支付卡系统和方法
支付卡系统和方法
【专利摘要】本发明的实施例涉及支付卡和制造支付卡的方法。在一个实施例中，卡包括第一层和与第一层毗邻的第二层。第二层包括含金属的多个颗粒，并且所述多个颗粒构成第二层的至少约15％体积。在另一实施例中，制备包括聚合物和含金属的多个颗粒的混合物。多个颗粒构成混合物的至少约15体积％。混合物被挤压并施加外层。混合物和外层然后被切割以形成卡。
【专利说明】支付卡系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年3月4日提交的题为“PAYMENT CARD SYSTEM AND METHOD(支付卡系统和方法)”的美国临时申请N0.61/449，473的权益，该文献出于全部目的全篇纳入于此作为参考。
【背景技术】
[0003]具有吸引卡发行商的精英客户的改善外观和感觉的支付卡拥有市场。一些发行商实践的一种方法是制造金属卡。然而，金属卡的使用可能在使用过程中造成静电放电(ESD)问题。ESD涉及在不同电势的两个对象之间流动并通过直接接触或由电场诱发的突然和瞬时电流。已知当支付卡与终端交互以执行交易时，ESD可造成对访问设备(例如销售点终端)的临时中断或永久损害。由于金属卡的电气特征，它们容易造成ESD事件，该ESD事件能干扰支付交易或损害销售点终端。
[0004]与金属卡的制造相关的另一问题是材料和制造成本。许多美学上合需的金属由于其高成本不适用于支付卡。此外，金属卡的制造可涉及与已有的支付卡制造设施不一致的制造技术机器。新机器和工艺步骤的添加可能导致对发行商的进一步成本。
[0005]因此，业内需要这样的支付卡:具有金属的外观和感觉，能由不昂贵的材料并通过与已有制造设施一致的工艺制造，并且不具有与已有金属卡相关的静电放电问题。
[0006]本发明的实施例能单独地或共同地解决以上问题和其它问题。
【发明内容】
[0007]本发明的实施例涉及支付卡和制造支付卡的方法。
[0008]本发明的一个实施例涉及一种包括第一层和毗邻第一层的第二层的卡。第二层包括含金属的多个颗粒，并且所述多个颗粒构成第二层的至少约15体积％。
[0009]本发明的另一实施例涉及用于制造卡的方法。该方法包括制备包含聚合物和含金属的多个颗粒的混合物。多个颗粒构成混合物的至少约15体积％。混合物被挤压，并施加外层。混合物和外层然后被切割以形成卡。
[0010]本发明的这些和其它实施例将在下文中更详细地描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明实施例的卡的三维侧视图。
[0012]图2是根据本发明实施例的金属颗粒的截面图。
[0013]图3是示出根据本发明实施例的制造卡的方法的流程图。
[0014]图4是根据本发明实施例的示例性访问设备的框图。
[0015]图5是根据本发明实施例的卡质量作为第二层/混合物中金属颗粒的体积％的函数以及作为卡中第二层/混合物的体积％的函数的变化曲线图。
[0016]图6是根据本发明实施例的支付卡的示意图。【具体实施方式】
[0017]本发明的实施例涉及支付卡和制造支付卡的方法，这类支付卡具有金属外观和感觉而没有与已有的金属支付卡相关的静电放电问题。
[0018]图1是根据本发明实施例的卡100的侧视图。卡100可包括第一层102、第二层104和第三层106。
[0019]为了形成金属的外观和感觉，第二层110可包括多个含金属颗粒108。例如，金属颗粒108可包含钨、铜、镍、铁、金、银、铝、钼、钢、青铜或适于形成卡100的所需重量和外观的任何其它金属或合金。在本发明的实施例中，也可使用包含这些材料的颗粒组合。钨是金属颗粒108的一种合需选择，因为它具有高密度(即大约19.3克/立方厘米)。在一些实施例中，颗粒可包含密度大于约15克/立方厘米的材料。钨相比其它高密度金属也较为便宜。例如，钨的成本可比金的成本低两到三个量级。此外，钨比诸如铅之类的其它重金属明显毒性更低。由于钨具有非常广泛的工业应用，它很容易在市场上以相对低的成本获得。
[0020]图2是示出根据本发明实施例的金属颗粒108的截面图。为了降低卡100的总导电性并由此减少在与访问设备交互期间静电放电的可能性，金属颗粒108可包括外涂层202。外涂层202可包括无机电介质材料，例如金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物或任何其它适宜的电介质材料。例如，可经由化学气相沉积工艺将氧化钨涂层施加至金属颗粒108。包含氧、钨蒸气(例如六羰基钨或六氟化钨)和载气(例如氢、氮或氩)的气态混合物可在高温(例如300-500°C )下通过金属颗粒108，以形成外涂层202。类似地，可通过在气态混合物中用氨取代氧以形成氮化钨层，使用前述工艺向金属颗粒108施加氮化钨涂层。为了形成碳化钨层，包含钨(例如六羰基钨或六氟化钨)、氢、含碳气体(例如在500-800°C下被热预激活的丙烷)以及惰性气体(例如氩)的气态混合物可在高温(例如400-900°C)下通过金属颗粒108。在本发明的实施例中，可使用任何其它适当涂覆技术以及任何适当金属的氧化物、氮化物或碳化物来形成外涂层202。
[0021]外涂层202可具有任何适当的厚度。例如，该厚度可小于约100微米，或小于约50微米。
[0022]也可使用有机电介质材料形成外涂层202。有机绝缘体一般具有大约从3至6的大介电常数，并可通过使用多种沉积工艺来施加。例如，可使用电涂，其中金属颗粒108被浸入到有机电介质颗粒浴中并施加电流。带相反电荷的有机颗粒随后被吸引至金属颗粒108，由此在金属颗粒108的表面上形成平滑连续的薄(例如小于30微米)膜。可使用阳极或阴极涂覆方法，并可施加例如环氧树脂、环氧丙烯酸酯、聚酰亚胺之类的材料或任何其它适当的电介质材料。可允许金属颗粒108在浸入浴液之前与偶联剂(例如基于硅烷的试剂)反应，以确保金属颗粒108和有机涂层之间的键合。
[0023]回到图1，第二层110也可包括聚合物110。聚合物110可包括聚合材料。聚合材料的例子可包括聚氯乙烯、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯或任何其它适宜的热塑或热固材料。在本发明的实施例中也可使用同聚物、共聚物和共混聚合物。聚氯乙烯(PVC)是一种合需的材料，因为它具有良好的性质(例如刚度)。
[0024]金属颗粒108在聚合物110中的分布是形成卡100的金属外观和感觉的一个因素。
[0025]根据本发明实施例的卡可具有任何适当的配置。例如，根据本发明实施例的支付卡可以约86毫米长、约54毫米宽和约0.7-0.9毫米厚。在其它实施例中，卡100可具有比约65毫米长、约40毫米宽和约0.4-0.6毫米厚更大的尺寸。
[0026]金属颗粒108可具有任何适宜的尺寸。例如,金属颗粒108的尺寸(例如直径)可小于卡100的厚度。例如，颗粒108可具有比卡100的厚度小约10至100因数的直径。在一些实施例中，金属颗粒108可具有小于约50微米的直径，或甚至小于约20微米的直径。
