防伪纸张的分类和应用场景详解

在实际应用中，防伪纸张有很多，如：激光全息防伪纸、水印纸、含“安全线”防伪纸、纤维丝（彩点）加密纸、激光烫金纸、无荧光专用纸、防复印纸、含有痕量添加物的保密纸、化学加密纸、重离子/核径迹防伪纸等。这里仅介绍部分防伪纸张的特点及应用。

1.印钞纸和新型印钞材料

钞票等有价证券所用的纸张不同于一般印刷纸，尤其是印制钞票的纸张，一般均采用坚韧、光洁、挺括、耐磨的印钞专用纸。这种纸经久耐用，具有很好的耐磨性、耐折性，适于纸币的长期流通。印钞纸的造纸原料以长纤维的棉、麻为主，有的国家还在纸浆中加入了本国特有的物产，如：日本的印钞纸浆中有三桠皮成分；法国法郎印钞纸浆专用阿列河的河水；美国财政部用的印钞纸则由马萨诸塞州有名的科阔与塔尔顿两公司承包专办，一种带红、绿纤维的印钞纸是美国财政部与两公司共同开发，自1879年以来一直沿用至今，其原料是用废旧棉布裙，剔除白色织物，配方一直保密，原来纸中的亚麻是100％，之后改为75％，后又改为50％。

2.激光全息防伪纸

又称镭射纸，将传统的、只能记录在塑料薄膜上的激光全息文字和图案直接或间接制作在纸张上，形成一种新的防伪材料。激光全息防伪纸是激光全息防伪技术与纸张结合的产物，是利用全息防伪技术和专用设备，将全息图像制作在纸张的特定位置，提高其防伪性能。

（1）激光全息纸的机理。激光全息纸实际是一张激光全息图。普通全息图记录的空间频率都比较高，每毫米包含有几千条干涉条纹，每对干涉条纹都是一个接近波长级的光孔，衍射能力很强。某种程度上，可以把全息图，特别是全息光学元件看成是准平面衍射光栅或者体全息光栅，满足式（2-1）所示的光栅方程：

其中，d为光栅周期，即一个条和一个空的宽度之和，具有与可见光波长相同的量级，i和j分别为光线的入射角和衍射角，k是衍射级数。图2-2所示为反射光栅（全息图）的入射和衍射光路示意图。

图2-2　反射光栅（全息图）光路图

由于全息模版的制作不同，在不同类型的光栅衍射作用下，激光全息纸在不同观察角度可呈现不同的彩虹和三维视觉效果，表2-1列出了4种不同类型的激光全息纸外观效果图和分别放大500倍、3000倍后观察到的微观结构图。

表2-1　不同类型激光全息纸的外观效果和微观结构图

由表2-1可见，由于不同类型的激光全息纸的不同光栅微观结构周期性分布，在视觉上可形成不同的彩虹色和立体视觉变幻效果。

激光全息纸的结构图如图2-3所示，由以下5部分构成：

图2-3　激光全息纸的结构图

A-墨层；B-保护层；C-全息层；D-铝层；E-纸基

图2-3中，A和B层的厚度为0.5～1μm，C和D层的厚度为0.2～0.5μm，E层为不同的纸张，厚度为几百个μm量级。视觉上在不同角度观察到的彩虹效果主要是由图2-3中C的全息层条纹干涉、衍射实现的。

