JP2019025754A - レーザ発色性シート、および、カード - Google Patents

レーザ発色性シート、および、カード Download PDF

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Abstract

【課題】機械特性に優れ、カードの製造時の加熱融着の温度を低くすることができ、任意に設ける昇華型熱転写受像層が加熱融着後にも黄変しないレーザ発色性シート、カードを提供する。
【解決手段】接着層1と発色層2とを有する少なくとも2層のシートから形成されるレーザ発色性シートであって、接着層1が、スピログリコール、イソソルビド、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールから選ばれる少なくとも1種の脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂と衝撃改良剤とを含み、ポリエステル系樹脂(a1)と衝撃改良剤(a2)の質量比率が(a1)/(a2)=60/40〜90/10であり、発色層2が、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、レーザ光エネルギー吸収体を0.01〜10質量部含有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、磁気ストライプカード、ICカード等のカードに用いられるレーザ発色性シートに関し、特に耐熱性と加熱融着性及び機械特性に優れるレーザ発色性シートに関するものである。
クレジットカード、キャッシュカード、IDカード、タグカードなどのカードは、複数枚のカード用シートを重ねて真空プレス機により各シート間を加熱融着した後、打ち抜き機にて打ち抜きカード状に製造される。このようなカードに、レーザビームを照射して、文字、バーコード等をマーキングすることが行われる。例えば、バーコード、顔写真等を印刷する替わりに、YAGレーザ等を用いて、カードの個別番号やロット番号、あるいは個人情報、顔写真等をカードに書き込むことが行われている。このように、レーザ等により情報をカードに書き込めば、磨耗や経時劣化で個人情報が消失するのを防ぐことができる。また、レーザを用いたマーキングは、簡単な工程で行うことができるので、工業的にも価値が高く、注目されている。
一方、レーザ光エネルギー吸収体を含む層は、一般に、レーザ光の照射に耐え得る程度の高い耐熱性を有する必要がある。そのため、複数枚のカード用シートを加熱融着させてカードを製造するにあたり、加熱融着の温度を高く設定せざるを得ない。そのため、加熱融着温度を低くする技術が望まれている。
ここで、特許文献1には、レーザビームを照射することによって発色する発色層と、少なくとも一方の表面に接着層とを有するカード用シートであって、低温融着性およびハンドリング性に優れたカード用シートが記載されている。
また、特許文献2には、スキン層、コア層を有する少なくとも3層からなる共押出して成形されたレーザーマーキング多層シートであって、透明性の向上、シートの搬送性、熱プレス後の金型からの離型性、耐熱性、折り曲げ性, 耐摩耗性を兼ね揃えたレーザーマーキング多層シートが開示されている。
また、特許文献3には、スキン層がガラス転移温度が90℃以上の非結晶性芳香族ポリエステル系樹脂からなり、コア層がポリカーボネート系樹脂からなる、耐熱性と加熱融着性に優れたカード用シートが開示されている。
特開2004−243685号公報 特開2010−194757号公報 特開2013−1089号公報
しかし、特許文献1に記載のカード用シートは、その接着層に実質的に非結晶性の芳香族ポリエステル系樹脂を主成分としているため、カードとして求められる機械特性、特に曲げ強度(動的曲げ力)が不十分であった。
また、特許文献2に記載のレーザーマーキング多層シートは、スキン層がポリカーボネート樹脂を主成分とするものであるため、耐熱性、折り曲げ性、耐摩耗性には優れるものの、カード製造時の積層工程における加熱融着温度が高く、改善が求められていた。
また、特許文献3に記載のカード用シートは、耐熱性と加熱融着性の両方に優れるものの、機械特性の1つである引張破断伸度が不十分であり、さらなる改善が望まれていた。
さらに、カードの製造時に特定の温度を超えて加熱融着すると、カード用シートの最表層において任意に設ける昇華型熱転写受像層が黄変するという問題が明らかになってきた。
そこで、本発明は、レーザ発色性を有するレーザ発色性シートにおいて、機械特性に優れ、カードの製造時の加熱融着の温度を低くすることができ、それでいて、任意に設ける昇華型熱転写受像層が加熱融着後にも黄変しないレーザ発色性シート、ならびに、該レーザ発色シートを用いたカードを提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、接着層(A)と発色層(B)とを有する少なくとも2層のシートから形成されるレーザ発色性シートであって、
接着層(A)が、スピログリコール、イソソルビド、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールから選ばれる少なくとも1種の脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂(a1)と衝撃改良剤(a2)とを含み、前記ポリエステル系樹脂(a1)と前記衝撃改良剤(a2)の質量比率が(a1)/(a2)=60/40〜90/10であり、
発色層(B)が、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、レーザ光エネルギー吸収体を0.01〜10質量部含有してなることを特徴とするレーザ発色性シートを提案する。
本発明によれば、優れたレーザ発色性を有し、さらに機械特性と低温での加熱融着性を備えたレーザ発色性シートが得られ、かつ、任意で昇華型熱転写受像層を設けたとしても加熱融着後に黄変の生じないカードを提供することができる。
本発明のレーザ発色性シートの一例を示す図である。 本発明のカードの一例を示す図である。 本発明のカードの一例を示す図である。
本発明のレーザ発色性シートは、接着層(A)と発色層(B)とを有する少なくとも2層のシートから形成されるレーザ発色性シートであって、
