居民身份证用PETG卡基及其制造工艺专利目的

《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》的目的是提供一种无毒、耐老化、性能好、使用寿命长的居民身份证用PETG卡基。

该发明另一个目的是提供上述PETG卡基的制造工艺。

居民身份证用PETG卡基及其制造工艺技术方案

《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》的技术方案是根据PETG的特点，选择PETG树脂为主要原料，采用新工艺——五辊压延工艺加工制造PETG卡基，用于封装电子芯片制作第二代居民身份证。

PETG是细粒球型结构，比起圆柱状粒子圆粒拥有较高密度，耐化学药剂，在高温加工时会导致PETG聚酯链断裂，引起树脂分子量减少和最终产品物性降低；同时PETG材料有着较强黏性，易粘辊，产品熔融性不如PVC及ABS材料，产品易出现流纹，难以控制熔融压力，生产制程变数大，该发明研制新配方，保证PETG有较好的压延加工性能，同时生产控制技术参数确定是实施该项目的关键技术。

PETG压延成型过程中，由于原料的分解，在片材表面形成大量气泡，冷却后形成凹坑，印刷时会出现白点（斑），造成印刷次品，影响印刷质量。为解决这一缺陷，该发明在工艺上采用行星排气挤出机，既满足了工艺上脱泡要求，又使得塑化料可以通过皮带输送机连续送至压延机连续生产，这样使料温的均一性增加，减少产品流痕现象。再者，本工艺加装割气泡装置，在产品成型辊（三号辊）前加装割气泡导轮，使得卡基内气泡被大量挤出释放，与加装前相比减少气泡90％，大大提高卡基的表面印刷性能。

PETG原料需粉碎至40-60目，才能产生较好的塑化效果，如颗粒过筛目数过小，它比起圆柱状粒子圆粒拥有较高密度，耐化学药剂，在挤出机塑炼中，形成粒料核，塑炼不均，压延后产品粗糙度大，无法满足使用要求。

粉碎后的原料需经干燥，PETG原料中的水分子在高温加工时会导致PETG聚酯链断裂，引起树脂分子量减少和最终产品物性降低，容易引起产品物理性能不达要求。

《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》的目的是通过下列措施来实现的：一种居民身份证用PETG卡基，其配方中包含下列重量份的原料：GS₂型PETG树脂100份，ADD₂型PETG树脂25-35份，钛白粉10-15份。

所述的居民身份证用PETG卡基，其配方中还可以包含下列重量份的原料：紫外线吸收剂3-5份，抗氧剂6-8份。

所述的居民身份证用PETG卡基，其中钛白粉需用金红石RSC5型钛白粉，具有较高的光泽度和较佳分散性，二氧化钛含量大于95％，平均粒径小于0.17微米。

所述的居民身份证用PETG卡基，其中紫外线吸收剂可以是低挥发性苯并三唑紫外吸收剂。

所述的居民身份证用PETG卡基，其中紫外线吸收剂型号可以是紫外线吸收剂3039或紫外线吸收剂234。

所述的居民身份证用PETG卡基，其中抗氧剂可以是一种具有良好相溶性的高效低色污的抗氧剂。

所述的居民身份证用PETG卡基，其中是抗氧剂型号可以是抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076。

一种居民身份证用PETG卡基的制造工艺，包含下列步骤：

a.原料准备：按配方称取原料，GS₂型PETG树脂、ADD₂型PETG树脂粉碎至40-60目，干燥；

b.高速搅拌：加热熔融，温度控制为85-102℃，搅拌，高搅一速为800-900转/分钟，搅拌时间10-15分钟，高搅二速为1600-1800转/分钟，搅拌时间3-5分钟，高搅三速为800-900转/分钟，搅拌时间10-15分钟；

c.低速搅拌：温度控制为40-53℃，60-80转/分钟搅拌，搅拌时间15-20分钟；

d.行星排气挤出机塑炼：温度控制为160-190℃；

e.五辊压延出片：压延辊温度控制为：1号辊150-170℃，2号辊150-170℃，3号辊170-190℃，4号辊185-195℃，5号辊155-165℃；

f.引离拉伸：引离辊温度控制为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；

g.冷却：冷却辊温度控制为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；

h.牵引、卷取；

i.切割：方正度倾斜偏差≤1.2毫米/米。

居民身份证用PETG卡基及其制造工艺改善效果

1、使用年限长：2004年6月前用于制卡的卡基有PVC卡基和ABS卡基，在见光、高温、低温等条件下易发生分解、变色变形、碎化，有应力白化等现象，使用寿命短，一般为二年，无法满足身份证使用期限至少为10年的要求。《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》材质新，采用的是PETG原料，PETG是PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）经乙二醇改性的非结晶共聚脂，具有优良的物理机械性能、耐化学性能、气密性能、耐低温性能。并有耐老化性好，不易破碎、无异嗅、无毒、透明度高、有良好的抗白化现象，同时还具有耐高温（150度-200度）特性，使用寿命长，在10年以上。

