Giấy bảo an

Giấy bảo an là sản phẩm giấy đặc biệt mà trong quá trình sản xuất cần phải áp dụng một số kỹ thuật tương đối tinh xảo nhằm tạo ra được các hình in mờ trên giấy nhờ sự khác biệt về độ dày, độ đục của vật liệu tạo giấy và sợi bảo mật. Giấy bảo an có chức năng như không phản ứng với bức xạ UV, hình bóng nước trên giấy, phản ứng với các tác nhân hóa học, chống lại các tác động cơ học (tẩy xóa hay dùng băng dính v.v…), có những sợi bảo mật phát huỳnh quang khi chiếu nguồn sáng UV vào. Do đó giấy bảo an rất khó sản xuất giả nên giấy bảo an được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày dưới dạng các loại giấy có giá trị cao như: giấy in tiền, giấy in séc, trái phiếu, hóa đơn tài chính hoặc các loại giấy phục vụ công tác bảo mật như giấy làm visa, hộ chiếu, chứng từ sở hữu tài sản, bất động sản, văn bằng, chứng chỉ, tem, nhãn mác v.v…

Giấy bảo an, các lĩnh vực sử dụng và triển vọng phát triển

Giấy bảo an có những đặc tính đặc biệt để phân biệt với các loại giấy thông thường khác. Các đặc tính đó trong giấy hỗ trợ việc in bảo mật, chúng chứa đựng nhiều chi tiết bảo an ẩn, hiện và có giá trị pháp lý. Những chi tiết thể hiện cũng như các chi tiết bảo mật thông thường khác có thể nhìn thấy bằng mắt thường như các hình in bóng nước mờ trên giấy, sợi bảo mật. Các chi tiết ẩn thì phải nhờ đến các thiết bị hỗ trợ. Các chi tiết có giá trị pháp lý thường là các chi tiết ẩn đòi hỏi sự hiểu biết trước và các dụng cụ hỗ trợ đặc biệt để xác minh.

Giấy bảo an không giống như các loại giấy thông thường khác, giấy bảo an phải không bị bức xạ UV tác động hay không có tác nhân làm sáng như chất tăng trắng. Các tác nhân làm sáng hấp thụ tia UV và phát ra loại ánh sáng khả kiến nằm trong vùng quang phổ màu xanh (Blue), các tác nhân làm sáng này làm cho giấy thường sáng hơn và trung tính hơn với màu sắc. Giấy bảo an không bị ảnh hưởng bởi tia UV sẽ cải thiện chức năng bảo mật với các lý do sau: cho phép dùng mực huỳnh quang như một chức năng bảo mật, sự xuất hiện của nó sẽ bị thay đổi bởi loại giấy có tác nhân làm sáng, giấy không phát huỳnh quang dưới bức xạ UV như các sản phẩm giả bằng các loại giấy thường. Do vậy, hầu hết các loại giấy bảo mật đều không dùng chất tăng trắng quang học, tráng phủ bề mặt, do chất tăng trắng và chất tráng phủ bề mặt thường có tác nhân làm sáng.

Trên thế giới, hiện nay đã phát triển nhiều phương pháp kỹ thuật bảo mật trên giấy như các sợi bảo mật, hóa chất phụ gia đặc biệt, thành phần xơ sợi đặc trưng v.v… Tuy nhiên, giấy in hình bóng nước vẫn là một phương pháp có nhiều ưu điểm luôn được sử dụng kết hợp với các phương pháp khác.

In hình bóng nước trên giấy là kỹ thuật tạo hình in trong giai đoạn hình thành tờ giấy trên phần ướt máy xeo bằng cách tác động làm thay đổi trật tự xắp xếp xơ sợi cục bộ. Đây là phương pháp truyền thống để sản xuất giấy có các ký hiệu, hình in đặc biệt, khó sao chép. Phương pháp in hình bóng nước thường được sử dụng phổ biến để sản xuất các loại giấy in chứng từ có giá trị, giấy in tiền, séc, trái phiếu, hóa đơn tài chính, giấy phục vụ bảo mật làm visa, hộ chiếu, chứng từ sở hữu tài sản, bất động sản, văn bằng chứng chỉ v.v…

Các nước có kỹ thuật này phát triển phải kể đến Mỹ, Đức, Pháp, Nhật. Ngoài ra, để chủ động sản xuất các loại giấy bảo mật, các quốc gia đều cố gắng nghiên cứu kỹ thuật riêng để tự sản xuất giấy với các tính chất bảo mật.