（2）激光全息防伪纸的特点。作为一种新型的防伪纸张，激光全息防伪纸具有以下特点。①将全息图案直接制作在纸张上，除去了塑料信息层，减少了被复制的可能；同时，将点、线等防伪手段扩大到面，使纸张的整个表面带有防伪文字和图案，从而给仿造增加了难度，因而具有较强的防伪功能。②图案可根据用户要求进行设计、制版，生产出多种不同质地和克重的纸张。如可生产50～400g/m2的铜版纸、卡纸、纸板等，而且可以和普通纸一样进行胶印、丝网印刷等，既可靠又方便。③可以用作整体防伪材料包装产品，表面具有良好的印刷适性，光泽度较好，立体感强，能够增强印刷的整体效果，不但可起到整体防伪的作用，而且外表十分美观，使包装体现最佳的装饰功能。④不含塑料薄膜，物理性能与普通纸张相同，完成包装功能后，废弃物可回收降解，不会污染环境，具有很好的环保功能。目前，这类环保型包装材料在欧美等发达国家属推荐使用的产品。⑤识别简单、价格合理。激光全息文字图案识别简单，普通消费者容易辨认；成本略高于普通的复合金、银卡纸，相当于全息防伪商标价格的十分之一，且省去贴标签的人工费，故易被用户所接受。

例如：某铝箔复合材料厂近期生产出一种无膜全息暗防伪印刷包装纸，它具有印前、印后全版防伪，整张纸面都可设计、制作出专用版或普通版全息防伪图像，幅宽可达800mm以上，图案采用隐含式设计，即使使用多层油墨覆盖，仍可看清，对光折射效果极佳，不影响设计和印刷主题。

（3）激光全息防伪纸的类型和制作工艺特点。激光全息防伪纸的类型有多种，主要有以下几种纸种。①按照制作工艺的不同，可分为直接法（直压法）和转移法（间接法）。其中转移法制作的防伪纸又称为激光全息转移纸。②按照激光全息防伪纸是否定位，可分为非定位全息纸和定位全息纸。③按照是否透射，可分为透射全息纸和反射全息纸。

下面简要介绍直接法和转移法制作激光全息防伪纸的工艺特点。

①直接法制作激光全息防伪纸。直接法就是将激光全息图文直接涂压在纸张上的制作方法，这种方法制作工艺简单，但有局限性，一般只限于克重较低的纸张，即薄纸。其工艺特点主要有以下几点。a.工艺过程简单，可进行大批量生产。b.对全息模压版的要求较高，并且由于纸张的模压效果不太好，一般仅适合于全息效果要求不高的产品。c.对纸张的要求较高。要求使用平整度很好的铜版纸（否则有可能使全息图效果不好、出现镀铝不牢或不亮现象）；另外还要求控制纸张的含水量，必要时应进行调湿处理，以满足镀铝和印刷的要求。d.对各涂层要求较高。底涂层要有较好的填平性，同时和纸张及模压层间要有较好的附着性；模压层除与底层和铝层要结合牢固外，还要有较好的模压性和可镀铝性；面涂层要求与铝层有较好附着力和耐磨性，并有较好的印刷适性。e.对设备各方面的性能要求较高。涂布机、镀铝机、模压机要针对纸张的特性设计制作。

②激光全息转移纸技术。转移法制作激光全息防伪纸的工艺技术称为激光全息转移纸技术，该技术是国际上公认的具有发展前途的防伪技术，是一种新型防伪包装印刷技术。该技术是根据纸包装行业的防伪要求，将激光全息模压、计算机光刻、特种制版、精密电铸、精细化工、高精度剥离等不同学科的多项技术有机结合，先制成可转移的全息塑料薄膜，然后再将其转移到纸面上，形成激光全息转移纸。其工艺特点主要有以下几点。a.工艺复杂，时间长，生产效率不高，不能进行大批量生产。b.对全息模压版的要求相对于直接法较低。c.对纸张的要求相对较低，一般要求有较好的平整度。转移复合后需要熟化两天左右的时间。d.对各涂层要求较高。在BOPP和PET上的涂层各不相同，在PET上离型层与模压层要有较好的附着性，同时本身又要有较好的耐磨性和印刷适性，模压层与离型层和镀铝层要有较好的附着性，还要有较好的模压性和镀铝性。e.对设备的要求不高。由于激光全息图文是先在薄膜上制作，因此可用普通的涂布、模压、剥离、复合等设备。f.不同薄膜的变形不同，一般不能转移高精度的图文。

