TWI696550B - 多層塑膠卡 - Google Patents

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Abstract

本發明是關於一種多層塑膠卡，其具有至少一聚酯樹脂層。聚酯樹脂層具有聚酯樹脂，其包含二元醇成分之殘留物以及二羧酸成分之殘留物，其中二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇。

Description

多層塑膠卡
本發明是關於一種多層塑膠卡，尤指一種具有較佳的機械性質(例如耐熱性、耐化學性等)、由其印刷相容性而具有較佳的加工性、對於相同及不同材料顯現出高黏著強度、對人體無害且環保的多層塑膠卡。
一般而言，應用於卡片式產品(例如信用卡、會員卡、高速公路快速通行卡、通訊公司之通用用戶識別模組(USIM)卡等)的片材成形產品必須有一定的機械性質與次級加工性質，其中機械性質係指能夠經得起各式環境及操作使用的考驗，例如耐熱性、耐化學性、耐磨性、衝擊強度、扭力及彎曲應力等，而次級加工性質例如為熱壓合時相同及不同材料之間的黏著強度以及印刷適性等。
為此，傳統卡片式產品之片材使用如聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate glycol)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚氯乙烯(polyvinylchloride)、聚乳酸(polylactide)等材料，以使片材能有較佳之上述機械性質以及次級加工性質。
然而，在使用聚對苯二甲酸乙二醇酯的情況下，很難使卡片具有足 夠的耐熱性，而在使用聚碳酸酯的情況下，雖然耐熱性可以被提升，但因額外之高熱撓曲溫度(heat deflection temperature)，所以必須在高溫下才能成型，且需要更長的成形週期，因此造成製程效率及耐化學性變低。
此外，在使用聚氯乙烯的情況下，因為撓曲強度(flexural strength)較低，所以在使用中對彎折及扭曲特別脆弱。另在使用聚乳酸的情況下，在經過一特定時間後，耐熱性及耐衝擊性會急劇降低，且黏著強度及印刷適性降低使得需要額外的獨立製程，進而造成製程效率降低。
再者，聚碳酸酯、聚氯乙烯等對人體具有傷害性，且在丟棄後會產生如戴奧辛(dioxins)等環境荷爾蒙(environmental hormones)而造成問題。
因此，業界仍需研發出一種環保片材，其具有優異的機械性質(例如耐熱性、耐化學性等)，並具有高製程效率(例如高印刷適性與高成形性等)，且對人體無害，以用於製備卡片式產品。
本申請案主張於2014年10月31號提交至韓國專利局的韓國專利申請號第10-2014-0150407號的優先權，該專利申請案在此全文引用以作為參考。
本發明之一目的在於提供一種多層塑膠卡，其具有較佳的機械性質(例如耐熱性、耐化學性等)、由其印刷相容性而具有較佳的加工性、對於相同及不同材料顯現出高黏著強度、對人體無害且環保。
於本發明中提供一種多層塑膠卡，其包括至少一聚酯樹脂層。該聚酯樹脂層包括一聚酯樹脂，該聚酯樹脂包括一二元醇成分之殘留物以及一二羧酸成分(dicarboxylic acid component)之殘留物，其中該二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇(isosorbide)。
下文係根據多個實施例以詳細說明本發明之多層塑膠卡。
當用語「殘留物(residue)」被使用在本說明書中，其指當一特定化合物參與一化學反應時，由該特定化合物所衍生且包含於該化學反應之產物的一特定部分或單位。
舉例而言，一二羧酸成分(dicarboxylic acid component)之一「殘留物」或一二元醇成分之一「殘留物」分別指的係經由酯化(esterification)或聚縮合(polycondensation)而在聚酯(polyester)中由二羧酸成分或二元醇成分衍生之部分。
本發明之一具體實例提供一種多層塑膠卡，其包括至少一聚酯樹脂層，該聚酯樹脂層包括一聚酯樹脂，而聚酯樹脂包括一二元醇成分之一殘留物以及一二羧酸成分之一殘留物，其中二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至 85mol%之異山梨醇。
發明人經實驗證實，若使用以上所說明之多層塑膠卡時，由於聚酯樹脂包含二元醇成分，且其包含0.1mol%至85mol%之異山梨醇，所以所提供之多層塑膠卡可具有較佳的機械性質(例如耐熱性、耐化學性、撓曲特性等)、對於相同及不同材料顯現出高黏著強度，藉此可不需獨立的黏著處理，僅需簡單之熱壓合製程即可展現出較強的黏著強度，具有優異的印刷適性並因而具有高製程效率，且對人體無害並且環保，並藉此完成本發明。
尤其在包括二個或多個依序黏合之聚酯樹脂層的疊層中，聚酯樹脂層之間的黏合的剝離強度根據國際標準ISO 10373-1可為50N/mm或以上、55N/mm或以上、50N/mmm至100N/mm、或55N/mm至90N/mm。
特別而言，聚酯樹脂層之間的黏合的剝離強度指得是在疊層中兩個或兩個以上的聚酯樹脂層彼此不使用黏著劑而直接黏合的情況下，聚酯樹脂層之間的剝離強度。
當疊層中兩個或多個的聚酯樹脂層彼此不使用黏著劑而直接黏合的剝離強度符合上述之範圍時，多層塑膠卡之疊層製程(lamination process)可不需獨立的黏著處理即可簡單完成，藉此可確保製程效率，藉較強的黏著強度可確保耐久性，並且可避免因獨立黏著層的存在而改變多層塑膠卡的特性及厚度。
