JP4984350B2

JP4984350B2 - カード基材の評価方法

Info

Publication number: JP4984350B2
Application number: JP2001117808A
Authority: JP
Inventors: 宜子中川; 光徳竹田; 徹西岡; 秀記竹松
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: JP2002309068A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャッシュカード，クレジットカード，ＩＣカードに使用されるカード基材の評価方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、クレジットカードは、エンボスが打刻されていた。一方、ＥＴＣ用のＩＣカードは、車載のリーダライタに挿入されたまま使用するため、真夏の炎天下では、７０℃を越える環境下での使用に耐えなければならなかった。
ところが、両者を兼ね備えたマルチユースのＩＣカードの場合には、エンボスを打刻するとともに、耐熱性も要求されるようになってきた。
【０００３】
このため、使用する樹脂材料に対して、実際に耐熱試験を行なって反りを測定し、また、エンボスを打刻してカードへの影響（エンボス打刻による反りや、エンボス高さ）を調べ、規格に合うか否かを評価していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加工の容易性、つまり、エンボス適性を重視すると、耐熱性が悪くなり、両者を同時に満足するカード基材はなかった。
【０００５】
一方、前述した従来の評価方法は、試行錯誤的手法であり、耐熱性やエンボス適性を判断するには、複数回の試験を行なわなければならなかった。また、試験方法や条件によって、判定結果が異なる場合があった。さらに、同じ試験方法を行なった場合でも、条件が異なれば他種のカード基材との結果の比較ができなかった。
【０００６】
本発明の課題は、耐熱性とエンボス適性が共に優れたカード基材とその評価方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、以下のような解決手段を備える。
【０００８】
請求項１の発明は、粘弾性の温度依存性の測定を行い、貯蔵弾性率をε'（Ｐａ）、損失弾性率をε"（Ｐａ）、その比をｔａｎδ＝ε"／ε'とした場合に、下記の条件１，条件２及び条件３に基づいて、７０℃を越える環境下で使用可能な耐熱性があること、及び、下記の条件４，条件５に基づいて、エンボス適性があることを評価するカード基材の評価方法である。
記
（条件１）
主成分の材料の保有するガラス転移点又は軟化点のいずれかを越える測定温度において、ε'がε"を上回り、かつ、測定温度範囲３５℃以下におけるε'の常用対数値が８．５以上、ε"の常用対数値が８．５以下であること。
（条件２）
融点以下の温度範囲において、ｔａｎδの常用対数値が−０．５以下であること。
（条件３）
測定温度におけるε'の常用対数値と、測定温度範囲３５℃以下におけるε'の常用対数値との差が、１以上大きくならないこと。
（条件４）
測定温度範囲３０℃以上におけるｔａｎδの、主成分の材料による、はじめに出る熱的変化のピークの常用対数値が、測定温度範囲３５℃以下での常用対数値より１以上あがっていること。
（条件５）
測定温度範囲３５℃以下でのｔａｎδの常用対数値は、−１．５より小さいこと。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたカード基材の評価方法において、前記粘弾性の温度依存性の測定は、動的粘弾性測定装置を用いて、前記カード基材の断片を引っ張り治具に取り付けた状態で、正弦波振動を与えることにより行なうことを特徴とするカード基材の評価方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、本発明の実施の形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明によるカード基材の実施形態の層構成を示した図である。
このカード基材１０は、粘弾性の温度依存性の測定を行い、貯蔵弾性率をε' 、損失弾性率をε" 、その比をｔａｎδ＝ε" ／ε' とした場合に、７０℃を越える環境下で使用可能な耐熱性を有するための下記の条件１，条件２及び条件３と、エンボス適性を有するための下記の条件４，条件５を満たすようにしたものである。
【００１１】
（条件１）主成分の材料の保有するガラス転移点又は軟化点のいずれかを越える測定温度において、ε' がε" を上回り、かつ、測定温度範囲３５℃以下におけるε' の常用対数値が８．５以上、ε" の常用対数値が８．５以下であること。
（条件２）融点以下の温度範囲において、ｔａｎδの常用対数値が−０．５以下であること。
（条件３）測定温度におけるε' の常用対数値と、測定温度範囲３５℃以下におけるε' の常用対数値との差が、１以上大きくならないこと。
