制備箔復合材料和卡片體的方法

專利名稱：制備箔復合材料和卡片體的方法
制備箔復合材料和卡片體的方法本發明涉及制備箔復合材料的方法，特別是制備用作卡片體、優選為便攜式數據載體的卡片體的層的箔復合材料的方法，以及制備卡片體的相應方法。當制備卡片體、特別是用于便攜式數據載體的卡片體例如芯片卡片(Chipkarte)時，將幾個置于彼此之上的塑料箔相互層壓，從而產生穩定和抗斷卡片體。為改善這種卡片體的機械性質，有利的是在層壓法的范圍內使用熱塑性弾性體的箔，特別是基于氨基甲酸こ酯的熱塑性弾性體。這些箔是格外彈性的并且可以顯著改善卡片結構的抗斷強度。在公開出版物EP O 430282 A2中，描述了形狀為多層身份證的卡片體，在該卡片中熱塑性弾性體的ー層各自提供在卡片芯和相應覆蓋箔之間。當制備卡片體時，證實了在層壓法范圍內很難對熱塑性弾性體的箔進行加工。由于它們的高弾性，箔非常柔軟。而且，這樣的箔在室溫范圍內具有低玻璃化轉變點，使得它們具有粘合性質。當堆疊箔時將導致堵塞，由此堆疊中的箔難以揀出和運輸。為了當將這樣的箔與其它材料層壓時達到足夠的粘合硬度(Verbindungssteifigkeit),另外需要達到各種其它材料的玻璃化轉變點。由于該玻璃化轉變點通常高于熱塑性弾性體的熔點，這將頻繁導致熱塑性弾性體浮起。結果是使用的層壓機器必須頻繁清潔。可能甚至鄰接熱塑性弾性體的箔也開始流動，因此位于其上的設計印刷(Layout-Druck)變形。可以在低溫進行層壓，由此防止箔的浮起。但是，此時一般達不到足夠良好的層壓粘合。在文獻EP O 384 252 BI中，顯示了多個層的箔復合材料，從而中間層由熱塑性彈性體形成。該層鄰接熱塑性塑料的層。當制備復合材料時，在形成中間層的箔上施用其它層，例如通過共擠出施用。從DE 100 57 231 Al得知使用共擠出復合箔的多層層壓卡片體的構造。可以對共擠出的復合箔進行處理，使得由熱塑性弾性體(TPE)形成的彈性層排列在耐熱形變(warmeformbestandig)材料的兩層之間。該文獻通常指出了，共擠出理論上允許具有不同軟化溫度和粘度的材料粘合，兩種材料的粘度比可以大于3。該文獻未對材料組合提供任何更為精確的說明。本發明的目的是制備箔復合材料，其中將具有顯著不同材料性質的材料組合，在制備卡片體的范圍內箔復合材料容易加工并且使得以此制備的卡片體具有改善的機械性質。該目的由根據權利要求I和/或權利要求8的方法和/或由相應制備的箔復合材料和/或卡片體實現。本發明的其它改進由從屬權利要求限定。在根據本發明通過共擠出方法制備箔復合材料的方法中，將以使得形成箔復合材料的方式結合至少ー個包含熱塑性弾性體的塑料的第一塑料熔體和至少ー個不含熱塑性弾性體的塑料的第二塑料熔體。該復合材料包含ー個或幾個具有不含熱塑性弾性體的塑料的外部第一層，ー個或幾個具有包含熱塑性弾性體的塑料的中間第二層和ー個或幾個具有不含熱塑性弾性體的塑料的外部第三層。作為本申請中間層或中間兩層的塑料，使用基于 氨基甲酸こ酯的熱塑性弾性體。本申請的該塑料表示與第一和第三層的第二塑料在軟化溫度和粘度方面顯著不同的熱塑性弾性體。
根據本發明，箔復合材料通過簡單生產方法產生，其中箔復合材料可以在稍后加エ的范圍內較好地進行處理以制備卡片體。如下實現，ー個或幾個包含熱塑性弾性體的中間層涂布有ー個或幾個不含有任何熱塑性弾性體組分的塑料的外層，因此比中間層硬。外層通過使用適當材料，這可以使得復合材料也在較高溫度達到良好的層壓能力以及非粘連性質。通過使用其中與上述公開出版物EP O 384 252 BI不同的共擠出方法，所有的塑料在離開相應擠出機的寬縫噴嘴之前以熔融狀態結合，實現復合材料的簡單和有效的生產。在根據本發明的方法的特別優選的實施方式中，塑料使用至少ー種第二塑料熔體聚合物材料，特別是熱塑性材料，優選為聚酯或聚酯混合物(MiSChung)。這意味著在形成的箔復合材料中，第一和/或第三層包含相應的聚合物材料或熱塑性材料。在特別優選的變型中，作為材料使用第一和/或第三層聚碳酸酯或共聚酷，特別是聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酯，或聚碳酸酯與ー種或多種其它聚酯的混合物。