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防伪油墨的原理与应用

资料来源:《广东印刷》2004年第4期 作者:刘永辉 古洁 更新日期:2005-07-10

防伪油墨是防伪技术最为重要的技术分支之一,涉及的学科领域很多,例如光学、化学、电磁学、计算机技术、光谱技术、印刷技术等,属于一门交叉边缘学科。其中化学防伪材料和技术是防伪油墨的基础技术,在研究和应用上占据相当重要的地位。油墨防伪技术是目前票据防伪、有价证券和商标包装领域中实用性非常高的技术,既能满足大众的一线防伪识别的要求,也能满足二线、三线的高级专家、管理部门的鉴别、监管的要求。

一、防伪油墨的概念及种类

防伪油墨是指具有防伪作用的油墨,即在油墨连接料中加入特殊性能的防伪材料,经过特殊工艺加工而成的特殊油墨,它同样是由色料、连接料和油墨助剂三部分组成。防伪油墨依赖于油墨中的色料、连接料所具有的特殊功能而起到防伪作用。

防伪油墨按印刷形式可分为凸印、凹印、丝印、胶印和水性柔印油墨等。防伪油墨按承印物不同可分为纸张油墨、印铁油墨、新闻纸油墨、塑料油墨等。

防伪油墨按其防伪功能分,主要有以下几种:①热敏变色防伪油墨,其原理是色料采用颜色随温度变化的物质;②光敏变色防伪油墨,其原理是在油墨中加入光致变色或光激活化合物;③湿敏变色防伪油墨,其原理是在色料加入颜色随湿度变化的物质;④压敏变色防伪油墨,其原理是在油墨中加入压力致变色的化合物或微胶囊;⑤紫外荧光防伪油墨,其原理是在油墨中加入具有紫外光激发的可见荧光化合物;⑥红外荧光防伪油墨,其原理是在油墨中加入具有红外光线激发的可见荧光化合物;⑦防涂改防伪油墨,在油墨中加入对涂改用的化学物质具有显色化学反映的物质;⑧视觉变色防伪油墨,色料采用多层干涉光学碎膜;⑨磁性防伪油墨,其色料采用磁性物质,如氧化铁和氧化铁中掺钴等。这些防伪油墨的特点是通过实施不同的外界条件,主要采用光、热、光谱检测等形式,来观察油墨印样的色彩变化达到防伪的目的。

二、防伪油墨的类别

1. 紫外荧光防伪油墨

在紫外光(波长200~400μm)照射下,能发出可见光(波长400~800μm)的特种油墨。按激发光源的波长不同,又可分为短波紫外光激发荧光防伪油墨和长波紫外光激发荧光防伪油墨。通常指的短波紫外光激发可见紫光防伪印刷油墨,激发波长为254μm,长波紫外光激发可见荧光防伪印刷油墨,激发波长为365μm。

根据印刷油墨有无颜色分为有色荧光油墨、无色荧光油墨两种。前者是把具有荧光的化合物加入有色油墨中,后者是加入无色油墨中,前者印刷的图文肉眼可见,后者则不可见。

紫外荧光油墨的成分主要是荧光粉,常用的荧光材料按其组成分类主要有三种。①有机荧光材料是具有大共轭体的不饱和分子,多是日光激发,其荧光稳定性差,易氧化分解;②由高温合成的无机荧光材料,抗辐射好,稳定性高,但在油性介质中难以分散,合成难度高,耐水性差;③化学合成的稀土有机络合物为荧光材料,是防伪油墨的主要材料。常用的有机稀土络合物具有制备简单,在油性介质中易分散、溶解、细化,在可见光下无色,紫外光激发下表现较强荧光效果。

近几年我国紫外荧光油墨发展很快,已研制成功有色(显形)紫外荧光油墨和无色(隐形)紫外荧光油墨,这些荧光油墨能在特定紫外光照射下,分别发出红色荧光、蓝色荧光、黄色荧光和绿色荧光。

发票上的税务章就是用有色紫外荧光油墨印刷的,白天看发票上的税务印章与一般单位印章一样都是红色,在黑暗无光的地方用紫光照射发票时,税务章呈现亮红色,而一般单位的章呈现黑色。

2. 热敏防伪油墨

热敏防伪油墨是在温度作用下,能发生变色效果的油墨。通常又分为可逆和不可逆热变色防伪油墨,通常所指的变色温度为34℃~100℃。根据变色所需的温度不同,可以分为手温变色防伪油墨和高温变色防伪油墨。手温变色防伪油墨是指在34℃~36℃温度下,能发生变色效果的油墨;高温变色防伪油墨是指在40℃~100℃甚至更高温度下,能发生变色效果的油墨。真正符合用于制作热变防伪油墨的,必须具备以下条件:变色灵敏度高,在短时间内显示出鲜明的颜色变化;变色温度适当,变色温度应控制在40℃~100℃;稳定性好,在不同的气候条件下,在使用期内应保证灵敏有效。

①可逆型热变色防伪油墨。可逆变色既可以由有机化合物产生,也可由无机化合物产生。

有机化合物可逆变色机理:有机化合物产生可逆变色是由于随着温度的改变,分子结构发生变化,即电子给予体与电子接收体之间发生了移动;两种空间构型或两种晶体结构互变;分子受热开环或产生自由基等引起油墨颜色变化。

