防伪印刷技术与化学

摘要 随着科技进步与假冒伪劣产品对名优商品的冲击，防伪技术引起印刷与包装行业越来越多的关注，与人们的日常生活也休戚相关。从防伪油墨、防伪纸张与防伪印刷工艺3个角度，对涉及包装和印刷方面的防伪技术及相关化学知识进行了扼要的分析与论述。

关键词 防伪技术 防伪印刷 油墨

何谓防伪技术？简而言之，就是防止假冒、伪造的技术。防伪与人类文明一样久远，利用指纹防伪大概是最古老的防伪方法了，而且一直沿用至今。商代出现的“符”也是一种简单的防伪手段。“符”，一般事先双方或多方从特定物品或临时物品的中间以任意断裂的方式分为2份或多份，而后各持一边，当2边或多边完全吻合时作为践约的凭证。比较典型的如用于调兵遣将的“虎符”。历史上“信陵君窃符救赵”的故事就是“虎符”作为信物的例子。后来防伪技术在货币及票据（如钞票、支票、债券、股票等有价证券）的防伪上得到广泛应用。随着印刷技术的发展，防伪技术在商品商标及商品包装领域的应用也越来越广泛。

1 防伪油墨

所谓防伪油墨，即在油墨连结料中加入特殊性能的防伪材料并经一定工艺加工而成的特种印刷油墨。这类防伪技术的特点是实施简单、隐蔽性好、检验方便，是各国纸币、票证和商标的首选防伪技术。特种油墨目前发展非常迅速，主要的防伪油墨有以下几种。

1.1 光学变色油墨

干涉型光学变色油墨是一种新型的高科技防伪油墨，其颜料是干涉膜，采用无色或透明的无机材料在高真空和严格控制蒸发速度的条件下制成。一般来讲，干涉膜包括不透明的完全反射层（多为铝层）、低折射率材料的介电层（一般为氟化镁和二氧化硅）和部分反射半透明层（常见的有铝、铬等金属或高折射率的金属氧化物三氧化二铁、硫化物二硫化钼等）。印品具有绚丽的金属光泽，色块呈现一对颜色，例如：红—绿、绿—蓝、金—银［1］等。在日光下，当视角改变60°时，可以很明显地看到原来图案的颜色发生了变化，呈现2种不同的颜色，色差变化大，特征明显，因此这种产品具有用肉眼就能识别的直观性，不需要任何仪器设备，而且颜色角度效应无法用扫描仪、彩色复印机等复制。所以其防伪可靠性极强，被世界上许多国家用于要求最严、难度最大的货币和有价证券的防伪上，例如新版100元面值人民币正面左下方的数字“100”，就是采用光变油墨印制的，与票面垂直角度观察为绿色，倾斜一定角度则变为蓝色。

金属墨是利用鳞片状的金属颜料在光照下呈现金属光泽的特性实现的，常见的主要有金粉和银粉，其中金粉是铜粉或铜锌硅合金（锌的含量使金粉具有不同的光泽，加入适量硅可降低铜锌合金的延展性，使其易生成极小的鳞片状，增加光泽），而银粉指的是铝粉。不论金粉还是银粉在空气中都易氧化而失去光泽，所以金属颜料一般需要进行包覆硬脂酸等抗氧化处理。珠光光泽印刷采用珠光颜料（用二氧化钛（TiO₂）或其他氧化物包覆云母）使印刷品产生一种类似于珍珠、贝类的光泽效果。它的色彩可以通过控制云母片上金属氧化物的种类和其包覆厚度来实现。这些印品由于其印刷工艺有一定的特殊性，因此也具有一定的防伪性能。

此外防伪油墨还有很多类型：例如遇水改变颜色，干后能恢复原色的水敏油墨、微胶囊型压敏油墨、DNA防伪油墨等。

2 防伪纸张

目前国内主要有水印纸、安全线纸、荧光纸等防伪纸张，适用钞票、证件、票据的防伪印制。鉴别这些技术不需要特别工具，用眼看、手摸或紫外光灯就可识别。

2.1 水印纸

利用特殊工艺，通过抄纸时使纸浆沉积密度不同，形成的各种图案、花纹，叫水印。

水印纸是具有可透视、可触摸图像的纸张。它是在造纸过程中利用一定的技术手段（如在丝网上安装事先设计好的水印图文印版，或用雕刻纹路的印滚压印刚刚交织成型还带有水分的纸面）将所需要的标识、图案等做入纸中的。由于图文高低不等使水印图文处纸的厚度、密度和透光性不同，只要对着强光就可显示透明的图案。因水印不能用影印机、扫描仪等再现，所以水印防伪很受重视，现在水印仍是世界各国公认为的一种行之有效的防伪技术，大多数国家的钞票、重要的国际文件和各种票证都用水印纸印刷。如我国1990年版100元、50元、10元人民币在水印窗固定位置分别有毛泽东、工人、农民头像，而5元币整个版面都分布着古钱币水印。

