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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers für ein Wert- oder Sicherheitsdokument,
welches einen Grundkörper
umfasst, der an einer Oberfläche
aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht, wobei auf
die eine oder in die eine Oberfläche
ein Beschriftungsfeld appliziert ist oder wird und wobei das Beschriftungsfeld ausgebildet
ist, dokumentenechte Stiftfarbe bei einem Schreiben auf dem Beschriftungsfeld
an- und aufzunehmen, umfassend die Schritte: Bereitstellen oder
Herstellen des Grundkörpers,
wobei das Beschriftungsfeld auf oder in das Kunststoffmaterial der einen
Oberfläche
des Grundkörpers
appliziert wird. Hierdurch erhält
man einen Verbundkörper
für ein Wert-
oder Sicherheitsdokument, welcher ein Beschriftungsfeld umfasst,
das in oder auf eine Oberfläche
eines Dokumentenkörpers
appliziert ist, die aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial
besteht. Das Beschriftungsfeld ist geeignet, um beispielsweise eine
Unterschrift in Form von dokumentenechter Farbe auf- und anzunehmen,
so dass ein rückstandsfreies
Entfernen der Beschriftung ohne eine Veränderung und/oder Beschädigung des
Beschriftungsfelds nicht ohne weiteres möglich ist. Die Erfindung betrifft ferner
eine Vorrichtung zum Ausführen
bzw. Herstellen eines solchen Verbundkörpers für ein Wert- oder Sicherheitsdokument.
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Moderne
Wert- oder Sicherheitsdokumente umfassen häufig Verbundkörper, die
aus Kunststoffmaterialien hergestellt sind oder zumindest überwiegend
bestehen. Eine Vielzahl dieser Sicherheitsdokumente wird als Laminate
bzw. Laminationskörper aus
thermoplastischen Folien bzw. Substratschichten unter Einwirkung
von Wärme
und Druck zu dem Verbundkörper
gefügt.
Hierbei werden die einzelnen aus Polymermaterial bestehenden Substratschichten vorzugsweise
bedruckt. Darüber
hinaus ist es üblich, in
solche Verbundkörper
eine Vielzahl weiterer Sicherheitsmerkmale einzubringen, um ein
Nachahmen, Fälschen
oder Verfälschen
des Sicherheitsdokuments zu erschweren oder unmöglich zu machen. Sicherheitsmerkmale
sind hierbei Merkmale, die ein Duplizieren des Wert- oder Sicherheitsdokuments und/oder
ein Verfälschen
zumindest erschweren.
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Im
Geschäftsverkehr
ist es nach wie vor üblich,
eine Vielzahl von Rechtsgeschäften
durch eine handschriftliche Unterzeichnung von Willenserklärungen rechtsverbindlich
abzuschließen.
Hierbei sei beispielhaft das Unterzeichnen von Kaufverträgen, ein Unterzeichnen
von Schecks oder Bankanweisungen usw. erwähnt. Um eine Unterschrift einer
Person zu authentifizieren und dieser zuzuordnen, ist es üblich, dass
Wert- und/oder Sicherheitsdokumente, die einer Person zugeordnet
sind, mit einer Unterschrift dieser Person versehen werden.
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Bei
einigen Ausführungsformen
ist es üblich, dass
die Person beispielsweise auf einem Papierformular eine Unterschrift
leistet, welches als Inlay, d. h. als innere Schicht, in den Polymerschichtverbund
mit eingefügt
wird. Andere Ausführungsformen
sehen vor, dass anhand der Unterschriftenvorlage eine Lasergravur
in einer vorzugsweise inneren Polymerschicht ausgeführt wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass eine Kennzeichnung mit
der Unterschrift nur mit hohem apparativen Aufwand möglich ist
oder die Unterschrift bereits vor dem Erstellen des Sicherheitsdokuments
zu leisten ist.
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Um
die Unterschrift nachträglich
auf ein Wert- oder Sicherheitsdokument aufbringen zu können, wie
es beispielsweise bei Kredit- und Bankkarten üblich ist, sind diese mit einem
Beschriftungsfeld versehen, welches auf oder in eine Oberfläche, welche
aus einem Kunststoffmaterial besteht, appliziert ist. Ein solches
Beschriftungsfeld, welches auch als Unterschriftenfeld bezeichnet
wird, besteht aus einem Material, welches eine dokumentenechte Stiftfarbe,
beispielsweise die Farbe eines Kugelschreibers mit dokumentenechter
Farbe, auf- und annimmt.
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Unter
dem Auf- und Annehmen von dokumentenechter Farbe wird bei einem
Beschriftungsfeld verstanden, dass die beim Beschriften aufgebrachte
Farbe zu einer permanenten und sichtbaren Kennzeichnung des Beschriftungsfelds
führt.