（条件４）測定温度範囲３０℃以上におけるｔａｎδの、主成分の材料による、はじめに出る熱的変化のピークの常用対数値が、測定温度範囲３５℃以下での常用対数値より１以上あがっていること。
（条件５）測定温度範囲３５℃以下でのｔａｎδの常用対数値は、−１．５より小さいこと。
【００１２】
この実施形態のカード基材１０は、厚さ０．２８ｍｍのコア１１と、厚さ０．１０ｍｍのオーバーシート（Ｏ．Ｓ．）１２とを積層したものであり、以下のような材料の異なる４種のサンプル（ａ）〜（ｄ）に対して、動的粘弾性測定装置を用いて、粘弾性を測定して、耐熱性とエンボス適性の評価を行なった。カード基材１０の材質及び試験条件は、以下の通りである。
【００１３】
（カード基材の材質）
サンプル（ａ）
コア＝特殊変性ＰＥＴ５０％＋ポリカーボネイト５０％、
Ｏ．Ｓ．＝特殊変性ＰＥＴ２０％＋ポリカーボネイト８０％
サンプル（ｂ）
コア＝特殊変性ＰＥＴ５０％＋ポリカーボネイト５０％、
Ｏ．Ｓ．＝特殊変性ＰＥＴ８０％＋ポリカーボネイト２０％
サンプル（ｃ）
コア＝特殊変性ＰＥＴ１００％、
Ｏ．Ｓ．＝特殊変性ＰＥＴ２０％＋ポリカーボネイト８０％
サンプル（ｄ）
コア＝特殊変性ＰＥＴ１００％、
Ｏ．Ｓ．＝特殊変性ＰＥＴ８０％＋ポリカーボネイト２０％
【００１４】
（測定の条件）
粘弾性の温度依存性の測定は、縦振動型の動的粘弾性測定装置「Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００」（ＵＢＭ製）を用いて、以下の条件で行なった。
（１）測定法 …動的粘弾性測定( 正弦波)
（２）測定モード …温度依存性
（３）チャック …引っ張り治具
（４）波形 …正弦波
（５）サンプル …幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍ
（６）測定条件 …周波数１０Ｈｚ、温度範囲３０℃〜１５０℃、
昇温速度３℃／ｍｉｎ．、歪１０μｍ（自動制御）
【００１５】
粘弾性の測定結果より、各カード基材のε' ，ε" 及びその比（＝ｔａｎδ，δ＝ε" ／ε' ）の温度依存性が得られた。
図２、図３は、本実施形態によるカード基材の材料別の温度依存性を示すグラフである。
その測定結果を、前述した耐熱性及びエンボス適性の（条件１）〜（条件５）に基づいて、判定した結果は、表１のようになる。
以下、（条件１）〜（条件５）について、詳細に説明する。
【００１６】
（条件１）は、主成分の材料の保有するガラス転移点又は軟化点のいずれかを越える測定温度において、ε' がε" を上回り、かつ、測定温度範囲３５℃以下におけるε' の常用対数値が８．５以上、ε" の常用対数値が８．５以下であることである。
前段の「ガラス転移点又は軟化点のいずれかを越える測定温度」とは、カード基材が柔らかくなる温度の付近ということであり、「ε’がε”を上回り」とは、ε’である弾性項（貯蔵弾性率）が、ε”である粘性項（損失弾性率）を上回る、即ち、弾性項のほうが支配的であるということであり、軟化していても、液状に溶け出した状態ではない、ということを表している。つまり、軟化していても、溶けて流れ出してしまわず、形状をたもっている（カードとして、形状を全く維持できなくならない）、ということである。なお、弾性項と粘性項の比が、１桁よりも小さくなると、カード基材は溶けてしまう。
【００１７】
後段の、「温度測定範囲３５℃以下」とは、常温の使用状況でということであり、「ε' の常用対数値が８．５以上、ε" の常用対数値が８．５以下」とは、弾性が所定の値より高く、粘性が所定の値より低いということである。つまり、常温でカードを使用しているときに、弾性が高くて、粘性が低く、カードの形状が損なわれていない、ということである。ε’とε”のどちらかが急激に落ちていたり、急激に大きくなっていたりすると、カード形状が保たれていないことになる。
【００１８】
そこで、図２，図３の（ａ）〜（ｄ）をみると、ε’が○印、ε”が□印、その比ｔａｎδが△印として、グラフに描かれている。前段の「軟化点を越える温度において」とは、ｔａｎδ（△印）が山になっているところが、軟化し始めたところであるから、それよりも高温側の領域についてみると、ε’（○印）とε”（□印）は、８０℃を少し越えた測定温度で、その次に、１１０℃当たりで急激に落ちて、ｔａｎδ（△印）が上がっている所がある。これは、カード基材が溶け出した状態で、つまり、柔らかくなって、もう少し温度をあげてやると、完全に溶け出す状態である。
この間で、柔らかくなってしまっても、この間でどうなっているのかを見てやる。「ε’がε”を上回り」であるから、○印のほうが□印よりも上にあれば、よい、つまり、８５〜１１０℃までの間で、ε’がε”を上回っていればよい。また、３５℃以下を見ると、ε’が８．５よりも上で、ε”が８．５よりも下にきていれば、常温である程度、硬さがあり、カードとして使えることになる。
従って、この条件１は、サンプル（ａ）〜（ｄ）の全てが満たしているので、表１の▲１▼では、全て○の評価を与えている。
【００１９】
