RFID标签用PETG印刷片材及其制造工艺
技术领域
本发明属于聚酯树脂领域,涉及一种用于RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)电子标签的改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETG)印刷片材及其制造工艺。
背景技术
本项目引证李振斌的“居民身份证用PETG卡基及其制造工艺”专利,专利号为200410041031.8。
RFID标签用PETG印刷片材与李振斌的“居民身份证用PETG卡基及制造工艺”专利技术关联性较大,都是采用PETG树脂为主原料,采用压延工艺。但由于制卡与印刷标签两者采用不同技术标准,制作工艺不同,对基材技术指标要求也有较大的差异。
第二代居民身份证是由印刷层、垫平层、承载层、保护面膜层压合成的,RFID天线、电子芯片采用在承载层中开槽嵌入工艺。
RFID标签采用印刷方式,制作RFID标签天线。将银膏(Ag Paste)作为金属材料,使用丝网印刷在PETG印刷基材上形成天线、布线及电极,再同时实施称为“压力退火”的加压处理以及120℃的热处理,制作RFID标签。这种工艺提高产品制造速度,也大幅降低了RFID标签成本,同时也改变了印刷材料,需开发一种与RFID技术相配套的印刷片材。
RFID标签印刷方式通常为整版印刷,即印刷层上的卡片数与inlay的芯片排版数相等,印刷完以后再层压、冲切成卡。整版印刷对印刷质量要求很高,因为射频卡的芯片成本高(市价几元~几十元),如果整版的印刷层中有1~2张废品卡时,芯片的损失将是巨大的,故要求印刷层的废卡率(包括色差、色斑、污点等)须控制在3%以内。必须开发适宜RFID印刷方式的新材料。
在高成品率上,由于智能标签本身的价值要高于普通印刷标签许多倍,所以给企业带来高利润的同时,印刷品高成品率尤为重要。尤其是许多产品都要求多色UV墨印刷、上光、上胶,印量大的标签大多数还采用卷到卷印刷或无接口印刷等方式加工,由于加工工序多,也加大了成品的筛选难度。
RFID标签用PETG印刷片材既有很好的印刷性,印刷中还能要保持张力稳定,保证印刷累计套印误差降到最小,画面之间的间距产生误差小,适宜标签印刷后的复合和模切工序要求。
至于复合加工,它是智能标签加工中的关键工序,更显示出RFID印刷材料复合性优点,RFID印刷片材复合性好,更能根据每个标签之间的尺寸张力变化而改变,还可以根据工艺对薄膜类材料,适当调整拉伸参数增加标签间距一致性。纸质印刷材料复合加工效果差、易剥离、易开裂,使用效果越来越难以与PET印刷材料相媲美。
“居民身份证用PETG卡基及其制造工艺”开发了PETG配方,采取五辊压延工艺,保证了PETG树脂良好的加工特性等优点,但存在产品成本高的缺陷。同时该专利没有涉及到提高产品质量与产能的静电处理、电晕处理等工艺方法。
RFID标签在商品流通、跟踪以及物流管理中的应用广泛,逐步替代条型码技术,必需大幅降低RFID标签制作成本,才能应用广泛。
RFID标签用PETG印刷片材的润湿张力是影响印刷质量的一个重要指标,调控手段有:调整产品配方、粗糙度等。但PETG树脂粒子拥有较高密度,耐化学药剂,很难获得满足RFID标签制作要求的润湿张力。
RFID用PETG印刷片材在生产过程中,易产生大量静电,特别是生产厚度低于100μm的材料时,由于片材自身重量轻,因静电排异作用,片材飘浮,横切时打摞困难,造成堆积,影响产品质量和产量。
发明内容
本发明的目的是提供一种印刷适应性能好、印刷天线光洁清晰、可在低温下迅速固化、附着力和抗弯折性强、加工RFID标签成品率高,低成本的RFID标签用PETG印刷片材。
本发明另一个目的是提供上述片材的成型方法。
本发明的目的是通过下列措施来实现的:
一种RFID标签用PETG印刷片材,其配方中包含下列重量份的原料:
