DE102018128104A1

DE102018128104A1 - Verfahren zur Herstellung einer Datenseite sowie Datenseite für ein buchartiges Dokument und Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Datenseite

Info

Publication number: DE102018128104A1
Application number: DE102018128104.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Siebert
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-14
Also published as: WO2020094273A1; EP3877189A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Datenseite für ein buchartiges Dokument sowie eine Datenseite als auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Datenseite, bei dem ein Datenträger (20) und eine Lasche (23) zueinander ausgerichtet werden, so dass die Lasche (23) und der Datenträger (20) einen Überlappungsbereich (30) bilden und sich überlappen, bei dem der Datenträger (20) und die Lasche (23) mit deren Überlappungsbereich zwischen einem ersten Werkzeug (52) und einem zweiten Werkzeug (53) positioniert wird, die einander zu gerichtet sind und bei dem der Datenträger (20) und die Lasche (23) im Überlappungsbereich (30) durch die Werkzeuge (52, 53) miteinander verschweißt werden, wobei die Lasche (23) und der Datenträger (20) im Überlappungsbereich (30) durch Reibschweißen miteinander verbunden werden, bei dem das erste oder das zweite Werkzeug (52, 53) mit einer oszillierenden translatorischen Relativbewegung angeregt wird, deren Bewegungsrichtung parallel zur Erstreckungsrichtung der Datenseite (20) oder der Lasche (23) ausgerichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Datenseite sowie eine Datenseite für ein buchartiges Dokument und eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Datenseite.
Aus der DE 10 2012 213 913 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Datenseite für ein buchartiges Dokument bekannt. Bei diesem Verfahren werden ein Datenträger und eine Lasche aus einem textilen Material zueinander ausgerichtet, sodass sich die Lasche und der Datenträger in einem Überlappungsbereich überlappen. Durch eine Ultraschallvorrichtung werden die Lasche und der Datenträger im Überlappungsbereich miteinander verbunden. Über eine Sonotrode der Ultraschallvorrichtung wird über Vorsprünge als Energierichtungsgeber zumindest eine äußere Schicht des Datenträgers an- oder aufgeschmolzen, um die Lasche mit dem Datenträger zu verschweißen. Während diesem Verbinden wird die Sonotrode gegen einen Amboss der Ultraschallvorrichtung gedrückt, wobei der Amboss und die Sonotrode auf den Überlappungsbereich einwirken.
Aus der DE 10 2014 217 716 A1 ist des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer Datenseite sowie eine Datenseite bekannt. Im Überlappungsbereich wird die aus textilem Material bestehende Lasche mit der zumindest einen äußeren Schicht des Datenträgers verbunden. Dabei wird die zumindest eine äußere Schicht angeschmolzen und die Lasche aus textilem Material zumindest teilweise eingedrückt. Zur Erhöhung der Sicherheit einer solchen Datenseite wird in die Lasche eine Solltrennlinie in Form einer Aufreihung von Perforationen beziehungsweise Löchern eingebracht, wobei diese Solltrennlinie in die Lasche vor dem Verbinden der Lasche mit dem Datenträger eingebracht ist. Vor dem Verbinden der Lasche mit dem Datenträger wird die Lasche mit der darin eingebrachten Solltrennlinie derart zum Datenträger ausgerichtet, dass diese Solltrennlinie außerhalb des Überlappungsbereichs verläuft und den Überlappungsbereich zu einem Verbindungsbereich trennt. Der Verbindungsbereich wird durch den frei gegenüber dem Datenträger hervorstehenden Abschnitt der Lasche gebildet und dient zum Einhängen der Datenseite in das buchartige Dokument oder an einen Buchblock. Durch diese Sollbruchstelle wird bei einer Manipulation der Datenträger von dem Verbindungsbereich der Lasche getrennt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Datenseite sowie einer Datenseite für ein buchartiges Dokument als auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer solchen Datenseite vorzuschlagen, wodurch eine alternative Verschweißung der Lasche mit dem Datenträger zur Herstellung der Datenseite ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Datenseite für ein buchartiges Dokument gelöst, bei dem die Lasche und der Datenträger im Überlappungsbereich durch Reibschweißen miteinander verbunden werden, wobei das erste oder das zweite Werkzeug zum Reibschweißen mit einer Schwingung angeregt wird, deren oszillierende, translatorische Relativbewegung parallel zur Erstreckungsrichtung der Datenseite oder der Lasche ausgerichtet ist. Durch die Anregung des ersten oder des zweiten Werkzeugs mit der oszillierenden, translatorischen Relativbewegung wird ein lineares Vibrationsschweißen als Reibschweißen durchgeführt, bei dem zwischen der Lasche und dem Datenträger im Überlappungsbereich ein Aufschmelzen in den Berührzonen bewirkt wird. Durch dieses Aufschmelzen der Lasche und/oder des Datenträgers an den Berührzonen kann ein Schmelzfluss stattfinden, der zu einer stoffschlüssigen Verbindung führt. Nach der Beendigung der oszillierenden, translatorischen Relativbewegung kann ein Abkühlen des Überlappungsbereichs, vorzugsweise unter Druck, erfolgen, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Lasche und/oder dem Datenträger im Überlappungsbereich erzeugt wird.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Datenseite und die Lasche jeweils an dem ersten und dem zweiten Werkzeug geklemmt gehalten werden. Dies ermöglicht eine einfache und sichere Anbindung der Datenseite und der Lasche an dem jeweiligen Werkzeug. Gleichzeitig kann bei der Ansteuerung der oszillierenden, translatorischen Relativbewegung von einem der beiden Werkzeuge zum einen eine sichere Mitnahme von dem einen Fügepartner und zum anderen eine sichere Fixierung des anderen Fügepartners erzielt werden. Die Fügepartner sind dabei zum einen die Datenseite und zum anderen die Lasche.