3.水印纸

水印纸是在造纸过程中，在丝网上安装事先设计好的的水印图文印版，或通过印刷滚筒压制而成。由于图文印版高低不同，使纸浆形成薄厚不同的相应密度，因此图文部分的透光度也不同。这些图案在平常情况下不易看出，在透过强光观察时，即可显出预先设计的图文，即水印文字和图案，这些图文称为水印。它在制造过程中融合了设计、雕模、制网、抄纸等复杂的工艺过程，因此防伪功能较强。

（1）水印纸的生产工艺和防伪特点。根据造纸工艺的不同，水印纸可以采用长网造纸和圆网造纸两种方法形成，这两种方法的处理过程有明显的不同，设备运行速度也有较大差别，因而对水印质量有不同影响。

①长网造纸工艺。在长网造纸机上，纸是一张一张形成的，当纸还是湿的时候，通过刻纹的钢辊与湿纸表面相压形成水印，因此，长网造纸可以被描述为“压制”处理过程，所制作的水印也可以看作是压制出来的水印。长网机运转速度快，几乎没有时间让纸纤维进入到刻纹辊的深处，因此水印的清晰度稍差，质量没有圆网造纸机制作的水印好。

②圆网造纸工艺。在圆网造纸机上，圆网机的运转速度比较慢，水印通过纤维堆积在纸张表面形成，水印与纸张同时形成，这就意味着水印可填充到圆网模的峰与谷中，形成非常清晰的水印。因此圆网造纸可以被描述为“模制”处理过程，所形成的水印非常清晰，质量较高。

随着科学技术的发展，防伪水印纸从原来的普通长网纸发展到如今的高度安全的圆网纸，其制作工艺较复杂，不易仿制，有较好的防伪功能。圆网水印纸的特点主要包括以下几点。a.可得到多达15个灰度层次，能获得更好、更安全的水印。在圆网纸中，黑水印区的厚度可达到40μm，比平均厚度15～20μm的纸本身更厚，故有较好对比度（长网纸的厚度没有明显的不同）；有较好的细节及水印清晰度。b.能获得长网纸所不具备的附加安全措施，如安全线等。c.将长的棉纤维加入木浆中提高纸张的使用寿命。

（2）水印的分类。水印的分类方式主要有两种：一是按照水印的特点，二是按照水印在纸张的分布情况。

①按照水印的特点分类。按照水印的特点不同，水印通常可分为白水印和黑水印两种。a.白水印是将图文部分的纸层减薄形成图像（该部分纤维分布较薄），迎光观察时水印图案部分较纸面其他部分颜色浅。白水印应用比较广泛。b.黑水印是将图文部分的纸层加厚形成图像（该部分纤维分布较厚），或者纸层按要求加厚或减薄使之具有阶调层次而形成图像，迎光观察时水印图案部分较纸面其他部分颜色深，或者有阶调层次的图像。黑水印应用相对较少。

水印图案平常情况下不易看出，只有对着强光才能看清。水印不能用复印机、扫描仪等再现，目前被世界各国防伪专家公认为是一种行之有效的防伪技术，被各国采用并不断发展。

②按照水印在纸张的分布情况分类。在实际应用中，水印在纸面上的分布情况主要有三种：固定、半固定和不固定。因此，水印也相应地分为固定水印、半固定水印和不固定水印三种。a.固定水印。固定水印的印刷工艺难度较大，位置固定在纸币、护照、证件等主体的某一位置，且要与肉眼可见的印刷图文或其他防伪措施匹配准确，才能发挥防伪作用。如100元人民币在水印窗位置有毛泽东头像固定水印。b.半固定水印，又称连续水印。每组水印之间距离、位置固定，且各组在纸上呈连续排列，多用于专用纸张，如发票用纸。c.不固定水印，又称满版水印。水印分布于纸张的满版，整个纸面呈现一种水印图案，水印位置无严格要求。如中国第三、第四套的五元、两元及一元人民币均是满版古钱水印纸印制的（但新版第五套五元人民币是用水仙花图案固定水印纸来印刷的）。图2-4所示分别是半固定水印和固定水印的实际应用实例。

