DE102017120214A1 - Kunststoffvorformling mit RFID-Tag - Google Patents

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Abstract

Ein Kunststoffvorformling (10), geeignet und bestimmt, um in einem Umformungsprozess zu einem Kunststoffbehältnis umgeformt zu werden, mit einem sich in einer Längsrichtung (L) des Kunststoffvorformlings erstreckenden Grundkörper (2), der einen Innenraum (4) des Kunststoffvorformlings umgibt, wobei dieser Grundkörper (2) dazu geeignet und bestimmt ist, im Rahmen des Umformungsprozesses umgeformt zu werden und mit einem nicht zu verstreckenden Mündungsbereich (4), an dem bevorzugt ein Gewinde (46) angeordnet ist. Erfindungsgemäß weist der Mündungsbereich (4) ein RFID - Element (20) auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kunststoffvorformling. Derartige Kunststoffvorformlinge sind insbesondere im Bereich der getränkeherstellenden Industrie seit Langem bekannt. Diese dienen dazu, um in einem Blasprozess zu Kunststoffbehältnissen und insbesondere Kunststoffflaschen umgeformt zu werden. Zu diesem Zweck weisen die Kunststoffvorformlinge einen Grundkörper auf, der erwärmt und anschließend verstreckt wird. Weiterhin weisen die Kunststoffvorformlinge einen Gewindebereich auf, der im Rahmen der Umformung unverändert bleibt. Im Stand der Technik wäre es oftmals wünschenswert, eine Identifikationsmöglichkeit zu schaffen, welche jeden einzelnen Kunststoffvorformling und auch das spätere Behältnis eindeutig identifiziert. Dies kann beispielsweise hilfreich sein, um auf Fehler im Rahmen eines Herstellungsprozesses zu schließen und um auch im Nachhinein genauer sagen zu können, etwa welche Maschine diesen Kunststoffvorformling behandelt hat. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Markierungen weiter seitlich an Kunststoffflaschen angebracht werden. Auch ist es bekannt, dass beispielsweise Chips an einem Klebeetikett aufgebracht werden und mit dem Klebeetikett an dem jeweiligen Produkt angebracht werden.
  • Im Bereich der getränkeherstellenden Industrie wird ein Klebeetikett erst nachträglich, das heißt nach dem Blasen der Flasche angebracht. Durch das nachträgliche Hinzufügen kann ein Identifikationselement wie ein RFID-Chip oder auch eine Antenne desselben beschädigt werden. Der Chip ist manipulierbar, indem er durch mechanische Einflüsse beschädigt oder sogar ausgetauscht werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Identifikationsmöglichkeit für derartige Kunststoffvorformlinge zu schaffen, die nicht manipulierbar ist. Daneben soll auch eine Identifikationsmöglichkeit geschaffen werden, welche möglichst unanfällig gegen Beschädigungen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Ein erfindungsgemäßer Kunststoffvorformling, der dazu geeignet und bestimmt ist, um in einem Umformungsprozess zu einem Kunststoffbehältnis und insbesondere einer Kunststoffflasche umgeformt zu werden, weist einen sich in einer Längsrichtung des Kunststoffvorformlings erstreckenden Grundkörper auf, der einen Innenraum des Kunststoffvorformlings umgibt. Dabei ist dieser Grundkörper dazu geeignet und bestimmt, im Rahmen eines Umformungsprozesses umgeformt zu werden. Weiterhin weist der Kunststoffvorformling einen nicht zu verstreckenden Mündungsbereich auf, an dem bevorzugt ein Gewinde angeordnet ist.
  • Erfindungsgemäß weist dieser Mündungsbereich ein Identifikationselement und insbesondere ein RFID-Element auf.
  • Es wird daher vorgeschlagen, dass dieses elektronische Identifikationselement in einem Gewinde oder Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings angeordnet wird. Der Vorteil darin besteht, dass dieser Bereich im Rahmen eines Blasformprozesses nicht mehr umgeformt wird und auf diese Weise keine Belastungen des RFID-Elements auftreten können. Daneben wird üblicherweise dieser Gewindebereich auch im Vorfeld des Blasformvorgangs nicht übermäßig erwärmt, da er sich gerade nicht verformen soll.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das RFID-Element in den Kunststoff des Kunststoffvorformlings eingegossen. Insbesondere ist dieses RFID-Element in den Kunststoff des Mündungsbereiches des Kunststoffvorformlings eingegossen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Kunststoffvorformling und insbesondere dessen Mündungsbereich einen Tragring auf, der in einer radialen Richtung über den Mündungsbereich hinaus ragt bzw. dieser Tragring bzw. dessen Außenumfang bildet gleichzeitig auch den Außenumfang des Mündungsbereichs. Derartige Tragringe sind aus dem Stand der Technik seit Langem bekannt und dienen insbesondere dazu, um den Kunststoffvorformling in geeigneter Weise transportieren zu können.
