磁性油墨印刷及防伪技术

    【集萃网观察】磁性油墨印刷，简称磁性印刷，是一种特种油墨的防伪印刷技术，在油墨中填加磁性物质进行印刷的方式。磁性印刷属于磁性记录技术的?畴，通过磁性印刷完成磁性记录体的制作，使之具有所要求的特殊性能。磁性印刷品是用记录技术和印刷技术结合而产生的独特媒体，其特点是数据能在磁性卡片上写入、读出，视觉上能看到文字、图案和照片。

    磁性印刷基本技术

    磁性印刷品是在纸张或塑料片基上敷以磁层，在其他部分印上文字或图案，以及用以显示与使用状况相应的视觉信息的印字层，经模压加工而成。磁性印刷品的片基，要求有适度的韧性，厚度均匀，表面平滑，温湿度变化时不易发生伸缩或卷曲，耐水和耐蚀性良好，印刷和加工适性好，价格低廉。常用的材料有胶版纸、涂料纸、浸树脂纸和聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸酯(PET)等塑料片基及其复合材料，厚度在150-800微米之间。对磁粉的要求是磁饱和度大、颗粒大小均匀、分散性好、稳定、时效长。常用的有磁赤铁矿、附着钻铁的一氧化铁。以磁粉颜料、连结料、干燥剂、抗氧剂、湿润剂以及其他附加剂等组成磁性油墨。在黑墨中加入炭黑，在色墨中加入其他彩色颜料以得到色彩。

    磁性印刷采用丝印或胶印方法获得带状或图形磁层，它能在卡片必要的地方形成磁带，从而降低了成本，而磁性油墨中磁性颜料的含量、颜色的磁性和印刷后油墨膜层的厚度等会影响磁性。磁性印刷品在印刷后，在两面复膜透明的PVC片，用热压机压合，按规定尺寸进行模切。磁性印刷为了防止伪造和篡改，对安全保密性越来越高，因此在磁性材料、印刷、加工方法上采用特殊的材料或技术。如在印刷中使用特殊的制版技术和油墨，包括用萤光油墨、热敏变色油墨、吸收红外线油墨进行印刷，还用地纹印刷、微缩印刷、彩虹全息等措施，以防止伪造。

    磁性油墨的发展

    20世纪60年代前后，随着电子技术的发展，磁性油墨首先在银行和邮政的业务中使用。当时使用磁性油墨并非用于防伪，而是主要用于银行对票据的自动处理、邮政对信件的自动分拣，所以磁性油墨只用于印刷字母和数字，以能对印件进行自动识别和处理，即磁性油墨字母识别法(MagneticInkCharacterRecognition，MICR)。80年代开始，磁性油墨不再限制在黑色或有限的几种颜色?围内，而是扩大到了四色磁性油墨。

    目前世界上磁性油黑的年消耗量已达数千吨之多，主要用于支票上的符号与字母印刷，印刷方法一般为平印与凸印；还有就是用于印刷信货卡片上的磁带条。

    另一类与MICR技术情况基本相似的是光学字母识别法(OpticalCharacterRecognition，OCR)。这种技术大约在1952年发明，设备简称为阅读器，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，其输出系统可以产生磁性或直接输入计算机作数据处理。

    用于这种设备上的油墨叫OCR油墨(也叫光学识读油墨)。一般有两种类型：非可读型和可读型，后者主要指黑色油墨类，前者则是指各种彩色油墨。OCR油墨可以按照一般类型的油墨来设计，例如平印、凸印、凹印和丝印等。非可读型油墨中的颜料含量一般在1%-5%之间，有的则可用到20%左右。目前，在文件分类方面，MICR已很快被OCR替代，这是因为OCR信息输入计算机中的速度比较快。而MICR则主要应用于印刷防伪和信息记录等方面。

    用于磁性印刷的承印物基材有高分子材料和纸张两大类。高分子材料主要用聚酯、硬质PVC和尼龙等，而纸张则多选一些上等纸，印刷后进行涂布或覆膜加工，这样既有好的印刷适应性，又能提高纸张的耐磨等机械性能。

    磁性油墨的基本结构

    磁性油墨基本构成与一般油墨相同，即由颜料、连接料、填充料和辅料组成。

    颜料

    磁性油墨所用的颜料不是普通色料，而是强磁性材料，经过磁场处理后具有保留磁性的能力。磁性油墨中的主要成分是磁性颜料，最好的磁性颜料为氧化铁黑(Fe3O4)和氧化铁棕(Fe2O3)。这些颜料大多为小于1μm的针状结晶，这样的颗粒大小和形状使它们极易在磁场中均匀排列，从而得到比较高的残留磁性。