接着層(A)が、スピログリコール、イソソルビド、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールから選ばれる少なくとも1種の脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂(a1)と衝撃改良剤(a2)とを含み、前記ポリエステル系樹脂(a1)と前記衝撃改良剤(a2)の含有割合が(a1):(a2)=60:40〜90:10質量%であり、
発色層(B)が、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、レーザ光エネルギー吸収体を0.01〜10質量部含有してなることを特徴とする。
まず、本発明で用いられるそれぞれのシートの層構成を具体的に説明する。
<接着層(A)>
本発明で用いられる接着層(A)は、加熱融着によって他のカード用シートと接着しうる層であり、本発明のレーザ発色性シートに優れた機械強度と低温融着性を付与する役割を担う。また、接着層(A)は、低温融着性の付与と曲げ強度及び引張破断伸度を向上させるという観点から、少なくとも1種の脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂(a1)と衝撃改良剤(a2)とを有する。
(ポリエステル系樹脂(a1))
ポリエステル系樹脂(a1)は、後述する発色層(b)の主成分となるポリカーボネート系樹脂よりもTgが低いため、カードを製造する際、コアシートやオーバーシートとの加熱融着温度を低くすることができる。すなわち、低温融着性を付与することができる。また、優れた透明性及び優れた柔軟性を備えており、曲げ強度を向上させる点においても好ましい。
ポリエステル系樹脂(a1)に含まれる脂環式構造を有するジオール成分は、低温融着性の付与と曲げ強度を向上させる観点から、スピログリコール、イソソルビド、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールから選ばれる少なくとも1種の脂環構造を有するジオール成分を有する樹脂であることが重要である。なかでも、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールがより好ましい。
上述のジオール成分の含有量は、接着層(A)に低温融着性を付与する観点から、全ジオール成分量に対して5〜40mol%であることが好ましく、10〜30mol%であることがより好ましく、15〜25mol%であることがさらに好ましい。
ジカルボン酸成分の例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2,5−ジクロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、4,4−スチルベンジカルボン酸、4,4−ビフェニルジカルボン酸、オルトフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、ビス安息香酸、ビス(p−カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4−ジフェノキシエタンジカルボン酸、5−Naスルホイソフタル酸、エチレン−ビス−p−安息香酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、1,3 −シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸成分が挙げられる。これらのジカルボン酸成分は、単独で又は2 種以上を混合して使用してもよい。本発明においては、工業的に安価であり、また合成したポリエステル系樹脂(a1)が化学的に安定であることから、ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸が特に好ましい。
脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂(a1)のガラス転移温度は、レーザ発色性シートに耐熱性を付与する観点から95℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、105℃以上であることがさらに好ましい。一方、低温融着性を付与する観点から130℃以下であるのが好ましく、125℃以下であることがより好ましく、120℃以下であることがさら好ましい。
脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂(a1)としては市販の各種原料を好ましく使用することができ、例えば、商品名:「ALTESTER(登録商標)」(三菱ガス化学(株)製、スピログリコールを使用)、商品名:「TRITAN(登録商標)」(EASTMANChemical(株)製、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを使用)、及び商品名:「ECOZEN(登録商標)」(SKChemical(株)製、イソソルビドを使用)などを挙げることができる。
ガラス転移温度(Tg)や屈折率を調整する観点から、上記樹脂以外に、その他のポリエステル系樹脂や添加剤を組み合わせて用いてもよい。
(衝撃改良剤(a2))
本発明で用いられる耐衝撃性改良剤(a2)は、コア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成される多層構造重合体であって、シェル層を構成する全成分に対する芳香族ビニル系単位の含有量が50質量%以上であることが好ましい。
多層構造重合体とは、コア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成され、また、隣接する層が異種の重合体から構成される、いわゆるコアシェル型と呼ばれる構造を有する重合体であり、上述の芳香族ビニル系単位が多層構造重合体のいずれかの層に含まれていればよい。多層構造重合体を構成する層の数は、特に限定されるものではなく、2層以上であればよく、3層以上または4層以上であってもよい。
