На свойства и цену карточного пластика влияет не только соотношение добавок, но и сорт используемого базового ПВХ: - гомополимер или сополимер - Polyvinyl Chloride Acetate (ПВХА), - менее хрупкий материал, характеризующийся более низкой температурой размягчения и более высокой стоимостью.
Лист ПВХ обладает разными свойствами в направлении отлива (MD) и в поперечном направлении (CD). Это объясняется тем, что выходящий из каландра пластик валы тянут в продольном направлении, и после остывания он оказывается подобным вытянутой замороженной резиновой ленте. Которая после размораживания сжимается в длину, и расширяется в ширину. По этой причине закладку с листами ПВХ нельзя оставлять надолго в просвете горячей башни ламинатора без давления. ПВХ – при нагреве «оттает» и сожмется под действием внутренних напряжений. Если его нагреть под давлением, то этого не произойдет.G
Лист ПВХ обладает разными свойствами в направлении отлива (MD) и в поперечном направлении (CD). Это объясняется тем, что выходящий из каландра пластик валы тянут в продольном направлении, и после остывания он оказывается подобным вытянутой замороженной резиновой ленте. Которая после размораживания сжимается в длину, и расширяется в ширину. По этой причине закладку с листами ПВХ нельзя оставлять надолго в просвете горячей башни ламинатора без давления. ПВХ – при нагреве «оттает» и сожмется под действием внутренних напряжений. Если его нагреть под давлением, то этого не произойдет.G
ВИКА
Это не имя, а температура, характеризующая термопластичность полимера, которая обозначается как Vicat. Произносится по правилам французского языка, с ударением на последнем слоге без «t». Названа по имени французского инженера Луи Жозеф Вика (Louis-Joseph Vicat), имя которого выбито у основания Эйфелевой башни вместе с именами других 72 выдающихся ученых. Жозеф Вика в 1812 г предложил способ измерения пластичности материалов, который используют и сейчас.
В отличие от кристаллических и полукристаллических полимеров типа полиэтилена (PE) и полипропилена (PP), аморфные полимеры, типа ПВХ не имеют определенной температуры плавления. При нагреве они теряют жесткость постепенно. Термопластичность таких материалов характеризуется температурой Vicat, измеряемой по стандарту (ГОСТ 15088-83, ISO 306). Это температура, при которой игла определенной формы погружается в лист пластика толщиной 4 мм на 1 мм при нагрузке 1 Кг (Vicat A50 ) или 5 Кг (Vicat B50) при скорости нагрева пластика в масле 50 С/час, поэтому значения Vicat A50 на 4-6 градусов выше чем Vicat B50.
Это не имя, а температура, характеризующая термопластичность полимера, которая обозначается как Vicat. Произносится по правилам французского языка, с ударением на последнем слоге без «t». Названа по имени французского инженера Луи Жозеф Вика (Louis-Joseph Vicat), имя которого выбито у основания Эйфелевой башни вместе с именами других 72 выдающихся ученых. Жозеф Вика в 1812 г предложил способ измерения пластичности материалов, который используют и сейчас.
В отличие от кристаллических и полукристаллических полимеров типа полиэтилена (PE) и полипропилена (PP), аморфные полимеры, типа ПВХ не имеют определенной температуры плавления. При нагреве они теряют жесткость постепенно. Термопластичность таких материалов характеризуется температурой Vicat, измеряемой по стандарту (ГОСТ 15088-83, ISO 306). Это температура, при которой игла определенной формы погружается в лист пластика толщиной 4 мм на 1 мм при нагрузке 1 Кг (Vicat A50 ) или 5 Кг (Vicat B50) при скорости нагрева пластика в масле 50 С/час, поэтому значения Vicat A50 на 4-6 градусов выше чем Vicat B50.
Для уменьшения Vicat в ПВХ, на этапе производства в него добавляют сополимеры винилацетата (ПВХА), для увеличения температуры размягчения добавляют АБС.
Значения Vicat A50 промышленно выпускаемого ПВХ варьируются в пределах от 51C до 101C, (соответственно от 46C до 87C для Vicat B50). Среднее значение Vicat B50 чистого не модифицированного ПВХ (гомополимера) около 79-83 C. Следует принимать во внимание, что стоимость ПВХ с иным значением VICAT выше. При этом ПВХ с низким значением VICAT стоит дороже чем пластик с высоким VICAT из-за более высокой стоимости сополимеров по сравнению с АБС. Однако использование ПВХ с низким значением VICAT позволяет повысить производительность ламинирования за счет сокращения цикла спекания и повысить выход годных при изготовлении RFID инлеев. Использование пониженных температур ламинирования также позволяет избежать проблем с уходом цвета при нагреве краски. ПВХ с высоким Vicat применяется для изготовления чип-карт (GSM и телефонных карт) которые должны сохранять свою форму при эксплуатации при повышенных температурах в жарком климате.
