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摘 要：耐久性是安全证件设计中不可或缺的组成部分，也是安全证件制造行业长期以来关注的焦点之一。该文提出了安全证件耐久性设计实践中应关注的问题，同时简要介绍了证件耐久性测试方法的相关国际标准。伴随着新材料、传感器和显示技术等的快速发展和应用，证件形态也在不断发生变化，相关的耐久性评测评估方法也在不断开发和完善之中。
关键词：安全证件 耐久性 个人化 测试验证
中图分类号：D192 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）01（a）-0062-03
On the Durability of Security Certificate
WANG Shu1 LIU Xiaodan1 WANG Yonglun2
（1.Key Laboratory of Documents Security of the Ministry of Public Security，Beijing，100048 China; 2.Population Management Team of Tianjin Public Security Bureau， Tianjin，300011 China）
Abstract： Durability is an integrated part of security documents design and it is also one of the focuses of security documents manufacturing industry for a long time. This paper puts forward the problems that should be paid attention to in the practice of the durability design of the security documents and briefly introduces the relevant international standards of the documents durability test method. With the rapid development and application of new materials， sensors and display technology， the form of the documents is also constantly changing and the relevant durability evaluation methods are also constantly developing and improving.
Key Words： Security certificate; Durability; Personalize; Test verification
1 耐久性失效类型
根据外在形态的不同，安全证件可分为卡式证件、本式证件及其他类型证件。但无论如何划分，都离不开载体、信息存储及读取、防伪等要素。同样的，其耐久性失效的外在表现也主要分为3类，包括：（1）物理性损坏，主要指安全证件的材料断裂、分层或严重变形等;（2）功能性故障，主要指存储介质的电性能、磁性或光学编码信息等无法读取和验证;（3）防伪措施失效，主要指安全证件中的信息保护措施的完整性缺失，例如防伪膜被完整揭掉等。安全证件在有效期内出现上述情况，排除人为故意和滥用因素，往往可归因于耐久性设计的欠缺或不足。
2 安全证件耐久性设计
耐久性设计是安全证件设计中非常重要的组成部分，从图1的证件生命周期及防伪关系图[1]可见，耐久性设计要素贯穿安全证件的整个制造工艺、应用，直至失效。其中，证件的图文设计与印刷、材料选择与层结构的稳健性设计、证件制造工艺、个人化信息加载与保护等是耐久性设计的关键环节。下面简要介绍一下耐久性设计中需要关注的问题。
2.1 图文设计与印刷
安全证件的图文设计一般采用JURA、方正超线等专业防伪设计软件进行防伪底纹、团花和主题元素的设计，设计时应充分考虑与印刷技术、油墨和工艺的兼容性[2]、产品质量的可靠性，以实现艺术性和防伪性的有机融合。图文设计时，若采用大面积实地色块元素，或整体色彩覆盖率超过60%以上，印刷油墨作为其中的弱连接层，會严重削弱印刷层材料与其他相邻材料间的结合性能，造成证件分层的隐患。
2.2 材料选择与层结构稳健性设计
常用证件的基材包括PC、PETG和PVC等，不同的基材既有优点也有不足。例如，PC具有优异的机械性能和高低温使用性能，但耐化学溶剂、耐划伤性能差;PETG综合工艺性能良好，但材料本身易水解，对存储环境要求较高;PVC印刷和层压工艺性能优良，但材料中含有的增塑剂在使用过程中会逐渐迁移到表面，容易引起脆裂，另外焚烧和填埋处理均会释放有毒物质。因此，在实践中应扬长避短，可通过对材料进行改性，提升原有材料性能不足，或者与其他材料进行复合应用，使其综合性能能够满足证件的耐久性要求。 层结构稳健性设计，需要考虑层结构中的特定涂层、胶粘剂等的影响。一般情况下，长效安全证件的设计中，对胶粘剂等材料的选用十分慎重，更多是在高温层压工艺条件下依赖材料间的相容性实现可靠的结合牢度。如果必须选用，则应进行严格测试和评估，确保证件质量。
2.3 证件制造工艺
采用不同证件制造工艺得到的证件耐久性不同。安全证件级别高、耐久性好的证件一般采用高温层压工艺，层间结合牢度和弯扭等性能优良。级别较低、短期的证件，多数采用类塑封工艺，但容易产生气泡，层间结合牢度也较低。