Các phương pháp tạo hình in bóng nước trên giấy bảo an

Phương pháp tạo hình bóng nước “thật” (watermark)

Hình bóng nước thật được hình thành do sự thay đổi trật tự sắp xếp xơ sợi trên phần ướt của máy xeo giấy dưới tác động của các hình in đan dệt trên bề mặt lưới của máy xeo tròn hoặc trên lô đàn (Dandy roll) lắp đặt phía trên bàn lưới của máy xeo dài, giữa các hòm hút chân không.

Các kết quả nghiên cứu và sản xuất cho thấy có sự khác biệt giữa hình bóng nước tạo ra trên máy xeo lưới tròn và máy xeo lưới dài. Trong quá trình vận hành máy xeo lưới dài, các hình in nổi được dập, dán hoặc khâu trên bề mặt lưới của lô Dandy ép vào tấm bột (có độ khô từ 6-7%) tạo ra các vùng sáng do lượng xơ sợi và độ dày giấy tại các vùng đó thấp hơn so với xung quanh. Tập hợp các vùng sáng do lô Dandy tạo ra lên giấy hình thành nên hình bóng nước hai chiều.

Trong trường hợp máy xeo tròn, giấy được hình thành trên lô lưới khi lô chuyển động qua hòm phun bột. Trong quá trình chuyển động quay của lô lưới, nước được lọc qua còn xơ sợi đọng lại trên bề mặt lưới. Với bề mặt lô lưới được dập hoặc khâu nổi các hình ảnh, chữ viết cụ thể, mức độ tích tụ xơ sợi sẽ dày mỏng khác nhau trên những vùng cao thấp của bề mặt lô lưới hình thành nên hình bóng nước ba chiều trong giấy. Giấy tạo ra trên máy xeo lưới tròn do đó có độ sắc nét tương đối cao.

Theo Ivanov, quá trình sản xuất giấy in hình bóng nước có một số yêu cầu đặc biệt về công nghệ

Để thu được hình có độ sắc nét cao, bột giấy cần được nghiền nhuyễn, xơ sợi không quá dài. Ngoài ra, việc phối trộn một hàm lượng nhỏ xơ sợi bông vào trong hỗn hợp bột cũng cho phép cải thiện đáng kể chất lượng hình in.

Độ khô của giấy khi tiếp xúc với lô Dandy cần phải được điều chỉnh ở mức thích hợp, tấm giấy phải đủ dày bảo đảm tiếp nhận đầy đủ hình in khâu trên bề mặt lưới. Sẽ không thu được hình bóng nước hoặc hình bóng nước rất mờ nếu độ khô của tấm giấy khi tiếp xúc với lô Dandy quá cao (> 10%). Trong trường hợp độ khô của tấm giấy thấp (<6%) thì hình bóng nước cũng sẽ không rõ nét do khả năng ổn định vị trị của xơ sợi thấp.

Phương pháp tạo hình in bóng nước “giả” (Pseudo-watermark) sử dụng hoá chất tẩy màu xơ sợi hoặc lớp tráng phủ

Trong phương pháp này hình bóng nước “giả” được tạo ra bằng cách cho thẩm thấu hoặc in lên các vùng xác định của giấy một hợp chất hoá học có thể làm trắng hoặc đánh bóng bề mặt xơ sợi. Hợp chất hoá học thường được sử dụng là dung dịch nước ozon.

Phương pháp tạo hình in bóng nước “giả” bằng cách thay đổi lượng chất tráng phủ tại các vùng khác nhau của giấy

Trong quá trình sản xuất giấy theo phương pháp này, sự thay đổi độ dày và độ đục của lớp tráng phủ trên bề mặt giấy cho phép tạo ra các hình bóng nước mong muốn. Quá trình tạo hình bóng nước được thực hiện trên các lô tráng phủ, trong đó bề mặt lô đỡ (backing roll) được tạo hình bằng cách khoét hoặc đáp nổi cho phép kiểm soát việc áp dụng lượng chất tráng phủ nhiều hay ít trên bề mặt giấy.

Do cần phải cải tiến các phương pháp tráng phủ truyền thống bằng cách sử dụng các lô tạo hình in đặc biệt nên tính linh hoạt của phương pháp này không cao, nhất là trong quá trình sản xuất giấy với khối lượng nhỏ.