Если печатная машина позволяет печатать изображение на пластике толщиной порядка 760 мкм, то карты можно изготавливать без ламинирования, предварительно отпечатав изображение с двух сторон. В этом случае применяют гомополимер, поскольку нецелесообразно использовать дорогой сополимер с низким значением VICAT, так как не требуется спекать листы между собой с помощью термокомпресии (ламинирования).
Значения Vicat A50 промышленно выпускаемого ПВХ варьируются в пределах от 51C до 101C, (соответственно от 46C до 87C для Vicat B50). Среднее значение Vicat B50 чистого не модифицированного ПВХ (гомополимера) около 79-83 C. Следует принимать во внимание, что стоимость ПВХ с иным значением VICAT выше. При этом ПВХ с низким значением VICAT стоит дороже чем пластик с высоким VICAT из-за более высокой стоимости сополимеров по сравнению с АБС. Однако использование ПВХ с низким значением VICAT позволяет повысить производительность ламинирования за счет сокращения цикла спекания и повысить выход годных при изготовлении RFID инлеев. Использование пониженных температур ламинирования также позволяет избежать проблем с уходом цвета при нагреве краски. ПВХ с высоким Vicat применяется для изготовления чип-карт (GSM и телефонных карт) которые должны сохранять свою форму при эксплуатации при повышенных температурах в жарком климате.
Если печатная машина позволяет печатать изображение на пластике толщиной порядка 760 мкм, то карты можно изготавливать без ламинирования, предварительно отпечатав изображение с двух сторон. В этом случае применяют гомополимер, поскольку нецелесообразно использовать дорогой сополимер с низким значением VICAT, так как не требуется спекать листы между собой с помощью термокомпресии (ламинирования).
ОЧИСТКА ПЛАСТИКА
Листы ПВХ могут электризоваться как в процессе производства, так и при прохождении технологических обработок. Наэлектризованная поверхность ПВХ притягивает пылинки из воздуха, наличие которых может приводить к отбраковке значительного объема карт на этапе визуального контроля. Потери наиболее ощутимы на картах со светлым дизайном, особенно, если это смарт-карты.
На крупных производствах для снятия статического заряда и очистки пластика от пыли используются специальное оборудование https://youtu.be/93W_65Pjz20
На большинстве карточных производств листы перед ламинирование очищают вручную с помощью силиконовых роликов для пластика. https://www.czcard.ru/catalog/oborudovanie_dlya_podgotovki/chistyashchie-roliki-/
Листы ПВХ могут электризоваться как в процессе производства, так и при прохождении технологических обработок. Наэлектризованная поверхность ПВХ притягивает пылинки из воздуха, наличие которых может приводить к отбраковке значительного объема карт на этапе визуального контроля. Потери наиболее ощутимы на картах со светлым дизайном, особенно, если это смарт-карты.
На крупных производствах для снятия статического заряда и очистки пластика от пыли используются специальное оборудование https://youtu.be/93W_65Pjz20
На большинстве карточных производств листы перед ламинирование очищают вручную с помощью силиконовых роликов для пластика. https://www.czcard.ru/catalog/oborudovanie_dlya_podgotovki/chistyashchie-roliki-/
YouTube
Установка для снятия электрического заряда и пыли с пластика
Машина содержит секцию с липкими валами очищающими поверхность пластика от пыли и секцию снятия статического электричества. Параметры:
https://www.czcard.ru/catalog/oborudovanie_dlya_podgotovki/avtomaticheskaya-ustanovka-dlya-udaleniya-pyli-i-statiki/
https://www.czcard.ru/catalog/oborudovanie_dlya_podgotovki/avtomaticheskaya-ustanovka-dlya-udaleniya-pyli-i-statiki/
Чистящие ролики со временем также требуют очистки, которая выполняется с использованием специальной бумаги или пленки.
https://youtu.be/0arWCZhXdqc
https://youtu.be/0arWCZhXdqc
YouTube
Очистка листов ПВХ перед ламинированием карт
Очистка листов ПВХ перед ламинированием
Описание: https://www.czcard.ru/catalog/oborudovanie_dlya_podgotovki/chistyashchie-roliki-/
Описание: https://www.czcard.ru/catalog/oborudovanie_dlya_podgotovki/chistyashchie-roliki-/
ПОДГОТОВКА ПЛАСТИКА К ЛАМИНИРОВАНИЮ
Каширование печатных листов, инлея и оверлея (формирование ламинационных пакетов) и сборка закладок из пакетов перед ламинированием на большинстве карточных производств производится вручную. Производительность этих процессов зависит от того, насколько оптимально организован процесс работы операторов, и от их физических данных.