[0027]卡100的重量可与金属颗粒108在聚合物110中的填充密度相关。颗粒108的体积百分比可变化。例如，在本发明的实施例中，颗粒108可构成第二层104的至少约15体积％。在一些实施例中，金属颗粒108可低于第二层104的约50体积％。在某些情形下，当制造第二层104时，高于50%的颗粒体积百分比可能导致塑化剂的添加以改善可使用性。为了达到高充填密度，并由此获得较重的卡，期望球形颗粒的窄尺寸分布。在本发明实施例中可用于金属颗粒108的商业产品是由Tungsten Heavy Powers公司生产的Technon?鹤颗粒，这种钨颗粒具有约40微米或更大的近似直径以及100-400Mesh (网眼)的近似颗粒尺寸分布。也可替代地使用具有这些尺寸和性质的其它颗粒。
[0028]如图1所不，卡100可包括第一层102和第三层106。第一层102和第三层106可以是通过层压工艺(在下文中更详细地描述)施加的透明聚合物层。这些层压的层可在卡100的一侧或两侧提供保护性表面。可使用PVC、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯或任何其它适当的透明材料来形成第一层102和第三层106。
[0029]如图6所示，卡100也可包括一些美学特征604，例如颜料、图形、标志、全息图、签名栏、持卡人名、账号、有效期等。这些特征位于第一层/第二层界面和/或第二层/第三层界面，第一层102和/或第三层106的一部分和包含在其内，和/或第一层102或第三层106的外表面上。
[0030]为了例如与访问设备通信以执行交易，卡100也可包括磁条602和/或非接触元件606，例如计算机可读介质、处理器和天线。例如，磁条602可位于第一层/第二层界面或第二层/第三层界面处。替代地，磁条602可以是第一层102或第三层106的一部分和包含在其内。非接触元件606可以是第二层104的一部分或包含在其内，位于第一层/第二层和/或第二层/第三层界面处，和/或是第一层102和/或第三层106的一部分和包含在其内。
[0031]磁条602和非接触元件606 (例如计算机可读介质)可存储诸如财务信息、转账信息、访问信息等信息。财务信息可包括银行账户信息、忠诚度账户信息(例如忠诚度账号)、银行标识号(BIN)、信用卡或借记卡号信息、账户余额信息、有效期、例如名字和生日之类的消费者信息等等。在一些实施例中，存储在磁条602和/或非接触元件606中的信息可以是传统地与信用卡相关联的数据轨道形式。此类轨道可包括轨道I和轨道2。轨道I (“国际航空运输协会(IATA)”)存储比轨道2更多的信息，并包含持卡人的名字、账号以及自选数据。该轨道有时由航空公司在用信用卡来确保预订时使用。轨道2(“美国银行业协会”)是当前最常使用的。这是由ATM和信用卡访问设备读取的轨道。美国银行业协会设计出这种轨道的规范并且世界上所有银行都遵守该规范。它包含持卡人的账户、加密的PIN以及其它自选数据。[0032]非接触式元件606能够根据标准化协议或数据传输机制(例如，IS014443/NFC)使用近场通信(NFC)能力来传递和接收数据。近场通信能力是短距通信能力，例如RFID。蓝牙?、红外或可用来在卡100和访问或其它询问设备之间交换数据的其它数据传输能力。
[0033]图4示出具有可留驻在示例性访问设备410中的基本组件的框图。访问设备410可包括处理器410 (A)。它也可包括计算机可读介质410 (B)、读卡器410 (C)、存储器410 (D)、网络接口 410 (E)、输出设备410 (F)、捕获文件生成模块410 (G)以及消息模块410 (H)，所有这些均可操作地耦合至处理器410 (A)。外壳可包纳这些组件中的一个或多个。示例性便携式消费设备读取器410 (C)可包括可与卡100交互的RF (射频)天线、磁条读取器等。适当的输出设备210(F)可包括显示器和音频输出设备。示例性计算机可读介质可包括一个或多个存储器芯片、盘驱动器等。
[0034]如前面讨论的，已有的金属卡当与访问设备交互以执行支付交易时容易造成静电放电(ESD)事件。为了确定支付卡对ESD的易感性,可在受控制的环境中模拟支付卡的操作，以确定支付卡及其各组件是否会导致可能造成支付交易中断或对访问设备(例如销售点终端)的损害的电流电平和能量电平。可执行多种测试方法，这些测试方法测量支付卡的电容、源自ESD事件的电流电平和能量电平以及当与访问设备交互时支付卡的动态电阻。
[0035]测量支付卡的电容指示该卡能保持的电荷量。ESD事件可相关于支付卡维持的电荷量。测量电流电平和计算源自ESD事件的能量电平可确定在各种条件下期望来自支付卡的电流和能量电平。测量支付卡的动态电阻可确定卡阻止ESD事件发生的能力。
[0036]可使用任何适当的测试方法。例如，测试方法可以以如下方式评价支付卡:通过模拟因某些活动而被收费并随后使支付卡与访问设备交互的某个人而再现现场使用。测试方法也可依赖于当支付卡被充电至特定电压电平并随后使其与访问设备交互时产生的峰值放电电流(Ip)及其相应的放电能量的测量。
[0037]根据示例性测试方法，可在一系列测试过程之前执行预备步骤。该预备步骤可通过在受控制的环境中安置支付卡、充电/放电设备、访问设备(例如支付终端)、测试设备来实现。受控制的环境通过维持对现场工作条件进行模拟的相对湿度和温度来调整支付卡和测试设备。
[0038]在预备步骤之后，可执行第一测试过程。该第一测试过程可通过使用电容测量装置和电容计来测量支付卡的导电组件(例如磁条、全息图、天线等)的电容来实现。电容是可存储在支付卡上的给定组件中的电荷量的量度。该预备步骤可指示支付设备能够保持的电荷量。
[0039]可执行第二测试过程，其包括数个子过程，所述子过程可包括使用充电/放电设备、电流换能器和示波器来测量各种电流电平。电流电平可以是当支付卡被插入充电/放电设备时其静电放电的结果。第二测试过程可包括:将支付卡正常插入充电/放电装置，在进行预定义物理活动(例如行走)以用静电电荷对支付设备进行充电之后将支付卡插入充电/放电设备，以及在将支付卡和对操作者(用户)充电至预定电压电平(例如IOkV)之后将支付卡插入充电/放电设备。同样在该测试中，可计算每个电流电平的能量电平。计算能量电平可通过运行能量计算程序的计算机系统来实现。
[0040]可执行第三测试过程，包括从第二测试过程中测得的电流电平之一计算支付卡的动态电阻。
[0041]可执行第四测试过程，其例如包括四个子过程。前三个子过程可类似于第二测试过程，除了可以使用已知的ESD敏感的访问设备来代替充电/放电设备外。最后一个子过程可包括:在多种类型的衣料(例如棉花、尼龙、羊毛和皮革)上摩擦支付卡，并且每次使用已知对静电放电敏感的访问设备、电流换能器和示波器测量电流电平。
[0042]可在第二测试过程结束时确定基准电流电平，该基准电流电平等于或大于在第二测试过程中测得的电流电平的最高值。该基准电流电平可以是在不因ESD事件造成对访问设备的损害或故障的情况下支付卡能够产生的实际基准阈值电平。另外，可计算来自第二测试过程的每个电流电平的相应能量电平并确定等于或大于这些能量电平的最高值的基准能量电平。
[0043]使用前面的测试过程，下面的阈值条件可指示支付卡能安全地与访问设备交互而没有因ESD事件造成的损坏或交易中断的风险。
[0044](I)与访问设备形成接触的磁条或其它导电组件的电容可具有小于约2.0皮法的电感(通过前述第一测试过程获得的测量值)；