Die Datenseite oder die Lasche können gemäß einer alternativen Ausführungsform an dem ersten Werkzeug geklemmt gehalten werden und die Lasche oder die Datenseite an dem zweiten Werkzeug durch Reibung in der Position zum zweiten Werkzeug gehalten werden. Diese alternative Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass eine Reduzierung in der Zeitdauer für die Vorbereitung zum Reibschweißen ermöglicht ist, da nur einer der beiden Fügepartner mit dem einen Werkzeug durch eine Befestigungseinrichtung, beispielsweise einer Klemmung oder einer Positionierung in einer Aufnahme, zu fixieren ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Datenseite und die Lasche jeweils durch Reibung an dem jeweiligen Werkzeug gehalten werden. Bevorzugt liegt die Datenseite an einer Auflagefläche des zweiten Werkzeuges auf. Die Lasche wird mit einer Arbeitsfläche an dem ersten Werkzeug in Verbindung gebracht. Durch die jeweilige Materialreibung den Fügepartnern zugeordneten Werkzeugen und einer geringeren Materialreibung zwischen den Fügepartnern können diese in ihrer Position zu den Werkzeugen fixiert gehalten werden, so dass wiederum einer der beiden Fügepartner mit einer oszillierenden, translatorischen Relativbewegung für den Reibschweißprozess beaufschlagt werden kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass zwischen dem Material der Lasche und dem ersten Werkzeug, welches zur oszillierenden, translatorischen Relativbewegung angeregt wird, ein Reibungskoeffizient ausgewählt wird, welcher größer als ein Reibungskoeffizient zwischen der Lasche und der Datenseite ist.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Arbeitsfläche des ersten und/oder zweiten Werkzeuges und die Auflagefläche des zweiten Werkzeuges aufgeraut werden. Dabei kann beispielsweise die Oberfläche mit einer Körnung oder mit einer nadelartigen Oberfläche ausgebildet werden. Eine solche Körnung kann beispielsweise durch ein chemisches Verfahren oder ein elektrisches Abtragverfahren oder auch durch Anschleifen der jeweiligen Fläche hergestellt werden.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das erste oder zweite Werkzeug mit einer oszillierenden, translatorischen Relativbewegung angesteuert wird, welches in Längsrichtung des Überlappungsbereiches ausgerichtet wird und das andere Werkzeug ruhend gehalten wird. Dies weist den Vorteil auf, dass der frei herausragende Bereich der Lasche außerhalb des Überlappungsbereiches über eine Längsseite des Datenträgers, durch welchen der Überlappungsbereich zur Lasche begrenzt wird, unbeeinflusst bleibt.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass das erste oder zweite Werkzeug aufgeheizt wird. Diese Aufheizung, beispielsweise auf eine Temperatur von wenigstens 130 °C, weist den Vorteil auf, dass ein schnelleres Anschmelzen des zumindest einen zu verschweißenden Materials erfolgen kann, welches an dem beheizten Werkzeug angreift oder auch diesem gegenüberliegt. Beispielsweise bei einer Lasche aus einem polymeren Material ist bevorzugt vorgesehen, dass die Aufheiztemperatur im Bereich der Glasübergangstemperatur oder höher eingestellt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass während der Beaufschlagung des zumindest einen Werkzeugs mit der oszillierenden, translatorischen Bewegung und/oder nach Beendigung dieser Relativbewegung die Werkzeuge mit einem Druck von wenigstens 10 N/cm², insbesondere in einem Bereich von 10 N/cm² bis 50 N/cm², auf den Überlappungsbereich zwischen der Lasche und dem Datenträger zugeführt werden. Insbesondere nach der Relativbewegung kann in der Abkühlphase unter Druck eine besonders feste Verbindung zwischen der Lasche und dem Datenträger geschaffen werden.
Des Weiteren erfolgt die oszillierende, translatorische Relativbewegung mit einer Arbeitsfrequenz von 100 bis 500 Hz. Dabei lassen sich eine schnelle Aufheizung und ein schnelles Anschmelzen in den Berührzonen der Fügepartner erzielen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Amplitude der Relativbewegung mit einer Länge von 0,3 bis 4 mm angesteuert wird. Bei der Ansteuerung der Amplitude findet bevorzugt eine Abstimmung auf die Arbeitsfrequenz statt. Vorteilhaft ist beispielsweise eine Arbeitsfrequenz von 100 Hz bei einer Amplitude von ca. 1 bis 4 mm. Beispielsweise kann bei einer Arbeitsfrequenz von 300 Hz eine Amplitude von 0,35 bis 2,0 mm angesteuert werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Datenseite für ein buchartiges Dokument gelöst, welche einen Datenträger und eine Lasche aufweist, die im Überlappungsbereich miteinander verschweißt sind, wobei die und der Datenträger durch eine Reibschweißverbindung miteinander verbunden sind. Eine solche Reibschweißverbindung ermöglicht gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Ultraschallschweißen eine größere Auswahl an Materialien, insbesondere deren Strukturen. Zudem kann innerhalb sehr kurzer Zeit eine sehr saubere Schweißverbindung geschaffen werden.