Hierbei wird die dokumentenechte Farbe oder Tinte beim Beschriften
auf und in das Material des Beschriftungsfelds eingebracht, so dass
diese nicht ohne eine Beschädigung
des Beschriftungsfelds herbeizuführen von
diesem wieder entfernt werden kann. Hierbei eignen sich insbesondere
Beschriftungsfelder, die aus einem Papiermaterial oder auf Basis
eines Papiermaterials hergestellt sind. Diese weisen in der Regel eine
unregelmäßige und
leicht aufgeraute Mikrostruktur auf und nehmen daher eine dokumentenechte
Tinte nicht nur an einer äußeren Oberfläche auf. Vielmehr
dringt ein Teil der Tinte in die mikrostrukturierte Oberfläche ein,
so dass die Farbe oder Tinte auch unter Anwendung von Lösungsmitteln
nicht rückstandsfrei,
oder ohne eine Veränderung
des Beschriftungsfelds herbeizuführen,
entfernt werden können.
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Um
Wert- oder Sicherheitsdokumente, die eine Vielzahl von Sicherheitsmerkmalen
umfassen, mit einem solchen Beschriftungsfeld zu versehen, ist es
im Stand der Technik üblich,
ein Beschriftungsfeld, d. h. beispielsweise einen Streifen aus Sicherheitspapier
außen
auf einen Substratschichtenstapel anzuordnen, der zu dem Sicherheitsdokumentenkörper laminiert
werden soll. Hierbei wird der Substratschichtenstapel zusammen mit
dem darauf angeordneten Beschriftungsfeld zwischen so genannten
Laminierblechen angeordnet, über
die die Wärme
und der Druck auf die Substratschichten eingebracht bzw. ausgeübt wird.
Da ein aus Papier bestehendes beziehungsweise auf Papierbasis hergestelltes
Beschriftungsfeld als ein thermischer Isolator wirkt, ist eine Erwärmung des
an das Beschriftungsfeld angrenzenden Kunststoffs in diesem Bereich
gegenüber
Bereichen verzögert,
die unmittelbar an ein Laminierblech angrenzen. Ein Laminationsvorgang
wird hierdurch nachteilig beeinflusst. Ferner besteht die Gefahr, dass
das Unterschriftenfeld bereits beim Laminieren beschmutzt wird.
Ferner ist eine Positionstreue des Papierfelds nicht in jedem Fall
gewährleistet
oder erfordert einen hohen Aufwand während der Herstellung des Verbundkörpers für das Wert-
oder Sicherheitsdokument.
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Der
Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung eines Verbundkörpers
für ein
Wert- oder Sicherheitsdokument sowie einen solchen Verbundkörper für ein Wert-
oder Sicherheitsdokument und eine Vorrichtung zur Herstellung eines
solchen Verbundkörpers zu
schaffen, welcher ein Beschriftungsfeld umfasst, welches nicht zerstörungsfrei
lösbar
auf oder in eine aus einem Kunststoffmaterial bestehende Oberfläche eines
Körpers
integriert wird oder ist, mit denen eine Herstellung vereinfacht
ist und eine Fälschungssicherheit
gesteigert wird.
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Grundzüge der Erfindung
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Vorgeschlagen
wird ein Applizieren des Beschriftungsfeldes auf einen ansonsten
fertig gestellten Grundkörper.
Eine Applizierung des Beschriftungsfelds wird somit von einem Herstellungsprozess eines
Grundkörpers
getrennt.
