TÌM HIỂU VỀ IN BẢO MẬT - Phần 2
PGS.TS Trần Văn Thắng, TS.Nguyễn Quang Hưng
Bộ môn Công nghệ In, ĐHBK Hà Nội
-
Vật liệu Polymer.
3.2.1 Giới thiệu về polymer bảo mật và các tính chất của polymer.
Trong quá trình lưu thông sử dụng những sản phẩm in bảo mật, giấy bảo mật được dùng làm vật liệu nền cho những sản phẩm in bảo mật này như tiền tệ, thẻ căn cước,… đã bộc lộ những mặt hạn chế của nó như độ bền sử dụng không cao dễ bị rách do các tác động cơ học, dễ hút nước, hút ẩm dẫn tới tính chất cơ học bị giảm. Chi phí cho việc in lại những sản phẩm bị hỏng trong quá trình lưu thông ví dụ như tiền giấy là rất lớn. Hơn nữa, với sự phát triển của khoa học công nghệ, không chỉ làm tăng các đặc tính bảo an trong sản phẩm in bảo mật mà đồng thời cũng giúp việc làm giả những sản phẩm này thực hiện dễ dàng hơn. Để khắc phục những nhược điểm này người ta đã tiến hành nghiên cứu, áp dụng một loại vật liệu bảo mật khác thay thế giấy bảo mật đó là vật liệu polymer. Những sản phẩm in bảo mật sử dụng vật liệu polymer làm chất nền như thẻ ATM (automated teller machine card), thẻ ghi nợ, thẻ căn cước, tiền polymer,…ngày càng được sử dụng rộng rãi trên thế giới.
Vật liệu polymer có tính chất cơ học tốt hơn giấy bảo mật do cấu trúc phân tử của polymer - các phân tử polymer liên kết với nhau bằng liên kết bền vững (liên kết hydro). Chất nền sử dụng polymer thì sản phẩm in đặc biệt bền, khó tạo vết rách bằng những tác động cơ học thông thường và có độ bền gấp cao hơn nhiều so với giấy. Cấu trúc của polymer không xốp, không có dạng sợi nên không bị thấm hút ẩm, không bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường, không tạo bụi trong quá trình sản xuất, có ít vi khuẩn, vi sinh vật bám trên bề mặt polymer hơn so với giấy. Tuy nhiên, bề mặt các chất nền polymer thường nhận mực kém nên cần có biện pháp xử lý bề mặt tốt để tăng khả năng nhận mực, nhận lớp phủ, các sản phẩm polymer sau khi được in xong thường được phủ lớp bảo vệ (lớp phủ có thể là varnish,…) để giảm sự bay mực, tăng thời gian sử dụng sản phẩm in và cũng góp phần chống sự tích tụ bụi bẩn trên bề mặt sản phẩm. Do thời gian sử dụng của chất nền polymer cao hơn chất nền giấy (ví dụ tiền polymer có thời gian sử dụng lâu hơn khoảng 4 lần so với tiền giấy) nên chi phí cho việc sản xuất, tái sản xuất, phân phối, thu hồi, tiêu hủy những sản phẩm này giảm đi nhiều.
Ngoài những yếu tố trên, polymer còn cung cấp những tính năng bảo an đặc biệt giúp tăng khả năng bảo mật cho chất nền hơn chất nền là giấy bảo mật.Việc làm giả tiền polymer gặp rất nhiều khó khăn, số lượng tiền polymer giả phát hiện được ít hơn rất nhiều so với tiền giấy giả phát hiện được. Điều này được thể hiện rõ trong biểu đồ phát hiện tiền giả của New Zealand số liệu được khảo sát từ năm 1997 đến năm 2006 theo nguồn từ ngân hàng dự trữ New Zealand.
Hình 3.20.Biểu đồ phát hiện tiền giả của New Zealand.
Trên biểu đồ, năm 2000 New Zealand đã áp dụng hàng loạt mện giá của lưu hành tiền polymer. Hiện nay, số lượng tiền polymer giả bị phát hiện đã giảm đáng kể.
