智能卡卡基材料概述

1、智能卡卡基材料概述1引言 智能卡又稱IC卡，指在其中封裝了集成電路芯片的卡片。IC卡具有存儲(chǔ)容量大、數(shù)據(jù)安全性高、防偽性好、應(yīng)用設(shè)備成本低、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，在金融、公安、交通、通訊、服務(wù)、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 自1984年法國將IC卡用于電話卡并取得了巨大的成功以來，IC卡已經(jīng)取得到巨大的發(fā)展。中國于1993年開始啟動(dòng)金卡工程，技術(shù)和市場(chǎng)都已比較成熟。 制作IC卡的塑料片材稱為卡基材料，現(xiàn)通用的卡基材料主要有ABS(丙烯腈一丁二烯一苯乙烯1、PVC(聚氯乙烯)、PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PETG(改性PET)等。目前使用最廣泛的卡基材料是PVC，但由于PV

2、C中含有氯元素，此類材料不利于環(huán)境保護(hù)。近年來，隨著新材料的不斷推出和IC卡技術(shù)的快速發(fā)展，卡基材料的用料也在不斷變化，一些環(huán)保耐高溫、并可長期保存的新型卡基材料相繼推出，如：PETG、PC、PCPBT等，每種材料都有不同的特點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)不同的需求加以選擇。 2卡基材料介紹 21PVC材料 PVC(聚氯乙烯)顆粒狀膠料是多組份的塑料，因?yàn)楦鹘M份的含量不同，外觀差異很大。有透明材料，也有不透明材料：有的柔軟有彈性，耐折迭；也有硬質(zhì)剛性機(jī)械性能優(yōu)良的材料。大部分的PVC有輕微毒性，但也有食品級(jí)的PVC膠顆粒。 PVC可分為軟質(zhì)PVC和硬質(zhì)PVC。硬質(zhì)PVC的表面硬度、拉伸強(qiáng)度、剛性等都接近于工程材

3、料的指標(biāo)。軟PVC一般用于壁紙、地板、天花板以及皮革的表層。硬質(zhì)PVC低溫變脆，對(duì)應(yīng)變敏感，變形后不能完全復(fù)原：軟質(zhì)PVC低溫變硬，熱穩(wěn)定性差，受熱降解(見表1)。 在各種新型卡基材料逐漸推廣應(yīng)用的同時(shí)，PVC卡基材料仍然占有很大比例的市場(chǎng)份額，這是因?yàn)槠渖a(chǎn)成本較低，各種性能優(yōu)越，PVC薄膜幾乎不用經(jīng)過任何處理就能印刷、熱壓成型，所以依然得到很大應(yīng)用，PVC材料適用于卡表面需要印刷磁條，簽名或者凸字和全息標(biāo)志的IC卡。但其環(huán)保性差，高溫時(shí)會(huì)釋放出含HCL氣體對(duì)環(huán)境造成危害，業(yè)界已經(jīng)開始逐步淘汰PVC卡基材料。 隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些PVC的復(fù)合材料，如：PVCABS、PVCPET、P

4、VCPE等，其性能較PVC有所改善。 2. 2PET PET是熱塑性聚合物，由對(duì)苯二甲酸和乙二醇經(jīng)酯化反應(yīng)聚合而成，是一種結(jié)晶型聚酯，有明顯的熔點(diǎn)，250時(shí)熔化，360時(shí)分解：一般加工溫度為280一320(見表1)；PET是一種無色透明硬度較高且韌的材料因此是生產(chǎn)照像底片的基材，也可用來生產(chǎn)錄音磁帶，錄像帶。PET薄膜材料比重低，不吸濕，絕緣性和透明度高，機(jī)械性能優(yōu)越，加工形變小，相塒耐磨性較好，抗化學(xué)腐蝕性好，制作的卡片表面光潔度高，使用壽命長，同時(shí)PET又屬于環(huán)保材料。南于以上這些 優(yōu)點(diǎn)，PET材料被大量應(yīng)用在證卡制作行業(yè)。 PET薄膜材料由雙向拉伸工藝加工而成。經(jīng)雙向拉伸后，最初無定形狀

5、態(tài)下的大分子鏈沿拉伸方向取向產(chǎn)生結(jié)晶，薄膜各個(gè)位置分子鏈的變形情況不太一致，越靠近中心線方向的分子鏈變形越小取向方向也不太相同大體方向沿著中心線逐漸向兩邊靠近，偏離角度的大小與拉伸比成正比。所以PET材料在使用過程中要配對(duì)使用，如不注意材料內(nèi)應(yīng)力方向，卡體兩面高分子材料的變形方向不一致就會(huì)造成卡體的翹曲。 PET材料原始狀態(tài)并不適合印刷與熱壓粘結(jié)，需要經(jīng)過表面處理使PET表面變得易于印刷和粘合，目前的研究多集中在改善其抗靜電性印刷適應(yīng)性，粘合性等當(dāng)面。 表面改性的處理方式主要通過電暈、涂膠、光接枝的方法使其表面功能化。達(dá)到可以印刷和粘合的目的。 目前市面上普通的PET保護(hù)膜大部分是在PET表面

