2018年我国水印纸行业特点、生产工艺及应用情况分析（图）

2018-05-22 07:48

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参考观研天下发布《2018年中国艺术纸行业分析报告-市场运营态势与发展趋势研究》

  水印防伪是一种传统而有效的方式，水印纸中的水印形成与一般的印刷成形的图案不同，是在造纸机流水线中加入形成的。因其自然天成的水印防伪图案，在金融、税务、机密档案文件及产品包装防伪中有广泛的应用‘”。文章就其特点及发展历程、生产工艺、应用领域等方面对水印纸进行了综合论述。

  1水印纸及其特点

  水印纸是一种古老的防伪纸。我国是世界上最早掌握水印技术的国家。宣纸从竹帘成型后产生的罗列有致的明暗竹纹印痕即为世界上最早的水印纸张。我国古代在纸帘上用线编成纹理或图案突出于帘面，抄纸时此处的浆薄抄出的纸迎光照去就会呈现不同的发亮的花纹，如唐代的“衍波笺”清道光年间印有“汪六吉”字样的竹帘抄造水印纸和现今收藏于美纸博院的印有“丁盛泰 “字样的竹帘水印纸。在欧美国家，最早的水印纸是 1282年意大利人法布里诺所造的水印纸。

  传统的水印纸是在纸幅成型过程中，利用网点成型技术在纸页刚刚交织成型带有一定水分时，通过特殊工艺，使湿纸幅部分发生变位或形成各种印记图案即通常所说的水印。这种方式形成的水印经定形成纸后，与纸页浑然一体，绝不因光、色、温度的变化而发生强烈变形，同时因为其无色素不同于不同印刷形成的图案印记，而且客户可自己选用如商标之类的图案制作水印防伪图案因此具有较好的防伪特性。同时值得注意的是，生产水印纸所用的水印辊，其生产企业也必须经国家规定部门管理，招标竞争后由造纸企业生产，所以安全性是有保证的。

  2水印纸的生产工艺及其特性

  2．水印纸的生产制造方法

  水印纸的生产是在生产过程中，丝网上安装事先设计好的水印图文或通过印刷滚筒压制形成带有水印的纸。造纸时在铜网上雕刻出人像或各种图像，当纸浆流入铜丝网时，由于铜丝网相应的部位深浅不同，加压后便形成了纤维密度不同或凹陷的各种图案。成纸后，由于图文处的密度或厚度与其他部位不同透光时即可显示出不同的图形即所谓的水印。

  随着科技的发展，水印纸的生产也从原来的长网纸机发展到圆网纸机。圆网纸机较之长网纸机其优点在于:①能获得更好更安全的水印。如可获得更多的层次，如安栓印等，研制的应用圆网脱水生产多层带有水印的防伪纸，具有更高的防伪性，可用于包装用防伪纸;同时有较好的对比度(圆网纸机生产的水印纸，黑水印区的厚度可达40 mm比平均厚度15~20 mm的纸本身厚得多，长网纸机厚度没有如此明显的变化);较之长网纸机生产的水印纸有较好的细节和水印清晰度。②可以将棉纤维加入木浆中提高纸张的寿命。此特点是针对黑水印而言，因为水印能填充到圆网的峰或谷中结果就能形成比较清晰的水印。③圆网纸机还能获得较之长网纸机不具备的安全措施，如安全线等。

  另外，有研究表明，应用现代计算机技术，将传统水印与特殊的高亮水印相结合用于水印纸生产，其产品图案更清晰，高亮对比更明显，而且有更好的视觉效应和防伪效能。

  2.2水印纸的分类

  传统水印纸的分类:按形成方式的不同，分为黑白水印、白水印、阴阳水印、湿压水印、仿水印;按用途不同分为艺术水印和防伪水印;按制作本身分为满版水印、带状连续水印、固定水印、满版固定混合水印。按水印与印刷品的位置分为固定水印、不固定水印、半固定水印。

   数字水印，是完全不同于传统水印的一种技术。其原理是利用图像中的随机噪音在图像像素的光照信息内做一些修改，称之为加一些“水印能”。用数字化技术将图像直接隐藏在静止的图像(计算机图像)、运动图像(电影、电视、因特网、录像等电子媒体的图像)或数字化传播媒体中的技术称之为数字化水印技术，亦即将传统水印的概念应用于不同领域的电子产品或介质中，达到在该领域的防伪效果。它可分为可见水印和不可见水印两种。可见水印只能用于图像的定部位，用于鉴别作品的所有权;不可见水印为视觉不可见，它主要用于标识作品的所属权和追踪作品的来源。

