趙貴彬

現(xiàn)代人的生活離不開卡，除了銀行卡，還有社?？ā⒐豢?、加油卡等。由于這些卡大多由PVC材質(zhì)制成，所以業(yè)內(nèi)將其統(tǒng)稱為PVC卡。普通的PVC卡由兩層片基及兩層透明膠膜組成，多采用UV膠印的方式進行印刷，使卡片呈現(xiàn)出細膩的線條和豐富的層次。然而，大量應(yīng)用UV膠印油墨也會帶來諸多負面影響，比如墨層過厚、網(wǎng)點面積率過大時，會降低PVC卡的剝離強度。對此，制卡廠一般會采用覆蓋帶膠膜的方法來改善這一情況。帶膠膜是涂有聚氨酯膠層的PVC面膜，其膠層中分解的NCO活性基團可與PVC卡進行化學交聯(lián)，提高PVC卡的剝離強度，改善PVC卡粘結(jié)力不足的情況。

本文通過PVC帶膠膜和PVC實地測試片基的層壓實驗，模擬生產(chǎn)中的實際情況，通過調(diào)整層壓時間和層壓溫度，研究層壓溫度和層壓時間對PVC卡剝離強度和外觀質(zhì)量的影響。

實驗部分

1.實驗器材

四色UV膠印機、層壓機、模切機、拉力機、PVC白片基、PVC帶膠膜、UV膠印黑墨。

2.PVC實地測試片基的制作

采用實地印刷，實驗環(huán)境溫度為（2 3±3）℃，相對濕度為40%～60%。

將PVC白片基裁切成140mm×140mm的尺寸，打開四色UV膠印機，對其各項性能進行檢查，保證其處于正常工作狀態(tài)，并確保UV燈管與UV油墨的波長相匹配。準備好實驗材料，將幾張PVC白片基夾入PVC壓力片基，注意PVC白片基的印刷面應(yīng)朝上。固定PS版，并用潤版液擦拭，然后給墨輥上墨。接著打開UV燈管，開機進行試印，同時用密度計檢測實地密度并注意墨層的固化情況。待實地密度達到要求后，印制一定數(shù)量的PVC實地測試片基。

3.層壓實驗

（1）PVC層壓覆膜參數(shù)

在層壓實驗中，根據(jù)層壓工藝的特性，設(shè)定3個工藝參數(shù)，分別是層壓溫度、層壓壓力以及層壓時間。通過固定2個工藝參數(shù)，改變另一個工藝參數(shù)的方法，進行實驗，并獲取實驗數(shù)據(jù)。用獲取的實驗數(shù)據(jù)與標準工藝參數(shù)獲得的實驗數(shù)據(jù)進行比較、分析，獲得實際工藝參數(shù)。

①PVC層壓覆膜標準參數(shù)

本實驗的標準工藝參數(shù)為：層壓時間為30min，其中熱壓、冷壓各15min；層壓溫度為熱壓溫度150℃，冷壓溫度（23±2）℃；層壓壓力為熱壓壓力10.0MPa，冷壓壓力10.5MPa。

②不同層壓時間下進行剝離強度實驗的PVC層壓覆膜參數(shù)

層壓熱壓溫度分別為120℃、150℃、170℃，熱壓壓力10.0MPa，冷壓壓力10.5MPa。將打樣后的PVC實地測試片基與PVC帶膠膜配料，分別按20min、30min、40min、50min、60min的層壓時間分別進行層壓覆膜實驗，并做好記錄。

③不同層壓溫度下進行剝離強度實驗的PVC層壓覆膜參數(shù)

層壓時間3 0 m i n，熱壓壓力10.0MPa，冷壓壓力10.5MPa。 將打樣后的PVC實地測試片基與PVC帶膠膜配料，分別按110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃的層壓溫度進行層壓覆膜實驗，并做好記錄。

（2）PVC層壓覆膜過程

①層壓前的準備

把要層壓的PVC材料正確放入層壓托板內(nèi)。層壓材料放置順序為：托板-層壓墊-鋼板-PVC帶膠膜-PVC實地測試片基-PVC實地測試片基-PVC帶膠膜-鋼板-層壓墊-托板。

②熱壓過程

開啟層壓機，設(shè)定層壓溫度，熱壓單元上、下兩塊加熱（加壓）鐵板開始升溫。開啟空壓機，給層壓機提供氣源動力。當層壓機加熱（加壓）鐵板溫度升至預(yù)設(shè)的層壓溫度后，熱壓單元進入保溫狀態(tài)，將裝有PVC材料的層壓托板從工作窗放入層壓機熱壓單元。關(guān)閉熱壓單元工作窗，層壓機升壓，上、下兩塊加熱（加壓）鐵板閉合。設(shè)定熱壓壓力和時間參數(shù)，層壓機進入熱壓狀態(tài)。