[0045](2)被安装在支付卡上的非接触元件的电容可具有小于约5.0皮法的电感(通过前述第一测试过程获得的测量值)；
[0046](3)支付卡正常工作之后的放电电流可小于约250毫安(通过前述第二测试过程获得的测量值)；
[0047](4)当支付卡被充电至约10千伏时的放电电流可小于约250毫安(通过前述第二测试过程获得的测量值)。
[0048](5)当支付卡被充电至约10千伏时的放电能量可小于约15纳焦(通过前述第二测试过程获得的测量值)。
[0049](6)当支付卡被充电至约10千伏时与访问设备形成接触的磁条或其它导电组件的放电能量可小于约500纳焦(通过前述第二测试过程获得的测量值)。
[0050](7)在约20千伏的峰值电流放电(Ip)下磁条的动态电阻可大于约5.0千欧(通过前述第三测试过程获得的测量)；以及
[0051](8)在各种衣料上摩擦支付卡之后的放电电流可小于约250毫安(通过前述第四测试过程获得的测量值)。
[0052]在本发明的另一实施例中，测试方法可包括就ESD事件期间的电气属性，将支付卡的性能与基于碳的磁条卡的性能进行比较。例如，可使用数个测试过程来测试支付卡，比如经由不包括终端的专门设计的测试配置的ESD模型和幅度比较、使用终端读取头执行的ESD幅度和极性比较、确定当在另一种卡、皮革、尼龙、棉花和/或其它普通衣料上摩擦时支付卡上产生的电压电平以提供正常处理中支付卡上可能产生的电压电平和电荷极性的指示、以及任何其它适当的测试过程。使用基于碳的磁条卡作为基准，可定义一个或多个阈值，这些阈值可指示测试中的支付卡不大可能造成损害性ESD事件。例如，当支付卡被充电至约10千伏时，由支付卡放电的峰值电流可小于约1000毫安，该支付卡可具有小于约2皮法的电容，支付卡的动态电阻可大于约I千欧，而支付卡的放电能量可小于约15纳焦。
[0053]为测试目的，可在支付卡上界定不同的区。例如，第一区可标识“不安全”区，其中磁条终端读取头在正常刷卡或颠倒刷卡期间与卡直接接触。第一区也可代表当刷卡时由用户握持的卡部分。第二区可针对组件上测量来界定。第三区可由针对第一区界定的点和针对第二区界定的点来界定。可使用附加和/或替代的区以供测试。例如，可选择离支付卡边缘不同距离的点。另外，可针对一个或多个区域中的每一个选择更多或更少的点。
[0054]可使用一个或多个测试条件。例如，测试环境可等于或小于约20%相对湿度，并且待测试的支付卡(以及任何控制卡)可被保存在具有约12%相对湿度的环境下达24小时，在支付卡周围具有施加的气氛。
[0055]在示例性测试过程中，可将支付卡置于绝缘表面上，并将接地探针设置在支付卡的第一位置。放电探针可被充电至已知的电压电平(例如约10千伏)，而放电探针可在支付卡上的第二位置处放电。然后可记录来自接地探针的放电波形以确定是否满足阈值条件。如果支付卡具有磁条，接地探针可沿支付卡的第一边定位在磁条上，放电探针可被充电至已知的电压电平(例如约10千伏)，并且放电探针可沿支付卡与第一边相对的第二边在磁条上放电。可测量来自接地探针的放电波形以确定是否满足阈值条件。
[0056]在另一示例性测试过程中，读取头(例如销售点终端的读取头)可连接至接地电压电平。放电探针可被充电至已知的电压电平(例如约10千伏)并随后在支付卡上由操作者握持的第一位置处放电以将支付卡和操作者充电至已知的电压电平。支付卡可布置成在支付卡上的第二位置与读取头接触，并可测量来自接地探针的放电波形以确定是否满足阈值条件。在读取头处的峰值电压和电压波形以及由终端表现出的任何异常也可被测量和记录。
[0057]在另一示例性过程中，支付卡(或支付卡上的磁条)可被充电至已知电压电平(例如约10千伏)并刷过终端以确定终端是否表现出任何异常。替代地，支付卡可在导电材料上摩擦并随后刷过终端，并测量和记录这些结果。
[0058]在另一示例性测试过程中，可通过将支付卡放置在金属表面上以使支付卡的第一侧接触金属表面并使支付卡具有磁条并与第一侧相对的第二侧不接触金属表面，测量支付卡的电容。可测量电容以确定是否满足阈值条件。
[0059]关于支付卡的ESD测试的进一步详情可在2012年I月I日提交的题为“SYSTEMSAND METHODS TO DEFINE POSSIBLE ESD RISK (用于定义可能的ESD风险的系统和方法)”的美国申请N0.13/348，562以及2008年I月18日提交的题为“METHOD OF PERFORMINGELECTROSTATIC DISCHARGE TESTING ON A PAYMENT CARD (在支付卡上执行静电放电测试的方法)”的美国申请N0.12/016，947 (现为美国专利N0.7，902，831)中找到，这些文献出于各种目的全篇地纳入于此作为参考。
[0060]通过利用金属颗粒108和聚合物110的合成，根据本发明的各实施例，卡100可具有金属的外观和感觉，并且没有与金属卡相关的ESD问题。例如，根据本发明的实施例，当卡100经历前述测试过程中的一个或多个时，电容、峰值放电电流、能量和动态电阻的测量值可满足确定的阈值条件或值，这些确定的阈值条件或值指示卡100可安全地与访问设备410交互且没有由于ESD事件造成损坏或交易中断的风险。
[0061]图3是示出根据本发明实施例的制造卡100的方法300的流程图。在步骤302，制备包括多个金属颗粒108和聚合物110的混合物。也可将塑化剂引入该混合物中。塑化剂是增加诸如聚合物之类的材料的塑性或流动性的添加剂。由于混合物中的金属颗粒108，聚合物110的流动性降低，这可能导致加工困难。塑化剂的添加可增加流动性并由此提高加工的方便性。金属颗粒108可构成混合物的至少约15体积％，并因此要添加的塑化剂的量(如果需要的话)可依据金属颗粒108的所需体积％。可使用邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯或任何其它的适当塑化剂。例如铅盐、金属皂或有机锡化合物之类的热稳定剂也可被添加至混合物以维持聚合物110的完整性。诸如聚氯乙烯的聚合物在高温下可能降级。由于可在约120至200°C的加工温度下制备混合物，因此热稳定剂的添加可帮助维持聚合物110的物理性质。
[0062]在步骤304，可在约120至200°C的加工温度下并在约每平方英尺5吨至20吨的施加压力下将混合物挤压至略小于完工的卡100所需的厚度，这是为了考虑到后面描述的层压外层。如果聚合物110包括PVC，为了实现最佳的混合物流动性并且没有PVC的显著降级，可使用约160°c的优选加工温度。可使用任何适当的工艺来挤压混合物。例如，混合物可被转移至挤压模制装置，该挤压模制装置迫使混合物通过模具以形成板。板随后可由一个或多个辊子进一步挤压至合需的厚度。也可使用注入模制或任何其它适宜的工艺来代替连续挤压工艺。
[0063]可在挤压混合物之后添加美学特征。例如，可添加颜料，并可将图形、标志、全息图、持卡人名称、账号、有效期等印到经挤压的混合物的表面上。
