Текст книги "Происхождение, эволюция и виды пластиковых карт. Книжная серия «Производство пластиковых карт». Выпуск 1-й"

Происхождение, эволюция и виды пластиковых карт
Книжная серия «Производство пластиковых карт». Выпуск 1-й
Валерий Дмитриевич Усиков

© Валерий Дмитриевич Усиков, 2017

ISBN 978-5-4490-1332-3

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Под «пластиковой картой», в широком смысле, сейчас понимают портативный носитель информации, обладающий повышенной жесткостью, прочностью и износо-стойкостью по сравнению с бумажным аналогом. Под это определение попадают не только изделия из пластиков (термо-пластичных полимеров), но и композитные карты состоящие из слоев, образованных разными материалами, в частности имеющими в своем составе бумагу, органику, минералы, а также монолитные карты из картона, дерева и металла. Пластиковые карты как правило предназначены для многократного использования в течение срока от нескольких месяцев до нескольких лет. Исключением являются одноразовые билеты и предоплатные карты с ПИН-кодом, а также бессрочные карты, типа страховых свидетельств пенсионного страхования.

Материалы и технологии для изготовления карт выбирают в зависимости от их назначения, например для карт предоплаты услуг связи в основном используется дешевый ламинированный или лакированный картон, а для удостоверений личности в странах объединенной Европы один из самых дорогих и прочных пластиков – поликарбонат (ПК). Банковские карты изготавливают из не экологичного, но дешевого ПВХ, водительские и другие удостоверения личности во многих странах производят на основе Теслина (Teslin®-торговая марка компании PPG) и ПЭТ, в Европе на основе ПК. Правительство КНР в 2004 году для миллиардного проекта по введению новых идентификационных карт выбрало ПЭТГ (полиэтилентерефталат гликоль) – материал менее дорогой и более технологичный по сравнению с поликарбонатом.

Заметим, что глазах международной общественности использование ПВХ в государственных проектах свидетельствует либо об экологической безграмотности государственных чиновников, либо об их безразличии к проблемам загрязнения окружающей среды, или о слабости экономики, которая способна финансировать только самые дешевые «грязные» технологии. В списке стран, применяющих, или применявших до недавнего времени ПВХ в правительственных проектах значатся такие страны, как Сьерра-Леоне, Нигерия (социальные карты и национальные удостоверения личности), Гана, и Киргизия (водительские удостоверения). Таким образом, использование ПВХ в правительственных карточных программах может нанести урон международному авторитету страны поставив их в один ряд с выше упомянутыми странами.

Материалы и оборудование для выпуска картонных карт мало отличаются от используемых в традиционном полиграфическом производстве для выпуска карманных календарей и визиток. По этой причине почти каждая типография берется за выпуск карт на основе картона.

Для выпуска стандартных пластиковых карт типографии потребуется не только дополнительное специализированное оборудование, но и достаточно глубокое понимание физико-химических свойств полимеров.

Постпечатная обработка пластика с целью придания ему формы пластиковой карты является относительно новым, но достаточно динамично развивающимся направлением в отечественной полиграфии. В этой области пока даже не существует устоявшейся русскоязычной терминологии. Тема производства пластиковых карт, как например и тема производства казначейских билетов, достаточно узкая и до последнего времени мало обсуждаемая на страницах профессиональных печатных изданий, отчасти и по причине закрытости, поскольку пластиковые карты первоначально предназначались, как и денежные купюры только для совершения платежей. Производство пластиковых карт, как и выпуск банкнот, исторически в каждой стране были монополизированы несколькими крупными производителями, которым банки доверяли выпуск своих платежных средств, а правительства – ID документов. Каждый производитель разрабатывал свои технологические приемы и приобретал свой личный производственный опыт, подбирал материалы, конструировал или заказывал свое специализированное оборудование под конкретные задачи.

Приобретенные технологические знания производители старались хранить в секрете от конкурентов как ноу—хау. Технические проблемы производства карт если и обсуждались, то в основном кулуарно, но несмотря на это в 1985 году был принят первый международный стандарт на банковские пластиковые карты ISO 7810.

Со временем фирмы, которые выполняли заказы на производство специальных материалов и оборудования для производителей карт начали открыто предлагать свою продукцию на рынке, распространяя вместе с ней в определенной степени технологии и ноу-хау, наработанные первыми производителями карт.

