制卡层压工序中橘皮现象的分析及解决方法

张发荣+朱万山

层压工序是智能卡制备工艺中极其重要的一步，决定着智能卡的外观品质及使用寿命。然而层压后，智能卡的表面往往会出现凹凸不平像橘皮一样的现象（如图1），严重影响了智能卡的外观质量及成品率，图2为正常智能卡表面。接触式智能卡通常由4层材料层压成型，其截面示意图如图3所示，其中，A层为PVC透明带胶膜，B层和C层为PVC基承印材料，D层为PVC透明带胶膜。经分析，笔者认为橘皮现象与PVC透明带胶膜使用的热熔胶的结构及性能、涂胶量和PVC透明带胶膜的粗糙度有关系。

热熔胶中聚氨酯的结构与性能的影响

作为热熔胶的主体，聚氨酯的结构与性能对热熔胶的黏结性能有举足轻重的影响。聚氨酯可看作是一种含软段和硬段的嵌段共聚物。软段由低聚物多元醇（通常是聚醚或聚酯二醇）组成，硬段由多异氰酸酯或多异氰酸酯与小分子扩链剂组成。由于两种链段的热力学不相容性，会产生微观相分离，在聚合物基体内部形成相区或微相区。Cooper S.L.等人于1966年首先提出以两相形态学概念来解释聚氨酯的独特粘弹性行为。聚氨酯分子结构中因存在氨酯、脲、酯、醚等基团而产生广泛的氢键，其中，氨酯基团和脲基团对硬段相区的形成具有较大的贡献。聚氨酯的硬段相区起增强作用，提供多官能度物理交联（即形成氢键而起交联作用），软段基体被硬段相区交联，如图4所示。

提高聚氨酯中硬段的含量通常可以使热熔胶的硬度增加、弹性降低，且其内聚力和黏结力亦可得到提高。但若硬段含量太高，由于极性基团太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，有可能降低热熔胶的黏结力。另外，一定程度的交联可以提高热熔胶的黏结强度，但过分的交联会影响结晶和微观相分离，可能会损害胶层的内聚强度。

经分析认为，橘皮现象是由于聚氨酯中硬段含量太高，硬段极性基团约束聚合物链段的活动能力和扩散能力，在局部形成硬段交联为主的微相区，并“钉扎”在某一位置，形成凸起；而相邻位置由于硬段物相对减少，形成软段交联为主的微相区，表现为凹陷。整个黏结面由硬度高的凸起和硬度低的凹陷组成，从而形成橘皮现象。

PVC透明带胶膜粗糙度的影响

PVC透明带胶膜表面一般会进行粗糙化处理，以增加热熔胶与基材的接触面积。胶粘剂渗入PVC基承印材料表面的凹隙或孔隙中，固化后起到类似钉子、钩子、楔子的嵌定作用，可牢固地把PVC透明带胶膜和PVC基承印材料黏在一起。但过于粗糙的表面会影响胶内聚合物链段的活动能力和扩散能力，使得链段分布不均匀。实验表明，采用粗糙度大的PVC透明带胶膜，更容易产生橘皮现象。

涂胶量的影响

涂胶量（实际上与胶层厚度有关）对橘皮现象及剥离强度都有影响。通常，在一定范围内，如果胶层太薄，则热熔胶不能填满基材表面凹凸不平的间隙，留下空缺，从而出现黏结强度低。但实验表明，如果胶层太厚，则容易形成橘皮现象。因此，操作者一定要掌握好涂胶量。

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