“数字纸张的出现带来人类利用信息的第二次革命”。随着数字印刷技术和电子出版技术的发展，特别是INTERNET的普及，信息的安全保护问题日益突出，因为数字作品（如电脑美术、扫描图像、数字音乐、视频、三维动画）的拷贝、修改非常容易，而且可以做到与原作完全相同，所以一种新的数字防伪技术——数字水印正在逐步形成。它是将数字、序列号、文字、图像标记等版权信息，嵌入到多媒体信息中，以起到版权保护、数据文件的真伪鉴别和产品标记等作用的技术。数字水印技术的基本思想源于古代的密写术。古希腊的斯巴达人曾将军事情报刻在木板上，用石蜡（一种高分子量的白蜡（C₃₆H₇₄），是脂肪族石油的最终产物）填平，收信的一方只要用火烤热木板，融化石蜡，就可以看到密信。使用最广泛的是化学密写，牛奶、白矾、果汁、淀粉等都曾充当过密写药水的角色。如今，数字水印有了很大的发展，按照水印的用途，我们可以将数字水印划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印等。

2.2 安全线纸

特殊的防伪纸也可在纸张中埋入安全线作为一种防伪标记，安全线可以是金属线，有光泽，有磁性；也可以是聚酯（PET）塑料线。其形状有直线、波浪形、锯齿形等，且安全线上可印刷用户需要的缩微图案和文字。例如新版100元人民币采用的是直线安全线，迎光观察可见“RMB100”微小文字。近年来又推出了热敏安全线，在室温下呈粉红色，不透明，当用手触摸，会显现微缩印刷文字。

2.3 彩色纤维纸

有些防伪纸还在造纸过程中加入彩色纤维、彩色小片（点）或无色荧光纤维等，其颜色可用肉眼观察或在紫外线照射下显现，有红、蓝、橘红等各种颜色，形态可粗可细、可长可短，分布一般是随机的，但也有固定的。如新版100元人民币在票面的空白处，可看到纸张中有红色和蓝色纤维，除了具有防伪功能，红、蓝纤维还使钞票更耐用、耐脏，而且不易撕破。

2.4 镭射防伪纸

镭射防伪纸是把全息图案商标（见3.1）直接制作在纸张上，从而获得不可揭换的防伪标记，省去了贴标签的麻烦。直接用这种激光防伪纸张包装的产品，既可起到防伪作用，又十分美观，而且全息纸张废弃后可在泥土中风化，不会造成环境污染。因此，它优于含有塑料膜的激光全息产品。目前某些生产烟、酒、食品、化妆品的厂家已开始初步尝试使用激光全息防伪纸张。

2.5 防复印纸

这种纸含有光致变色材料或荧光材料，一遇到影印机的光就会改变颜色不能被复印或使隐藏的文字显现出来，可有效防止重要文件被复印。另一种是在纸的表面涂一层很薄的铝保护层，由于铝保护层能使影印机的光分散或偏转，所以复印件呈一片黑色，以达到防伪效果。

当然防伪纸张还有很多类型，譬如压敏纸、热敏纸、化学加密纸等,在此不一一赘述。

3 防伪印刷工艺

3.1 激光全息防伪技术

这是一种用He-Ne等激光器发射的激光为光源进行全息（全部信息：如文字、图案或三维物体的外形）照相，能记录与再现物体三维立体信息的技术。激光全息图片是利用干涉法拍摄全息照片，利用衍射原理进行物体再现的，又称彩虹全息图片。在日光下，可产生五光十色的彩虹效果，而当光线从另一特定角度照射时，图片上又会出现新的图像。普通的激光全息图像一般是通过激光制版经过模压镀铝的聚酯膜(也可以先用模压再镀铝)而成，在全息激光制版中使用的记录材料主要有重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）明胶（从动物的天然蛋白质骨胶中提取的明胶中掺有少量用以敏化的重铬酸盐）、卤化银（AgX）乳胶（超微卤化银晶粒主要成分氯化银和溴化银，悬浮在明胶中，再加上一定的敏化剂制成的乳胶），另外还有一些感光性高分子、光致各向异性材料、光致聚合材料等。

