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卡具有存儲容量大、數(shù)據(jù)安全性高、防偽性好、應用設備成本低、技術成熟等特點，在金融、公安、交通、通訊、服務、醫(yī)療等各個領域都得到了廣泛的應用。 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年開始啟動金卡工程，技術和市場都已比較成熟。 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。近年來，隨著新材料的不斷推出和IC卡技術的快速發(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，應該根據(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，因為各組份的含量不同，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；也有硬質剛性機械性能優(yōu)良的材料。大部分的PVC有輕微毒性，但也有食品級的PVC膠顆粒。 PVC可分為軟質PVC和硬質PVC。硬質PVC的表面硬度、拉伸強度、剛性等都接近于工程材

3、料的指標。軟PVC一般用于壁紙、地板、天花板以及皮革的表層。硬質PVC低溫變脆，對應變敏感，變形后不能完全復原：軟質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用的同時，PVC卡基材料仍然占有很大比例的市場份額，這是因為其生產成本較低，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志的IC卡。但其環(huán)保性差，高溫時會釋放出含HCL氣體對環(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，由對苯二甲酸和乙二醇經(jīng)酯化反應聚合而成，是一種結晶型聚酯，有明顯的熔點，250時熔化，360時分解：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照像底片的基材，也可用來生產錄音磁帶，錄像帶。PET薄膜材料比重低，不吸濕，絕緣性和透明度高，機械性能優(yōu)越，加工形變小，相塒耐磨性較好，抗化學腐蝕性好，制作的卡片表面光潔度高，使用壽命長，同時PET又屬于環(huán)保材料。南于以上這些 優(yōu)點，PET材料被大量應用在證卡制作行業(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生結晶，薄膜各個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使用，如不注意材料內應力方向，卡體兩面高分子材料的變形方向不一致就會造成卡體的翹曲。 PET材料原始狀態(tài)并不適合印刷與熱壓粘結，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性，粘合性等當面。 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。達到可以印刷和粘合的目的。 目前市面上普通的PET保護膜大部分是在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，在PET表面合成一種低熔點聚酯化合物，達到改善印刷性和粘合性的目的。杜邦公司有一種成型PET保護膜，商品名稱為MELINEXPETF3368該薄膜是采用特殊工藝改變PET結晶狀態(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，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，國內只有一些重要的法定證件在使用。 因為PET薄膜很多時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)驗一些防靜電技術已經(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是非結晶性材料，比重略重于水(見表1)。ABS材料剛性較大、抗拉強度中等：具有良好的耐化學腐蝕性和表面硬度、良好的韌性與耐沖擊性、易加工、流動性強、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構可制得不同型號的ABS材料，各種型號的材料性能上也存在很大不同。一般來說，各種型號的ABS材料都具有良好的光澤硬度大堅韌，剛性，機械性能適中等特點。

8、因為其易于印刷及電鍍等表面處理并且尺寸穩(wěn)定較好，所以適合做卡基材料。ABS用做卡基材料的一個缺點就是不能加印凸字，此外ABS耐候性較差，容易老化褪色變脆手機SIM卡使用的是PVC+ABS混合料。這種材料可以在在手機內較高溫度環(huán)境中使用，如果卡體的使用環(huán)境要求耐熱，阻燃，一般會使用ABS卡基材料。 24PC及其合金材料 1)PC(聚碳酸脂)剛硬堅韌，具有高透明性表面有較高的光澤，機械強度接近尼龍：耐沖擊，耐高溫，不耐摩擦，不耐 應力開裂(見表1)，在蒸汽和許多有機容劑中能溶脹，并導致應力開裂。PC材料具有很高的加工溫度，對層壓制卡設備有較高的要求，美國的一些證卡使用PC材料的比較多，國內也有卡廠

9、用PC生產一些高端卡。因為PC含碳量高并且高溫沒有有害氣體釋放，PC材料可以用來進行激光刻蝕防偽。 2)PC合金材料，相對PC來說PC合金材料由于其良好的加工性能得到廣泛的應用，PCPBT是PC與PBT的共混材料，保留了兩者的優(yōu)點：抗高溫形，抗應力開裂，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，較高的抗應力開裂性：機械性能介于ABS與PC之間。這種卡基材料相對來說用的比較少。 25PETG PETG是一種南1、4一環(huán)己烷二甲醇(CHDM)對乙二醇(EG)與對苯二甲酸(TPA)縮聚聚酯(PET)進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、高檔包裝材料等領域。 PETG在證卡行業(yè)得到了越來越多的應用，原因是其具有較低的加丁溫度(100左右)，較高的機械強度和優(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。 在歐洲、美國、El本，PETG材料廣泛應用于

11、電子支付及身份識別證件。Visa已認可PETG為其卡基材料。國內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PETG樹脂的廠家主要是伊斯曼公司和SK公司。生產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，國內做PETG材料的廠家目前有四家，都是采用進口伊斯曼的樹脂生產卡基材料。 26紙質卡基材料 因為IC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保護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，在IC卡上較少使用。但紙張最重要的一個優(yōu)點就是其良好的印刷適應性和低廉的成本

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，在卡片的使用頻率不是很高，使用時問不是很長的情況下，考慮到紙質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。 隨著造紙技術及材料科學的不斷發(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復合紙：該材料由聚烯烴與SiO2復合而成既有紙的性能又有塑料的性能，具有多微細孔、高填充、高防水、高吸附等特性材料柔軟且強度高、可經(jīng)模具壓制成形。美國的護照、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，在商業(yè)印刷膜內標簽、包裝及信息用紙、證卡等各個領域都有很大應用；DURASOFFP紙荷蘭SMARTRAC公司產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： 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、膠粘劑結合；很好的環(huán)保性。 由于以上材料即具有紙的優(yōu)點又有塑料的優(yōu)點，在證卡領域正在得到越來越廣泛的應用。 2.7其它 從廣義上說電子標簽也是一種智能卡，標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，電子標簽對承載材料有很高的要求，一些T程塑料如PPS、PPO、PSF、PEN等都可作為電子標簽的承載材料。 3小結 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、防偽等各個不同的領域任何一種技術的提高都會給證卡行業(yè)帶來很大的發(fā)展?？ɑ牧系倪x擇要考慮市場供應、材料的性價比及證卡要實現(xiàn)的功能和應用場合，在選定一種卡基材料前，最簡單