KR100815623B1 - 레이저 마킹 특성을 부여한 폴리에틸렌 테레프탈레이트글리콜 카드 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 마킹 특성이 부여된 PETG(Polyethylene terephthalate glycol) 카드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 PETG 카드는 친 환경성 소재인 PETG(Polyethylene terephthalate glycol) 시트로 이루어진 하부 보호층이 구비되고, 상기 하부층 상에 적층되며, 레이저 감응성 물질을 함유하는 PC(Polycarbonate) 시트로 이루어진 하부 레이저 마킹(Laser Marking)층과 상기 레이저 마킹층 상에 형성되며, PETG 시트 상에 도형 또는 문자가 인쇄된 하부 인쇄층과 상기 인쇄층 상에 구비되며, PETG 시트로 이루어진 상부 보호층의 적층구조체를 포함하는 것을 특징으로 한다. 신분확인용 ID카드를 제조함에 있어서 PETG 시트는 레이저 마킹 특성이 미흡하여 레이저로 카드면에 사진 또는 문자를 직접 마킹할 수 없었으나, 본 발명에 따른 PETG 카드는 인쇄시트 위에 레이저 감응성 물질을 함유한 투명 PC 시트를 적층 구성함으로써 내열성 및 내구성이 향상되었으며, 레이저로 카드면에 사진 또는 문자를 직접 마킹이 가능하다.

PETG, 레이저, 마킹, ID카드

Description

레이저 마킹 특성을 부여한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드 및 이의 제조방법{PETG card with the property of laser marking, and process for preparing the same}

도 1은 본 발명에 따른 레이저 마킹 특성을 부여한 PETG 카드의 구조의 일예를 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 레이저 마킹 특성을 부여한 PETG 카드의 구조의 또 다른 일예를 나타낸 것이다.

도 3은 PETG 시트로만 구성된 PETG 카드의 구조이다.

도 4는 최외각 층에 레이저 마킹 특성을 부여한 PETG 카드의 구조이다.

도 5는 본 발명에 따른 레이저 마킹 특성과 렌티큘라 렌즈를 구비한 PETG 카드의 구조이다.

도 6은 본 발명에 따른 렌티큘라 렌즈와 칩 온 보드(COB)모듈을 구비한 PETG 카드의 구조이다.

도 7은 렌티큘라 렌즈를 음각형상으로 형성시킨 경면판이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10a, 10b, 20 : PETG 상부 보호층

12, 21, 31 : PETG 상부 인쇄층

13, 22, 32 : 두께 조절층 또는 인레이층

14, 23, 33 : PETG 하부 인쇄층

16, 24 : PETG 하부 보호층

11, 30 : 상부 레이저 감응성 물질 함유 투명 PC 시트

15, 34 : 하부 레이저 감응성 물질 함유 투명 PC 시트

80 : 카드 본체

81 : 렌티큘라렌즈가 형성된 표면 82 : 요부홈

90 : 라미네이팅 경면판

91 : 라미네이팅 경면판에 형성된 렌티큘라(음각)

100 : 칩 온 보드(COB)모듈

111 : Hot-melt 테이프

본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(Polyethylene terephthalate glycol, 이하 PETG라고 함.)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, 이하 PET라고 함.)의 원료 중 EG(Ethylene Glycol)를 부분적으로 CHDM(1,4-Dicyclo-hexanedimethanol)으로 대체해 PET의 단점 인 백화현상을 제거해 투명성 및 가공성을 높인 재료이다. 레이저(Laser) 감응성 물질을 함유한 폴리카보네이트 (Polycarbonate, 이하 PC라고 함.)시트는 강인하고 투명하며 내충격성이 강한 열가소성수지로 잘 알려져 있다.