コア層の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、(メタ) アクリル成分、シリコーン成分、スチレン成分、ニトリル成分、共役ジエン成分、ウレタン成分またはエチレンプロピレン成分などを重合させたものから構成されるゴム弾性を有する重合体が挙げられる。例えば、(メタ) アクリル酸エチル単位、(メタ)アクリル酸ブチル単位、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル単位および(メタ)アクリル酸ベンジル単位などの(メタ)アクリル成分、ジメチルシロキサン単位やフェニルメチルシロキサン単位などのシリコーン成分、スチレン単位やα−メチルスチレン単位などのスチレン成分、アクリロニトリル単位やメタクリロニトリル単位などのニトリル成分またはブタンジエン単位やイソプレン単位などの共役ジエン成分を重合させたものから構成されるゴムが挙げられ、これらを1種または2種以上併用して用いることができる。
シェル層の種類は、特に限定されるものではなく、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単位、グリシジル基含有ビニル系単位、脂肪族ビニル系単位、芳香族ビニル系単位、シアン化ビニル系単位、マレイミド系単位、不飽和ジカルボン酸系単位、不飽和ジカルボン酸無水物系単位および/ またはその他のビニル系単位などを含む重合体が挙げられ、これらを1種または2種以上併用して用いることができる。
本発明で用いられる耐衝撃性改良剤(a2)は、シェル層を構成する全成分に対する芳香族ビニル系単位の含有量が50質量%以上であることが好ましい。芳香族ビニル系単位の含有量が50質量%以上であることにより、レーザ発色性シートの透明性を保ったまま、衝撃改良性を付与できる。かかる観点から、芳香族ビニル系単位を60質量%以上含むことがより好ましく、70質量%以上含むことがさらに好ましい。
芳香族ビニル系単位としては、スチレン、α−メチルスチレン、1−ビニルナフタレン、4−メチルスチレン、4−プロピルスチレン、4−シクロヘキシルスチレン、4− ドデシルスチレン、2−エチル−4−ベンジルスチレン、4−(フェニルブチル)スチレンまたはハロゲン化スチレンなどが挙げられ、なかでも、スチレンまたはα−メチルスチレンであることがより好ましい。
本発明で用いられる多層構造重合体としては、上述した条件を満たすものとして、市販品を用いてもよく、また、公知の方法により作製することもできる。
市販品としては、例えば、三菱ケミカル製「メタブレン(登録商標)」、カネカ製「カネエース(登録商標)」、ロームアンドハース製「パラロイド(登録商標)」、アイカ工業製「スタフィロイド(登録商標)」またはクラレ製「パラフェイス(登録商標)」などが挙げられ、これらは、単独ないし2種以上を用いることができる。
ポリエステル系樹脂(a1)と衝撃改良剤(a2)の質量比率は、(a1)/(a2)=60/40〜90/10質量%であることが好ましい。衝撃改良剤(a2)の含有量が10質量%以上であることにより、本発明のレーザ発色性シートに優れた機械特性を付与することができる。かかる観点から、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましい。一方、透明性の観点から、上限は40質量%以下であることが好ましく、35質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましい。
接着層(A)のガラス転移温度(Tg)は、耐熱性の観点から、95℃以上であるのが好ましく、100℃以上であるのがより好ましく、105℃以上であるのがさらに好ましい。一方、低温融着性を付与する観点から、130℃であるのが好ましく、125℃以下であるのがより好ましく、120℃以下であるのがさらに好ましい。
<発色層(B)>
本発明で用いられる発色層(B)は、ポリカーボネート系樹脂を主成分として形成されることが好ましい。ポリカーボネート系樹脂を主成分として用いることにより、カードの耐熱性を向上させることができ、レーザビームを照射しても、発色層が膨れたり、変形することを防止することができる。
本発明においてポリカーボネート系樹脂とは、主成分がポリカーボネートである樹脂組成物を意味する。ポリカーボネート系樹脂としては、ビスフェノールとアセトンから合成されるビスフェノールAから、界面重合法、エステル交換法、ピリジン法等によって製造されるもの、ビスフェノールA とジカルボン酸誘導体、例えばテレ(イソ)フタル酸ジクロリド等との共重合体により得られるポリエステルカーボネート、ビスフェノールA の誘導体、例えばテトラメチルビスフェノールA等の重合により得られるものを例示することができる。
ポリカーボネート系樹脂の重量平均分子量は、通常、10,000 〜100,000、好ましくは、20,000〜80,000、特に好ましくは、22,000〜60, 000の範囲のものを用いることができる。ポリカーボネート系樹脂は1種のみを単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。ここで重量平均分子量が上記範囲にあれば、耐衝撃性が確保され、押出成形性も良好であるため好ましい。
ポリカーボネート系樹脂は市販品を用いることも可能であり、芳香族ポリカーボネート系樹脂の具体例としては住化スタイロンポリカーボネート(株) 製の商品名「カリバー(CALIBRE)(登録商標)」、「SDポリカ(SDPOLYCA)(登録商標)」、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製の商品名「ユーピロン(Iupilon)(登録商標)」、「ノバレックス(NOVAREX)(登録商標)」、帝人(株)製の商品名「パンライト(Panlite)(登録商標)」などが例示できる。
さらに、本発明の効果を阻害しない範囲で適宜、上記した種々の添加剤や他の樹脂を配合することができる。ここで添加剤としては、例えば酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、難燃剤、着色剤、加水分解防止剤などが挙げられる。
