JP3580949B2

JP3580949B2 - カード

Info

Publication number: JP3580949B2
Application number: JP13759496A
Authority: JP
Inventors: 一司渡辺; 隆之黒田; 照政大東
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JPH09297910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にプリペイドカードや入場券など使い切りタイプに用いられるカードに関し、とくにカード構成全体が生分解性を有するとともに、機械読み取りに伴う耐折り曲げ性、剛度等のゲート特性を備えるカードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−３９７４５号公報にも記載されているように、現在、カードには身分を証明するＩＤカード、会員カードや金銭的価値を有するキャッシュカード、クレジットカード、プリペイドカード、定期券、通行券など幅広い分野で利用されている。とくにカードで最も利用数が増加しているものとして、一定単位の金額を予め支払い、その金額分の価値情報を記録した、いわゆるプリペイドカード（前払いカード）がある。このカードには読み取り・書き込み装置を介して価値情報、識別情報がカード基材に印字または印刷表示した絵柄・文字情報として、またカード基材上に設けられた磁気記録部または光学記録部に機械読み取り情報として記録されるため、この読み取り・書き込み装置で使用できるようにゲート特性と呼ばれる機械特性、例えば耐久性、耐折り曲げ性、剛度などが要求されている。このような条件を満たし、かつ製造が容易な素材として、一般的に、このプリペイドカードは、主にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等のプラスチック、すなわち機械特性のみを満たす樹脂をカード基材として利用している。
【０００３】
さらに、ＩＤカード、会員カード、キャッシュカード、クレジットカード等の一般的なカード用の基材として、ポリ塩化ビニル樹脂が用いられている。これらのカードは通常、利用者に販売若しくは貸与された後は、利用者がそのカード使い終われば廃棄されるものである。そして上述の素材のプラスチックカードは、その使用後の処理を、現在のところ焼却または廃棄物として埋め立て等によって処分されている。しかしプラスチック廃棄物は、ポリ塩化ビニル樹脂などの焼却による燃焼温度の高熱化による焼却炉の耐久性の問題、燃焼ガスなどの公害問題を有しており、焼却の影響の少ない前者の材質（ＰＥＴ）との分別も完全に行うことは不可能である。また廃棄物の埋め立てでは、埋め立て地において分解することなく原形のまま存在するため、半永久的にゴミとして残り、自然環境への影響が問題となっている。いずれにしても使用後の廃棄の問題が存在している。
【０００４】
また従来から紙をカード基材として採用したカードが作られ利用されており、とくに紙は焼却や埋め立てなどの廃棄が簡単であり、しかも製造コスト安価であることから、上記した近年議論されているゴミなど環境問題の解決に最適なカード材料と見られている。
【０００５】
さらに特開昭５７−１５０３９３号公報、特開昭５９−２２０１９２号公報、特開昭５１−９３９９１号公報、特開昭６３−２６０９１２号公報、特開昭５７−１５０３９３号公報に記載されるように、光または地中など自然環境下で分解可能なプラスチックが開発され、とくに使い捨て型の商品パッケージに用いられ、現在では一部が商品化されている。カードの分野では、特開平５−４２７８６号や特開平５−８５０８８号おいて、カード基材に生分解性或いは光分解性のプラスチックを用いることが述べられている。
【０００６】
