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作者|王泽,清华大学机械工程系博士研究生

最近,中国人民银行将正式发行2019年版的第五套人民币。这次发行的面值包括50元、20元、10元、1元纸币和1元、50分和1分硬币。

与2005年版相比,新版人民币中的50元、20元和10元的钞票增加了脸部颜色的鲜亮度,并配有“美容滤镜”。镍币在材质上从镀铜合金钢芯变成镀镍钢芯,从而结束了自1980年以来一直保持的黄色,并变成了镍白色。此外,防伪技术和印刷质量也得到了提升。

长期以来,由于其极高的保密性,印钞似乎非常神秘。你有没有想过硬币是如何制成的?让我们从纸币开始。

(1)“白纸”如何变成钞票?

对于印钞厂来说,生产的“钱”不是真钱,而是一种产品,就像食品厂生产的麻辣条和化工厂生产的化肥一样。

然而,与普通的印刷产品不同,由于钞票的特殊性,印刷过程明显复杂。一张人民币至少要经过十几道工序,从手工雕刻模板到印刷,再到出厂。

1.初级加工的纸张选择:棉花、大麻和其他植物用作纸浆

除了长流程设计,人民币生产的第一步是纸张选择。

通常,大多数纸币都是纸币,人民币也不例外。大多数制造钞票纸的原料使用棉花、大麻和其他纤维较长的植物作为纸浆。这样制成的纸光洁、坚韧、挺度好、耐磨性强,耐用的循环纤维不易松散、起毛和断裂。

此外,在制造过程中将采用一些特殊的方法来保证它具有耐磨、耐折、耐酸、耐碱等特性。

与此同时,纸币上也将覆盖有防伪水印。纸张选择工作必须考虑水印的方向性,以防止产生倒置的钞票。

(看起来像“白皮书”的纸张在造纸过程中已经添加了水印)

2.印刷:切勿使用印钞纸进行测试

钞票纸被选中后,被送到印刷车间。经过几台凹印机印刷后,白纸可以兑换成人民币。

与普通印刷机一样,印刷人民币时,需要进行一段时间的试印,以将印刷设备调整到最佳状态。然而,当印刷人民币时,不允许在钞票纸上进行测试。通常使用普通纸。这是因为所有印钞纸都有严格的数量管理,而且不缺一张。如果在印刷过程中有任何浪费,即使是皱巴巴的废纸也必须登记和检查,而且程序非常严格。

3.裁剪:将报纸大小的人民币剪成10张

印刷钞票必须经过切割过程。新人民币有报纸那么大,上面有几十元人民币。这个过程就是切割它。

4.质量检验:无效票不接受

最后,质量检查是必需的。质检员在强光下逐一检查整叠人民币的质量,如有无数字、错别字、统一颜色、倒置水印等。如果有,拒绝无效的票。

(2)这是一项技术任务——印刷货币和制造硬币的技术难度

在印钞过程的十几个过程中,不仅工作人员要一丝不苟,而且对印刷技术、防伪技术等都有很高的要求。这是一部高科技含量的作品。

19世纪末,俄罗斯印钞专家奥尔洛夫发明了一种带有集色辊的多色印钞机,后来被称为“奥尔洛夫印刷法”。与传统的湿法胶版印刷工艺相比,该方法大大提高了防伪性能。

在中华人民共和国成立初期,由于缺乏中国的相关技术能力,苏联被委托印刷人民币一段时间。二十世纪五十年代中苏关系恶化后,苏联傲慢地拒绝继续提供这种技术支持。然而,中国印钞业的前辈们并没有气馁,仅用了三年时间就克服了技术难题,为第三套人民币印刷工艺所涉及的纸墨国有化、版式设计、制版雕刻、防伪技术、印刷技术和印刷机械做出了突出贡献。

此后,中国的印钞业走上了完全自主的道路。

在今天的市场经济中,钞票是国家的名片。作为人们日常生活中不可或缺的一部分,现代纸币的设计和印刷需要考虑更多的艺术性、防伪性和流通性问题,这对印刷工艺提出了更高的要求。

正是在这一需求的指引下,中国印钞行业的技术人员不断解决重大科技问题,取得了世界领先的技术突破。2010年国家技术发明奖一等奖证书授予“SD凹版印刷转印刷”团队。这是一项重要的科技成就,解决了全球印刷行业的共同问题。那么,什么是所谓的凹版印刷呢?