일반적으로 카드의 적층 구조인 시트는 성형 가능한 용융 강도, 물리적 강도, 절단 및 굴곡 강도 등 후가공성의 조건이 중요하여 지금까지 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리비닐 클로라이드(Polyvinylchloride), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS, Acrylonitrile-Butadiene-Styrene) 등을 사용해왔으나, 카드용 소재로 가장 많이 이용되는 폴리비닐 클로라이드가 환경 호르몬 다이옥신 문제로 규제를 받음에 따라 제조 공정이 위험하지 않고 소각시 환경오염의 위험성도 없는 폴리에스테르가 각광을 받고 있다. 그 중에서도 PETG는 비결정성으로 가공성이 뛰어나고, 취급이 용이하여 폴리비닐 클로라이드의 대체재로 많이 사용되고 있다.

본 발명의 신분확인용 ID카드는 PETG 시트를 이용하여 레이저 마킹(Laser Marking)이 가능한 신분확인용 ID카드를 만드는 적층의 구성층으로 레이저 감응성 물질을 함유한 투명 PC시트와 렌티큘라(Lenticular) 렌즈가 형성된 경면판 또는 렌티큘라 렌즈를 적층하여 열압착 공정으로 레이저 마킹 특성을 부여한 PETG 카드와 그에 대한 제조방법에 관한 것이다.

대한민국 특허등록공보 제10-0308600호의 보안 카드는 백킹, 커버 시트 및 이 백킹과 커버 시트사이에 위치되는 영상을 지닌 보안 공보영상층으로 구성된다. 백킹 및 커버 시트는 중간 접착제층 없이 함께 직접 접촉하게 적층되고 이 백킹과 커버 시트중 하나는 무정형의 코폴리에스테르인 에틸렌글리콜, 시클로헥산디메탄올 및 테레프탈산의 공중합체를 함유하며, 다른 것은 폴리비닐 클로라이드를 함유한다. 함유된 폴리비닐 클로라이드(PVC)의 경우는 제조와 소각시 발생하는 환경 호르몬 등의 이유로 규제를 받고 있으므로 친환경적이며, 인체에 무해한 대체재가 필요하다.

대한민국 공개특허공보 제2005-0030523호의 렌티큘라 카드, 상기 카드의 제조방법, 상기 카드를 제조하기 위한 렌즈 플레이트 및 상기 카드를 금융 거래용 카드로 사용하는 방법은 카드 표면에 열압착을 통해 렌티큘라 층을 직접 형성할 수 있는 렌티큘라 카드를 제조하기 위한 플레이트를 제공하는 것으로써, 종래의 렌티큘라 카드의 제조방법의 렌즈 홈이 가공된 렌즈 롤러로 압연(壓延)하여 PET, PP, 아크릴, PVC등의 재질로 된 렌즈시트를 제조한 후, 렌즈가 성형된 시트를 임의 크기로 재단하여 렌즈 파형이 형성되지 않는 렌즈시트의 배면에 바라는 디자인을 인쇄하고, 상기 인쇄면을 보호하기 위해 인쇄보호코팅제로 코팅층을 형성하거나 접착제층을 형성한 후 상기 렌즈시트와 동일 소재의 보호시트를 접착하고, 펀칭 등의 가공을 통해 카드를 제조하는 과정을 극복한 것이나, 종래의 접착제를 이용하여 접착함으로 인해 야기되는 박리현상 및 휨에 대한 복원성이 없는 낮은 강도 등의 문제점을 카드의 표면에 직접 열압착 가공하여 제조방법만 변형시킨 것으로 본 발명의 주재인 PETG에 관한 내용이 없다.