Theo kết quả nghiên cứu Mechel Goguelin và Nicolas Fourmy giấy hình bóng nước (Pseudo watermark) tạo ra bằng phương pháp trắng phủ bề mặt giấy tương đương như giấy in hình bóng nước (watermark). Phương pháp này các hình in bóng nước được tạo ra nhờ sự khác nhau về độ dày và độ đục của lớp tráng phủ, sau từng giai đoạn sấy khô theo các lớp tráng phủ khác nhau. Hình bóng nước được được tạo ra theo các bước sau: Dung dịch tráng sẽ tráng lên giấy làm ẩm một phần hoặc một mặt của giấy, một vùng hoặc nhiều vùng của giấy đã được xác định, sau đó dưới tác dụng của áp lực và nhiệt phần nước của dịch tráng thấm ướt trên giấy bị bay hơi và tăng mật độ tráng phủ vùng này so với các vùng giấy khác. Kết quả nghiên cứu này cho biết phương pháp tạo hình bóng nước bằng tráng phủ, hình bóng nước tạo thành bằng cách thay đổi độ dày và độ đục của lớp tráng trên giấy so với các phần còn lại. Thành phần của dịch tráng bao gồm: chất màu (pigment), chất kết dính (để kết dính các hạt pigment lên bề mặt giấy), nước (môi trường phân tán và phối trộn đều các hạt pigment, hòa tan/phân tán các chất kết dính), các phụ gia (cải thiện các tính chất của dịch tráng). Thông thường định lượng của lớp tráng từ 2 g/m2 đến 50 g/m2 được tráng 1 mặt hoặc cả hai mặt.

Phương pháp tạo hình bóng nước bằng ép ở áp lực cao

Phương pháp này được tạo ra khi giấy đã hình thành. Dùng áp lực ép lớn tới 100 kg/cm2 trên các vùng khác nhau để tạo ra hoa văn trên bề mặt giấy.

Theo Colin Austin Harris, thành phần xơ sợi bột giấy bao gồm 60% bột gỗ cứng tẩy trắng và 40% bột gỗ mềm tẩy trắng, xeo giấy với định lượng 100 g/m2 trên máy xeo tốc độ 110 m/phút. Hình bóng nước được tạo bằng cách ép hai lô, với lực ép là 25 kg/cm2, độ ẩm của băng giấy qua hai lô 60 – 65%.

Các kết quả nghiên cứu

Quá trình nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy in hình bóng nước phục vụ ngành tài chính, ngân hàng, lưu trữ, in nhãn mác v.v… được thực hiện trong năm 2003 với số lượng sản phẩm sản xuất thử nghiệm không đủ lớn. Việc sản xuất trên dây chuyền thiết bị chưa đồng bộ nên quá trình sản xuất thử nghiệm gặp nhiều khó khăn. Do đó, năm 2013 Công ty TNHH Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô (Nay là Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô) thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm cấp Bộ “Hoàn thiện công nghệ, thiết bị sản xuất giấy bảo an”. Sản phẩm giấy bảo an của dự án sản xuất thử nghiệm góp phần tạo hướng đi riêng cho Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô trong lĩnh vực triển khai áp dụng KHCN và thực tiễn. Hơn nữa, kết quả thu được từ dự án là một trong những nền tảng cơ sở tạo công ăn việc làm và thu nhập cho cán bộ công nhân viên.

Dự án sản xuất thử nghiệm sử dụng hệ thống thiết bị, nguồn nhân lực sẵn có là một trong những lợi thế về giá thành sản phẩm, khả năng chủ động được về số lượng, chất lượng và kích cỡ sản phẩm theo yêu cầu của khách hàng.

- Về công nghệ: đã nghiên cứu, lắp đặt hoàn thiện dây chuyền sản xuất giấy bảo an công suất 30 tấn/tháng. Qua các đợt chạy thử nghiệm, hiệu chỉnh thiết bị đã tăng tốc độ máy xeo, dễ thao tác và vận hành dây chuyền, giảm giá thành sản phẩm. Dây chuyền sản xuất giấy bảo an có tính thương mại hóa cao.

- Về đào tạo: Trong quá trình thực hiện dự án đã đào tạo cán bộ và công nhân kỹ thuật nắm vững lý thuyết sản xuất giấy bảo an và các phương pháp kiểm tra trong sản xuất. Nhóm dự án đã thực hiện đào tạo được đội ngũ cán bộ và công nhân vận hành có khả năng vận hành tốt dây chuyền

- Về chất lượng sản phẩm: Qua các đợt sản xuất thử nghiệm đã tháo gỡ được những vướng mắc trong quá trình vận hành công nghệ và thiết bị, chất lượng sản phẩm ổn định, giá thành sản phẩm giảm v.v... Sản phẩm của dự án được khách hàng chấp nhận và đánh giá tốt về chất lượng sản phẩm, giá cả hợp lý giúp khách hàng giảm chi phí so với các mẫu giấy nhập khẩu, đặc biệt là trong giai đoạn khó khăn của ngành in nói riêng và nền kinh tế trong nước nói chung.

Tác giả: ThS. Đỗ Thanh Tú

Nguồn: Bản tin KH&CN Giấy và Xenluylô; số 2/2015