CN102666066B - 制备箔复合材料和卡片体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备箔复合材料(1)的方法，特别是制备用作卡片体、优选为便携式数据载体的卡片体的层的箔复合材料(1)的方法。根据本发明的方法的特征在于通过共挤出方法，将以使得形成箔复合材料(1)的方式结合至少一个包含热塑性弹性体的塑料的第一塑料熔体和至少一个不含热塑性弹性体的塑料的第二塑料熔体。该箔复合材料包含一个或几个具有不含热塑性弹性体的塑料的外部第一层(L1，L101，L102)，一个或几个具有包含热塑性弹性体的塑料的中间第二层(L2，L201，L202，L203)和一个或几个具有不含热塑性弹性体的塑料的外部第三层(L3，L301，L302)。

Description

制备箔复合材料和卡片体的方法
本发明涉及制备箔复合材料的方法，特别是制备用作卡片体、优选为便携式数据载体的卡片体的层的箔复合材料的方法，以及制备卡片体的相应方法。
当制备卡片体、特别是用于便携式数据载体的卡片体例如芯片卡片(Chipkarte)时，将几个置于彼此之上的塑料箔相互层压，从而产生稳定和抗断卡片体。为改善这种卡片体的机械性质，有利的是在层压法的范围内使用热塑性弹性体的箔，特别是基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体。这些箔是格外弹性的并且可以显著改善卡片结构的抗断强度。在公开出版物EP 0 430282 A2中，描述了形状为多层身份证的卡片体，在该卡片中热塑性弹性体的一层各自提供在卡片芯和相应覆盖箔之间。
当制备卡片体时，证实了在层压法范围内很难对热塑性弹性体的箔进行加工。由于它们的高弹性，箔非常柔软。而且，这样的箔在室温范围内具有低玻璃化转变点，使得它们具有粘合性质。当堆叠箔时将导致堵塞，由此堆叠中的箔难以拣出和运输。为了当将这样的箔与其它材料层压时达到足够的粘合硬度(Verbindungssteifigkeit)，另外需要达到各种其它材料的玻璃化转变点。由于该玻璃化转变点通常高于热塑性弹性体的熔点，这将频繁导致热塑性弹性体浮起。结果是使用的层压机器必须频繁清洁。可能甚至邻接热塑性弹性体的箔也开始流动，因此位于其上的设计印刷(Layout-Druck)变形。可以在低温进行层压，由此防止箔的浮起。但是，此时一般达不到足够良好的层压粘合。
在文献EP 0 384 252 B1中，显示了多个层的箔复合材料，从而中间层由热塑性弹性体形成。该层邻接热塑性塑料的层。当制备复合材料时，在形成中间层的箔上施用其它层，例如通过共挤出施用。
从DE 100 57 231 A1得知使用共挤出复合箔的多层层压卡片体的构造。可以对共挤出的复合箔进行处理，使得由热塑性弹性体(TPE)形成的弹性层排列在耐热形变材料的两层之间。该文献通常指出了，共挤出理论上允许具有不同软化温度和粘度的材料粘合，两种材料的粘度比可以大于3。该文献未对材料组合提供任何更为精确的说明。
本发明的目的是制备箔复合材料，其中将具有显著不同材料性质的材料组合，在制备卡片体的范围内箔复合材料容易加工并且使得以此制备的卡片体具有改善的机械性质。
该目的由根据权利要求1和/或权利要求8的方法和/或由相应制备的箔复合材料和/或卡片体实现。本发明的其它改进由从属权利要求限定。
在根据本发明通过共挤出方法制备箔复合材料的方法中，将以使得形成箔复合材料的方式结合至少一个包含热塑性弹性体的塑料的第一塑料熔体和至少一个不含热塑性弹性体的塑料的第二塑料熔体。该复合材料包含一个或几个具有不含热塑性弹性体的塑料的外部第一层，一个或几个具有包含热塑性弹性体的塑料的中间第二层和一个或几个具有不含热塑性弹性体的塑料的外部第三层。作为本申请中间层或中间两层的塑料，使用基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体。本申请的该塑料表示与第一和第三层的第二塑料在软化温度和粘度方面显著不同的热塑性弹性体。
根据本发明，箔复合材料通过简单生产方法产生，其中箔复合材料可以在稍后加工的范围内较好地进行处理以制备卡片体。如下实现，一个或几个包含热塑性弹性体的中间层涂布有一个或几个不含有任何热塑性弹性体组分的塑料的外层，因此比中间层硬。外层通过使用适当材料，这可以使得复合材料也在较高温度达到良好的层压能力以及非粘连性质。通过使用其中与上述公开出版物EP 0 384 252 B1不同的共挤出方法，所有的塑料在离开相应挤出机的宽缝喷嘴之前以熔融状态结合，实现复合材料的简单和有效的生产。