Автоматические коллаторы надежно работают только с достаточно жесткими листами ПВХ, поскольку тонкие листы ламината из-за проблем с электростатикой, сложно брать из стопы и позиционировать с достаточной точностью. По этой причине автоматические коллаторы используют в основном для скрепления трех листов ПВХ, а оверлей позиционируется вручную при сборке-разборке ламинационных закладок. Существуют также версии таких коллаторов, в которых скрепленный пакет из трех листов автоматически подается в модуль, в котором на обеих сторонах пакета методом точечной сварки фиксируется и подрезается подаваемый из двух рулонов ламинат.
Ниже на видео показано как эти процессы организованы на китайских карточных фабриках. Заметим, что храение и сборка-разборка закладок с ламинационными пластинами производится на заземленных металлических столах, для исключения накопленя статических зарядов при трении материалов.
Каширование печатных листов, инлея и оверлея (формирование ламинационных пакетов) и сборка закладок из пакетов перед ламинированием на большинстве карточных производств производится вручную. Производительность этих процессов зависит от того, насколько оптимально организован процесс работы операторов, и от их физических данных.
Автоматические коллаторы надежно работают только с достаточно жесткими листами ПВХ, поскольку тонкие листы ламината из-за проблем с электростатикой, сложно брать из стопы и позиционировать с достаточной точностью. По этой причине автоматические коллаторы используют в основном для скрепления трех листов ПВХ, а оверлей позиционируется вручную при сборке-разборке ламинационных закладок. Существуют также версии таких коллаторов, в которых скрепленный пакет из трех листов автоматически подается в модуль, в котором на обеих сторонах пакета методом точечной сварки фиксируется и подрезается подаваемый из двух рулонов ламинат.
Ниже на видео показано как эти процессы организованы на китайских карточных фабриках. Заметим, что храение и сборка-разборка закладок с ламинационными пластинами производится на заземленных металлических столах, для исключения накопленя статических зарядов при трении материалов.
ЛАМИНИРОВАНИЕ
Этот термин имеет два значения: покрытие защитной пленкой и изготовление материала с помощью соединения отдельных слоeв. Бесклеевые соединения возможны между двумя слоями термопластов, или между термопластом и пористым реактопластом.
Термопластичные полимеры, к которым относится ПВХ, состоят из переплетенных длинных молекул, образующих структуру полимера, подобно тому, как ворсинки формируют структуру войлока или фетра. Отличие состоит в том, что при нагреве подвижность молекул в пластике растет, и при контакте поверхностей двух слоев подвижные молекулы «переползают», или говоря по-научному диффундируют в соседние слои, образуя скрепляющие два слоя перемычки. Эмпирически установлено, что для образования такого термодиффузионного соединения за время порядка 10-20 минут, требуется нагреть пластик до температуры примерно в два раза выше Vicat данного материала. Слои ПВХ и ПЭТГ ламинируется при температурах 130-150С, слои поликарбоната при 170-180С. Для ABC и полистирола, у которых Vicat превышает 100С, температуры ламинирования больше 200С. Краски не выдерживают таких температур, по этой причине из AБC и полистирола изготавливают только монолитные карты.
Этот термин имеет два значения: покрытие защитной пленкой и изготовление материала с помощью соединения отдельных слоeв. Бесклеевые соединения возможны между двумя слоями термопластов, или между термопластом и пористым реактопластом.
Термопластичные полимеры, к которым относится ПВХ, состоят из переплетенных длинных молекул, образующих структуру полимера, подобно тому, как ворсинки формируют структуру войлока или фетра. Отличие состоит в том, что при нагреве подвижность молекул в пластике растет, и при контакте поверхностей двух слоев подвижные молекулы «переползают», или говоря по-научному диффундируют в соседние слои, образуя скрепляющие два слоя перемычки. Эмпирически установлено, что для образования такого термодиффузионного соединения за время порядка 10-20 минут, требуется нагреть пластик до температуры примерно в два раза выше Vicat данного материала. Слои ПВХ и ПЭТГ ламинируется при температурах 130-150С, слои поликарбоната при 170-180С. Для ABC и полистирола, у которых Vicat превышает 100С, температуры ламинирования больше 200С. Краски не выдерживают таких температур, по этой причине из AБC и полистирола изготавливают только монолитные карты.