③冷壓過程

待熱壓過程結(jié)束后，層壓機啟動減壓程序，上、下兩塊加熱（加壓）鐵板分開。打開熱壓單元工作窗，用隔熱手套，把裝有PVC材料的層壓托板從熱壓單元取出，轉(zhuǎn)移至冷壓單元。開啟水冷循環(huán)裝置進行降溫，關(guān)閉冷壓單元工作窗，層壓機升壓，上、下兩塊制冷（加壓）鐵板閉合，設(shè)定冷壓壓力和時間參數(shù)，層壓機進入冷壓狀態(tài)。

PVC材料在層壓機中經(jīng)由熱壓、冷壓環(huán)節(jié)，融滲、凝固成有一定黏附力的卡體，達到了固化定型的目的。待冷壓過程結(jié)束，層壓機啟動減壓程序，上、下兩塊制冷（加壓）鐵板分開。打開冷壓單元工作窗，把層壓托板從冷壓單元中取出，對層壓好的PVC實地測試片基做好標記。

4.性能檢測

（1）剝離強度

剝離強度的測試參考中國銀聯(lián)股份有限公司企業(yè)標準Q/CUP010-2006，當剝離角度為90°時，剝離強度不小于5.0N/cm即滿足要求。

測量前將待測PVC卡置于環(huán)境溫度（23±3）℃、相對濕度40%～60%的標準測量環(huán)境下存放24小時。測量時，將其沿長度方向切成寬為10mm、長為70mm的樣片。采用拉力機分別對各待測樣片進行剝離實驗，并做好記錄。

具體檢測方法如下：使用鋒利的刀將樣片的表層背面切離芯層約10mm，并用夾具夾住或用黏性條黏住已切開的表層背面和芯層。把準備好的樣片放入拉力機的夾緊裝置中，以300mm/min的速度對PVC卡剝離強度進行測量，并記錄拉伸強度值曲線，不考慮最初5mm的拉伸強度和長度小于1mm的任何特征值，找出最小拉伸強度值，作為PVC卡的剝離強度。

（2）外觀質(zhì)量

PVC卡的外觀質(zhì)量檢驗采用目視方法，即在自然光下目測檢驗，具體檢驗方法參考國家標準GB/T 14916-2006。檢測項目包括卡體內(nèi)墨色遷移程度和墨層邊緣產(chǎn)生的裂紋程度。若卡片出現(xiàn)墨色遷移或墨層邊緣產(chǎn)生裂紋，即判定PVC卡不合格。

實驗結(jié)果與討論

結(jié)合層壓時間和層壓溫度對PVC卡剝離強度和外觀質(zhì)量的影響，確定最佳層壓工藝參數(shù)。

1.層壓時間對PVC卡剝離強度和外觀質(zhì)量的影響

（1）層壓時間對PVC卡剝離強度的影響

各組試樣剝離強度如圖1所示。當層壓溫度為120℃時，層壓時間延長對PVC卡剝離強度上升無顯著影響。這是因為當層壓溫度為120℃時，PVC帶膠膜涂層中的NCO活性基團比較穩(wěn)定，延長層壓時間也無法使NCO活性基團從涂層中分解出來參與反應(yīng)。

當層壓溫度為150℃時，PVC帶膠膜涂層中NCO活性基團開始變活潑，慢慢分解出來參與化學交聯(lián)，交聯(lián)點增多，粘結(jié)力增加，PVC卡剝離強度增大，并在層壓時間為30min時達到最大值。但隨著層壓時間的延長，分解出來的NCO活性基團越來越多，交聯(lián)點增多，影響了PVC帶膠膜涂軟段的結(jié)晶，粘結(jié)力減小，導致PVC卡剝離強度降低。

當層壓溫度為170℃時，隨著層壓時間的延長，PVC帶膠膜涂層中的NCO基團在膠層中過快、過早地交聯(lián)，影響了膠層與PVC基材的結(jié)合，導致PVC卡剝離強度下降。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)得出結(jié)論：PVC帶膠膜和PVC實地測試片基覆膜層壓時，在沒有達到一定層壓溫度時，延長層壓時間無法使PVC卡剝離強度提高；但當層壓溫度高于某一范圍，PVC卡剝離強度隨時間的延長呈下降趨勢，在合適的層壓溫度下，層壓時間的延長和PVC卡剝離強度的提高不呈正比關(guān)系；當層壓溫度為150℃時，PVC卡剝離強度普遍較高，并在層壓時間為30min時達到最高，此層壓時間剛好為標準層壓時間。