（条件２）は、融点以下の温度範囲において、ｔａｎδの常用対数値が−０．５以下であることである。
「融点以下の温度範囲」、カード基材が溶けるまでの範囲において、ｔａｎδの常用対数値が−０．５以下である。ｔａｎδがピークのところで、カード基材は、柔らかくなる。軟化温度を過ぎても、−０．５以下ということは、弾性項が粘性項よりも大きくて、溶け出していないということである。これが逆転すると、粘性項が大きくなり、柔らかくなった状態で弾性（反発）がなくなり、メルトダウンしてしまう。つまり、この条件は、軟化していても、溶け出しすことはなく、カード形状が保たれるということである。
【００２０】
そこで、図２，図３の（ａ）〜（ｄ）をみると、実際、（ａ），（ｃ）のグラフでは、ｔａｎδ（右軸）をみて、△印のピークの値が、−０．５よりも小さくなっている。しかし、（ｂ），（ｄ）の△印は、−０．５よりも、大きくなっていて、この条件２に当てはまっていない。
従って、この条件２は、サンプル（ａ），（ｃ）は、満たしている（表１の▲２▼では、○の評価）が、サンプル（ｂ），（ｄ）は、満たしていない（表１の▲２▼では、×の評価）ことになる。
【００２１】
（条件３）は、測定温度におけるε' の常用対数値と、測定温度範囲３５℃以下におけるε' の常用対数値との差が、１以上大きくならないことである。
この条件３は、測定温度を上げていっても、ε' の常用対数値が１以上変化しないことである。実際は、常温の状態から温度を上げていって、カード基材が柔らかくなる軟化点付近の高温にさらされたときでも、弾性項がそれほど小さくはならない、つまり、弾性が保たれている状態（溶けて形状を崩さない状態）を保証するいうことである。
【００２２】
そこで、図２，図３の（ａ）〜（ｄ）をみると、ε' （○印）は、高温の８０℃付近で、一旦急激に下がるが、下がる程度は、１以上ではない。軟化点を越えても、ある程度硬さを保っていおり、柔らかくはなっても、形状を保っていて、ある程度の硬さはあるので、高温にさらされても、カード基材として使えるということになる。
従って、この条件３は、サンプル（ａ）〜（ｄ）の全てが満たしているので、表１の▲３▼では、全て○の評価となっている。
【００２３】
（条件４）は、測定温度範囲３０℃以上におけるｔａｎδの、主成分の材料による、はじめに出る熱的変化のピークの常用対数値が、測定温度範囲３５℃以下での常用対数値より１以上あがっていることである。
「主成分の材料」は、特殊変性ＰＥＴとポリカーボネイトとを混ぜたものであるので、両方の性質のピークが２つ出てきてしまう。主成分の材料のほうであるので、最初に出てきた熱的変化のピークの数値が、３５℃（室温）以下での常用対数値より、１以上あがっているということである。
山の高さが上がっている、つまり、ピークが高いということは、なにを示しているかというと、ピークがもっている軟化点（軟化温度）に対して、ｔａｎδが大きくなるということである。ｔａｎδは、ε’／ε”であるので、分母のほうが大きくなる（分子が小さくなる）ということであり、弾性が減少して、粘性が増加する、柔らかくなっているということである。
【００２４】
エンボスを打刻するときに、カード基材が硬いと、それだけ応力が溜まって、反りが大きくなってしまう。従って、前述した耐熱性とは、背反するが、ある程度柔らかくないといけない。耐熱性の条件とは、全く違う、両者を満たすという観点から、１以上あがっていることが要求される。カード基材に熱をかけて柔らかくなるということは、打刻による変形のために、分子が動くのと同じ現象である。熱をかけて柔らかくなっていれば、応力をうまく吸収して、反りが出てこない（反りが大きくならない）ということである。
【００２５】
そこで、図２，図３の（ａ）〜（ｄ）をみると、△印は、最初３０℃（常温の状態）くらいであると、右軸で−２くらいであり、８０℃位で最初のピークが現れる。（ｃ），（ｄ）については、１以上あがっているが、（ａ），（ｂ）は、上がっていない。
従って、この条件４は、サンプル（ｃ），（ｄ）は、満たしている（表１の▲４▼では、○の評価）が、サンプル（ａ），（ｂ）は、満たしていない（表１の▲４▼では、×の評価）ことになる。
【００２６】
（条件５）は、測定温度範囲３５℃以下でのｔａｎδの常用対数値は、−１．５より小さいことである。
「測定温度範囲３５℃以下」、つまり、常温の実使用環境下で、条件４とは逆に、弾性が大きくて、粘性が小さい、つまり、カードとして軟化していなくて、使用適性があるということである。最初の常温での状態は、ある程度硬くて、カードとして使えるのだけれど、温度をあげていくと、樹脂の性質として、ある程度柔らかくなる、ということであって、エンボス適性があることになる。
【００２７】
そこで、図２，図３の（ａ）〜（ｄ）をみると、最初は、ｔａｎδの常用対数値が−２程度であり、十分小さい値となっている。これは、実際に、常温でカードとして使えることを示している。
従って、この条件５は、サンプル（ａ）〜（ｄ）の全てが満たしているので、表１の▲５▼では、全て○の評価となっている。
【００２８】
【表１】