[0064]在步骤304，可使用任何适当的层压工艺将外层(例如图1所示的第一层102或第三层106)施加至经挤压的混合物的表面。例如，可将具有约50.8至127微米厚度并包括PVC、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯或任何其它适当的透明材料的透明聚合物板定位在混合物的表面上。随后可在约每平方英尺5至20吨的压力和约120至200°C的工艺温度下挤压混合物和透明板(例如用金属滚筒或辊子)。在施加外层之后，经挤压的混合物和外层的组合厚度可以是约0.7至0.9毫米。在步骤304之前或在步骤304，可将磁性油墨印制的磁条和前述任何美学特征添加至外层。
[0065]在步骤306，可切割混合物和外层以形成卡100。切割可以以任何适当的方式完成。例如，可使用传统剪切(例如冲切)方法来切割经层压的混合物以形成约86毫米长和约54毫米宽(例如典型支付卡的尺寸)的卡。
[0066]在步骤306 (或步骤304)，可使用多种压花技术在卡100上形成凸起特征。例如，可将热和压力的组合施加至卡100以使印刷的账号凸现在卡100的表面上。在步骤306(或步骤304)也可引入非接触元件。例如，可在卡100中切割出小腔室并将非接触元件(诸如计算机可读介质、处理器和/或天线)插入到腔室内，该腔室随后通过后继的层压步骤被填充和覆盖。
[0067]示例
[0068]在C.ff.Brabender ?混合工具中，在155°C下组合下列成分10分钟:(a) 20克PVC粉末(由OxyVinyls生产的0V155级)，_.2克热稳定剂(由Gallade Chemical生产的Mark292) ； (c) I克邻苯二甲酸二辛酯塑化剂以及(d) 200克钨粉末(由Tunsgten HeavyPowders生产的Technon?)，鹤颗粒具有40微米或更大的近似直径以及100_400Mesh (网眼)的近似尺寸分布。
[0069]然后在160°C和每平方英尺5至20吨的施加压力下挤压混合物，由此得到约0.66
毫米厚度的混合物。
[0070]然后使用剪切机将经挤压的混合物修整成略大于典型支付卡的矩形(例如86毫米长和54毫米宽)。
[0071]随后在160°C和每平方英尺5至20吨的施加压力下，在经修整和挤压的混合物的两侧层压50.8至127微米厚的透明PVC外层。外层的合需厚度是通过控制PVC的流量来实现的。
[0072]然后使用剪切机修整经层压的混合物，以形成具有86毫米长、54毫米宽和0.76至
0.91晕米厚的近似尺寸的卡。
[0073]以混合物中钨的体积％的不同值以及整个卡中混合物的体积％的不同值重复前面的实验。结果在图5中示出。典型的支付卡重量约为5克。如图5所示，40%的金属颗粒体积％和90%的混合物体积％导致重量将近30克的卡，六倍于典型支付卡的重量。
[0074]进一步的实验显示，卡的柔性相关于钨粉末/聚合物混合物和层压的PVC层。发现，混合物的性质受所选择聚合物的分子量、所使用的塑化剂的量和类型、钨颗粒的体积％以及聚合物/钨颗粒界面处的界面化学性质的影响。
[0075]前述实验令人惊讶的结果是，即使当混合物中的钨颗粒的体积％高(例如大于40% )，整个卡的导电率仍然是可忽略的。尽管不能完全理解这个结果，但在混合步骤中聚氯乙烯可能在钨颗粒表面上形成绝缘层。
[0076]以上描述是说明性的而非限制性的。基于对本公开的阅读，本发明的许多变化对本领域技术人员将变得显而易见。因此，本发明的范围不应该参照以上描述来确定，相反应该参照所附权利要求及其全部范围或等效方案来确定。
[0077]对“一”、“一个”或“该”的引用旨在表示“一个或多个”，除非有具体地相反指示。
【权利要求】
1.一种卡,包括:第一层；以及与所述第一层毗邻的第二层，所述第二层包括含金属的多个颗粒，并且所述多个颗粒进一步构成所述第二层的至少约15体积％。所述的卡，其特征在于，所述第二层还包括聚合物。所述的卡，其特征在于，所述多个颗粒还包括外涂层。所述的卡，其特征在于，所述金属包括钨。所述的卡，其特征在于，所述聚合物包括聚氯乙烯。所述的卡，其特征在于，所述第一层包括聚合物。所述的卡，其特征在于，还包括与所述第二层毗邻的第三层，所述第三I所述的卡，其特征在于，所述卡约86毫米长、约54毫米宽并约0.7至
2.如权利要求1
3.如权利要求1
4.如权利要求1
5.如权利要求2
6.如权利要求1`
7.如权利要求1层包括聚合物。
8.如权利要求0.9晕米厚。
9.如权利要求1所述的卡，其特征在于，所述卡还包括磁条和非接触元件。
10.如权利要求9所述的卡，其特征在于，所述卡被适配成当所述卡被充电至约10千伏并与访问设备交互时，展现出小于约1000毫安的的峰值电流放电。
11.如权利要求10所述的卡，其特征在于，所述卡被适配成当卡被充电至约10千伏时展现出小于约15纳焦的放电能量，所述磁条被适配成在约10千伏的峰值电流放电下展现出大于约I千欧的动态电阻，并当所述磁条被充电至约10千伏时展现出小于约2皮法的电容和小于约500纳焦的放电能量，并且所述非接触元件被适配成当卡与访问设备交互时展现出小于约5皮法的电容。
12.一种制造卡的方法，所述方法包括:制备混合物，所述混合物包括:含金属的多个颗粒，所述多个颗粒进一步构成所述混合物的至少约15体积％ ;以及聚合物；挤压所述混合物；将外层施加至所述混合物的表面；以及切割所述混合物和所述施加的外层以形成卡。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合物还包括塑化剂和热稳定剂。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在制备所述混合物之前将外涂层施加至所述多个颗粒。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属包括钨。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚氯乙烯。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述外层包括聚合物。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合物是在约120至200°C的工艺温度下制备的。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合物是在每平方英尺约5至20吨的压力下被挤压的。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述外层进一步包括颜料。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述外层进一步包括磁条。
22.如权利要求12所述`的方法，其特征在于，还包括将非接触元件添加至所述卡。
【文档编号】G06K19/077GK103518212SQ201280021534
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年3月4日
【发明者】S·里德, K·M·西波拉, W·特豪, M·托普, W·B·贝德韦尔, S·克鲁奇－贝克, F·L·坦泽拉, E·阿尔瓦雷兹, J·S·斯托茨 申请人:维萨国际服务协会