  白色水印是将纸层减薄形成图像，应用比较广泛如人民币中的数字和头像。黑色水印是将纸层按要求加厚或减薄从而形成图像的方法，这种技法制成的图像一般不易发现只有对着强光照射才能看清。水印不能应用复印机、扫描仪等再现，所以其防伪性还是非常高的，也被大多数国家采纳用于钞票纸、重要国际文件、设施图纸及各种票证纸的生产。

  阴阳纹水印是一种最近几年相当流行的先进的防伪防盗版手段，是将黑、白两种水印结合起来的方法。是通过用特殊方法制作的具有在光线、角度下变换图案的标记来达到其目的，一般常常贴附于图书的扉页、小商品的包装和国家级别的考试首页上。

  湿压水印相当于第三种方法即阴阳水印，其水印线条的边缘没有过渡层，比较平直成单线状。

   仿水印，就是在成纸上采用某种技法呈现出类似水印的图案，多为违法分子在制作假钞时所用，这种水印迎光透视，其边缘极其模糊，好似“浮”在纸的表面。

  固定水印是水印固定于印刷品特定位置上，多用于钞票、护照等对防伪要求较高的纸品。

  半固定水印即每组水印间的位置、距离均固定，各组在纸上呈连续排列故也称连续水印，多用于专用纸张。

  不固定水印，不固定位置的水印，分布于纸张的满版，故又称为满版水印，如我国的第3套、第4套人民币均有满版水印。

  另外，据水印纸不同的制造方法，又可分为铸模机制成的水印纸、纸雕水印纸、化学水印纸等。铸模水印纸是应用铸模机制成的具有浮雕性的条码等的纸张。纸雕水印纸是将雕刻技术与水印技术结合，即在很薄的邮票专用纸上，用特殊的手段雕刻出浅浅的凹痕组成的图案，在光线下观察，图案会呈现出一种水印的效果，广泛用于邮票纸及其它证券防伪印刷品中。化学水印纸是将化学物质印刷在纸上所制成的水印版。例如，通过印刷的方法，将热固性树脂与熟化剂的均匀混合物印刷到纸页上，其中的溶剂开始挥发，在溶剂尚未完全除去前，叠印上施胶溶液，两层印刷膜在接触过程中进行熟化，印刷图文逐渐变成一种硬质不透明薄膜。采用加热方法可促进热固性树脂固化，印刷图文更快地变为不透明水印，形成的水印耐溶剂性好。

  近年来，我国自行研制出了“纳米防伪水印纸”，这种新型防伪水印纸是采用原子核径迹工艺在纸或其载体介质中随机产生微观立体凹陷群，再将纳米颗粒封装其中形成纳米水印。这种水印纸具有唯一性、不可仿制性(即使将工艺方法、设备、材料等全部公开，仍不能仿制)，因此其防伪性更高一筹。

  2.3水印纸的生产工艺

  对于黑白水印纸来说，原料的选择、制备、抄造条件的选择及纸机各部的适当调节都会对成品的水印纸的质量有或多或少的影响。就以下几方面的影响因素做简单概述。

  原料的选择，对于水印纸来说需要的强度要高且易受压变形，所以，以短纤维为宜。一般选用纤维平均长度较短的阔叶木和草类浆料，为增加强度，适当添加高游离度的针叶木浆。对于原料的打浆，一般较高的打浆度和较小的湿重有利于水印的成形。

  纸机的抄造条件，主要是针对纸机车速及其与水印辊的速比以及水印的长短。水印辊是在纸机的带动下转动，车速越快，水印辊转动越快，纸幅经过水印辊压区的时间就越短，不能很好的压出水印纹。一般车速应控制在使水印辊不超过100 r/min。水线过短，纸幅经过水印辊压区时纤维已基本定型，不易移位形成图案;水线过长，压好的图案易变形。一般纸幅在经过水印辊时的干度为6%为好。另外纸机各部的压力不易过大以免将水印压溃。

  水印辊的选择对于水印纸的生产是非常重要的。包括水印辊的直径、网目、图案清晰度、压力、清洁度等。水印辊直径的选择因纸机而异;网目，一般比纸机网目少20-25目为宜;为保持水印辊良好的清晰度，要保持良好的清洁度(每天清洗一次)并且需定期更换。

  3水印纸的应用

  从水印纸的产生及其制造工艺来看，显而易见，水印纸能够推广以应用就是因为其防伪性。在欧洲，最早的水印纸只用于表示一个品级的纸或一个工厂特有的商标。每个纸厂都备有水印的档案，记录“水印图案”和纸的生产时间，所以根据纸上的水印，结合已知的图案，就能确认该纸的生产年代。在欧洲历史上，也有根据不同年代的水印图案帮助法院审理疑难案情、解决纠纷等。在我国唐代时期‘4J，在书画纸(宣纸)的生产作坊，为了垄断一方市场和达到防止他人伪造的目的，就在自己生产的纸张上采用水印防伪的方法。例如一种高级宣纸—白鹿宣，初看与般宣纸无异，但迎光而照，便可见奋蹄疾驰的群鹿水印，形象清晰逼真跃然纸上。目前含水印防伪纸一般应用于要求安全性较高的纸制品如钞票纸、护照、证件、彩票、邮票、商标等。

