智能卡卡基材料概述
文章出處：http://psychicreadingswithdeb.com 作者：王成 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年09月23日
1．引言
智能卡又稱(chēng)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、數據安全性高、防偽性好、應用設備成本低、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，在金融、公安、交通、通訊、服務(wù)、醫療等各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應用。
自1984年法國將IC卡用于電話(huà)卡并取得了巨大的成功以來(lái)，IC卡已經(jīng)取得到巨大的發(fā)展。中國于1993年開(kāi)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(chēng)為卡基材料，現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PVC中含有氯元素，此類(lèi)材料不利于環(huán)境保護。近年來(lái)，隨著(zhù)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(cháng)期保存的新型卡基材料相繼推出，如：PETG、PC、PC／PBT等，每種材料都有不同的特點(diǎn)，應該根據不同的需求加以選擇。
2．卡基材料介紹
2．1 PVC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(guān)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(zhì)PVC和硬質(zhì)PVC。硬質(zhì)PVC的表面硬度、拉伸強度、剛性等都接近于工程材料的指標。軟PVC一般用于壁紙、地板、天花板以及皮革的表層。硬質(zhì)PVC低溫變脆，對應變敏感，變形后不能完全復原：軟質(zhì)PVC低溫變硬，熱穩定性差，受熱降解(見(jiàn)表1)。
在各種新型卡基材料逐漸推廣應用的同時(shí)，PVC卡基材料仍然占有很大比例的市場(chǎng)份額，這是因為其生產(chǎn)成本較低，各種性能優(yōu)越，PVC薄膜幾乎不用經(jīng)過(guò)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(shí)會(huì )釋放出含HCL氣體．對環(huán)境造成危害，業(yè)界已經(jīng)開(kāi)始逐步淘汰PVC卡基材料。
隨著(zhù)塑料工業(yè)的發(fā)展，出現了一些PVC的復合材料，如：PVC／ABS、PVC／PET、PVC／PE等，其性能較PVC有所改善。
2. 2 PET
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(diǎn)，250℃時(shí)熔化，360℃時(shí)分解：一般加工溫度為280℃一320℃(見(jiàn)表1)；PET是一種無(wú)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(lái)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(cháng)，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(wú)定形狀態(tài)下的大分子鏈沿拉伸方向取向產(chǎn)生結晶，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(xiàn)方向的分子鏈變形越?。∠蚍较蛞膊惶嗤篌w方向沿著(zhù)中心線(xiàn)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(guò)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(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，需要經(jīng)過(guò)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(guò)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表面涂布一層熱熔膠．如EVA，還有一些是通過(guò)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(chēng)為MELINEX PETF 3368．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(shù)，在120℃左右與卡體快速粘合．粘合過(guò)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(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．或者涂布防靜電涂層來(lái)解決這些問(wèn)題。公安部第一研究所在這方面有著(zhù)豐富的經(jīng)驗．一些防靜電技術(shù)已經(jīng)在大規模制證過(guò)程中得到使用．取得了很到的防靜電效果。
2．3 ABS
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(jiàn)表1)。ABS材料剛性較大、抗拉強度中等：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、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(lái)說(shuō)，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(diǎn)。因為其易于印刷及電鍍等表面處理并且尺寸穩定較好，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(huì )使用ABS卡基材料。
2．4 PC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(kāi)裂(見(jiàn)表1)，在蒸汽和許多有機容劑中能溶脹，并導致應力開(kāi)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(chǎng)用PC生產(chǎn)一些高端卡。因為PC含碳量高．并且高溫沒(méi)有有害氣體釋放，PC材料可以用來(lái)進(jìn)行激光刻蝕防偽。
2)PC合金材料，相對PC來(lái)說(shuō)．PC合金材料由于其良好的加工性能得到廣泛的應用，PC—PBT是PC與PBT的共混材料，保留了兩者的優(yōu)點(diǎn)：抗高溫形，抗應力開(kāi)裂，表面硬度較高，較高的剛性和韌性。這種材料主要用來(lái)制作大型或精密儀器外殼，如手機外殼 或者是汽車(chē)儀表盤(pán)等，其薄膜材料也可以用來(lái)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PC／ABS塑料：PC—ABS即有ABS的易加丁性又有PC良好的機械性和熱穩定性，具有較高的表面硬度，較高的剛性和韌性，較高的抗應力開(kāi)裂性：機械性能介于A(yíng)BS與PC之間。這種卡基材料相對來(lái)說(shuō)用的比較少。
2．5 PETG
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(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(lái)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(kāi)始用PETG作卡基材料。
世界上生產(chǎn)PETG樹(shù)脂的廠(chǎng)家主要是伊斯曼公司和SK公司。生產(chǎn)卡基材料的廠(chǎng)家都是購買(mǎi)PETG樹(shù)脂及配方通過(guò)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(chǎng)家目前有四家，都是采用進(jìn)口伊斯曼的樹(shù)脂生產(chǎn)卡基材料。
2．6紙質(zhì)卡基材料
因為IC卡里面包含芯片和線(xiàn)圈．卡基材料的作用之一便是在外力作用時(shí)保護芯片和線(xiàn)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性和低廉的成本，現有的一些防偽印刷方式必須在紙上才能實(shí)現，紙基材料也可以通過(guò)印刷的方式來(lái)制作天線(xiàn)，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(wèn)不是很長(cháng)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(lái)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(zhù)造紙技術(shù)及材料科學(xué)的不斷發(fā)展，出現了各式各樣的滿(mǎn)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。兼備紙張與塑膜的優(yōu)點(diǎn)，在商業(yè)印刷膜內標簽、包裝及信息用紙、證卡等各個(gè)領(lǐng)域都有很大應用；DURASOFF／P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(lái)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(guān)精美，印刷性?xún)?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(diǎn)又有塑料的優(yōu)點(diǎn)，在證卡領(lǐng)域正在得到越來(lái)越廣泛的應用。
2.7 其它
從廣義上說(shuō)．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(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(lái)很大的發(fā)展?？ɑ牧系倪x擇要考慮市場(chǎng)供應、材料的性?xún)r(jià)比及證卡要實(shí)現的功能和應用場(chǎng)合，在選定一種卡基材料前，最簡(jiǎn)單的方法就是根據標準進(jìn)行物理和化學(xué)等方面的測試， 在ISO7810、IS07816、GB／1116649．1 —1996、GB／T17553—1998、GB／T17554—1998中對這些測試方法都有詳細的規定。
隨著(zhù)人們對智能卡的功能要求越來(lái)越高．智能卡的使用范圍越來(lái)越廣泛，卡基材料作為智能卡的載體，也在不斷地發(fā)展完善。隨著(zhù)材料及相關(guān)技術(shù)的不斷提高，必將會(huì )有更好的材料投入市場(chǎng)，滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的市場(chǎng)需求?？傮w說(shuō)來(lái)，滿(mǎn)足環(huán)保要求的高性能綠色復合材料是卡基材料的發(fā)展方向。
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作者簡(jiǎn)介：王成(1978－)，男，公安部第一研究所法證中心工程師，主要從事制卡材料方面的研究工作。