発色層(B)に含まれるレーザ光エネルギー吸収体としては、レーザビームを吸収し光熱変換による発熱によって有色になる金属酸化物等が好ましく用いられる。具体的には、良好なコントラストを示す黒色系の酸化物を形成する金属として、銅、鉄、ニッケル、マンガン、チタン、鉛、クロム、コバルト、スズ、タリウム、バナジウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、ビスマス、パラジウム、銀、白金、金等が挙げられる。なかでも、少量で優れた発色性を有する観点から、金属酸化物としてビスマス及びネオジウムの酸化物を含むことが好ましい。
その他のレーザ光エネルギー吸収体として、カーボンブラックや、レーザビームの波長を吸収する光吸収剤を含有させてもよい。このような発色層にレーザビームを照射すると、光吸収剤等の周辺のバインダー樹脂が炭化し、この炭化した部分が黒色を呈する。あるいはまた、金属酸化物等の発色剤と光吸収剤とを併用してもよい。本発明に好ましく用いられる光吸収剤としては、使用するレーザの波長域に吸収ピークを有するシアニン系色素、ポリメチン系色素、アントラキノン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素等が挙げられる。
レーザ光エネルギー吸収体の添加物の含有量は、発色層(B)を形成する樹脂組成物の100質量部に対し、0.01〜10質量部の範囲内であることが好ましい。
また、レーザ光エネルギー吸収体としてビスマス・ネオジウム系の酸化物を用いる場合には、さらに添加量を少なくすることができる。この場合の添加量としては、発色層(B)を形成する樹脂組成物の100質量部に対し、0.01〜1.5質量部であることが好ましく、0.01〜1.3質量部であることがより好ましく、0.1〜1.0質量部であることがさらに好ましい。
<レーザ発色性シートの製造方法>
本発明のレーザ発色性シートを形成する方法を以下に説明する。
レーザ発色性シートは、例えば、各層を構成する材料を押出機に供給し、共押し出しして積層する共押出法、各層を予めシート状に形成しておき、これをラミネートする方法によって形成することができるが、生産性、コスト等を考慮すると、共押出法によって形成することが好ましい。具体的には、まず、各層を形成する樹脂組成物等の材料をそれぞれ配合し、必要に応じてペレット状にする。これら材料を、それぞれ、複数のTダイが連結されたT ダイ押出機の各ホッパーに投入し、温度200℃〜280℃ の範囲内で溶融して共押し出しし、キャストロール、マット形成用ロール等の間を通過させ、急冷固化させることによりレーザ発色性シートを得る。
また、ラミネートする方法によって形成する場合、ラミネートするための単層シートは、この単層シートを形成するための材料を配合し、必要に応じてペレット化した後、T ダイ押出機を用いて、温度200〜280℃ の範囲内で溶融押出しし、キャストロール間を通過させ、急冷固化することにより単層シートを得ることができる。この場合、積層体形成後、マット加工処理を施すことができる。あるいは、オーバーシート用基材またはコアシート用基材に、得られた単層シートを貼着することによりオーバーシートとしてのカード用シート、または、コアシートとしてのカード用シートを形成してもよい。オーバーシート用基材、コアシート用基材等は、本発明のレーザ発色性シートと同様の方法で形成することができるが、これらに限定されることなく、公知の方法、例えば、特開平10−71763号公報の第(6)〜(7)頁の記載に従って得ることができる。
本発明のレーザ発色性シートは、総厚が25μm〜200μmの範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは50μm〜150μmの範囲内である。ここで、接着層(A)の厚さと発色層(B)の厚さの比率は、接着層(A)/発色層(B)の2層構成の場合には接着層(A)/発色層(B)=10/90〜60/40であることが好ましく、20/80〜50/50であることがより好ましい。接着層(A)/発色層(B)/接着層(A)の3層構成の場合には、5/90/5〜30/40/30であることが好ましく、さらに好ましくは10/80/10〜25/50/25である。接着層(A)の厚みが薄くなりすぎると、コアシートやオーバーシート等との接着性が低下する。一方、接着層(A)の厚みが厚くなりすぎると、相対的に発色層(B)の厚みを薄くしなければならないことがある。発色層(B)の厚みが薄くなりすぎると、発色性が低下し、レーザビームの照射によって得られる画像の視認性が低下する。さらには、レーザ発色性シートの耐熱性も低下する。
ここで、図1は本発明のレーザ発色性シートの一実施形態の構成を図示したものであり、接着層(1)/発色層(2)/接着層(1)の3層構成のレーザ発色性シート(10)を例示している。
(昇華型熱転写受像層(C))
本発明のレーザ発色性シートは、接着層(A)または発色層(B)の少なくとも一方の面に、さらに昇華型熱転写受像層(C)を有することができる。
昇華型熱転写受像層(C)は、カードの顔写真等をフルカラーで鮮明に印刷する際に、その受像層として用いられる。印刷用のインキとシート表面の親和性を高めるために受像層を塗布することにより、より鮮明に印刷が可能となる。
昇華型熱転写受像層(C)は従来公知のものを使用することができる。例えば、色材を転写または染着し易い樹脂を主成分とするワニスに、必要に応じて、離型剤等の各種添加剤を加えて構成する。
昇華型熱転写受像層(C)に用いる染着し易い樹脂は、ポリプロピレン等のポリオレフイン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハロゲン化樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル等のビニル系樹脂、及びその重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ボリアミド系樹脂、エチレンやプロピレン等のオレフインと他のビニル系モノマーとの共重合体、アイオノマー、セルロース誘導体等の単体、又は混合物を用いることができ、これらの中でもポリエステル系樹脂、及び、ビニル系樹脂が好ましい。
上述の樹脂を有機溶剤や水などの溶媒に溶解分散して塗布することにより昇華型熱転写受像層を形成することができる。有機溶剤としては特に限定されるものではないが、MEK、MIBK、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、アセトン、テトラヒドロフラン、又はこれらの混合溶媒等を用いることが出来る。