-
Một số loại màng polymer sử dụng trong in bảo mật.
Hiện nay, các loại màng polymer được sử dụng có nhiều loại: polycarbonat (PC), polyvinylchloride (PVC), polypropylen (PP), oriented polypropylen (OPP), biaxially oriented polypropylen (BOPP), v.v.. Trong các loại màng trên, PC, PP, OPP, PVC là thông dụng hơn cả dùng làm chất nền.Chúng có độ trong suốt cao nên được sử dụng làm lớp màng ghép bảo vệ cho một số sản phẩm in bảo mật tránh bị sửa đổi, xóa thông tin và để bảo vệ các dấu hiệu bảo mật.
Màng PC là loại polymer dẻo nhiệt với các đặc tính dẻo dai tốt. Với việc sử dụng PC làm chất nền cho tài liệu bảo mật, một loạt các đặc tính bảo mật đặc biệt của mực in bảo mật hay phương pháp in bảo mật được tích hợp ví dụ như phương pháp khắc laser, laser đục hình ảnh (mờ) thứ yếu, thay đổi laser hình ảnh… Các sản phẩm in bảo mật chính sử dụng PC được dùng làm chất nền cho hộ chiếu, thẻ căn cước… PC thường được ghép với một số màng khác để tăng khả năng in, tăng nhiệt độ nóng chảy, tăng độ bền. Không chỉ riêng loại màng PC mà các loại màng khác nhau khi cần cải thiện một số tính năng để đáp ứng nhu cầu của sản phẩm in bảo mật như tăng khả in, tính năng chế tạo dễ dàng, tăng độ cứng, độ dẻo, tăng nhiệt độ nóng chảy… thì cần phải tiến hành ghép các loại màng.
Màng BOPP là loại vật liệu nền để sản xuất tiền polymer, màng BOPP, OPP đều được tạo ra từ polypropylen. Màng OPP là màng PP được định hướng một chiều, còn màng BOPP là màng PP được định hướng hai chiều. Màng BOPP sử dụng làm chất nền của tiền polymer được sản xuất bằng cách sử dụng duy nhất một công nghệ được cấp bằng sáng chế cho một loại màng có nhiều tính năng như: độ trong cao, tính năng in và đặc tính xử lý tuyệt vời.
-
Một số đặc tính bảo mật của polymer bảo mật trên sản phẩm in tiền polymer.
Vật liệu chính làm chất nền cho tiền polymer là màng BOPP hay còn gọi là chất nền Guardian, đây là polymer trong suốt sẽ tạo nên cho sản phẩm hoàn chỉnh tính năng dẻo và độ bền cũng như khả năng tạo sự hợp nhất của các hình ảnh, chi tiết bảo mật phù hợp với môi trường chất nền trong suốt. Lớp chất nền BOPP được phủ trên cả hai mặt tờ tiền, một lớp phủ mờ (thường có màu trắng) sẽ cho phép in lên bằng các kỹ thuật in thông thường.Quá trình phủ mờ sẽ giúp tạo ra những vùng trên tài liệu mà hoặc là trong suốt hoặc là bán trong suốt tùy thuộc vào cách lớp phủ được sử dụng. Mức độ bao phủ của lớp phủ mờ lên trên chất nền BOPP có thể được thay đổi để nâng cao mức an toàn của chất nền. Sau khi phủ mờ chất nền BOPP sẽ được cắt thành những tấm có kích thước phù hợp cho các máy in, quá trình in ấn này sử dụng những phương pháp in truyền thống và các máy in chuyên dụng dành cho sản phẩm tiền tệ. Bước cuối tiến hành phủ lớp varnish để bảo vệ.
-
Một số đặc tính bảo mật củachất nền BOPP:
a. Cửa sổ phức tạp: lớp phủ mờ được phủ lên trên cả hai bề mặt của chất nền BOPP, quá trình phủ này giúp tạo ra những vùng trong suốt (thể hiện rõ ràng và đầy đủ như 1 cửa sổ), đây là một trong những tính năng bảo mật chính của chất nền Guardian. Vùng cửa sổ trong suốt trên tờ tiền polymer đã chứng minh được khả năng chống làm giả, chống sao chép bằng những thiết bị hiện đại như máy photocopy màu và máy quét.