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Auf
diesen Grundkörper
oder in diesen Grundkörper
wird anschließend
das Beschriftungsfeld appliziert. Für das Applizieren wird Ultraschall verwendet. Über eine
Sonotrode wird Energie in Form von Ultraschall in das mit dem Grundkörper in Kontakt
gebrachte Beschriftungsfeld einkoppelt. Das Einbringen von Energie
in Form von Ultraschall bewirkt, dass das an das Beschriftungsfeld
angrenzende Kunststoffmaterial zumindest lokal an seiner Oberfläche so stark
erwärmt
wird, dass dieses zu fließen
beginnt und bei einem Abkühlen
mit dem Unterschriftenfeld eine nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung ausbildet.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Beschriftungsfeld flächig in
Kontakt mit einer Kunststoffoberfläche des Grundkörpers gebracht
wird, eine Sonotrode mit dem Beschriftungsfeld in Kontakt gebracht
wird und über
die Sonotrode Ultraschall in das Beschriftungsfeld eingekoppelt wird,
so das der Grundkörper
und das Beschriftungsfeld an ihrer Kontaktfläche erwärmt werden und das Beschriftungsfeld
gegen die Oberfläche
des Grundkörpers
gedrückt
wird, so dass zwischen dem Grundkörper und dem Beschriftungsfeld
durch eine Abkühlung
eine nicht zerstörungsfrei
lösbare
Verbindung ausgebildet wird. Man erhält so einen eingangs genannten
Verbundkörper
für ein
Wert- oder Sicherheitsdokument, bei dem das Beschriftungsfeld flächig mit
dem Kunststoffmaterial der einen Oberfläche des Verbundkörpers über eine
lokale Ultraschallerwärmung
verbunden ist. Zur Herstellung eines solchen Verbundkörpers für ein Wert-
oder Sicherheitsdokument, welches einen Grundkörper umfasst, der an einer
Oberfläche
aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht, wobei der
Verbundkörper mittels
eines Applizierens eines Unterschriftenfeldes auf einer aus einem
thermoplastischen Kunststoffmaterial bestehenden Oberfläche eines
Grundkörpers gebildet
ist und wobei das Beschriftungsfeld ausgebildet ist, dokumentenechte
Stiftfarbe beim Schreiben auf dem Beschriftungsfeld auf- und anzunehmen,
wird mit einer Vorrichtung hergestellt, die umfasst: eine Aufbringvorrichtung
zum gezielten Anordnen des Beschriftungsfelds auf der einen Oberfläche des
Grundkörpers,
eine Sonotrode, eine mit der Sonotrode gekoppelte Ultraschallquelle,
eine Transportvorrichtung zum Anordnen des Grundkörpers relativ zu
der Sonotrode, ein Stellglied zum Ausbilden eines Kontakts der Sonotrode
mit dem Beschriftungsfeld und eine mit der Ultraschallquelle und
dem Stellglied gekoppelte Steuereinheit, die eine Einkopplung von Ultraschall
in das Beschriftungsfeld und ein lokales Erwärmen einer Unterseite des Beschriftungsfelds und
der Oberfläche
des Grundkörpers
in einem Bereich einer Kontaktfläche
in das Beschriftungsfeld mit der einen Oberfläche sowie ein Anwenden von
Druck auf das Beschriftungsfeld bewirkt, so dass sich bei einer
Abkühlung
eine nicht lösbare
Verbindung zwischen dem Kunststoff des Grundkörpers und dem Beschriftungsfeld
ausbildet.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Dokumentenkörper
bzw. der Grundkörper
ein Polymerschichtverbund. Dieser ist vorzugsweise in einem Laminationsverfahren
hergestellt. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind aus Polymerschichten
hergestellt, die auf Basis ein und desselben Basispolymers hergestellt
sind. In einem solchen Fall ist der Dokumentenkörper ein monolithischer Polymerschichtverbund.
Solche Wert- oder Sicherheitsdokumente weisen eine besonders hohe
Fälschungssicherheit
auf.
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Das
Beschriftungsfeld ist vorzugsweise ein Sicherheitspapier oder auf
Basis eines Sicherheitspapiers hergestellt. Dem Fachmann sind Sicherheitspapiere
und Verfahren zu dessen Herstellung wohl bekannt. Sicherheitspapiere
weisen in der Regel ein oder mehrere Sicherheitsmerkmale auf, die
eine Fälschung,
Nachahmung oder ein Duplizieren des jeweiligen Sicherheitspapiers
erschweren und/oder unmöglich
machen. Beispielhafte Sicherheitsmerkmale umfassen Wasserzeichen,
einen ein- oder aufgebrachten Sicherheitsdruck, beispielsweise einen Guillochendruck,
in das Sicherheitspapier eingebrachte Planchetten, eingebrachte
lumineszierende Stoffe usw.
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Eine
Erwärmung
des dem Beschriftungsfeld zugewandten Teils der einen Oberfläche des
Grundkörpers
wird beschleunigt, wenn der Grundkörper in einem Bereich, in dem
das Beschriftungsfeld angeordnet bzw. appliziert wird, aufgeraut
ist bzw. wird. Alternativ kann die dem Grundkörper zugewandte Oberfläche des
Beschriftungsfelds entsprechend behandelt oder ausgebildet werden.
Das Beschriftungsfeld kann so vorbehandelt werden, dass es an der dem
Grundkörper
zugewandten Oberfläche
eine Vielzahl von Spitzen und/oder Noppen aufweist. Eine raue oder
zerfaserte Struktur des Beschriftungsfelds an der dem Grundkörper zugewandten
Seite, wie sie beispielsweise bei einem Papierfeld auftritt, bewirkt darüber hinaus
eine verbesserte Haltbarkeit der ausgebildeten Verbindung, da das
auf Fließtemperatur erwärmte Kunststoffmaterial
der einen Oberfläche hierdurch
teilweise in das Material des Beschriftungsfelds (beispielsweise
eines Papierfelds) eindringen kann und somit mikroskopisch formschlüssige Verbindungen
ausgebildet werden.