По мере развития рынка возникла массовая потребность в пластиковых картах, как инструменте привлечения покупателей (карты лояльности), в качестве износостойкой машиночитаемой версии существовавших ранее в бумажных пропусков и удостоверений, средстве оплаты проезда, и пр. Крупные предприятия, производство которых с самого начала было ориентированно на массовое производство банковских карт оказались не способными и не заинтересованными обрабатывать большое количество относительно мелких заказов на дисконтные карты для небольших коммерческих предприятий. Оборудование и материалы, необходимые для открытия карточного производства были также ограниченно доступными из-за высокой цены, поскольку их производство в свою очередь оказалось достаточно монополизированным.

Ситуация с доступностью карточных технологий для массового производителя начала радикально меняться в самом начале 21 века, после того как банковские карты и карты лояльности начали интегрироваться в экономику стран юго-востока, в первую очередь КНР, Индии, Индонезии, Филиппин и Вьетнама. Для обеспечения картами, составляющего почти половину жителей планеты, трехмиллиардного населения только этих 5-ти стран понадобилось открытие тысяч фабрик по производству пластиковых карт, которые требовалось оснастить соответствующим оборудованием и обеспечить расходными материалами. Первоначально, в основном для выпуска банковских карт, фабрики КНР закупали дорогостоящее европейское и американское карточное оборудование. После того, как это оборудование попало в Китай, национальная промышленность быстро наладила выпуск его бюджетных аналогов, сохранявших только самый минимальный набор функций, которые требовались для выпуска стандартных пластиковых карт. Удешевление производилось в основном за счет отказа от использования в этих машинах дорогостоящих узлов, обеспечивающих автоматическую загрузку, выгрузку и перемещение материала. Эти функции перекладывались на операторов.

Технологический прорыв, сделавший доступным выпуск стандартных пластиковых карт даже для «мелких» предпринимателей произошел в 2001 году, когда в Китае началось промышленное производство ПВХ для струйной печати, ручных винтовых ламинационных прессов и карточных вырубщиков. Именно эта технология дала толчок развитию массового производства пластиковых карт в России. По крайней мере десятки российских предприятий производящих сейчас карты на промышленном оборудовании начинали именно с этой технологии. Сотни, если не тысячи производителей на территории стран бывшего СССР до сих пор используют «струйный пластик» и винтовые термопрессы для оперативного малотиражного производства карт.

Кроме простых пластиковых карт на рынке растет потребность в картах с дополнительными и специальными элементами, такими как чип-модули, RFID инлеи, и с нестандартным декоративном оформлением. Как начинающие, так и опытные производители встречаются с проблемами выбора нового оборудования, материалов, а также необходимостью повышения производительности и стабильности работы имеющийся техники. Настоящая серия призвана помочь им в решении этих вопросов, а также вооружить базовыми знаниями в области карточных технологий тех, кто рассматривает открытие карточного производства или расширение уже имеющегося полиграфического бизнеса.

История пластиковых карт

Допластиковый период

Идея использования пластиковых карт возникла раньше чем появился пластик, поэтому для производства того, что мы сейчас называем пластиковые карты первоначально использовали доступные в то время материалы-бумагу и металл.

Появление первых карт было обусловлено необходимостью идентификации личности и получения подтверждения авторизации при совершении финансовых операций. Дорожные чеки American Express, в форме карточек, появившиеся в конце 19-го века служили идентификатором подписи клиента при обналичивании, и были бумажными.

Дорожный чек American Express образца 1901 года.

По мере развития кредитных отношений между продавцами и покупателями возникла необходимость в ускорении и упрощении процедуры оформления покупок и услуг предоставляемых в кредит. В результате, вместо того, чтобы каждый раз заполнять кредитные договоры или писать кредитные расписки, покупатели стали использовать содержащие необходимые персональные данные именные печати, которые и стали предшественниками банковских пластиковых карт. Историческим предком кредитных карт можно также считать и личные клише, то есть перстни с резьбой по камню, экслибрисы, гербовые печати, и факсимильные штампы. Такого типа штампы, в которых клише было вмонтировано в ручку или перстень были достаточно дорогими, громоздкими и неудобными для повседневного использования, до тех пор, пока 1928 году американская компания «Farrington Manufacturing» начала производить металлические пластинки – жетоны размером 63,5 mm x 38,1 мм с выдавленными именем и адресом клиента, которые в служили сменными клише для печатающего устройства, называемого импринтером, устанавливаемым в точках продаж.

