JP2012245724A - 撥水機能を有したカード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来使用されたポリ塩化ビニル樹脂を基材としたカードは、焼却時に有害な塩化水素ガスやダイオキシンなどを発生させる。その代替として使用が検討される基材のポリエステル系シートやホットメルト接着剤について、加水分解による基材シート間の接着強度の劣化、あるいは接着剤強度の劣化による剥離という課題があった。
【解決手段】絵柄印刷、熱圧ラミネート工程等により積層体とし、その表裏及び側面に撥水インキを塗布した事を特徴とした撥水機能を有したカード。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばキャッシュカードやクレジットカード、ＩＤカード（身分証明書）、会員証、プリペイドカード等に用いられる情報記録媒体に関するもので、さらに詳しくは、高温中で保存する可能性のある車載用やコンピュータ等の家電製品内で使用された場合でも変形せず、更には、これらが使用後に廃棄された時により廃棄しやすいようにしたカードに関するものである。

従来から、キャッシュカードやクレジットカード、ＩＤカード等の分野においては磁気記録媒体が広く利用されており、その素材としては主にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂や塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体が用いられており、特にポリ塩化ビニル樹脂が一般的である。ポリ塩化ビニル樹脂は物理的な機械特性や文字部のエンボス適性などが優れており、カード素材としては申し分なく最適な素材として現在も広く用いられている。

一般的なカードの製造方法としては白色のポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）基材にオフセット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷等公知の印刷方法で印刷を施し、その両面に透明性の高いＰＶＣシート（オーバーシート）を積層した後、磁気テープを転写し、加熱プレス機で熱融着によって一体化させ、所定サイズの金型で打ち抜いてカード形状にする。熱転写タイプの磁気テープは転写後にはカード表面より浮き出て段差を生じているが、加熱プレス機での熱融着時には埋め込まれ、カード表面と面一となる。

磁気カードにおける磁気テープは、個人の持っている固有データを記録しておき、使用時には読みとることができる大事な役割を持つもので、もし、この磁気テープがカード表面と面一になっていないと、カードホルダーによる携帯や、リーダ／ライターによる繰り返し使用によりテープのエッジ部が破損、または欠損し使用不可能のカードとなってしまう恐れがある。

ちなみにＪＩＳ・Ｘ・６３０１・４．２．６で規定しているカード表面の状態は、「磁気ストライプの周囲それぞれから６．３５ミリメートル（ｍｍ）の領域には、磁気ストライプに対する情報の正常な書き込み、又は、磁気ストライプに記録された情報の正常な読み取りを損なう恐れのある表面不連続部を設けないこと。更に、II 型においてはカードの下端から２４ｍｍ以上の範囲で０．０５ｍｍ以上の凸部を設けないこと。・・・」とある。

ところで、塩化ビニル樹脂の持つ物性の欠点としては耐熱性の低いことがあげられる。一般的には塩化ビニル樹脂は約６０℃で軟化して変形するため、高温域でのアプリケーション、例えば家電用、車載用などには適していなかった。最近、磁気記録媒体はキャッシュカードやクレジットカード、ＩＤカード等の分野に留まらず、接触式のＩＣチップを埋め込んだ磁気ストライプ付きＩＣカードやアンテナとＩＣモジュールを組み込んだ磁気ストライプ付き非接触ＩＣカード、又はそれら全てを持ち合わせたカードなど種々あり、アプリケーションとしては、電子財布や定期券、テレホンカード、免許証、車載カードなどがあげられ、こういったカードに用いる素材には従来のカード以上に屈曲性、スクラッチ強度、引っ張り強度などの強度や、保存特性、耐熱性、耐薬品性等の耐性を含めた高い信頼性が求められている。