また特開平７−９７８８号号公報には、生分解性樹脂層を紙基材の片面または両面に設け、従来のプラスチックカードとしての特性と優れた廃棄性を有するカードが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、紙をカード基材として用いた場合に耐久性、耐折り曲げ性、耐水性、耐薬品性、防水性、表面平滑性、光沢性、加工性等のカードとしての適性を考慮すると、全ての点で機能が劣るため、紙の単独での使用は、通行券や入場券、乗車券など一時的な利用のみに限定され、一定期間使用される上述したプリペイドカードには不向きである。この場合には紙基材にポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＰＥＴ等の合成樹脂やアルミニウム箔などプラスチック以外の外層を保護層として積層することが考えられるが、これらは廃棄性に優れず、上記したプラスチックカードと大差がない欠点を有する。
【０００８】
またカード基材そのものを分解性を有するプラスチックで構成するようにしたカードは、そのプラスチックの機能により、廃棄後徐々に分解されていくものである。ところが、このカードはカード自体が有する利便性及びカード製造上の問題を考慮して作成されるものであり、分解性を有するプラスチックを単にカード基材として用いた場合、耐折り曲げ性、剛度という機械特性を有しているとは言えず、またカードの強度や使い易さから一定の厚みとする必要があるため、一体形成した時に、カード面の反りの発生や厚さの分だけ分解性を有するプラスチックを使用されるので、分解に時間がかかる。さらに分解性を有するプラスチックが高価であるため、カード自体も高価格となってしまう問題を有する。
【０００９】
さらに上記の問題の改善を目的とした生分解性樹脂層を紙基材の片面または両面に設けてなるカードは、通常の使用では問題ないが、異常な環境、例えば洗濯など水に晒された場合、カードの端面から水分が染み込み、カードのカール・伸縮・エッジ部のめくれ等を生じることがあり、カードが損傷し易く、また前記カールやめくれにより読取り・書き込み装置に使うと、カードの搬送路などに引っかかるなどの問題を有していた。
【００１０】
このような問題に対して、前記特開平８−３９７４５号公報には、機械読み取り・書き込みにおいて要求される剛度等のゲート特性を有するとともに、カード構成全体が分解性を有するカードが開示されている。しかし、得られるカードの生分解性の一層の向上が要求されている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記特開平８−３９７４５号公報に開示されたカードの生分解性をより向上させるために鋭意検討したところ、ポリカプロラクトンを組成物の一成分として加えることが極めて効果的であることを見い出し、本発明を完成させることができた。すなわち本発明の第一によれば、数平均分子量１００００から２０００００である下記一般式（１）で示される生分解性を有する樹脂（Ａ_１）、ポリカプロラクトン（Ｂ）および充填剤（Ｃ）とからなる樹脂組成物層を基材とすることを特徴とするカードが提供される。
【００１２】
【化３】

【００１３】
同様に本発明の第二によれば、数平均分子量２５０００から７００００である下記一般式（２）で示される生分解性を有する樹脂（Ａ_２）、ポリカプロラクトン（Ｂ）および充填剤（Ｃ）からなる樹脂組成物層を基材とすることを特徴とするカードが提供される。
【化４】

【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のカードによれば、前記一般式（１）または一般式（２）で示される生分解性樹脂にポリカプロラクトンおよび充填剤を混練することにより、カード基材が耐久性、剛度、成形加工性、機械強度、硬さ、衝撃強度、寸法安定性、耐折り曲げ性等の機械特性を保持し、これにより読み取り・書き込み装置での機械読み取り・書き込みのためのゲート特性を示す。さらに廃棄後に自然界に放置されても、向上された生分解性により、十分に自然分解可能である。
【００１５】