【专利摘要】本发明的实施例涉及支付卡和制造支付卡的方法。在一个实施例中，卡包括第一层和与第一层毗邻的第二层。第二层包括含金属的多个颗粒，并且所述多个颗粒构成第二层的至少约15％体积。在另一实施例中，制备包括聚合物和含金属的多个颗粒的混合物。多个颗粒构成混合物的至少约15体积％。混合物被挤压并施加外层。混合物和外层然后被切割以形成卡。
【专利说明】支付卡系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2011年3月4日提交的题为“PAYMENT CARD SYSTEM AND METHOD(支付卡系统和方法)”的美国临时申请N0.61/449，473的权益，该文献出于全部目的全篇纳入于此作为参考。
【背景技术】
[0003]具有吸引卡发行商的精英客户的改善外观和感觉的支付卡拥有市场。一些发行商实践的一种方法是制造金属卡。然而，金属卡的使用可能在使用过程中造成静电放电(ESD)问题。ESD涉及在不同电势的两个对象之间流动并通过直接接触或由电场诱发的突然和瞬时电流。已知当支付卡与终端交互以执行交易时，ESD可造成对访问设备(例如销售点终端)的临时中断或永久损害。由于金属卡的电气特征，它们容易造成ESD事件，该ESD事件能干扰支付交易或损害销售点终端。
[0004]与金属卡的制造相关的另一问题是材料和制造成本。许多美学上合需的金属由于其高成本不适用于支付卡。此外，金属卡的制造可涉及与已有的支付卡制造设施不一致的制造技术机器。新机器和工艺步骤的添加可能导致对发行商的进一步成本。
[0005]因此，业内需要这样的支付卡:具有金属的外观和感觉，能由不昂贵的材料并通过与已有制造设施一致的工艺制造，并且不具有与已有金属卡相关的静电放电问题。
[0006]本发明的实施例能单独地或共同地解决以上问题和其它问题。
【发明内容】
[0007]本发明的实施例涉及支付卡和制造支付卡的方法。
[0008]本发明的一个实施例涉及一种包括第一层和毗邻第一层的第二层的卡。第二层包括含金属的多个颗粒，并且所述多个颗粒构成第二层的至少约15体积％。
[0009]本发明的另一实施例涉及用于制造卡的方法。该方法包括制备包含聚合物和含金属的多个颗粒的混合物。多个颗粒构成混合物的至少约15体积％。混合物被挤压，并施加外层。混合物和外层然后被切割以形成卡。
[0010]本发明的这些和其它实施例将在下文中更详细地描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是根据本发明实施例的卡的三维侧视图。
[0012]图2是根据本发明实施例的金属颗粒的截面图。
[0013]图3是示出根据本发明实施例的制造卡的方法的流程图。
[0014]图4是根据本发明实施例的示例性访问设备的框图。
[0015]图5是根据本发明实施例的卡质量作为第二层/混合物中金属颗粒的体积％的函数以及作为卡中第二层/混合物的体积％的函数的变化曲线图。
[0016]图6是根据本发明实施例的支付卡的示意图。【具体实施方式】
[0017]本发明的实施例涉及支付卡和制造支付卡的方法，这类支付卡具有金属外观和感觉而没有与已有的金属支付卡相关的静电放电问题。
[0018]图1是根据本发明实施例的卡100的侧视图。卡100可包括第一层102、第二层104和第三层106。
[0019]为了形成金属的外观和感觉，第二层110可包括多个含金属颗粒108。例如，金属颗粒108可包含钨、铜、镍、铁、金、银、铝、钼、钢、青铜或适于形成卡100的所需重量和外观的任何其它金属或合金。在本发明的实施例中，也可使用包含这些材料的颗粒组合。钨是金属颗粒108的一种合需选择，因为它具有高密度(即大约19.3克/立方厘米)。在一些实施例中，颗粒可包含密度大于约15克/立方厘米的材料。钨相比其它高密度金属也较为便宜。例如，钨的成本可比金的成本低两到三个量级。此外，钨比诸如铅之类的其它重金属明显毒性更低。由于钨具有非常广泛的工业应用，它很容易在市场上以相对低的成本获得。
[0020]图2是示出根据本发明实施例的金属颗粒108的截面图。为了降低卡100的总导电性并由此减少在与访问设备交互期间静电放电的可能性，金属颗粒108可包括外涂层202。外涂层202可包括无机电介质材料，例如金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物或任何其它适宜的电介质材料。例如，可经由化学气相沉积工艺将氧化钨涂层施加至金属颗粒108。包含氧、钨蒸气(例如六羰基钨或六氟化钨)和载气(例如氢、氮或氩)的气态混合物可在高温(例如300-500°C )下通过金属颗粒108，以形成外涂层202。类似地，可通过在气态混合物中用氨取代氧以形成氮化钨层，使用前述工艺向金属颗粒108施加氮化钨涂层。为了形成碳化钨层，包含钨(例如六羰基钨或六氟化钨)、氢、含碳气体(例如在500-800°C下被热预激活的丙烷)以及惰性气体(例如氩)的气态混合物可在高温(例如400-900°C)下通过金属颗粒108。在本发明的实施例中，可使用任何其它适当涂覆技术以及任何适当金属的氧化物、氮化物或碳化物来形成外涂层202。
[0021]外涂层202可具有任何适当的厚度。例如，该厚度可小于约100微米，或小于约50微米。
[0022]也可使用有机电介质材料形成外涂层202。有机绝缘体一般具有大约从3至6的大介电常数，并可通过使用多种沉积工艺来施加。例如，可使用电涂，其中金属颗粒108被浸入到有机电介质颗粒浴中并施加电流。带相反电荷的有机颗粒随后被吸引至金属颗粒108，由此在金属颗粒108的表面上形成平滑连续的薄(例如小于30微米)膜。可使用阳极或阴极涂覆方法，并可施加例如环氧树脂、环氧丙烯酸酯、聚酰亚胺之类的材料或任何其它适当的电介质材料。可允许金属颗粒108在浸入浴液之前与偶联剂(例如基于硅烷的试剂)反应，以确保金属颗粒108和有机涂层之间的键合。
[0023]回到图1，第二层110也可包括聚合物110。聚合物110可包括聚合材料。聚合材料的例子可包括聚氯乙烯、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯或任何其它适宜的热塑或热固材料。在本发明的实施例中也可使用同聚物、共聚物和共混聚合物。聚氯乙烯(PVC)是一种合需的材料，因为它具有良好的性质(例如刚度)。
[0024]金属颗粒108在聚合物110中的分布是形成卡100的金属外观和感觉的一个因素。
[0025]根据本发明实施例的卡可具有任何适当的配置。例如，根据本发明实施例的支付卡可以约86毫米长、约54毫米宽和约0.7-0.9毫米厚。在其它实施例中，卡100可具有比约65毫米长、约40毫米宽和约0.4-0.6毫米厚更大的尺寸。
[0026]金属颗粒108可具有任何适宜的尺寸。例如,金属颗粒108的尺寸(例如直径)可小于卡100的厚度。例如，颗粒108可具有比卡100的厚度小约10至100因数的直径。在一些实施例中，金属颗粒108可具有小于约50微米的直径，或甚至小于约20微米的直径。