Der Datenträger wird bevorzugt aus einer oder mehreren Schichten hergestellt. Vorzugsweise ist zumindest eine Schicht aus einem polymeren thermoplastischen Material gebildet, welche im Überlappungsbereich vorgesehen ist. Ein solches polymeres Material unterstützt die stoffschlüssige Verbindung bei einem solchen Reibschweißverfahren.
Insbesondere ist zumindest eine äußere Schicht aus einem Polycarbonat gebildet.
Die Lasche wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens aus einem polymeren Material und/oder einem textilen Material und/oder einem mehrschichtigen Verbundmaterial, insbesondere aus einer der vorbeschriebenen Materialien, gebildet. Durch die oszillierende, translatorische Relativbewegung von einem der beiden Fügepartner kann die Lasche eines Fügepartners beispielsweise auch aus einer Folie aus einem polymeren Material bestehen. Bei einer solchen Folie, die mit einer Schicht aus polymerem Material des Datenträgers zu verbinden ist, können die einander gegenüberliegenden Berührzonen aufgeschmolzen und stoffschlüssig mit einander verbunden werden. Auch können textile Materialien eingesetzt werden, bei denen ermöglicht wird, dass ein aufgeschmolzenes Material der Schicht des Datenträgers in die Gewebeöffnungen des textilen Materials eindringen kann.
Die Lasche wird bevorzugt aus einem Polyestergewebe, insbesondere einem Monofilament-Polyestergewebe gebildet. Dadurch kann zum einen eine gute Schweißung im Überlappungsbereich als auch zum anderen eine sichere Einbindung der Datenseite mittels der Lasche in einem Buchblock erfolgen. Bei einem solchen Buchblock sind mehrere Innenseiten mit einer Lasche der Datenseite durch eine Naht miteinander verbunden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Datenseite sieht vor, dass die Länge der Lasche kürzer als eine Längsseite des Datenträgers ausgebildet ist. Diese schmalen stirnseitigen Enden der Lasche sind gegenüber den Stirnseiten des Datenträgers eingerückt. Dabei ist vorgesehen, dass die Länge der Lasche zumindest um die Amplitude der oszillierenden translatorischen Relativbewegung gegenüber der Längsseite des Datenträgers verkürzt ist. Dadurch wird während der Reibschweißverbindung ermöglicht, dass die Lasche über deren gesamte Länge immer auf dem Datenträger aufliegt und Berührzonen bildet. Dadurch kann eine verbesserte Reibverschweißung erfolgen, welche keine Nacharbeit nach dem Schweißen erfordert.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Datenseite, insbesondere für ein buchartiges Dokument, gelöst, welches eine Lasche mit einem Datenträger verschweißt und ein erstes Werkzeug mit einer Arbeitsfläche aufweist und ein zweites Werkzeug mit einer Auflagefläche aufweist, wobei die Arbeitsfläche und die Auflagefläche zueinander weisend ausgerichtet sind und einander gegenüberliegen, wobei das erste Werkzeug in der Ebene der Arbeitsfläche oder das zweite Werkzeug in der Ebene der Auflagefläche mit einer oszillierenden translatorischen Relativbewegung ansteuerbar ist. Durch die Ansteuerung von einem der beiden Werkzeuge durch eine Vibrationsbewegung, die in der Ebene der Arbeitsfläche oder der Auflagefläche liegt, kann in den Berührzonen der Datenseite und der Lasche im Überlappungsbereich ein Aufschmelzen erzielt werden. Dieses Reibschweißen weist den Vorteil auf, dass eine ebene Fläche auf der Lasche einerseits und gegenüberliegende auf dem Datenträger andererseits im Überlappungsbereich gebildet sein kann. Eine Einprägung von einem der beiden Außenseiten an der Lasche oder dem Datenträger durch Energierichtungsgeber, wie diese an einer Ultraschallsonotrode hervorstehend vorgesehen sind, kann durch das Reibschweißen verhindert sein.
Die Vorrichtung weist gemäß einer ersten Ausführungsform eine Befestigungseinrichtung zur Fixierung der Lasche oder des Datenträgers an dem ersten und/oder dem zweiten Werkzeug auf. Eine solche Befestigungseinrichtung kann eine Klemmbefestigung oder Spannbefestigung sein, durch welche eine einfache Anbringung der Lasche oder des Datenträgers an dem jeweiligen Werkzeug ermöglicht ist. Auch kann eine formschlüssige Aufnahme an dem Werkzeug ausgebildet sein.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Arbeitsfläche des ersten Werkzeuges und/oder die Auflagefläche des zweiten Werkzeuges aufgeraut ist. Dies ermöglicht eine einfache Positionierung der Lasche und/oder des Datenträgers zu dem jeweiligen Werkzeug zur darauffolgenden Durchführung des Reibschweißens.