本發明可於一方法中藉不同擠出機(extruder)將各至少一聚酯樹脂層熔化，並藉設置於模具(die)上部之一流路(flow path)將其結合，也可使用其他類 似方法。然而本發明並未將形成包括兩個或多個依序黏合之聚酯樹脂層之疊層的方法特別限制於特定實施例中，舉例而言，可於一方法中將各至少一聚酯樹脂層押出成形，隨後藉120℃至135℃之一熱疊合機(thermal laminator)將其結合。
多層塑膠卡可包括至少一個聚酯樹脂層、兩個或兩個以上之聚酯樹脂層、三個或三個以上之聚酯樹脂層、或四個或四個以上之聚酯樹脂層，其中聚酯樹脂層包括聚酯樹脂，而聚酯樹脂包括二元醇成分之殘留物以及二羧酸成分之殘留物，其中二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇。
當用語「聚酯樹脂層」被使用在本說明書中，其可意指單一個聚酯樹脂層，亦即「聚酯樹脂層」並非為多層結構之疊層而僅由一單一層所組成。
再者，至少一聚酯樹脂層可包括一疊層，其包括兩個或多個依序黏合的聚酯樹脂層。疊層可具有兩個或多個依序黏合且層疊之聚酯樹脂層之結構。
詳細而言，多層塑膠卡可僅由包括兩個或多個依序黏合之聚酯樹脂層之疊層所組成，或者，也可以為包括兩個或多個依序黏合之聚酯樹脂層之至少一種疊層及其他下文介紹之膜層之複合物。
至少一種疊層可意指可經由包括於疊層中之聚酯樹脂層的數量以區別的不同種疊層。詳細而言，疊層可包括兩個黏合之聚酯樹脂層之疊層、三個黏合之聚酯樹脂層之疊層、四個黏合之聚酯樹脂層之疊層等。
包含於聚酯樹脂層之聚酯樹脂可包括二元醇成分之殘留物以及二羧 酸成分之殘留物，其中二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇、10mol%至70mol%之異山梨醇、30mol%至60mol%之異山梨醇、或45mol%至55mol%之異山梨醇。
聚酯樹脂可包括：二元醇成分之殘留物以及芳香族二羧酸成分(aromatic dicarboxylic acid component)之殘留物，其中二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇、5mol%至60mol%之1,4-環己烷二甲醇、以及剩餘含量之其他二元醇。
若包含於聚酯樹脂之二元醇成分中的異山梨醇含量少於0.1mol%，聚酯樹脂之玻璃轉移溫度(glass transition temperature)可能會降低並且耐熱性可能會下降。
再者，多層塑膠卡可能因有機溶劑或有機化合物而容易變形或毀壞而耐化學性也可能會降低，並且多層塑膠卡的耐久性可能會不足且耐衝擊性也可能會降低。
此外，包含於聚酯樹脂之二元醇成分中的異山梨醇的含量若大於85mol%，聚酯樹脂之分子結構可能不會緊密的構成，則多層塑膠卡之機械性質，例如耐衝擊性、耐磨性等可能會降低。
另外，包含於聚酯樹脂中的二元醇成分可另包括其他二元醇成分。
「其他二元醇成分」之用語意指異山梨醇與1,4-環己烷二甲醇以外之 二元醇成分，詳細而言，其可包括C2至C20之脂肪族二元醇化合物(aliphatic diol compound)或C2至C12之脂肪族二元醇化合物。
然而，本發明並不限定其他二元醇化合物的例子。舉例而言，乙二醇(ethylene glycol)、丙二醇(propylene glycol)、1,3丙二醇(trimethylene glycol)、丁二醇(tetramethylene glycol)、己二醇(hexamethylene glycol)、二亞甲基二醇(dimethylene glycol)、新戊二醇(neopentyl glycol)、C2至C12之聚烷二醇(polyalkylene glycol)、甘油(glycerin)、季戊四醇(pentaerythritol)、三羥甲基丙烷(trimethylolpropane)、C2至C12之甲氧基聚亞烷基二醇(methoxy polyalkylene glycol)、或上述材料之混和物亦可被使用。
在二元醇成分中，1,4-環己烷二甲醇之莫耳數(mole number)對異山梨醇之莫耳數的比可為0.1至0.9，其他二元醇之莫耳數對異山梨醇之莫耳數的比可為0.1至0.9，以及其他二元醇之莫耳數對1,4-環己烷二甲醇之莫耳數的比可為0.5至2。
再者，在聚酯樹脂中，二元醇成分之莫耳數對二羧酸成分之莫耳數的比可為1.1至2或1.1至1.5。
包含於聚酯樹脂中之二羧酸成分可包括芳香族二羧酸成分。
「二羧酸成分」之用語意指可與二元醇成分進行酯化反應之化合物，例如二羧酸(dicarboxylic acid)、二羧酸烷基酯(alkyl ester of dicarboxylic acid)、二羧酸之酸酐(acid anhydride of dicarboxylic acid)等。
然而，本發明不特別限定芳香族二羧酸成分的例子，舉例而言，可使用對苯二甲酸(terephthalic acid)。
包含於多層塑膠卡之聚酯樹脂層可另包括一不平整之聚酯樹脂層，且在不平整之聚酯樹脂層之至少一側上具有一最大突起高度，其高度為0.5微米至20微米。
突起意指因不平整而突出之一部份，而最大突起高度意指突起之高度的最大值。
因表面的不平整形成於聚酯樹脂層上，可以改善多層塑膠卡的可撓特性(winding property)、滑移特性(slip property)、耐刮性(scratch resistance)、饋紙(paper feeding)及傳送(travelling)性等特性。
詳細而言，若聚酯樹脂層之表面的不平整之最大突起高度小於0.5微米，則形成之不平整的程度過低，那麼多層塑膠卡之可撓特性、滑移特性、耐刮性、饋紙及傳送特性等可能會下降，進而降低作業效率。