本発明の第一において、一般式（１）で示される生分解性を有する樹脂（Ａ_１）の数平均分子量は１００００から２０００００の範囲、好ましくは４００００から１０００００の範囲である。また式中の−（ＯＲ^１Ｏ−ＣＯＲ^２ＣＯ）_ｍ−は、好ましくは、α，ω−２官能脂肪族アルコールと、α，ω−２官能脂肪族カルボン酸の重縮合で得られるポリエステル樹脂鎖であり、例えばコハク酸と１，４−ブタンジオールから得られるポリエステル樹脂鎖、コハク酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂鎖、シュウ酸とネオペンチルグリコールから得られるポリエステル樹脂鎖、シュウ酸と１，４−ブタンジオールから得られるポリエステル樹脂鎖、シュウ酸とエチレングリコールから得られるポリエステル樹脂鎖がそれらに相当する好ましいものとして挙げることができる。これらの中では、コハク酸と１，４−ブタンジオールから得られるポリエステル樹脂鎖が特に好ましい。
【００１６】
また一般式（１）において、Ｒ^３はジイソシアナートまたはポリイソシアナート残基であり、好ましくはヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネートメチルエステル、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等に由来するものが例示されるが、中でもヘキサメチレンジイソシアネートに由来するものが好ましい。
【００１７】
同様に本発明の第二において、一般式（２）で示される生分解性を有する樹脂（Ａ_２）の数平均分子量は２５０００から７００００の範囲、好ましくは４００００から７００００の範囲である。また式中の−（ＯＲ^１Ｏ−ＣＯＲ^２ＣＯ）_ｍ−は、好ましくは、前記本発明の第一の場合と同じである。
【００１８】
一般式（１）で表される生分解性を有する樹脂（Ａ_１）は前記脂肪族（環状脂肪族を含む）グリコールと脂肪族（環状脂肪族を含む）ジカルボン酸（またはその酸無水物、エステルを含む）を重縮合して得られるポリエステルをジイソシアナートまたはポリイソシアネートの存在下で高分子量化させたウレタン結合を有する脂肪族ポリエステルであり、数平均分子量は１００００から２０００００である。この樹脂の一般的な合成方法は、特開平４−１８９８２２号公報に開示されている。
【００１９】
また一般式（２）で表される脂肪族ポリエステルは脂肪族（環状脂肪族を含む）グリコールまたはそれらの混合物と、脂肪族（環状脂肪族を含む）ジカルボン酸（またはその酸無水物、エステルを含む）またはそれらの混合物から合成されたものを、カップリング剤としてジイソシアネートを用いることなく高分子量化されたウレタン結合を含まない脂肪族系ポリエステルであり、数平均分子量２５０００から７００００である。この樹脂の一般的な合成方法は、特開平４−１２２２０５号公報に開示されている。
【００２０】
本発明で使用するポリカプロラクトン（Ｂ）は、例えばアルコールなどの活性水素を開始剤とし、ε−カプロラクトンを常法の開環重合を行うことにより得られるものである。前記開始剤の官能数は、特に制限はなく、２官能や３官能のものが好ましく使用できる。ポリカプロラクトンの分子量は、低分子量から高分子量まで使用できるが、低分子量のポリカプロラクトンを使用した場合は、混練樹脂の耐熱性や機械強度の低下が大きくなるので添加量が制限されるが、樹脂組成物の溶融粘度が低下し、成形性が向上する等のメリットが現れる。しかし高分子量のポリカプロラクトンを使用する方が配合率を多くすることができ、耐熱性、機械特性、生分解性をいずれも高くバランスさせることが可能であり、より好ましい。具体的には数平均分子量で１，０００から２００，０００、更には５，０００から１００，０００のポリカプロラクトンが好ましく使用できる。なお、２００，０００よりも高い数平均分子量をもつものも問題なく使用可能であるが、このような非常に分子量の高いポリカプロラクトンを得るのは難しく、現実的ではない。また、使用するポリカプロラクトンは、ε−カプロラクトンの単独重合体以外に、バレロラクトンや、グリコリド、ラクチドなどのコモノマーを２０モル％以下使用した共重合体も本発明で使用するポリカプロラクトン（Ｂ）に含まれる。
【００２１】