また、ポリ塩化ビニル樹脂は物性や加工性、経済性が優れる反面、使用後廃棄する際、特に焼却時の塩化水素ガスを発生させるので、焼却炉を傷めて炉の寿命を縮め、ダイオキ
シンが発生する原因として、ドイツ、北欧などをはじめ各国で脱ＰＶＣの方針が示され、国内でも、包装分野や建材分野・産業資材分野ではその流れにある。

そこで、その他の樹脂を用いる検討候補として、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリル樹脂等のハロゲンを含まない熱可塑性樹脂があるが、これらの樹脂は単体ではカード状にはなるが物性が塩化ビニル樹脂とはかなり異なる為、工夫が必要となってくる。

例えば、ポリエステル樹脂の一種であるポリエチレンテレフタレートは、テレフタル酸とエチレングリコールを重縮合してできるが、シート製造工程中での延伸配向・熱固定によって結晶性が増加し、延伸の代わりに結晶核剤を添加することで結晶性の高い、高強度のシートができる。しかしながら、未延伸の状態やテレフタル酸とイソフタル酸を使った系では結晶性の低い低結晶性シートができ、また、テレフタル酸とシクロヘキサンジメタノール及びエチレングリコールとの共重合体から作られるシートも低結晶性のシートになる。

これらの非塩ビカードであるが、特にポリエステル系シートやホットメルト接着剤の加水分解による基材シート間の接着強度の劣化、あるいは接着剤強度の劣化による剥離という課題があった。またこれらのカードは財布に入れたときなどに汗などの湿気によるカード表面の経時的な外観の変化、キズ・曇り等があり信頼性に課題があった。

特開２００２−３５６５４２号公報 特開２００８−９６９８号公報 特開２００７−１５１９７号公報

従って、本発明の解決すべき課題は、非塩ビカードに使用されるポリエステル系シートやホットメルト接着剤の加水分解による基材シート間の接着強度の経時的な劣化、あるいは接着剤そのものの強度の劣化による剥離強度低下を防止するとともに、更に財布やポケットに入れたときなどに汗などの湿気によるカード表面の経時的な外観の変化を防止し、カードの信頼性を向上させるものである。

本発明の請求項１にかかる撥水機能を有したカードは、コアシートを絵柄印刷、熱圧ラミネート工程等により積層体してから抜き加工し、その表裏及び側面に撥水インキを塗布した事を特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項２にかかる撥水機能を有したカードは、表裏及び側面に塗布する撥水インキとして、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＴＰ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＴＡ）、あるいはそれらの複合体を主成分とし、水系エマルジョン、または、フッ素系またはシリコン系の溶剤型インキにして塗布した事を特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項３にかかる撥水機能を有したカードは、撥水インキの膜厚が、乾燥後、０．１〜５．０μｍである事を特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項４にかかる撥水機能を有したカードは、撥水インキにイソシアネート系の硬化剤を、撥水インキ全体量に対して、０〜１０重量パーセント加えた事を特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項５にかかる撥水機能を有したカードは、オーバーシート及びコアシートの材料主成分として、「エチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールを、テレフタル酸と共重合させた変性ポリエステル（以下「ＰＥＴＧ」と略す）」、「ＰＥＴＧとポリカーボネート（ＰＣ）との混合物」のいずれかからなる事を特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項６にかかる撥水機能を有したカードは、ＩＣモジュール、非接触ICアンテナ、磁気記録層または可逆性感熱記録層の少なくとも一つからなる情報記録手段を有することを特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項７にかかる撥水機能を有したカードは、「ブタジエン系やスチレン系の合成ゴム」に、「ワックス」、「酸化チタンやカーボンブラック、また炭酸カルシウム、シリカ等の無機化合物」、「顔料」の少なくともいづれかを添加したことを特徴とする撥水機能を有したカードである。

次の本発明の請求項８にかかる撥水機能を有したカードは、カード形状に抜き加工後、撥水インキ中に浸漬するか、又は出来上がったカードを並べ、パッド印刷により撥水インキを塗布することを特徴とする撥水機能を有したカードの製造方法である。

