JP6476543B2 - カード、カードの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物由来の材料を含むカード、カードの製造方法に関するものである。

従来、植物由来の材料を含むシートを積層したカードがあった（例えば特許文献１）。
しかし、従来のカードは、耐環境性能が低いため、数年程度で劣化してしまっていた。

特開２０１０−１８８６３７号公報

本発明の課題は、植物由来の材料を含んでいても、耐環境性能が優れたカード、カードの製造方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

・第１の発明は、複数の層が積層されたカードであって、前記複数の層の少なくとも１つの層（１０，２０，４０，５０）は、イソソルバイト（ＩＳＢ）がジフェニルカーボネートと反応して作成されたイソソルバイトポリマー（ＩＳＰ）と、１，４−シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）とを含有するイソソルバイトポリマーシートであること、を特徴とするカードである。
・第２の発明は、第１の発明のカードであって、前記イソソルバイトポリマーシートのイソソルバイト（ＩＳＢ）及び１，４−シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）におけるイソソルバイトの割合が４０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下であること、を特徴とするカードである。
・第３の発明は、第２の発明のカードであって、前記複数の層は、耐熱ＰＥＴ−Ｇシート及び耐熱ＰＶＣシートの少なくとも１つ（２１０，２５０）であること、を特徴とするカードである。
・第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明のカードであって、前記複数の層の少なくとも１つは、ＰＣシートであること、を特徴とするカードである。

・第５の発明は、第２の発明のカードの製造方法であって、前記イソソルバイトポリマーシート同士（１０，２０，４０，５０）が重なり合っており、９０℃以上１５０℃以下の温度の熱プレスによって、前記イソソルバイトポリマーシート同士を溶着する熱プレス工程を備えること、を特徴とするカードの製造方法である。
・第６の発明は、第３の発明のカードの製造方法であって、９０℃以上１５０℃以下の温度の熱プレスによって、前記イソソルバイトポリマーシート（２０，４０）と、前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート及び前記耐熱ＰＶＣシートの少なくとも１つ（２１０，２５０）とを溶着する熱プレス工程を備えること、を特徴とするカードの製造方法である。
・第７の発明は、第４の発明のカードの製造方法であって、９０℃以上１５０℃以下の温度の熱プレスによって、前記イソソルバイトポリマーシート及び前記ＰＣシートの間を溶着する熱プレス工程を備えること、を特徴とするカードの製造方法である。

本発明によれば、植物由来の材料を含んでいても、耐環境性能が優れたカード、カードの製造方法を提供できる。

第１実施形態のカード１を券面から見た図、断面図である。 第１実施形態のＩＳＰシートの製造方法を説明する構造式である。 第１実施形態のＩＳＰシート、従来のＰＣ（ポリカーボネート）シートの性能を比較する表、グラフである。 第１実施形態のＩＳＰシートのＩＳＢ比率の変化にともなう粘弾性挙動の関係を説明するグラフである。 第１実施形態のＩＳＰシートにおける耐衝撃性の経時変化確認試験の結果を示すグラフである。 第１実施形態の積層工程、熱プレス工程を説明する断面図である。 第２実施形態のカード２０１の断面図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態のカード１を券面から見た図、断面図である。
図１（Ａ）は、カード１を券面から見た図である。
図１（Ｂ）は、カード１の層構成を説明する断面図（図１（Ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。
実施形態及び図面では、券面から見た状態のカード１の長手方向を左右方向Ｘ、短手方向を縦方向Ｙとし、また、厚さ方向Ｚという。各図面において、厚さ方向Ｚ等の構成等は、明確に図示するために、適宜大きさを誇張する。

カード１は、リーダライタ等の外部装置との間で通信可能なＩＣカードである。
カード１は、上側Ｚ２から下側Ｚ１に向けて順に、上層１０、上基材層２０、モジュール基板３０、下基材層４０（第２面非多孔質層）、下層５０が積層されている。
後述するように、上層１０、上基材層２０、下基材層４０、下層５０は、同一の材質のシートから形成されている。

上層１０は、透明なシートである。上層１０上には、全面に隠蔽印刷層（図示せず）が設けられ、また、その隠蔽印刷上にカード会社の名称等を示す印刷層が設けられている。
上基材層２０は、カード１のコアとなる層である。上層１０及び上基材層２０間は、全面が熱プレスにより熱溶着されている。
なお、上層１０及び上基材層２０間の接着強度を向上するために、上層１０及び上基材層２０のいずれかに接着用の印刷を全面に行ってもよい。