剛提及的材料確保箔復合材料的良好的硬度和良好的層壓能力。原則上作為中間第二層(ー個或多個)的塑料，使用基于氨基甲酸こ酯的熱塑性弾性體。根據應用情況，中間層可以使用純熱塑性弾性體或也可以使用熱塑性弾性體和其它塑料材料的混合物。例如ー個或多個第二層可以包含聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酷，并且具有基于氨基甲酸こ酯的熱塑性弾性體的含量，該含量特別為15%至35%或為50%至75%。·優選地作為本申請的中心第二層，使用聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酷，其熱塑性弾性體含量為50%至75%，由此在中心層的兩側上各自鄰接聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酯的第二層，其中第二層的熱塑性弾性體含量為15%至35%。如果可用，也存在下述可能性，即存在純熱塑性弾性體的中心第二層，其中擠出粘合劑的層分別鄰接于該中心第二層的兩側，所述粘合劑用干與各外部第一或第三層粘合。在根據本發明方法的進ー步的實施方式中，所述ー個或幾個第一和/或第二和/或第三層可以是透明的和/或有色的。在優選的變型中，ー個或幾個第二層是UV-穩定化的或本身UV-穩定的，由此ー個或幾個第二層優選為脂族類型的基于氨基甲酸こ酯的熱塑性弾性體。與芳族類型相比，這些類型較為UV-穩定。在進ー步的變型中，作為ー個或幾個第二層的材料優選地使用基于氨基甲酸こ酯的熱塑性弾性體，其撕裂伸長根據DIN 53504為至少300%。具有上述材料的箔復合材料的卡片體在穩定性和抗斷強度方面具有特別良好的性質。在根據本發明方法的進ー步變型中，形成了箔復合材料，其ー個或幾個第二層的肖氏A硬度為90或更高和肖氏D硬度為50或更高，或其ー個或幾個第二層的肖氏A硬度為95或更低和肖氏D硬度為50和更低。當作為ー個或幾個第一和第三層的材料吋，使用聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酷，作為ー個或幾個第二層的熱塑性弾性體，優選地使用肖氏A硬度為50至95和肖氏D硬度為35至50的材料。當用于ー個或幾個第一和第三層時，使用聚碳酸酷，ー個或幾個第二層優選地包含肖氏A硬度為90至98和肖氏D硬度為50至70的材料。在箔復合材料的生產中，已證實在200° C或更高、特別是在230° C或更高的集體溫度(Massetemperatur)進行共擠出方法是特別有利的。在進ー步的實施方式中，箔復合材料通過生產方法形成，其中所述箔復合材料的ー個或幾個第二層的總厚度為20 μ m至100 μ m,特別是為30 μ m至60 μ m，由此箔復合材料的總厚度優選為50 μ m至350 μ m,特別是為100 μ m至300 μ m。這些厚度確保在箔復合材料加工過程中箔復合材料的足夠穩定性并進一歩得到包含該箔復合材料的卡片體的良好材料性質。除了以上描述的方法之外，本發明進一歩包含使用該方法制備的箔復合材料。本發明進一步涉及制備卡片體的方法，特別是制備便攜式數據載體的卡片體的方法，其中箔復合材料使用根據本發明的上述方法制備或提供這樣的箔復合材料，并且其中包含至少ー層箔復合材料的塑料的多個層彼此層壓在一起。良好的層壓粘合在本申請通過在以下溫度進行層壓實現，所述溫度為120° C至200° C，特別為125° C至190° C，優選為130° C至180° C，特別優選為130° C至140° C或為175° C至185° C。層壓過程中的壓カ優選為10巴至60巴，例如在50巴。當使用具有聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酯的外 層的箔復合材料時，層壓優選地在130° C至140° C的溫度在50巴的壓カ進行。當使用具有聚碳酸酯的外層的箔復合材料時，層壓優選地在175° C至180° C的溫度在50巴的壓カ進行。優選地，層壓在加熱位置和冷卻位置進行，由此加熱位置的壓カ特別為10巴至40巴(100N/cm2 至 400N/cm2)，優選為 12. 