본 발명은 신분확인용 ID카드의 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 친환경성 소재인 PETG 시트를 이용하여 레이저 마킹이 가능한 신분확인용 ID카드를 만드는 적층의 구성층으로 레이저 감응성 물질을 함유한 투명 PC시트를 적층 사용하고 열압착 공정을 통하여 레이저 마킹 특성을 부여한 PETG 카드 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 그리콜(Polyethylene terephthalate glycol, 이하 PETG라고 함.) 카드 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 PETG 카드는 친 환경성 소재인 PETG 시트로 이루어진 상부 보호층과 하부 보호층사이에 레이저 감응성 물질을 함유하는 폴리카보네이트(Polycarbonate, 이하 PC라고 함.) 시트로 이루어진 레이저 마킹층, 그리고 상기 레이저 마킹층 상부에 적층되며, PETG 시트 상에 도형 또는 문자가 인쇄된 인쇄층 등의 적층구조체를 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 레이저 마킹 특성이 부여된 PETG 카드는 상기의 하부 인쇄층과 상부 인쇄층 사이에 PETG 시트로 이루어진 두께조절층 또는 인레이층을 한층 이상 더 구비할 수 있으며, 상기 인레이층은 시트 내에 400~450㎛의 칩을 포함한 층으로써 칩은 사용 목적에 따라 선택을 달리 할 수 있다.

본 발명에 따른 상부 인쇄층과 하부 인쇄층의 인쇄면은 레이저 감응성 물질을 함유하는 PC 시트를 바라보게 적층되고, 상기 인쇄층들은 PETG 시트 상에 도형 또는 문자가 인쇄되도록 투명한 PETG 시트에 충전제를 함유시킨 것으로, 충전제로는 산화티탄늄을 0.01 ~ 2 중량%정도로 사용하여 불투명한 PETG 시트를 제조한다. 충전제의 양은 PETG 시트 물성의 영향이 없어야 하므로 2%를 넘어서는 안된다. 이러한 충전제가 함유된 시트로는 SK, SKYGREEN PETG K2012가 있다.

본 발명에 따른 레이저 감응성물질을 함유하는 PC 시트로 이루어진 상부 레이저 마킹층은 상기 상부 인쇄층과 상부 보호층 사이에 위치되며, 상기 하부층 상에도 이와 같이 적층되는 것을 특징으로 한다. 상기 PC 시트의 레이저 마킹층의 두께는 제한되지 않으나 50㎛ 내지 100㎛으로 제조하는 것이 바람직하다. 상기 레이저 감응성 물질은 레이저 마킹이 가능한 물질이면 무엇이든 가능하며, 바람직하기로는 탄소를 PC시트와 접착시킨 후 탄화하여 시트 상에 구비하는 것이다. 이러한 레이저 마킹 물질이 함유된 시트제품으로 독일Bayer사, Makrofol ID 6-2가 있다.

본 발명에 따른 하부 보호층, 상부 보호층, 두께조절층, 하부 인쇄층 또는 상부 인쇄층에 사용되는 PETG 시트의 비카트 연화온도는 PC 시트와의 접착성등을 고려하여 80 내지 90℃인 것이 바람직하고, 하부 레이저 마킹층 또는 상부 레이저 마킹층에 사용되는 PC 시트의 비카트 연화온도는 135 내지 145℃이 바람직하다.

본 발명에 따른 PETG 카드는 상기의 적층구조체로 순차적으로 적층한 후, 100℃~150℃의 온도와 100bar~200bar의 압력으로 열압착하여 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 PETG 카드의 상부 보호층의 일부에 렌티큘라 렌즈가 더 구비될 수 있거나 상부 보호층 상에 렌티큘라 렌즈의 음각이 형성된 경면판으로 열압착하여 적층판을 형성한 후 카드 본체(80)의 상부 보호층 일부에 렌티큘라 렌즈가 형 성될 수도 있으며, 상기의 상부 보호층으로부터 깊이 방향으로 형성된 요부홈 내에 칩 온 보드(Chip on board, 이하 COB라고 함.) 모듈을 삽입할 수도 있다.

본 발명에 따른 상기 경면판의 열압착 시 렌티큘라 렌즈를 보호하고 카드 본체의 요부홈에 COB가 접착되기 위해서는 140℃~190℃의 온도와 3bar~10bar의 압력이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 도면은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 도면에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 종래와 동일한 명칭 및 부호를 사용하여 설명한다.