2.4 个人化技术与保护
安全证件的个人化技术主要有激光刻蚀、彩色激光打印、彩色喷墨打印等。激光刻蚀是采用激光在特定证卡结构的材料层上聚焦烧蚀形成的个人化信息，与结构融为一体[3-4]，无法篡改和变更，耐久性与证件载体本身达到同一水平。彩色激光打印的信息往往设计在证件表面膜的内层，以提升个人化信息耐磨、抗篡改功能。彩色喷墨打印的墨滴渗透纸张纤维结构，且通常表面再覆盖防伪膜，实现对个人化信息的保护。
3 耐久性评测方法
国际标准化组织和相关研究机构不断制定、开发和完善证件的耐久性评测方法，主要包括以下标准：
（1）ISO 7810识别卡的物理特性;
（2）ISO 10373-1识别卡性能测试方法;
（3）ISO 24789识别卡耐久性测试方法和使用 寿命;
（4）ISO 18745-1 护照本物理测试方法（耐久性）。
识别卡的测试主要包括层间结合牢度、翘曲度、温湿度条件下卡尺寸稳定性、动态弯扭、粘连并块、耐化学溶剂、表面磨损、芯片粘附力、塑化剂乙烯基存储、氙灯曝光、高低温冲击等。
护照本的测试主要包括后兜弯曲模拟测试、钢笔书写模拟测试、动态弯扭测试、剥离分层测试、盖章模拟测试、高低温冲击测试、耐化学溶剂测试、防伪膜耐磨测试等[5]。
尽管上述标准对安全证件的应用框架和耐久性测试方法提出了系统的建议方法，然而，对于重要的安全证件来說，其耐久性要求要高于国际标准。例如，我国第二代居民身份证，为满足长效使用要求，设计要求层间剥离强度不小于6 N/cm;成品证件经过500 h氙灯耐候老化试验后，灰卡变色等级需达到3～5级，同时，仍需满足1 000次以上的动态弯扭疲劳测试。
随着新材料、传感器和显示技术的快速发展，新的信息存储载体和方式不断出现，社会对创新功能证件的追求充满期待，未来新的证卡形态也将有可能发生变化[6]，相应的评测评估方法也将不断开发和完善。
4 结语
耐久性设计是安全证件整体设计中不可或缺的组成部分，也是安全证件制造行业长期以来关注的焦点之一。安全证件的耐久性，与其所用的基材层结构设计、制造工艺、存储和使用环境、使用频率等因素密切相关。对现有安全证件的耐久性进行跟踪、监测，不断积累相关数据，建立分类分级的动态评估方法，建立由标准引领和实际监测不断修正的模型，具有非常重要的意义，对完善升级现有安全证件，以及为新一代安全证件的设计提供有益参考。
参考文献
[1] 林江恒.证件防伪技术及其在公安工作中的应用[J].广东公安科技，2015，23（3）：1-5，21.
[2] 杨珂.防伪底纹在证件防伪中的应用[J].警察技术，2019（2）：59-62.
[3] 周建石，林崇.智能卡制备中PETG预涂膜的性能研究[J].中国塑料，2019，33（9）：46-49.
[4] 佚名.科思创：PC和TPU材料助力安全证照新概念[J].环球聚氨酯，2018（11）：95.
[5] 杨建兵，秦昌兵，张白雪，等.大尺寸高分辨率硅基OLED微显示技术研究[J].光电子技术，2019，39（3）：181-185.
[6] 林江恒.关于下一代法定证件的思考与建议[J].中国品牌与防伪，2019（1）：78-81.
关键词：安全证件 耐久性 个人化 测试验证
中图分类号：D192 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2021）01（a）-0062-03
On the Durability of Security Certificate
WANG Shu1 LIU Xiaodan1 WANG Yonglun2
（1.Key Laboratory of Documents Security of the Ministry of Public Security，Beijing，100048 China; 2.Population Management Team of Tianjin Public Security Bureau， Tianjin，300011 China）
Abstract： Durability is an integrated part of security documents design and it is also one of the focuses of security documents manufacturing industry for a long time. This paper puts forward the problems that should be paid attention to in the practice of the durability design of the security documents and briefly introduces the relevant international standards of the documents durability test method. With the rapid development and application of new materials， sensors and display technology， the form of the documents is also constantly changing and the relevant durability evaluation methods are also constantly developing and improving.
Key Words： Security certificate; Durability; Personalize; Test verification
1 耐久性失效类型
