磁性油墨在絲網(wǎng)印刷中的技術(shù)探討

文|李樹坤

磁性油墨在絲網(wǎng)印刷中的技術(shù)探討

文|李樹坤

磁性油墨印刷屬于磁性記錄技術(shù)的范疇，它通過磁性油墨印刷完成磁性記錄體的制作，使之具有讀寫、查詢、防偽等多種要求的特殊功能。磁性油墨印刷品是用記錄技術(shù)和印刷技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的獨(dú)特媒體，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)能在磁性卡片上寫入、讀出，視覺上能看到文字、圖案和照片。

目前，磁性油墨印刷在很多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，如車票、月票、存折、身份證等多種證卡，此外資料登記表、支票等也可用磁性油墨印刷金額等項(xiàng)目。下面就談?wù)劥判杂湍谧C卡印刷中的操作技術(shù)和要點(diǎn)。

一、磁性油墨的組成特點(diǎn)和應(yīng)用

簡單的說，磁性油墨就是在普通油墨中添加了強(qiáng)磁性物質(zhì)，因此磁性油墨的構(gòu)成與普通油墨的構(gòu)成基本相同，即由原料、連接料（分散劑）、填充料和輔料等組成。

1．原料

磁性油墨之所以有磁性，是由于油墨配方中所用的原料是強(qiáng)磁性材料，在經(jīng)過磁場處理后具有保留磁性的能力，在磁化前油墨本身是沒有磁性的。

使用中影響磁性的因素還很多，如油墨中磁性原料的磁性強(qiáng)弱、原料的含量、印刷料，最好的磁性原料為氧化鐵黑（四氧化三鐵）和氧化鐵棕（三氧化二鐵）的機(jī)械混合物。這些原料大多為小于1mm的針狀結(jié)晶體，這樣的顆粒大小和形狀使它們極易在磁場中均勻排列，從而得到比較高的殘留磁性。但這些原料的不足是吸油量比較大，傳遞性能也不太好，因此有時(shí)還要拼用一些粒狀的或立方體狀的氧化鐵類，以改善其印刷性能。由于這些氧化鐵類的殘余磁性較差，所以要注意控制其用量，不宜過多。但它的另一個(gè)好處是可以在配方中多用原料（因吸油量小），從而可以提高油墨的傳遞特性。

目前用于磁性油墨原料的強(qiáng)磁性材料主要有鐵、鈷、鎳等磁性元素，含有Fe-Mo和Fe-W強(qiáng)磁性元素的合金，以及具有Mn-Al和Mn-Bi等Ni-As型結(jié)晶結(jié)構(gòu)的合金等。

大多磁性油墨原料是鐵素體。所謂鐵素體是指一般用XO-Fe2O3表示的無機(jī)化合物，其中X為二價(jià)的金屬離子，根據(jù)X的種類不同，有錳-鐵素體、鐵-鐵素體、銅-鐵素體等。氧化鐵黑的組成中，一般氧化亞鐵含量約在18～26%，氧化鐵含量在74～82%。合成氧化鐵黑具有優(yōu)良的耐滲性、耐化學(xué)性（酸、堿）、耐光性，幾乎是無毒性的，分散性在好至優(yōu)之間。

2．連接料

連接料是油墨中的流體組成部分，在油墨中起連結(jié)作用，就是將原料等固體粉狀物質(zhì)連結(jié)起來，使之在研磨分散后形成漿狀粘體，印刷后在被印物表面干燥固定下來。油墨的流動(dòng)性、粘性、干性、印刷適性等都主要取決于連接料。所以高質(zhì)量的磁性油墨不僅要有好的磁性材料，更必須有高質(zhì)量的連結(jié)料。磁性油墨的連結(jié)料與一般油墨的連結(jié)料相類似，可以選用植物油、動(dòng)物油、礦物油，通常選用的是植物油和合成樹脂作為磁性油墨的連結(jié)料。