  • Es wäre jedoch auch denkbar, dass das RFID-Element auf eine Oberfläche aufgedruckt ist, insbesondere eine Oberfläche des Tragrings des Kunststoffvorformlings. So könnte wenigstens ein Bauteil des RFID-Elements auf eine Oberfläche des Tragrings aufgedruckt sein, insbesondere der RFID-Chip und/oder die RFID Antenne. Eine entsprechende Druckmaschine könnte dabei als Druckmaschine zum Drucken der Komponente wenigstens ein digitales Druckmodul, ein Siebdruck-Modul, ein Flexodruck-Modul, ein Roll-to-Roll-Druckmodul oder ein Inkjet-Druckmodul umfassen. Daneben könnte diese Druckmaschine dazu ausgebildet sein, die Komponente bzw. das RFID-Element mittels kontaktlosem Druck, Kontaktdruck oder einer Kombination aufzubringen. Dabei wäre es sowohl möglich, das RFID - Element auf eine in Richtung der Öffnung des Kunststoffvorformlings weisende Oberfläche des Tragrings aufzubringen als auch auf eine in Richtung des Grundkörpers weisende Oberfläche des Tragrings.
  • Unter dem Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings werden insbesondere all diejenigen Bereiche des Kunststoffvorformlings verstanden, die im Rahmen eines Umformungsprozesses nicht umgeformt werden, also insbesondere die eigentliche Mündungsöffnung, ein eventuelles Außengewinde des Kunststoffvorformlings sowie auch der oben erwähnte Tragring.
  • Vorteilhaft ist das RFID-Element an dem Tragring angeordnet und insbesondere in diesen Tragring eingegossen. Der Tragring in einem Kunststoffvorformling wird ab dem Zeitpunkt des Spritzens des Kunststoffvorformlings nicht mehr mechanisch verändert, im Gegensatz zu dem Grundkörper, der mechanisch gestreckt wird und mit Druckluft geblasen wird. Die Materialstärke des Tragrings ist darüber hinaus vergleichsweise hoch, sodass besonders bevorzugt in diesem Bereich auch ein RFID-Element integriert werden kann.
  • Es wäre jedoch auch möglich, das RFID-Element in einem Bereich der Mündung, wie etwa dem besagten Gewinde oder in der Mündung selbst zu integrieren. Der Tragring bietet jedoch den Vorteil, dass er eine relativ große Breite bzw. eine relativ große radiale Erstreckung aufweist, was insbesondere für die Unterbringung der Antenne des RFID-Elements besonders bevorzugt ist.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Tragring des Kunststoffvorformlings eine (in der Längsrichtung des Kunststoffvorformlings betrachtete) Dicke auf, die größer ist als 0,5mm, bevorzugt größer als 1mm, bevorzugt größer als 1,5mm.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Tragring des Kunststoffvorformlings eine (in der Längsrichtung des Kunststoffvorformlings betrachtete) Dicke auf, die kleiner ist als 6mm, bevorzugt kleiner als 5mm und besonders bevorzugt kleiner als 4mm.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Tragring eine (in dessen radialer Richtung betrachtete) radiale Ausdehnung (also ohne Berücksichtigung des Mündungsdurchmessers selbst) auf, die größer ist als 1mm, bevorzugt größer als 1,5mm, bevorzugt größer als 2mm.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Tragring eine (in dessen radialer Richtung betrachtete) radiale Ausdehnung (also ohne Berücksichtigung des Mündungsdurchmessers selbst) auf, die kleiner ist als 10mm, bevorzugt kleiner als 9mm, bevorzugt kleiner als 8mm und besonders bevorzugt kleiner als 7mm.
  • Besonders bevorzugt weist das RFID-Element wenigstens einen RFID-Chip und eine Antenne auf. So ist es möglich, dass in dem Tragring bereits beim Spritzen des Kunststoffvorformlings auch die Antenne des RFID-Tags in Form einer runden Antenne eingespritzt wird. Der RFID-Chip wird bevorzugt ebenfalls an einer vorgegebenen Stelle innerhalb des Tragrings eingebracht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem RFID-Element um ein vorgefertigtes Element, welches als Bestandteile bereits den RFID-Chip und die Antenne aufweist, die bevorzugt bereits miteinander verbunden sind.