此外，若聚酯樹脂層之表面的不平整之最大突起高度大於10微米，多層塑膠卡之透明度(transparency)及印刷適性可能會下降，進而降低外觀品質(appearance quality)。
然而，本發明並不特別限制在聚酯樹脂層之表面上形成不平整之方 法的例子，舉例而言，可使用壓印方法(embossing method)，其中壓印方法可包括以下方法：在藉由具有壓印表面(embossed surface)或特別圖案之鑄模滾筒(cast roll)進行壓出成形時，對從模具分離之片狀(plate-shaped)熔化聚合物進行處理，並使其全張成形(sheet forming)，或者可包括另一方法：藉由一熱鼓(hot drum)與一IR加熱器(IR heater)所組成之裝置施以80℃至140℃的熱至預先準備好的片材，隨後將其送經一熱疊合機之壓花滾軸(embossing roll)，或其他方法。
聚酯樹脂層的厚度可為10微米至350微米、50微米至250微米、或80微米至200微米。
如上述所說明的，聚酯樹脂層的厚度意指單一層聚酯樹脂層的厚度。
多層塑膠卡的厚度可為600微米至1000微米、650微米至950微米、或700微米至900微米。
聚酯樹脂層之霧度值(haze value)根據ASTM D1003-00所量測可為0.5%至1.0%或0.6%至0.9%。
因此，聚酯樹脂層可獲得最理想的透明度。藉此，當一包含聚酯樹脂層之多層塑膠卡製備好時，包含於多層塑膠卡內之可視圖案可由外部清楚的辨識。
如上述所說明的，聚酯樹脂層之霧度值意指單一層聚酯樹脂層之霧度值。
若聚酯樹脂層之霧度值係大於1.0%，聚酯樹脂層之透明度可能會下降，則要從外部清楚地識得多層塑膠卡的內部影像可能會變得困難。
聚酯樹脂的本質黏度(intrinsic viscosity)可為0.4dl/g或以上，或為0.4dl/g至1.2dl/g。若聚酯樹脂的本質黏度小於0.4dl/g，則聚酯樹脂層之機械性質，尤其是低溫耐衝擊性(low-temperature impact resistance)可能會下降。
聚酯樹脂之重量平均分子量(weight average molecular weight)可為5000g/mol至500000g/mol、或10000g/mol至350000g/mol(經GPC確認)。
若聚酯樹脂之重量平均分子量小於5000g/mol，則聚酯樹脂層之機械性質，例如耐衝擊性、耐磨性等可能會下降。
此外，若聚酯樹脂之重量平均分子量大於500000g/mol，則聚酯樹脂層之熔點(melting point)可能會上升，因此多層塑膠卡的加工性(processability)可能會下降。
聚酯樹脂之玻璃轉移溫度可為90℃至165℃。然而，本發明並不特別限制量測聚酯樹脂之玻璃轉移溫度的方法的例子。舉例而言，可以利用以下一方法：將聚酯樹脂維持於300℃下5分鐘，將其逐步地冷卻至室溫(room temperature)，隨後於10℃/min之升溫速度(temperature-rise speed)下再掃描一次並量測玻璃轉移溫度，也可使用其他類似方法。
若聚酯樹脂之玻璃轉移溫度小於90℃，則多層塑膠卡會因於填充(filling)或運送(transporting)的過程中所產生的外部熱量(external heat)而可能變形。
此外，若聚酯樹脂之玻璃轉移溫度大於165℃，則多層塑膠卡之成形性(formability)可能會下降。
聚酯樹脂層可另包括至少一種不勻聚合物(heterogeneous polymer)，選自由聚碳酸酯樹脂(polycarbonate resin)、聚芳酯樹脂(polyarylate resin)、聚苯乙烯樹脂(polystyrene resin)、聚醯胺樹脂(polyamide resin)以及聚烯烴樹脂(polyolefin resin)所組成之群組。
詳細而言，聚酯樹脂片(polyester resin sheet)可另包括聚碳酸酯樹脂、聚芳酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、聚烯烴樹脂、或上述材料之混和物。
「不勻聚合物」之用語意指除聚酯樹脂外的其他聚合物。因聚酯樹脂層另包括不勻聚合物，所以可改善聚酯樹脂層之機械性質或成形性。
詳細而言，在聚酯樹脂層中，聚酯樹脂以及不勻聚合物之重量比(weight ratio)可為1.5：1至10：1。
若聚酯樹脂以及不勻聚合物之重量比小於1.5：1，則聚酯樹脂層中的聚酯樹脂的含量可能會過度地下降，則例如耐熱性、耐化學性等機械性質可能 會降低。
聚酯樹脂層可另包括至少一添加物(additive)選自由UV吸收劑(UV absorber)、抗氧化劑(antioxidant)、安定劑(stabilizer)、潤滑劑(lubricant)、抗靜電劑(antistatic agent)、衝擊改質劑(impact modifier)、蠟(wax)、著色劑(coloring agent)、表面活性劑(surfactant)以及無機微粒(inorganic particle)所組成之群組。
詳細而言，聚酯樹脂層可另包括UV吸收劑、抗氧化劑、安定劑、潤滑劑、抗靜電劑、衝擊改質劑、蠟、著色劑、表面活性劑、無機微粒、或上述材料之混和物。
可使用例如脂肪酸酯(fatty acid ester)、脂肪酸醯胺(fatty acid amide)等作為潤滑劑，然而本發明並未特別限定潤滑劑的例子。
另外，可使用例如陽離子表面活性劑(cationic surfactant)、陰離子表面活性劑(anionic surfactant)、非離子表面活性劑(non-ionic surfactant)等作為表面活性劑，然而本發明並未特別限定表面活性劑的例子。