（3）水印纸的应用。水印纸早期主要用于钞票等有价证券的制造，大多数国家的钞票、重要的国际文件、设施图纸和各种票证也都用水印纸印刷。随着水印纸造纸技术的发展，商品包装应用水印纸印刷已经开始应用，并且将成为今后发展的重要趋势之一。此外，半固定和不固定水印还应用于书刊和票证的印制等。如工具书、课外参考书等都有使用水印纸印刷的情况，其目的是增强书刊的防盗版能力。(www.xing528.com)

图2-4　水印应用实例

4.含安全线的防伪纸

含安全线的防伪纸主要用于钞票的印刷。在抄纸的过程中，在纸张的特定位置上埋入特制的金属线或不同颜色的聚酯类塑料线、缩微印刷线、荧光线，对光观察时可见有一条完整的或断续（开窗）的线埋藏于纸基中。安全线的形状有直线、波浪形、锯齿形等。在纸张中放入安全线，线的宽度可以小到1 mm，若同时放入多根安全线，线的间距可以小到4mm。安全线上可印刷用户需要的图案和文字，根据防伪的不同难度要求，印上的图案和文字可制作成镂空或非镂空。图2-5所示为开窗式安全线应用实例。

图2-5　开窗式安全线应用实例（见彩图3）

早在1930年初，英格兰银行印钞厂总经理斯坦利·张伯伦与波特尔公司合作，试验在钞票中加上防伪的安全线，故安全线也称之为张伯伦线。安全线的质地必须非常柔韧、耐折，不易断裂并能适应高速造纸机。作为公众辨别真伪的方法，安全线防伪纸很快得到公认，几十年来，随着科技的发展及工艺的改进，安全线防伪纸的工艺更趋复杂，防伪效果更加强大。

5.纤维丝、彩点加密纸

造纸时在纸浆中加入纤维丝或彩点，或在纸张未定型前将纤维丝、彩点撒在纸张表面，可以制成具有防伪功能的纸张，即纤维丝、彩点加密纸。掺入纸浆中的纤维丝有彩色纤维与无色荧光纤维两种。彩色纤维用肉眼即可在纸面看到，无色荧光纤维及彩点必须在紫外线照射下方可显现，其颜色有红、蓝、橘红等，形态可粗可细，可长可短，依设计而定。纤维与彩点一般都是随机分布，故其疏密、嵌露多少各异（也有将纤维与彩点设计在固定位置的，如美国1928年以前印制的美元，红蓝两色纤维只分布在票面正中的一条狭长区域内）。

纸中包埋的纤维用针可以挑出，通过印刷方式印制的假纤维用针挑时挑不出纤维，即可辨别真伪。另外一种造假方式是在纸表面压入纤维，这种方法仿制的纸张，纤维虽可挑出，但在体视显微镜下仍可看出纤维只是嵌于纸的表面，而不是混埋于纸浆中，如图2-6所示为双色纤维丝纸张的截面示意图。

图2-6　双色纤维丝纸张的截面示意图（见彩图4）

除植物纤维外，近几年也有将金属箔、塑胶圆形小片掺入纸浆中防伪的。在国外还有一种扁平聚酯丝加密纸，在聚酯丝上印有文字，这些文字只能在某一方向对光观察时才能看到，用复印机不能复印，防伪性能好。意大利发行的纸币上夹有一肉眼不可见的金属箔，用特制识别器检查时会发出声音。另外，英国研究利用一种特殊的纤维铺成一小片，然后用特定光源从特定角度照射，得到一个立体投影，并将其存入电脑，后通过验查此标记的投影鉴别真伪。