根据外在形态的不同，安全证件可分为卡式证件、本式证件及其他类型证件。但无论如何划分，都离不开载体、信息存储及读取、防伪等要素。同样的，其耐久性失效的外在表现也主要分为3类，包括：（1）物理性损坏，主要指安全证件的材料断裂、分层或严重变形等;（2）功能性故障，主要指存储介质的电性能、磁性或光学编码信息等无法读取和验证;（3）防伪措施失效，主要指安全证件中的信息保护措施的完整性缺失，例如防伪膜被完整揭掉等。安全证件在有效期内出现上述情况，排除人为故意和滥用因素，往往可归因于耐久性设计的欠缺或不足。
2 安全证件耐久性设计
耐久性设计是安全证件设计中非常重要的组成部分，从图1的证件生命周期及防伪关系图[1]可见，耐久性设计要素贯穿安全证件的整个制造工艺、应用，直至失效。其中，证件的图文设计与印刷、材料选择与层结构的稳健性设计、证件制造工艺、个人化信息加载与保护等是耐久性设计的关键环节。下面简要介绍一下耐久性设计中需要关注的问题。
2.1 图文设计与印刷
安全证件的图文设计一般采用JURA、方正超线等专业防伪设计软件进行防伪底纹、团花和主题元素的设计，设计时应充分考虑与印刷技术、油墨和工艺的兼容性[2]、产品质量的可靠性，以实现艺术性和防伪性的有机融合。图文设计时，若采用大面积实地色块元素，或整体色彩覆盖率超过60%以上，印刷油墨作为其中的弱连接层，會严重削弱印刷层材料与其他相邻材料间的结合性能，造成证件分层的隐患。
2.2 材料选择与层结构稳健性设计
常用证件的基材包括PC、PETG和PVC等，不同的基材既有优点也有不足。例如，PC具有优异的机械性能和高低温使用性能，但耐化学溶剂、耐划伤性能差;PETG综合工艺性能良好，但材料本身易水解，对存储环境要求较高;PVC印刷和层压工艺性能优良，但材料中含有的增塑剂在使用过程中会逐渐迁移到表面，容易引起脆裂，另外焚烧和填埋处理均会释放有毒物质。因此，在实践中应扬长避短，可通过对材料进行改性，提升原有材料性能不足，或者与其他材料进行复合应用，使其综合性能能够满足证件的耐久性要求。 层结构稳健性设计，需要考虑层结构中的特定涂层、胶粘剂等的影响。一般情况下，长效安全证件的设计中，对胶粘剂等材料的选用十分慎重，更多是在高温层压工艺条件下依赖材料间的相容性实现可靠的结合牢度。如果必须选用，则应进行严格测试和评估，确保证件质量。
2.3 证件制造工艺
采用不同证件制造工艺得到的证件耐久性不同。安全证件级别高、耐久性好的证件一般采用高温层压工艺，层间结合牢度和弯扭等性能优良。级别较低、短期的证件，多数采用类塑封工艺，但容易产生气泡，层间结合牢度也较低。
2.4 个人化技术与保护
安全证件的个人化技术主要有激光刻蚀、彩色激光打印、彩色喷墨打印等。激光刻蚀是采用激光在特定证卡结构的材料层上聚焦烧蚀形成的个人化信息，与结构融为一体[3-4]，无法篡改和变更，耐久性与证件载体本身达到同一水平。彩色激光打印的信息往往设计在证件表面膜的内层，以提升个人化信息耐磨、抗篡改功能。彩色喷墨打印的墨滴渗透纸张纤维结构，且通常表面再覆盖防伪膜，实现对个人化信息的保护。
3 耐久性评测方法
国际标准化组织和相关研究机构不断制定、开发和完善证件的耐久性评测方法，主要包括以下标准：
（1）ISO 7810识别卡的物理特性;
（2）ISO 10373-1识别卡性能测试方法;
（3）ISO 24789识别卡耐久性测试方法和使用 寿命;
（4）ISO 18745-1 护照本物理测试方法（耐久性）。
识别卡的测试主要包括层间结合牢度、翘曲度、温湿度条件下卡尺寸稳定性、动态弯扭、粘连并块、耐化学溶剂、表面磨损、芯片粘附力、塑化剂乙烯基存储、氙灯曝光、高低温冲击等。
护照本的测试主要包括后兜弯曲模拟测试、钢笔书写模拟测试、动态弯扭测试、剥离分层测试、盖章模拟测试、高低温冲击测试、耐化学溶剂测试、防伪膜耐磨测试等[5]。
尽管上述标准对安全证件的应用框架和耐久性测试方法提出了系统的建议方法，然而，对于重要的安全证件来說，其耐久性要求要高于国际标准。例如，我国第二代居民身份证，为满足长效使用要求，设计要求层间剥离强度不小于6 N/cm;成品证件经过500 h氙灯耐候老化试验后，灰卡变色等级需达到3～5级，同时，仍需满足1 000次以上的动态弯扭疲劳测试。
随着新材料、传感器和显示技术的快速发展，新的信息存储载体和方式不断出现，社会对创新功能证件的追求充满期待，未来新的证卡形态也将有可能发生变化[6]，相应的评测评估方法也将不断开发和完善。
4 结语
耐久性设计是安全证件整体设计中不可或缺的组成部分，也是安全证件制造行业长期以来关注的焦点之一。安全证件的耐久性，与其所用的基材层结构设计、制造工艺、存储和使用环境、使用频率等因素密切相关。对现有安全证件的耐久性进行跟踪、监测，不断积累相关数据，建立分类分级的动态评估方法，建立由标准引领和实际监测不断修正的模型，具有非常重要的意义，对完善升级现有安全证件，以及为新一代安全证件的设计提供有益参考。
参考文献
[1] 林江恒.证件防伪技术及其在公安工作中的应用[J].广东公安科技，2015，23（3）：1-5，21.
[2] 杨珂.防伪底纹在证件防伪中的应用[J].警察技术，2019（2）：59-62.
[3] 周建石，林崇.智能卡制备中PETG预涂膜的性能研究[J].中国塑料，2019，33（9）：46-49.
[4] 佚名.科思创：PC和TPU材料助力安全证照新概念[J].环球聚氨酯，2018（11）：95.
[5] 杨建兵，秦昌兵，张白雪，等.大尺寸高分辨率硅基OLED微显示技术研究[J].光电子技术，2019，39（3）：181-185.
[6] 林江恒.关于下一代法定证件的思考与建议[J].中国品牌与防伪，2019（1）：78-81.