[0027]卡100的重量可与金属颗粒108在聚合物110中的填充密度相关。颗粒108的体积百分比可变化。例如，在本发明的实施例中，颗粒108可构成第二层104的至少约15体积％。在一些实施例中，金属颗粒108可低于第二层104的约50体积％。在某些情形下，当制造第二层104时，高于50%的颗粒体积百分比可能导致塑化剂的添加以改善可使用性。为了达到高充填密度，并由此获得较重的卡，期望球形颗粒的窄尺寸分布。在本发明实施例中可用于金属颗粒108的商业产品是由Tungsten Heavy Powers公司生产的Technon?鹤颗粒，这种钨颗粒具有约40微米或更大的近似直径以及100-400Mesh (网眼)的近似颗粒尺寸分布。也可替代地使用具有这些尺寸和性质的其它颗粒。
[0028]如图1所不，卡100可包括第一层102和第三层106。第一层102和第三层106可以是通过层压工艺(在下文中更详细地描述)施加的透明聚合物层。这些层压的层可在卡100的一侧或两侧提供保护性表面。可使用PVC、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯或任何其它适当的透明材料来形成第一层102和第三层106。
[0029]如图6所示，卡100也可包括一些美学特征604，例如颜料、图形、标志、全息图、签名栏、持卡人名、账号、有效期等。这些特征位于第一层/第二层界面和/或第二层/第三层界面，第一层102和/或第三层106的一部分和包含在其内，和/或第一层102或第三层106的外表面上。
[0030]为了例如与访问设备通信以执行交易，卡100也可包括磁条602和/或非接触元件606，例如计算机可读介质、处理器和天线。例如，磁条602可位于第一层/第二层界面或第二层/第三层界面处。替代地，磁条602可以是第一层102或第三层106的一部分和包含在其内。非接触元件606可以是第二层104的一部分或包含在其内，位于第一层/第二层和/或第二层/第三层界面处，和/或是第一层102和/或第三层106的一部分和包含在其内。
[0031]磁条602和非接触元件606 (例如计算机可读介质)可存储诸如财务信息、转账信息、访问信息等信息。财务信息可包括银行账户信息、忠诚度账户信息(例如忠诚度账号)、银行标识号(BIN)、信用卡或借记卡号信息、账户余额信息、有效期、例如名字和生日之类的消费者信息等等。在一些实施例中，存储在磁条602和/或非接触元件606中的信息可以是传统地与信用卡相关联的数据轨道形式。此类轨道可包括轨道I和轨道2。轨道I (“国际航空运输协会(IATA)”)存储比轨道2更多的信息，并包含持卡人的名字、账号以及自选数据。该轨道有时由航空公司在用信用卡来确保预订时使用。轨道2(“美国银行业协会”)是当前最常使用的。这是由ATM和信用卡访问设备读取的轨道。美国银行业协会设计出这种轨道的规范并且世界上所有银行都遵守该规范。它包含持卡人的账户、加密的PIN以及其它自选数据。[0032]非接触式元件606能够根据标准化协议或数据传输机制(例如，IS014443/NFC)使用近场通信(NFC)能力来传递和接收数据。近场通信能力是短距通信能力，例如RFID。蓝牙?、红外或可用来在卡100和访问或其它询问设备之间交换数据的其它数据传输能力。
[0033]图4示出具有可留驻在示例性访问设备410中的基本组件的框图。访问设备410可包括处理器410 (A)。它也可包括计算机可读介质410 (B)、读卡器410 (C)、存储器410 (D)、网络接口 410 (E)、输出设备410 (F)、捕获文件生成模块410 (G)以及消息模块410 (H)，所有这些均可操作地耦合至处理器410 (A)。外壳可包纳这些组件中的一个或多个。示例性便携式消费设备读取器410 (C)可包括可与卡100交互的RF (射频)天线、磁条读取器等。适当的输出设备210(F)可包括显示器和音频输出设备。示例性计算机可读介质可包括一个或多个存储器芯片、盘驱动器等。
[0034]如前面讨论的，已有的金属卡当与访问设备交互以执行支付交易时容易造成静电放电(ESD)事件。为了确定支付卡对ESD的易感性,可在受控制的环境中模拟支付卡的操作，以确定支付卡及其各组件是否会导致可能造成支付交易中断或对访问设备(例如销售点终端)的损害的电流电平和能量电平。可执行多种测试方法，这些测试方法测量支付卡的电容、源自ESD事件的电流电平和能量电平以及当与访问设备交互时支付卡的动态电阻。
[0035]测量支付卡的电容指示该卡能保持的电荷量。ESD事件可相关于支付卡维持的电荷量。测量电流电平和计算源自ESD事件的能量电平可确定在各种条件下期望来自支付卡的电流和能量电平。测量支付卡的动态电阻可确定卡阻止ESD事件发生的能力。
[0036]可使用任何适当的测试方法。例如，测试方法可以以如下方式评价支付卡:通过模拟因某些活动而被收费并随后使支付卡与访问设备交互的某个人而再现现场使用。测试方法也可依赖于当支付卡被充电至特定电压电平并随后使其与访问设备交互时产生的峰值放电电流(Ip)及其相应的放电能量的测量。
[0037]根据示例性测试方法，可在一系列测试过程之前执行预备步骤。该预备步骤可通过在受控制的环境中安置支付卡、充电/放电设备、访问设备(例如支付终端)、测试设备来实现。受控制的环境通过维持对现场工作条件进行模拟的相对湿度和温度来调整支付卡和测试设备。
[0038]在预备步骤之后，可执行第一测试过程。该第一测试过程可通过使用电容测量装置和电容计来测量支付卡的导电组件(例如磁条、全息图、天线等)的电容来实现。电容是可存储在支付卡上的给定组件中的电荷量的量度。该预备步骤可指示支付设备能够保持的电荷量。
[0039]可执行第二测试过程，其包括数个子过程，所述子过程可包括使用充电/放电设备、电流换能器和示波器来测量各种电流电平。电流电平可以是当支付卡被插入充电/放电设备时其静电放电的结果。第二测试过程可包括:将支付卡正常插入充电/放电装置，在进行预定义物理活动(例如行走)以用静电电荷对支付设备进行充电之后将支付卡插入充电/放电设备，以及在将支付卡和对操作者(用户)充电至预定电压电平(例如IOkV)之后将支付卡插入充电/放电设备。同样在该测试中，可计算每个电流电平的能量电平。计算能量电平可通过运行能量计算程序的计算机系统来实现。
[0040]可执行第三测试过程，包括从第二测试过程中测得的电流电平之一计算支付卡的动态电阻。
[0041]可执行第四测试过程，其例如包括四个子过程。前三个子过程可类似于第二测试过程，除了可以使用已知的ESD敏感的访问设备来代替充电/放电设备外。最后一个子过程可包括:在多种类型的衣料(例如棉花、尼龙、羊毛和皮革)上摩擦支付卡，并且每次使用已知对静电放电敏感的访问设备、电流换能器和示波器测量电流电平。
[0042]可在第二测试过程结束时确定基准电流电平，该基准电流电平等于或大于在第二测试过程中测得的电流电平的最高值。该基准电流电平可以是在不因ESD事件造成对访问设备的损害或故障的情况下支付卡能够产生的实际基准阈值电平。另外，可计算来自第二测试过程的每个电流电平的相应能量电平并确定等于或大于这些能量电平的最高值的基准能量电平。
[0043]使用前面的测试过程，下面的阈值条件可指示支付卡能安全地与访问设备交互而没有因ESD事件造成的损坏或交易中断的风险。
[0044](I)与访问设备形成接触的磁条或其它导电组件的电容可具有小于约2.0皮法的电感(通过前述第一测试过程获得的测量值)；