6.防复印纸

所谓防复印，就是防止将原件经过复印机复印出和原件完全一样的制品，以达到防止伪造的目的。防复印的目的是让复印后的文字、图形、信息内容成为完全不能辨认的状态。理想的防复印件，是原件可清晰阅读、辨认，而复印件则完全不能辨认，或者复印件的内容能够一目了然地知道是假的。

一种全吸收型防复印纸，外呈蓝色及棕红色，纸上图文只有透过光才能看到，其复印件则一片漆黑，这种纸不便于日常使用。另一种是在纸的表面涂一层很薄的铝保护层（不影响印刷），由于铝保护层能使影印机的光分散或偏转，从而使复印件呈一片黑色。还有些防复印纸复印后，会浮现“复制”和“无效”等字样，可有效防止彩色复印重要文件。此外，有些防复印纸一遇到影印机的光就会改变颜色或显现隐藏的文字，如：Fraser Labels公司研制一种对付彩色复印的物质，当将商标等样品用彩色复印机复印或用扫描仪扫描时，它清楚地产生“VOID”字样，标识印成黑白两色，这种VOID标识可用于密封CD-ROM、电脑软件、化妆品等的包装物上。就目前情况来看，常见的防复印纸主要有以下几种。

（1）光漫反射防复印纸。利用光的反射原理制成能够漫反射的纸来达到防复印的目的，通过漫反射来覆盖或减少纸与图像的反差，使复印制品为黑色。其做法是在普通纸表面涂一层直径很小而反射率较大的材料，一般使用颗粒很小的铝粉，然后再涂一层普通涂料。

（2）利用光吸收防复印纸。该纸用特定的染料或颜料将纸基着色而制成，具有对反射率极低而吸收率高的性能，复印时，因文字图像部分和纸有相同的吸收，反差消失而使印品全部变黑，具有极好的防复印效果，常用于特殊用途的保密纸。

（3）利用偏振光防复印纸。该纸是在纸基上涂布偏光材料着色层而制成，利用光的二色性来防止复印。在复印时由于偏振作用，减少了字与纸对感光鼓的反差，防复印的结果是复印件呈全黑色。

（4）利用发光材料防复印纸。在造纸过程中将荧光物质直接加入纸浆或在纸基上涂布荧光物质而制成，若这种荧光物质的发射波长与强度适用于复印机硒鼓或有机导体鼓的灵敏区内，其复印效果是白色的；若这种荧光物质的激发波长落在400～510nm的范围内，其复印效果应是黑色的。荧光复印纸主要有两类：一是在造纸过程中添加荧光助剂制成荧光防复印纸（也称为复合型荧光防复印纸）；二是对纸的基本构成成分——植物纤维素进行功能改性制成荧光防复印纸（也称为结构型荧光防复印纸）。

（5）热致变色防复印纸。这种防复印纸是在纸基上涂有常温时无色和受热时变色的热致变色材料，当进行复印时，由于复印机的发热致使其发色，使图像部分和背景之间的反差消失而不能被复印。

（6）含有光变色材料的防复印纸。这种防复印纸是在纸基上涂上化学变色（着色或消色）材料，在复印过程中利用曝光被激发而发色，使背景部分和图像部分的反差没有差别而不能被复印。这种防复印纸通常背景部分不着色，原件的辨读性良好，当原件离开复印机后，背景部分再度回复到无色状态。

（7）利用底色花纹印刷，隐藏文字、花纹、图案的防复印纸。这种防复印纸的特点是在纸上印有阅读或辨认时几乎没有任何障碍的底色花纹，这是一种极细的网点花纹或隐藏的文字、图案印刷。一旦复印后，花纹或隐藏的文字、图案就鲜明地显现出来。这也是一种古老的防复印的方法。