由于激光全息图片是通过激光制版将影像制作到塑料薄膜上的，这种模压全息图片可以像印刷一样大批量快速复制，成本较低，深受消费者青睐，被称为21世纪无油墨的彩色印刷术。第一个将全息图片用作防伪标识的产品是威士忌，现在激光全息技术已广泛应用于各种商品的商标、标识、邮票、信用卡、护照、证件等等。从商品包装角度考虑，它不仅能够较好地起到防伪作用，而且还具有改善产品外观的装潢效果。识别时不用借助工具，只要在有光亮的地方就可看到三维立体图形及彩虹效果。但随着该技术的推广与普及，能够生产激光全息标识的厂家也来愈多愈多。如果能在不损坏激光全息标识完整性的前提下，经过一定工艺加入可检测的荧光材料等进行二次加密，则能提高其防伪功能。

普通的激光彩虹模压全息图一般都镀铝是不透明的，为提高激光全息图片的防伪性能，出现了透明激光全息图像，它实际上就是取消了镀铝层，将全息图像直接模压在透明的聚酯薄膜上。1996年我国公安部将透明激光全息图像应用在居民身份证上，将身份证用其整体覆盖，在光线下观察身份证正面时，不但能看清证件内容，还能看到透明膜上显现出来的彩虹全息图像(“长城”及“中国”的中英文字样)。

3.2 制版与印刷工艺防伪

随着科技的发展和人们对高质量包装印刷品的要求，多种印刷设备的并用，多种制版、印刷工艺的相互渗透，包括：使用细密的底纹、缩微文字、雕刻凹版、多色串印、对印及叠印等，使印刷产品更加变幻莫测、丰富多彩。制版与印刷的防伪技术一般用于钞票、证券印刷，现已用于普通商品的防伪印刷中。这些印品有些用眼观，有些用手摸来识别真伪，而有些要用特殊的工具仪器来检测。现介绍几种日常生活中常见的工艺防伪。

3．2．1 缩微文字

将中文字缩小到0.22 mm以内，英文字缩小到0.2 mm以内，我们称之为缩微。它是防伪设计中应用最简便的一种方法。缩微的特点是以字代替线，一根细细的线，仔细看却发觉是由文字构成，该字母或文字由于其尺寸小于复印机的分辨尺寸，所以不能复印。这种防伪手段常应用在证件、货币上，可以做成缩微字底纹，也可以成做缩微字花边。例如在新版100元人民币正面上方的一行椭圆形图案中，印有胶印缩微文字“RMB”，而且其左上方的“100”字样中，填满了隐约可见的“RMB100”。

3．2．2 雕刻凹版压印

大多数包装印刷品都要求将重点品名、图案凸起，它是通过雕刻凹版压印来实现的，有手工和机械雕刻制版2种。其中手工雕刻凹版需选用质地较好的铜版材，靠雕刻师将用户要求的图文（主要是图案）用雕刀分层次雕出，一般可雕出3～4个层次。而化学蚀版法只能做出1个层次，且边缘部分的死角也不可能像手工雕刻那样做成一定孤度来防止纸张崩裂和提高压凸效果。由于雕刻师的技艺不是短时间内能够掌握的，而且不同的雕刻师有不同的雕刻风格，即使是同一雕刻师也不可能刻出2块一模一样的模版，所以采用的是手工雕刻凹版印刷工艺的印品具有较强的防伪作用。例如新版100元人民币正面主景的毛泽东头像，同以往我国发行的前四版人民币相比形象逼真、传神，更具立体感，易于识别。

3．2．3 对印

是指正背两面的图案透光观察可以完全重合（称完全对印）或者可以组成一个完整的图案（称互补对印或阴阳对印）。新版100元钞票即使用阴阳互补对印图案，票面正面左下方和背面右下方均有圆形局部图案，迎光观察可组合成一个完整的古钱币图。

随着科学技术和包装印刷行业的不断发展，单一的防伪手段逐渐过渡到多种防伪技术的综合应用，称为综合性防伪技术。它是图案设计、制版技术与特种印刷材料相结合的防伪技术。各种证件、货币、发票等一般都采用水印纸和显性、隐性荧光墨或特殊的印刷工艺等多种防伪手段，防伪性能更好。例如1999年第五版人民币就利用了去边框开放式版面设计、光变油墨面额数字、胶印缩微文字等综合性防伪技术。

参考文献

［1］ 阎素斋，李文信.特种印刷油墨.北京：化学工业出版社，2004：278

［2］ 钱军浩.新型油墨印刷技术.北京：中国轻工业出版社，2001：82-89

［3］ 张逸新.防伪印刷原理与工艺.北京：化学工业出版社，2004：7-9

［4］ 朱骥良，吴申年.颜料工艺学.北京：化学工业出版社，2002：583 

［5］ 周春隆，穆振义.有机颜料化学及工艺学.北京：中国石化出版社，1997:211-212

［6］ 宴华.超分子液晶.北京：科学出版社，2000：80-88

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