本発明のカードは、下記のような優れた効果が得られる。
カードを構成するシート、あるいはカードに撥水インキを塗布し撥水機能を持たせたことにより、
１、非塩ビカードのポリエステル系シートやホットメルト系接着剤の加水分解による基材シート間の接着強度の劣化、あるいは接着剤そのものの強度の劣化による剥離強度の低下を防止することができ、信頼性の高いカードとすることができるものである。
２、雨や水道水がカードに付着したり、ポケットに入れるなど、汗等の通常の生活で使用する時の環境条件では、湿気によるカード表面の経時的な外観の変化や傷や曇りを防止することができ、カードの信頼性を向上させるものである。

本発明の実施例１のカードの断面を示す説明図である。 本発明の実施例２における磁気テープ転写後のオーバーシートの、ラミネート前後の断面を示す説明図で、（Ａ）がラミネート前、（Ｂ）がラミネート後である。 本発明の実施例２における多面付オーバーシートを示す説明図である。 本発明の実施例２のカードの断面を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１に本発明のカードの構成の一例の概略断面図を示す。
本発明における白色コアシート材２の非晶性ポリエステル樹脂は、変性ポリエステル、又は変性ポリエステルとポリカードネートとのポリマーアロイ（以下ＰＥＴＧ／ＰＣと略す）である。
変性ポリエステルはエチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールをテレフタル酸と共重合させて製造する非晶性の変性ポリエステル（以下ＰＥＴＧと略す）である。このエチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールの配合比を変えることで、結晶性及びガ
ラス転移温度を制御することが可能になる。

本発明における透明耐熱シート層１は、構成分子の主鎖にエステル結合を含む高耐熱性を有するポリエステルシートであり、熱可塑性エラストマーであるポリエステルエラストマーとポリアリレートが挙げられる。前者のポリエステルエラストマーは、弾性回復限界があり、材料自体の変形率は７〜２５％が限界で、それ以上の変形は永久歪みが生じるが、材料強度が大きいため、物品としては局所的に変形させることができる。すなわち、カード形状とした場合に、エンボス加工を施すと、エンボス部分は永久歪みとして残るものの、その周囲は弾性変形として元のカード形状に戻るため、エンボス後に発生しやすいカールが生じることがない。

本発明における非晶性ポリエステルシート２及び耐熱シート１層は各々押出し法によりシート化することができる。

次に、本発明におけるカード素材を用いたカード製造方法には、加熱プレス機による溶融ラミネート方式がある。溶融ラミネート方式は、印刷された基材の両面に透明な保護シートを積層するが、その際両面の保護シートの種類は異なっていてもよい。溶融ラミネート方式は一回り大きい鏡面板で挟み込み、その後加熱溶融プレスによりカード素材を一体化する方法である。

この時に用いる鏡面板は、ニッケル−クロムメッキした銅板、表面を研磨したステンレス板、表面を研磨したアルミ板などを用いることができる。また、基材への印刷は、紙やプラスチックフィルムの場合と同じ方法、すなわち、オフセット印刷法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法等の公知の印刷法で文字或いは絵柄を印刷することができる。

溶融ラミネート後、カード素材を鏡面板から剥がし、片刃またはコンパウンドダイプレス金型による打ち抜きでカード形状に打ち抜き、カード基材とする。
このカード基材には、例えば磁気記録層を設けることもでき、カード基材の片面あるいは両面に、熱転写タイプの磁気テープを転写する方法や、或いは、カード基材に直接磁気記録層を印刷する方法が用いられる。
通常、カード形状になった後は、エンボッサーにより浮き文字をエンボスし、その文字の上に熱転写箔によりティッピングして色付けしたり、磁気記録層に磁気情報をエンコードしたり、場合によっては顔写真やバーコード等を転写しカードを仕上げる。そして、文字、絵柄印刷層の摩耗等の耐性を向上させる目的で保護層を設けることもできる。