減少油墨乳化現(xiàn)象的一般處理方法主要是用樹脂（如硅酮、醋酸乙烯、聚乙烯、聚酰胺、醇酸等）適當(dāng)?shù)乇桓苍稀Ｆ浞椒ㄓ校喊言戏稚⒃跓崛廴跔顟B(tài)的樹脂中，即把樹脂溶解于適當(dāng)?shù)娜軇言戏稚⑵渲兄?，攪拌溶劑進(jìn)行微粒粉碎。

合成樹脂在油墨工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，所以各種類型的樹脂型連結(jié)料，就成了目前主要的研究內(nèi)容。樹脂的特性決定了連結(jié)料的特性。由于純亞麻油制的植物油型連結(jié)料存在相對分子質(zhì)量小的缺點(diǎn)，制成的油墨在膠印印刷中容易引起乳化，從而帶來一系列的弊病，使印刷不能順利進(jìn)行，影響印刷效果。而合成樹脂型連結(jié)料幾乎完全克服了這方面的缺陷，從而大大提高了印刷的質(zhì)量。

油墨中連結(jié)料常用的合成樹脂是醇酸樹脂，醇酸樹脂就是醇和酸的酯化反應(yīng)產(chǎn)物，醇和酸酯化反應(yīng)生成的高分子化合物，一般都叫聚酯（樹脂），故醇酸樹脂也是聚酯樹脂的一種，差別在于它的組成中含有很大一部分一元（脂肪）酸。醇酸樹脂的反應(yīng)，是形成樹脂的反應(yīng)中最多能的反應(yīng)，幾乎沒有一個(gè)樹脂能像它那樣千變?nèi)f化，和與其他聚合物進(jìn)行化學(xué)物理改性的本領(lǐng)。純醇酸樹脂由于親水，溶解性差，與植物油不溶，拼混性不好，易于膠凝等，故甚少使用。為了改善其應(yīng)用性能，一般要用植物油、松香，以及其他合成樹脂等進(jìn)行改性。

3．填充料

填充料在磁性油墨中同樣可減少原料用量、降低成本，又可調(diào)節(jié)油墨的性質(zhì)，如稀稠、流動(dòng)性等，也提高了配方設(shè)計(jì)的靈活性。

4．輔料

磁性油墨中的輔料可以是原料的附加部分和連結(jié)料的附加部分，也可以作為油墨成品的附加部分，主要視產(chǎn)品的特點(diǎn)要求而定。常見的輔料有：

（1）增塑劑。主要是為了使連結(jié)料具有適當(dāng)?shù)娜彳浶裕鄬Ψ肿淤|(zhì)量低的增塑劑會在片基中移動(dòng)或滲出表面，所以往往使用液狀的高分子物質(zhì)。

（2）穩(wěn)定劑。能防止連結(jié)料的老化變質(zhì)，常用的是硬脂酸鋇等金屬有機(jī)酸鹽系老化防止劑；分散劑，其作用是使磁漿粒子分散，分散劑有卵磷脂等各種界面活性劑。

（3）防電劑。作用是減小磁層的電阻，防止磁卡帶電以免發(fā)生故障，以前多使用正離子系或負(fù)離子系各種界面活性劑，如今多在磁層內(nèi)滲入炭黑或石墨固體等電性粉末，炭黑的電阻較低，而且能在較大的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的電阻值。

（4）潤滑劑。潤滑劑能減小磁卡同磁頭、導(dǎo)柱、導(dǎo)輪等的摩擦，因而減小磁頭和磁卡的磨損，使運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。潤滑劑有硅油、氟油、卡斯特羅油、臘類脂肪酸或酯等。