5 巴至 35 巴(125N/cm2 至 350N/cm2)。相反，在冷卻位置的壓カ優選為20巴至70巴(200N/cm2至700N/cm2)，特別優選為25巴至60巴(250N/cm2至600N/cm2)。加熱位置和/或冷卻位置的層壓時間各自優選為13min至25min。在卡片體的生產方法的特別優選的實施方式中，當層壓各層時，覆蓋層的至少ー個、特別是兩個覆蓋層都包含箔復合材料。該變型的優點是，當使用根據本發明的箔復合材料時，卡片體的基礎結構無須改變，而僅是覆蓋箔(Overlay-Folien)必須由復合材料替代。在生產方法的進ー步優選的變型中，箔復合材料的ー個或幾個外部第一和/或第三層包含與下述層相同的材料，所述層當層壓卡片體時與外部第一和/或第三層的ー個層粘合。據此實現具有卡片體的剰余層結構的箔復合材料的非常良好的熔接。除了上述生產方法以外，本發明進一歩包括卡片體，特別是用于便攜式數據載體的卡片體，其包含多個彼此層壓其上的層，由此卡片體使用該生產方法制備。以下將參考附圖
詳細描述本發明的實施方式。附圖如下描述圖I使用根據本發明的方法的第一變型獲得的箔復合材料的層結構；圖2使用根據本發明的方法的第二變型獲得的箔復合材料的層結構；圖3使用根據本發明的方法的第三變型獲得的箔復合材料的層結構；圖4使用根據本發明的方法的第四變型獲得的箔復合材料的層結構；圖5卡片體的層結構，包括使用根據本發明的方法制備的箔復合材料的層；和圖6根據本發明的卡片體的層結構的特別優選的變型。以下描述的箔復合材料的所有實施方式的特征在于，它們通過共擠出方法制備，其中単獨的塑料熔體在離開用于擠出的寬縫噴嘴之前結合。這里在共擠出方法中，ー個或幾個包含熱塑性弾性體(以下也可使用標準縮寫TPE)的材料的熔體與一個或幾個不含TPE的較硬塑料材料的熔體以得到下述復合材料的方式粘合，該復合材料包括ー個或幾個包含TPE的中間層和一個或幾個不含TPE的較硬材料的鄰接外層。
圖I顯示使用根據本發明的共擠出方法獲得的箔復合材料的第一實施方式。材料包含上部外層LI、單個中間層L2和下部外層L3。中間層L2包含開始提及的熱塑性弾性體的塑料，由此使用特別是基于氨基甲酸こ酯(以下也可使用標準縮寫TPU)的熱塑性弾性體。但是，本申請的TPU也表示其它熱塑性弾性體，該熱塑性弾性體由于它們與TPU相當的物理性質也針對中間層L2被討論，所述熱塑性弾性體與外層LI、L3的塑料在它們的軟化溫度和粘度方面具有顯著差異。用于中間層L2的熱塑性弾性體在下文也概要地稱為TPE/TPU。相反，外層LI和/或L3由不含熱塑性弾性體的塑料形成，由此配置塑料，使得當用于制備便攜式數據載體的卡片體的后一エ藝時，其也能夠在較高的溫度被層壓并且具有高于層L2的材料的硬度。而且,為了更好地加工,材料應該是非粘連(nicht blockend)的。優選地作為層LI和/或L3的材料，使用聚酯或共聚酷。特別是優選地使用聚碳酸酷(以下也稱為PC)，或聚對苯ニ甲酸こニ酯共聚酯(以下也可使用標準縮寫PETG)或聚碳酸酯和一種或幾種其它聚酯的共混物(Blend)(以下也稱為PEC)。優選地，層LI和L3包含相同材料。但是，如果可使用，也存在下述可能性，即層LI的材料和層L2的材料可通過添加劑彼此相異，例如層LI可以是透明的，而層L3由于添加了添加劑而不再透明，并且例如是白色的。圖I的層結構的總厚度優選為50 μ m至350 μ m，特別為100 μ m至300 μ m。中間層L2的優選厚度為20 μ m至100 μ m,優選為30 μ m至60 μ m。圖2顯示使用根據本發明的方法獲得的箔結構的第二實施方式。箔結構再次包含一個單獨的熱塑性弾性體的中間層L2，特別是TPU的中間層L2。與圖I的實施方式相反，在中間層L2的兩側各自都提供了兩個外層LlOl和L102或L301和L302。這些層由此包含不含熱塑性弾性體的材料，特別是包含PETG或PC或PEC。所有的層L101、L102、L301和L302可以包含相同的塑料或不同的塑料，可能包含不同添加剤。圖2的箔結構的總厚度優選為60 μ m至350 μ m,特別是為100 μ m至300 μ m。層L2的優選厚度為20 μ m至100 μ m，特別是為30μπι至60μπι。