При термокомпресии, между термопластом типа ПВХ и пористым реактопластом типа Теслина образуется механическое соединение за счет вдавливания размягченного пластика в поры реактопласта. После остывания, продавленный в поры пластик, подобно вросшим в грунт корням дерьевьев прочно скрепляется с Теслином.
ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВРЕМЯ ЛАМИНАЦИОННОГО ЦИКЛА?
Из доклада "What Happens in the Lamination Cycle…and When? " Bill Crawford, Waytek Corporation ICMA Workshop Presentation in Chicago, IL June 7-8, 2006.
При постепенном нагреве в ламинаторе ПВХ –пакета, происходят следующие процессы:
72-82 С - плавление термоклеевых покрытий ( вплавление магнитной ленты в поверхность оверлея, склеивание листов ПВХ в случае наличия на них клеевого слоя).
82-92 С - поверхность оверлея становится глянцевой (исчезает фактура оверлея).
94-103 С - оверлей с клеевым слоем спекается с запечатанной поверхностью ПВХ - на его поверхности исчезают матовые области, где отсутствует спекание, так называемая «изморозь».
117 -126 С - листы ПВХ спекаются между собой
150 -160С - пластик начинает «течь» и желтеть, изображение деформируется, краски меняют цвет.
Оверлей и запечатанная поверхность ПВХ могут полностью спекаться при температурах ниже 100 С, в том смысле что видимые дефекты (матовые области), связанные с наличием микропустот между пластиком и оверлеем могут исчезнуть. Однако для достижения максимальной силы адгезии между оверлеем и пластиком необходим прогрев до более высоких температур. Ниже показана типичная зависимость силы адгезии оверлея к запечатанному УФ отверждаемой краской ПВХ от температуры ламинирования.
Из доклада "What Happens in the Lamination Cycle…and When? " Bill Crawford, Waytek Corporation ICMA Workshop Presentation in Chicago, IL June 7-8, 2006.
При постепенном нагреве в ламинаторе ПВХ –пакета, происходят следующие процессы:
72-82 С - плавление термоклеевых покрытий ( вплавление магнитной ленты в поверхность оверлея, склеивание листов ПВХ в случае наличия на них клеевого слоя).
82-92 С - поверхность оверлея становится глянцевой (исчезает фактура оверлея).
94-103 С - оверлей с клеевым слоем спекается с запечатанной поверхностью ПВХ - на его поверхности исчезают матовые области, где отсутствует спекание, так называемая «изморозь».
117 -126 С - листы ПВХ спекаются между собой
150 -160С - пластик начинает «течь» и желтеть, изображение деформируется, краски меняют цвет.
Оверлей и запечатанная поверхность ПВХ могут полностью спекаться при температурах ниже 100 С, в том смысле что видимые дефекты (матовые области), связанные с наличием микропустот между пластиком и оверлеем могут исчезнуть. Однако для достижения максимальной силы адгезии между оверлеем и пластиком необходим прогрев до более высоких температур. Ниже показана типичная зависимость силы адгезии оверлея к запечатанному УФ отверждаемой краской ПВХ от температуры ламинирования.
НАГРЕВ ПЛАСТИКА В ПАКЕТАХ В СЕРЕДИНЕ И У КРАЕВ ЗАКЛАДКИ
Типичные кривые, показывающие изменение во время цикла температуры в пакетах, располагающихся в центре закладки (между 5-м и 6-ым пакетом) и по краям закладки (в 1-ом и 10-м пакетах). Нагрев производился в одно-просветном ламинаторе, в течение 16 минут, после чего пластины охлаждались проточной водой.
Из графиков видно, что за счет теплообмена между внутренними слоями закладки, пакеты в средних слоях продолжают нагреваться даже во время фазы охлаждения. Пластик в середине и у краев закладки во время ламинационного цикла получает примерно одинаковое количество тепловой энергии, отличие только в том, что нагрев пакетов в середине закладки отстает на 3-5 минут, от пакетов у краев закладки, примыкающих к нагревательным пластинам. Охлаждение идет с таким же опозданием.
Типичные кривые, показывающие изменение во время цикла температуры в пакетах, располагающихся в центре закладки (между 5-м и 6-ым пакетом) и по краям закладки (в 1-ом и 10-м пакетах). Нагрев производился в одно-просветном ламинаторе, в течение 16 минут, после чего пластины охлаждались проточной водой.
