Мы пользуемся банковской картой каждый день и почти не задумываемся, что скрывается внутри этого тонкого пластикового прямоугольника.
Между тем она должна выдерживать десятки тысяч касаний терминалов, мороз зимой, жару в салоне автомобиля летом, случайную стирку в кармане куртки и надёжно защищать скрытую внутри электронику.
Карта толщиной всего 0,76 миллиметра вмещает целую историю о полимерах, точном производстве и высоких требованиях.
Из чего состоит банковская карта?
Если разрезать карту вдоль и посмотреть в микроскоп, можно увидеть не монолитный кусок пластика, а многослойный «сэндвич» из 4–6 слоёв. Они соединяются между собой в процессе термопрессования: листы пластика «склеиваются» под воздействием высокой температуры (около 130–150 °C) и огромного давления. Два главных материала этой конструкции — поливинилхлорид (ПВХ) и поликарбонат.
Сердцевина
Основа карты — жёсткая подложка, которую чаще всего делают из непрозрачного (белого или цветного) жесткого (непластифицированного) ПВХ. Этот полимер выбран из-за его полезных механических свойств: он прочен, дёшев в производстве. Благодаря аморфной структуре и низкой усадке при нагревании он размягчается постепенно, позволяя идеально ровно и точно поместить внутрь антенну для бесконтактной оплаты (NFC).
В готовой сердцевине высокоточные станки вырезают микроскопическое углубление, куда затем вставляют металлопластиковый чип-модуль. Этот Поскольку ПВХ одновременно прочный и достаточно гибкий, карта не трескается при изгибе и сохраняет форму даже после долгого использования.
Информационные слои
Сверху и снизу от основы накладываются тончайшие листы пластика, на которые наносится дизайн: логотип банка, рисунок, защитные голограммы и реквизиты. В премиальных и биометрических картах вместо ПВХ используют поликарбонат. Он идеально подходит для лазерной гравировки. Луч проходит сквозь прозрачные слои и обугливает частицы углерода внутри поликарбоната, создавая вечный рисунок (номер карты или имя владельца). Такую надпись невозможно стереть или подделать, не разрушив саму карту.
Защитная плёнка
Самые внешние слои с обеих сторон карты — это прозрачные защитные плёнки (оверлеи) толщиной в сотые доли миллиметра. Их задача — защитить карту от бытовых невзгод. Пленка из ПВХ или специального износостойкого поликарбоната защищает краску от выцветания под ультрафиолетовыми лучами, не дает карте царапаться о ключи и монеты в кармане, а также блокирует доступ влаги к чипу и антенне. На этот же слой наносится магнитная полоса и панель для подписи.
Невидимая электроника: как полимеры защищают чип и антенну
Современная карта представляет собой полноценное миниатюрное электронное устройство. Внутри неё скрывается микропроцессор и антенна для бесконтактной оплаты, которые нуждаются в надежной защите:
• Инкапсуляция и герметичность. В процессе термопрессования, о котором мы говорили выше, разогретый ПВХ или поликарбонат переходит в высокоэластическое состояние. Пластик буквально обволакивает чип и медный контур антенны со всех сторон, создавая абсолютно герметичный «кокон». Этот процесс называется инкапсуляцией. Благодаря ему электроника защищена от окисления и влаги: карта продолжит работать, даже если вы случайно постираете её в машинке вместе с вещами.
• Полимерный клей. Сама антенна представляет собой тончайший провод, уложенный петлями внутри ПВХ-основы. Чтобы зафиксировать этот контур и надежно соединить его с чипом, применяются специальные полимерные клеи-расплавы (адгезивы) на основе сополимеров. Они обеспечивают высокую прочность сцепления между металлом электроники и пластиком основы, не позволяя им расслоиться при постоянном использовании.
Испытания на прочность: полимеры против экстремальных нагрузок
Чтобы полимерный «сэндвич» не развалился после пары месяцев в кармане, материалы для производства карт проходят жёсткий лабораторный отбор по международному стандарту ISO. Физико-химические и механические свойства пластика должны гарантировать стабильную работу карты в диапазоне температур от -35 °C до +50 °C. Это значит, что полимеры не должны становиться хрупкими и трескаться на морозе, а также не должны размягчаться и деформироваться в жаркий летний день.
Прежде чем партия пластика отправится в производство, образцы проверяют в лаборатории:
• Тест на изгиб (динамическая жесткость). Специальный автомат сгибает карту вдоль и поперек около тысячи раз в каждом направлении. Полимер должен выдержать эту нагрузку без образования микротрещин и расслаивания.
• Тест на кручение (торсионная стойкость). Пластину жестко фиксируют и скручивают под углом множество раз. Этот тест проверяет упругость полимерной матрицы: материал должен полностью восстанавливать первоначальную форму, сохраняя целостность внутренних контактов электроники.
Эволюция и экология: «зелёный» пластик
Сегодня нефтехимия делает банковские карты более экологичными. На смену классическому ПВХ приходит специальный термопластичный полиэтилентерефталат, содержащий дополнительный диоловый сомономер (ПЭТГ). Этот модифицированный сополимер сочетает в себе жесткость поликарбоната и легкость обработки ПВХ, но при этом он гораздо проще поддается вторичной переработке. Перейдя на ПЭТГ, банки получили возможность создавать эко-карты, которые после окончания срока действия можно превратить в новые полезные вещи. Использование вторичных полимеров позволяет сберегать ресурсы планеты, не теряя ни износостойкости, ни гибкости, ни надёжности готового продукта.
ПВХ также постепенно заменяется на переработанный поливинилхлорид (rPVC) или биоразлагаемые полимеры на растительной основе, например, полилактид (PLA).
Нефтехимические компании, включая СИБУР, активно разрабатывают и поставляют высокочистые марки полимеров, которые подходят для использования в производстве сложной электроники и защитных покрытий.
Всё о науке в СИБУРе — на сайте https://nauka.sibur.ru/
Познакомиться с работой центра прикладных разработок «СИБУР ПолиЛаб», специализациями площадок в городах присутствия, типах исследований и доступном оборудовании можно на платформе polylab.sibur.ru. Также на ресурсе доступны вебинары и обучающие курсы.