Việc có ít nhất một cửa sổ trong suốt là một đặc tính bảo mật đơn giản nhưng đạt hiệu quả cao, và tính năng này là một tính năng tiêu chuẩn trong tất cả thiết kế chất nền Guardian. Tuy nhiên, có thể có nhiều hơn một cửa sổ được kết hợp vào chất nền Guardian và những cửa sổ trong suốt này có thể có hình dạng và kích thước bất kỳ. Một cửa sổ rõ ràng là một tính năng mà có thể dễ dàng nhận biết, và cho phép mọi người có thể dễ dàng nhanh chóng xác định tính xác thực của tờ tiền polymer. Đặc tính này có thể có khoảng thay đổi từ trong suốt hoàn toàn tới mức có độ mờ đục cao. Hình ảnh được chia thành các mức độ mờ đục khác nhau bằng cách thay đổi số lượng các lớp phủ mờ- từ không có lớp phủ mờ (vùng cửa sổ rõ ràng) tới số lượng lớp phủ mờ đạt được độ mờ đục tối đa. Phương pháp thiết kế này làm cho việc chèn một phần của một lớp màng rõ ràng vào trong một bản sao giấy gặp nhiều khó khăn hơn. Một lần nữa, hình ảnh, chi tiết sử dụng chất nền trong suốt để tạo một tính năng bảo mật đơn giản, an toàn và thẩm mỹ.
Cửa sổ phức tạp cũng là một môi trường tuyệt vời để tích hợp thêm các tính năng bảo mật sau:
a.1. Hình nổi tạm thời: được tích hợp trong cửa sổ sổ phức tạp, khả năng chất nền Guardian chấp nhận một hiệu quả rập nổi lâu dài là một tính năng quan trọng trong đó sử dụng một yếu tố nữa của quá trình in lõm để tăng cường bảo mật cho sản phẩm in bảo mật này. Đây là tính năng hiệu quả nhất khi mẫu thiết kế không chứa mực là một ‘hình ảnh tạm thời’ được rập nổi vào vùng cửa sổ trong suốt, tạo ra một hình ảnh mà có thể được quan sát thấy dưới cả hai ánh sáng xuyên qua và phản xạ. Hình ảnh tạm thời này là một cấu trúc đường 3D được rập nổi vào vùng cửa sổ rõ ràng, hình ảnh được tạo ra bởi sự kết hợp của cấu trúc những đường mà được đặt ở các góc nhìn được xác định trước. Điều này tạo ra một hiệu ứng thay đổi quang học. Khi quan sát tính năng này từ những góc độ khác nhau thì mỗi phần sẽ trở nên có thể nhìn thấy nhiều hơn hoặc ít hơn bởi sự khác biệt trong ánh sáng phản xạ từ những cấu trúc đường khác nhau. Có thể quan sát được toàn bộ chi tiết một hình nổi tạm thời bằng cách quan sát mẫu dưới ánh sáng xuyên qua.
