材料防伪技术

第一节概述一、防伪油墨的含义防伪油墨是指具有防伪功能的油墨，是在油墨连结料中加入特殊性能的防伪材料，经特殊工艺加工而成的特种印刷油墨，以区别于普通油墨，达到防伪的目的。配方、工艺均属机密，应严加管理，严防扩散。油墨防伪技术是指通过采用防伪油墨进行防伪的印刷技术。实施简单、成本低、隐蔽性好、色彩鲜艳、检验方便、重现性强二、防伪油墨的特点（1）实施方便、成本低廉。化学标记物质（2）色彩鲜艳。不会影响其原稿图文色彩的表现（3）隐蔽性较好。（4）不需要大型检验设备，容易鉴别。紫外荧光、热致变色三、防伪油墨的分类•1.按照印刷形式不同，分为凸版印刷防伪油墨、凹版印刷防伪油墨、孔版印刷防伪油墨、平版印刷（胶印）防伪油墨、水性柔版印刷防伪油墨等。•2.按照承印物不同，分为纸张防伪油墨、印铁防伪油墨、塑料防伪油墨等。•3.按照防伪机理和验证手段不同，分为磁性防伪油墨、荧光油墨、磷光油墨、反应变色油墨、防涂改油墨、红外油墨、紫外激发荧光油墨、日光激发变色油墨、光学变色油墨等。四、防伪油墨的选用（1）选用防伪油墨不能一劳永逸。综合防伪（2）根据企业及产品的特点选用防伪油墨。产品的用途、外观要求、价格的承受力、防伪技术要求（3）通过正规渠道采购防伪油墨。•使用防伪油墨的方法有两种：在线使用和复合使用。•在线使用是将印刷机直接安排在包装线上，防伪油墨可以由生产企业自己调配，根据不同的日期、不同的产品，采用不同的配方，确保油墨配方的安全性，达到防伪的目的。•复合使用防伪油墨是结合油墨各自的特点，将两种或两种以上的防伪油墨复合使用，形成新的防伪油墨；也可以用两种或两种以上的防伪油墨分别印刷图文的不同部分，提高防伪效果。五、油墨防伪技术的发展趋势（1）在防伪油墨的生产上，要不断开发研制新材料、新工艺。如采用功能高分子、生物基因、光、电、磁、热、激光全息等材料和技术。（2）在防伪手段和防伪油墨的应用方面，加强综合防伪和多功能防伪油墨的研制。（1）在凹印防伪油墨方面，以提高生产效率、降低成本、加强环保及提高凹印凸起的手感为目标。（2）在光变油墨方面，以提高光变效果、降低成本为目标。（3）在热敏防伪油墨方面，以提高热敏材料的性能和变色灵敏度为目标。（4）在紫外激光荧光油墨方面，以开发系统为目标，即在开发油墨时也能开发检测仪器及相关技术，提高其机读的防伪性能。（5）在红外激光荧光油墨方面，以开发独特的红外透明、红外吸收材料为目标。第二节磁性油墨防伪技术在普通油墨中添加氧化铁粉的磁性物质，用磁检测器可以检测出磁信号。用其印刷的密码等信息，可以用解码器读出。早期用于银行和邮政，对票据的自动处理，印刷字母和数字，磁性油墨字母识别法（MICR）。光学识别技术（OCR）的发展，磁性油墨字母识别法很快被光学识别技术所替代，磁性油墨则主要应用于印刷防伪和信息记录等方面。四氧化三铁、氧化铁或氧化铁中加入钴外观颜色比较深、检测简单。应用：车票、月票、图书卡、印花、存折采用磁卡形式，资料登记表、支票上采用磁性油墨印刷金额。防伪包装装潢印刷一、磁性油墨的防伪原理及组成防伪原理是：磁性油墨的颜料采用磁性物质，因而油墨具有磁性。防伪特征是：应用磁性检测仪检测磁信号，经过译码后进行识别。技术要求是：磁性颜料为小于微米级的针状结晶，从而使其大小和形状在磁场中极易均匀排列。Fe3O4、Fe2O3小于微米级的针状结晶，极易在磁场中均匀排列，得到比较高的残留磁性。影响磁性的因素：颜料的磁性、油墨中磁性颜料的含量、印刷后油墨膜的厚度等。磁性油墨印刷举例环形磁头记录磁化记录（纵向和垂直）磁码识读磁性油墨的主要组成成分：1.磁性油墨的颜料磁性物质，例如Fe3O4、Fe2O3或、Fe2O3+Co等。多用颜料，以提高油墨的着色力和传递性能。（1）氧化铁黑（Fe3O4）。表3-1、3-2.（2）氧化铁棕（γ-Fe2O3）。表3-3，γ是区分铁磁体与非铁磁体α-Fe2O3的符号。（3）含钴的γ-Fe2O3。矫顽力随钴的含量的增加而接近线性增加。