[실시예 1]

도 1에 도시된 바와 같이 감응성 물질을 함유한 투명 PC 시트가 포함된 PETG 적층구조체를 제조하였다.

카드 본체(80)의 구성에서 10a는 SK의 SKYGREEN PETG S2008를 사용한 상부 보호층, 11은 레이저 감응성을 함유한 독일Bayer사, Makrofol ID 6-2을 사용한 PC 시트, 12는 SK, SKYGREEN PETG K2012를 사용한 상부 인쇄층을 순차적으로 적층하여, 그 적층 상부에 적층한 13은 SK, SKYGREEN PETG K2012를 사용한 카드의 두께를 조절하기 위한 두께조절층을 적층하였고, 상기의 두께조절층 상의 14는 SK, SKYGREEN PETG K2012의 하부 인쇄층과 독일Bayer사, Makrofol ID 6-2를 사용한 15 인 하부 Laser 감응성 물질 함유 투명 PC시트, SK, SKYGREEN PETG S2008의 16인 하부 보호층을 적층하여, 상기 적층된 시트를 경면판 사이에 넣고 라미네이터에서 135℃의 온도와 180bar의 압력을 가하여 제조하였다.

상기 카드 본체를 구성하는 적층 구조체에 도 6에 도시된 바와 같이 카드 본체(80)에 렌티큘라(81, lenticular)를 구비하고, 칩 온 보드(Chip on board, COB)모듈이 위치할 곳에 요부홈(82)을 형성하여 그 요부홈(82)에 Hot-melt 테이프(111)가 부착된 장방형의 칩 온 보드(Chip on board, COB)모듈(100)을 삽입하고 190℃의 온도와 4bar의 압력으로 카드본체에 COB를 부착하고 레이저 마킹 특성을 부여한 PETG 카드를 제조하였다.

상기에 완성된 PETG 카드는 카드 외관이 양호한 신분확인용 ID카드를 제조하여 레이저 마킹을 실시한 결과 레이저 마킹상태가 미려하고 광택을 띄는 우수한 카드본체(80)를 확인할 수 있었다.

[실시예 2]

도 2에 도시된 바와 같이 도 1에서 도시된 적층 구성에 상부 보호층(10b)을 추가하여 구성된 적층 시트를 도 7의 렌티큘라(lenticular(91))가 형성된 경면판(90)에 상부 보호층(10b)이 위치하도록 경면판 사이에 넣고 열압착 공정으로 140℃의 온도와 188bar의 압력을 가하여 적층 구조체를 형성하는 과정을 거쳐 도 5에 도시된 바와 같이 카드 본체(80)에 양각의 렌티큘라(lenticular(81))가 성형된 외관이 양호한 신분확인용 ID카드를 제조하였다.

상기의 도 5에 도시된 카드에 레이저 마킹을 실시한 결과, 마킹(Marking) 적성이 양호하였으며, 성형된 렌티큘라 부위에 각도를 다르게 이미지나 문자를 레이저 마킹하여 마킹된 이미지나 문자를 확인할 때 렌티큘라의 광학적 효과를 확인하였다.

상기 실시예를 통해 레이저를 이용한 신분확인용 ID카드를 제조하는데 있어 50㎛~100㎛범위의 레이저 감응성 물질 함유 투명 PC시트(11, 15)를 적층 구성함으로써 레이저 마킹 품질이 우수한 특성을 부여한 PETG 카드를 확인할 수 있었다.

[비교예 1]

도 3에서와 같이 PETG 시트로만 구비된 PETG 카드로서, 상부 보호층(20, SK, SKYGREEN PETG S2008), 상에 상부 인쇄층(21, SK, SKYGREEN PETG K2012)을 적층하였다. 중간에 카드의 두께를 조절하기 위한 두께조절층(22, SK, SKYGREEN PETG K2012)을 적합하게 맞추고, 하부인쇄층(23, SK, SKYGREEN PETG K2012), 하부 보호층(24, SK, SKYGREEN PETG S2008)으로 구성된 적층 시트를 경면판 사이에 넣고 라미네이터에서 열(135℃)과 압력(180bar)으로 적층판을 형성하는 과정을 카드 외관이 양호한 신분확인용 ID카드를 제조하여 레이저 마킹을 실시한 결과 마킹 효과가 미흡하였다.