a.2. Hình ảnh thay đổi về phương diện quang học (optically variable device - OVD): hay đặc tính này còn có có tên gọi khác:hình ảnh thay đổi quang học nhiễu xạ (diffractive optically variable image devices - DOVIDs). OVD là hiệu ứng làm nổi bật phản chiếu ánh sáng cao dựa trên nền những hình ảnh mà được tích hợp vào vùng cửa sổ trong suốt của chất nền và cho phép tự do thiết kế. Đặc trưng của hình ảnh này cho quan sát thấy được những hiệu ứng rất mạnh mẽ và thay đổi nhiều màu khi người quan sát tờ sản phẩm in bảo mật để xem hình ảnh ở các góc độ khác nhau. Bằng cách kết hợp tính chất trong suốt của chất nền với DOVIDs, tính năng bảo an và tính chất thẩm mỹ của tài liệu bảo mật được tăng cường do DOVIDs có thể được quan sát thấy từ cả hai mặt của tài liệu. Sự khác nhau của các DOVIDs được phân biệt trong phương pháp được sử dụng để tạo ra các cấu trúc vân nổi bề mặt, độ phân giải hình ảnh, độ sáng và khả năng linh hoạt của chúng. Đặc tính này thường được biết đến với tên như: Hologram, kinegram, identigram,…trong đó Hologram là một loại phổ biến nhất của DOVIDs được sử dụng như một yếu tố bảo mật, với một số hiệu ứng như hình ảnh 3D, ảnh hai chiều với thay đổi cấu trúc và màu sắc, ảnh ba chiều với các hiệu ứng động học,… Kinegram là do máy tính tạo DOVIDs, do đó có khả năng tạo ra nhiều hình ảnh độ phân giải cao phức tạp. Kinegram chứa các loại chữ in đặc biệt của máy tính tạo ra các yếu tố quang học nhiễu xạ với cấu trúc các vân nổi bề mặt đối xứng hoặc bất đối xứng. Những vân nổi bề mặt được sắp xếp giống như đồ họa vector và có thể được thiết kế theo những cách khác nhau để tạo ra hiệu ứng động học, hiệu ứng đảo ngược sự tương phản và một số hiệu ứng khác. Identigram là tính năng bảo mật ảnh ba chiều (holographic), tính năng này được sử dụng nhiều trong thẻ căn cước, hộ chiếu, tính năng identigram đã được ứng dụng trong hộ chiếu của Đức.
a.3Thành phần quang học nhiễu xạ (Diffractive optical element - DOE): hình ảnh được áp dụng trên tài liệu bảo mật sử dụng chất nền Guardian xuất hiện như một vùng mờ trên cửa sổ trong suốt. DOE là một cấu trúc pha ba chiều của một hình ảnh nhất định mà có thể tái tạo rõ ràng hình ảnh để có thể quan sát thấy khi được chiếu sáng bằng chùm ánh sáng song song. Khi được chiếu sáng bằng một nguồn chùm tia sáng trực tiếp như là bút laser, đèn pin, hay ánh sáng ngọn đèn dầu, nến, ánh sáng đỏ bóng đèn tròn,… ánh sáng song song truyền xuyên qua cấu trúc pha trong cửa sổ trong suốt được chuyển đổi thành một hình chiếu thực của hình ảnh mẫu mà có thể được quan sát trên bất kỳ bề mặt nào ở gần đó. Mặt khác, người quan sát có thể nhìn thấy hình ảnh ảo trực tiếp xây dựng lại bằng cách giơ DOE lên tới mắt và nhìn trực tiếp vào nguồn sáng phù hợp xuyên qua DOE. Người quan sát sẽ nhìn thấy hình ảnh xuất hiện ở khoảng trống chỗ cửa sổ DOE trên tờ tiền polymer. Các hiệu ứng thị giác mà được quan sát sẽ phụ thuộc vào sắc độ màu của nguồn sáng. Nếu ánh sáng đơn sắc cơ bản được sử dụng, một hình ảnh đơn sắc sẽ cho kết quả. Nếu là nguồn đa sắc, màu sắc sai sẽ gây ra hiệu ứng cầu vồng do sự phụ thuộc bước sóng của hình ảnh xây dựng từ cấu trúc pha.
Tính năng DOE gần như là duy nhất ở chỗ tính năng này vẫn hoạt động tốt nhất trong điều kiện thiếu ánh sáng hoặc tối hoàn toàn, thí dụ như vào ban đêm, nơi hầu hết các tính năng bảo mật không thể được sử dụng. Điều này là do nền tối của các điều kiện ánh sáng này cung cấp tương phản tuyệt vời với những hình ảnh nhiễu xạ được nhìn thấy dựa vào các nguồn sáng điểm.
a.4Tính năng tự chứng thực dựa vào cửa sổ sử dụng điều biến góc độ tạo T’ram kích thước rất nhỏ (Micro Screen Angle Modulation - μSam): μSam là do Joh.Enschede phát triển và đã được sử dụng thành công trên chất nền Guardian. Tính năng tự chứng thực μSam được kết hợp từ hai yếu tố: tấm lưới μSam và hình ảnh μSam.