添加钴的缺点是增加了温度的灵敏性，有较高的透印性和感应力的不稳定性。这些缺点是由于钴的磁滞伸缩性造成的。（4）氧化铬（CrO2）。导电性非常好。分散性好，矫顽力比γ-Fe2O3高。2.磁性油墨的连结料决定了油墨的流动性、黏度、干性、印刷性能合成树脂的种类非常多，醇酸树脂--黏附性和柔韧性好，可以调节油墨的干性及固着时间。3.填充料和附加料作用：减少颜料用量、降低成本、调节油墨性质（稀稠、流动性等），同时也提高了油墨配方设计的灵活性。4.添加剂改善油墨各方面的性能，增塑剂、稳定剂、分散剂、偶联剂、防静电剂、润滑剂等。二、磁性油墨的印刷工艺连结料与一般油墨是相同的，----凸版、平版、凹版、丝网印版和柔性版印刷。1.平版印刷的基本原理油、水不相溶的规律，经过橡皮滚筒转印到承印物上，完成图文的转移。2.磁性油墨平版印刷工艺要点（1）纸张的印刷适性。----纸张的吸墨性、平滑度、不透明度、酸碱性、含水量与伸缩性等。（2）印刷机械的使用与掌握。----印刷压力、墨辊与印版之间的接触压力、水辊与印版之间的接触压力等。（3）印刷环境的变化。温度、相对湿度的变化会改变印刷油墨的干燥性、流动性；纸张含水量的变化会影响多色套印的准确性。（4）油墨的印刷适性。----黏度、流动性、干燥性等。油墨的色彩、油墨辅助材料的使用、油墨与印刷纸张的关系等。磁性油墨的颜料一般是亲水性的，发生乳化现象，减弱印刷部位的磁性。（5）印刷过程中水墨平衡的掌握。--乙醇为主的润版液，改善因磁性颜料的亲水性所产生的乳化问题。三、磁性油墨承印材料的选择两大类：高分子材料和纸张。高分子材料主要用聚酯、硬质PVC和尼龙等，纸张多选用高档纸张，印刷后再进行涂布或覆膜加工----提高纸张的耐磨性能。四、磁性油墨防伪技术的应用•（1）资料登记表、支票上的符号与字母等（平印或凸印）。•（2）票证的防伪印刷，车票、月票、印花、银行存折、身份证等采用磁卡形式。•（3）钞票的印刷。例如第四、五套人民币各种券别号码采用磁性油墨印刷。•（4）各类证书的印刷。例如普通高等学校的本（专）科、研究生、博士生毕业证书内容黑色文字采用磁性油墨印刷。•（5）价目表示卡上采用磁性油墨。•（6）信贷卡。热敏磁性防伪油墨第三节反应变色油墨防伪技术反应变色油墨，是指在油墨中加入各种化学物质，在一定条件下（如光、热、湿度、压力等）能够发生各种化学反应，使油墨改变颜色，达到防伪的目的。热敏变色油墨、光敏变色油墨、湿敏变色油墨、压敏变色油墨等。一、湿敏变色油墨定义：在外界湿度变化下颜色发生改变的油墨。原理：在颜料中加入颜色随湿度变化而变化的物质制成的。特点：是湿度变化，油墨的颜色也随之改变。可逆和不可逆两种，具有红、蓝、绿、黑四种颜色。水消色油墨----可逆消色、不可逆消色、湿敏扩散（不可逆）三种。作用：文件签字部位的背景（防涂改），防水标识。二、压敏变色油墨定义：在压力、摩擦作用下，能够出现颜色变化的油墨。原理：是在油墨中加入特殊化学试剂或含变色物质的微胶囊制成。有色或隐形图文，当用硬质的物件或工具摩擦、按压时，即发生化学色变或微胶囊破裂，染料显漏而出现颜色（红、黄、蓝、绿、黑、紫等）。根据用户的要求选择显示的颜色并设计暗记。三、热敏变色油墨20世纪30年代，热敏纸及蒸煮指示剂。1.热敏变色油墨的分类指在外界温度变化的条件下，能发生变色效果的油墨。手温变色----34～36℃高温变色----40～100℃或更高温度可逆、不可逆能随温度变化使颜料颜色发生变化的特种油墨。热致变色油墨产品定义变色玻璃杯变色卡片（1）不可逆热敏变色油墨有显色、变色二种。（2）可逆热敏变色油墨有显色、消色、变色三种。（3）记忆型热敏变色油墨颜色不仅取决于温度，还取决于温度变化的过程。从不同方向（先降温再升温，或先升温再降温）到达同一温度区间时，由于温度变化的过程不同，颜料会显示出有色或无色。油墨外观无色，经升温到一定温度时呈现颜色，降温后不消色，经第二次升温至同等温度时才消色。（4）区间显色型热敏变色油墨在低温区和高温区都是无色状态，仅在其中某一特定温度区间为显色状态。