在根据本发明的方法的特别优选的实施方式中，塑料使用至少一种第二塑料熔体聚合物材料，特别是热塑性材料，优选为聚酯或聚酯混合物(Mischung)。这意味着在形成的箔复合材料中，第一和/或第三层包含相应的聚合物材料或热塑性材料。在特别优选的变型中，作为材料使用第一和/或第三层聚碳酸酯或共聚酯，特别是聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯，或聚碳酸酯与一种或多种其它聚酯的混合物。刚提及的材料确保箔复合材料的良好的硬度和良好的层压能力。
原则上作为中间第二层(一个或多个)的塑料，使用基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体。根据应用情况，中间层可以使用纯热塑性弹性体或也可以使用热塑性弹性体和其它塑料材料的混合物。例如一个或多个第二层可以包含聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯，并且具有基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体的含量，该含量特别为15%至35%或为50%至75%。优选地作为本申请的中心第二层，使用聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯，其热塑性弹性体含量为50%至75%，由此在中心层的两侧上各自邻接聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯的第二层，其中第二层的热塑性弹性体含量为15%至35%。如果可用，也存在下述可能性，即存在纯热塑性弹性体的中心第二层，其中挤出粘合剂的层分别邻接于该中心第二层的两侧，所述粘合剂用于与各外部第一或第三层粘合。
在根据本发明方法的进一步的实施方式中，所述一个或几个第一和/或第二和/或第三层可以是透明的和/或有色的。在优选的变型中，一个或几个第二层是UV-稳定化的或本身UV-稳定的，由此一个或几个第二层优选为脂族类型的基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体。与芳族类型相比，这些类型较为UV-稳定。在进一步的变型中，作为一个或几个第二层的材料优选地使用基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体，其撕裂伸长根据DIN 53504为至少300%。具有上述材料的箔复合材料的卡片体在稳定性和抗断强度方面具有特别良好的性质。
在根据本发明方法的进一步变型中，形成了箔复合材料，其一个或几个第二层的肖氏A硬度为90或更高和肖氏D硬度为50或更高，或其一个或几个第二层的肖氏A硬度为95或更低和肖氏D硬度为50和更低。当作为一个或几个第一和第三层的材料时，使用聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯，作为一个或几个第二层的热塑性弹性体，优选地使用肖氏A硬度为50至95和肖氏D硬度为35至50的材料。当用于一个或几个第一和第三层时，使用聚碳酸酯，一个或几个第二层优选地包含肖氏A硬度为90至98和肖氏D硬度为50至70的材料。
在箔复合材料的生产中，已证实在200°C或更高、特别是在230°C或更高的集体温度(Massetemperatur)进行共挤出方法是特别有利的。
在进一步的实施方式中，箔复合材料通过生产方法形成，其中所述箔复合材料的一个或几个第二层的总厚度为20μm至100μm，特别是为30μm至60μm，由此箔复合材料的总厚度优选为50μm至350μm，特别是为100μm至300μm。这些厚度确保在箔复合材料加工过程中箔复合材料的足够稳定性并进一步得到包含该箔复合材料的卡片体的良好材料性质。
除了以上描述的方法之外，本发明进一步包含使用该方法制备的箔复合材料。
本发明进一步涉及制备卡片体的方法，特别是制备便携式数据载体的卡片体的方法，其中箔复合材料使用根据本发明的上述方法制备或提供这样的箔复合材料，并且其中包含至少一层箔复合材料的塑料的多个层彼此层压在一起。良好的层压粘合在本申请通过在以下温度进行层压实现，所述温度为120°C至200°C，特别为125°C至190°C，优选为130°C至180°C，特别优选为130°C至140°C或为175°C至185°C。层压过程中的压力优选为10巴至60巴，例如在50巴。当使用具有聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯的外层的箔复合材料时，层压优选地在130°C至140°C的温度在50巴的压力进行。当使用具有聚碳酸酯的外层的箔复合材料时，层压优选地在175°C至180°C的温度在50巴的压力进行。