モジュール基板３０は、ＩＣチップ３１等の電子部品、アンテナ３２を備える。
ＩＣチップ３１は、半導体集積回路素子である。例えば、カード１がプリペイドカードとして利用される場合には、ＩＣチップ３１は、残額、識別情報等が記憶されている。

アンテナ３２は、外部のリーダライタ（図示せず）と通信を行うループコイル式のアンテナである。アンテナ３２は、モジュール基板３０上面に形成された導体であり、エッチング等の方法により形成される。ＩＣチップ３１は、アンテナ３２を介して、リーダライタとの間で非接触により情報の送受信を行う。

モジュール基板３０は、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ等の材料から形成される。このため、モジュール基板３０と、上基材層２０及び下基材層４０とは、熱溶着しにくい。そのため、モジュール基板３０の外形は、他の層の外形よりも一回り小さい。
これにより、モジュール基板３０は、モジュール基板３０よりも外側の周囲２１において、上基材層２０及び下基材層４０が熱溶着されることにより、カード１内に保持されるようになっている。

下基材層４０及び下層５０は、上層１０及び上基材層２０に、厚さ方向Ｚにおいて、対称の形態であるので、詳細な説明は、省略する。なお、下層５０は、カード使用方法等を説明する印刷がされている。

［上層１０、上基材層２０、下基材層４０、下層５０の材質］
上層１０、上基材層２０、下基材層４０、下層５０（以下、上層１０等ともいう）のシートについて説明する。
前述したように、上層１０等は、同一の材質のシートから形成されている。上層１０等は、イソソルバイトポリマー（以下、「ＩＳＰ」という）を含むイソソルバイトポリマーシート（以下、「ＩＳＰシート」という）により形成される。但し、シートの物性にほとんど影響を与えない添加物（着色用の染料等）は、異なっていてもよい。

［ＩＳＰシートの製造方法］
図２は、第１実施形態のＩＳＰシートの製造方法を説明する構造式である。
ＩＳＰシートは、以下の工程を経て作成される。
（１）グルコース（ぶどう糖）を脱水、環作してイソソルバイト（以下、「ＩＳＢ」という）を作成する。
（２）ＩＳＢ及びジフェニルカーボネート（ＤＰＣ）を、溶融法（溶融エステル交換法）によって反応させることにより、樹脂であるＩＳＰを作成する。
（３）最後に、ＩＳＰ及び１，４−シクロヘキサンジメタノール（以下、「ＣＨＤＭ」という）を反応させることにより、ＩＳＰ及びＣＨＤＭを含むＩＳＰシートが作成される。
これにより、植物由来のグルコースを含むＩＳＰシートが製造できる。

［ＩＳＰシートの性能］
ＩＳＰシートの性能について説明する。
図３は、第１実施形態のＩＳＰシート、従来のＰＣ（ポリカーボネート）シートの性能を比較する表、グラフである。
（各種物性）
図３（Ａ）に示すように、ＩＳＢ及びＣＨＤＭのうちＩＳＢの比率（以下、「ＩＳＢ比率」という）を５０ｍｏｌ％のＩＳＰシートを製造して、比重、全光線透過率、屈折率、シャルピー衝撃強さ、荷重撓み温度、鉛筆硬度、限界酸素指数の各物性の確認試験をした。
ＩＳＰシートは、各項目において、カードの規格等を満たすことができた。
また、ＩＳＰシートは、ＰＣシートと同等な性能を有した。なお、ＩＳＰシートは、ＰＣシートよりも低い性能（シャルピー衝撃強さ等）もがあるが、カードの実使用上、規格上は、問題なかった。

（耐紫外線性）
図３（Ｂ）に示すように、耐紫外線（耐ＵＶ）性において、ＩＳＰシート及びＰＣシートを比較した。
耐紫外線に対する変色は、ＩＳＰシートは、加速試験１０月経過時において、ＰＣよりも優れていた。耐紫外線に対する変色において、ＰＣシートは、１０年以上の耐用性を有するので、ＩＳＰシートも、十分な耐用性を有することが確認できた。