上記の樹脂だけではカードとしての種々の物性が十分ではないため、また、隠蔽性を確保する為、これらの樹脂に各種フィラー、及び添加剤を添加、混練することによる樹脂の改質ができる。これらの樹脂に添加するフィラーは例えば、無定型フィラー内に重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、天然シリカ、カオリン、クレー、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、アルミナ、水酸化マグネシウム等が添加、混練でき、また、板状フィラー内に例えばタルク、マイカガラスフレーク等が添加、混練でき、針状フィラー内に、例えば、ウォラストナイト、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、セピオライト、ゾノトライト、ホウ酸アルミニウム等が添加混練できる。中でも隠蔽性を上げる為に、樹脂に入れる白色顔料としては酸化チタンが良好である。またエンボス加工性などをあげるためにタルクの添加が有効である。前記フィラーを混練させることにより、剛度をはじめとして、耐久性、耐熱変形性、成形加工性、耐衝撃強度、寸法安定性、等の特性が改良できる。前述のフィラーは単体で添加することができるが、数種で同時に添加することもできる。目標の物性値によって、フィラーを選択して使用している。

本発明では、撥水インキをカード表裏・又は側面も含めた全面に塗布する。塗布するインキとしてはフッ素系主成分の水系エマルジョン、または、フッ素系またはシリコン系の溶剤型インキとする。
フッ素系としては、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、あるいはそれらの複合体を主成分としたインキとする。この撥水インキは塗布の際、カード基材との密着性、接着性の強度向上のために、イソシアネート系の硬化剤を１０重量パーセント以内で入れる。１０重量パーセント以上にすると、低分子量成分の比率が上がり、もろくなってしまうので、１０重量パーセント以内とする。
撥水インキの塗布厚みは、０．１〜５μｍとする。これは、０．１μｍ以下では、ピンホールが発生しやすく、又、膜強度が弱いので、容易に剥離してしまう問題がある。また、５μｍ以上でも、柔らかく、膜強度がないので、厚すぎても撥水性が保てないので、塗布厚みは、０．１〜５μｍとする。

以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
（実施例１）
カードが磁気テープを有する接触型ＩＣカードの作成について記述する。
１．厚さ０．１００ｍｍのＰＥＴＧ／ＰＣ主成分である透明外装シート１に磁気テープ８を転写する。その後、厚さ０．６００ｍｍＰＥＴＧ／ＰＣ主成分である白色コアシート材２と熱ラミネートにより熱融着させ積層体とする。その時、同時に磁気テープ８を基材に埋め込む。熱ラミネートの条件としては、温度１１０〜１５０℃の範囲内、また時間としては１０〜３０分の条件とした。
２．熱ラミネートにより、一体化させた透明外装シート１と白色コアシート材２の積層体を印刷可能な形状・寸法に断裁した。
３．この端部の断裁されたカード基材の透明外装シート１上に、シルク印刷により隠蔽銀印刷４を行う。また、絵柄印刷５としてオフセット印刷を行いUV照射してインキの硬化を行った。
４．絵柄印刷を行った後に、保護層６となる転写箔を積層させて、熱圧によって、表面を平滑化させるためラミネートを行う。これにより表面の平滑性を確保させ、さらにツヤを出させる。このラミネートの条件としては、温度範囲１１０〜１５０℃、５〜３０分の範囲とした。
５．次に、撥水インキ７の塗布をロールコーターにより行った。撥水インキには、主剤としてDIC株式会社製ディックガードＦ−９０ を、希釈剤として水／アセトン／エチレングリコール＝４０／４０／２０（重量パーセント／重量パーセント） を用い、主剤／希釈剤＝８０／２０（重量パーセント／重量パーセント）に希釈し、よく攪拌した。
塗布後の乾燥は、熱風乾燥機により行い、その条件は４０〜７０℃、１０〜３０分を範囲とした。
６．一体化の後にカードサイズに分離して所望のカードサイズとした。
７．個別になったカードに所定サイズのミリング加工を入れて、接触型ＩＣモジュール９の取り付け位置を形成させた。
８．ＩＣモジュール９裏面に、ポリエステル系接着シートを熱により仮貼りした。
９．この接着シートが仮貼りされたICモジュールを、ミリング加工で形成されたカードの凹部に転写温度１７０〜２１０℃、時間 ０．５〜３秒の条件で本接着させ、接触型ＩＣカードとした。
（パッド印刷による側面の撥水インキ塗布も可能であり、その場合は、カードを積層して側面を並べてから、塗布を行った。）
これにより撥水効果のある耐久性のある接触型ＩＣカードが仕上がった。