  • Durch das Einspritzen in die Preform ist der RFID-Chip beim weiteren Handling des Kunststoffvorformlings und auch des daraus entstehenden Behältnisses in besonders günstiger Weise geschützt.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das RFID-Element als passives Sendeelement ausgeführt. Im internen Stand der Technik der Anmelderin ist es bereits möglich, Transponder einzusetzen, welche eine Geschwindigkeit von bis zu 20Hz bei einem Tastabstand zu einer Antenne von ca. 20mm - 30mm erreichen. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass eine Antenne ringförmig um eine Schulter des Behältnisses angebracht ist. Bei Verwendung eines aktiven Transponders, also insbesondere eines Transponders, der eine Spannungsversorgung aufweist, ist es auch denkbar, weitere physikalische Größen zu registrieren. Bevorzugt sind diese Größen aus einer Gruppe von Größen ausgewählt, welche Erschütterungen, Temperaturen, Neigungswinkel, Luftfeuchten und dergleichen enthält.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umgibt die RFID-Antenne die Längsrichtung des Kunststoffvorformlings. Vorteilhaft umgibt die besagte Antenne die Längsrichtung des Kunststoffvorformlings vollständig. Auf diese Weise ist eine besonders günstige Auslegung dieser Antenne denkbar. Bevorzugt ist ein Radius des Tragrings größer als ein Außenradius eines Außengewindes des Kunststoffvorformlings. Besonders Bevorzugt ist ein Verhältnis zwischen dem Radius des Tragrings und einem Radius des Außengewindes größer als 1,1, bevorzugt größer als 1,2.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der RFID-Chip ein Volumen auf, welches kleiner ist als 3 mm3. Bevorzugt ist das Volumen kleiner als 2 mm3, besonders bevorzugt kleiner als 1 mm3. Durch diese Ausgestaltung ist eine Einbettung des RFID-Chips insbesondere in den besagten Tragring möglich.
  • Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf die Herstellung eines Kunststoffvorformlings und insbesondere auf die Herstellung eines Kunststoffvorformlings der oben beschriebenen Art gerichtet.
  • Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einen Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings ein RFID - Element eingearbeitet. Bevorzugt wird dieses RFID - Element in das Material des Kunststoffvorformlings eingearbeitet. Bei einem besonders bevorzugten Verfahren wird das RFID - Element als Einlegeteil zur Verfügung gestellt und eingearbeitet. Dabei ist es möglich, dass das so hergestellte Einlegeteil während der Herstellung des Kunststoffvorformlings, als etwa während eines Spritzgießvorgangs mit eingelegt wird. Es wäre jedoch auch denkbar, dass das Einlegeteil erst nachträglich eingelegt wird, etwa in eine bereits durch den Spritzgießvorgang erzeugte Ausnehmung, oder aber dass dieses Einlegeteil nachträglich an einem Bereich des Kunststoffvorformlings angeordnet, beispielsweise angeklebt wird.
  • So wäre es beispielsweise möglich, dass ein Hybridelement bzw. Hybridteil entsteht, welches sich aus einem PET Transponder und einem Thermoplast, Duroplast oder Flüssigsilikon zusammensetzt. Bevorzugt wäre es dabei denkbar, dass das RFID - Element mit einem Material umspritzt wird und insbesondere mit einem thermoplastischen oder duroplastischen Material oder einem Flüssigsilikon wenigstens teilweise und bevorzugt vollständig umspritzt wird. Daneben können auch Hotmelt - Klebstoffe eingesetzt werden.
  • Dieses umspritzte Element kann dann, insbesondere als Einlegeteil bei einem Herstellungsvorgang, insbesondere einem Spritzgießvorgang eingelegt werden. Der Vorteil dieser Vorgehensweise besteht insbesondere darin, dass das RFID - Element und insbesondere dessen Chip mechanisch entlastet werden. Daneben kann auf diese Weise auch einfacher eine Spannungsversorgung des RFID - Elements zur Verfügung gestellt werden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann können an wenigstens einer Oberfläche des umspritzten Elements Vorsprünge und/oder eine Verzahnung ausgebildet werden. Auf diese Weise ist es denkbar, dass das Einlegeteil kraftschlüssig angegossen oder angespritzt wird.