在優選的實施方式中，用于圖I或圖2的箔結構的層L2的TPE/TPU塑料的類型取決于箔復合材料中外層的聚合物類型。因此更為有利的是，當對于外層使用較為溫度-穩定的材料例如PC時，對于中間層也應使用較硬和較為溫度-穩定的材料TPE/TPU類型。在PETG的外層的情況下，優選地使用肖氏硬度為肖氏A等于50至95或肖氏D等于35至50的TPE/TPU塑料，由此在共擠出過程中的集體溫度優選為約200° C。當PC用作外層的材料時，對于中間層優選地使用肖氏硬度為肖氏A等于90或98或肖氏D等于50至70的TPE/TPU塑料，由此當共擠出時，集體溫度應該優選為235° C。在前述實施方式中，純TPU/TPE塑料或這些塑料的混合物用于中間層L2。在進ー步的實施方式中為改善共擠出方法，不使用純TPE/TPU層，而是將僅具有預定TPU含量的塑料混合物用作中間層(ー個或多個)。層結構的這種實施方式如圖3所示。在該箔結構中，外層LI和L3包含PETG,可能包含抗粘連(antiblockierend)添加劑或使得層能夠產生激光(die Schicht laserbar einstellen)的添加劑。并非一個中間層L2,圖3的層結構現在包含三個中間層L201、L202和L203。如上提及，用于該層的材料不再是純TPE/TPU塑料，而是具有TPU含量的塑料混合物。在特別優選的變型中，層L201是具有約15%至35%TPU含量的PETG層。層L202也是具有約50%至75%TPU含量的PETG層。同樣對于層L203，使、用PETG塑料，這類似于層L201，其也具有約15%至35%的TPU含量。圖4顯示層結構的其它變型，該層結構確保用于中間層的TPU塑料和外層的塑料之間經由擠出粘合劑 的良好粘合。圖4的實施方式包括含有純TPU塑料的單個中間層L2以及兩個外層LI和L3，其中兩個外層LI和L3包含PETG、可能含有的抗粘連添加劑或使得材料能夠產生激光的添加剤。為將TPU層L2與外層LI和L3粘合，適宜的擠出粘合劑用于共擠出方法的范圍內，所述粘合劑作為層LI和L2和/或層L2和L3之間的中間層L4被引入。根據前述實施方式的相應方法制備的箔復合材料用于制備便攜式數據載體的卡片體、特別是芯片卡片。通過使用本申請的熱塑性弾性體，得到卡片體的高柔韌性和耐裂強度，由此進一歩通過在復合材料中將TPE/TPU材料與能被層壓并且較硬的外部材料結合，確保在層壓法的范圍內得到具有非常良好加工性的材料。圖5示意性地顯示卡片體的優選實施方式，其中在層壓法的范圍內引入了上述箔復合材料。在圖5中，箔復合材料的層用參考數字I表示。這里在卡片體中，將兩層箔復合材料作為覆蓋層施用于實際卡片芯K上。卡片芯K可以包括I至7個箔并且包含常規用于數據載體的卡片體的標準材料。這些材料特別地包括PVC、ABS、聚酯、聚碳酸酷、PEC等。各層I的厚度此處落入上述范圍內，即為50μπι至350μπι，特別為100 μ m至300 μ m或100 μ m至200 μ m。作為比較，卡片芯K的厚度為100 μ m至700 μ m,特別為200 μ m至600 μ m。圖5的卡片體通過適宜的層壓方法制備。根據用于外層I的材料，層壓在以下溫度進行，溫度為120° C至200° C，優選為125° C至190° C和特別優選為130° C至180° C。此時的層壓法優選地在加熱位置和在冷卻位置進行，由此在這些位置施用的壓カ落入以上已經限定的范圍內。在10-層層壓結構的情況下，在冷卻位置和加熱位置的層壓時間都優選為13min至25min。圖6再次顯示根據本發明實施方式的卡片體的優選層結構的具體實施方式
。類似于圖5，再次對于外部覆蓋層1，使用根據本發明箔復合材料，其包含TPE/TPU塑料。在兩個覆蓋層I之間放置層結構，其包含當需要時可以省略的顏色層2、具有熱塑性箔的薄層3、具有熱塑性箔的較厚層4以及再次具有熱塑性箔的薄層5。該層5與其它顏色層6鄰接，其它顏色層6也可以類似于顏色層2省略。該結構然后通過下部覆蓋箔I結束。以上描述的本發明的實施方式具有多種優點。在卡片體的生產中，高度彈性的TPU塑料的良好加工性是通過結合進共擠出的箔復合材料而保證的。特別地，通過具有箔復合材料的外層，保證得到足夠的層壓能力和硬度。通過使用共擠出的箔復合材料，卡片體的機械性質得到改善。此時通常如下就已足夠用共擠出的箔復合材料替代兩個最外面的覆蓋箔，如圖5和圖6所示。由此保持卡片體的常規剩余結構。因此以簡單的方式，通過常規生產法的小變型，可以制得具有改善的機械性質的卡片體。
