Beschichtungen – zunehmend notwendig

Beschichtungen für Kunststofffolien sind in der Karten- und Sicherheitsdruckindustrie nicht mehr wegzudenken. Sie werden für folgende Anwendungen benötigt:

• als Verbundhilfe bei bedruckten Stellen

• als Trägerschicht für diverse Personalisierungsmethoden wie Thermosublimationsdruck und Thermotransferdruck

• als Haftvermittlerschicht (Grundierung, Primer) für Digitaldruck mit Flüssigtoner

• als Schutzschicht, um die Kratzfestigkeit zu erhöhen

• als Kompensationsschicht, um eingebettete RFID-Elemente im Heiss-Kalt-Laminierzyklus zu schützen und Fliessmarkierungen zu vermeiden (One-Shot-Laminierung)

 

Die Materialtechnologie hat in den letzten Jahren grosse Fortschritte erzielt, besonders bei Klebstoffen. Ein wichtiger Fortschritt ist die Erhöhung der Hydrolysebeständigkeit, die zu einer verlängerten Alterungsbeständigkeit der Karten führt. Im mehrschichtigen Kartenaufbau führt der Einsatz dieser Klebstoffe als Verbundhilfe zu einer verbesserten dynamischen Biegebeanspruchung.

Cast-Technologien und Co-Extrusion

Die meisten Flachfolien werden auf einer Extrusionsanlage mit einer Breitschlitzdüse und einem Walzenglättwerk hergestellt. Bei einer einschichtigen Monofolie ist nur eine Plastifiziereinheit (Haupt-Extruder) erforderlich. Bei mehrlagigen Folien mit unterschiedlichen Materialien ist zusätzlich ein Neben-Extruder (Co-Extruder) notwendig. Nach dem Aufschmelzen in den Extrudern werden die verschiedenen Schmelzströme im noch flüssigen Zustand im Feedblock oder einer Mehrschichtdüse untrennbar übereinander geführt (siehe Abbildung).

Bildquelle: mit dem Begriff „Multilayer+Manifold+Dies“ via Google. Letzter Zugriff am 19. Januar 2016.

 

Für die Herstellung von co-extrudierten Folien sind gute Werkstoffkenntnisse nötig, ausserdem Wissen und Erfahrung in Verarbeitung und Anwendung. Das bestmögliche Ergebnis wird nur dann erreicht, wenn die verwendeten Kunststoffschichten innerhalb einer co-extrudierten Mehrschichtfolie optimal eingesetzt werden.

Typische Anwendungen für Co-Extrusion

• Einarbeiten einer dünnen Schicht in einen Kartenkörperaufbau, die per Laser personalisiert werden kann. Die Verarbeitung verlangt hier eine co-extrudierte Folie.

• Eingefärbte Mittelschicht als Sicherheitselement für eine Identifikationsanwendung

• Farbige Kernfolie mit blickdichter, opak-weisser Deckschicht für Bankkarten

• Um die Vorzüge unterschiedlicher Polymere zu verbinden, können zum Beispiel PETG und Polycarbonat zu PEC co-extrudiert werden

Kunststoffe für den Kartenmarkt

Kunststoffe oder Polymere sind makromolekulare, organische Verbindungen, die aus Grundbausteinen (Monomeren) gebildet werden. Die Makromoleküle formen entweder lineare oder verzweigte Ketten (Thermoplaste), können aber auch räumlich vernetzt werden (Duroplaste oder Elastomere). 

In der Kartenindustrie werden vor allem Thermoplaste verarbeitet, also unvernetzte Kunststoffe, die bei der Erwärmung entweder erweichen (am Glasumwandlungspunkt amorpher Thermoplasten) oder schmelzen (bei teilkristallinen Thermoplasten). Thermoplaste werden zu einem Verbund verschweisst (laminiert) und erstarren (kristallisieren) in der Abkühlphase wieder.

Eigenschaften amorpher Thermoplaste

• Molekülketten sind ungeordnet ineinander verknäult

• Nicht über den Glasübergangspunkt hinaus mechanisch belastbar

• Gute optische Eigenschaften wie hohe Transparenz

• Gut zu bedrucken und zu laminieren

• Spröde

• Mässige Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit

Eigenschaften teilkristalliner Thermoplaste

• Bilden in manchen Bereichen eine kristalline Struktur

• Transluzent oder opak, da die kristallinen Bereiche Licht streuen

• Widerstandsfähig

• Auch oberhalb der Glasübergangstemperatur mechanisch belastbar

• Gute Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit

Bei der Verarbeitung in der Kartenindustrie sind zusätzliche Massnahmen nötig für die Bedruckbarkeit (Primer) und die Verbundhaftung (Klebstoffe).

Vorteile der Co-Polymerisation

Bei der Co-Polymerisation verbinden sich verschiedene Monomere. Durch Co-Polymerisation von Kunststoffen können Polymerwerkstoffe mit massgeschneiderten Eigenschaften hergestellt werden wie der Hochleistungswerkstoff Tritan™, der andere Thermoplaste in nahezu sämtlichen Materialeigenschaften übertrifft.

Nutzen für Kartenhersteller

Die Lützelschwab Consulting AG arbeitet mit Rohstoffproduzenten zusammen und verfügt über breite materialtechnische Kenntnisse sowie langjährige Erfahrung. Davon profitieren die Kartenhersteller. Denn wir bieten massgeschneiderte und zukunftsgerichtete Lösungen für Anwendungen im Kartenmarkt, die höchsten Ansprüchen genügen.