【００２９】
この判定結果より、耐熱性とエンボス適性の善し悪しをまとめると、表２のようになる。
条件１〜３が耐熱性を規定し、条件４，５がエンボス適性を規定するものであるので、条件１〜５を満たせば、耐熱性があって、エンボス適性もよいということになる。
【００３０】
【表２】

【００３１】
比較例として、従来技術によって、評価を行なった。
サンプル（ａ）〜（ｄ）のカード基材に対して、耐熱性試験及びエンボス打刻を行ない、カードの反りを測定した。
耐熱性試験の条件は、エンボスのないカードについて、長辺方向を４５度に傾斜保持したままで、９０℃・６ｈ保持した。そして、試験前後のカードの反りを測定した。その結果は、表３のようになった。なお、変化率は、次式によって求めた。
変化率[ ％] ＝｛( 試験後の反り) −( 試験前の反り) ｝／( 試験前の反り) ×１００
【００３２】
【表３】

【００３３】
この結果より、耐熱性がよいのは、変化率の低い（ａ）と（ｃ）、エンボス適性が良いのは、反りの小さい（ｃ）と（ｄ）といえる。
これは、表２の結果と一致する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐熱性があって、エンボス適性もよいカード基材を提供することができる。
【００３５】
また、耐熱性試験やエンボス打刻テストによって、耐熱性やエンボス適性を判断するためには、各々条件を変えた複数回の試験が必要となるが、本発明の評価方法の場合には、粘弾性測定の結果のみによって判断が可能である。複数の試験によって耐熱性やエンボス適性を決定する場合に、試験ごとに、また、試験条件によっても、判定結果が食い違うことがあるが、本発明では、１つの試験で決定できるために、判断基準が統一され、他基材との比較も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカード基材の実施形態の層構成を示す図である。
【図２】本実施形態によるカード基材のサンプル（ａ），（ｂ）の温度依存性を示すグラフである。
【図３】本実施形態によるカード基材のサンプル（ｃ），（ｄ）の温度依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０カード基材
１１コア
１２オーバーシート（Ｏ．Ｓ．）

Claims

粘弾性の温度依存性の測定を行い、貯蔵弾性率をε'（Ｐａ）、損失弾性率をε"（Ｐａ）、その比をｔａｎδ＝ε"／ε'とした場合に、下記の条件１，条件２及び条件３に基づいて、７０℃を越える環境下で使用可能な耐熱性があること、及び、下記の条件４，条件５に基づいて、エンボス適性があることを評価するカード基材の評価方法。
記
（条件１）
主成分の材料の保有するガラス転移点又は軟化点のいずれかを越える測定温度において、ε'がε"を上回り、かつ、測定温度範囲３５℃以下におけるε'の常用対数値が８．５以上、ε"の常用対数値が８．５以下であること。
（条件２）
融点以下の温度範囲において、ｔａｎδの常用対数値が−０．５以下であること。
（条件３）
測定温度におけるε'の常用対数値と、測定温度範囲３５℃以下におけるε'の常用対数値との差が、１以上大きくならないこと。
（条件４）
測定温度範囲３０℃以上におけるｔａｎδの、主成分の材料による、はじめに出る熱的変化のピークの常用対数値が、測定温度範囲３５℃以下での常用対数値より１以上あがっていること。
（条件５）
測定温度範囲３５℃以下でのｔａｎδの常用対数値は、−１．５より小さいこと。
請求項１に記載されたカード基材の評価方法において、前記粘弾性の温度依存性の測定は、動的粘弾性測定装置を用いて、前記カード基材の断片を引っ張り治具に取り付けた状態で、正弦波振動を与えることにより行なうことを特徴とするカード基材の評価方法。