權利要求
1.制備箔復合材料(I)的方法，特別是制備用作卡片體、優選為便攜式數據載體的卡片體的層的箔復合材料(I)的方法，特征在于通過共擠出方法，將以使得形成箔復合材料(I)的方式結合至少一個包含熱塑性彈性體的塑料的第一塑料熔體和至少一個不含熱塑性彈性體的塑料的第二塑料熔體，該箔復合材料(I)包含一個或幾個具有不含熱塑性彈性體的塑料的外部第一層(L1，L101，L102)，一個或幾個具有包含基于氨基甲酸乙酯的熱塑性彈性體的塑料的中間第二層(L2，L201，L202，L203)和一個或幾個具有不含熱塑性彈性體的塑料的外部第三層(L3，L301, L302)。
2.根據權利要求I的方法，特征在于形成了箔復合材料(I)，它的一個或幾個第一和/或第三層(LI，L101，L102，L3，L301，L302)分別包含聚合物材料，特別是聚酯或聚酯的混合物。
3.根據權利要求2的方法，特征在于所述一個或幾個第一和/或第三層(LI，L101,L102，L3，L301, L302)各自包含聚碳酸酯或共聚酯，特別是聚對苯二甲酸乙二酯共聚酯，或聚碳酸酯與一種或幾種其它聚酯的混合物。
4.根據權利要求3的方法，特征在于所述一個或幾個第二層(L2，L201，L202，L203)包含具有基于氨基甲酸乙酯的熱塑性彈性體含量的聚對苯二甲酸乙二酯共聚酯，特別是該含量為15%至35%或為50%至75%。
5.根據前述權利要求中任一項的方法，特征在于形成了箔復合材料(I)，它的一個或幾個第二層(L2，L201，L202，L203)的肖氏A硬度為90或更高且肖氏D硬度為50或更高，或它的一個或幾個第二層(L2，L201，L202，L203)的肖氏A硬度為95或更低且肖氏D硬度為50或更低。
6.根據前述權利要求中任一項的方法，特征在于所述共擠出方法在200°C或更高、特別是在230° C或更高的集體溫度進行。
7.箔復合材料，特征在于所述箔復合材料使用根據前述權利要求中任一項的方法制備。
8.制備卡片體的方法，特別是制備用于便攜式數據載體的卡片體的方法，特征在于根據權利要求I至6中任一項的方法制備箔復合材料(I)或提供這樣的箔復合材料(I)且包含所述箔復合材料(I)的至少一層的塑料的多個層(1，2，...,6)相互層壓在一起。
9.根據權利要求8的方法，特征在于所述層壓在120°C至200° C、特別是125° C至.190° C、優選為130° C至180° C、特別優選為130° C至140° C或為175° C至185° C的溫度進行，所述層壓時的壓力優選為10巴至60巴，特別是等于50巴。
10.根據權利要求8或9的方法，特征在于當層壓各層(1，2，....，6)時，至少一個覆蓋層、特別是兩個覆蓋層都包含所述箔復合材料(I)。
11.卡片體，特別是用于便攜式數據載體的卡片體，其包括多個層壓在彼此之上的層(1,2,...，6)，特征在于所述卡片體使用根據權利要求8至10中任一項的方法制備。
全文摘要
本發明涉及制備箔復合材料(1)的方法，特別是制備用作卡片體、優選為便攜式數據載體的卡片體的層的箔復合材料(1)的方法。根據本發明的方法的特征在于通過共擠出方法，將以使得形成箔復合材料(1)的方式結合至少一個包含熱塑性彈性體的塑料的第一塑料熔體和至少一個不含熱塑性彈性體的塑料的第二塑料熔體。該箔復合材料包含一個或幾個具有不含熱塑性彈性體的塑料的外部第一層(L1，L101，L102)，一個或幾個具有包含熱塑性彈性體的塑料的中間第二層(L2，L201，L202，L203)和一個或幾個具有不含熱塑性彈性體的塑料的外部第三層(L3，L301，L302)。
文檔編號B29C47/00GK102666066SQ201080053160
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者A.布朗, J.里德爾 申請人:德國捷德有限公司