無機微粒的例子可包括二氧化矽(silica)、氧化鋁(alumina)、矽酸鋁(aluminosilicate)、滑石(talc)等。
添加物的含量以聚酯樹脂層的全部重量計可為0.01wt%至2wt%。
本發明並未特別限制將上述說明之添加物與聚酯樹脂層結合的方法 的例子並不。舉例而言，可使用在聚酯樹脂聚合(polymerizing)時加入添加物之方法、使用混合設備(blending equipment)以混合添加物與已聚合之聚酯樹脂之方法，藉由混合壓出(compounding extrusion)以結合高濃度添加物之母料(master batch)與聚酯樹脂，也可使用其他方法。
多層塑膠卡可另包括：一強化層或一印刷層。強化層包括至少一選自由熱塑性樹脂(thermoplastic resin)、金屬、木材、織品(fabric)以及紙所組成之群組。印刷層包括一印刷材料(printed material)。
也就是說，強化層或印刷層可與上述說明之聚酯樹脂層一併被包括於多層塑膠卡中，其中聚酯樹脂層包括聚酯樹脂，而聚酯樹脂包括二元醇成分之殘留物以及二羧酸成分之殘留物，其中二元醇成分之殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇。
強化層可補償多層塑膠卡的物理性質(physical properties)、美感(esthetic property)與功能(functionality)，而印刷層可傳達多層塑膠卡的資訊與圖樣。
詳細而言，至少一聚酯樹脂層可與強化層或印刷層之至少一側黏合。
有關至少一聚酯樹脂層之細節包括上述所詳述的細節。
上述強化層或印刷層之至少一側意指強化層或印刷層之一側或兩側，且藉由與聚酯樹脂層黏合，可實現多層塑膠卡之功能並同時具有優異的耐 久性。
亦即，多層塑膠卡可包括一強化層或一印刷層與至少一聚酯樹脂層。其中強化層包括至少一選自由熱塑性樹脂、金屬、木材、織品以及紙所組成之群組，印刷層包括一印刷材料，而至少一聚酯樹脂層係形成於強化層或印刷層之至少一側上。
強化層或印刷層與聚酯樹脂層之間之黏合的剝離強度根據國際標準ISO 10373-1可為30N/mm至80N/mm，或35N/mm至75N/mm。
詳細而言，強化層或印刷層與聚酯樹脂層之間之黏合的剝離強度意指在強化層或印刷層與聚酯樹脂層不需要黏著劑而直接黏合的情況下之剝離強度。
由於在強化層或印刷層與聚酯樹脂層不需要黏著劑而直接黏合的情況下之剝離強度符合上述之範圍，因此多層塑膠卡之疊層製程可不需獨立黏著處理即可簡單完成，藉此可確保製程效率，同時藉由較強的黏著強度可確保耐久性，以及可避免因多個黏著層之存在而改變多層塑膠卡的特性及厚度。
更加詳細而言，在聚酯樹脂層與強化層黏合於多層塑膠卡內的情況下，雖然強化層的數量並沒有特別限定，但可為1層或以上，或1層至8層。
此外，雖然包含於多層塑膠卡內之聚酯樹脂層的數量並沒有特別限定，但可為2層至20層。
在此，至少一聚酯樹脂層之全部厚度對強化層之全部厚度的比可為0.1：1至10：1、0.3：1至5：1、0.35：1至0.5：1、或1.5：1至3：1。
至少一聚酯樹脂層之全部厚度意指包含於多層塑膠卡之至少一聚酯樹脂層之厚度的總和，而強化層之全部厚度意指包含於多層塑膠卡之強化層之厚度總和。
包含於強化層內之熱塑性樹脂可包括聚酯樹脂。
然而，聚酯樹脂之例子並沒有特別限定。舉例而言，可使用由對苯二甲酸與乙二醇經聚縮合所得到的聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)，或是將一部分之對苯二甲酸換成不同的二羧酸或是將一部分之乙二醇換成不同的二元醇或是添加同樣的材料所得到的聚對苯二甲酸乙二酯系共聚聚酯樹脂(PET-based copolymerized polyester resin)，或者亦可使用其他的聚酯樹脂。
用於合成聚酯樹脂之其他二元醇可包括新戊二醇、1,4-環己烷二甲醇、丙二醇、丁二醇等。
此外，熱塑性樹脂可另包括1wt%至70wt%之再生樹脂(recycled resin)。再生樹脂可由回收聚酯樹脂層或多層塑膠卡所獲得。
然而，本發明並沒有特別限定回收方法的例子。舉例而言，可使用 的方法為將聚酯樹脂層或多層塑膠卡壓碎(crushing)或研磨成粉(pulverizing)，以及將其烘乾(drying)。
在更具體的例子中，可以使用以下之方法：將聚酯樹脂層或多層塑膠卡壓碎或研磨成粉，並在60度(℃)至100度(℃)之間藉由熱風(hot-air)烘乾或除濕(dehumidification)烘乾以除去其雜質，接著將研磨成粉末的材料可與其他樹脂混合、再進行熔融擠出(melt extruding)及共聚反應(copolymerizing)等。
其他樹脂之種類及回收並沒有特別限定，並且可使用習知常用的高分子樹脂(polymer resin)，例如熱塑性樹脂。
當熱塑性樹脂另包括1wt%至70wt%之再生樹脂時，可以改善多層塑膠卡之耐熱性。
詳細而言，若熱塑性樹脂所包含之再生樹脂的含量小於1wt%，則耐熱性改善的程度可能並不會特別高。
另外，若熱塑性樹脂所包含之再生樹脂的含量大於70wt%，可能會增加再生樹脂所包含之其他成分或雜質的含量，那麼可能會降低多層塑膠卡的外觀性質，例如透明度或顏色。
此外，雖然包含於強化層之金屬的例子並沒有特別限定，但舉例而言，可使用銅(copper)或其他金屬。包含於強化層之金屬可用於製備IC晶片(IC-CHIP)等。
再者，雖然包含於強化層的紙的例子並沒有特別限定，但舉例而言，可使用韓紙(Korean paper)等。