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Eine
erfindungsgemäße Ausführungsform der
Vorrichtung zur Herstellung eines Wert- oder Sicherheitsdokuments umfasst daher
eine Oberflächenbearbeitungseinrichtung,
um einen Bereich der einen Oberfläche des Grundkörpers, der
mit dem Beschriftungsfeld in Kontakt kommt oder eine Seite des Beschriftungsfeld
zu bearbeiten, insbesondere aufzurauen. Selbstverständlich können sowohl
die eine Oberfläche
des Grundkörpers
als auch das Beschriftungsfeld bearbeitet, insbesondere aufgeraut und/oder
auf andere Weise strukturiert werden.
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Um
eine Manipulation des Wert- oder Sicherheitsdokuments, die ein Austauschen
des Beschriftungsfelds umfasst, zu erschweren, ist es wünschenswert,
dass eine Beschriftungsoberfläche
des Beschriftungsfelds im Wesentlichen bündig mit der einen Oberfläche des
Grundkörpers
bzw. Dokumentenkörpers
abschließt.
Bei einer Ausführungsform des
Verfahrens ist daher vorgesehen, dass in den Grundkörper eine
Aussparung eingebracht wird, so dass das Beschriftungsfeld so in
bzw. auf die eine Oberfläche
des Grundkörpers
appliziert bzw. angeordnet werden kann, dass eine für die Beschriftung vorgesehene
Oberfläche
des Beschriftungsfelds im Wesentlichen bündig mit der Oberfläche des
Grundkörpers
nach Fertigstellung des Dokumentenkörpers abschließt.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird das Beschriftungsfeld auf der einen Oberfläche des Grundkörpers angeordnet,
ohne das in diese zuvor eine Aussparung eingebracht ist, und mit
dem Grundkörper über das
Anwenden von Ultraschall verbunden.
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Um
ein Austauschen des Beschriftungsfelds weiter zu erschweren bzw.
solche Manipulationen besser erkennen zu können, ist bei einigen Ausführungsformen
der Erfindung vorgesehen, dass Reliefstrukturen in die eine Oberfläche des
Grundkörpers und/oder
das Beschriftungsfeld eingeprägt
werden. Bevorzugt ist die Sonotrode so strukturiert, dass beim Anwenden
des Ultraschalls und Drucks diese Reliefstrukturen automatisch beim
Ausbilden der Verbindung zwischen dem Beschriftungsfeld und dem Grundkörper eingeprägt werden.
Besonders bevorzugt werden die Reliefstrukturen entlang eines Randes
des Beschriftungsfeldes eingeprägt,
so dass sich die eingeprägten
Reliefstrukturen, vorzugsweise stetig, sowohl über das Beschriftungsfeld als
auch über einen
das Beschriftungsfeld umgebenden Bereich der einen Oberfläche des
Grundkörpers
erstrecken. Um das Beschriftungsfeld beim Anordnen auf der einen
Oberfläche
des Grundkörpers
vorzufixieren bzw. zu heften, kann ein Haftvermittler verwendet
werden. Dieser kann zusätzlich
das Ausbilden der Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Beschriftungsfeld
unterstützen.
Eine besonders stabile Verbindung bildet sich aus, wenn das Beschriftungsfeld
an einer Unterseite mit einem Kunststoff getränkt ist, der vorzugsweise aus
demselben Basispolymer wie der Kunststoff der einen Oberfläche des
Grundkörpers besteht,
auf oder in dem das Beschriftungsfeld appliziert wird. Das Beschriftungsfeld
ist jedoch vorzugsweise nur bis zu einer begrenzten Eindringtiefe,
ausgehend von der dem Grundkörper
zugewandten Seite, mit dem Kunststoffmaterial getränkt, um
an der gegenüberliegenden
Beschriftungsseite des Beschriftungsfelds eine An- und Aufnahme
der dokumentenechten Farbe und/oder Tinte nicht nachteilig zu beeinträchtigen.
Zusätzlich
oder alternativ kann das Beschriftungsfeld mit einer Gummierung
oder mit einem Haftvermittler beschichtet sein. Eine bevorzugte
Ausführungsform
sieht somit vor, dass eine Unterseite des Beschriftungsfeld, mit
der das Beschriftungsfeld in Kontakt mit dem Grundkörper gebracht wird,
mit einem Kunststoff getränkt
und/oder gummiert und/oder mit einem Haftvermittler versehen ist, so
dass der Kunststoff, die Gummierung und/oder der Haftvermittler
nur bis zu einer vorgegebenen (begrenzten) Eindringtiefe in das
Beschichtungsfeld eindringen, die geringer als eine Materialstärke des
Beschriftungsfelds senkrecht zu der Unterseite des Beschriftungsfelds
ist.