Auch kann vorgesehen sein, dass das eine Werkzeug eine Befestigungseinrichtung und das andere Werkzeug eine aufgeraute Oberfläche aufweist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das untere Werkzeug, welches die Auflagefläche aufweist, eine aufgeraute Fläche umfasst. Das obere Werkzeug kann bevorzugt eine Befestigungseinrichtung aufweisen. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfache Zuführung des einen Fügepartners zum anderen für den anschließenden Reibschweißvorgang erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Länge des einen Werkzeugs, welches in die oszillierende, translatorische Relativbewegung versetzt wird, gleich groß oder größer als die Länge des Überlappungsbereichs ist. Dadurch kann über die gesamte Länge des verkürzten Fügepartners eine vollständige Reibschweißverbindung geschaffen werden.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Breite des Werkzeuges, welches in der oszillierenden, translatorischen Relativbewegung versetzt wird, gleich breit oder breiter als der Überlappungsbereich ist. Die Breite des Werkzeuges ist dabei die Erstreckung rechtwinklig zur oszillierenden, translatorischen Relativbewegung.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung eines buchartigen Dokumentes,
2 eine schematische Ansicht auf eine Datenseite gemäß 1,
3 eine schematisch vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie II-II in 2,
4 eine schematische Ansicht auf eine Lasche gemäß dem vergrößerten Detail X in 2,
5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 2 gemäß einer alternativen Ausführungsform zu 3,
6 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Reibschweißverbindung zwischen dem Datenträger und der Lasche,
7 eine schematische Ansicht von oben auf die Vorrichtung gemäß 6,
8 eine weitere schematische Seitenansicht der Vorrichtung gemäß 6, und
9 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung einer Reibschweißverbindung zu 6.

In 1 ist ein buchartiges Dokument 11, insbesondere Sicherheitsdokument, perspektivisch dargestellt. Bei diesem buchartigen Dokument 11 handelt es sich beispielsweise um ein Identifikationsdokument wie einen Reisepass. Das Dokument 11 umfasst beispielsweise einen Bucheinband 12. Auf einer Innenseite des Bucheinbandes 12 kann ein Vorsatz 14 vorgesehen sein, der am Bucheinband 12 befestigt ist. Über eine Naht 16 sind eine Datenseite 17 und eine oder mehrere Innenseiten 18 miteinander zu einem Buchblock 15 verbunden. Sofern ein Bucheinband 12 und insbesondere der Vorsatz 14 vorgesehen sind, kann dieser Vorsatz 14 oder dieser Vorsatz 14 zusammen mit dem Bucheinband 12 auch mit der Naht 16 zum Buchblock 15 verbunden werden. Die Innenseiten 18 des buchartigen Dokuments 11 können beispielsweise zur Aufnahme von Visa, Stempeln oder sonstigen Eintragungen dienen. Die Datenseite 17 besteht aus einem Datenträger 20 und einer daran befestigten Lasche 23. Die Datenseite 17, insbesondere der Datenträger 20, kann beispielsweise gemäß dem ICAO-Standard, insbesondere gemäß ICAO Doc 9303, 7. Auflage, ausgebildet sein und ein Bild 19 des Dokumenteninhabers, eine OCR-lesbare ICAO- Zone 21 (auch „Maschinenlesbare Zone“ oder engl. „Machine Readable Zone“, MRZ, genannt) sowie weitere Personalisierdaten 22 umfassen. Die Personalisierdaten 22 sind innerhalb des Datenträgers 20 vorgesehen. Die Lasche 23 des Datenträgers 20 erstreckt sich über die Naht 16 hinweg. Diese Lasche 23 umfasst auch einen Nahtbereich, in dem die Naht 16 gebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann zur Naht 16 noch eine Klebe- und/oder Schweißverbindung vorgesehen sein, um die Lasche 23 in das buchartige Dokument 11, insbesondere den Buchblock 15, einzubinden.
In 2 ist schematisch eine Seitenansicht auf die Datenseite 17 dargestellt. Der Datenträger 20 kann beispielsweise ein Transpondermodul 24 umfassen, welches einen IC-Chip 25 sowie eine Antenne 26 umfasst. Darüber hinaus oder alternativ können weitere elektronische und/oder sonstige Sicherheitselemente, insbesondere diffraktive Sicherheitselemente, ein- und/oder aufgebracht werden.
Die Lasche 23 ist unter Bildung eines Überlappungsbereichs 30 mit dem Datenträger 20 verbunden. Die Lasche 23 umfasst ein gewebeförmiges Bandmaterial, welches vorzugsweise durch Schweißen mit einer äußersten Schicht oder Lage des Datenträgers 20 verbunden ist. Insbesondere kann die Lasche 23 aus dem gewebeförmigen Bandmaterial, vorzugsweise einem PET-Gewebe, bestehen. Hinsichtlich der Anbindung der Lasche 23 des gewebeförmigen Bandmaterials für die Lasche 23 als auch des Datenträgers 20 sowie dem Aufbau des Datenträgers 20 wird vollumfänglich auf die DE 10 2012 213 913 A1 Bezug genommen.
Die Datenseite 17 weist eine obere und untere Stirnkante 35, 36 sowie eine rechte und linke Stirnkante 33, 39 auf. Die Lasche 23 weist eine Oberkante und Unterkante beziehungsweise eine obere und untere Stirnseite 37, 38 auf, die gegenüber den Stirnkanten 35, 36 nach innen zurückversetzt sein kann.