    用于磁性油墨颜料的强磁性材料主要有铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)等磁性元素，含有Fe-Mo和Fe-W强磁性元素的合金，以及具有Mn-Al和Mn-Bi等NiAs型结晶结构的合金等。大多磁性油墨颜料是铁素体。所谓铁素体是指一般用XO-Fe2O3表示的无机化合物，其中X为二价的金属离子，根据X的种类不同，有锰－铁素体、铁－铁素体、铜－铁素体等。

    氧化铁黑的组成中，一般氧化亚铁含量约在18%-26%之间，氧化铁含量在74%-82%。合成氧化铁黑具有优良的耐渗性、耐化学性（酸、硷）、耐光性，几乎是无毒性的，分散性在好至优之间。耐热性能较佳，只有超过177℃左右时，氧化铁黑才会氧化成氧化铁红。氧化铁黑的颗粒一致性比较好，冲淡后其色相带有干净的蓝灰色。氧化铁黑一般是?性反应，它们的颗粒形状一般是立方形或圆球形。

    连接料

    油墨的流动性、粘性、干性、印刷适性都主要取决于连接料。连结料是油墨中流体组成的部分。而磁性油墨的连结料同样是油墨质量好坏的基础。磁性油墨的连结料与一般油墨的连结料相类似，可以选用植物油、动物油、矿物油，但更多地选用合成树脂作为磁性油墨的连结料。

    植物油的基本化学组成是脂肪酸的甘油酯混合物，或称三甘油酯。所有的油脂都可看作各种脂肪酸与甘油反应生成的产物。如果将油脂薄薄地铺于玻璃上，一定时间后，这薄层油膜会由于吸收空气中的氧而逐渐变稠、有弹性，最后形成固态。这就是油脂的干燥过程。这个过程越短，油的干性就越好。油脂的干性好坏，主要取决于油脂结构中的不饱和双键数与位置情况。可用碘值来测定油脂的不饱和程度。一般来说，碘值在140-200之间为干性油，在100-140之间为半干性油，低于100的为不干性油。可以看出，不饱和双键越多，则干性越好。也就说，不饱和脂肪酸越多则干性越好。

    合成树脂在油墨工业中的应用越来越广泛，所以各种类型的树脂型连结料，就成了目前主要的研究内容。树脂的特性决定了连结料的特性。纯亚麻油制的植物油型连结料，其主要缺点是相对分子质量小，所以制成的油墨在胶印印刷中容易引起乳化，从而带来一系列的弊病，使印刷不能顺利进行，印刷效果不好。而树脂型连结料几乎完全克服了这方面的缺陷，从而大大提高了印刷的质量。

    醇酸树脂应用在浆状油墨中时，可以考虑用一种树脂增塑剂，由于它的粘附性和柔韧性较好，故也可调节油墨的干性及固?时间。在油型油墨中使用醇酸树脂时，一般应考虑到它与颜料的反应性、与硬树脂的反应性以及它的成膜性能。异苯二甲酸醇酸树脂的润湿性则更为显着。以醇酸树脂与硬树脂制造的连结料配制油墨时，对选用的颜料应加注意，如果颜料过度吸收低分子量的连结料时，就要注意连结料中硬树脂与醇酸树脂的平衡情况。一般浆状油墨大多采用长油(65%)醇酸树脂。油性长油一般溶解性也比较好，因此，它在丝网(网孔)版油墨中也广有应用。这类树脂用在印铁油墨中时具有良好的颜色保留性，亮光好，粘附性优良。

    为了达到快干、亮光，磁性油墨中树脂含量要高，固速度要快，以便更多的连接料留在表面，并要求连接料有较好的抗水性及颜料的润滑性。填充料在磁性油墨中同样可减少颜料用量，降低成本，又可调节油墨的性质，如稀稠、流动性等，也提高了配方设计的灵活性，还有磁性油墨中的附加料可以是颜料的附加部分，连结料的附加部分也可以作为油墨成品的附加部分，主要视产品的特点要求而定。

    磁性印刷的应用

    目前，磁性印刷在很多领域都得到应用，例如车票、月票、印花、银行存折、身份证等均可采用磁卡形式；价目表示卡上采用了磁性膜；资料登记表、支票上也可用磁性油墨印刷。

    日本应用磁性油墨印刷日元，但这种油墨用在何处，用量多少绝对保密。经有关专家检测面值1万元的日元纸币，其磁性油墨在右上角，该油墨可检出的元素有14种之多，其中带磁性的金属是铁、钴、镍。

    纸制磁场强度为12高斯，比地磁高一个数量级。

    磁性材料容易获得，加之磁性油墨印到产品上易受外界摩擦等作用而导致磁性减低甚至消失，影响其防伪效果。据报道，用电磁波激发后而显现特征的防伪油墨在国内已研制成功。(来源：佳工机电)