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Bei
anderen Ausführungsformen
kann das Beschriftungsfeld vollständig mit einem Kunststoffmaterial
getränkt
sein und dennoch mit einer dokumentenechten Tinte oder Farbe beschriftbar
sein.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist die Sonotrode glatt ausgebildet und eine Kontaktfläche mit
dem Beschriftungsfeld an die flächige
Ausdehnung des Beschriftungsfeldes parallel zu der Beschriftungsseite
angepasst, stimmt insbesondere mit dieser überein. Bei anderen Ausführungsformen,
wie oben bereits erwähnt
ist, kann die Sonotrode strukturiert sein, um zugleich Reliefstrukturen
einzuprägen. Solche
Reliefstrukturen oder weitere Reliefstrukturen können auch mittels einer weiteren
Sonotrode, die strukturiert ist, eingebracht werden. Insbesondere
bei Ausführungsformen,
bei denen das Ausbilden der Verbindung zwischen dem Grundkörper und
dem Beschriftungsfeld mittels einer glatt ausgebildeten Sonotrode
herbeigeführt
wird, kann ein Einsatz einer solchen weiteren strukturierten Sonotrode
zum anschließenden
Strukturieren vorteilhaft genutzt werden.
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Das
beschriebene Verfahren kann verwendet werden, um einzelne fertiggestellte
Grundkörper mit
einem Beschriftungsfeld zu versehen. Alternativ kann das Aufbringen
von Beschriftungsfeldern auch auf Grundkörper erfolgen, die noch aus
einem Polymerschichtverbund nach dem Aufbringen des Beschriftungsfelds
vereinzelt werden. Ebenso können Ausbildungsformen
geschaffen werden, bei denen die Sonotrode so strukturiert ist,
dass ein großes
oder mehrere Beschriftungsfelder zeitgleich in eine Kunststoffoberfläche auf-
oder eingebracht werden und anschließend eine Vereinzelung in mehrere
Verbundkörper
stattfindet. Wieder andere Ausführungsformen
sehen vor, dass mehrere Beschriftungsfelder auf einen Grundkörper oder
mehrere Beschriftungsfelder auf mehrere in einem Verbund hergestellte, noch
nicht vereinzelte Grundkörper
aufgebracht und mit diesem bzw. diesen verbunden werden. Hierfür ist es
notwendig den Grundkörper
oder den Verbund mit den noch nicht vereinzelten Grundkörpern mit
einer Transportvorrichtung relativ zu einer Sonotrode zwischen den
Aufbringschritten, d. h. zwischen den Ultraschallschweißschritten,
zu bewegen. Beispielsweise kann eine Aufnahmevorrichtung für den Grundkörper oder
den Verbund der noch nicht vereinzelten Grundkörper verfahrbar ausgeführt sein.
Alternativ können
mehrere Sonotroden zeitgleich oder zeitversetzt genutzt werden.
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Die
Merkmale des erfindungsgemäßen Wert- oder
Sicherheitsdokuments und der Vorrichtung zur Herstellung eines solchen
Sicherheitsdokuments weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale
des erfindungsgemäßen Verfahrens
auf.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung, die die Herstellung eines Verbundkörpers für ein Wert- oder
Sicherheitsdokument mit einem Beschriftungsfeld nach dem Stand der
Technik darstellt;
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2 eine
schematische Darstellung, die eine Ausführungsform zum Herstellen eines
Verbundkörpers
für ein
Wert- oder Sicherheitsdokument mit einem Beschriftungsfeld gemäß der Erfindung darstellt;
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3 ein
Ablaufdiagramm für
eine Ausführungsform
eines Verfahrens zum Herstellen eines Verbundkörpers für ein Wert- oder Sicherheitsdokument;
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4 eine
Schnittdarstellung durch einen Grundkörper und ein Beschriftungsfeld;
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5 eine
Draufsicht auf einen Verbundkörper
eines Wert- oder Sicherheitsdokuments mit einem Beschriftungsfeld;
und
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6 eine
Schnittansicht durch den Verbundkörper des Wert- oder Sicherheitsdokuments nach 5.
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In 1 ist
ein Verfahren nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt,
mit dem ein Polymerschichtverbund 1 mit einem Beschriftungsfeld 2 hergestellt
wird. Der Polymerschichtverbund 1 kann beispielsweise ein
Wert- und/oder Sicherheitsdokument sein. In einem ersten Verfahrensschritt
werden Substratschichten 3, die aus einem thermoplastischen
Kunststoffmaterial bestehen, zu einem Substratschichtenstapel 4 zusammengetragen.