优选地，层压在加热位置和冷却位置进行，由此加热位置的压力特别为10巴至40巴(100N/cm2至400N/cm2)，优选为12.5巴至35巴(125N/cm2至350N/cm2)。相反，在冷却位置的压力优选为20巴至70巴(200N/cm2至700N/cm2)，特别优选为25巴至60巴(250N/cm2至600N/cm2)。加热位置和/或冷却位置的层压时间各自优选为13min至25min。
在卡片体的生产方法的特别优选的实施方式中，当层压各层时，覆盖层的至少一个、特别是两个覆盖层都包含箔复合材料。该变型的优点是，当使用根据本发明的箔复合材料时，卡片体的基础结构无须改变，而仅是覆盖箔(Overlay-Folien)必须由复合材料替代。
在生产方法的进一步优选的变型中，箔复合材料的一个或几个外部第一和/或第三层包含与下述层相同的材料，所述层当层压卡片体时与外部第一和/或第三层的一个层粘合。据此实现具有卡片体的剩余层结构的箔复合材料的非常良好的熔接。
除了上述生产方法以外，本发明进一步包括卡片体，特别是用于便携式数据载体的卡片体，其包含多个彼此层压其上的层，由此卡片体使用该生产方法制备。
以下将参考附图详细描述本发明的实施方式。
附图如下描述：
图1使用根据本发明的方法的第一变型获得的箔复合材料的层结构；
图2使用根据本发明的方法的第二变型获得的箔复合材料的层结构；
图3使用根据本发明的方法的第三变型获得的箔复合材料的层结构；
图4使用根据本发明的方法的第四变型获得的箔复合材料的层结构；
图5卡片体的层结构，包括使用根据本发明的方法制备的箔复合材料的层；和
图6根据本发明的卡片体的层结构的特别优选的变型。
以下描述的箔复合材料的所有实施方式的特征在于，它们通过共挤出方法制备，其中单独的塑料熔体在离开用于挤出的宽缝喷嘴之前结合。这里在共挤出方法中，一个或几个包含热塑性弹性体(以下也可使用标准缩写TPE)的材料的熔体与一个或几个不含TPE的较硬塑料材料的熔体以得到下述复合材料的方式粘合，该复合材料包括一个或几个包含TPE的中间层和一个或几个不含TPE的较硬材料的邻接外层。
图1显示使用根据本发明的共挤出方法获得的箔复合材料的第一实施方式。材料包含上部外层L1、单个中间层L2和下部外层L3。中间层L2包含开始提及的热塑性弹性体的塑料，由此使用特别是基于氨基甲酸乙酯(以下也可使用标准缩写TPU)的热塑性弹性体。但是，本申请的TPU也表示其它热塑性弹性体，该热塑性弹性体由于它们与TPU相当的物理性质也针对中间层L2被讨论，所述热塑性弹性体与外层L1、L3的塑料在它们的软化温度和粘度方面具有显著差异。用于中间层L2的热塑性弹性体在下文也概要地称为TPE/TPU。
相反，外层L1和/或L3由不含热塑性弹性体的塑料形成，由此配置塑料，使得当用于制备便携式数据载体的卡片体的后一工艺时，其也能够在较高的温度被层压并且具有高于层L2的材料的硬度。而且，为了更好地加工，材料应该是非粘连(nicht blockend)的。优选地作为层L1和/或L3的材料，使用聚酯或共聚酯。特别是优选地使用聚碳酸酯(以下也称为PC)，或聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯(以下也可使用标准缩写PETG)或聚碳酸酯和一种或几种其它聚酯的共混物(Blend)(以下也称为PEC)。
优选地，层L1和L3包含相同材料。但是，如果可使用，也存在下述可能性，即层L1的材料和层L2的材料可通过添加剂彼此相异，例如层L1可以是透明的，而层L3由于添加了添加剂而不再透明，并且例如是白色的。图1的层结构的总厚度优选为50μm至350μm，特别为100μm至300μm。中间层L2的优选厚度为20μm至100μm，优选为30μm至60μm。
图2显示使用根据本发明的方法获得的箔结构的第二实施方式。箔结构再次包含一个单独的热塑性弹性体的中间层L2，特别是TPU的中间层L2。与图1的实施方式相反，在中间层L2的两侧各自都提供了两个外层L101和L102或L301和L302。这些层由此包含不含热塑性弹性体的材料，特别是包含PETG或PC或PEC。所有的层L101、L102、L301和L302可以包含相同的塑料或不同的塑料，可能包含不同添加剂。图2的箔结构的总厚度优选为60μm至350μm，特别是为100μm至300μm。层L2的优选厚度为20μm至100μm，特别是为30μm至60μm。