2、环保性能好：PVC卡基使用的原料为PVC（聚氯乙烯）树脂是一种含氯产品，它的废弃物处理不当，极易产生二恶英污染环境；PETG卡基是一种环保型材料，容易回收、燃烧后只生成二氧化碳和水，而不会污染环境。

3、技术性能优：采用《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》配方及制造工艺可使PETG卡基技术性能指标达到以下要求：

外观：

a.表面平整光洁、色泽均匀；无油污、杂质灰尘；无皱褶、凹坑、气泡、孔洞；无纹路、黄线、波状条纹；四周无毛边现象。

b.每张材料上不允许存在直径大于0.5毫米以上的黑点杂质；直径0.3毫米-0.5毫米黑点杂质不超过1个。

4、使用范围的变化：第二代居民身份证基材（PETG卡基）主要用于制作第二代身份证，采用吹塑、流延法生产的PETG膜用于产品包装，PVC、ABS卡基多用于制作信用卡、SIM卡、IC卡等，也不能制作第二代居民身份证。

PETG（改性聚对苯二甲酸乙二醇酯）是PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）经乙二醇改性的非结晶共聚脂，现有的PETG的加工一般采用热成型工艺生产饮料瓶、包装瓶、桶等，或采用挤出流延、吹塑、拉伸等工艺生产PETG膜、片材，产品主要用于生产食品、药品、玩具、五金包装。

采用吹塑、流延拉伸工艺生产的PETG片材尽管具有优良的物理机械性能、耐化学性能、气密性能、加工性能及耐低温性能，并有不易破碎、无异嗅、无毒、透明度高等优点，但采用流延、吹塑、拉伸工艺生产产品有流纹、厚度不均，热收缩率大，无法控制产品粗糙度等缺陷，产品有流纹及无法控制粗糙度影响产品的印刷性能和作防伪标识处理；产品厚度不均和热收缩率过大，产品层合（热合）后，在作用力影响下，易变形、翘曲，故采用用流延、吹塑、拉伸工艺生产产品不能用于制卡。

PVC卡基使用的原料为PVC（聚氯乙烯）树脂是一种含氯产品，它的废弃物处理不当，极易产生二恶英污染环境；PVC、ABS卡基在见光、高温、低温等条件下易发生分解、变色变形、碎化，有应力白化等现象，使用寿命短，一般为二年，无法满足身份证使用期限至少为10年的要求。

第二代居民身份证是由多层卡基材料热合组成，材料必须有较好的热合性，保证身份证使用中不开裂、不剥离起层。

图1是《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》的工艺流程图。

1、一种居民身份证用PETG卡基，其特征是配方中包含下列重量份的原料：

GS₂型改性聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂100份，ADD₂型改性聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂25-35份，钛白粉10-15份。

2、根据权利要求1所述的居民身份证用改性聚对苯二甲酸乙二醇酯卡基，其特征是配方中还可以包含下列重量份的原料：紫外线吸收剂3-5份，抗氧剂6-8份。

3、根据权利要求1所述的居民身份证用改性聚对苯二甲酸乙二醇酯卡基，其特征是钛白粉需用金红石RSC5型钛白粉，具有较高的光泽度和较佳分散性，二氧化钛含量大于95％，平均粒径小于0.17微米。

4、根据权利要求2所述的居民身份证用改性聚对苯二甲酸乙二醇酯卡基，其特征是紫外线吸收剂可以是低挥发性苯并三唑紫外吸收剂。

5、根据权利要求2或4所述的居民身份证用改性聚对苯二甲酸乙二醇酯卡基，其特征是紫外线吸收剂可以是紫外线吸收剂3039或紫外线吸收剂234。

6、根据权利要求2所述的居民身份证用改性聚对苯二甲酸乙二醇酯卡基，其特征是抗氧剂168、抗氧剂1010或抗氧剂1076。

7、一种居民身份证用PETG卡基的制造工艺，其特征是包含下列步骤：

a.原料准备：按配方称取原料，GS₂型PETG树脂、ADD₂型PETG树脂粉碎至40-60目，干燥；

b.高速搅拌：加热熔融，温度控制为85-102℃，搅拌，高搅一速为800-900转/分钟，搅拌时间10-15分钟，高搅二速为1600-1800转/分钟，搅拌时间3-5分钟，高搅三速为800-900转/分钟，搅拌时间10-15分钟；