さらに添加剤として、エポキシ化合物等の安定剤、耐候性改善のために紫外線吸収剤、塗布適性改善のため、消泡剤や界面活性剤等を適宜用いることができる。
昇華型熱転写受像層(C)には、画像形成時に受像層が熱転写シートと熱融着してしまうのを防止するために、離型剤を配合してもよい。離型剤として、シリコーンオイル、燐酸エステル系可塑剤、フッ素系化合物を用いることかができるが、その中でもシリコーンオイルが好ましい。離型剤の添加量は、受像層形成樹脂100質量部に対して2〜30質量部が好ましい。離型剤は受像層の材料に添加混合するのに代えて受像層の表面に離型剤層を積層するようにしてもよい。また受容層中には必要に応じて蛍光漂白剤その他の添加剤を添加してもよい。
また、昇華型熱転写受像層(C)と接着層(A)との間に、適宜アンカーコート層を設けても良い。アンカーコート層の機能として、耐溶剤性能、バリア性能、接着性能、白色付与能、隠蔽性能、クッション性付与、耐電防止性などが挙げられる。
また、アンカーコート層は、熱可塑成樹脂からなるバインダーに、帯電防止性を有する導電性物質、例えば導電性針状結晶(チタン酸カリウム、酸化チタン、硼酸アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素等の針状結晶の表面を導電剤で処理したもの)を分散して形成してもよい。帯電防止性を付与することで、熱転写受像シートの熱転写プリンターの供給時にダブルフィード等の搬送トラブルを防止することができる。
昇華型熱転写受像層(C)は、通常レーザ発色性シートの表面(カードとして積層した際に視認側となる面)に設ける。昇華型熱転写受像層(C)は、接着層(A)とレーザ光エネルギー吸収体を含む発色層(B)とを有するレーザ発色性シートの少なくとも片面に薄膜塗工し、乾燥工程を経ることによって形成することができる。塗工方法としては、従来公知の方法を採用することができる。
(再生樹脂)
本発明におけるレーザ発色性シートは、接着層(A)または発色層(B)において、製造工程で発生するシートを再利用した再生樹脂を含むことができる。このように、再生樹脂を接着層(A)または発色層(B)に添加して利用することで、資源の再利用や廃棄物の削減によるコストダウンを図ることができる。
通常、再生樹脂を用いると透明性が悪化するなどの不具合が生じるが、本発明のレーザ発色性シートは、特に接着層(A)に含まれる衝撃改良剤(a2)が発色層(B)の主成分であるポリカーボネート系樹脂と屈折率が近いことから、再生樹脂を添加しても透明性の良好なレーザ発色性シートを得ることができる。
再生樹脂の添加量は、例えば、再生樹脂を発色層(B)に添加する場合、発色層(B)を構成する樹脂全量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましい。再生添加量の下限がかかる範囲であれば、資源の再利用によるコストダウンを図ることができる。一方上限は、レーザ発色性シートの透明性を維持する観点から、30質量%以下であることが好ましく、25%以下であることがより好ましい。
<シートの特性>
以下、各シートおよび各シートを構成する層の特性について詳述する。
本発明のレーザ発色性シートは、JIS K7127に準拠した引張破断伸度(TD)が80%以上である事が好ましく、90%以上である事がより好ましく、100%以上であることがさらに好ましい。通常ポリエステル系樹脂は押出し方向(MD)に配向がかかりやすく、それに伴いTDの伸びが小さくなる傾向にある。引張破断伸度を所望の範囲に調整するためには、製膜時のラインスピードを調節する方法や、接着層(A)を構成するポリエステル系樹脂(a1)に衝撃改良剤(a2)を添加する方法等が挙げられる。引張破断伸度が上記範囲であれば、カードに優れた機械特性を付与することができる。
加熱融着の温度は、上述の通り、120℃〜160℃の範囲であることが好ましく、130℃〜160℃の範囲であることがより好ましく、130℃〜150℃の範囲であることがさらに好ましい。
加熱融着後の昇華型熱転写受像層(C)は、JIS Z8781−4に準拠して測定される色度b*値において、下記式(1)に基づいて算出される△b*が1.00未満であることが好ましい。
△b*=(加熱融着後のb*)−(加熱融着前のb*)・・・(1)
△b*が1.00未満であれば、加熱融着後のカードの着色によって、レーザ発色性シート(A)にレーザ印字された文字や画像が不鮮明となることがない。また、昇華型熱転写受像層(C)に印刷された文字や画像が不鮮明となることがない。かかる観点から、△b*は0.70未満であることがより好ましく、0.50未満であることがさらに好ましい。
<カード>
カードは、本発明のレーザ発色性シートと、少なくとも1層のカード用コアシートを加熱融着することにより得られる。
一般に、カードは、例えば、カードの表層に使用されるオーバーシート、中層に使用されるコアシート、オーバーシートとコアシートとの間に配置される中間シート等から構成される。一般にカードは、印刷を施した白色のコアシートに、透明のオーバーシートを重ねて、また、必要に応じて中間シートを重ねて、熱プレスでシート間を熱融着した後、打ち抜き刃でカード形状に切断し、場合によっては最後にエンボッサーで文字刻印を施して製造される。また情報記録のための磁気ストライプやIC チップ、アンテナコイル等を付与してもよい。
ここで、図2の(a)では、本発明のレーザ発色性シート(10)とコアシート(30)を設けたカードを例示している。図2の(b)では、本発明のレーザ発色性シート(10)にコアシート(30)とオーバーシート(20)を設けたカード(21)を例示している。
また、図3の(a)(b)では、本発明のレーザ発色性シートを用いたカードにおいて、さらに昇華型熱転写受像層(40)を設けたカードを例示している。
以下、コアシートとオーバーシートについて順に説明する。
<カード用コアシート>