[비교예 2]

도 4에서와 같이 상부 레이저 감응성 물질 함유 투명 PC시트(30, 독일Bayer 사, Makrofol ID 6-2), 상부 인쇄층(31, SK, SKYGREEN PETG S2008), 중간에 카드의 두께를 조절하기 위한 두께조절층(32, SK, SKYGREEN PETG K2012)을 적합하게 맞추고, 하부 인쇄층(33, SK, SKYGREEN PETG K2012)과 하부 레이저 감응성 물질 함유 투명 PC시트(34, 독일Bayer사, Makrofol ID 6-2)로 구성된 적층 시트를 경면판 사이에 넣고 라미네이터에서 열(135℃)과 압력(180bar)으로 적층판을 형성하는 과정을 거쳐 카드외관이 양호한 신분확인용 ID카드를 제조하여 레이저 마킹을 실시한 결과 레이저 마킹을 실시한 결과 레이저 마킹상태가 흑화현상을 일으켜 어둡고 광택성을 갖지 못하여 신분확인용 ID카드의 적층 구성으로 적합하지 않음을 확인할 수 있었다.

이상에서와 같이, 본 발명에서 우수한 레이저 마킹(Laser Marking) 적성을 부여하기 위하여 50㎛~100㎛범위의 레이저 감응성 물질 함유 투명 폴리카보네이트 시트(11,15)를 투명 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG)층(10,16)과 함께 적층 구성함으로써 레이저 마킹 품질이 우수하고, 내구성이 향상된 폴리에틸렌 테레프탈레트 글리콜 카드를 제공할 수 있다.

Claims (8)

1. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG, Polyethylene terephthalate glycol) 시트로 이루어진 상부 보호층;

   상기 상부 보호층의 상부에 적층되며, 레이저 감응성 물질을 함유하는 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate) 시트로 이루어진 상부 레이저 마킹층;

   상기 상부 레이저 마킹층의 상부에 적층되며, PETG 시트 상에 도형 또는 문자가 인쇄된 상부 인쇄층;

   상기 상부 인쇄층의 상부에 구비되며, PETG 시트 상에 도형 또는 문자가 인쇄된 하부 인쇄층;

   상기 하부 인쇄층의 상부에 적층되며, 레이저 감응성 물질을 함유하는 PC 시트로 이루어진 하부 레이저 마킹층;

   상기 하부 레이저 마킹층의 상부에 적층되며, PETG 시트 이루어진 하부 보호층;

   을 포함하는 적층구조체인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 인쇄층과 하부 인쇄층 사이에 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 시트로 이루어진 두께조절층; 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 시트로 이루어진 인레이층;이 한층 이상 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이저 마킹층의 두께는 50㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 보호층에 렌티큘라 렌즈가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 하부 보호층, 상부 보호층, 두께조절층, 하부 인쇄층 또는 상부 인쇄층에 사용되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 시트의 비카트 연화온도는 80 내지 90℃이고, 하부 레이저 마킹층 또는 상부 레이저 마킹층에 사용되는 폴리카보네이트 시트의 비카트 연화온도는 135 내지 145℃인 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 보호층은 일부에 깊이 방향으로 요부홈을 형성시킨 후, 상기 요부홈 내에 칩 온 보드(COB, Chip on board) 모듈을 삽입하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 적층구조체는 100℃~150℃의 온도와 100bar~200bar의 압력으로 열압착하여 적층시킨 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 상부 보호층의 상부에 렌티큘라 렌즈가 음각으로 형성된 경면판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 마킹 특성이 부여된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 카드.

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