  • Bevorzugt wird das RFID - Element in einen Tragring des Kunststoffvorformlings eingearbeitet. Bevorzugt wird in dem Tragring eine Ausnehmung zum Einlegen des RFID - Elements ausgebildet. Bevorzugt wird in dem Tragring eine ringförmige Ausnehmung ausgebildet und insbesondere eine Ausnehmung, welche sich um eine Längsrichtung des Kunststoffvorformlings erstreckt. In diese Ausnehmung kann bevorzugt das RFID - Element eingesetzt und/oder eingeklebt werden.
  • Weiterhin wäre es auch denkbar, dass das RFID-Element an einem anderen Bereich des Kunststoffvorformlings eingesetzt wird, etwa an und/oder in einem Bereich der Wandung, an und/oder in dem ein Tragring angesetzt werden. Bevorzugt wird das RFID-Element derart eingesetzt, dass dieses und/oder dessen Anschlüsse und/oder die Antenne nach der Herstellung des Preforms und insbesondere nach dessen Spritzen leicht zugänglich sind.
  • Alternativ wäre es auch denkbar, dass Kunststoffvorformlinge gefertigt werden, welche bereits eine Ausnehmung aufweisen, in welche das RFID - Element einlegbar ist und dieses bevorzugt erst in einem weiteren Arbeitsgang in diese Ausnehmung eingebracht, insbesondere eingelegt und/oder eingeklebt wird. Dabei kann dieses Einlegen auch mittels eines Druckvorgangs erfolgen, beispielsweise unter Verwendung einer Direktdruckmaschine.
  • Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wäre es auch denkbar, dass das RFID - Element in mehreren Arbeitsschritten eingebracht wird. So wäre es möglich, dass eine Antenneneinrichtung erst nach dem Anbringen und/oder Einlegen eines Chips eingebracht wird, beispielsweise im Wege eines sog. Drop on Demand Verfahrens. Bei einem derartigen Verfahren können die Düsen eines Druckkopfes für jeden einzelnen Tintentropfen eines Schriftbildes (oder wie hier einer Antenne) geöffnet werden. Das heißt es werden bevorzugt nur Tintentropfen ausgestoßen, wenn sie tatsächlich benötigt werden. Die präzise Öffnung der Düsen wird bevorzugt durch eine Steuerungseinrichtung, insbesondere durch den zugehörigen Druckertreiber gesteuert.
  • Als zu druckendes Material kann hierbei beispielsweise elektrisch leitende Tinte eingesetzt werden. Mittels derartiger Tinte können im allgemeinen elektrische Leiterbahnen so wie hier eine Antenne aufgedruckt.
  • Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird zunächst eine Antenne auf den Kunststoffvorformling erzeugt und insbesondere aufgedruckt. Bevorzugt wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt ein Chip eingesetzt und insbesondere in eine bereits vorbereitete Ausnehmung eingesetzt. Diese Ausnehmung kann dabei bereits beim Herstellungsprozess des Kunststoffvorformlings eingebracht werden, beispielsweise bereits von einer Spritzgießmaschine erzeugt werden.
  • Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren werden zumindest Bestandteile des RFID - Elements insbesondere der Chip und/oder die Antenne gegenüber dem Kunststoffvorformling fixiert und insbesondere unter Zuhilfenahme eines Mediums wie insbesondere eines Lacks fixiert. Bei einem weiteren Verfahren wird der Bereich des Kunststoffvorformlings, der mit dem RFID- Element versehen ist, verschlossen und insbesondere vollständig verschlossen, so dass das RFID - Element nicht mehr zugänglich ist.
  • Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren wird weiterhin noch eine Farbe aufgebracht, insbesondere aber nicht ausschließlich eine Deckfarbe, um so das RFID - Element und insbesondere dessen Bestandteile wenigstens teilweise unsichtbar zu machen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass sich die hier beschriebene Vorgehensweise auch bei anderen Materialien und/oder Behältnissen einsetzen lässt, beispielsweise bei Glas. Die Anmelderin behält sich daher vor, Schutz zu beanspruchen für ein Verfahren, bei dem ein RFID - Element an einem Glasbehältnis angeordnet wird. Insbesondere wird dabei das RFID - Element an einem Wandungsbereich und/oder einem Mündungsbereich des Glasbehältnisses, insbesondere einer Glasflasche angeordnet.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen:
    Darin zeigen:
    • 1 Eine erste Ansicht eines erfindungsgemäßen Kunststoffvorformlings mit eingearbeitetem RFID-Chip;
    • 2 Eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Kunststoffvorformlings.