c.低速搅拌：温度控制为40-53℃，60-80转/分钟搅拌，搅拌时间15-20分钟；

d.行星排气挤出机塑炼：温度控制为160-190℃；

e.五辊压延出片：压延辊温度控制为：1号辊150-170℃，2号辊150-170℃，3号辊170-190℃，4号辊185-195℃，5号辊155-165℃；

f.引离拉伸：引离辊温度控制为：第一组120-130℃，第二组115-125℃，第三组105-115℃，第四组90-100℃，第五组70-80℃；

g.冷却：冷却辊温度控制为：第一组60-70℃，第二组50-60℃，第三组40-50℃；

h.牵引、卷取；

i.切割：方正度倾斜偏差≤1.2毫米/米。

下列实施例中生产设备：采用意大利“RODOLFO”公司“F”型五辊压延生产线（辊筒用轴交叉法），在压延辊三号辊加装割气泡装置，挤出机采用德国贝斯托夫行星排气挤出机。本工艺采用电加热。

实施例中每份为100kg，PETG树脂采用美国伊士曼公司产品（也可采用韩国SK公司产品替代）。

实施例1

GS₂型PETG树脂100份，ADD₂型PETG树脂35份，金红石RSC5型钛白粉15份，紫外线吸收剂30395份，抗氧剂1688份。

制造工艺：按配方称取原料，PETG原料粉碎至40目，干燥；加热熔融，温度控制为102℃，高搅一速控制在900转/分钟，搅拌10分钟，高搅二速控制在1800转/分钟，搅拌3分钟，高搅三速控制在900转/分钟，搅拌10分钟；温度控制为53℃，80转/分钟搅拌，搅拌时间15分钟；行星排气挤出机塑炼：温度控制为160℃；五辊压延出片，压延辊温度控制为：1号辊160℃，2号辊160℃，3号辊185℃，4号辊195℃，5号辊165℃；进行引离拉伸，引离辊温度控制为：第一组120℃，第二组115℃，第三组105℃，第四组90℃，第五组70℃；冷却，冷却辊温度控制为：第一组60℃，第二组50℃，第三组40℃；牵引、卷取；切割，方正度倾斜偏差≤1.2毫米/米。

实施例2

GS₂型PETG树脂100份，ADD₂型PETG树脂25份，金红石RSC5型钛白粉10份，紫外线吸收剂2343份，、抗氧剂10106份。

制造工艺：按配方称取原料，PETG原料粉碎至40目，干燥；加热熔融，温度控制为90℃，进行高搅，高搅一速为850转/分钟，搅拌时间15分钟，高搅二速为1700转/分钟，搅拌时间4分钟，高搅三速为850转/分钟，搅拌时间15分钟；低搅60转/分钟，搅拌时间20分钟，温度控制为50℃；行星排气挤出机塑炼，温度控制为170℃；五辊压延出片，压延辊温度控制为：1号辊150℃，2号辊150℃，3号辊180℃，4号辊190℃，5号辊160℃；引离拉伸，引离辊温度控制为：第一组130℃，第二组115℃，第三组105℃，第四组95℃，第五组75℃；冷却，冷却辊温度控制为：第一组60℃，第二组50℃，第三组40℃；牵引、卷取；切割，方正度倾斜偏差≤1.2毫米/米。

实施例3

GS₂型PETG树脂100份，ADD₂型PETG树脂30份，金红石RSC5型钛白粉12份，紫外线吸收剂30394份，抗氧剂10767份。

制造工艺：按配方称取原料，PETG原料粉碎至40目，干燥；加热熔融，高搅一速为800转/分钟，搅拌时间12分钟，高搅二速为1600转/分钟，搅拌时间5分钟，高搅三速为800转/分钟，搅拌时间10分钟，高搅温度控制为85℃；低搅70转/分钟，搅拌时间18分钟，温度控制为40℃；行星排气挤出机塑炼，温度控制为160℃；五辊压延出片，压延辊温度控制为：1号辊150℃，2号辊155℃，3号辊175℃，4号辊190℃，5号辊155℃；引离拉伸，引离辊温度控制为：第一组120℃，第二组115℃，第三组105℃，第四组90℃，第五组70℃；冷却，冷却辊温度控制为：第一组60℃，第二组50℃，第三组40℃；牵引、卷取；切割，方正度倾斜偏差≤1.2毫米/米。