Thành phần cửa sổ trong suốt của chất nền Guardian được sử dụng như một chất mang cho tấm lưới mà được bao gồm một loạt các cấu trúc đường nhỏ. Mẫu hình của cấu trúc đường được thiết kế đặc biệt để bổ sung cho một hình ảnh mà là phần của tính năng tự kiểm tra của μSam. Cấu trúc của μSam ẩn chứa hình ảnh hoặc một văn bản ẩn.Hình ảnh μSam được in ở vị trí tùy thuộc vào thiết kế trên các bề mặt lớp phủ mờ của tờ tiền polymer.Cả tấm lưới μSam và hình ảnh μSam đều gồm có rất nhiều cấu trúc đường nhỏ mà không thể sao chép hiện nay.Độ phân giải của cả hai tốt hơn độ phân giải của mắt. Chức năng của μSam đạt được bằng cách chồng tấm lưới lên trên hình ảnh và một tin nhắn ẩn hoặc mã xuất hiện để người quan sát thấy.
Tính năng μSam cung cấp nhiều lợi ích bảo mật.Một ‘hình ảnh ẩn’ thì thật sự khó khăn để tái sản xuất sử dụng phương tiện chụp ảnh điện tử và μSam cung cấp một hiệu ứng Moire chống sao chép lại bằng các máy quét.Các hình ảnh giải mã hoặc tấm lưới thì rất khó khăn để tái sản xuất trái phép của những sản phẩm giả mạo. Rõ ràng đây là công việc đặc biệt khó khăn để có thể tái sản xuất làm giả sản phẩm bằng sử dụng chất nền giấy.
b. Cửa sổ một nửa: cửa sổ một nửa là một biến thể của cửa sổ rõ ràng phức tạp. Sự khác biệt ở chỗ là thực tế cửa sổ được làm mờ chỉ duy nhất trên một mặt của tờ tiền polymer bằng lớp chất phủ mờ. Do đó một mặt thực hiện như một bề mặt nhẵn bóng, trong khi mặt kia thực hiện như là một bề mặt in thông thường. Bề mặt bóng thì thật khó khăn để sao chép bằng cách sử dụng máy photocopy và máy quét. Kết quả thực hiện như là chất mang cho các đặc tính bảo mật khác như DOVIDs, mực thay đổi quang học,…
Một số đặc tính bảo mật khác của tiền polymer sử dụng cửa sổ một cửa:
b.1. Hình ảnh bóng mờ: hình ảnh bóng mờ trong chất nền Guardian cũng tương tự như hiệu ứng hình mờ trên tờ tiền giấy. Đây là một hình ảnh thay đổi quang học tuyệt vời đó là không thể hiện hình ảnh rõ ràng trong ánh sáng phản xạ nhưng có thể quan sát thấy được khi quan sát tờ tiền polymer dưới ánh sáng truyền qua. Một hình ảnh bóng mờ chất lượng tốt đạt được bởi một sự lựa chọn cẩn thận và điều khiển màu sắc và độ mờ đục của các lớp phủ mờ trong khi vẫn duy trì một đặc điểm bề mặt in đồng nhất của chất nền, điều này rất cần thiết cho quá trình in bảo mật khác.Hình ảnh bóng mờ bền hơn một hình ảnh mờ truyền thống, và hình ảnh bóng mờ này có thể là một hình ảnh chân dung hoặc văn bản.
Hình 3.27 Tiền polymer Việt Nam, hình ảnh bóng mờ: hình ảnh
chân dung Hồ Chí Minh.
b.2. Chất nền nhiều màu bảo an: chất nền polymer Guardian có thể kết hợp một phổ màu sắc, mà đại diện cho sự tăng cường bảo mật tiên tiến và hiệu quả để trợ giúp trong việc làm giảm bớt nguy cơ hàng giả. Chất nền nhiều màu bảo an có sẵn trong nhiều màu sắc, các tùy chọn thiết kế và bao gồm một phạm vi lựa chọn từ chất nền hai màu- màu của chất nền mặt này khác với màu của mặt kia, hoặc chất nền nhiều màu- mà sử dụng kết hợp sắp từng lớp màu khác nhau tạo ra chất nền 3, 4 hoặc thậm chí 5 màu. Đây cũng là đưa ra thiết kế tuyệt vời cơ hội tạo ra cửa sổ một nửa nhiều màu.