2.热敏变色油墨的组成两大类：温致变色油墨、液晶油墨（1）温致变色颜料①温致变色颜料的基本要求•A．变色灵敏度高，在常温下有固定明显的颜色（或无色），当达到预定温度时变色要迅速。•B．有明显的变色界限，变色温度区间要窄，变色前后色差要大。•C．变色温度范围应适当，一般控制在40～100℃之间，以便于检测。•D．稳定性好，除温度影响外，受外界环境影响要小。•E．印刷性能好。②温致变色颜料的分类A．不可逆变色颜料。铅、镍、钴、铁、锶、锌、锰、钡、镁等的硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、铬酸盐、硫化物、氧化物以及偶氮颜料、酞菁颜料、芳基甲烷染料等。其本身发生热分解或氧化、化合所引起的。变色颜料变色温度℃颜色变化NiNH4PO4.6H2O120亮绿色－灰蓝色C/CO3(PO4)2.8H2O140粉红色－天蓝色NH4VO3150白色－棕色(NH4)3PO4.12MoO3160黄色－黑色Cd(OH)2200白色－黄色Fe4[Fe(CN)6]2250蓝色－棕色FeO.OH280黄色－红棕色PbCO2290白色－黄色CoC2O4300粉色－黑色C32H16N8Cu460绿色－无色Pb3O4600橙色－黄色CdSO4700白色－棕色PbCrO4800黄色－绿色CoO+Al2O3900灰色－蓝色表３-４不可逆变色颜料的变色温度及颜色变化B．可逆变色颜料。表3-5可逆变色颜料的变色温度及颜色变化a.无机可逆热变色性化合物。无机可逆热变色化合物较少，主要是金属及其氧化物、卤化物、金属氧化物的多晶体及各种金属络合物。b.有机可逆热变色性材料。有机可逆热变色的化合物较多，如螺环类、双蒽酮类、席夫碱类、荧烃类、三苯甲烷类等。变色颜料变色温度℃颜色变化CoCl2.2C6H12N4.10H2O35粉红－天蓝CoBr2.2C6H12N4.10H2O40粉红－天蓝CoI2.2C6H12N4.10H2O50粉红－绿NiBr2.2C6H12N4.10H2O60绿－蓝NiCl2.2C6H12N4.10H2O60绿－黄CoSO4.2C6H12N4.10H2O60粉红－紫Co(NO3)2.C6H12N4.10H2O75粉红－绛红Ag2HgI450黄－橙CuHgI470洋红－红棕HgI2137红－蓝表３-５常用可逆变色颜料变色温度及其颜色变化（2）填料对变色颜料起催化或抑制作用，加入不同的填料，会引起变色温度的升高或降低。有些填料使油墨显示鲜艳稳定的颜色，色调均匀，并能调节变色颜料的变色温度，改善墨层的附着力。氧化锌、氧化铝、氧化钙、氧化锑、碳酸钡、碳酸镁、碳酸钙、硫酸钡、滑石粉等。（3）连结料作用：分散颜料和填料，使之形成稳定的悬浮状胶体，并使油墨具有一定的流动性。要求：耐温性好、附着力强、颜色浅，不与颜料组分发生化学反应。天然树脂和合成树脂。树脂的种类、用量（用量大，变色温度就高）（4）溶剂作用：调节油墨黏度、改善油墨印刷适性3.热敏变色油墨印刷工艺丝网印刷、凹版印刷、柔印（1）丝网印刷注意下面几个问题：①墨层的厚度与感温变色效果的关系。要求在印刷前确定相应的网目线数、网版与承印物之间的间隙、感光胶涂层的厚度以及承印物的表面特性等。②油墨的黏度、挥发度等。影响印刷工艺过程、显色效果。③印刷品的干燥。自然晾干（2）凹版印刷注意以下几个问题：•①印刷时，一般采用70线/cm（175线/in），凹印版网穴深度与一般凹印版相同，不宜用铜版，应镀铬层以防止油墨墨色变暗。•②长期使用的刮墨刀的刀锋应镀镍、铬，印刷面触及的导辊也应镀铬。•③应使用专用溶剂及稀释剂进行调墨，油墨充分搅拌后放入墨槽内，试印观察色相后才可正式印刷。•④可以在纸及塑料上印刷，不宜在铝箔上直接印刷。•⑤需冷风干燥，加热应适度以免变色性能破坏而不能恢复。（3）柔性版印刷橡皮凸版或树脂凸版，对溶剂可以自由选择，这一点与凹印不同。要解决好溶剂含量过高而影响干燥速度及印刷适性与柔性版印刷干燥快、速度高之间的矛盾。