（落錐衝撃試験）
図３（Ｃ）に示すように、落錐衝撃性において、ＩＳＰシート及びＰＣシートを比較した。
ＩＳＰシートは、ＰＣシートと同等の落錐衝撃性を有することが確認できた。

（耐衝撃性の経時変化）
図４は、第１実施形態のＩＳＰシートにおける耐衝撃性の経時変化確認試験の結果を示すグラフである。
この試験は、高温高湿度環境での加速試験であり、試験経過に応じたハイドロショット値の変化を確認した。
なお、「非接触」は、ループアンテナ基板（基材：ＰＥＴシート）を内蔵したカードである。また、「接触」は、ＩＳＰシートのみにより形成されたカードである。
図４に示すように、１００日経過時のハイドロショット値は、６００ｋｇｆ・ｍｍ以上を維持している。このため、ＩＳＰシートは、通常の使用態様であれば、１０年以上の耐用性を有することを期待できる。
また、２００日経過時のＩＳＰシート及び２００日経過時のＰＣシートを、作業者が手で折り曲げたところ、ＩＳＰシート及びＰＣシート間に感触の差異はなく、また、脆さの発現もなかった。ＰＣシートを用いたカードは、通常、１０年以上の耐用性を有するので、ＩＳＰシートについても、１０年以上の耐用性を有することを期待できる。

（熱溶着性）
溶着性の相性の確認試験を行い、ＩＳＰシートは、ＰＣシート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）−Ｇシート、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）シート等と同様な熱溶着性を有することが確認できた。すなわち、ＩＳＰシート同士の熱溶着性が良好であり、また、ＩＳＰシートと他のシート（ＰＣシート、ＰＥＴ−Ｇシート、ＰＶＣシート等）との熱溶着性が良好であった。

（粘弾性挙動）
図５は、第１実施形態のＩＳＰシートのＩＳＢ比率の変化にともなう粘弾性挙動の関係を説明するグラフである。
このグラフは、ＩＳＢ比率を変更してＩＳＰシートを製造した場合における粘弾性挙動（温度、粘弾性、損失正接）の性能の測定結果を示す。測定結果は、以下の通りであった。
・ＩＳＢ比率３０モル％では、ＰＥＴ−Ｇシートと同等の性能であった。
・ＩＳＢ比率４０モル％では、耐熱ＰＥＴ−Ｇシート（耐熱１００℃相当）と同等の性能であった。
・ＩＳＢ比率５０モル％では、耐熱ＰＥＴ−Ｇシート（耐熱１２０℃相当）と同等の性能であった。
・ＩＳＢ比率７０モル％では、耐熱ＰＥＴ−Ｇシート（耐熱１４０℃相当）と同等の性能であった。
なお、図５において、ＩＳＰシートの比較対象は、耐熱ＰＥＴ−Ｇシートである例にして示すが、耐熱ＰＶＣシートについても、同様である。

この粘弾性挙動の結果は、ＩＳＰシートのプレス時の温度設定を、以下の条件にすればよいことを示す。
・ＩＳＢ比率４０モル％：耐熱ＰＥＴ−Ｇシート（耐熱１００℃相当）と同等の１００℃（９０℃以上１１０℃以下）
・ＩＳＢ比率５０モル％：耐熱ＰＥＴ−Ｇシート（耐熱１２０℃相当）と同等の１２０℃（１１０℃以上１３０℃以下）
・ＩＳＢ比率７０モル％：高耐熱ＰＥＴ−Ｇシート（耐熱１４０℃相当）と同等の１４０℃（１４０℃以上１５０℃以下）

［カード製造方法］
カード１の製造工程について説明する。
図６は、第１実施形態の積層工程、熱プレス工程を説明する断面図である。
作業者は、以下の工程に従ってカード１を製造することができる。
なお、実際には、カード製造は、多面付けにより製造されるが、以下の説明は、簡略して１枚を製造の例を説明する。
（積層工程）
上層１０、上基材層２０、モジュール基板３０、下基材層４０、下層５０を順に積層し、積層体１Ａを作製する。