Die einzelnen Substratschichten können bedruckt sein. Ferner können zwischen
die einzelnen Substratschichten weitere Sicherheitselemente oder
Substratschichten angeordnet sein, die nicht aus einem thermoplastischen
Kunststoff bestehen. Solche Sicherheitselemente und/oder Substratschichten
sind nicht dargestellt. Beispielsweise können Inlays mit einem Chip als
Sicherheitselemente integriert werden.
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In
einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Beschriftungsfeld 2 auf
dem Substratschichtenstapel 4, d. h. auf einer oberen Oberfläche 5 der
obersten der Substratschichten 3, angeordnet. Das Beschriftungsfeld
besteht aus einem Sicherheitspapier oder ist auf Papierbasis hergestellt.
An einer Unterseite 6 des Beschriftungsfelds 2 oder
an der Oberseite 5 des Substratschichtenstapels 4 kann
ein Haftvermittler, beispielsweise ein Klebstoff, angeordnet sein
oder werden, um das Beschriftungsfeld an den Substratschichtenstapel 4 zu
heften.
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Der
Substratschichtenstapel 4 mit dem darauf angeordneten Beschriftungsfeld 2 wird
zwischen Laminierblechen 7, 8 angeordnet. Unter
Anwendung von Wärme
und Druck wird aus den Substratschichten 3 und dem Beschriftungsfeld 2 der
Polymerschichtverbund 1 in einem Laminationsschritt hergestellt.
Hierbei wirkt das auf Papierbasis hergestellte oder aus einem Sicherheitspapier
bestehende Beschriftungsfeld 2 als ein Isolator beim Einbringen
der Wärme über das
obere Laminierblech 7 in den Substratschichtenstapel 4.
Ein Ausbilden einer gleichmäßigen Temperaturverteilung
in dem Substratschichtenstapel 4 wird hierdurch nachteilig
behindert, welches eine Verlängerung
des Laminationsprozesses nach sich zieht.
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In 2 ist
schematisch ein Verfahren dargestellt, mit dem ein Verbundkörper nach
einer Ausführungsform
hergestellt wird. Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren
mit denselben Bezugszeichen versehen. Erneut werden zunächst Substratschichten 3 aus
thermoplastischen Polymermaterialien zu einem Substratschichtenstapel 4 zusammengetragen.
Dieser Substratschichtenstapel 4 wird anschließend zwischen
den Laminierblechen 7, 8 angeordnet und unter
Aufwendung von Druck und Wärme
zu einem als Grundkörper 9 bezeichneten Polymerschichtverbund
laminiert.
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Anschließend wird
auf eine Oberfläche 10 des
Grundkörpers 9 ein
Beschriftungsfeld 2 gezielt angeordnet. Erneut kann ein
Haftvermittler, beispielsweise ein Kleber oder eine Gummierung,
verwendet werden, um das Beschriftungsfeld 2 auf dem Grundkörper 9 anzuheften.
Das Aufbringen des Beschriftungsfelds 2 auf den Grundkörper 9 erfolgt
mittels einer Anordnungsvorrichtung 11. Wird beispielsweise ein
Kleber oder ein anderer Haftvermittler verwendet, um das Beschriftungsfeld 2 bereits
auf dem Grundkörper 9 gegen
ein unbeabsichtigtes Verschieben, Entfernen usw. vor dem Ausbilden
einer Ultraschallschweißverbindung
zu fixieren, wird die Anordnungsvorrichtung 11 auch als
Fixiervorrichtung bezeichnet. Mittels einer Transportvorrichtung 17,
die mittels eines Pfeils angedeutet ist, wird der Grundkörper 9 relativ
zu einer Sonotrode 12 positioniert. Die Sonotrode 12 ist
mit einer Ultraschallquelle 13 gekoppelt. Über ein
Stellglied 14, das als Pfeil angedeutet ist, kann die Sonotrode 12 mit
dem Beschriftungsfeld 2 in Kontakt gebracht werden und
ein Druck ausgeübt werden,
so dass das Beschriftungsfeld 2 gegen den Grundkörper 9 gedrückt wird. Über die
Ultraschallquelle 13 wird mittels der Sonotrode 12 in
das Beschriftungsfeld 2 Energie in Form von Ultraschallwellen
eingekoppelt, welches über
eine Reibung an einer Kontaktfläche
des Beschriftungsfelds 2 mit der Oberfläche 10 des Grundkörpers 9 zu
einer lokalen Erwärmung
dieser Oberfläche 10 führt. Das
Kunststoffmaterial wird bis auf eine Fließtemperatur erwärmt. Das
fließfähige Kunststoffmaterial
kann in Mikrostrukturen des Beschriftungsfelds 2, welches
vorzugsweise ein Sicherheitspapier ist oder auf Basis eines Sicherheitspapiers
hergestellt ist, eindringen, so dass sich beim Abkühlen mikroskopische
formschlüssige
Verbindungen ausbilden, die insgesamt zu einer nicht zerstörungsfrei
lösbaren
Verbindung zwischen dem Beschriftungsfeld 2 und dem Grundkörper 9 führen. In
den Grundkörper 9 sind
vorzugsweise eine Vielzahl von Sicherheitselementen und Sicherheitsmerkmalen
eingearbeitet, so dass der mit dem Beschriftungsfeld 2 versehene
Grundkörper 9 einen
Verbundkörper 15 eines
Wert- oder Sicherheitsdokuments bildet. Um das Verfahren automatisiert
ausführen
zu können,
sind zumindest die Ultraschallquelle 13 und das Stellglied 14 mit
einer Steuereinrichtung 16 gekoppelt. Vorzugsweise sind
auch die Anordnungsvorrichtung 11 sowie eine Transportvorrichtung 17 welche
mittels eines Pfeils angedeutet ist, mit der Steuereinheit 16 verknüpft.