（実施例２）
カードが磁気テープを有する非接触型ＩＣカードで、さらにホットメルト接着剤を使用し
た実施例について記述する。
１．厚さ０．１００ｍｍＰＥＴＧ／ＰＣ透明外装シート１０に磁気テープ８を転写し、その後、熱圧によるラミネートを行い、透明外装シート１０と磁気テープ８を一体化させた。さらに磁気テープ８と透明外装シート１０との間の段差をなくし平滑な表面とした。
２．使用する透明外装シート１０は、ＰＥＴＧ／ＰＣで構成された透明樹脂シートである。
３．この磁気テープ８が一体化された透明外装シート１０に、スクリーン印刷により絵柄の印刷３を行った。またオフセット印刷によりさらに絵柄の印刷を施した後にUV照射してオフセットインキを硬化させた。
４．厚さ０．１５０ｍｍポリエステル系ホットメルト層１２が積層された厚さ０．１２５０ｍｍ白色センターコアシート材１１（合計厚さ０．２７５ｍｍ）のホットメルト側上に、ＩＣチップ９が格納されたアンテナ基板フィルム１４を挟み込んだ。
さらにこれを熱ラミネートにより熱融着させる。また磁気テープ８を基材に埋め込みさせた。熱ラミネートの条件としては、温度範囲１１０〜１５０℃、時間１０〜３０分とした。
５．使用するポリエステル系ホットメルトシートは、東亜合成株式会社製ＰＥＳ−１１１ＥＥＷとする。これは白色のものである。また使用する白色センターコア材１１の主成分は、ＰＥＴＧとした。
６．絵柄が印刷された透明外装シートを、ＩＣチップが格納されたアンテナ基板フィルム１４が埋設された白色センターコア材１１の表裏に積層させ、熱ラミネートにより一体化させた。
７．一体化の後に所望の単体サイズに金型を用いて分離して、非接触型ＩＣカードの形態とした。
８．次に、撥水インキ７の塗布をドブ浸けにより行った。撥水インキには、主剤としてＤＩＣ株式会社製ディックガードＦ−９０を用いた。また乾燥後の密着性向上のために硬化剤を混合することにした。硬化剤としては旭化成ケミカル株式会社製デュラネート２４Ａ−１００を所定割合で混合した。希釈剤として水／アセトン／エチレングリコール＝４０／４０／２０（重量パーセント／重量パーセント）を用いた。全体の混合割合としては、主剤／硬化剤／希釈剤＝７７／３／２０（重量パーセント／重量パーセント）とし、よく攪拌した。
塗布後の乾燥は、熱風乾燥機により行い、その条件は４０〜７０℃、１０〜３０分を範囲とした。
（実施例１）、（実施例２）では磁気テープを有する接触型ＩＣカード、非接触型ＩＣカードとしたが、磁気カード単一機能、あるいは磁気カード、接触型ＩＣカード、非接触型ICカードの機能を合わせたカードとしても良い。
これにより撥水効果のある非接触型ＩＣカードが出来上がった。