  水印纸应用最多的一类纸制品即是钞票纸，下面以人民币为例简述见过以来几代人民币中应用的水印技巧。

  第二套人民币中，一角纸币中的空心五角星满版水印的拖拉机图案;二角纸币中的空心五角星满版水印火车图案;五角中的空心五角星满版水印的水电站图案;1元纸币中的空心五角星满版水印的夭安门(红1953版;黑1956版);2元中的实心五角星、花纹混合满版水印的延安宝塔山图案;3元实心五角星、花纹混合满版水印的井冈山龙源口图案;5元实心五角星、花纹混合满版水印的各族人民大团结图案(苏联代印);5元实心五角星、花纹混合满版水印的各族人民大团结(棕)图案;5元空心五角星满版水印的各族人民大团结(棕)图案;10元国徽固定水印的工农联盟图案。

第三套人民币是采用了我国自行研制的固定水印技术，整套纸币的设计构思新颖，突破了历来的边框束缚，增强了水印纸的抄造水平。其中包含:1角空心五角星满版水印的教育与生产劳动相结合(红)图案;1角空心五角星满版水印的教育与生产劳动相结合(背绿)图案;1角空心五角星满版水印的教育与生产劳动相结合(背棕)图案;5角国旗五角星满版水印的纺织图;1元的空心五角星、布币混合满版水印的女拖拉机手图案;1元国旗五角星满版水印的女拖拉机手图案;2元空心五角星、布币混合满版水印的车床工人图案和2元国旗五角星满版水印车床工人图案;5元空心五角星、布币混合满版水印的炼钢工人图案和国旗五角星满版水印的炼钢工人图案;10元天安门固定水印的人民代表步出大会堂图案。

  第四套人民币的发行标志着我国印钞造纸事业有了开创性的提高，尤其在印制技术和印制设备上。钞票水印质量有了新的提高，水印头像和主景人物保持一致，有创新印钞纸分别采用了中国传统的双钱图案、满版水印和农民头像、工人头像、毛泽东头像的固定水印，在明暗层次和纸张抄造技术上比前三套有所进步。其水印图像包括:1元的布币、几何图形混合满版水印的瑶族、侗族人物头像/长城(1980, 199()版);2元布币、几何图形混合满版水印的维吾尔族、彝族人物头像、南天一柱图案(1980, 1990版);5元布币、几何图形混合满版水印的藏族、回族人物头像/长江巫峡图案;10元农民头像固定水印的汉族、蒙古族人物头像、珠穆朗玛峰图案;50元的工人头像固定水印的工农知识分子投资/黄河壶口图案(1980, 1990版:;100元毛泽东头像固定水印的毛泽东、周恩来、刘少奇朱德像/井冈山主峰图案(1080, 1990版)。

  第5套人民币采用了磁性微文字安全线技术、光变油墨、阴阳互补水印技术、凹印隐形技术、固定人像水印技术、无色荧光、有色荧光、红蓝彩色纤维、胶印缩微文字、凹印接线、双号码技术等。其中50 , 100元为毛泽东人头像固定水印，1元、5元、10元、20元为花卉固定水印。

  4纸张水印的鉴别

纸张水印的鉴别方法有两种，一种是目测，一种就是依靠仪器检测。

目测检验可按以下步骤进行

1.首先确认产品的水印图案的位置是否正常。这种简单的目测方法对于满版水印产品是无法鉴别的。

2.检验水印图案的造型和层次是否柔润。水印图案的轮廓线条都是相对清晰的而不同于印刷品那样绝对清晰。

3.检验水印部位的正反两面，其中一面较为平整另一面随水印轮廓线的深色部分而略微凸起，如果两面都平整则为假。

4.固定水印图案的神态鉴定，如人民币的真假鉴定。这种方法是最有效的鉴别方法。

资料来源：公开资料整理

随着技术水平的提高，对产品产量要求的提高，对于水印产品的真假检测或质量检测，仪器检测成为必需。而且近几年发展的仪器检测方法种类及技术手段多种多样，在此简单介绍几种。如四川大学研制出的水印标记检测系统，对于提高水印标记实时检测的精度和稳定性以及设备的有效运转率和钞票纸的成品产率都有很大的提高。该检测技术系统选择了能够分辨微弱色差、抗干扰性能好的光纤传感器，下机位采用MCS51单片机系统，数据通过串行口传送给上机位，从而实现在线检测。