（5）著色劑。為了區(qū)別顏色，需加著色劑，選用的著色劑必須能與連結(jié)料相適應(yīng)。

磁性油墨的研發(fā)使用始于20世紀(jì)60年代前后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，磁性油墨首先在銀行和郵政的業(yè)務(wù)中使用。當(dāng)時(shí)使用磁性油墨并非用于防偽，而是主要用于銀行對票據(jù)的自動(dòng)處理、郵政對信件的自動(dòng)分揀，所以磁性油墨只用于印刷字母和數(shù)字，以能對印件進(jìn)行自動(dòng)識別和處理，即磁性油墨字母識別法（MICR）。

另一類與MICR技術(shù)情況基本相似的是光學(xué)字母識別法（OCR）。這種技術(shù)大約在1952年發(fā)明，設(shè)備簡稱為閱讀器，亦稱光學(xué)掃描器，是一種利用光學(xué)原理來辨認(rèn)字母符號的設(shè)備，其輸出系統(tǒng)可以產(chǎn)生磁性或直接輸入計(jì)算機(jī)作數(shù)據(jù)處理。用于這種設(shè)備上的油墨叫OCR油墨（也叫光學(xué)識讀油墨）。一般有兩種類型：非可讀型和可讀型。后者主要指黑色油墨類，前者則是指各種彩色油墨。OCR油墨可以按照一般類型的油墨來設(shè)計(jì)，例如平印、凸印、凹印和絲印等。非可讀型油墨中的原料含量一般在1～5%，有的則可用到20%左右。

目前，在文件分類方面，MICR已很快被OCR替代，因?yàn)镺CR信息輸入計(jì)算機(jī)中的速度比較快，而MICR則主要應(yīng)用于印刷防偽和信息記錄等方面。

二、證卡磁性油墨網(wǎng)版印刷操作技巧

磁性油墨印刷品是在紙張或塑料片基上敷以磁層，在其他部分印上文字或圖案，以及用以顯示與使用狀況相應(yīng)的視覺信息的印字層，經(jīng)模壓加工而成。

磁性油墨印刷品的片基，要求有適度的韌性，厚度均勻，表面平滑，溫濕度變化時(shí)不易發(fā)生伸縮或卷曲，耐水和耐蝕性良好，印刷和加工適性好、價(jià)格低廉。

磁性油墨印刷目前主要采用小型膠版印刷和絲網(wǎng)印刷的方法獲得帶狀或圖形磁層，它能在卡片必要的地方形成磁帶，從而降低了成本，而磁性油墨中磁性原料的含量、顏色的磁性和印刷后油墨膜層的厚度等都會影響磁性。采用不同的印刷制作的方法，所產(chǎn)生的效果也不一樣，這在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起充分的重視。

采用小型膠印機(jī)印刷時(shí)，制版時(shí)可以采用彩色照片，并且能夠再現(xiàn)很細(xì)的線條，其制版和印刷成本低，文字及圖像清晰。一般使用專用的PVC卡印刷機(jī)或進(jìn)口四色彩印機(jī)在單層PVC卡料上印刷，然后再進(jìn)行層壓、沖卡、寫磁、打凸字等工序，使用UV膠印油墨，成品色彩艷麗，清晰度好，質(zhì)量高，適合大批量印刷。但因其印刷時(shí)采用UV油墨，使得保護(hù)膜容易脫落。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在塑料磁卡的周圍留有2 mm的空白，進(jìn)行斷裁或加工時(shí)也應(yīng)充分注意。

在印刷時(shí)最好不要使用熒光油墨，而對于絲網(wǎng)印刷，它在目前磁卡印刷占有相當(dāng)大的份額。由于網(wǎng)印具有墨層厚實(shí)（可達(dá)30mm以上，是膠印墨層厚度的5～10倍）、印刷圖案立體感強(qiáng)（特別是金、銀墨的印刷效果，更是膠印無法相比的）、質(zhì)感豐富、耐光性強(qiáng)、色彩艷麗、密度大、對油墨和承印物的印刷適性好等特點(diǎn)，具有很好的耐候性能及耐藥品性能。因此，對于常見的磁卡，一般都是以PVC材料為卡基而使用網(wǎng)印工藝。磁性油墨印刷品在印刷后，在兩面覆膜透明的PVC片，用熱壓機(jī)壓合，按規(guī)定尺寸進(jìn)行模切。