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In 3 ist
schematisch ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines
Polymerschichtverbunds mit einem Beschriftungsfeld dargestellt.
In einem Verfahrensschritt 101 wird zunächst ein Grundkörper bereitgestellt
und/oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen der
Grundkörper
ein durch Lamination hergestellter Polymerschichtverbund ist, umfasst
das Bereitstellen/Herstellen des Grundkörpers ein Zusammentragen von
Substratschichten 102 und ein Laminieren zu dem Grundkörper 103.
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Ebenso
umfasst das Verfahren das Bereitstellen oder Herstellen eines Beschriftungsfelds 104. Dieses
besteht vorzugsweise aus einem Sicherheitspapier, in das beispielsweise
weitere Sicherheitsmerkmale eingebracht sind oder werden 105.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Beschriftungsfeld an einer Unterseite
mit einem Kunststoffmaterial imprägniert wird oder ist 106.
Dieses Kunststoffmaterial ist vorzugsweise auf Basis eines Polymers
hergestellt, aus dem der Kunststoff der Oberfläche des Grundkörpers hergestellt
ist, und wird in oder auf das Beschriftungsfeld appliziert. Hierdurch
wird ein Ausbilden einer Verbindung zwischen dem Papierfeld und
dem Grundkörper
stark verbessert.
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In
einem weiteren optionalen Verfahrensschritt 107 findet
eine Oberflächenbearbeitung
statt. Die Oberflächenbearbeitung
kann sowohl an der Oberfläche
des Grundkörpers
als auch an einer Unterseite des Beschriftungsfelds erfolgen. Beispielsweise
kann in die Oberfläche 10 des
Grundkörpers 9 eine
Aussparung 21 eingebracht werden, wie dies in 4 dargestellt
ist. Dort sind Schnittdarstellungen durch einen Grundkörper 9 sowie
durch ein Beschriftungsfeld 2 schematisch dargestellt.
Die Aussparung weist eine Tiefe 22 auf, die einer Materialstärke 23 des
Beschriftungsfelds 2 entspricht. Hierdurch kann erreicht
werden, dass in einem fertiggestellten Dokumentenkörper bzw.
Verbundkörper 24,
der exemplarisch ebenfalls in Schnittzeichnung in 6 dargestellt
ist, eine Beschriftungsoberfläche 26 des
Beschriftungsfelds 2 bündig
mit der Oberfläche 10 des Grundkörpers 9 bzw.
des Dokumentenkörpers
abschließt.
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Wie
im Verfahrensschritt 109 angedeutet ist, ist es vorteilhaft,
die Kontaktfläche,
insbesondere des Grundkörpers,
aufzurauen, um bei der Anwendung von Ultraschall über die
Sonotrode eine Erwärmung an
der Kontaktfläche
des Grundkörpers
mit dem Beschriftungsfeld zu erhöhen.
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Wie
mittels des Verfahrensschritts 110 angedeutet ist, kann
ein Haftvermittler zwischen dem Grundkörper und dem Beschriftungsfeld 2 angeordnet
werden. Dieser kann sowohl auf dem Grundkörper, auf dem Beschriftungsfeld
oder auf beiden angeordnet werden.
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Im
Verfahrensschritt 111 ist angegeben, dass das Beschriftungsfeld
auf dem Grundkörper
angeordnet und positioniert wird. Anschließend wird, wie im Verfahrensschritt 112 angegeben
ist, Energie in Form von Ultraschall eingekoppelt, um ein lokales
Erwärmen
der Kontaktflächen
des Grundkörpers
und des Beschriftungsfeldes zu erreichen sowie Druck auf das Beschriftungsfeld
und den Grundkörper
einwirken zu lassen. Nachdem das Kunststoffmaterial des Grundkörpers lokal
im Bereich der Kontaktfläche zu
dem Beschriftungsfeld über
eine Fließtemperatur erwärmt worden
ist, erfolgt eine Abkühlung 113.