[0045](2)被安装在支付卡上的非接触元件的电容可具有小于约5.0皮法的电感(通过前述第一测试过程获得的测量值)；
[0046](3)支付卡正常工作之后的放电电流可小于约250毫安(通过前述第二测试过程获得的测量值)；
[0047](4)当支付卡被充电至约10千伏时的放电电流可小于约250毫安(通过前述第二测试过程获得的测量值)。
[0048](5)当支付卡被充电至约10千伏时的放电能量可小于约15纳焦(通过前述第二测试过程获得的测量值)。
[0049](6)当支付卡被充电至约10千伏时与访问设备形成接触的磁条或其它导电组件的放电能量可小于约500纳焦(通过前述第二测试过程获得的测量值)。
[0050](7)在约20千伏的峰值电流放电(Ip)下磁条的动态电阻可大于约5.0千欧(通过前述第三测试过程获得的测量)；以及
[0051](8)在各种衣料上摩擦支付卡之后的放电电流可小于约250毫安(通过前述第四测试过程获得的测量值)。
[0052]在本发明的另一实施例中，测试方法可包括就ESD事件期间的电气属性，将支付卡的性能与基于碳的磁条卡的性能进行比较。例如，可使用数个测试过程来测试支付卡，比如经由不包括终端的专门设计的测试配置的ESD模型和幅度比较、使用终端读取头执行的ESD幅度和极性比较、确定当在另一种卡、皮革、尼龙、棉花和/或其它普通衣料上摩擦时支付卡上产生的电压电平以提供正常处理中支付卡上可能产生的电压电平和电荷极性的指示、以及任何其它适当的测试过程。使用基于碳的磁条卡作为基准，可定义一个或多个阈值，这些阈值可指示测试中的支付卡不大可能造成损害性ESD事件。例如，当支付卡被充电至约10千伏时，由支付卡放电的峰值电流可小于约1000毫安，该支付卡可具有小于约2皮法的电容，支付卡的动态电阻可大于约I千欧，而支付卡的放电能量可小于约15纳焦。
[0053]为测试目的，可在支付卡上界定不同的区。例如，第一区可标识“不安全”区，其中磁条终端读取头在正常刷卡或颠倒刷卡期间与卡直接接触。第一区也可代表当刷卡时由用户握持的卡部分。第二区可针对组件上测量来界定。第三区可由针对第一区界定的点和针对第二区界定的点来界定。可使用附加和/或替代的区以供测试。例如，可选择离支付卡边缘不同距离的点。另外，可针对一个或多个区域中的每一个选择更多或更少的点。
[0054]可使用一个或多个测试条件。例如，测试环境可等于或小于约20%相对湿度，并且待测试的支付卡(以及任何控制卡)可被保存在具有约12%相对湿度的环境下达24小时，在支付卡周围具有施加的气氛。
[0055]在示例性测试过程中，可将支付卡置于绝缘表面上，并将接地探针设置在支付卡的第一位置。放电探针可被充电至已知的电压电平(例如约10千伏)，而放电探针可在支付卡上的第二位置处放电。然后可记录来自接地探针的放电波形以确定是否满足阈值条件。如果支付卡具有磁条，接地探针可沿支付卡的第一边定位在磁条上，放电探针可被充电至已知的电压电平(例如约10千伏)，并且放电探针可沿支付卡与第一边相对的第二边在磁条上放电。可测量来自接地探针的放电波形以确定是否满足阈值条件。
[0056]在另一示例性测试过程中，读取头(例如销售点终端的读取头)可连接至接地电压电平。放电探针可被充电至已知的电压电平(例如约10千伏)并随后在支付卡上由操作者握持的第一位置处放电以将支付卡和操作者充电至已知的电压电平。支付卡可布置成在支付卡上的第二位置与读取头接触，并可测量来自接地探针的放电波形以确定是否满足阈值条件。在读取头处的峰值电压和电压波形以及由终端表现出的任何异常也可被测量和记录。
[0057]在另一示例性过程中，支付卡(或支付卡上的磁条)可被充电至已知电压电平(例如约10千伏)并刷过终端以确定终端是否表现出任何异常。替代地，支付卡可在导电材料上摩擦并随后刷过终端，并测量和记录这些结果。
[0058]在另一示例性测试过程中，可通过将支付卡放置在金属表面上以使支付卡的第一侧接触金属表面并使支付卡具有磁条并与第一侧相对的第二侧不接触金属表面，测量支付卡的电容。可测量电容以确定是否满足阈值条件。
[0059]关于支付卡的ESD测试的进一步详情可在2012年I月I日提交的题为“SYSTEMSAND METHODS TO DEFINE POSSIBLE ESD RISK (用于定义可能的ESD风险的系统和方法)”的美国申请N0.13/348，562以及2008年I月18日提交的题为“METHOD OF PERFORMINGELECTROSTATIC DISCHARGE TESTING ON A PAYMENT CARD (在支付卡上执行静电放电测试的方法)”的美国申请N0.12/016，947 (现为美国专利N0.7，902，831)中找到，这些文献出于各种目的全篇地纳入于此作为参考。
[0060]通过利用金属颗粒108和聚合物110的合成，根据本发明的各实施例，卡100可具有金属的外观和感觉，并且没有与金属卡相关的ESD问题。例如，根据本发明的实施例，当卡100经历前述测试过程中的一个或多个时，电容、峰值放电电流、能量和动态电阻的测量值可满足确定的阈值条件或值，这些确定的阈值条件或值指示卡100可安全地与访问设备410交互且没有由于ESD事件造成损坏或交易中断的风险。
[0061]图3是示出根据本发明实施例的制造卡100的方法300的流程图。在步骤302，制备包括多个金属颗粒108和聚合物110的混合物。也可将塑化剂引入该混合物中。塑化剂是增加诸如聚合物之类的材料的塑性或流动性的添加剂。由于混合物中的金属颗粒108，聚合物110的流动性降低，这可能导致加工困难。塑化剂的添加可增加流动性并由此提高加工的方便性。金属颗粒108可构成混合物的至少约15体积％，并因此要添加的塑化剂的量(如果需要的话)可依据金属颗粒108的所需体积％。可使用邻苯二甲酸二异辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯或任何其它的适当塑化剂。例如铅盐、金属皂或有机锡化合物之类的热稳定剂也可被添加至混合物以维持聚合物110的完整性。诸如聚氯乙烯的聚合物在高温下可能降级。由于可在约120至200°C的加工温度下制备混合物，因此热稳定剂的添加可帮助维持聚合物110的物理性质。
[0062]在步骤304，可在约120至200°C的加工温度下并在约每平方英尺5吨至20吨的施加压力下将混合物挤压至略小于完工的卡100所需的厚度，这是为了考虑到后面描述的层压外层。如果聚合物110包括PVC，为了实现最佳的混合物流动性并且没有PVC的显著降级，可使用约160°c的优选加工温度。可使用任何适当的工艺来挤压混合物。例如，混合物可被转移至挤压模制装置，该挤压模制装置迫使混合物通过模具以形成板。板随后可由一个或多个辊子进一步挤压至合需的厚度。也可使用注入模制或任何其它适宜的工艺来代替连续挤压工艺。
[0063]可在挤压混合物之后添加美学特征。例如，可添加颜料，并可将图形、标志、全息图、持卡人名称、账号、有效期等印到经挤压的混合物的表面上。