7.防伪白纸板

防伪白纸板其实是一种分层染色的白纸板，可以用于纸盒包装防伪，该纸板是在造纸过程中对其内部纸浆分层染色。此类纸张的防伪原理简单，但造纸设备投资大，规模大，隐蔽性差，不便于管理与控制。分层染色防伪纸板是在造纸过程中由多层纸浆叠合而成，内部分层染色，利用白纸板的可撕性和可打磨性，使不透明的白纸板在防伪识别非常容易。消费者撕开纸盒或者通过机械打磨的方法把包装纸板打磨发毛，使夹在纸板中的彩色纤维丝显露出来即可识别。防伪白纸板的结构及识别方法如图2-7所示。

图2-7　防伪白纸板的结构及识别方法（见彩图5）

（1）防伪白纸板的防伪特征。归纳起来讲，防伪白纸板的防伪特征包括以下几点。①利用白纸板的可撕性和可打磨性，可显示出内部界限分明的染色层，防伪识别非常容易。②可根据用户要求，造纸过程中在底层加多色纤维（即一根纤维上染有多种颜色），使仿造更加困难。③染色层结构可以按照用户要求确定颜色和色序，可选择范围较大。④制造工艺复杂，设备投资较大，有利于投资防伪作用的发挥。纸板表面与普通白纸板没有明显区别，但其内部彩色层和芯层进行了分层染色，因此造纸设备必须投入巨资改造，并且要解决三大技术难题：各染色层间不能串色；各染色水循环系统必须相互独立，否则会污染其他纸浆层（特别是表面层白纸浆）；废水处理有特别要求。⑤同时，由于造纸行业的投资大、占地多、人员多、环境污染严重，国家对造纸厂审批、监督严格，有利于通过管理手段达到防伪的目的。

（2）防伪白纸板的主要应用。由于防伪白纸板的识别方法简单，普通的消费者仅凭肉眼便能识别，纸盒上印有识别方法说明，消费者撕开或打磨后对照识别，即可识别商品的真伪。该防伪技术主要用于最普通的日常消费品，如烟、酒、牙膏、药品等商品的包装。同时，由于识别时需要将包装盒撕开或打磨发毛，因此在识别真伪的同时将包装盒破坏掉，保证了包装盒使用的一次性，从而避免了利用旧包装盒造假现象的发生。

8.复色潜影防伪纸

复色潜影防伪纸的表面涂敷无色染料微胶囊，该胶囊在受到外力作用时破裂，产生变色图案。复色潜影防伪纸的具体制作方法是借助套版印刷技术，将不同颜色的无色染料微胶囊涂布在纸基上，形成潜影。在使用过程中，当纸张表面受到压划时胶囊破裂，胶囊内容部染料流出，会在纸上产生变色图案。该纸能将防伪的章记图案和密码隐含在变色图案之中，从而大大提高了防伪的能力，可以广泛地应用于对纸张有特殊要求的防伪领域。

9.无荧光专用纸

一般是纸张为提高白度，都加入了一定的荧光剂增白剂，在普通情况下观察不到荧光效果，而在紫外光照射下显有荧光。印钞纸、一些有价证及票据用纸则采用无荧光的专用纸防伪，大多数纸币、护照以及一些票证的纸基均无荧光，这样也更容易显露出附加暗记的荧光图文。

防伪纸张作为一种基础防伪材料，因其具有检测方便、适应范围广泛、灵活性高、可靠性强和成本低等特点，近年来受到了商品生产企业广泛欢迎，特别是香烟、酒类、医药、化妆品等生产企业，纷纷采用了纸张防伪技术。在实际应用中，可以根据各种不同防伪纸张的特点，结合产品的具体要求进行选择，同时，随着新型防伪纸张的开发，越来越多的防伪纸张被应用到防伪印刷和防伪包装领域。目前，我国已有一些从事研制开发防伪材料的企业，而且这些企业大多同国内科研机构、大专院校科研人员相结合研制开发纸张防伪技术，相信随着研究的不断深入以及技术的不断发展，纸张防伪技术水平将会得到进一步提高。