在优选的实施方式中，用于图1或图2的箔结构的层L2的TPE/TPU塑料的类型取决于箔复合材料中外层的聚合物类型。因此更为有利的是，当对于外层使用较为温度-稳定的材料例如PC时，对于中间层也应使用较硬和较为温度-稳定的材料TPE/TPU类型。在PETG的外层的情况下，优选地使用肖氏硬度为肖氏A等于50至95或肖氏D等于35至50的TPE/TPU塑料，由此在共挤出过程中的集体温度优选为约200°C。当PC用作外层的材料时，对于中间层优选地使用肖氏硬度为肖氏A等于90或98或肖氏D等于50至70的TPE/TPU塑料，由此当共挤出时，集体温度应该优选为235°C。
在前述实施方式中，纯TPU/TPE塑料或这些塑料的混合物用于中间层L2。在进一步的实施方式中为改善共挤出方法，不使用纯TPE/TPU层，而是将仅具有预定TPU含量的塑料混合物用作中间层(一个或多个)。层结构的这种实施方式如图3所示。在该箔结构中，外层L1和L3包含PETG，可能包含抗粘连(antiblockierend)添加剂或使得层能够产生激光(die Schichtlaserbar einstellen)的添加剂。并非一个中间层L2，图3的层结构现在包含三个中间层L201、L202和L203。如上提及，用于该层的材料不再是纯TPE/TPU塑料，而是具有TPU含量的塑料混合物。在特别优选的变型中，层L201是具有约15%至35%TPU含量的PETG层。层L202也是具有约50%至75%TPU含量的PETG层。同样对于层L203，使用PETG塑料，这类似于层L201，其也具有约15%至35%的TPU含量。
图4显示层结构的其它变型，该层结构确保用于中间层的TPU塑料和外层的塑料之间经由挤出粘合剂的良好粘合。图4的实施方式包括含有纯TPU塑料的单个中间层L2以及两个外层L1和L3，其中两个外层L1和L3包含PETG、可能含有的抗粘连添加剂或使得材料能够产生激光的添加剂。为将TPU层L2与外层L1和L3粘合，适宜的挤出粘合剂用于共挤出方法的范围内，所述粘合剂作为层L1和L2和/或层L2和L3之间的中间层L4被引入。
根据前述实施方式的相应方法制备的箔复合材料用于制备便携式数据载体的卡片体、特别是芯片卡片。通过使用本申请的热塑性弹性体，得到卡片体的高柔韧性和耐裂强度，由此进一步通过在复合材料中将TPE/TPU材料与能被层压并且较硬的外部材料结合，确保在层压法的范围内得到具有非常良好加工性的材料。
图5示意性地显示卡片体的优选实施方式，其中在层压法的范围内引入了上述箔复合材料。在图5中，箔复合材料的层用参考数字1表示。这里在卡片体中，将两层箔复合材料作为覆盖层施用于实际卡片芯K上。卡片芯K可以包括1至7个箔并且包含常规用于数据载体的卡片体的标准材料。这些材料特别地包括PVC、ABS、聚酯、聚碳酸酯、PEC等。各层1的厚度此处落入上述范围内，即为50μm至350μm，特别为100μm至300μm或100μm至200μm。作为比较，卡片芯K的厚度为100μm至700μm，特别为200μm至600μm。
图5的卡片体通过适宜的层压方法制备。根据用于外层1的材料，层压在以下温度进行，温度为120°C至200°C，优选为125°C至190°C和特别优选为130°C至180°C。此时的层压法优选地在加热位置和在冷却位置进行，由此在这些位置施用的压力落入以上已经限定的范围内。在10-层层压结构的情况下，在冷却位置和加热位置的层压时间都优选为13min至25min。
图6再次显示根据本发明实施方式的卡片体的优选层结构的具体实施方式。类似于图5，再次对于外部覆盖层1，使用根据本发明箔复合材料，其包含TPE/TPU塑料。在两个覆盖层1之间放置层结构，其包含当需要时可以省略的颜色层2、具有热塑性箔的薄层3、具有热塑性箔的较厚层4以及再次具有热塑性箔的薄层5。该层5与其它颜色层6邻接，其它颜色层6也可以类似于颜色层2省略。该结构然后通过下部覆盖箔1结束。
以上描述的本发明的实施方式具有多种优点。在卡片体的生产中，高度弹性的TPU塑料的良好加工性是通过结合进共挤出的箔复合材料而保证的。特别地，通过具有箔复合材料的外层，保证得到足够的层压能力和硬度。