凹版印刷:不易仿制和伪造

凹版印刷,即凹版印刷,是将包含在凹版凹点中的油墨直接压印在承印物上。印刷图片的明暗程度由凹点的大小和深度决定。如果凹点更深,则包含的油墨更多,压印后留在承印物上的油墨层更厚。相反,如果凹点较浅,油墨含量将较小,印刷物上留下的油墨层将较薄。

2015年版第五套100元人民币钞票上的毛泽东头像采用雕刻凹版印刷,手指触摸有明显的凹凸感。

凹版印刷作为一种印刷技术,因其油墨层厚、色彩鲜艳、饱和度高、耐印版性高、印刷质量稳定、印刷速度快等优点,在印刷包装和图形出版领域占有极其重要的地位。

(凹版印刷示意图)

同时,由于凹版印刷线条的粗细和油墨的层次在印刷过程中可以任意控制,不容易被仿制和伪造,尤其是墨坑的深度,所以很难根据印刷的图文进行逼真的雕刻,成为印钞的唯一选择。

“无凹无币”——防伪技术的关键

同时,凹版印刷的钞票具有明显的凹凸性,这也成为防伪技术的关键。印钞业有句谚语“没有凹度就不能造硬币”。我相信在我们的日常生活中,我们也经历过通过大面额钞票上的肖像图案和国徽上的凹凸层来识别假币。

中国独立开发了世界上第一台凹版印刷机

传统的凹版印刷技术在印钞过程中只能单面印刷。在一面印刷之后,油墨需要在另一面印刷之前干燥,这无疑增加了时间成本。然而,“SD凹版印刷到印刷”技术可以实现双面同时凹版印刷,大大提高了生产效率。

中国自主开发了世界上第一台凹版印刷机,解决了世界范围内的凹版印刷问题,并先后在日本、瑞士和德国获得国际专利授权。

防伪:技术与艺术的结合?

现代纸币的印刷不仅是一个简单的技术问题,也是技术与艺术设计的完美结合。

2015年11月,第五代新版人民币100元推出。与之前版本的人民币相比,在正面右侧增加了一条4毫米宽的光学可变镂空窗口安全线,提高了防伪性能。当视角从直视变为斜视时,安全线的颜色从品红色变为绿色。通过透光观察,可以看到安全线前后交替排列的镂空字符“¥100”。2019年版第五套人民币部分钞票还采用了强光变面额号码和光变镂空开窗防伪线的防伪技术。

(可变光中空窗户安全线)

本发明对光源要求低,颜色变化明显。同时,它整合了镂空的人物特征,不仅增加了美感,也方便了公众的识别。

2015年版人民币100元增加了可变光镂空窗户安全线,同时保留了磁性全埋安全线设计的旧版本,有利于公众识别,并兼顾了机器可读性能,充分体现了技术进步和创新。

在设计这种新型安全线时,技术人员进行了反复测试。从2mm到5mm,安全线太窄,识别效果不明显,太宽不利于钞票的整体平滑。最后,选择4毫米作为防伪技术和艺术设计的平衡点。

(光学安全线)

(3)除了印刷货币,还有铸币。

除了印刷货币,中国还拥有硬币制造的核心技术。

平时,我们会看到一些硬币的边缘有均匀分布的丝齿。这种均匀分布是由于“硬币边缘全齿距半齿技术”。这项技术在第17届全国发明展上获得金奖,提高了硬币制造的技术难度,增强了硬币的公众防伪性能,是硬币制造技术进步的重要体现。

为了实现全齿距和半齿距的效果,首先分别加工稀疏齿电极和密集齿电极,用紧固件紧固稀疏齿电极和密集齿电极,形成组合电极;利用电火花成型技术在线齿套模具上反映组合电极全齿距半齿的结构形式,最终用线齿套模具冲压出所需的硬币。

(梳状电极)

(密集齿电极)

(组合电极)

(四)整个产业链本地化产出

在中华人民共和国成立初期,人民币需要外国帮助才能完成印刷。今天,中国的印钞业可以实现整个产业链的本地化,也可以帮助其他国家印制钞票。

2016年8月,中国印钞造币总公司在与英国、法国等国著名企业的激烈竞争中胜出后,赢得了为尼泊尔印制2亿尼泊尔1000卢比钞票的订单。

尼泊尔的1000卢比是尼泊尔中央银行发行的最大面额的钞票,在尼泊尔的金融流通中占有非常重要的地位。这也对钞票的防伪技术和面额设计提出了相当高的要求。

然而,在中国印钞造币公司中标并发运第一批产品之前和之后仅用了五个月。与此同时,印版、油墨、纸张和线,包括印刷技术的集成,都是中国制造,这不仅验证了印钞技术,也考验了中国印钞行业的整体实力。

原文的标题是,“原人民币是这样印刷的,你有没有想过?》