Материалы для изготовления пластиковых карт. Серия «Производство пластиковых карт». Выпуск 3-й
дилось искать материалы, которые подошли бы для их задач, среди продуктов, разработанных и производимых для других применений, самим подбирать краски, проектировать и заказывать специализированное оборудование. В настоящее время в ассортименте ведущих химических и электронных предприятий присутствуют материалы и компоненты специально разработанные для производства пластиковых карт. Благодаря техническому прогрессу, в пластиковых постоянно появляются новые элементы, для изготовления которых соответственно, требуются новые материалы и комплектующие. В данной брошюре предпринята попытка в систематической форме изложить сведения о всех материалах и компонентах, которые в настоящее время применяются в производстве пластиковых карт. Для того, чтобы помочь производителям карт, не владеющим парком оборудования полного цикла, расширить ассортимент выпускаемых карт, появились фабрики специализирующиеся на изготовлении заготовок карт с магнитной полосой и кавитетами для чип-модулей, пластиков с покрытиями для цифровой печати, преламов и других полуфабрикатов. По этой причине, ниже также будут описаны популярные полуфабрикаты для изготовления пластиковых карт. В связи с тем что самым популярным для изготовления карт остается ПВХ, наиболее подробно будут рассмотрены свойства этого полимера, и вспомогательных материалов предназначенных для изготовления ПВХ карт.
1. Основа карты
Основа пластиковых карт обычно изготавливается из полимерных материалов. Напомним, что полимеры – это вещества, состоящие из мономерных молекулярных звеньев, соединённых в длинные макромолекулы прочными химическими или координационными связями. Полимеры подразделяются на неорганические и органические, природные и искусственные, аморфные и кристаллические, реактопласты и термопласты. Для пластиковых карт, наиболее важна последняя категория.
В строении полимера можно выделить мономерное звено – повторяющийся структурный фрагмент, включающий несколько атомов, например, мономер ПВХ C2H3Cl, являющийся «кирпичиком» длинных макромолекул, которые имеет вид ( – СН2—CHCl – ). Последние могут также упрощенно обозначаться как [C2H3Cl] n.
Мономер ПВХ (-СН2—CHCl-), и состоящая из таких мономеров макромолекулярная цепочка [900igr.net].
Молекулярная структура полимеров может быть линейная, разветвленная с поперечными связями, или сетевая – с большим количеством поперечных связей. Наличие поперечных связей придает полимерам жесткость и хрупкость – свойства, которые у них сохраняются или усиливаются при нагреве. Полимеры с такими свойствами называют реактопластами. При нагревании реактопласты остаются относительно твердыми, и не могут быть подвергнуты переработке без химической деградации. Наиболее распространенные реактопласты производятся на основе фенолформальдегидных, полиэфирных, эпоксидных и карбамидных смол (например, углеволокно, гетинакс). Реактопласты обычно содержат большие количества наполнителя – стекловолокна, сажи, мел, окись кремния и др.
Молекулярная структура полимеров [SOPROTMAT.RU]
В отличие от реактопластов, термопласты имеют линейную или разветвленную структуру – благодаря чему размягчаются при нагревании и вновь затвердевают при охлаждении. Такое свойство полимеров называется термопластичностью, а сами полимеры – термопластичными, или как сказано выше, термопластами. Термопластичные полимеры можно не только размягчать, но и растворять, так как соединяющие в них молекулы связи Ван-дер-Ваальса легко рвутся под действием реагентов.
Наглядной макромоделью полимера с линейной структурой может служить, например, эластичный войлок, состоящий из спрессованных волокон шерсти, наподобие того, как полимер состоит из длинных макромолекул. К термопластам относятся поливинилхлорид, полиэтилен, полистирол, поликарбонат и др.
Высокомолекулярные соединения, молекулы которых содержат несколько типов повторяющихся группировок, называют сополимерами или гетерополимерами.
Одной из основных характеристик полимеров также является температура стеклования, при которой̆ полимер при нагревании переходит из стеклообразного состояния в вязко-текучее и приобретает признаки вязкой̆ жидкости.
1.1. Поливинилхлорид
Поливинилхлорид (ПВХ, PVC) остается наиболее используемым материалом в индустрии пластиковых карт благодаря своим уникальным физическим свойствам и длительной истории применения. Поэтому в настоящей главе наиболее подробно будут описаны свойства именно этого материала.
Название полимера ПВХ (сокращение от поливинилхлорид), в настоящее время широко употребляется для обозначения различных материалов содержащих этот полимер лишь в качестве одного из компонентов. ПВХ в своем составе хлор (порядка 57% веса), химически стоек, не токсичен, наличие хлора делает его негорючим. Чистый ПВХ по своей природе хрупкий материал, особенно при пониженных температурах. По этой причине на практике смешивают расплавленный ПВХ с пластификаторами, добавляя