通过使用共挤出的箔复合材料，卡片体的机械性质得到改善。此时通常如下就已足够：用共挤出的箔复合材料替代两个最外面的覆盖箔，如图5和图6所示。由此保持卡片体的常规剩余结构。因此以简单的方式，通过常规生产法的小变型，可以制得具有改善的机械性质的卡片体。

Claims (24)

1.制备箔复合材料(1)的方法，其中通过共挤出方法，将以使得形成由第一、第二和第三层组成的箔复合材料(1)的方式结合至少一个包含热塑性弹性体的塑料的第一塑料熔体和至少一个不含热塑性弹性体的塑料的第二塑料熔体，该箔复合材料(1)包含一个或几个具有不含热塑性弹性体的塑料的外部第一层(L1，L101，L102)，一个或几个具有包含基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体的塑料的中间第二层(L2，L201，L202，L203)和一个或几个具有不含热塑性弹性体的塑料的外部第三层(L3，L301，L302)，其中形成了箔复合材料(1)，它的一个或几个第一和/或第三层(L1，L101，L102，L3，L301，L302)各自包含聚酯、共聚酯或聚酯混合物，其特征在于，
所述箔复合材料(1)的一个或几个第二层(L2，L201，L202，L203)的肖氏A硬度高于90且肖氏D硬度高于50，或它的一个或几个第二层(L2，L201，L202，L203)的肖氏A硬度低于95且肖氏D硬度低于50，并且
所述箔复合材料(1)的总厚度为60μm至300μm，它的一个或几个第二层(L2，L201，L202，L203)的厚度为20μm至60μm。
2.根据权利要求1的方法，其中所述共聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯。
3.根据权利要求1的方法，特征在于所述一个或几个第二层(L2，L201，L202，L203)包含聚对苯二甲酸乙二酯共聚酯和基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性体。
4.根据权利要求3的方法，特征在于所述热塑性弹性体的含量为15％至35％或为50％至75％。
5.根据权利要求1或2的方法，特征在于所述共挤出方法在200℃或更高的集体温度进行。
6.根据权利要求1或2的方法，特征在于所述共挤出方法在230℃或更高的集体温度进行。
7.根据权利要求1的方法，其中所述制备箔复合材料(1)的方法为制备用作卡片体的层的箔复合材料(1)的方法。
8.根据权利要求7的方法，其中所述制备箔复合材料(1)的方法为制备用作便携式数据载体的卡片体的层的箔复合材料(1)的方法。
9.根据权利要求1的方法，其中所述聚酯为聚碳酸酯。
10.根据权利要求1的方法，其中所述聚酯混合物为聚碳酸酯与一种或几种聚酯的混合物。
11.箔复合材料，特征在于所述箔复合材料使用根据前述权利要求中任一项的方法制备。
12.制备卡片体的方法，特征在于根据权利要求1至10中任一项的方法制备箔复合材料(1)或提供所述箔复合材料(1)且包含所述箔复合材料(1)的至少一层的塑料的多个层(1，2，...，6)相互层压在一起。
13.根据权利要求12的方法，特征在于所述层压在120℃至200℃的温度进行。
14.根据权利要求13的方法，特征在于所述层压在125℃至190℃的温度进行。
15.根据权利要求14的方法，特征在于所述层压在130℃至180℃的温度进行。
16.根据权利要求15的方法，特征在于所述层压在130℃至140℃的温度进行。
17.根据权利要求16的方法，特征在于所述层压在175℃至185℃的温度进行。
18.根据权利要求12的方法，所述层压时的压力为10巴至60巴。
19.根据权利要求18的方法，特征在于所述层压时的压力等于50巴。
20.根据权利要求12至19中任一项的方法，特征在于当层压各层(1，2，....，6)时，至少一个覆盖层包含所述箔复合材料(1)。
21.根据权利要求20的方法，特征在于当层压各层(1，2，....，6)时，两个覆盖层都包含所述箔复合材料(1)。
22.根据权利要求12的方法，其中所述制备卡片体的方法为制备用于便携式数据载体的卡片体的方法。
23.卡片体，其包括多个层压在彼此之上的层(1，2，...，6)，特征在于所述卡片体使用根据权利要求12至22中任一项的方法制备。
24.根据权利要求23的卡片体，所述卡片体为用于便携式数据载体的卡片体。
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