的深度也是隨機的，因此石墨表現出來的灰度也是隨機的。

本發明的特點是：石墨是隨機分布在膜片中的，使膜片具有了唯一性。每一片石墨在膜片中的相對位置包含了x、y二維的信息。石墨是黑色的，膜片是白色的，石墨在膜片捉弄過分布的深淺不同，石墨表現出來的灰度也不同，靠近膜片表面的石墨表現出來的黑度大，遠離膜片表面的石墨表現出來的黑度小，因此石墨在膜片中分布的深度不同，為膜片增加了z軸方向的信息，從而真正實現了膜片在x、y、z三個維度的信息存儲。同時將膜片塑封起來，起到保護膜片和防止膜片再次被利用的目的。

有益效果：現有的二維碼是用特定的幾何圖形按一定的規律在二維方向上分布的黑白相間的圖形記錄數據的。與二維碼相比，本發明涉及的三維碼膜片是採用灰白相間的圖形記錄數據的，區別主要在於：1)石墨的粒徑小於膜片的厚度，石墨分布在膜片中，因此石墨顯現出來的是灰度，並且灰度因石墨在膜片中的深度不同而不同；2)石墨顆粒的粒徑在一定範圍內變動，每個顆粒的粒徑在這個範圍內是隨機的，並且石墨顆粒在膜片中的分布也是隨機沒有規律的，即形成的圖案沒有規律，因此膜片具有唯一性；3)膜片自身的強度不高，並且經過塑封。如果破環塑封必然破壞膜片，因此本發明涉及的膜片具有不可複製性。由於本發明具有以上特點，因此可用於三維碼的商品防偽領域。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。

實施例1

按照(1)配製鑄膜液、(2)流延成型、(3)塑封3個步驟製備三維碼膜片，其中：

(1)鑄膜液的配製：選用最大粒徑為0.1mm的鱗片狀石墨，按聚偏氟乙烯與二甲基甲醯胺的質量比為0.4∶1、聚偏氟乙烯與石墨的質量比為1∶1稱量三種物質。先將聚偏氟乙烯加入到二甲基甲醯胺中，然後90℃劇烈攪拌0.5小時使聚偏氟乙烯完全溶解，接著再向溶液中加入石墨，然後繼續90℃攪拌，0.5小時後石墨分散均勻，得到鑄膜液；

(2)流延成型：將鑄膜液在流延機中流延成膜片，然後將膜片在20℃水中浸泡24h，從水中取出在20℃烘箱中乾燥12小時，得到厚度為0.1mm的膜片；

(3)塑封：將乾燥後的膜片置於90℃塑封機中塑封，即得到三維碼膜片。

實施例2

按實施例1中步驟，配製鑄膜液、流延成型、塑封得到三維碼膜片。不同的是鱗片狀石墨的最大粒徑為0.5mm，選用聚氯乙烯為高分子聚合物，二甲基乙醯胺為有機溶劑，聚氯乙烯與二甲基乙醯胺的質量比為0.05∶1，聚氯乙烯與石墨的質量比為30∶1；向二甲基乙醯胺中先加入石墨後加入聚氯乙烯，分別加入兩種物質的同時攪拌溶液，攪拌溫度為20℃，攪拌時間各為12小時；所用凝固浴為水與二甲基乙醯胺的混合物，二甲基乙醯胺在凝固浴中的質量百分含量為60％；凝固浴的溫度為80℃，浸泡12小時，烘乾溫度為105℃，乾燥時間為0.5小時，得到厚度為1mm的膜片；塑封溫度為180℃。

實施例3

按實施例1中步驟，配製鑄膜液、流延成型、塑封得到三維碼膜片。不同的是鱗片狀石墨的最大粒徑為0.3mm，選用聚乙烯吡咯烷酮為高分子聚合物，n-甲基-2-吡咯烷酮為有機溶劑，聚乙烯吡咯烷酮與n-甲基-2-吡咯烷酮的質量比為0.2∶1，聚乙烯吡咯烷酮與石墨的質量比為10∶1；向n-甲基-2-比咯烷酮中同時加入聚乙烯吡咯烷酮和石墨，加入後再攪拌，攪拌溫度為60℃，攪拌時間為24小時；不在凝固浴中浸泡直接乾燥，乾燥時間為10小時，得到厚度為0.8mm的膜片；塑封溫度為120℃。

實施例4

按實施例1中步驟，配製鑄膜液、流延成型、塑封得到三維碼膜片。不同的是鱗片狀石墨的最大粒徑為0.4mm，選用任意比例的聚偏氟乙烯和聚氯乙烯為高分子聚合物、任意比例的二甲基甲醯胺和二甲基乙醯胺為有機溶劑，高分子聚合物與有機溶劑的質量比為0.1∶1，高分子聚合物與石墨的質量比為20∶1；向有機溶劑中先加入高分子聚合物，然後再加入石墨，邊加入邊攪拌，攪拌溫度為80℃，攪拌時間為20小時；所用凝固浴為水與有機溶劑的混合物，有機溶劑在凝固浴中的質量百分含量為40％；凝固浴的溫度為40℃，浸泡20小時，乾燥溫度為90℃，乾燥時間為5小時，得到厚度為0.5mm的膜片；塑封溫度為160℃。