In 3 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Linie II-II in 2 gemäß einem ersten beispielhaften Aufbau der Datenseite 17 vor dem Laminieren dargestellt. Nach der Lamination sind alle Lagen oder Schichten des Datenträgers 20 sowie die Lasche 23 zu einer Datenseite 17 miteinander verbunden. Insbesondere ist ein monolithischer Aufbau gegeben.
Der Datenträger 20 umfasst ein Vorderseitenheft 28 sowie ein Rückseitenheft 29, wobei beispielsweise auf dem Vorderseitenheft 28 die Lasche 23 aufgebracht ist. Dadurch ist ein Überlappungsbereich 30 gebildet. Diesem gegenüberliegend ist ein herausragender Bereich 31 gebildet, entlang dessen die Naht 16 zum Einbinden der Lasche 23 in das Dokument 11 verläuft. Das Vorderseitenheft 28, welches auch als Datenseitenheft bezeichnet werden kann, umfasst zumindest eine Schicht 32. Die Schicht 32 kann auch bedruckbar sein. Bevorzugt sind mehrere Schichten zur Bildung des Vorderseitenhefts 28 vorgesehen, wie beispielsweise eine Drucklage, die opak ausgebildet sein kann, wobei eine weitere Schicht auf der Drucklage aufgebracht ist, die vorteilhafterweise transparent ist.
Das Rückseitenheft 29 kann ebenso zumindest eine Schicht 34 umfassen oder einen analogen oder abweichenden Aufbau zum Vorderseitenheft 28 aufweisen. Das Vorderseiten- und/oder Rückseitenheft 28, 29 kann verschiedene Sicherheitsmerkmale umfassen, wie beispielsweise ein CLI-Merkmal (Changeable Laser Image) oder ein MLI (Multiple Laser Image) als auch Druckbilder mit optisch variabler Farbe (OVF) oder dergleichen.
Die zumindest eine Schicht 32 des Vorderseitenheftes 28 und/oder die zumindest eine Schicht 34 des Rückseitenheftes 29 können aus einem oder mehreren Kunststoffen (Polymeren) hergestellt sein. Insbesondere umfassen diese Polycarbonate (PC) oder bestehen aus PC. Weitere Alternativen können sein: Bisphenol-A-Polycarbonat, Carboxy-modifiziertes PC, Polyethylenterephthalat (PET), dessen Derivaten wie Glycolmodifiziertem PET (PETG), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplastischen Elastomeren (TPE), insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS), und/oder deren Derivaten, oder aus Papier und/oder Pappe oder aus Mischungen der vorgenannten Materialien.
Die Lasche 23 ist gemäß dem Detail X in 2 vergrößert in einer Draufsicht in 4 dargestellt. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Lasche 23 als ein Gewebe ausgebildet. Dieses Gewebe kann Schuss- und Kettfäden 43, 44 umfassen. Diese sind bevorzugt als Monofilamente ausgebildet. Zwischen den Kett- und Schussfäden 43, 44 sind Gewebeöffnungen 45 gebildet.
Als gewebeförmiges Bandmaterial für die Lasche 23 wird bevorzugt ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere ein Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET), eingesetzt. Der Schmelzpunkt oder die Glasübergangstemperatur des schmelzbaren Materials des gewebeförmigen Bandmaterials ist vorzugsweise an die Materialeigenschaften des Datenträgers 20 angepasst. Die Schmelz- und/oder Glasübergangstemperatur der Lasche 23 und die Schmelz- und/oder Glasübergangstemperatur des Datenträgers 20 sind aufeinander abgestimmt, sodass beim Verbinden der Lasche 23 mit dem Datenträger 20 das gewebeförmige Bandmaterial der Lasche 23 noch nicht erweicht ist, jedoch zumindest die Schicht 32, so dass die Gewebeöffnung 45 zumindest durch das erweichte Material der Schicht 32 gefüllt und/oder umschlossen werden. Das textile Material der Lasche 34 kann auch aus Glasfasern gebildet sein.
Aus der schematischen Schnittansicht gemäß 3 geht hervor, dass die Lasche 23 einseitig auf die Oberseite der Schicht 32 aufgebracht ist, wobei in diesem Ausführungsbeispiel die Schicht 32 einen Aufnahmebereich 46 umfasst. Dieser Aufnahmebereich 46 ist durch eine Reduzierung der Wandstärke der Schicht 32 gebildet. Dies ermöglicht prinzipiell eine nahezu stufenfreie Einbindung der Lasche 23 im Überlappungsbereich 30 zu einer daran angrenzenden Oberfläche der Schicht 32 des Datenträgers 20. Analog kann die Lasche 23 auch an der Schicht 34 angebunden sein.
Die Lasche 23 kann alternativ zu einem textilen Flächengebilde in Form eines Gewebes, Gewirkes, Gestrickes oder in Form eines Filzes oder Vlies, auch aus einem Verbund von Filamenten, insbesondere Fasern, Garn, Fäden oder dergleichen, ausgebildet sein.
Die Lasche 23 kann des Weiteren aus einer Schicht aus einem polymeren Material oder mehreren Schichten aus polymeren Materialien, insbesondere verschiedenen polymeren Materialien, gebildet sein. Beispielsweise kann als polymeres Material ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere ein Polyester, beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET) oder ein thermoplastisches Polyurethan (PTU) eingesetzt werden. Aus solchen Materialien können auch Fasern, Garne oder Filamente gebildet sein, die zu einem Gewebe verarbeitet sind. Der Schmelzpunkt für die Glasübergangstemperatur des schmelzbaren Materials einer solchen Lasche ist vorzugsweise an die Materialeigenschaft der zumindest einen äußeren Schicht des Datenträgers angepasst.