（熱プレス工程）
積層体１Ａを熱プレス板９１，９２の間に挟んで、上層１０の上面、下層５０の下面から加熱及び加圧する。これにより、カード１の層間を熱溶着する。
このとき、プレス時のＩＳＰシートの温度設定は、粘弾性挙動の試験結果に基づいて、ＩＳＢ比率に対応した設定を選択すればよい。すなわち、ＩＳＰシートのＩＳＢ比率（４０以上７０モル％）に対応した温度（９０℃以上１５０℃以下）に設定して、熱プレスを行えばよい。
例えば、上層１０等のＩＳＢ比率が５０モル％であれば、温度設定を、耐熱ＰＥＴ−Ｇ（耐熱１２０℃相当）と同等の１２０℃（１１０℃以上１３０℃以下）にすればよい。
これにより、上層１０及び上基材層２０の層間、上層１０及び上基材層２０の層間のうち周囲２１（図１参照）の部分、下基材層４０及び下層５０を、それぞれ熱溶着できる。

所定のプレス時間が経過したら、積層体１Ａから熱プレス板９１，９２を離間し、カード１を取り出す。
以上により、カード１を製造することができる。

以上説明したように、本実施形態のカード１は、以下の効果を奏する。
（１）ＩＳＰシートがＰＣシートと同様な物理的性能等を有するので、カードに適切な物性を得ることができ、また、耐環境性能を向上できる。
（２）グルコースは、とうもろこし等のでんぷん由来を分解して生成され、植物由来の材料である。ＩＳＢは、このグルコース（ブドウ糖）を合成した樹脂である。カード１は、このＩＳＢを重合させたＩＳＰにより形成されるので、植物由来の材料の比率を向上できる。
また、従来の樹脂カードの材料は、石油由来なので樹脂合成の時点でＣＯ_２が発生するのに対して、ＩＳＰの場合は、グルコースを得るまでは植物がＣＯ_２を吸収する形（ＣＯ_２排出マイナス）である。このため、カード１は、製造時におけるＣＯ_２排出量を、従来の樹脂カードよりも少なくできる。
（３）ＩＳＰシートは、ＰＣシートの熱溶着温度（１８０℃程度）よりも低温な耐熱ＰＥＴ−Ｇシート等と同等な熱溶着温度（９０℃以上１５０℃以下）で熱溶着する。このため、カード１は、ＰＣシートの代替えとして用いることができ、その上、熱プレス工程では、内部の電気部品へのダメージを少なくして製造できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾（下２桁）に同一の符号を適宜付して、重複する説明を適宜省略する。
図７は、第２実施形態のカード２０１の断面図である。
前述した第１実施形態は、モジュール基板３０以外の層が全てＩＳＰシートであるのに対して、第２実施形態は、モジュール基板３０以外の層の一部のみにＩＳＰシートを用いた。

すなわち、カード２０１の上基材層２０、下基材層４０は、第１実施形態と同様にＩＳＰシートであり、一方、上層２１０、下層２５０は、耐熱ＰＥＴ−Ｇシートである。耐熱ＰＥＴ−Ｇシートのグレードは、カード２０１の耐熱規格に応じて、１００℃、１２０℃、１５０℃のなかから適宜選択できる。
上基材層２０、下基材層４０は、上層２１０、下層２５０の耐熱ＰＥＴ−Ｇシートの耐熱グレードに対応したＩＳＢ比率のＩＳＰシートである。
例えば、上層２１０、下層２５０の耐熱ＰＥＴ−Ｇシートの耐熱グレードが１２０℃であれば、上基材層２０、下基材層４０のＩＳＰシートのＩＳＢ比率は、５０ｍｏｌ％である（図６参照）。

カード製造工程の熱プレス工程では、熱溶着の設定温度を、上層２１０、下層２５０の耐熱ＰＥＴ−Ｇシートに合わせて、９０℃以上１５０℃以下から選択する。
上記例のように、上層２１０、下層２５０の耐熱ＰＥＴ−Ｇシートの耐熱グレードが１２０℃であれば、熱溶着の設定温度を、１２０℃（１１０℃以上１３０℃以下）にする。上基材層２０、下基材層４０のＩＳＰシートのＩＳＢ比率は、５０ｍｏｌ％であるので、上基材層２０、下基材層４０は、周囲２１で熱溶着する。また、第１実施形態で説明したように、ＩＳＰシートは、他のシートとの溶着性が良好である。このため、上層２１０及び上基材層２０間、下基材層４０及び下層２５０間も、それぞれ熱溶着する。