b.3. Dải chỉ bảo mật: dải chỉ bảo mật được tích hợp với chất nền Guardian cũng có tính năng bảo mật tương tự dải chỉ bảo mật được áp dụng trên chất nền giấy bảo mật. Dải chỉ bảo mật đã được là một trong những tính năng bảo mật công khai có thể nhận ra dễ nhất cho việc tự chứng thực tiền tệ.Dải chỉ bảo mật có thể được đưa vào trong chất nền Guardian trong quá trình sản xuất chất nền này. Chỉ bảo mật chứa các hạt chất màu kim loại, từ tính, các chất màu lân quang và huỳnh quang. Khi các dải chỉ bảo mật được in, các dải chỉ này có thể khác nhau về hình dạng, kích thước và bao gồm văn bản có kích thước rất nhỏ.Thêm vào đó dải chỉ bảo mật còn có thể xuất hiện ở cửa sổ trong suốt của chất nền Guardian.Phương pháp sản xuất chất nền Guardian cho phép thêm vào chiều sợi chỉ bảo mật. Các dải sợi chỉ bảo mật có thể ở vị trí thẳng theo hướng máy của tờ tiền, các dải chỉ này cũng có thể theo một mẫu mô hình cong phức tạp, không liên tục hoặc theo nhiều hướng. Chỉ kim loại phản xạ, dải chỉ cửa sổ hoặc chỉ thay đổi quang học là hiệu quả đặc biệt trong ngăn ngừa tái sản xuất bằng các máy photocopy màu và máy quét.
Hình 3.28.Mẫu tờ tiền polymer sử dụng đặc tính dải chỉ bảo mật.
Ngoài ra, để bảo đảm chống lại những tác động cơ học, hóa chất nhằm mục đích xóa, sửa chữa can thiệp thay đổi thông tin và tránh bị mài mòn bay mực in trên sản phẩm in bảo mật. Một số sản phẩm in bảo mật có xu hướng sử dụng phương pháp ghép màng để tăng tính năng bảo an và thời gian sử dụng của sản phẩm in này. Phương pháp ghép màng thường được tiến hành ghép lớp màng có tính chất trong suốt đóng vai trò là lớp áo bảo vệ với lớp màng còn lại có tính chất mờ đục.Các yếu tố bảo mật có xu hướng được đặt ở phía bên mặt sau của lớp màng hoặc ở bên trong giữa lớp chất kết dính và lớp màng. Các yếu tố bảo mật này được thực hiện theo các phương pháp in truyền thống, hay sử dụng mực bảo mật, hay sử dụng các phương pháp in kỹ thuật số.
Tính năng ghép màng mỏng phản chiếu hình ảnh ẩn (Retroreflective laminate) cung cấp một tính năng hữu hiệu giúp người kiểm tra xác định nhanh chóng tính xác thực của sản phẩm nhờ một thiết bị quang học đặc biệt.Một lớp màng trong suốt được ghép với một lớp bề mặt chất nền, một hình ảnh ẩn được tích hợp vào trong lớp màng này. Dưới ánh sáng thông thường, người quan sát sẽ không nhìn thấy được hình ảnh này, và hình ảnh ẩn này có thể nhìn thấy được dưới ánh sáng đồng trục một thiết bị hỗ trợ quang học đặc biệt. Ánh sáng đồng trục là ánh sáng đi qua một hệ thống quang học song song với trục quang học, hoặc trong trường hợp hướng chiếu sáng và hướng quan sát song song với nhau.
Hình 3.29. Hình ảnh mô phỏng góc quan sát đồng trục với chùm ánh sáng.
|
|
Hình 3.30. Hộ chiếu Hà Lan sử dụng tính năng Retroreflective laminate.
(Hết phần 2)