Alternativ kann die Lasche auch aus textilen Materialien, wie beispielsweise Baumwolle, einer Baumwolle-Polymermischung oder insbesondere einer Baumwoll-Polyestermischung bestehen.
Auch kann die Lasche aus einer durchgehenden flächigen Schicht aus einem polymeren Material ausgebildet sein. Die Lasche kann auch eine durchgehende flächige Schicht aus einem polymeren Material mit einem einseitig aufgebrachten textilen Material aufweisen. Auch kann die Lasche einen Sandwich-Aufbau aufweisen, bei dem ein textiles Material beidseitig mit einer Schicht aus einem polymeren Material verbunden ist.
In 5 ist eine alternative Ausführungsform zur Anbringung der Lasche 23 auf dem Datenträger 20 zur Bildung der Datenseite 17 dargestellt. Der Aufnahmebereich 46 ist nicht vorgesehen. In Abhängigkeit der Maschenweite der Lasche 23 und/oder des Druckes eines Laminierwerkzeugs oder Schweißwerkzeuges wird die Lasche 23 im Überlappungsbereich 30 nach dem zumindest teilweise Anschmelzen oder Aufschmelzen der Lasche 23 und/oder der Schicht 32 in diese einpenetriert.
In den 6, 7 und 8 sind verschiedene Ansichten einer Vorrichtung 51 zur Herstellung der Datenseite 17 dargestellt, bei welchen die Lasche 23 mit dem Datenträger 20 im Überlappungsbereich durch Reibschweißen verbunden wird.
Diese Vorrichtung 51 umfasst ein erstes Werkzeug 52, welches auch als Oberwerkzeug bezeichnet wird. Diesem gegenüberliegend ist ein zweites Werkzeug 53 vorgesehen, welches auch als Unterwerkzeug bezeichnet wird. Das erste Werkzeug 52 weist eine Arbeitsfläche 54 auf, die zum zweiten Werkzeug 53 weist. Das zweite Werkzeug 53 weist eine Auflagefläche 57 auf, die der Arbeitsfläche 54 gegenüberliegt. Bevorzugt sind die Arbeitsfläche 54 und die Auflagefläche 57 parallel zueinander ausgebildet. Aus der Draufschicht auf die Vorrichtung 51 gemäß 7 geht hervor, dass sich die Länge des ersten Werkzeuges 52 über die Länge der Lasche 23 zumindest im Überlappungsbereich 30 hinaus erstreckt. Die Breite des ersten Werkzeugs 52 ist dabei dergestalt, dass dieses der Breite dem Überlappungsbereich 30 entspricht oder darüber hinaus sich erstreckt. Sofern die Breite des ersten Werkzeugs 52 größer als die Breite des Überlappungsbereiches ist, wird das erste Werkzeug 52 bevorzugt derart angeordnet, dass dieses gegenüber einer Stirnkante 39 des Datenträgers 20 in Richtung auf den Datenträger 20 nach innen versetzt ist. Die Stirnseite 39 des Datenträgers 20 begrenzt den herausragenden Bereich 31 der Lasche 23 zum Datenträger 20.
Die Reibschweißverbindung kann im Überlappungsbereich 30 unmittelbar an die Stirnkante 29 des Datenträgers 20 angrenzend erfolgen. Alternativ kann auch ein streifenförmiger Abschnitt zwischen der Stirnkante 39 und der durch Reibschweißung miteinander verbundenen Lasche 23 und Datenträger 20 vorgesehen sein.
Die Arbeitsfläche 54 des ersten Werkzeugs 52 als auch die Auflagefläche 57 des zweiten Werkzeugs 53 sind bevorzugt aufgeraut. Durch diese Aufrauhung an der Arbeitsfläche 54 und der Auflagefläche 57 wird eine Fixierung des Datenträgers 20 und der Lasche 23 durch Reibung ermöglicht. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Datenträger 20 auf der Auflagefläche 57 des zweiten Werkzeugs 53 aufliegt. Die Lasche 23 liegt an der Arbeitsfläche 54 des ersten Werkzeugs 52 an. Alternativ kann auch eine Vertauschung in der Anordnung von Datenträger 20 und Lasche 23 sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das erste Werkzeug 52 gemäß dem Doppelpfeil 58 in eine oszillierende, translatorische Relativbewegung zur Herstellung der Reibschweißverbindung versetzt wird. Diese oszillierende translatorische Relativbewegung liegt in der Ebene der Arbeitsfläche 54 bzw. ist parallel zur Arbeitsfläche 54. Das zweite Werkzeug 53 ist bevorzugt stillstehend während des Reibschweißens.
Damit die oszillierende, translatorische Relativbewegung auf die Lasche 23 übertragen werden kann und der Datenträger 20 hingegen ruhend zur Auflagefläche 47 positioniert bleibt, ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Reibkoeffizient zwischen der Arbeitsfläche 54 des ersten Werkzeugs 52 und der Lasche 23 größer, insbesondere um ein Mehrfaches größer als ein Reibkoeffizient an Berührzonen zwischen der Lasche 23 und dem Datenträger 20 ist. Der Reibkoeffizient zwischen der Auflagefläche 56 des zweiten Werkzeuges 53 und dem Datenträger 20 kann dem Reibkoeffizienten zwischen der Lasche 23 und der Arbeitsfläche 54 des ersten Werkzeugs 52 entsprechen.