強化層的厚度可為200微米至300微米。強化層的厚度意指單一層強化層的厚度。
包含於印刷層之印刷材料的例子並沒有特別限定，且可使用經各種印刷方法所形成的印刷材料，例如經印刷後的紙(printed paper)、印刷圖樣(printed design)等。
印刷層的厚度可為100微米至200微米。印刷層的厚度意指單一層印刷層之厚度。
在多層塑膠卡之至少一最外側上可形成一表面層，表面層包括厚度為30微米至200微米、50微米至180微米、或80微米至160微米之聚酯樹脂層。多層塑膠卡之最外側意指一底層之下側及一最外層之上側。
表面層可形成於多層塑膠卡之至少一最外側上，較佳地，表面層可形成於多層塑膠卡之兩個最外側上。
由於表面層係形成於多層塑膠卡之最外側上，因聚酯樹脂層的透明度可由外部以視覺辨識出包含於多層塑膠卡內的圖案，且因優異的機械特性可以使多層塑膠卡的內部對於外在環境產生防護。
多層塑膠卡可另包括強化層、印刷層或上述之混和。強化層包括至少一選自由熱塑性樹脂、金屬、木材、織品以及紙所組成之群組且位於多層塑膠卡的內部。印刷層包括印刷材料。
多層塑膠卡的內部意指當複數層於垂直於水平面之一方向上層疊時，除了底層及最外層外之其餘層。
然而，將強化層併入多層塑膠卡內部的方法的例子並沒有特別限定，舉例而言，可使用以超音速埋入(ultrasonic embedding)木材、織品、紙、金屬的方法或其他方法可被使用。
詳細而言，多層塑膠卡可包括強化層、印刷層以及表面層。強化層包括至少一選自由熱塑性樹脂、金屬、木材、織品以及紙所組成之群組。印刷層包括印刷材料形成於強化層之至少一側上。表面層包括聚酯樹脂層形成於印刷層之一側並與強化層相反設置，聚酯樹脂層具有30微米至200微米之厚度。
印刷層可形成於強化層之至少一側上，亦即形成於強化層之一側或兩側上，而表面層可形成於印刷層接觸強化層之一側的相反側上。
詳細而言，多層塑膠卡可包括一結構，其中印刷層係形成於強化層之一側上，而表面層係形成於印刷層接觸強化層之一側的相反側上。
多層塑膠卡可包括一結構，其中印刷層係分別形成於強化層的兩側 上，而表面層係形成於印刷層接觸強化層之一側的相反側上。
強化層的厚度可為200微米至300微米，且強化層的厚度意指單一層強化層的厚度。
印刷層的厚度可為100微米至200微米，印刷層的厚度意指單一層印刷層的厚度。
此外，至少一聚酯樹脂層可另包括設於強化層與印刷層之間、設於印刷層與表面層之間、或同時設於強化層與印刷層之間以及印刷層與表面層之間。
有關至少一聚酯樹脂層之細節包括上述所詳述的細節。
多層塑膠卡可用作一信用卡、一會員卡、一高速公路快速通行卡、或一通訊公司之通用用戶識別模組卡。
根據本發明，提供一多層塑膠卡，其具有較佳的機械性質(例如耐熱性、耐化學性等)、由其印刷相容性而具有較佳的加工性、對於相同及不同材料顯現出高黏著強度、對人體無害且環保。
為能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例。然而，下列實施例僅用於說明本發明，且本發明並不受限於此。
實施例1：製備多層塑膠卡
(1)合成聚酯樹脂
將對苯二甲酸、1,4-環己烷二甲醇與乙二醇以1：0.3：0.3之莫耳比置入一7公升(L)之反應器(reactor)，並加入以全部二元醇計之50mol%的異山梨醇，於0.5kg/cm2之壓力以及270℃之溫度下進行一酯化反應。
在酯化反應進行至60%的時間時，加入150ppm(以主要成分計)之磷酸三乙酯穩定劑(triethyl phosphate stabilizer)。在酯化反應完成後，當約80%(以反應物之全部重量計)之副產物(by-product)水被排出系統時，加入30ppm(以主要成分計)之錫催化劑(tin catalyst)，以及於0.5mmHg之壓力以及275℃之溫度下進行一聚縮合反應，藉此獲得聚酯樹脂。
在此，聚酯樹脂之本質黏度為0.62，而玻璃轉移溫度為118℃。
(2)製備聚酯樹脂層
將聚酯樹脂置入一單螺桿擠壓機(single-screw extruder)並將其熔解，隨後將自T模(T die)排出得到之片狀熔融聚合物(plate-shaped molten polymer)用具有不平整表面之鑄模滾筒進行壓印，並將其淬火(quench)及固化(solidify)以製備聚酯樹脂層，聚酯樹脂層具有480毫米之寬度、300毫米之長度以及150微米之厚度。
在此，形成於聚酯樹脂層之表面上之不平整的最大突起高度為8微米。
(3)製備多層塑膠卡
將五個如上述製備的聚酯樹脂層於130℃之溫度以及15kg/cm2之壓力下用熱疊合機層疊並黏合10分鐘，隨後在室溫下冷卻20分鐘，以製備具有750微米厚度之多層塑膠卡。
實施例2至4：製備多層塑膠卡
將兩個於實施例1所製備之聚酯樹脂層層疊，將寬度為480毫米、長度為300毫米、厚度為250微米且包括下列表1中材料的強化層層疊，隨後將兩個於實施例1所製備之聚酯樹脂層再層疊一次，且將其於130℃之溫度以及15kg/cm2之壓力下利用熱疊合機黏合，再將其於室溫下冷卻20分鐘以製備厚度為850微米之多層塑膠卡。
Figure 104135731-A0305-02-0023-1
實施例5：製備多層塑膠卡
(1)製備印刷層
以4色平版印刷(offset-print)一印刷圖樣以製備厚度為150微米之印刷層。
(2)製備強化層
利用木材、織品、或韓紙製備厚度為250微米之強化層。
(3)製備表面層
利用實施例1所製備之聚酯樹脂製備厚度為100微米之聚酯樹脂層，以及將厚度為100微米之聚酯樹脂層之至少一側進行壓印以製備表面層。
(4)製備多層塑膠卡