6、涂布一層熱熔膠如EVA，還有一些是通過表面光聚合接枝技術(shù)，在PET表面合成一種低熔點(diǎn)聚酯化合物，達(dá)到改善印刷性和粘合性的目的。杜邦公司有一種成型PET保護(hù)膜，商品名稱為MELINEXPETF3368該薄膜是采用特殊工藝改變PET結(jié)晶狀態(tài)，并與普通PET薄膜共擠出制成。這種卡基材料可支持多種印刷技術(shù)，在120左右與卡體快速粘合粘合過程不可逆。這種材料在歐洲和美國得到大批量使用，但由于其成本太高，國內(nèi)只有一些重要的法定證件在使用。 因?yàn)镻ET薄膜很多時(shí)候需要打印或者印刷圖案，所以其表面靜電處理也是研究的熱點(diǎn)所在，根據(jù)PET薄膜的具體使用要求，可以在PET薄膜材料表面噴涂或者淋灑防靜電液、防靜電顆粒

7、或者涂布防靜電涂層來解決這些問題。公安部第一研究所在這方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)一些防靜電技術(shù)已經(jīng)在大規(guī)模制證過程中得到使用取得了很到的防靜電效果。 23ABS ABS由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體合成，是一種表面具有較高光澤的淡黃色不透明顆粒ABS是非結(jié)晶性材料，比重略重于水(見表1)。ABS材料剛性較大、抗拉強(qiáng)度中等：具有良好的耐化學(xué)腐蝕性和表面硬度、良好的韌性與耐沖擊性、易加工、流動(dòng)性強(qiáng)、易于印刷和染色。 改變ABS中三種單體的比例及兩相中分子結(jié)構(gòu)可制得不同型號(hào)的ABS材料，各種型號(hào)的材料性能上也存在很大不同。一般來說，各種型號(hào)的ABS材料都具有良好的光澤硬度大堅(jiān)韌，剛性，機(jī)械性能適中等特點(diǎn)。

8、因?yàn)槠湟子谟∷⒓半婂兊缺砻嫣幚聿⑶页叽绶€(wěn)定較好，所以適合做卡基材料。ABS用做卡基材料的一個(gè)缺點(diǎn)就是不能加印凸字，此外ABS耐候性較差，容易老化褪色變脆手機(jī)SIM卡使用的是PVC+ABS混合料。這種材料可以在在手機(jī)內(nèi)較高溫度環(huán)境中使用，如果卡體的使用環(huán)境要求耐熱，阻燃，一般會(huì)使用ABS卡基材料。 24PC及其合金材料 1)PC(聚碳酸脂)剛硬堅(jiān)韌，具有高透明性表面有較高的光澤，機(jī)械強(qiáng)度接近尼龍：耐沖擊，耐高溫，不耐摩擦，不耐 應(yīng)力開裂(見表1)，在蒸汽和許多有機(jī)容劑中能溶脹，并導(dǎo)致應(yīng)力開裂。PC材料具有很高的加工溫度，對(duì)層壓制卡設(shè)備有較高的要求，美國的一些證卡使用PC材料的比較多，國內(nèi)也有卡廠

9、用PC生產(chǎn)一些高端卡。因?yàn)镻C含碳量高并且高溫沒有有害氣體釋放，PC材料可以用來進(jìn)行激光刻蝕防偽。 2)PC合金材料，相對(duì)PC來說PC合金材料由于其良好的加工性能得到廣泛的應(yīng)用，PCPBT是PC與PBT的共混材料，保留了兩者的優(yōu)點(diǎn)：抗高溫形，抗應(yīng)力開裂，表面硬度較高，較高的剛性和韌性。這種材料主要用來制作大型或精密儀器外殼，如手機(jī)外殼或者是汽車儀表盤等，其薄膜材料也可以用來作卡基材料，具有良好的印刷及環(huán)保性。美國GE公司與日本三菱公司都有該材料的薄膜產(chǎn)品這種材料在日本的卡片上大量使用。 還有一種是PCABS塑料：PCABS即有ABS的易加丁性又有PC良好的機(jī)械性和熱穩(wěn)定性，具有較高的表面硬度，