In 9 ist eine schematische Seitenansicht gemäß einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung 51 zu 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass an dem ersten Werkzeug 52 eine Befestigungseinrichtung 62 vorgesehen ist. Beispielsweise kann diese Befestigungseinrichtung 62 als eine Klemmbefestigung ausgebildet sein. Dadurch wird die Lasche 23 fest eingespannt zur Arbeitsfläche 54 des ersten Werkzeuges 52 gehalten. Die Arbeitsfläche 54 selbst kann eben ausgebildet sein. Ebenso kann diese auch eine Rauigkeit umfassen.
Das zweite Werkzeug 53 weist bevorzugt ebenfalls eine Befestigungseinrichtung 62 auf. Diese Befestigungseinrichtung 62 kann alternativ durch eine Umrandung ausgebildet sein, so dass nach dem Einlegen des Datenträgers 20 innerhalb der Umrandung der Datenträger 20 selbständig fixiert gehalten bleibt. Insbesondere bleibt der Datenträger 20 im Hinblick auf die Relativbewegung gemäß dem Doppelpfeil 58 in seiner Position fixiert.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine der beiden Befestigungseinrichtungen 62 an dem ersten Werkzeug 52 oder dem zweiten Werkzeug 53 durch eine vorbeschriebene Ausführungsform gebildet werden, indem diese eine aufgeraute oder nadelartig ausgebildete Oberfläche aufweisen.
Zur Herstellung einer Reibschweißverbindung wird der Datenträger 20 auf die Auflagefläche 57 des zweiten Werkzeuges 53 aufgelegt. Darauffolgend wird die Lasche 23 zum Datenträger 20 unter Bildung des Überlappungsbereichs 30 positioniert.
Die Fügepartner, also die Lasche 23 und der Datenträger 20, liegen aufeinander auf. Dazwischenliegend sind Berührzonen gebildet. Das erste Werkzeug 52 wird mit einer oszillierenden, translatorischen Relativbewegung bevorzugt unter einem definierten Druck angeregt. Dabei können die Arbeitsfrequenz der Relativbewegung in einem Bereich von 100 bis 300 Hz liegen. Die Amplitude bei beispielsweise bei 0,35 mm bis 4,0 mm. Der definierte Druck kann beispielsweise bei 10 bis 50 N/cm² liegen. Nach dem Aufschmelzen der Berührzone wird das erste Werkzeug 52 stillgesetzt. Der Anpressdruck vom ersten Werkzeug 52 auf das zweite Werkzeug 53 kann aufrechterhalten bleiben oder geringfügig verstärkt werden. Durch das Abkühlen der aufgeschmolzenen Berührzonen von der Lasche 23 und dem Datenträger 20 kann eine stoffschlüssige Verbindung geschaffen werden.
Bevorzugt können das erste Werkzeug 52 und/oder das zweite Werkzeug 53 aufgeheizt sein. Bevorzugt wird das der Lasche 23 zugerichtete erste Werkzeug 52 aufgeheizt. Dadurch wird die Schmelze zumindest von der obersten zur Lasche weisenden Schicht des Datenträgers nicht gestoppt, sobald diese durch das Gewebe der Lasche hindurchfließt und in die Nähe des Werkzeuges 52, 53 gelangt. Dadurch kann ein verbessertes Verkrallen zwischen dem Datenträger und der Lasche im Überlappungsbereich erfolgen.
Bezugszeichenliste

11.: Buchartiges Dokument
12.: Bucheinband
13.
14.: Vorsatz
15.: Buchblock
16.: Naht
17.: Datenseite
18.: Innenseite
19.: Bild
20.: Datenträger
21.: ICAO-Zone
22.: Personalisierdaten
23.: Lasche
24.: Transpondermodul
25.: IC-Chip
26.: Antenne
28.: Vorderseitenheft
29.: Rückseitenheft
30.: Überlappungsbereich
31.: Herausragender Bereich
32.: Schicht
33.: Stirnkante von 20
34.: Schicht
35.: Obere Stirnkante
36.: Untere Stirnkante
37.: Stirnseite von 23
38.: Stirnkante von 20
39.: Stirnkante von 20
43.: Kettfäden
44.: Schussfäden
45.: Gewebeöffnungen
46.: Aufnahmebereich
51.: Vorrichtung
52.: erstes Werkzeug
53.: zweites Werkzeug
54.: Arbeitsfläche erstes Werkzeug
57.: Auflagefläche zweites Werkzeug
58.: Doppelpfeil
59.
61.