实施例4

GS₂型PETG树脂100份，ADD₂型PETG树脂35份，金红石RSC5型钛白粉20份。

制造工艺：按配方称取原料，PETG原料粉碎至40目，干燥；加热熔融，温度控制为95℃，进行高搅，高搅一速为850转/分钟，搅拌时间10分钟，高搅二速为1600转/分钟，搅拌时间5分钟，高搅三速800转/分钟，搅拌时间12分钟；低搅80转/分钟，搅拌时间20分钟，温度控制为53℃；行星排气挤出机塑炼，温度控制为160℃；五辊压延出片：压延辊温度控制为：1号辊155℃，2号辊155℃，3号辊175℃，4号辊185℃，5号辊160℃；引离拉伸，引离辊温度控制为：第一组120℃，第二组115℃，第三组105℃，第四组90℃，第五组75℃；冷却，冷却辊温度控制为：第一组60℃，第二组50℃，第三组45℃；牵引、卷取；切割，方正度倾斜偏差≤1.2毫米/米。

2007年，《居民身份证用PETG卡基及其制造工艺》获得第五届江苏省专利项目奖优秀奖。

出众的热成型性能

PETG板材易于生产出造型复杂及拉伸比大的制品。而且，与PC板和抗冲改性的压克力不同，这种板材无须在热成型加工前进行预干燥处理。与PC板或压克力相比，其成型周期短，温度低，成品率更高。

坚韧性

PETG板材的挤出板材通常比通用压克力坚韧15至20倍，比抗冲击改性的压克力坚韧5至10倍。PETG板材在加工、运输和使用过程中具有足够的承受能力，有助于防止破裂。

耐候性

PETG板材提供了优秀的耐候性。它可以保持产品的坚韧性，防止变黄。它含有紫外线吸收剂，可共挤成一保护层，保护了板材免受紫外线的有害影响。

加工简便

PETG板材可进行锯切、模切、钻孔、冲孔、剪切、铆接、铣边以及冷弯，不至于破碎。表面的轻微刮痕可用热风枪来消除。溶剂粘接亦是常规操作。它比通用压克力、抗冲改性压克力或PC板更易于加工，并可进行植绒、电镀、静电等加工处理。

优秀的耐化学性能

PETG板材可以耐受多种化学品以及常用的清洁剂。

环保

PETG板材基材均为环保材料，符合食品接触管理要求。

经济性

它比PC板便宜，比亚克力更经久耐用。

本发明公开了一种高透明PETG材料，通过去除PETG中催化剂的残留将PETG的透明性进一步提高。能够替代各种高透玻璃的应用领域，比如化妆品包装品，显微镜载玻片等光学领域。

(1)板、片材

使用常规的成型方法，可以制备1~25.4mm厚的透明材料，具有突出的韧性和高抗冲击强度，其抗冲击强度是改性聚丙烯酸酯类的3~10倍，成型性能优异，冷弯曲不泛白，无裂纹，易于印刷和修饰，广泛应用于室内外标牌、储物架、自动售货机面板、家具、建筑及机械挡板等。

PETG卡主要应用于欧洲，但在北美、亚洲也得到了越来越多的应用。原因是具有很宽的加工范围，高的机械强度和优异的柔性，比起PVC透明度高，光泽好，容易印刷并且具有环保优势。

PETG材料应用于信用卡。Visa公司是世界上最大的信用卡公司之一，1998年其全球卡片发行量为5.8亿张。该公司已认可二醇类改性聚酯(PETG)为其信用卡材料。对于要求卡片材料对环境更友好的国家，PETG可替代聚氯乙烯材料。Visa还指出：来自3个不同试验厂的结果显示，PETG满足信用卡国际标准(150/IEC7810)的所有要求，因此PETG卡片在这里可能得到广泛使用。(2) 异型材