また本発明に使用される充填剤（Ｃ）としては、好ましくは無機充填剤であり、例えば炭酸カルシウム、マイカ、珪酸カルシウム、ホワイトカーボン、石綿、陶土（焼成）、ガラス繊維等が例示される。充填剤が繊維状である場合は、延伸方向の折り曲げ強度が向上する。
【００２２】
本発明の第一において、樹脂（Ａ_１）１００重量部に対し、ポリカプロラクトン（Ｂ）５から１００重量部、好ましくは２０から７０重量部、充填剤（Ｃ）１０から３００重量部、好ましくは３０から２００重量部を混練してなる樹脂組成物層を基材とする。混練条件は特別なものではなく、上記組成で配合した原料を押出機により両樹脂の融点温度以上の温度で混練し、押し出せばよい。
【００２３】
同様に本発明の第二において、樹脂（Ａ_２）１００重量部に対し、ポリカプロラクトン（Ｂ）５から１００重量部、好ましくは２０から７０重量部、充填剤（Ｃ）１０から３００重量部、好ましくは３０から２００重量部を混練してなる樹脂組成物層を基材とする。
【００２４】
次に本発明のカードを図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明のカード１の断面図を示し、図２及び図３は、本発明の他の実施例によるカードの断面図を示す。
【００２５】
図１の本発明のカード１は、カード基材２の主成分として、一般式（１）、または一般式（２）で表される脂肪族ポリエステルを含む生分解性を有する樹脂組成物を用いており、これらを構成する樹脂成分は完全生分解性を有する。なおポリエステル類は構造上から脂肪族および芳香族に分類され、本発明の脂肪族ポリエステルは生分解性を有することが既に知られている。（生分解性プラスチックのおはなし、日本規格協会Ｐ・５９からＰ・６６，１９９１）
なお、生分解性を有するとは、ＪＩＳＫ６９５０で規定する都市下水汚泥中での２８日間培養後の分解率が２０％、好ましくは６０％を上回ることを示す。
【００２６】
前記カード基材２は、本発明で規定する樹脂組成物を用いることにより、剛度、成形加工性、機械強度、硬さ、衝撃強度、寸法安定性、耐折り曲げ性、表面平滑性、光沢性、耐水性、耐薬品性、防水性において、従来のポリエステル、塩化ビニル樹脂を素材とするものと同等の特性を有する。
【００２７】
また本発明の組成の樹脂組成物を二軸延伸加工することにより、得られるシート状のカード基材２は、剛度、成形加工性、機械強度、衝撃強度、寸法安定性、耐折り曲げ性等の特性が向上する。
【００２８】
またこれら一般式（１）または一般式（２）で表される樹脂を含む組成物には、樹脂の特性を失うことのない範囲であれば、必要に応じて各種添加剤を樹脂成分１００重量部に対し、例えば着色防止剤０．０５から３重量部、酸化防止剤０．０５から３重量部、滑剤０．０５から０．５重量部、有機顔料及び無機顔料などを添加することが可能である。
【００２９】
本発明のカード基材２の製造は、上記のように得られる熱可塑性の樹脂組成物を、通常、公知である押出法によりシート状に成形し、さらに二軸延伸加工した後、このシートをカレンダー処理する。なお、カード基材２は単層構成以外にも、同一の材料または異なる特性を有する樹脂材料からなるシート１２、１３をそれぞれ作製し、カード基材を図３に示すカード１１のような多層構成としてもよい。
【００３０】
上記のように得られたカードに対して、従来の紙・プラスチックカードの場合と同様な印刷・加工法を用いることができる。カード基材２にオフセット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷等の印刷法により、文字、絵柄などの可視情報・デザイン部３を印刷し、打抜機を用いてカードサイズに加工することによりカードが製造される。
【００３１】
さらに本発明のカードには、図１に示す磁気記録層４や、図２に示す感熱記録層５などの情報記録層を形成することができる。この磁気記録層４と感熱記録層５は同一カード上に形成することもできる。なお、磁気記録層４の形成方法は磁気記録材料をバインダーなどに分散した塗液を塗布するか、磁気記録層を形成したシートを積層する等である。同様に感熱記録層は５は公知の感熱記録材料、例えば感熱ロイコ染料、感熱ジアゾ染料等からなる塗液の塗布やスズ、アルミニウム等の低融点金属薄膜により形成することができる。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて詳細に説明するが、これらによって本発明を限定するものではない。