本発明のカードの製造方法において使用されるカード用コアシート(以下、コアシートと称する)としては、従来から一般的に使用されているものを用いることができる。コアシートを形成する材料としては、例えば、加熱加圧によって変形する熱可塑性樹脂が好ましく使用される。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂、非晶質ポリエステル系樹脂、結晶性ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ポリカーボネート系樹脂、PVC系樹脂、生分解性樹脂等の汎用プラスチックが挙げられる。これ以外にも、耐熱性が良好なエンジニアリングプラスチックを使用することができる。エンジニアリングプラスチックとしては、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。これらの1種類または2種類以上を主成分とする材料からなるフィルムやシートがコアシートとして好ましく使用される。
なお、コアシートは、単層でも2層以上の積層体でもよい。
コアシートは透明、半透明または不透明のいずれでもよく、白色や有彩色に着色されていてもよい。使用用途に応じて、適宜選択されることが好ましい。コアシートを半透明シートおよび不透明なシートとする場合には、コアシートを形成する樹脂中に無機顔料や有機顔料を配合することができる。透明シートとする場合にも、透明性を損なわない範囲内の量で、顔料を配合することができる。コアシートには、必要に応じて、可塑剤、帯電防止剤等の各種添加剤を配合することができる。
さらに、コアシートの表面には、後述のオーバーシートやその他のシート等と接合加工する際に脱気が容易に行われるように、エンボス加工等が施されていることが好ましい。
一般的に、コアシートの厚さは、100μm 〜800μmであることが好ましく、さらに好ましくは、コアシートは200μm〜600μmである。
コアシートを形成する方法としては、上述のレーザ発色性シートの方法を採用することができる。構成する材料を押出機に供給して単層で押出してもよいし、積層の場合は共押出法を採用することができる。
<カード用オーバーシート>
本発明のカードの製造方法において使用されるカード用オーバーシート(以下、オーバーシートと称する)としては、従来から一般的に使用されているものを用いることができる。オーバーシートを形成する材料としては、例えば、PVC系樹脂、ABS樹脂、非晶質ポリエステル系樹脂、結晶性ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル樹脂、生分解性樹脂が挙げられる。オーバーシートは、接着剤を用いてコアシートやその他のシート等に貼り合わされてもよいが、加熱加圧による熱融着等によってコアシートやその他のシート等と貼り合わされることが好ましい。したがって、コアシート等との熱融着が可能な材料を選択することが好ましい。また、オーバーシートは裏側に配置された層、例えば、中間シート等に形成された画像等を視覚的に認識することができるように、可視光透過性を有する材料を選択することが好ましい。なお、オーバーシートは、単層でも2層以上の積層体でもよい。
一般的には、オーバーシートの厚さは50μm〜200μmであることが好ましく、75μm〜150μmであることが更に好ましい。
オーバーシートには、必要に応じて、着色剤、滑剤、フィラー、衝撃改良剤等の添加剤を含有させたり、物性を改良するための異種ポリマーをブレンドしたりすることができる。
特にクレジットカードのように、文字を刻印するためにエンボス加工が施されるカードの場合には、タルクのような板状フィラー、あるいはポリブチレンテレフタレートのような引張強度を低下させるポリマーをオーバーシートにブレンドすることが好ましい。
オーバーシートを形成する方法としては、上述のレーザ発色性シート、コアシートの方法を採用することができる。
本発明のレーザ発色性シートは、上記オーバーシートとして利用することもできるし、オーバーシートとコアシートとの間に配置される中間シートとして利用することもできる。
<カードの製造方法>
本発明のレーザ発色性シートを用いたカードの製造方法は、本発明のレーザ発色性シートと、少なくとも1層のカード用コアシートとを加熱融着するものある。必要に応じて、さらにオーバーシートを設けても良い。以下に一例として、レーザ発色性シート/ コアシート/ オーバーシートの層構成のカードを製法する方法を示す。
コアシートの一方の表面に、レーザ発色性シートを配置し、コアシートの他方の表面にオーバーシートを配置する。それらを加熱融着させ、積層体を形成した後、この積層体をカード形状に打ち抜いて、カードを作製することができる。ここで、加熱融着とは加熱加圧して熱融着させることであり、加熱融着の温度は120℃〜160℃の範囲であることが好ましい。加熱融着温度が120℃〜160℃の範囲であることにより、低温での融着が可能となり、例えば加熱融着後に黄変の生じないカードを製造することができる。かかる観点から、加熱融着の温度は130℃〜160℃の範囲であることがより好ましく、130℃〜150℃の範囲であることがさらに好ましい。
加熱加圧する方法としては、プレス方式、ラミネート方式等が挙げられるが、特に、これらに限定されるものではなく、使用されるシートの材質等に応じて適宜選択されることが好ましい。なお、カードの層構成は上述のものに限定されるものではない。
<カードの特性>
本発明のレーザ発色性シートを用いたカードは、JISX6305−1に準拠して測定される動的曲げ力が40000回以上であることが好ましい。このことにより、カードに優れた機械特性を付与することができる。かかる観点から、JISX6305−1に準拠して測定される動的曲げ力は50000回以上であることがより好ましく、60000回以上であることがさらに好ましい。
<用語の説明>
なお、本発明においてシートとは、JISにおける定義上、薄く、一般にその厚さが長さと幅のわりには小さく平らな製品をいう。ところで、フィルムとは長さ及び幅に比べて厚さが極めて小さく、最大厚さが任意に限定されている薄い平らな製品で、通常、ロールの形で供給されるものをいう(JISK6900)。したがって、シートの中でも厚さの特に薄いものがフィルムであるといえるが、シートとフィルムの境界は定かでなく、明確に区別しにくいので、本願においては、「シート」と称する場合でも「フィルム」を含むものとする。