62.: Befestigungseinrichtung
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
73.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012213913 A1 [0002, 0031]
DE 102014217716 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Datenseite (17) für ein buchartiges Dokument (11), - bei dem ein Datenträger (20) und eine Lasche (23) zueinander ausgerichtet werden, so dass die Lasche (23) und der Datenträger (20) sich überlappen und einen Überlappungsbereich (30) bilden, und - bei dem der Datenträger (20) und die Lasche (23) mit deren Überlappungsbereich (30) zwischen einem ersten Werkzeug (52) und einem zweiten Werkzeug (53) positioniert wird, die einander zu gerichtet sind und bei dem der Datenträger (20) und die Lasche (23) im Überlappungsbereich (30) durch die Werkzeuge (52, 53) miteinander verschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, - dass die Lasche (23) und der Datenträger (20) im Überlappungsbereich (30) durch Reibschweißen miteinander verbunden werden, bei dem das erste oder das zweite Werkzeug (52, 53) mit einer oszillierenden translatorischen Relativbewegung angeregt wird, dessen Bewegungsrichtung parallel zur Erstreckungsrichtung der Datenseite (20) oder der Lasche (23) ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (20) und die Lasche (23) an dem jeweiligen ersten und zweiten Werkzeug (52, 53) geklemmt gehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (20) an dem einen der beiden Werkzeuge (52, 53) geklemmt gehalten wird und die Lasche (23) an dem anderen der beiden Werkzeuge (52, 53) durch Reibung in der Position zum Werkzeug (52, 53) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (20) durch eine Materialreibung zwischen dem zweiten Werkzeug (52, 53) und dem Datenträger (20) zu dem zweiten Werkzeug (52, 53) gehalten wird und dass die Lasche (23) durch eine Materialreibung zwischen der Lasche (23) und dem ersten Werkzeug (53, 52) zu dem ersten Werkzeug (52, 53) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lasche (23) und einem der Werkzeuge (52, 53) ein Reibungskoeffizient ausgewählt wird, welcher größer ist als ein Reibungskoeffizient zwischen der Lasche (23) und dem Datenträger (20).
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (54) des ersten Werkzeugs (52) und/oder die Auflagefläche (57) des zweiten Werkzeugs (53) aufgeraut, insbesondere mit einer Körnung oder einer nadelartigen Oberfläche, ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Werkzeug (52, 53) mit einer oszillierenden, translatorischen Relativbewegung in Längsrichtung des Überlappungsbereichs (30) angeregt wird und das andere Werkzeug (52, 53) ruhend gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur oszillierenden translatorischen Relativbewegung angesteuerte Werkzeuge (52, 53) beheizt wird, insbesondere während des Reibschweißens auf eine Temperatur von wenigstens 130°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Reibschweißens das erste und zweite Werkzeug (52, 53) mit Druck von wenigstens 10 N/cm² beaufschlagt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende, translatorische Relativbewegung mit einer Arbeitsfrequenz von 100 bis 500 Hz angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oszillierende, translatorische Relativbewegung mit einer Amplitude von einer Länge von 0,3 bis 4 mm angesteuert wird.
Datenseite für ein buchartiges Dokument (11) mit einem Datenträger (20) und einer Lasche (23), die in einem Überlappungsbereich (30) durch Schweißen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (23) mit dem Datenträger (20) durch eine Reibschweißverbindung miteinander verbunden sind.
Datenseite nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (20) aus einer oder mehreren Schichten (32, 34) hergestellt wird und zumindest eine der Schichten (32, 34) aus einem polymeren thermoplastischen Material gebildet ist.
Datenseite nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenträger (20) mit zumindest einer äußeren Schicht aus Polycarbonat gebildet ist.
Datenseite nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (23) aus einem polymeren Material und/oder einem textilen Material und/oder einem mehrschichtigen Verbundmaterial ausgebildet.
Datenseite nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lasche (20) aus einem Polyestergewebe, insbesondere einem Monofilament-Polyestergewebe, ausgebildet.
Datenseite nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Lasche (23) kürzer als eine Längsseite des Datenträgers (20) ausgebildet ist, welche den Überlappungsbereich (30) begrenzt und zu einem herausragenden Bereich (31) der Lasche (23) ausgerichtet ist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Datenseite (17), insbesondere für ein buchartiges Dokument (11), welche eine Lasche (23) mit einem Datenträger (20) verschweißt, mit einem ersten Werkzeug (52), welches eine Arbeitsfläche (54) aufweist, und mit einem zweiten Werkzeug (53), welches eine Auflagefläche (57) aufweist, wobei die Arbeitsfläche (54) des ersten Werkzeugs (52) und die Auflagefläche (57) des zweiten Werkzeugs (53) zueinander ausgerichtet sind und einander gegenüberliegen, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Werkzeug (52) in der Ebene der Arbeitsfläche (54) oder das zweite Werkzeug (53) in der Ebene der Auflagefläche (57) mit einer oszillierenden translatorischen Relativbewegung ansteuerbar ist und das andere Werkzeug (52, 53) ruhend gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Werkzeug (52, 53) eine Befestigungseinrichtung (62) zur Fixierung der Lasche (23) oder des Datenträgers (20) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (54) des ersten Werkzeugs (52) und/oder die Auflagefläche (57) des zweiten Werkzeugs (53) aufgeraut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Werkzeug (52, 53) eine Befestigungseinrichtung (62) und das andere Werkzeug (52, 53) eine aufgeraute Arbeitsfläche (54) oder Auflagefläche (57) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des einen Werkzeugs (52, 53), welches in die oszillierende, translatorische Relativbewegung versetzt wird, größer als die Länge der Lasche (23) im Überlappungsbereich (30) zur Datenseite (20) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des einen Werkzeuges (52, 53), welches in die oszillierende, translatorische Relativbewegung versetzt wird, gleich breit oder breiter als der Überlappungsbereich (30) zwischen der Lasche (23) und des Datenträgers (20) ausgebildet ist.