【００３３】
また、本発明に用いられる樹脂の数平均分子量の測定は、次のＧＰＣ法により行なった。
測定装置：ＳｈｏｄｅｘＧＰＣＫＦ−８０４Ｌ（昭和電工株式会社製）、溶離液：ＣＨＣｌ_３、サンプルカラム：ＳｈｏｄｅｘＮｏ９５０６４６１３本、ポリマー溶液：０．１ｗｔ％，２００μｌ、操作条件：液流量１．０ｍｌ／分、カラム温度５０℃、圧力３０ｋｇ／ｃｍ^２、検出器：ＳｈｏｄｅｘＲＩ、分子量スタンダード：標準ポリスチレン
【００３４】
（実施例１）
上記の方法により測定された一般式（１）で表される数平均分子量９００００の樹脂（コハク酸系ポリエステル樹脂，昭和高分子（株）製ビオノーレ＃１００３）１００重量部と数平均分子量１０００００のポリカプロラクトン（ダイセル化学工業（株）製ＰＬＡＣＣＥＬＨ７）４３重量部、マイカ（ＨＡＲ１６０白石工業株式会社製）５０重量部、酸化チタン８重量部をベント式押出機にて混練後、得られた樹脂組成物をＴダイ溶融押出機により加工温度２００℃で規定の厚さに押し出し後、二軸延伸、カレンダー処理を行ない、表面平滑性を向上させた厚さ１９０μｍのシートを得た。このシートは曲げ弾性率が４００００ｋｇｆ／ｃｍ^２を示し、ポリエチレンテレフタレート樹脂シートに近い特性が得られた。このシートの生分解性を測定するため、シートを微粉末に粉砕後乾燥し、ＪＩＳＫ６９５０に準じて測定した。その結果、シート中のプラスチックスに換算し７５重量％の良分解性であった。なお、比較のためＰＬＡＣＣＥＬＨ７とビオノーレ＃１００３について同様に生分解性を測定した結果、それぞれ８１重量％、２重量％であった。
【００３５】
このシートに下記の組成からなる磁気塗料をナイフコーティングにより約１０μｍの黒色磁気記録層を形成し、約３０００ガウスの水平磁界中の磁場配向をかけた後、１００℃の熱風で３分間乾燥させた。
【００３６】
（磁気塗料の組成）
磁性分（１７５００ｅ：バリウムフェライト）１００部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体（ＶＡＧＦ：ユニオンカーバイト社製）２０部、ポリウレタン樹脂（ニッポンラン２３０４：日本ポリウレタン工業）３０部、ヘキサメチレンジイソシアネート（コロネートＨＸ：日本ポリウレタン工業）２部、カーボンブラック（＃３０００：三菱化成社製）５部、分散剤（ガーファックＲＥ−６１０：東邦化学社製）３部、希釈溶剤（トルエン／ＭＥＫ／ＭＩＢＫ）１００部。
【００３７】
前記シートを縦５７．５ｍｍ×横８５．０ｍｍのサイバネ規格の図１に示すカード１を作製した。このカード１を、カードの読み取り、書き込み装置を有するゲートに２ｍ／ｓｅｃで通過させたところ、異常は生じなかった。このカードを水中に３０秒間浸漬した後、水を拭き取り、同様にゲートを通過させたが、異常は生じなかった。この時の剛度は２５ｇｆ／ｃｍであり、水への浸漬の前後において変化はなかった。さらにこのカード１を畑土壌中に埋設し、分解状態を観察したところ、４カ月経過後には、磁気記録層を残して、形状も保持されてない状態であった。
【００３８】
（実施例２）
一般式（２）で表される数平均分子量５２０００の樹脂（コハク酸と１，４−ブタンジオールとの脂肪族ポリエステル樹脂１００重量部、ポリカプロラクトン（ダイセル化学工業（株）製ＰＬＡＣＣＥＬＨ７）５０重量部およびマイカ（ＨＡＲ１６０白石工業株式会社製）６０重量部、酸化チタン１０重量部をベント式押出機にて混練後、これをＴダイ溶融押出機により加工温度２００℃で規定の厚さに押し出し後、二軸延伸、カレンダー処理を行い、表面平滑性を向上させた厚さ５６０μｍのコアシートを作製した。このシートについて実施例１と同様にＪＩＳＫ６９５０に準じて生分解性を測定した。その結果、シート中のプラスチックスに換算し８０重量％の良分解性であった。