10、較高的剛性和韌性，較高的抗應(yīng)力開裂性：機(jī)械性能介于ABS與PC之間。這種卡基材料相對(duì)來說用的比較少。 25PETG PETG是一種南1、4一環(huán)己烷二甲醇(CHDM)對(duì)乙二醇(EG)與對(duì)苯二甲酸(TPA)縮聚聚酯(PET)進(jìn)行共聚改性得到的聚酯，是一種非晶型共聚酯材料透明度高、高抗沖、具有較高的硬度和良好的低溫韌性。廣泛應(yīng)用于板片材、高性能收縮膜、異型材、玩具、食品、高檔包裝材料等領(lǐng)域。 PETG在證卡行業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用，原因是其具有較低的加丁溫度(100左右)，較高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)異的柔韌性，比PVC透明度高，光澤好，容易印刷并且具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)。 在歐洲、美國、El本，PETG材料廣泛應(yīng)用于

11、電子支付及身份識(shí)別證件。Visa已認(rèn)可PETG為其卡基材料。國內(nèi)一些高檔證卡及重要的法定證件已開始用PETG作卡基材料。 世界上生產(chǎn)PETG樹脂的廠家主要是伊斯曼公司和SK公司。生產(chǎn)卡基材料的廠家都是購買PETG樹脂及配方通過壓延或者是流延的方式加T成板材、片材、薄膜等，國內(nèi)做PETG材料的廠家目前有四家，都是采用進(jìn)口伊斯曼的樹脂生產(chǎn)卡基材料。 26紙質(zhì)卡基材料 因?yàn)镮C卡里面包含芯片和線圈卡基材料的作用之一便是在外力作用時(shí)保護(hù)芯片和線圈不受損害。而紙由于硬度低、不耐彎曲、易皺折撕裂、不防水、不耐油污、不耐摩擦等缺點(diǎn)，在IC卡上較少使用。但紙張最重要的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是其良好的印刷適應(yīng)性和低廉的成本

12、，現(xiàn)有的一些防偽印刷方式必須在紙上才能實(shí)現(xiàn)，紙基材料也可以通過印刷的方式來制作天線，可降低制卡成本并提高制卡效率。 由于紙基材料的以上特點(diǎn)，在卡片的使用頻率不是很高，使用時(shí)問不是很長的情況下，考慮到紙質(zhì)材料的成本及良好的印刷性能也可以用紙來作為卡基材料，在一些旅行證件上面由于特殊防偽手段的需要，往往也用紙基材料制作。 隨著造紙技術(shù)及材料科學(xué)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各式各樣的滿足不同要求的特種紙。如美國的TESLIN復(fù)合紙：該材料由聚烯烴與SiO2復(fù)合而成既有紙的性能又有塑料的性能，具有多微細(xì)孔、高填充、高防水、高吸附等特性材料柔軟且強(qiáng)度高、可經(jīng)模具壓制成形。美國的護(hù)照、軍人證用TESLIN制作的歐洲

13、一些國家采用這種材料做電子旅行證件的INLAY；優(yōu)泊紙(YUPO)是以聚丙烯為主要原材料的合成紙。兼?zhèn)浼垙埮c塑膜的優(yōu)點(diǎn)，在商業(yè)印刷膜內(nèi)標(biāo)簽、包裝及信息用紙、證卡等各個(gè)領(lǐng)域都有很大應(yīng)用；DURASOFFP紙荷蘭SMARTRAC公司產(chǎn)品由聚乙烯與二氧化硅及其他添加劑合成SMARTRAC主要用其來制作INLAY。 以上提到的各種高性能合成紙都有以下共同特點(diǎn)： 外觀精美，印刷性優(yōu)良；耐水、耐油、耐腐蝕；優(yōu)良的耐久性；寬泛的溫度適用性：尺寸穩(wěn)定性好；不易撕裂；容易與油墨、碳粉、膠粘劑結(jié)合；很好的環(huán)保性。 由于以上材料即具有紙的優(yōu)點(diǎn)又有塑料的優(yōu)點(diǎn)，在證卡領(lǐng)域正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。 2.7其它 從廣義上說電子標(biāo)簽也是一種智能卡，標(biāo)簽的可選材料范圍很廣：除了以上提到的材料外，還有PU(聚氨酯)、PP(聚丙烯)等，在一些特定作業(yè)環(huán)境下，電子標(biāo)簽對(duì)承載材料有很高的要求，一些T程塑料如PPS、PPO、PSF、PEN等都可作為電子標(biāo)簽的承載材料。 3小結(jié) 智能卡屬于高科技行業(yè)，該行業(yè)包括射頻、材料、膠粘劑、印刷、防偽等各個(gè)不同的領(lǐng)域任何一種技術(shù)的提高都會(huì)給證卡行業(yè)帶來很大的發(fā)展?？ɑ牧系倪x擇要考慮市場(chǎng)供應(yīng)、材料的性價(jià)比及證卡要實(shí)現(xiàn)的功能和應(yīng)用場(chǎng)合，在選定一種卡基材料前，最簡(jiǎn)單