Hierbei bildet sich die nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung zwischen dem
Grundkörper
und dem Beschriftungsfeld aus. Das Verfahren kann auf bereits vereinzelte
und nachbearbeitete Grundkörper
angewendet werden. Alternativ können
jedoch, wie im Verfahrensschritt 115 angedeutet ist, eine
Nachbearbeitung und/oder Vereinzelung auch erst nach dem Aufbringen
und Verbinden des Beschriftungsfelds mit dem Grundkörper zum
Dokumentkörper
erfolgen.
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Ist
die Sonotrode strukturiert, können
im Verfahrensschritt 112 Reliefstrukturen in das Beschriftungsfeld
und/oder die Oberfläche
des Grundkörpers geprägt werden.
Alternativ oder zusätzlich
kann dieses in einem weiteren Verfahrensschritt 114 mit
einer weiteren strukturierten Sonotrode vorgenommen werden.
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In 4 ist
gut zu erkennen, dass das Beschriftungsfeld 2 nur bis zu
einer Eindringtiefe 27 mit einem Kunststoffmaterial 28 imprägniert ist.
Dieses bildet, sofern es auf Basis des Polymers, aus dem auch der
Grundkörper
gefertigt ist, hergestellt ist, mit dem Kunststoff des Grundkörpers beim
Ultraschallverschweißen
auch eine stoffschlüssige
Verbindung aus.
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In 5 ist
eine Draufsicht auf den Verbundkörper 24 oder
Dokumentenkörper
eines Wert- oder Sicherheitsdokuments 25 dargestellt, welches
in 6 im Schnitt dargestellt ist. Auf das Beschriftungsfeld 2 ist
mit einer dokumentenechten Tinte, beispielsweise mit einem Kugelschreiber,
eine Unterschrift 29 aufgebracht. Wie in 6 gut
zu erkenne ist, wird die Tinte von dem Beschriftungsfeld 2 so
auf- und angenommen, dass diese zumindest teilweise in das Beschriftungsfeld
eindringt.
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In 5 ist
darüber
hinaus eine guillochenartige Prägestruktur
oder Reliefstruktur 30 dargestellt, die über eine
Strukturierung der Sonotrode oder einer weiteren Sonotrode in den
Grundkörper 9 und
das Beschriftungsfeld 2 eingeprägt ist, wie dies in 6 zu
erkennen ist. Die Reliefstruktur 30 ist so ausgebildet,
dass sie sich sowohl über
einen Teil des Beschriftungsfelds 2 als auch über einen
Bereich der Oberfläche 10 des
Grundkörpers 9 bzw.
des Verbundkörpers 24 erstreckt.
Hierdurch wird ein Austauschen des Beschriftungsfelds 2 deutlich
erschwert.
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Alternativ
kann die Reliefstruktur ganz oder teilweise vor dem Aufbringen des
Beschriftungsfelds auf oder in den Grundkörper in diesen eingebracht werden.
Das Beschriftungsfeld kann dann anschließend mit einer glatten Sonotrode
oder einer weiteren strukturierten Sonotrode mit dem Grundkörper über eine
Ultraschallverschweißverbindung
verbunden werden.
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Es
versteht sich für
den Fachmann, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaften
exemplarischen Charakter aufweisen. Insbesondere sind die dargestellten
Abmessungen nicht maßstabsgerecht.
Ferner muss der Grundkörper selbst
kein Verbundkörper
sein, der mittels eines Laminationsverfahrens aus Substratstrukturen
hergestellt ist.
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- 1
- Polymerschichtverbund
- 2
- Beschriftungsfeld
- 3
- Substratschichten
- 4
- Substratschichtenstapel
- 5
- Oberfläche
- 6
- Unterseite
- 7,
8
- Laminierbleche
- 9
- Grundkörper
- 10
- Oberfläche des
Grundkörpers
- 11
- Anordnungsvorrichtung
- 12
- Sonotrode
- 13
- Ultraschallquelle
- 14
- Stellglied
- 15
- Verbundkörper
- 16
- Steuereinheit
- 17
- Transportvorrichtung
- 21
- Aussparung
- 22
- Tiefe
- 23
- Materialstärke
- 24
- Verbundkörper
- 25
- Wert-
oder Sicherheitsdokument
- 26
- Beschriftungsoberfläche
- 27
- Eindringtiefe
- 28
- Kunststoffmaterial
- 29
- Unterschrift
- 30
- Reliefstruktur
- 101–115
- Verfahrensschritte