GS2型PETG树脂100份,ADD2型PETG树脂10~20份,钛白粉10~15份,纳米级碳酸钙(CaCO3)10~16份。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其中钛白粉需用金红石RFC5型钛白粉,具有较高的光泽度和较佳分散性,二氧化钛含量大于95%,平均粒径小于0.17微米。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其中纳米级碳酸钙(CaCO3)需用SP-100型。SP-100表现出常规粒子所不具有的表面效应与小尺寸效应,平均粒径为20~100nm之间,是普通碳酸钙粒径的数十分之一,表面经过活性处理,活化率高;白度较高,可适用于浅色制品。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其配方中还可以包含下列重量份的原料:
紫外线吸收剂3~5份,抗氧剂6~8份,润滑剂1~3份,抗静电剂0.1~0.5份。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其中紫外线吸收剂是低挥发性苯并三唑紫外吸收剂;优选紫外线吸收剂3039或紫外线吸收剂234。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其中抗氧剂是一种具有良好相溶性的高效低色污的抗氧剂;优选抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其中润滑剂型号为WAX-E(瑞士科莱恩公司提供),E是蒙旦蜡的一种。
所述的RFID标签用PETG印刷片材,其中抗静电剂型号为HS1,为赫司特(HOSTASTAT)公司生产。
上述RFID标签用PETG印刷片材的制造工艺,包含下列步骤:
a.原料准备:按配方称取原料,其中GS2型PETG树脂、ADD2型PETG树脂粉碎至40~60目,干燥;
b.高速搅拌:原料加热熔融,温度控制为85~102℃,搅拌,高搅一速为800~900转/分钟,搅拌时间10~15分钟,高搅二速为1600~1800转/分钟,搅拌时间3~5分钟,高搅三速为800~900转/分钟,搅拌时间10~15分钟;
c.低速搅拌:温度控制为40~53℃,60~80转/分钟搅拌,搅拌时间15~20分钟;
d.行星排气挤出机塑炼:温度控制为160~190℃;
其中:真空站抽气量为60m3/h,真空度达到60mbar,负压为0.1bar,60m3/h。
e.五辊压延出片:压延辊温度控制为:1号辊150~170℃,2号辊150~170℃,3号辊170~190℃,4号辊185~195℃,5号辊155~165℃;
f.引离拉伸:引离辊温度控制为:第一组120~130℃,第二组115~125℃,第三组105~115℃,第四组90~100℃,第五组70~80℃;
g.冷却:冷却辊温度控制为:第一组60~70℃,第二组50~60℃,第三组40~50℃;
冷却工序后加装静电消除器,型号:ES-2025感应式静电棒,工作电压AC220V,输出电压0~5KV,长度1800mm;
h.牵引、卷取;
牵引工序加装电晕处理器及静电消除器;电晕处理器型号:QX308,工作电压AC380V,频率18~30kHz,幅宽1800mm;静电消除器型号:ES-2025感应式静电棒;
i.横切:方正度倾斜偏差≤1.2mm/m;
横切前加装静电消除器,型号:ES-2025感应式静电棒;
j.分切:根据用户要求,分切包装。
本发明的优点:
1、产品成本低:采用本发明产品配方生产的RFID标签用PETG印刷片材成本低,可以降低RFID标签的制作成本。
2、产品质量好,利用本发明工艺生产的RFID标签用PETG印刷片材润湿张力、印刷适应性能好、印刷天线光洁清晰、可在低温下迅速固化、附着力和抗弯折性强、加工RFID标签成品率高,质量稳定优异,有利于提高RFID标签的质量。
为增加RFID印刷片材的表面印刷适应性(润湿张力),在引离工序,加装电晕处理器,采用高频高压对片材表面进行处理,由于高压电使空气中的氧高度电离而产生臭氧(O3),使片材表面受到氧化处理,在活性点生成极性基因,使分子极性增大,表面张力提高,对油墨产生很强的亲和力、吸引力,增加油墨的印刷牢度。同时,当片材通过高压电场时,电子流对片材表面进行强有力的冲击,其表面产生密集的凹凸不平的微纹,使其面粗化,提高印刷片材润湿张力。
3、产品产出率高,本发明在原有专利技术基础上,加设挤出机真空站、电晕处理装置、除静电装置等生产控制方法,并优化生产控制参数等,能有效降低产品废品率,提高产出率。