以上説明したように、本実施形態のカード２０１は、一部の層をＩＳＰシートにし、一部の層を耐熱ＰＥＴ−Ｇシートにしても、ＩＳＰシート及び耐熱ＰＥＴ−Ｇシートの耐熱グレードを合わせることによって、製造することができる。

なお、いずれの層をＩＳＰシート又は耐熱ＰＥＴ−Ｇシートにするかは、カードの仕様、コスト等に応じて適宜選択できる。
また、ＩＳＰシート以外の層は、耐熱ＰＥＴ−Ｇシートに限らず耐熱ＰＶＣシートにしてもよい。この場合にも、耐熱ＰＶＣシートのグレードに対応したＩＳＰシートを選択して、上記同様に熱プレスして製造できる。

さらに、ＩＳＰシート以外の層を、ＰＣシートにしてもよい。この場合には、熱プレス時に設定温度を、ＩＳＰシートに合わせて９０℃以上１５０℃以下（１４０℃程度が好適である）にする。また、ＩＳＰシートは、より耐熱性能を向上するために、７０ｍｏｌ程度にするのが適切である。
なお、ＰＣシートを複数層備えており、各ＰＣシートが直接重なる構成では、９０℃以上１５０℃以下の温度設定では、ＰＣシート間は、溶着温度が低すぎるため接着しにくい。この場合には、ＰＣシート間にＩＳＰシートを配置することにより、ＩＳＰシートを介して両ＰＣシート間を接着できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、後述する変形形態等のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
本実施形態において、カードは、モジュール基板を備え、リーダライタと通信する例を示したが、これに限定されない。カードは、モジュール基板を備えないものでもよい。この場合には、ＰＥＴ等により形成されるモジュール基板が不要であり、カードは、植物由来の材料比率を向上できる。
例えば、カードは、磁気ストライプを有するタイプでもよい。
また、カードは、ＩＳＰシートにバーコード等のみを印刷するタイプでもよい。この場合にも、カードは、ＰＣシートと同等の性能を有し、さらに、簡単な層構成にできるので容易に製造できる。

１，２０１ カード
１０，２１０ 上層
２０ 上基材層
３０ モジュール基板
４０ 下基材層
５０，２５０ 下層

Claims (6)

1. 複数の層が積層されたカードであって、
   前記複数の層のうちで当該カードのコアとなる層の少なくとも１つの層は、イソソルバイトがジフェニルカーボネートと反応して作成されたイソソルバイトポリマーと、１，４−シクロヘキサンジメタノールとを含有するイソソルバイトポリマーシートであり、
   前記複数の層の少なくとも１つの層は、耐熱ＰＥＴ−Ｇシート及び耐熱ＰＶＣシートの少なくとも１つであり、
   前記イソソルバイトポリマーシートは、前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート及び前記耐熱ＰＶＣシートの少なくとも１つと溶着していること、
   を特徴とするカード。
2. 請求項１に記載のカードであって、
   前記イソソルバイトポリマーシートのイソソルバイト及び１，４−シクロヘキサンジメタノールにおけるイソソルバイトの割合が４０ｍｏｌ％以上７０ｍｏｌ％以下であること、
   を特徴とするカード。
3. 請求項１又は請求項２に記載のカードであって、
   前記複数の層の少なくとも１つは、ＰＣシートであること、
   を特徴とするカード。
4. 請求項２に記載のカードの製造方法であって、
   前記イソソルバイトポリマーシート同士が重なり合っており、
   ９０℃以上１５０℃以下の温度の熱プレスによって、前記イソソルバイトポリマーシート同士を溶着する熱プレス工程を備えること、
   を特徴とするカードの製造方法。
5. 請求項１に記載のカードの製造方法であって、
   ９０℃以上１５０℃以下の温度の熱プレスによって、前記イソソルバイトポリマーシートと、前記耐熱ＰＥＴ−Ｇシート及び前記耐熱ＰＶＣシートの少なくとも１つとを溶着する熱プレス工程を備えること、
   を特徴とするカードの製造方法。
6. 請求項３に記載のカードの製造方法であって、
   ９０℃以上１５０℃以下の温度の熱プレスによって、前記イソソルバイトポリマーシート及び前記ＰＣシートの間を溶着する熱プレス工程を備えること、
   を特徴とするカードの製造方法。

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