塑料产品的突破性防伪技术

塑料产品的突破性防伪技术

摘要

《2018 年全球品牌仿冒报告》指出，2017 年全球仿冒总额已达 1.2 万亿美元，预计到 2020 年将达到 1.82 万亿美元，涵盖从军事国防到消费品的各类设备和产品。根据 2017 年的报告，通过电子商务平台销售的仿冒产品金额为 2,800 亿美元¹。仿冒品生产的劣质产品规避了消费者保护监管渠道，威胁着全球经济和公众健康。没有任何单一防伪技术能够有效保护所有产品和场景，将多种特征融入产品与包装的分层方法效果最佳。这一策略特别适合具有增值装饰与表面精饰的塑料产品。本文介绍一种新型防伪技术，并探讨塑料产品认证安全的三个层级。

要点总结

• 2017 年全球仿冒总额达 1.2 万亿美元，其中 2,800 亿美元通过电子商务流通。
• 安全防护分为三个层级——L1 明显（公开）、L2 隐形、L3 法证——将它们分层叠加才真正有效。
• 没有任何单一技术能保护所有产品。目前仍没有全球统一的防伪识别标准。
• 小于 25 微米的纳米激光打标肉眼不可见，扫描仪读取时呈现为虚线或实线。
• 示踪剂尺寸为 20 至 1,200 微米，按客户唯一编码，现已可通过智能手机验证。

常见问题

防伪安全的三个层级是什么？

一级（明显）特征清晰可见，无需检测设备。二级（隐形）特征需要专用设备验证，其技术细节不公开。三级（法证）包括示踪剂和可在实验室验证的标记。组合使用可提供分层保护。

呼气或蒸汽认证是如何工作的？

由亚微米微结构构成的图像、徽标或文字代码被永久蚀刻在聚合物、薄膜、金属和玻璃上。以雾气施加蒸汽时，隐形安全码会暂时显现，随着水分蒸发，几秒内便会消失。无需任何认证仪器。

为什么这种方法在发展中市场很有用？

因为验证无需工具、无需应用程序、无需电源，也无需网络连接。因此可在任何地方部署，这在无法保证读取设备和网络连接的地区尤为重要。

纳米激光打标有多小？尺寸小有什么好处？

微型和纳米文字高度小于 25 微米，肉眼不可见，通常隐藏在不显眼的区域。没有原始设计文件，仿冒者无法复制；除非分辨率极高，否则扫描或复印时，微缩印刷文字只会呈现为虚线或实线。

什么是化学示踪剂？如何验证？

示踪剂是经唯一编码的微观颗粒，通常为 20 至 1,200 微米，添加到成型部件中，不改变颜色或材料性能。每个颗粒都相当于一枚虚拟指纹。验证使用廉价的手持读取器、扫描仪或智能手机，示踪剂以干燥颗粒形式供应，用于混配，也可制成成品母粒。

引言

认证技术对支持品牌战略、降低欺诈风险至关重要。防伪特征可实现对物品的认证，并因其难度或成本对有意仿冒者起到威慑作用。仿冒产品的增长在很大程度上源于仿冒者在制造和包装假冒产品时采用了复杂的技术，有些甚至经营着整座生产工厂。尽管问题如此泛滥，目前仍没有全球统一的防伪识别标准，打击仿冒的努力主要集中在使包装难以模仿。在这场反仿冒的战争中，必须引入更新、更先进的技术。下文介绍一种新型隐形光学安全技术——Snowleopard。

防伪技术

安全特征可分为三个层级，即一级安全（L1S）（明显）、二级安全（L2S）（隐形）和三级安全（L3S）（法证）。这三个层级组合起来，可提供全面的分层安全防护解决方案。图 1 重点列出了本文探讨的认证特征，即光学安全、安全印刷、安全油墨和化学示踪剂。

明显和隐形安全认证特征可有效融入分层防护。明显技术清晰可见，无需检测设备。隐形技术通常需要专用设备验证，因为其技术细节不公开。明显和隐形技术的大多数最新进展都嵌入了隐藏特征，使其更难被非法复制。

重点技术——光学安全（隐形）

一种全新的先进隐形技术——Snowleopard——已经问世，它将亚微米微结构“图像/徽标/文字代码”永久蚀刻在聚合物、薄膜、金属和玻璃产品上。聚合物材料可以是透明、半透明或不透明的（任何颜色）。认证通过隐形安全码完成：以雾气施加蒸汽时，安全码暂时显现，随着水分蒸发，几秒内迅速消失（图 2）。无需任何认证仪器。

这种隐形特征已在全球的专门应用中部署，认证只需通过“呼气蒸汽”即可完成，非常适合在欠发达国家需要品牌保护的企业。该技术易于集成，既可单独使用，也可作为分层防御的一部分。亚微米安全码被蚀刻在成型产品本身上，也可蚀刻在防拆安全标签上。

该工艺为非接触式，在大气条件下进行，不涉及油墨、溶剂化学品、薄膜、标签或激光。可在线或离线实施。台式工业设备只需电力即可运行。

光学认证的第二个例子是光学可变器件（OVD）。OVD 是复杂的安全图像，会根据照射到 OVD 上的光量及观察角度呈现不同的光学效果。OVD 无法被复印或扫描，也无法被准确复制或仿制。许多特征具有 3D 效果和变色特性。与全息图类似，OVD 通常包含图像翻转或过渡、色彩转换和单色对比。其结构通常由透明薄膜（作为图像载体）和反射背层组成，反射背层一般是极薄的铝层或铜层，用以产生特有色调。