磁性油墨印刷為了防止偽造和篡改，對安全保密性要求越來越高，因此在磁性材料、印刷、加工方法上采用特殊的材料或技術(shù)。如在絲網(wǎng)印刷中使用特殊的制版技術(shù)和油墨，包括用熒光油墨、熱敏變色油墨、吸收紅外線油墨進(jìn)行印刷，還用地紋印刷、微縮印刷、彩虹全息等措施，以防止偽造。由于在證卡上網(wǎng)印磁性油墨對印刷色彩的要求比較高，因此，要充分常握證卡網(wǎng)印技巧。

歸納起來，要注意以下幾個(gè)方面：

1．油墨

磁卡網(wǎng)印通常采用了樹脂類熱固化油墨，其粘附強(qiáng)度高，適于大面積著色的印刷版面使用。但是絲網(wǎng)印刷對于很細(xì)的線條或很小的文字其印刷精度比小型膠印機(jī)低，另外其制版費(fèi)用也較高。此外，磁卡網(wǎng)印也采用溶劑型軟塑網(wǎng)印油墨。在選擇油墨必須注意油墨與承印材料的附著力要強(qiáng)，油墨的遮蓋力要高這兩大要素，這也是證卡網(wǎng)印油墨的關(guān)健。附著力主要影響油墨與卡片基材的粘結(jié)牢度，而遮蓋力的強(qiáng)弱主要影響印刷質(zhì)量。因此，在調(diào)整油墨黏度時(shí)，一定要選擇與油墨相適應(yīng)的，最好是與油墨同一生產(chǎn)廠家的溶劑。

調(diào)墨中要掌握控制好溶劑的添加量，添加量過度，則油墨黏度低，容易流到網(wǎng)版的背面，造成卡片圖案變糊變粗；而添加量過少，油墨黏度高，印刷中又容易引起堵網(wǎng)，使磁卡局部或大部分圖案無法完整再現(xiàn)。此外，在印刷過程中，隨著溶劑的不斷揮發(fā)，油墨黏度會逐漸增加，因此要注意經(jīng)常推動(dòng)網(wǎng)版上的油墨，不斷補(bǔ)充調(diào)整的油墨，使其有穩(wěn)定的黏度。

對于油墨的調(diào)色，要注意以基本色為主進(jìn)行調(diào)色。油墨的色數(shù)要盡量少，一般掌握間色用3～4種。若用墨顏色過多，會更難調(diào)出理想的色相。調(diào)和的油墨中，往往會有大量的氣泡。黏度低的油墨放置一定時(shí)間會自然脫泡；黏度高的則需要加入1%左右的消泡劑，攪拌均勻即可滿足印刷要求。油墨的干燥時(shí)間因磁卡印刷圖案大小及特點(diǎn)的不同而不同。一般滿版圖案的磁卡干燥時(shí)間較長，文字、小色塊的磁卡干燥時(shí)間略短。需要注意的是，由于剛干燥的磁卡材料因受熱有伸長性，因此干燥后不能馬上印刷，而必須冷卻一段時(shí)間。一般冷卻10min左右即可，若能向印刷品吹冷風(fēng)則效果更好。