將表面層、印刷層及強化層以表面層、印刷層、強化層、印刷層、表面層之順序層疊，並利用熱疊合機於130℃之溫度下以及15kg/cm2之壓力下黏合10分鐘，隨後在室溫下冷卻20分鐘以製備厚度為750微米之多層塑膠卡。
比較例1：製備多層塑膠卡
用與實施例1相同之方法製備多層塑膠卡，除了使用聚氯乙烯(polyvinylchloride、PVC)樹脂代替聚酯樹脂。
比較例2：製備多層塑膠卡
用與實施例1相同之方法製備多層塑膠卡，除了使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene、ABS)樹脂代替聚酯樹脂。
比較例3：製備多層塑膠卡
用與實施例1相同之方法製備多層塑膠卡，除了使用聚碳酸酯(polycarbonate、PC)樹脂代替聚酯樹脂。
比較例4：製備多層塑膠卡
用與實施例2相同之方法製備多層塑膠卡，除了使用聚氯乙烯樹脂代替聚酯樹脂。
比較例5：製備多層塑膠卡
用與實施例2相同之方法製備多層塑膠卡，除了使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂代替聚酯樹脂。
比較例6：製備多層塑膠卡
用與實施例2相同之方法製備多層塑膠卡，除了使用聚碳酸酯樹脂代替聚酯樹脂。
實驗例：量測由實施例及比較例所得到之多層塑膠卡的特性
由實施例及比較例所得到之樹脂層或多層塑膠卡之特性的量測及其結果分別如下文所示。
1.印刷相容性(Printing compatibility)
1-1.表面張力(Surface tension)
對於由實施例1及比較例1中得到之樹脂層，使用具有如下列表2之達因值(dyne value)之達因墨水筆(dyne ink pen)，在等待4秒鐘後，根據下列標準觀察樹脂層以計算表面張力，且結果如下列表2所示。
○：筆墨(pen ink)形狀維持完整
△：筆墨形狀些微變形
×：筆墨形狀完全變形
表2 計算實施例1及比較例1之表面張力的結果
Figure 104135731-A0305-02-0026-3
如表2所示，其證實對於上述38mN/m之達因值(為得到印刷相容性之最小需求)，實施例1之聚酯樹脂層所展現的表面張力相近於或更佳於比較例1之聚氯乙烯(PVC)樹脂層。
1-2.油墨黏著特性
將實施例1及比較例1得到之樹脂層置入一平版印刷機(offset printer)、一絲絹網(silk screen)、與一3D印刷機(3D printer)。經印刷後，利用十字型刮刀刀片(cross hatch cutter(No230)knife blade(11排))在印刷油墨上製作100個刻度標記(scale mark)，其寬度及長度之間隔為1毫米，當一黏著膠帶(adhesive tape)黏上及隨後撕下時進行膠帶剝離試驗(tape peeling test)以量測分離的刻度標記的數量，其結果如下列表3所示。
Figure 104135731-A0305-02-0026-4
Figure 104135731-A0305-02-0027-5
如表3所示，其證實於平版印刷、絲網印刷、與數位印刷三種模式中，實施例1之聚酯樹脂層中分離的刻度標記的數量都顯著少於比較例1之聚氯乙烯(PVC)樹脂層。
因此，證實實施例1之聚酯樹脂層相較於比較例1之聚氯乙烯(PVC)樹脂層可具有較強之黏著特性。
1-3霧度值
利用由實施例1及比較例1中得到之樹脂層，根據ASTM D1003-00標準製備樣本(specimen)，利用一霧度計(haze meter)量測霧度值，其結果如下列表4所示。
Figure 104135731-A0305-02-0027-6
如表4所示，其證實雖然實施例1之聚酯樹脂層表現出0.8%之霧度值，且比較例1之聚氯乙烯(PVC)樹脂層表現出1.2%之霧度值(高於實施例1)，但相較於比較例1之聚氯乙烯(PVC)樹脂層，實施例1之聚酯樹脂層可具有較優異的耐滲透性(permeation resistance)。
2.耐熱性
將由實施例1及比較例1中得到之樹脂層衝(punch)出寬度85.5毫米及長度54毫米之尺寸以製備樣本，且使其處於具有下列表5之溫度的恆溫溼器(thermo-hygrostat)內3小時，隨後量測多層塑膠卡中維持接觸狀態之接觸側邊的數量以及變形高度(modified height)，其結果如下表5所示。
Figure 104135731-A0305-02-0028-7
如表5所示，其證實在實施例1之多層塑膠卡的例子中，儘管溫度從80℃上升至100℃，接觸側邊的數量及變形高度並沒有改變，而在比較例1之多層塑膠卡的例子中，當溫度從80℃上升至100℃時，接觸側邊的數量下降且變形之高度上升，因此塑膠卡的外觀產生顯著的變化。
因此證實實施例1之多層塑膠卡相較於比較例1具有較優異的耐熱，性。
3.黏著強度
3-1.於乾燥條件下之黏著強度
將由實施例1及比較例1中得到之樹脂層衝出寬度85.5毫米及長度54毫米之尺寸以製備樣本，量測衝出部分的上升高度，其結果如下表6所示。
另外，將由實施例2至實施例4及比較例4至比較例6中得到之多層塑膠卡衝出寬度85.5毫米之及長度54毫米之尺寸以製備樣本，量測衝出部分的上升高度，其結果如下表6所示。
Figure 104135731-A0305-02-0029-8
如表6所示，在黏合同樣材料的實施例1及比較例1之多層塑膠卡中， 並未觀察到衝出部分的上升高度，因此證實於乾燥條件下之黏著強度非常強。
另外，關於不同材料之間的黏合，在實施例2至實施例4之多層塑膠卡中，並未觀察到衝出部分的上升高度，類似於同樣材料之間黏合時的情況，因此其於乾燥條件下具有優異的黏著強度。然而，於比較例4至比較例6之多層塑膠卡中觀察到衝出部分的上升高度，因此其於乾燥條件下之黏著強度相對較低。