可成型管材或各种型材，其制品坚硬、透明、光泽好，受压不泛白，易于成型及后加工处理，符合环保要求，同时符合美国FDA关于食品接触标准，广泛应用于建筑装饰及材料。

膜用：专门应用于高性能收缩膜，有大干70%的最终收缩率，可制成复杂外形容器的包装，具有高吸塑力，高透明度，高光泽，低雾度，易于印刷，不易脱落，存储时自然收缩率低的优点，应用于饮料瓶、食品和化；陵品的收缩包装及电子产品等的收缩标签。其中双向拉伸的。PETG膜适用于高档包装、印刷、电子电器、电缆包扎、绝缘材料以及各种工业领域的优质基材。单向拉伸PET、热收缩薄膜适用于各种罐装，聚酯瓶、各种容器等外用标签。与PVC收缩膜相比，PETG收缩膜还具有环保的优点。

瓶用：改善传统聚酯饮料瓶韧性低的不足，尤其适合制造大容量厚壁透明容器，高度透明，不易破碎，易于表面修饰，达到美国FDA关于食品接触标准，可以应用于食品及医疗制品等领域。在啤酒塑料包装方面，EASTMAN公司为朝日公司生产的新型环保塑料包装啤酒瓶，是以Eastal共聚聚酯薄膜作密封包装的材料，其外形为银黑色，在颈部辅以黑色孔带状拉环式封盖，可阻挡光线、隔绝空气、保证啤酒质量，并具有在瓶身破裂时防止碎片四溅的防爆功能，收缩性能优越。朝日公司自采用这种包装材料后，Super Dry和Dunk啤酒的销量得到了大幅增长。

(3)化妆品包装

PETG具有玻璃一样的透明度和接近玻璃的密度，很好的光泽度，耐化学腐蚀，耐冲击，并且容易加工，能注射成型、注拉吹成型和挤吹成型。还能够产生独特的形状、外观和特殊效果，比如鲜亮的颜色、磨砂、大理石纹理、金属光泽等。而且还可以利用其它聚酯、弹性塑料或ABS进行重叠注塑料成型。

产品有香水瓶和瓶盖、化妆品瓶和瓶盖、口红管、化妆盒、除臭剂包装、爽身粉瓶和眼线笔套等。PETG注塑产品有医疗器械如过滤器、耳咽管、管子连接件、泵、夹子以及透析设备等。家用器皿如杯子、沙拉碗、盐罐、胡椒罐等，具有优异的透明度、光泽度，良好的韧性、加工性和优异的着色性。

伊士曼共聚聚酯加工指引

1. 注塑机

1）普通三段式螺杆注塑机，建议其压缩比为2.5：1～3.0：1，长径比为L/D=20：1。

2）成品重量应为注塑机最大注射量的30%～75%。

2. 加工工艺：

1） 干燥：除湿式(Desiccant Dryer)或热风循环干燥机(Hopper Dryer)，65－70℃，4－6/h。

2）料温控制(炮筒设定温度见下表,注意控制实际温度与设定温度一致)：

● 较低的加工温度及较短的停留时间（<5分钟），可获得材料的较佳物理性能；

● 建议测量胶料的实际温度，按不同型号正常料温范围为230℃～270℃；

（温度需根据机器的实际情况调节，国产机的温度大多偏高，以实际能稳定射出为准）

● 模温：建议使用冻水冷却模具，模温范围：15～40℃。

● 螺杆转速：较低的螺杆转速可防止胶料温度过高，建议选用：60－90RPM；

● 缓冲层(Cushion size)：建议使用5－10mm的缓冲层范围，一方面可防止材料因停留时间过长而降解，另一方面可减少注塑压力的损失；

● 停留时间：胶料在炮筒中的停留时间应控制在5分钟之内，否则应打清空胶才可啤塑；

● 背压：适当的背压可加强胶料的塑化及有帮助排气的功能，建议选用：5－10kgf/cm2；

● 清机：使用Z-聚酯之前，一定要用透明PC料清机；使用Z-聚酯之后，可用亚加力，PS等材料清机。

·冷却时间：此材料冷却速率较慢，中粘度，应根据模具结构、产品厚度设置适当的温度及成型冷却时间,主浇口的脱模夹角要设计在3-5°否则水口易粘模。

·材料优点：韧性良好、流动性强、高度透明、容易成型。

*干燥：并非所有的塑料在加工前都需要干燥，PE、PP等产品无须预干燥。但聚酯是酸和二元醇经反应的产物，水是反应的副产品。在熔融温度下，该反应是可逆的，所以在加工或逆反应发生之前，必须将吸收的水份除去。

1份或多份酸 1份或多份二元醇　共聚聚酯 水

切记:1、烘料65-70度，烘足4个小时。2、加工前一定要用PC或干净的PC水口清机.3、模温须控制在40度以内。