2．網(wǎng)版制作

網(wǎng)版的制作質(zhì)量對印刷品質(zhì)起著關(guān)鍵作用。磁卡網(wǎng)印一般選擇150～350目的絲網(wǎng)，就能基本滿足不同油墨及各種圖案的磁卡印刷；但對于金銀油墨印刷，因?yàn)橛湍杏薪疸y粉等金屬顆粒，選擇網(wǎng)目數(shù)時(shí)要考慮所有金銀粉顆粒直徑的大小，顆粒直徑大，則選擇網(wǎng)目數(shù)小、網(wǎng)孔大的絲網(wǎng)。一般來說，選擇160～250目的絲網(wǎng)比較合適。磁卡網(wǎng)印一般用鋁合金網(wǎng)框，挑選網(wǎng)框時(shí)，要注意網(wǎng)框四邊的平整度，框架有無扭曲現(xiàn)象。每次用舊網(wǎng)框重新繃網(wǎng)時(shí)，注意用砂輪磨平網(wǎng)框架。由于國產(chǎn)網(wǎng)紗在伸長性、耐磨性等方面還不夠理想，因此網(wǎng)印證卡目前多采用進(jìn)口尼龍網(wǎng)紗。對繃好的絲網(wǎng)要檢查其質(zhì)量，做到每張網(wǎng)版四個(gè)角的張力保持一致，每套網(wǎng)版的張力（一般印刷前網(wǎng)版的張力在14～15N/cm為宜）保持一致。此外，要注意繃網(wǎng)的角度，除了一些滿版圖案可采用90°直繃網(wǎng)外，一般圖案盡可能采用斜繃網(wǎng)，它可有效地避免磁卡圖案邊緣部分網(wǎng)孔出現(xiàn)鋸齒形，提高圖文的清晰度和印刷質(zhì)量。實(shí)踐證明，繃網(wǎng)角度以22.5°比較合適。

3．刮刀

刮刀是網(wǎng)印中將油墨推動(dòng)并轉(zhuǎn)移至承印物上最直接的工具，它對網(wǎng)版進(jìn)行擠壓、滑動(dòng)，使油墨透過著墨部分的孔洞在承印物上形成所需要的印刷圖文。刮刀對印刷品質(zhì)量影響很大。刮刀最好選取用聚氨酯材質(zhì)的，其耐溶劑性強(qiáng)，耐磨性好，可耐90℃以下高溫，非常適合磁卡網(wǎng)印的溶劑型油墨。

刮刀的硬度與印品特點(diǎn)的匹配很重要，如SH60-80的軟性刮刀適合印刷滿版圖案，精度要求高的線條、文字等，最好采用SH80的刮刀。刮刀需經(jīng)常研磨，印完一色再印下一色時(shí)，要確認(rèn)刮刀刃口是否正常及桷膠是否有彎曲的傾向。刮刀的刮印角度、壓力、刃口的銳度、圓滑程度都對印刷質(zhì)量有直接影響。此外，刮刀的印刷角度、印刷壓力、刮膠的硬度及印刷速度的快慢不一致等，控制不好都會造成色差的故障，這就需要操作人員不斷積累經(jīng)驗(yàn)，調(diào)整控制。

4．印刷機(jī)械

磁卡網(wǎng)印機(jī)目前以平面網(wǎng)印和滾筒式網(wǎng)印為主。平面網(wǎng)印機(jī)是最早的機(jī)械化網(wǎng)印機(jī)，應(yīng)用較廣的有半自動(dòng)和全自動(dòng)機(jī)型；滾筒式網(wǎng)印機(jī)最大的特點(diǎn)是印刷臺呈圓筒狀。滾筒式網(wǎng)印機(jī)與平面印機(jī)相比，其印刷速度快，產(chǎn)品質(zhì)量更勝一籌，但在操作及精度調(diào)整方面要求高一些。

無論哪種類型的網(wǎng)印機(jī)，調(diào)整好網(wǎng)版與版臺之間的距離（即網(wǎng)距）都非常重要。網(wǎng)距小，會因網(wǎng)版未能在過墨后及時(shí)彈出導(dǎo)致網(wǎng)版與承印物呈現(xiàn)面接觸，易產(chǎn)生油墨滲散現(xiàn)象，造成拉墨困難；網(wǎng)距過大，壓印時(shí)網(wǎng)版延伸過度后不易復(fù)原而產(chǎn)生松馳，引起印刷尺寸與版面產(chǎn)生誤差，對套印影響最大，會引起套印不準(zhǔn)等故障。另外還要注意調(diào)整控制好網(wǎng)距與版框大小、油墨黏度、網(wǎng)版張力之間匹配關(guān)系。