因此，雖僅使用熱處理疊層製程而未使用獨立的黏著劑，證實各實施例之多層塑膠卡在不同的材料之間以及在同樣的材料之間都於乾燥條件下展現優異的黏著特性。
3-2.於潮濕條件下之黏著強度
將由實施例1及比較例1中得到之樹脂層衝出寬度85.5毫米之及長度54毫米之尺寸以製備樣本，且將其浸入60℃之水箱(water tank)中5分鐘，隨後量測衝出部分的水分吸收高度(moisture absorbed height)，其結果如下列表7所示。
另外，將由實施例2至實施例4及比較例4至比較例6中得到之多層塑膠卡衝出寬度85.5毫米及長度54毫米之尺寸以製備樣本，且將其浸入60℃之水箱中5分鐘，隨後量測衝出部分的水分吸收高度，其結果如下列表7所示。
Figure 104135731-A0305-02-0030-18
Figure 104135731-A0305-02-0031-10
如表7所示，在黏合同樣材料的實施例1及比較例1之多層塑膠卡中，並未觀察到衝出部分的水分吸收高度，因此證實於潮濕條件下之黏著強度非常強。
另外，關於不同材料之間的黏合，在實施例2至實施例4之多層塑膠卡中，並未觀察到衝出部分的水分吸收高度，類似於同樣材料之間黏合時的情況，因此其於潮濕條件下具有優異的黏著強度。然而，於比較例4至比較例6之多層塑膠卡中觀察到衝出部分的水分吸收高度，因此其於潮濕條件下之黏著強度相對較低。
因此，雖僅使用熱處理疊層製程而未使用獨立的黏著劑，證實各實施例之多層塑膠卡在不同的材料之間以及在同樣的材料之間都於潮濕條件下展現優異的黏著特性。
3-3.聚酯樹脂層之間黏合的剝離強度
根據國際標準ISO/IEC 7810之ISO 10373-1，利用實施例1中所製備之聚酯樹脂，製備100微米厚度之聚酯樹脂層以及150微米厚度之聚酯樹脂層，並以下列表8中之溫度藉熱壓貼合(thermal lamination)將其接合，隨後將疊層切割成 寬度10毫米以及長度150毫米，當100微米厚度之聚酯樹脂層與150微米厚度之聚酯樹脂層被垂直拉伸分開時藉抗張強度(tensile strength)計算剝離強度，其結果如下列表8所示。
Figure 104135731-A0305-02-0032-11
如表8所示，其證實於聚酯樹脂層之間展現出57N/mm或以上之高剝離強度，且隨著熱壓貼合溫度上升，聚酯樹脂層之間的黏著強度也逐步上升。
3-4.樹脂層與強化層之間黏合的剝離強度
根據國際標準ISO/IEC 7810之ISO 10373-1，將實施例1中所製備之聚酯樹脂與強化層藉熱壓貼合以使其接合，強化層具有250微米厚度並包括下列表9之材料，隨後將疊層切割成寬度10毫米以及長度150毫米，當樹脂層與強化層被垂直拉伸分開時藉抗張強度計算剝離強度，其結果如下列表9所示。
根據國際標準ISO 10373-1，將比較例1至比較例3所製備的樹脂層分別與強化層藉熱壓貼合以使其接合，強化層具有250微米之厚度並包括下列表9之材料，隨後將疊層切割成寬度10毫米以及長度150毫米，當樹脂層與強化層被垂直拉伸分開時藉抗張強度計算剝離強度，其結果如下列表9所示。
表9 計算樹脂層與強化層之間黏合的剝離強度的結果
Figure 104135731-A0305-02-0033-12
如表9所示，當與不同種類的材料例如木材、織品、與韓紙黏合時，實施例1之聚酯樹脂層相較於比較例1至比較例3之樹脂層展現出較高的剝離強度。
因此，證實了實施例之聚酯樹脂層對於用作卡片材料之不同種類的材料有較強的黏著強度，藉此可具有優異的耐久性。
4.撓曲強度(Flexural strength)
4-1.彎曲強度(Bending strength)
將由實施例1及比較例1中得到之10個多層塑膠卡，各自衝出寬度85.5毫米及長度54毫米之尺寸以製備樣本，根據國際標準ISO/IEC 7816-1，利用卡片彎曲測試器(card flex tester)以下列表10之重複次數於10毫米之寬度方向上以及於20毫米之長度方向上以30次/min的速度施力至樣本，隨後觀察是否產生變形(裂痕)並以以下規格計算彎曲強度，其結果如下列表10所示。
○：無變形
△：部分變形
×：完全變形
Figure 104135731-A0305-02-0034-13
如表10所示，其證實實施例1及比較例1之多層塑膠卡在重複次數為3000次之條件下展現出優異的彎曲強度，而在6000次或以上之條件下，相較於比較例1之多層塑膠卡，實施例1之多層塑膠卡的變形程度較小，因此展現出較優異的彎曲強度。
因此，證實了實施例1之多層塑膠卡的耐久性優於比較例1。
4-2.扭曲強度(Torsional strength)
將由實施例1及比較例1中得到之5個多層塑膠卡，各自衝出寬度85.5毫米及長度54毫米之尺寸以製備樣本，根據國際標準ISO/IEC 7816-1，利用卡片彎曲測試器以下列表11之重複次數以及±15°以30次/min的速度施力至樣本，隨後觀察是否產生變形(裂痕)並以以下規格計算扭曲強度，其結果如下列表11所示。
○：無變形
△：部分變形
×：完全變形
Figure 104135731-A0305-02-0035-14
如表11所示，其證實實施例1及比較例1之多層塑膠卡在重複次數為3000次之條件下展現出優異的扭曲強度，而在6000次或以上之條件下，相較於比較例1之多層塑膠卡，實施例1之多層塑膠卡的變形程度較小，因此展現出較優異的扭曲強度。
因此，證實了實施例1之多層塑膠卡的耐久性優於比較例1。
5.耐化學性