本発明において、「主成分」と表現した場合には、特に記載しない限り、当該主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容する意を包含する。また、当該主成分の含有割合を特定するものではないが、特に記載しない限り、主成分は組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、特に好ましくは90質量%以上(100%含む)を占める意を包含する。また、2種類以上の樹脂が主成分を構成する場合、各樹脂の組成物中の割合は10質量%以上、好ましくは20質量%以上、特に好ましくは30質量%以上である。
また、本発明において「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
さらにまた、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲内で種々の応用が可能である。
<測定及び評価方法>
先ずは、実施例・比較例で得たサンプルの各種物性値の測定方法及び評価方法について説明する。
引張破断伸度
レーザ発色性シートのTDの引張破断伸度について、JIS K7127に準拠して測定した。
動的曲げ力
レーザ発色性シートを用いて作製したカードの動的曲げ力について、JIS X 6305−1に準拠して測定した。
レーザ印字性
レーザ発色性シートを用いて作製したカードのレーザ印字性について、日本電産コパル社製LM−20を用いて、解像度400dpi及び 500dpi、 レーザー出力60%で印字を行った。
○:鮮明に印字が可能
×:印字不可
加熱融着性
レーザ発色性シートと、厚さ160μmのコアシート(質量比でPC:PETG:酸化チタン=55:33:12)とをレーザ発色性シート/コアシート/レーザ発色性シートの順に重ねた後、表1に記載の各温度において、プレス圧4Mpa、加熱時間2分で加熱融着したサンプルを、プレス圧5Mpa、冷却時間5minで冷却した後のサンプルについて、シート端部の積層界面で引きはがした時の融着性を以下の基準に従い評価した。
○:剥離せず、材料破壊が生じた。
△:部分融着 途中まで剥がれる(端部から5mm以上)または力を入れると最後まで剥がれる
×:融着せず剥離した
Δb*
上記(3)で加熱融着評価したサンプルの色度b*について、コニカミノルタ(株)製分光測色計を使用して測定し、下記式(1)に基づいて算出した。なお、加熱融着前後のb*値については、以下の記載に基づいて測定した。
△b*=(加熱融着後のb*値)−(加熱融着前のb*値)・・・(1)
(加熱融着前のb*値):昇華転写印刷受像層(c)を有するレーザ発色性シート(A)とコアシート(B)とを重ねたサンプルについて、任意の3点を測定し、平均値を求めた。
(加熱融着後のb*値):昇華転写印刷受像層(c)を有するレーザ発色性シート(A)とコアシート(B)とを所定の温度で加熱融着したサンプルについて、任意の3点を測定し、平均値を求めた。
(実施例1)
接着層(A−1)用の熱可塑性樹脂として、ジオール成分として脂環構造を有するポリエステル系樹脂「a1」(酸成分として、テレフタル酸100mol%、ジオール成分として1,4−シクロヘキサンジメタノールを78mol%、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを22mol%含むポリエステル)と衝撃改良剤「a2」(シェル層を構成する全成分に対してスチレンを80質量%含む多層構造重合体)とを重量比でa1:a2=88:12で混合して用い、発色層(B−1)用の樹脂組成物として、ポリカーボネート系樹脂(界面重合PC、重量平均分子量:約58500)100質量部に対してビスマス・ネオジウム系金属酸化物を0.15質量部添加したポリカーボネート系樹脂を用いた。これらの樹脂組成物を、2台の押出機の各ホッパーにそれぞれ投入し、設定温度235℃で溶融し、共押出した後、2種3層構成の積層シート(レーザ発色性シート)を得た。得られたレーザ発色性シートは、接着層(A−1)/発色層(B−1)/接着層(A−1)=17μm/66μm/17μmであり、総厚さが100μmであった。得られたレーザ発色性シートの引張破断伸度を表1に示す。
次に、得られたレーザ発色性シートと、コアシートとして厚さ650μmのPETG製コアシートとを重ねた後、プレス温度140℃、プレス圧1MPa、余熱時間5分、プレス圧5Mpa、加熱時間1分の条件下で加熱プレスを行って、カード形成用の積層体を得た。
次に、得られたカード形成用の積層体をカード形状に打ち抜いて、カードを作製した。得られたカードの動的曲げ力とレーザ印字性を表1に示す。
(実施例2)
実施例1と同様にしてカードを作製した後、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体とMEK/シクロヘキサン混合溶媒とを質量比で共重合体:混合溶媒20:80で混合して得られた昇華型熱転写受像層(C−1)を乾燥後厚み2μmとなるように設けた以外は実施例1と同様にして、カードを作成した。
(実施例3)
実施例1の発色層用の熱可塑性樹脂として、製造工程で発生するフィルムを再利用した再生樹脂を添加し、ポリカーボネート樹脂:再生樹脂とを重量比でポリカーボネート樹脂:再生樹脂=80:20の割合で混合して用いた以外は、実施例1と同様にしてカードを作成した。
(比較例1)
ジオール成分として脂環構造を有するポリエステル系樹脂「a1」(酸成分として、テレフタル酸100mol%、ジオール成分として1,4−シクロヘキサンジメタノールを78mol%、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールを22mol%含むポリエステル)を押出機のホッパーに投入し、設定温度250℃で溶融し押出した後、100μmの単層シート(A−2)を得た。また、ポリカーボネート系樹脂(界面重合PC、重量平均分子量:約58500)100質量部に対してビスマス・ネオジウム系金属酸化物を0.15質量部添加したポリカーボネート系樹脂を押出機のホッパーに投入し、設定温度250℃で溶融し押出した後、50μmの単層シート(B−2)を得た。得られた各シートを(A−2)/(B−2)/(A−2)の順に重ね、プレス温度160℃、プレス圧1MPa、余熱時間5分、プレス圧5Mpa、加熱時間1分の条件下で加熱プレスを行って、レーザ発色性シートを得た。得られたレーザ発色性シートは、接着層(A−2)/発色層(B−2)/接着層(A−2)=100μm/50μm/100μmであり、総厚さが250μmであった。得られたレーザ発色性シートの引張破断伸度を表1に示す。