Жетон-клише Charga-Plate и Credit Plate чехлом

Жетоны с эмбоссированными данными облегчали процесс написания долговых расписок клиентами, для которых была открыта кредитная линия в торговом заведении, заправке или ресторане. Продавец вкладывал металлический жетон в импринтер, и буквы, выдавленные на нем, отпечатывались на торговом чеке. В оборотную сторону жетона был впрессован листок бумаги с образцом подписи. По периметру жетона располагались выемки, расположение которых позволяло использовать данный жетон только в импринтере конкретного, выдавшего его учреждения. Для того, чтобы не поранится о края жетона его хранили в специальном кожаном чехле. Некоторые клиенты предпочитали не носить жетоны с собой, поэтому клиентские жетоны иногда хранились в торговом заведении в специальных кассетах.

Вид лицевой и оборотной стороны жетона Charga-Plate

Фрагмент рекламной листовки поясняющей использование Charga-Plate

Технологии изготовления и использования металлических пластин-жетонов в качестве клише для печати оттисков применялись задолго до появления Charga-Plate. Персонализированные металлические жетоны примерно такого формата использовались еще в 18 веке для идентификации погибших и раненых в сражениях солдат. Прототипом импринтера был «адресограф», – аппарат, на котором помощью сменных металлических пластинок в конце 19 века печатали адреса на почтовых конвертах.

Однако вклад фирмы «Farrington» в развитие индустрии пластиковых карт трудно переоценить. Разработанные этой фирмой внутренние стандарты на размеры выпускаемых ей жетонов CR (Card Rectangle) легли в основу современных стандартов пластиковых карт, в частности до сих пор размер 54 мм x 85,6мм, определяемый стандартом ISO7810 как ID1 многие продолжают называть CR80. Используемый Farrington Manufacturing шрифт для эмбосирования жетонов Farrington 7B font сейчас принят в качестве ISO стандарта, и называется OCR7.

Жетоны Charga-Plate, или Credit Plate и просуществовали в США с 1930 по 1960 годы. В 60-годах, вместо эмбоссированных металлических жетонов начали выпускать пластиковые кредитные карты такого же размера.

Система безналичного расчёта c помощью карт была создана в США во времена «торгового бума» (1940—50-е годы) и постепенно заменила чековые книжки.

Наряду с металлическими жетонами существовали и картонные прототипы пластиковых карт.

«Витнтажные» картонные кредитные карты 1930—1960 годов..

Карты из металла были прочными, и за счет эмбоcсированных знаков позволяли автоматизировать процесс регистрации операции, но были не технологичными и не практичными. Картонные карты были достаточно технологичны, но быстро изнашивались и не могли применяться для автоматической регистрации операций купи-продажи.

Карты из полимерных материалов

В 50—60 годы – время бурного развития химии полимеров, для производства карт начали пытаться использовать целлулоид и другие пластмассы. В результате для основы пластиковых карт был выбран поли-винил-хлорид (ПВХ) и его сополимер поли-винил-хлорид-ацетат (ПВХА). Сам по себе ПВХ является хрупким пластиком с желтоватым оттенком. Добавление в ПВХ пластификаторов, красителей и сополимера сделали его пригодным и для эмбоссирования и шелкотрафаретной печати. В результате карты на основе ПВХ могли выполнять функции металлических жетонов, кроме того, на них, без специальной обработки можно было производить печать шелкотрафаретом. Для персонализации в те годы применялась только технология эмбоссирования потому что не существовало иного способа для нумерации пластиковых карт.

Так сначала появились жетоны и картонные карты, затем ламинированные бумажные карты, а в конце 50-х пластиковые ПВХ карты. Стандарты на размеры кредитных карт тогда еще не существовали. Наиболее распространенными были размеры жетонов Charga-Plate 38х65 мм и СR80 54x86 мм.

Эмбоссированные ПВХ к и ламинированные бумажные кредитные карты 1950—1970 годов в формате жетонов Charga-Plate.

Эмбоссированная кредитная ПВХ карта 1958-го года размером CR80

Пластиковая заготовка для персонализации кредитной заправочной карты сети Beeline Gasoline (Начало 60-х).

Оказалось, что изобретенная в 60-х годах компанией IBM магнитная лента для кодирования цифровой информации, легко и надежно впрессовывается в ПВХ. Так в начале 1970-х появились карты с магнитной полосой, на которой в машино-читаемом виде дублировалась информация о реквизитах карты и ее владельце. В связи с тем, что карты формата Charga-Plate оказались слишком узки для размещения магнитной полосы, наиболее распространенным размером карт становится размер карт CR80.