4、使用范围的变化:第二代居民身份证基材(PETG卡基)采用嵌入封装天线工艺,主要用于制作第二代身份证。RFID标签采用印刷方式,制作RFID标签天线,满足RFID标签高速、低成本制作工艺要求,主要用于制作RFID标签。
5、PETG树脂在挤出成型时,由于原料的分解,在挤出机端口产生部分有害气体,对挤出岗位操作人员有一定职业危害,本发明采用抽真空空工艺,减少挤出料夹裹的气泡,满足了工艺脱泡要求,同时也大大降低废气危害,保证职工健康。
附图说明
图1是本发明制造工艺流程图。其中:△代表电晕处理器,○代表静电处理器。
具体实施方式
以下实施例对本发明作进一步阐明。
下列实施例中生产设备:采用意大利“RODOLFO”公司“F”型五辊压廷生产线(辊筒用轴交叉法),在压延辊三号辊加装割气泡装置,挤出机采用德国贝斯托夫行星排气挤出机.本工艺采用电加热。
实施例中每份为100kg,PETG树脂采用美国伊士曼公司产品。
实施例1
配方:100份GS2型PETG树脂,10份ADD2型PETG树脂,15份金红石RFC5型钛白粉,15份纳米级碳酸钙(CaCO3)SP-100,5份紫外线吸收剂3039,8份抗氧剂168,2份润滑剂WAX-E,0.03份抗静电剂HS1。
制造工艺:
a.原料准备:按配方称取原料,PETG原料粉碎至40目,干燥;
b.高速搅拌:原料加热熔融,温度控制为102℃,高搅一速控制在900转/分钟,搅拌10分钟,高搅二速控制在1800转/分钟,搅拌3分钟,高搅三速控制在900转/分钟,搅拌10分钟;
c.低速搅拌:温度控制为53℃,80转/分钟搅拌,搅拌时间15分钟;
d.行星排气挤出机塑炼:温度控制为160℃,同时,采用真空站抽真空,抽气量为60m3/h,真空度达到60mbar,负压为0.1bar,60m3/h。
e.五辊压延出片:压延辊温度控制为:1号辊160℃,2号辊160℃,3号辊185℃,4号辊195℃,5号辊165℃;
f.引离拉伸:引离辊温度控制为:第一组120℃,第二组115℃,第三组105℃,第四组90℃,第五组70℃;
g.冷却:冷却辊温度控制为:第一组60℃,第二组50℃,第三组40℃;冷却工序后加装静电消除器,静电消除器(ES-2025感应式静电棒,下同)工作电压AC220V,输出电压0~5KV,长度1800mm;
h.牵引、卷取;牵引工序加装电晕处理器及静电消除器,电晕处理器(型号:QX308)工作电压AC380V,频率18~30kHz,幅宽1800mm;
i.横切:方正度倾斜偏差≤1.2mm/m,横切工序前加装静电消除器。
j.分切:最终可根据用户要求,分切包装。
实施例2
配方:100份GS2型PETG树脂,13份ADD2型PETG树脂,12份金红石RFC5型钛白粉,12份纳米级碳酸钙(CaCO3)SP-100。
制造工艺:
a.原料准备:按配方称取原料,PETG原料粉碎至50目,干燥;
b.高速搅拌:原料加热熔融,温度控制为100℃,高搅一速控制在900转/分钟,搅拌12分钟,高搅二速控制在1700转/分钟,搅拌5分钟,高搅三速控制在900转/分钟,搅拌10分钟;
c.低速搅拌:温度控制为50℃,70转/分钟搅拌,搅拌时间20分钟;
d.行星排气挤出机塑炼:温度控制为180℃,同时,采用真空站抽真空,抽气量为60m3/h,真空度达到60mbar,负压为0.1bar,60m3/h。
e.五辊压延出片:压延辊温度控制为:1号辊160℃,2号辊160℃,3号辊190℃,4号辊190℃,5号辊160℃;
f.引离拉伸:引离辊温度控制为:第一组120℃,第二组120℃,第三组110℃,第四组95℃,第五组75℃;
g.冷却:冷却辊温度控制为:第一组60℃,第二组50℃,第三组40℃;冷却工序后加装静电消除器,静电消除器(ES-2025感应式静电棒,下同)工作电压AC220V,输出电压0~5KV,长度1800mm;
h.牵引、卷取;牵引工序加装电晕处理器及静电消除器,电晕处理器(型号:QX308)工作电压AC380V,频率18~30kHz,幅宽1800mm;
i.横切:方正度倾斜偏差≤1.2mm/m,横切工序前加装静电消除器。
j.分切:最终可根据用户要求,分切包装。