得られたレーザ発色性シートと、コアシートとしてPETG製コアシートとを重ねた後、プレス温度160℃、プレス圧1MPa、余熱時間5分、プレス圧5Mpa、加熱時間1分の条件下で加熱プレスを行って、カード形成用の積層体を得た。
次に、得られたカード形成用の積層体をカード形状に打ち抜いて、カードを作製した。得られたカードの動的曲げ力とレーザ印字性を表1に示す。
(比較例2)
接着層(A−3)用の熱可塑性樹脂として、非結晶性の芳香族ポリエステル樹脂(ポリエチレンテレフタレートにおけるエチレングリコールの約30モル%を、1,4−シクロヘキサンジメタノールで置換したポリエステル樹脂)に対して滑剤を0.8%添加した樹脂組成物を用い、発色層(B−3)用樹脂組成物として、酸化防止剤を0.24wt%含むポリカーボネート樹脂100質量部に対してビスマス・ネオジウム系金属酸化物を0.05質量部添加したポリカーボネート系樹脂を用いた。これらの樹脂組成物を、2台の押出機の各ホッパーにそれぞれ投入し、接着層の設定温度230℃、発色層の設定温度を235℃で溶融し、共押出した後、2種3層構成の積層シート(レーザ発色性シート)を得た。得られたレーザ発色性シートは、接着層(A−3)/発色層(B−3)/接着層(A−3)=25μm/50μm/25μmであり、総厚さが100μmであった。得られたレーザ発色性シートの引張破断伸度を表1に示す。
得られたレーザ発色性シートと、コアシートとしてPETG製コアシートとを重ねた後、プレス温度130℃、プレス圧1MPa、余熱時間5分、プレス圧5Mpa、加熱時間1分の条件下で加熱プレスを行って、カード形成用の積層体を得た。
次に、得られたカード形成用の積層体をカード形状に打ち抜いて、カードを作製した。得られたカードの動的曲げ力とレーザ印字性を表1に示す。
(参考例1)
ポリカーボネート樹脂(界面重合PC、重量平均分子量約81000)を、2台の押出機の各ホッパーにそれぞれ投入し、設定温度280℃で溶融し、共押出した後、総厚み70μの単層シートを得た。得られたシートの引張破断伸度を表1に示す。
さらに実施例2と同様にして昇華転写受像層を塗布し、得られたシートと、コアシートとしてPETG製コアシートとを重ねた後、プレス温度175℃、プレス圧1MPa、余熱時間5分、プレス圧5Mpa、加熱時間1分の条件下で加熱プレスを行って、カード形成用の積層体を得た。
次に、得られたカード形成用の積層体をカード形状に打ち抜いて得られたカードの動的曲げ力を表1に示す。
Figure 2019025754
(考察)
実施例1〜3のレーザ発色シートを用いて得られるカードは、低温融着性に優れ、機械特性に優れ、昇華転写印刷受像層を設けた場合も色味の変化しないカードであった。さらに、発色層に再生樹脂を添加した場合も機械特性及びレーザ印字性能が低下しないカードを得ることができた。
一方、接着層(A)に衝撃改良剤を含まない態様は、引張破断伸度の値が低く、レーザ発色シートとして機械特性が劣るものであった(比較例1)。また、接着層(A)がPETGからなるカードは、動的曲げ力の値が低く、カードとして機械特性が劣るものであった(比較例2)。また、接着層(A)がポリカーボネート樹脂からなるものは、低温融着によりカードを作成することができず、180℃、190℃の高温融着の場合、昇華転写印刷受像層の△b*値が高かった(参考例1)。
1 接着層
2 発色層
10 レーザ発色性シート
20 オーバーシート
30 コアシート
40 昇華型熱転写受像層

Claims (9)

  1. 接着層(A)と発色層(B)とを有する少なくとも2層のシートから形成されるレーザ発色性シートであって、
    接着層(A)が、スピログリコール、イソソルビド、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオールから選ばれる少なくとも1種の脂環式構造を有するジオール成分を含有するポリエステル系樹脂(a1)と衝撃改良剤(a2)とを含み、前記ポリエステル系樹脂(a1)と前記衝撃改良剤(a2)の質量比率が(a1)/(a2)=60/40〜90/10であり、
    発色層(B)が、ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、レーザ光エネルギー吸収体を0.01〜10質量部含有してなることを特徴とするレーザ発色性シート。
  2. 前記脂環式構造を有するジオール成分が、ポリエステル系樹脂(a1)の全ジオール成分量に対して5〜40mol%である請求項1に記載のレーザ発色性シート。
  3. 衝撃改良剤(a2)が、コア層とそれを覆う1以上のシェル層から構成される多層構造重合体であって、シェル層を構成する全成分に対する芳香族ビニル系単位の含有量が50質量%以上である請求項1または2に記載のレーザ発色性シート。
  4. 前記レーザ光エネルギー吸収体がビスマス・ネオジウム系の酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザ発色性シート。
  5. 接着層(A)または発色層(B)が、製造工程で発生するシートを再利用した再生樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザ発色性シート。
  6. 接着層(A)または発色層(B)の少なくとも一方の面に、さらに昇華型熱転写受像層(C)を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のレーザ発色性シート。
  7. JIS K7127に準拠して測定される引張破断伸度(TD)が80%以上である請求項1〜6のいずれか1項に記載のレーザ発色性シート。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のレーザ発色性シートを用いたカード。
  9. JIS X 6305−1に準拠して測定される動的曲げ力が40000回以上である請求項8に記載のカード。
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