80-е годы ознаменовались серией важных технологических открытий, давших резкий толчок развитию карточных технологий. В 1984 году основатель компании «SSI Technologies» Рон Гоаде (Ron Goade) применил синтетический материал Teslin®, разработанный американской компанией «PPG Industries» для микропористых мембран, для изготовления ламинированных пластиковых карт, персонализацию которых можно было производить на обычном офисном принтере. Теслин в отличие от бумаги при ламинировании образовывал с ламинатом монолитную нерасслаиваемую структуру.

В это время исследователи также обнаружили, что из среди пластиков ПВХ обладает самым высоким коэффициентом диффузии сублимационных красителей, и лучше других полимеров подходит для низкотемпературной сублимационой и трансферной печати. В 1986 году австриец Франк Дорнер изобрел термотрансферный способ печати на пластиковых картах. Индустриальное производство термотрансферных, а в последствии и термосублимационных карточных принтеров вскоре было развернуто в Японии и США. Это положило начало развитию более дешевой и производительной по сравнению с эмбоссированием термотрансферной технологии персонализации карт. При этом ПВХ идеально подошел по всем технологическим параметрам для производства карт со сроком эксплуатации порядка года, то есть для банковских пластиковых карт и идентификационных карт, не предназначенных для многолетней эксплуатации, поскольку со временем из ПВХ испарялись присадки-пластификаторы и он становится хрупким и ломким.

В середине 80-х французская компания «Bull» ввела в оборот первую смарт-карту (пластиковую карточку с чипом – электронной памятью), имеющую встроенный микропроцессор, которую 1975 году изобрел и запатентовал француз Ролан Морено.

Таким образом, в 70—80 годы главными функциональными атрибутами банковских карт оставались эмбоссированные персональные данные (для передачи слипа – копии чека в банк), полоса для подписи для идентификации, а затем а к ним добавилась магнитная полоса для онлайновой авторизации транзакций и иногда сублимационная фотография, дополнявшая подпись.

В 80-е годы также получили распространение машиночитаемые штрих-коды, которые не использовались в банковских картах, но широко применялись в картах лояльности и картах контроля доступа. В 1987 году компания SSI Technologies начала применять способ маскирования штрих кода черной полосой прозрачной в ИК диапазоне.

90-е годы ознаменовались бурным развитием индустрии идентификационных карт (ID) карт. Толчком послужило появление технологии изготовления ламинированных ID карт с использованием мгновенной фотографии Полароид (Polaroid), которая была интегрирована в структуру ламинированных карт во многом благодаря разработкам компании SSI Technologies начатым еще в 1973 году. [http://www.ssicards.com/about/]

Фирма Полароид предлагала простые Cut & Paste решения из разряда DIY (сделай сам) не только для сервис бюро и организаций, которым требовались ID карты-бейджи для сотрудников, но и для крупных правительственных проектов.

Материалы и оборудование для изготовления 3-х компонентной ID карты из фотографии, бумажного вкладыша и двухслойного пауча.

Более профессиональной и производительной была технология 2-х компонентных ID-карт. При этом, данные размещаемые на карте сначала печатались на бумажном бланке, затем методом комбинированной фотосъемки переносились вместе с фотопортретом на лист фотобумаги Polaroid, из которой высекался вкладыш, который ламинировался в пауч из ПЭТ пленки.

Для для изготовления вкладышей использовались специальные камеры ID4 и ID100 в которые вставлялся бумажный бланк с текстово-графической частью информации, содержимое которого экспонировалось на фотобумагу одновременно с портретом.

Материалы и оборудование для изготовления 2-х компонентной ID карты из пауча и вкладыша из фотобумаги.

Карты-бейджи обычно прикреплялись к одежде или носились на цепочке и постепенно сделались стандартным атрибутом одежды в гражданских и военных учреждениях. Клиенты и сотрудники различались цветом и дизайном бейджей. Для бейджей использовались специальные размерные стандарты CR60, CR90, и CR100.

Карты – бейджи размером CR80 и CR60 изготовленные ламинированием бланков из фотобумаги Полароид изготовленных на системах ID4 и ID100.

Для изготовления ID карт, для правительственных программ, типа водительских удостоверений, полностью соответствующих размерным стандартам ISO 7810 применялись многослойные ПЭТ—паучи с окошками под вкладыш размером CR79.

Заготовки для изготовления ID карт по технологии Polaroid с использованием 3-4-х слойных PET паучей.