5．承印物

適于磁性油墨印刷的證卡材料，要有適度的韌性，厚度均勻，表面平滑，溫濕度變化時(shí)不易發(fā)生伸縮或卷曲，耐水和耐蝕性良好，印刷和加工適性好，價(jià)格低廉。常用的材料有膠版紙、涂料紙、浸樹脂紙和聚氯乙烯（PVC）、聚對苯二甲酸酯（PET）等塑料片基及其復(fù)合材料，厚度一般150～800mm。

對磁粉的要求是磁飽和度大、顆粒大小均勻、分散性好、穩(wěn)定、時(shí)效長。常用的有磁赤鐵礦、附著鈷鐵的一氧化鐵，以磁粉原料、連結(jié)料、干燥劑、抗氧劑、潤濕劑及其他附加劑等組成磁性油墨。在黑墨中加入炭黑，在色墨中加入其他彩色原料使之得到色彩。

6．組合印刷

由于目前網(wǎng)印證卡一般只能印刷簡單的文字和圖形，不能印制高質(zhì)量的彩色圖案。因此，為了制作大批量、印刷質(zhì)量高的磁卡，通常取長補(bǔ)短地利用膠印和網(wǎng)印各自的優(yōu)缺點(diǎn)，將網(wǎng)印與膠印結(jié)合使用，其主要的特點(diǎn)是綜合上述兩種印刷方法的優(yōu)點(diǎn)，一般大面積著色部分采用絲網(wǎng)印刷，而細(xì)線或小文字部分采用小型膠印機(jī)印刷，以彌補(bǔ)兩者的不足。但是，由于網(wǎng)印是通過具有柔性的網(wǎng)版印刷的，且存在每塊網(wǎng)版張力不同等原因，容易造成網(wǎng)印磁卡圖案大小與制版膠片尺寸有一定誤差，這樣在網(wǎng)印與膠印組合印刷中會產(chǎn)生套準(zhǔn)的難題。為解決這個(gè)問題，一般可在印刷方法上進(jìn)行調(diào)整。

常用的印刷方法是：先用網(wǎng)印印刷的盡量先進(jìn)行網(wǎng)印，而后以膠印再進(jìn)行印張。這樣，膠印即可根據(jù)網(wǎng)印的實(shí)際尺寸進(jìn)行調(diào)整。叼口與拖梢尺寸不同時(shí)，可通過調(diào)整膠印機(jī)的橡皮布、改變印刷包襯厚薄等來調(diào)整膠印圖文縱向尺寸，而橫向尺寸可根據(jù)網(wǎng)印印刷實(shí)際尺寸，經(jīng)制版膠片重新拼版。

經(jīng)過以上簡單調(diào)整，基本上能解決網(wǎng)印和膠印的套準(zhǔn)問題。此外，如果網(wǎng)印過程中，由于網(wǎng)版破損等原因而更換網(wǎng)版時(shí)，則需要及時(shí)調(diào)整印刷尺寸的變化幅度。

三、總結(jié)

在絲網(wǎng)印刷中，磁性油墨印刷（也稱磁性印刷）作為一種特種油墨的防偽印刷技術(shù)，是指在印刷油墨中添加磁性物質(zhì)（如摻入氧化鐵粉等）進(jìn)行印刷的方式。磁性油墨印刷屬于磁性記錄技術(shù)的范疇，它通過磁性油墨印刷完成磁性記錄體的制作，使之具有讀寫、查詢、防偽等多種要求的特殊功能。

網(wǎng)印證卡操作比較復(fù)雜，但設(shè)備投資較少，應(yīng)用范圍最廣，在證卡中占有很大的比例。網(wǎng)印制卡常用來制作金銀卡，只適合批量制作且內(nèi)容簡單的證卡以及印刷證卡背面的簽名條。