（比較例１）
撥水インキの塗布の工程を行わなかった。それ以外は、実施例１と同様に作った。

（比較例２）
撥水インキの、ドブ漬けによる塗布を行わなかった。それ以外は、実施例２と同様に作った。

＜評価結果＞
実施例１、実施例２のカードは撥水インキにより印刷をしたことで耐久性は高くなった。例えば８０℃９０％の恒温恒湿槽に２５０時間平置きしてもカードとしても申し分ないものであった。

比較例１のカードは、撥水インキを用いてロールコータ塗布を行わなかったために、高
い耐久性を保持できなかった。特に耐湿性が足りなく、８０℃９０％の恒温恒湿槽に２５０ｈ平置きすると基材間の剥離強度が弱く、Ｒ５００のわずかな曲率のストレスを掛けるだけで、容易に剥離した。

比較例２のカードは、二液型の撥水インキを用いて塗布を行わなかったために、高い耐久性を保持できなかった。８０℃９０％の恒温恒湿槽に２５０時間平置きするとカードとしての品質を保持できず、何もしない状態で層間剥離した。

これに対して実施例１、２のカードでは、撥水インキにより塗布をしたことで高い耐久性を有していた。８０℃９０％の恒温恒湿槽に２５０時間平置きしてもカードとして申し分ないものであった。例えばＲ２００の曲率のストレスを掛けるだけでは、剥離しなかったし、外観上の変化も見られなかった。

１・・・・・透明外装シート ０．１００ｍｍ
２・・・・・白色コアシート材 ０．６００ｍｍ
３・・・・・裏面絵柄印刷層
４・・・・・隠蔽銀印刷層
５・・・・・表面絵柄印刷層
６・・・・・保護層
７・・・・・撥水層
８・・・・・磁気テープ
９・・・・・ＩＣモジュール（ＩＣチップ内蔵）
１０・・・・透明外装シート ０．１００ｍｍ
１１・・・・白色センターコアシート材 ０．１２５ｍｍ
１２・・・・ホットメルト層 ０．１５０ｍｍ
１３・・・・ＩＣチップ
１４・・・・アンテナ基板フィルム
１５・・・・多面付け外装シート

Claims (8)

1. コアシートを絵柄印刷、熱圧ラミネート工程等により積層してから抜き加工し、その表裏及び側面に撥水インキを塗布した事を特徴とする撥水機能を有したカード。
2. 表裏及び側面に塗布する撥水インキとして、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＴＰ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＴＡ）、あるいはそれらの複合体を主成分とし、水系エマルジョン、または、フッ素系またはシリコン系の溶剤型インキにして塗布した事を特徴とする請求項１に記載の撥水機能を有したカード。
3. 撥水インキの膜厚が、乾燥後、０．１〜５．０μｍである事を特徴とする請求項１又は２に記載の撥水機能を有したカード。
4. 撥水インキにイソシアネート系の硬化剤を、撥水インキ全体量に対して、０〜１０重量パーセント加えた事を特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の撥水機能を有したカード。
5. オーバーシート及びコアシートの材料成分が、「エチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールを、テレフタル酸と共重合させた変性ポリエステル（以下「ＰＥＴＧ」と略す）」、「ＰＥＴＧとポリカーボネート（ＰＣ）との混合物」、のいずれかからなる事を特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の撥水機能を有したカード。
6. ＩＣモジュール、非接触ICアンテナ、磁気記録層または可逆性感熱記録層の少なくとも一つからなる情報記録手段を有することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の撥水機能を有したカード。
7. 「ブタジエン系やスチレン系の合成ゴム」に、「ワックス」、「酸化チタン、カーボンブラック、炭酸カルシウム、シリカ等の無機化合物」、「顔料」の少なくともいづれかを添加したことを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の撥水機能を有したカード。
8. カード形状に抜き加工後、撥水インキ中に浸漬するか、又は出来上がったカードを並べ、パッド印刷により撥水インキを塗布することを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の撥水機能を有したカードの製造方法。