  • 1 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Kunststoffvorformlings 10. Dieser Kunststoffvorformling weist einen Grundkörper 2 auf, der im Rahmen eines Umformungsprozesses umgeformt und insbesondere expandiert wird. Das Bezugszeichen L bezieht sich auf eine Längsrichtung des Kunststoffvorformlings. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet einen Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings. Dieser Mündungsbereich 4 wird im Rahmen eines Umformungsprozesses nicht umgeformt bzw. verstreckt.
  • Der Mündungsbereich 4 weist einen Mündungsendabschnitt 44 auf, an dem ein Außengewinde 46 angeordnet ist. Daneben weist der Mündungsbereich 4 einen Tragring 42 auf. In diesen Tragring 42 ist ein in seiner Gesamtheit mit 20 gekennzeichnetes RFID-Element eingegossen. Dieses RFID-Element 20 weist einen RFID-Chip 22 sowie eine Antenne 24 auf. Das Bezugszeichen R kennzeichnet eine radiale Richtung des Kunststoffvorformlings. Man erkennt, dass der Tragring in dieser radialen Richtung über das Gewinde 46 des Kunststoffvorformlings hinaussteht.
  • 2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kunststoffvorformlings. Auch hier ist wieder der Tragring 42 gezeigt, in den das RFID-Element 20 eingegossen ist. Bevorzugt ist daher das RFID-Element 20 vollständig von dem Kunststoffmaterial des Kunststoffvorformlings umgeben und ist insbesondere an keiner Stelle unmittelbar zugänglich. Auf diese Weise ist das RFID - Element gegenüber äußeren Einflüssen sehr gut geschützt.
  • Die Anmelderin behält sich vor sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass in den einzelnen Figuren auch Merkmale beschrieben wurden, welche für sich genommen vorteilhaft sein können. Der Fachmann erkennt unmittelbar, dass ein bestimmtes in einer Figur beschriebenes Merkmal auch ohne die Übernahme weiterer Merkmale aus dieser Figur vorteilhaft sein kann. Ferner erkennt der Fachmann, dass sich auch Vorteile durch eine Kombination mehrerer in einzelnen oder in unterschiedlichen Figuren gezeigter Merkmale ergeben können.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Grundkörper des Kunststoffvorformlings 10
    4
    Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings 10
    10
    Kunststoffvorformling
    20
    RFID-Element
    22
    RFID-Chip
    24
    RFID-Antenne
    42
    Tragring
    44
    Mündungsendabschnitt des Kunststoffvorformlings 10
    L
    Längsrichtung des Kunststoffvorformlings
    R
    radiale Richtung des Kunststoffvorformlings

Claims (10)

  1. Kunststoffvorformling (10), geeignet und bestimmt, um in einem Umformungsprozess zu einem Kunststoffbehältnis umgeformt zu werden, mit einem sich in einer Längsrichtung (L) des Kunststoffvorformlings erstreckenden Grundkörper (2), der einen Innenraum (4) des Kunststoffvorformlings umgibt, wobei dieser Grundkörper (2) dazu geeignet und bestimmt ist, im Rahmen des Umformungsprozesses umgeformt zu werden und mit einem nicht zu verstreckenden Mündungsbereich (4), an dem bevorzugt ein Gewinde (46) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich (4) ein RFID - Element (20) aufweist.
  2. Kunststoffvorformling (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID - Element (20) in den Kunststoff des Kunststoffvorformlings (10) eingegossen ist.
  3. Kunststoffvorformling (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffvorformling (10) einen Tragring (42) aufweist, der in einer radialen Richtung (R) über den Mündungsbereich (4) hinausragt.
  4. Kunststoffvorformling (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID - Element an dem Tragring (42) angeordnet und insbesondere in den Tragring (42) eingegossen ist.
  5. Kunststoffvorformling (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID - Element (20) wenigstens einen RFID - Chip (22) und eine Antenne (24) aufweist.
  6. Kunststoffvorformling (20) nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die RFID - Antenne (24) die Längsrichtung des Kunststoffvorformlings (10) umgibt.
  7. Kunststoffvorformling (10) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID - Chip (22) ein Volumen aufweist, welches kleiner ist als 3mm3
  8. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffvorformlings, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Mündungsbereich des Kunststoffvorformlings (10) ein RFID - Element eingearbeitet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID - Element als Einlegeteil zur Verfügung gestellt und eingearbeitet wird.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das RFID - Element umspritzt wird.
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