利用由實施例1、比較例2、與比較例3中所得到之多層塑膠卡，製備2毫米x 10毫米x 40毫米之樣本，在60℃下將其與下列表12之居家用品(household good)接觸20小時，隨後確認外觀以觀察是否產生變形，其中利用以下規格計算耐化學性，其結果如下列表12所示。
另外，在60℃下將樣本與下列表13之化學物質(chemicals)接觸4小時，隨後確認外觀以觀察是否產生變形，其中利用以下規格計算耐化學性，其結果如下列表13所示。
○：無變形
△：部分變形
×：完全變形
Figure 104135731-A0305-02-0036-15
Figure 104135731-A0305-02-0036-16
Figure 104135731-A0305-02-0037-17
如表12所示，實施例1之多層塑膠卡並未因多種居家用品而變形，因此相較於比較例2與比較例3之多層塑膠卡展現出較優異的耐化學性。
此外，如表13所示，其證實即使與多種化學物質相接觸，實施例1之多層塑膠卡相較於比較例2與比較例3之多層塑膠卡展現出相近或更佳的耐化學性。
因此，實施例之多層塑膠卡對於居家用品及化學物質具有優異的耐久性，故能良好應用於現實生活中。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (16)

  1. 一種多層塑膠卡，包括至少一聚酯樹脂層，其包括一聚酯樹脂，該聚酯樹脂包括一二元醇成分之一殘留物以及一二羧酸成分(dicarboxylic acid component)之一殘留物，其中該二元醇成分之該殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇(isosorbide)，該多層塑膠卡另包括一強化層或一印刷層，該強化層包括至少一選自由熱塑性樹脂、金屬、木材、織品以及紙所組成之群組，而該印刷層包括一印刷材料，其中該至少一聚酯樹脂層係黏合至該強化層或該印刷層之至少一側，其中該強化層或該印刷層與該聚酯樹脂層之間之黏合的剝離強度根據國際標準ISO 10373-1為30N/mm至80N/mm，其中該強化層或該印刷層與該至少一聚酯樹脂層在沒有黏著劑的情況下直接黏合，以及其中該至少一聚酯樹脂層之全部厚度對該強化層之全部厚度的比為0.3：1至5：1。
  2. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中該至少一聚酯樹脂層包括一疊層，且該疊層包括二個或多個依序黏合的該聚酯樹脂層。
  3. 如請求項2所述之多層塑膠卡，其中在該疊層中之該等聚酯樹脂層之間的黏合的剝離強度根據國際標準ISO 10373-1為50N/mm或以上。
  4. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中該聚酯樹脂層另包括一不平整之聚酯樹脂層，且在該不平整之聚酯樹脂層之至少一側上具有一最大突起高 度，該最大突起高度為0.5微米至20微米。
  5. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中該多層塑膠卡的厚度為600微米至1000微米。
  6. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中該聚酯樹脂層的厚度為10微米至350微米。
  7. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中該聚酯樹脂層之霧度值根據ASTM D1003-00所量測為0.5%至1.0%。
  8. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中在該聚酯樹脂中，該二元醇成分之莫耳數對該二羧酸成分之莫耳數的比為1.1至2。
  9. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中該聚酯樹脂包括二元醇成分殘留物以及芳香族二羧酸成分殘留物，該二元醇成分等殘留物包括0.1mol%至85mol%之異山梨醇、5mol%至60mol%之1,4-環己烷二甲醇以及剩餘含量之其他二元醇。
  10. 如請求項9所述之多層塑膠卡，其中在該二元醇成分中，1,4-環己烷二甲醇之莫耳數對異山梨醇之莫耳數的比為0.1至0.9。
  11. 如請求項9所述之多層塑膠卡，其中在該二元醇成分中，其他二元醇之莫耳數對異山梨醇之莫耳數的比為0.1至0.9。
  12. 如請求項9所述之多層塑膠卡，其中在該二元醇成分中，其他二元醇之莫耳數對1,4-環己烷二甲醇之莫耳數的比為0.5至2。
  13. 如請求項1所述之多層塑膠卡，其中一包括一聚酯樹脂層的表面層係形成於該多層塑膠卡之至少一最外側上，且該聚酯樹脂層具有30微米至200微米之一厚度。
  14. 如請求項13所述之多層塑膠卡，另包括一強化層、一印刷層或上述之混和設置於該多層塑膠卡內，該強化層包括至少一選自由熱塑性樹脂、金屬、木材、織品以及紙所組成之群組，而該印刷層包括一印刷材料。
  15. 如請求項14所述之多層塑膠卡，其中該多層塑膠卡包括：一強化層，包括至少一選自由熱塑性樹脂、金屬、木材、織品以及紙所組成之群組；一印刷層，包括一印刷材料且形成於該強化層之至少一側上；以及一表面層，包括一聚酯樹脂層且形成於該印刷層之一側上並與該強化層相反設置，該聚酯樹脂層具有30微米至200微米之一厚度。
  16. 如請求項15所述之多層塑膠卡，另包括至少一聚酯樹脂層設於該強化層與該印刷層之間、設於該印刷層與該表面層之間、或者同時設於該強化層與該印刷層之間以及該印刷層與該表面層之間。
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