1. Теслин A4 с перфорацией для фото и CR79 вкладышей. 2. Четырех-слойный CR80 пауч для водительского удостоверения с окошком CR79 для вкладыша. 3. Фотография Polaroid для изготовления ID карт. 4. Трех-слойный пауч-наклейка на RFID карту. 5. Трех слойный пауч для изготовления CR60 бейджа.

Заготовки для производства ID карт по технологии Polaroid с использованием 2-х слойных PET паучей, и листов Теслина с перфорацией. 6. Лист Теслина Letter Size с термоклеем на оборотной стороне для изготовления двухсторонних ID карт, с перфорацией «batterfly». 7. Прозрачный PET пауч CR80 со структурой «batterfly», и защитной полосой для штрих кода прозрачной в IR диапазоне. 8. Прозрачный PET пауч CR60 с магнитной полосой. 9. Двухслойные PET паучи для бейджей разных цветов и размеров.

Проездной билет льготника. Изготавливался в конце 90-х в Новосибирске компанией «Картдизайн» из паучей CR80 со структурой «batterfly», вкладышей из перфорированного Теслина и полароидной ID фотографии.

В 1992 году фирма «Polaroid» совместно с «SSI Technologies» реализовали масштабный карточный проект в Мексике, установив 7 тысяч ID центров и изготовив в сжатые сроки непосредственно в местах выдачи свыше 55 миллионов ID карт избирателей с фотографиями. При этом использовались композитные карты, состоящие из отпечатанного бланка Теслина и полароидной фотографии заламинированных в четырехслойный ПЭТ пауч. По этой же технологии с конца 1992 года начали изготавливать водительские удостоверения в России.

Полароидная технология так же использовалась для производства первых в истории России отечественных дебетовых карт с ID фотографиями, эмитированных в 1993—1994 годах в Улан Уде в рамках самобытной платежной системы, созданной существовавшей в те годы «Евро-Азиатской Компанией». Платежная система базировалась на связанных по радиоканалам с процессинговым центром кассовых аппаратах, оснащенных ИК-считывателями маскированных штрих-кодов на картах. Система в основном охватывала продуктовые магазины города Улан Удэ и его окрестностей. Владельцам карт гарантировалась превышающая инфляцию доходность по размещенным на них денежным средствам, обеспечиваемая выгодными бартерными операциями проводимыми Евро-Азиатской Компанией с использованием привлеченных средств.

Компания Polaroid в 90-х также реализовывала в Англии, США и странах Африки и Юго-Восточной Азии проекты по выпуску водительских удостоверений на основе Теслина производство и персонализация которых осуществлялась централизованно с помощью цветных лазерных принтеров.

В конце 90-х был изобретен «струйный пластик» – ПВХ с прочным краско-приемным слоем для струйной печати, а в 2001 году уже началось его промышленное производство. Это позволило войти в достаточно закрытый и элитарный карточный бизнес десяткам тысяч новых производителей карт.

Недостатком ПВХ является ограниченная долговечность карт, – со временем из ПВХ улетучиваются пластификаторы, и он становится хрупким, нестойким к царапанию, ламинат начинает отслаиваться. Поэтому максимальный срок эксплуатации ПВХ карт обычно не превышает 2—3 —х лет. Кроме того, хлоро-содержащий, ПВХ считается экологически грязным полимером. Однако при этом он самый технологичный среди пластиков, и в силу больших объемов производства и низкой цены сырья (поваренная соль и нефть) его стоимость одна из самых низких среди полимеров. Материал, который в карточной промышленности называют ПВХ, на самом деле содержит поливинилхлорид в количестве от 40% до 80%, остальные компоненты это различные добавки и присадки, определяющие его эксплуатационные характеристики, долговечность, область применения и стоимость. Для карт предназначенных для эксплуатации свыше 5—10 лет применяются другие более дорогие пластики: поликарбонат (PC), PETG, и Teslin®.

Разработки в индустрии материалов для пластиковых карт в последние годы направлены не cтолько на создание более дешевых альтернатив ПВХ (например, на основе минерала CaC0₃), сколько на производство более долговечных (на основе PETХ) и биоразлагаемых материалов (на основе PLA, производимого из кукурузы, картофеля, или сахарной свеклы). Однако, дешевизна ПВХ по сравнению со стоимостью упомянутых безвредных пластиков заставляет банки и торговые сети закрывать глаза на вред, который его использование наносит окружающей среде, поэтому он остается основным материалом для производства самых массовых платежных и дисконтных карт.