Из графиков видно, что за счет теплообмена между внутренними слоями закладки, пакеты в средних слоях продолжают нагреваться даже во время фазы охлаждения. Пластик в середине и у краев закладки во время ламинационного цикла получает примерно одинаковое количество тепловой энергии, отличие только в том, что нагрев пакетов в середине закладки отстает на 3-5 минут, от пакетов у краев закладки, примыкающих к нагревательным пластинам. Охлаждение идет с таким же опозданием.
ПЕЧАТЬ КАРТ НА СТРУЙНЫХ ПРИНТЕРАХ
Струйные принтеры сконструированы для печати на достаточно тонких бумажных носителях, толщиной до 0,1 мм. При печати на толстом пластике 0,3 мм, из-за вынужденной деформации подающих резиновых валов, уменьшается значение их эффективного радиуса. В результате этого, при том же угловом шаге поворота вала толстый носитель перемещается на меньшее расстояние. В результате изображение немного «сжимается» в направлении печати. Этот фактор надо принимать во внимание, в частности, при совмещении изображения с оверлеем с нанесенной магнитной полосой. Другим следствием является ускоренный износ валов принтера. По этим причинам для струйных принтеров больше подходит тонкий пластик 150 -200 мкм. При этом, для получения карт стандартной толщины, между листами ПВХ требуется вкладывать дополнительный слой пластика толщиной около 200 мкм.
Струйные принтеры сконструированы для печати на достаточно тонких бумажных носителях, толщиной до 0,1 мм. При печати на толстом пластике 0,3 мм, из-за вынужденной деформации подающих резиновых валов, уменьшается значение их эффективного радиуса. В результате этого, при том же угловом шаге поворота вала толстый носитель перемещается на меньшее расстояние. В результате изображение немного «сжимается» в направлении печати. Этот фактор надо принимать во внимание, в частности, при совмещении изображения с оверлеем с нанесенной магнитной полосой. Другим следствием является ускоренный износ валов принтера. По этим причинам для струйных принтеров больше подходит тонкий пластик 150 -200 мкм. При этом, для получения карт стандартной толщины, между листами ПВХ требуется вкладывать дополнительный слой пластика толщиной около 200 мкм.
ДАВЛЕНИЕ НА ПЛАСТИК В ГИДРАВЛИЧЕСКОМ ЛАМИНАТОРЕ
На результат ламинирования влияет давление на листы пластика p в процессе их термокомпрессии в ламинаторе. Для того чтобы определить это давление, кроме давления в гидросистеме P, которое показывают приборы (цифровой дисплей или манометр) необходимо знать диаметр штока поршня гидроцилиндра D и размеры ламинационных пластин. Остальные параметры – вес нагревательных пластин, как показано в данной статье не оказывают существенного влияния на результат ламинирования. Давление на пластик равно
p=P*So/S
где So/S - отношение площади штока к площади ламинационной пластины. Для ламинаторов А3+ это сотношение примерно 0,2. То есть давление на пластике в этих ламинаторах в 5 раз ниже, чем давление в гидросистеме.
Давление на пластик надо рассчитывать в тех случаях, когда оператор нашел оптимальный режим спекания для конкретного материала и ламинатора, и ему требуется повторить результат на ламинаторе другой конструкции, с другим размерами поршня и/или ламинационных пластин.
Это не относится к ламинаторам high-end класса, которые сами вычисляют и выводят на дисплей значения p, во время ламинирования.
На результат ламинирования влияет давление на листы пластика p в процессе их термокомпрессии в ламинаторе. Для того чтобы определить это давление, кроме давления в гидросистеме P, которое показывают приборы (цифровой дисплей или манометр) необходимо знать диаметр штока поршня гидроцилиндра D и размеры ламинационных пластин. Остальные параметры – вес нагревательных пластин, как показано в данной статье не оказывают существенного влияния на результат ламинирования. Давление на пластик равно
p=P*So/S
где So/S - отношение площади штока к площади ламинационной пластины. Для ламинаторов А3+ это сотношение примерно 0,2. То есть давление на пластике в этих ламинаторах в 5 раз ниже, чем давление в гидросистеме.
Давление на пластик надо рассчитывать в тех случаях, когда оператор нашел оптимальный режим спекания для конкретного материала и ламинатора, и ему требуется повторить результат на ламинаторе другой конструкции, с другим размерами поршня и/или ламинационных пластин.
Это не относится к ламинаторам high-end класса, которые сами вычисляют и выводят на дисплей значения p, во время ламинирования.