[0064]在步骤304，可使用任何适当的层压工艺将外层(例如图1所示的第一层102或第三层106)施加至经挤压的混合物的表面。例如，可将具有约50.8至127微米厚度并包括PVC、聚氯乙烯-乙酸乙烯酯或任何其它适当的透明材料的透明聚合物板定位在混合物的表面上。随后可在约每平方英尺5至20吨的压力和约120至200°C的工艺温度下挤压混合物和透明板(例如用金属滚筒或辊子)。在施加外层之后，经挤压的混合物和外层的组合厚度可以是约0.7至0.9毫米。在步骤304之前或在步骤304，可将磁性油墨印制的磁条和前述任何美学特征添加至外层。
[0065]在步骤306，可切割混合物和外层以形成卡100。切割可以以任何适当的方式完成。例如，可使用传统剪切(例如冲切)方法来切割经层压的混合物以形成约86毫米长和约54毫米宽(例如典型支付卡的尺寸)的卡。
[0066]在步骤306 (或步骤304)，可使用多种压花技术在卡100上形成凸起特征。例如，可将热和压力的组合施加至卡100以使印刷的账号凸现在卡100的表面上。在步骤306(或步骤304)也可引入非接触元件。例如，可在卡100中切割出小腔室并将非接触元件(诸如计算机可读介质、处理器和/或天线)插入到腔室内，该腔室随后通过后继的层压步骤被填充和覆盖。
[0067]示例
[0068]在C.ff.Brabender ?混合工具中，在155°C下组合下列成分10分钟:(a) 20克PVC粉末(由OxyVinyls生产的0V155级)，_.2克热稳定剂(由Gallade Chemical生产的Mark292) ； (c) I克邻苯二甲酸二辛酯塑化剂以及(d) 200克钨粉末(由Tunsgten HeavyPowders生产的Technon?)，鹤颗粒具有40微米或更大的近似直径以及100_400Mesh (网眼)的近似尺寸分布。
[0069]然后在160°C和每平方英尺5至20吨的施加压力下挤压混合物，由此得到约0.66
毫米厚度的混合物。
[0070]然后使用剪切机将经挤压的混合物修整成略大于典型支付卡的矩形(例如86毫米长和54毫米宽)。
[0071]随后在160°C和每平方英尺5至20吨的施加压力下，在经修整和挤压的混合物的两侧层压50.8至127微米厚的透明PVC外层。外层的合需厚度是通过控制PVC的流量来实现的。
[0072]然后使用剪切机修整经层压的混合物，以形成具有86毫米长、54毫米宽和0.76至
0.91晕米厚的近似尺寸的卡。
[0073]以混合物中钨的体积％的不同值以及整个卡中混合物的体积％的不同值重复前面的实验。结果在图5中示出。典型的支付卡重量约为5克。如图5所示，40%的金属颗粒体积％和90%的混合物体积％导致重量将近30克的卡，六倍于典型支付卡的重量。
[0074]进一步的实验显示，卡的柔性相关于钨粉末/聚合物混合物和层压的PVC层。发现，混合物的性质受所选择聚合物的分子量、所使用的塑化剂的量和类型、钨颗粒的体积％以及聚合物/钨颗粒界面处的界面化学性质的影响。
[0075]前述实验令人惊讶的结果是，即使当混合物中的钨颗粒的体积％高(例如大于40% )，整个卡的导电率仍然是可忽略的。尽管不能完全理解这个结果，但在混合步骤中聚氯乙烯可能在钨颗粒表面上形成绝缘层。
[0076]以上描述是说明性的而非限制性的。基于对本公开的阅读，本发明的许多变化对本领域技术人员将变得显而易见。因此，本发明的范围不应该参照以上描述来确定，相反应该参照所附权利要求及其全部范围或等效方案来确定。
[0077]对“一”、“一个”或“该”的引用旨在表示“一个或多个”，除非有具体地相反指示。
【权利要求】
1.一种卡,包括:第一层；以及与所述第一层毗邻的第二层，所述第二层包括含金属的多个颗粒，并且所述多个颗粒进一步构成所述第二层的至少约15体积％。所述的卡，其特征在于，所述第二层还包括聚合物。所述的卡，其特征在于，所述多个颗粒还包括外涂层。所述的卡，其特征在于，所述金属包括钨。所述的卡，其特征在于，所述聚合物包括聚氯乙烯。所述的卡，其特征在于，所述第一层包括聚合物。所述的卡，其特征在于，还包括与所述第二层毗邻的第三层，所述第三I所述的卡，其特征在于，所述卡约86毫米长、约54毫米宽并约0.7至
2.如权利要求1
3.如权利要求1
4.如权利要求1
5.如权利要求2
6.如权利要求1`
7.如权利要求1层包括聚合物。
8.如权利要求0.9晕米厚。
9.如权利要求1所述的卡，其特征在于，所述卡还包括磁条和非接触元件。
10.如权利要求9所述的卡，其特征在于，所述卡被适配成当所述卡被充电至约10千伏并与访问设备交互时，展现出小于约1000毫安的的峰值电流放电。
11.如权利要求10所述的卡，其特征在于，所述卡被适配成当卡被充电至约10千伏时展现出小于约15纳焦的放电能量，所述磁条被适配成在约10千伏的峰值电流放电下展现出大于约I千欧的动态电阻，并当所述磁条被充电至约10千伏时展现出小于约2皮法的电容和小于约500纳焦的放电能量，并且所述非接触元件被适配成当卡与访问设备交互时展现出小于约5皮法的电容。
12.一种制造卡的方法，所述方法包括:制备混合物，所述混合物包括:含金属的多个颗粒，所述多个颗粒进一步构成所述混合物的至少约15体积％ ;以及聚合物；挤压所述混合物；将外层施加至所述混合物的表面；以及切割所述混合物和所述施加的外层以形成卡。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合物还包括塑化剂和热稳定剂。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在制备所述混合物之前将外涂层施加至所述多个颗粒。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属包括钨。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述聚合物包括聚氯乙烯。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述外层包括聚合物。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合物是在约120至200°C的工艺温度下制备的。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述混合物是在每平方英尺约5至20吨的压力下被挤压的。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述外层进一步包括颜料。
21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述外层进一步包括磁条。
22.如权利要求12所述`的方法，其特征在于，还包括将非接触元件添加至所述卡。
【文档编号】G06K19/077GK103518212SQ201280021534
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年3月4日
【发明者】S·里德, K·M·西波拉, W·特豪, M·托普, W·B·贝德韦尔, S·克鲁奇－贝克, F·L·坦泽拉, E·阿尔瓦雷兹, J·S·斯托茨 申请人:维萨国际服务协会
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