制卡層壓工序中橘皮現(xiàn)象的分析及解決方法

張發(fā)榮+朱萬山

層壓工序是智能卡制備工藝中極其重要的一步，決定著智能卡的外觀品質(zhì)及使用壽命。然而層壓后，智能卡的表面往往會出現(xiàn)凹凸不平像橘皮一樣的現(xiàn)象（如圖1），嚴(yán)重影響了智能卡的外觀質(zhì)量及成品率，圖2為正常智能卡表面。接觸式智能卡通常由4層材料層壓成型，其截面示意圖如圖3所示，其中，A層為PVC透明帶膠膜，B層和C層為PVC基承印材料，D層為PVC透明帶膠膜。經(jīng)分析，筆者認(rèn)為橘皮現(xiàn)象與PVC透明帶膠膜使用的熱熔膠的結(jié)構(gòu)及性能、涂膠量和PVC透明帶膠膜的粗糙度有關(guān)系。

熱熔膠中聚氨酯的結(jié)構(gòu)與性能的影響

作為熱熔膠的主體，聚氨酯的結(jié)構(gòu)與性能對熱熔膠的黏結(jié)性能有舉足輕重的影響。聚氨酯可看作是一種含軟段和硬段的嵌段共聚物。軟段由低聚物多元醇（通常是聚醚或聚酯二醇）組成，硬段由多異氰酸酯或多異氰酸酯與小分子擴鏈劑組成。由于兩種鏈段的熱力學(xué)不相容性，會產(chǎn)生微觀相分離，在聚合物基體內(nèi)部形成相區(qū)或微相區(qū)。Cooper S.L.等人于1966年首先提出以兩相形態(tài)學(xué)概念來解釋聚氨酯的獨特粘彈性行為。聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中因存在氨酯、脲、酯、醚等基團而產(chǎn)生廣泛的氫鍵，其中，氨酯基團和脲基團對硬段相區(qū)的形成具有較大的貢獻(xiàn)。聚氨酯的硬段相區(qū)起增強作用，提供多官能度物理交聯(lián)（即形成氫鍵而起交聯(lián)作用），軟段基體被硬段相區(qū)交聯(lián)，如圖4所示。

提高聚氨酯中硬段的含量通?？梢允篃崛勰z的硬度增加、彈性降低，且其內(nèi)聚力和黏結(jié)力亦可得到提高。但若硬段含量太高，由于極性基團太多會約束聚合物鏈段的活動和擴散能力，有可能降低熱熔膠的黏結(jié)力。另外，一定程度的交聯(lián)可以提高熱熔膠的黏結(jié)強度，但過分的交聯(lián)會影響結(jié)晶和微觀相分離，可能會損害膠層的內(nèi)聚強度。

經(jīng)分析認(rèn)為，橘皮現(xiàn)象是由于聚氨酯中硬段含量太高，硬段極性基團約束聚合物鏈段的活動能力和擴散能力，在局部形成硬段交聯(lián)為主的微相區(qū)，并“釘扎”在某一位置，形成凸起；而相鄰位置由于硬段物相對減少，形成軟段交聯(lián)為主的微相區(qū)，表現(xiàn)為凹陷。整個黏結(jié)面由硬度高的凸起和硬度低的凹陷組成，從而形成橘皮現(xiàn)象。

PVC透明帶膠膜粗糙度的影響

PVC透明帶膠膜表面一般會進行粗糙化處理，以增加熱熔膠與基材的接觸面積。膠粘劑滲入PVC基承印材料表面的凹隙或孔隙中，固化后起到類似釘子、鉤子、楔子的嵌定作用，可牢固地把PVC透明帶膠膜和PVC基承印材料黏在一起。但過于粗糙的表面會影響膠內(nèi)聚合物鏈段的活動能力和擴散能力，使得鏈段分布不均勻。實驗表明，采用粗糙度大的PVC透明帶膠膜，更容易產(chǎn)生橘皮現(xiàn)象。

涂膠量的影響

涂膠量（實際上與膠層厚度有關(guān)）對橘皮現(xiàn)象及剝離強度都有影響。通常，在一定范圍內(nèi)，如果膠層太薄，則熱熔膠不能填滿基材表面凹凸不平的間隙，留下空缺，從而出現(xiàn)黏結(jié)強度低。但實驗表明，如果膠層太厚，則容易形成橘皮現(xiàn)象。因此，操作者一定要掌握好涂膠量。

印刷生產(chǎn)過程中，每一種不良現(xiàn)象的背后都有眾多因素，這就需要操作者認(rèn)真思考，全局考慮，才能做出正確判斷。