还可以通过部分去金属化工艺增加安全特征，即以化学方法去除部分反射层，使图像呈现精细的轮廓。反射层可以薄到透明，形成一层透明薄膜，在特定观察角度和光照下可看到更多的虚影反射图像。

对于塑料产品，一种强大的分层防御策略是将 OVD（全息图）与亚微米蚀刻码（通过 Snowleopard）结合，制成防拆安全标签。亚微米码可蚀刻在产品上和/或 OVD 标签的某个特征上。安全粘性标签的分层自粘结构中内置了特定文字，揭下或撕除时，被揭下的薄膜和残留的胶层上都会显示“VOID”字样。“VOID”字样可替换为客户的品牌、徽标或信息。分层基材——通常为聚酯或双向拉伸聚丙烯（BOPP）面材——尤为重要，因为它们可通过无限种颜色组合和金属化实现独特的定制。

安全印刷技术：微印刷与纳米激光打标

微/纳米印刷（包括激光雕刻/打标）采用单点字号和超高分辨率设计。一个例子是网纹印刷（guilloche），由大量相互交织的细线构成复杂精细的几何图案（见图 4）。每个图案都是独一无二地生成的，因此几乎不可能精确复制。这种效果常与彩虹渐变色结合使用。

安全油墨技术包括：紫外敏感油墨、热致变色、光致变色、发光、荧光、虹彩、磷光油墨等。紫外和荧光敏感油墨有多种颜色，在不同波长的紫外光下发光，而肉眼不可见。例如，移印、丝印或凹印的热致变色油墨图形/徽标，只需用手指摩擦印刷区域就会变色（变色反应）。每种安全油墨化学体系无论单独使用还是组合使用，再结合安全印刷技术，都能提供强大的认证功能。

纳米激光雕刻/打标

在产品上用激光打标的微/纳米文字非常小——高度不到 25 微米——肉眼不可见，因此没有原始设计文件的仿冒者极难复制。微文字通常隐藏在产品上不显眼或不易察觉的区域。激光雕刻的数据和图像永久且安全。当物品放入复印机或扫描仪时，如果扫描分辨率不是特别高，微印刷文字行在扫描仪看来就是一条虚线或实线。

此外，激光打标可产生凸起的字符，用手指触摸即可认证。摄像视觉系统可确保数据位置准确。有时会在微文字中插入一处容易被忽略的拼写错误。微印刷可用于确认产品的真实性。常用的激光波导类型和配置包括紫外、CO₂ 和掺镱光纤激光器，也包括皮秒/飞秒激光器。

化学与分子示踪剂技术

示踪剂最初由 3M 开发，可添加到成型塑料部件和成品中。示踪剂不会改变塑料的颜色外观，可用于任何颜色，包括透明塑料。示踪剂是最强的保护措施之一，因为很少有材料能在产品中使用而不改变材料性能和功能。有多种示踪剂类型可供部署，以实施强大而可行的品牌保护策略。

近期最重要的进展之一是使用智能手机进行产品认证。示踪剂、微示踪剂和纳米示踪剂按客户或产品唯一编码。颗粒为微观尺寸，通常在 20 微米至 1,200 微米之间。每个颗粒都经唯一编码，相当于虚拟指纹。最基本的形式是多色层格式的唯一数字代码序列。更复杂的形式则通过在单个微观颗粒中集成多种纳米示踪剂技术，提供多层安全防护。验证和检测可使用各种廉价的手持读取器和扫描仪，包括智能手机。示踪剂以干燥颗粒形式供应，用于混配，也可制成成品母粒。示踪剂可用于多种塑料树脂和颜色，无需改变加工条件。

结论

仿冒品生产的劣质产品规避了消费者保护监管渠道，威胁着全球经济和公众健康。为应对这一威胁，新型先进隐形技术——将亚微米微结构、图像/徽标/文字代码永久蚀刻在聚合物中——提供了创新的安全选择。将明显、隐形和法证（示踪剂）防伪技术组合的分层方法效果最佳。这特别适合目前已开展或计划开展增值装饰与表面精饰作业的自有型和定制型塑料制造商。

本文介绍了防伪方法。请注意，文中的评论和结论应视为对每一类技术的一般性描述，难免会有例外，也会遗漏一些更特殊的应用。其中一些技术属于商标品牌和/或受国际专利保护，可能只能从授权供应商处获得，并需支付费用。另外，有些技术可在企业内部实施，成本主要为材料和加工费用，多数技术可从专业供应商处获得。

Scott R. Sabreen 是 The Sabreen Group, Inc. 的创始人兼总裁，该公司是一家专注于塑料二次加工制造工艺的工程公司，业务涵盖产品安全、激光打标、表面预处理、粘接、装饰与表面精饰。Sabreen 开创新技术、解决制造难题已 30 多年。可致电 972.820.6777，或访问 www.Sabreen.com 联系他。如需了解 Snowleopard，请联系 The Sabreen Group。

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