②不可逆型热致变色化合物。不可逆变色化合物是指加热变色后的颜色在冷却时颜色不能复原的化合物。例如:氯化钴五氨络的二氯化物,它从室温的粉红色变到120℃的紫色,170℃的天蓝色,高于230℃的黑色,当冷却到室温时,它仍然保持相应于最高温度的颜色,用热致变色的化合物作为色料制作的油墨叫做热敏防伪油墨,也可叫示温变色油墨。示温变色油墨在我国已开始广泛应用,用示温变色油墨印刷品测试温度迅速、准确、简单,不需任何特殊的辅助仪器,另外操作人员也不需专门训练即可操作。

热敏防伪油墨检测方便,适合大众鉴别,被广泛应用在名牌产品的包装上,特别是香烟包装上。缺点是胶印、凸印显色效果差,运用丝网印刷、凹印效果好。

3. 光敏变色防伪油墨

在阳光照射下,油墨由无色变为有色,但撤去光源后能还原为无色的防伪油墨。这种油墨表面上看是由于阳光作用而变色,实质上也是受紫外光照射而变色的。目前国内开发成功的几种日光激发变色防伪油墨,它们的防伪特点是在太阳光下,发生变色效果,可以从无色变紫、蓝、黄等色,也可以设计为从有色到无色变化。

光敏变色油墨的优点是鉴别方便,防伪性能好,已广泛使用。缺点是胶印、凸印效果差。

4.磁性防伪油墨

磁性防伪油墨是采用具有磁性的粉末材料(氧化铁和氧化铁中掺钴等)作为一种功能成分所制作的防伪印刷油墨。它是最常应用的防伪油墨,其突出的特点是外观色深,检测仪器简单,多应用于票据、证件等防伪。磁性油墨分特征性和非特征性两种,所谓特征性磁性油墨是指油墨中磁粉含有特定的磁信号,而非特性磁性油墨是指油墨中磁粉不含有特定的磁信号,仅有磁性而已。

磁性油墨除了银行和邮政用于磁性油墨字母辨认法外,还有阅读器,亦称光学扫描器,是一种利用光学原理来辨认字母符号的设备。另一个主要用途是印刷信贷卡片上的磁带条、购物卡、饭票磁卡、IC卡及参观卡。磁性油墨用于防伪包装主要是在包装的某个位置用磁性油墨印刷,用特殊手段进行检测,从而达到防伪的目的,印刷方法一般为平印与凸印。

5. 视觉变色防伪油墨

视觉变色防伪油墨是一种高科技安全防伪油墨,可以使用传统雕刻凹版方式来印刷,不需要复杂或额外的检测设备来分辨真伪,适用于钞票、商标、有价证券、包装印刷等。视觉变色防伪油墨有很好的隐蔽性,难以破译,是针对快速发展的彩色复制技术,如激光扫描分色机和彩色复印机等,所开发出来的安全性油墨。

视觉变色防伪油墨的原理是:当视角改变60°时,会产生两种截然不同的色彩,第一种颜色是全反射时所见到的,也就是在视角90°时所见的颜色,当扭转60°到视角为30°时,第一种色彩被抵消,第二种色彩被强化。

6. 压敏防伪油墨

压敏防伪油墨是指在压力或磨擦作用下,能出现颜色的油墨。在油墨中加入特殊化学试剂或变色物质而制成。用这种油墨印刷成的有色或隐形图文,当用硬质的物件或工具磨擦、按压时,即发生化学的压力色变或微胶囊破裂染料显漏而出现颜色(红、蓝、黑、绿、紫、黄等)。可根据用户的要求选择显示的颜色并设计暗记。

7.防涂改防伪油墨

防涂改防伪油墨是指对涂改用的化学物质具有显色化学反应的油墨。用防涂改油墨印制发票及一切有价证券的底纹,当遇到消字灵等涂改液时,这些底纹消失或变色从而发现涂改的痕迹。

防涂改油墨防伪原理:①使用遇到消字灵或其他涂改液就能退色的颜料,如一些盐基性染料,印刷有价证券金额栏的底纹。②使用遇到消字灵或其他一些化学物质就能变色的连结料如联苯酚等制作防涂改油墨。用此油墨印刷的支票大写栏等,一旦遇到消字灵或其他涂改液即变色或显出“作废”等字样。

三、防伪油墨在印刷中需注意的问题

1.
许多防伪油墨都是无色油墨,即在印刷品上呈无色或白色状态,因此,在印刷此类油墨前,必须将墨辊、墨斗、墨刀清洗干净,以免印品产生印迹,影响防伪效果。

2. 许多防伪油墨的耐醇性不好,如荧光、热敏油墨等,因此,在采用此类油墨时,最好不采用酒精润版方式。

3.
受原材料特性的限制,许多防伪油墨在胶印中,墨性会差于普通油墨,因此,在印刷中需少加勤加,加强产品检查,以防止墨色差异影响产品质量和防伪效果。

4.
由于254nm紫外光直接照射会伤害人的皮肤和眼睛,因此,采用短波荧光时,产品检测必须采用有保护装置的检测灯具,以免影响身体健康。(作者单位:陕西煤航电子票卡有限公司
陕西师范大学出版社)

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