次に実施例１と同じ配合の組成物をＴダイ溶融押出機により加工温度２００℃で規定の厚さに押し出し後、二軸延伸、カレンダー処理を行い、表面平滑性を向上させた厚さ１００μｍのカバーシートを作製した。さらにコアシート１２の両面にカバーシート１３を積層し、図３に示すカード１１とした。このカードの引っ張り強度は４．９ｋｇ／ｍｍ^２を示し、軟化温度は１００℃であり、塩化ビニル樹脂カードよりも高く、また１５０℃の流動パラフィン中に５分間浸漬させたが、シート間の剥離は生じることなく、全体として塩化ビニル樹脂カードと同程度以上の特性を示した。なお、このカード１１を畑土壌中に埋設し、分解状態を観察したところ、４カ月経過後には、磁気記録層を残して、形状も保持されてない状態であった。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のカードは、分解性を有する樹脂（Ａ_１）または（Ａ_２）にポリカプロラクトン、さらには充填剤を添加することにより、剛度、成形加工性、機械強度、硬さ、衝撃強度、寸法安定性、耐折り曲げ性等の機械特性に優れ、機械読み取り・書き込み機に用いられることが可能なゲート特性を有するとともに、このカードが廃棄時に焼却されずに自然界に放置されても、微生物などによる生分解性が一層向上しているため、廃棄による環境への影響を少なくすることができるものである。
【００４０】
また、機械特性に優れるため、使用する生分解性樹脂の厚さ、すなわち使用量を少なくすることができ、製造コストの低減が可能となり、しかも従来のプラスチックを用いた場合とほぼ同じ強度・耐性を有するため、現状の使い切りカードなどの用途における使用にも十分に耐えられるものである。
【００４１】
また本発明のカードに用いられる生分解性樹脂は、従来のプラスチックに比べると物性、加工性で劣る面もあるが、その分解性を低下させない程度に添加剤や非分解性のプラスチックを混合することにより物性、加工性を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカードの一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明のカードの他の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明のカードの他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１０，１１：カード
２：カード基材
３：可視情報・デザイン部
４：磁気記録層
５：感熱記録層
１２：コアシート
１３：カバーシート

Claims

数平均分子量１００００から２０００００である下記一般式（１）で示される生分解性を有する樹脂（Ａ_１）、ポリカプロラクトン（Ｂ）および充填剤（Ｃ）からなる樹脂組成物層を基材とすることを特徴とするカード。
樹脂（Ａ_１）１００重量部に対し、ポリカプロラクトン（Ｂ）５から１００重量部、充填剤（Ｃ）１０から３００重量部からなる樹脂組成物層を基材とすることを特徴とする請求項１記載のカード。
樹脂組成物層が二軸延伸されてなることを特徴とする請求項１記載のカード。
樹脂組成物層上に磁気記録層および／または感熱記録層が形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカード。
数平均分子量２５０００から７００００である下記一般式（２）で示される生分解性を有する樹脂（Ａ_２）、ポリカプロラクトン（Ｂ）および充填剤（Ｃ）からなる樹脂組成物層を基材とすることを特徴とするカード。
樹脂（Ａ_２）１００重量部に対し、ポリカプロラクトン（Ｂ）５から１００重量部、充填剤（Ｃ）１０から３００重量部からなる樹脂組成物層を基材とすることを特徴とする請求項５記載のカード。
樹脂組成物層が二軸延伸されてなることを特徴とする請求項５または６記載のカード。
樹脂組成物層上に磁気記録層および／または感熱記録層が形成されてなることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載のカード。