（2）層壓時間對PVC卡外觀質(zhì)量的影響

選取層壓溫度為150℃時的試樣，對其進行外觀質(zhì)量判定，如表1所示。層壓時間為20min和30min時，PVC卡無墨色遷移，墨層邊緣未產(chǎn)生裂紋，外觀質(zhì)量表現(xiàn)為合格；層壓時間為40min以上時，PVC卡邊緣出現(xiàn)裂紋，并伴隨油墨遷移，外觀質(zhì)量表現(xiàn)為不合格。這是因為在一定層壓溫度下，隨著層壓時間的延長，PVC卡基材料變軟，逐漸產(chǎn)生熱形變，PVC卡體內(nèi)的模量、剛性降低，在壓力的作用下，引發(fā)了PVC卡體邊緣裂紋及油墨遷移等現(xiàn)象。

綜合以上層壓時間對PVC卡剝離強度和外觀質(zhì)量影響的分析，我們得知：在熱壓壓力為10.0Mpa、冷壓壓力為10.5MPa的條件下，當層壓溫度為150℃時，最佳層壓時間為30min。

2.層壓溫度對PVC卡剝離強度和外觀質(zhì)量的影響

（1）層壓溫度對PVC卡剝離強度的影響

當層壓時間為30min時，不同層壓溫度下各組試樣的剝離強度如圖2所示，PVC卡剝離強度隨層壓溫度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當層壓溫度低于160℃時，PVC卡剝離強度隨著層壓溫度的升高而提高，并于層壓溫度為160℃時達到最大值8.5N/cm，隨后PVC卡剝離強度開始出現(xiàn)下降趨勢，當層壓溫度為170℃時，下降到6.7N/cm，比層壓溫度為160℃時下降了21%。

當層壓溫度較低時，PVC帶膠膜涂層中的NCO活性基團無法分解出來參加化學交聯(lián)，另一方面，低溫也無法使材料間形成良好的物理結(jié)合，所以PVC卡剝離強度較低。隨著層壓溫度的升高，PVC帶膠膜涂層NCO活性基團開始變得活潑，慢慢分解出來參加化學交聯(lián)，在層壓溫度為160℃時達到材料結(jié)合的最佳溫度和最佳粘結(jié)力，使PVC卡剝離強度達到最大值。但是隨著層壓溫度的進一步提高，PVC帶膠膜涂層中大部分NCO活性基團發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)，交聯(lián)點過密，影響到了PVC帶膠膜涂層的結(jié)晶，粘結(jié)力減小，導致PVC卡剝離強度降低。

由此得出結(jié)論：當層壓時間為30min時，最佳層壓溫度為160℃。

（2）層壓溫度對PVC卡外觀質(zhì)量的影響

當層壓時間為30min時，對PVC卡外觀質(zhì)量進行判定，如表2所示。當層壓溫度為110℃、120℃、130℃、140℃、150℃時，PVC卡無墨色遷移，墨層邊緣未產(chǎn)生裂紋，外觀質(zhì)量表現(xiàn)為合格；當層壓溫度為160℃時，PVC卡邊緣出現(xiàn)裂紋，外觀質(zhì)量表現(xiàn)為不合格；當層壓溫度為170℃時，PVC卡墨層有明顯遷移，外觀質(zhì)量表現(xiàn)為不合格。這是因為隨著層壓溫度的升高，PVC卡基材料變軟，逐漸產(chǎn)生熱形變， PVC卡體內(nèi)的模量、剛性降低，在壓力的作用下，材料間的流動，引發(fā)卡體邊緣裂紋及油墨遷移等現(xiàn)象。

綜合以上層壓溫度對PVC卡剝離強度和外觀質(zhì)量影響的分析，我們得知：在熱壓壓力為10.0Mpa、冷壓壓力為10.5MPa條件下，當層壓時間為30min時，最佳層壓溫度為150℃。

3.層壓工序的最佳工藝參數(shù)

層壓溫度、層壓時間與PVC卡剝離強度并非呈正比關(guān)系，而是呈現(xiàn)出一種先增大后減小的趨勢，因此，只有把層壓時間、層壓溫度和層壓壓力等層壓參數(shù)調(diào)整到最佳值，才能保證PVC卡有良好的剝離強度和外觀質(zhì)量。

通過對層壓時間和層壓溫度的深入探討，可得到層壓工序的最佳工藝參數(shù)，如表3所示。

通過優(yōu)化層壓工藝參數(shù)，可以提高PVC卡的剝離強度和外觀質(zhì)量，增強其使用性能，降低其廢品率，最終提升PVC卡的市場競爭力。