DE202022000962U1

DE202022000962U1 - Schichtaufbau zur Herstellung eines Scharniers, insbesondere für die Herstellung mehrschichtiger Buchdecken mit Sicherheitsmerkmalen

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Publication number: DE202022000962U1
Application number: DE202022000962.3U
Authority: DE
Original assignee: Covestro Deutschland AG
Current assignee: Covestro Deutschland AG
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2032-04-21

Abstract

Ein Schichtaufbau, vorzugsweise ein Scharnier, besonderes bevorzugt eine Buchdecke, ganz besonders bevorzugt eine Buchdecke für Identifikations- oder Sicherheitsdokumente, umfassend wenigstens eine äußere Schicht a) enthaltend wenigstens
a. eine erste Schicht a), enthaltend wenigstens ein transparentes oder transluzentes thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Polyurethan, vorzugsweise ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, besonders bevorzugt mit einer Härte von ≥ 70 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1;
b. wenigstens eine Schicht b) enthaltend wenigstens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, besonders bevorzugt wenigstens ein Textil, ein Papier und/oder ein synthetisches Papier; wobei auf der wenigstens einen Schicht b) ein Sicherheitsmerkmal g) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff oder einer Kombination aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff und einem Hologramm aufgebracht ist, sodass dieses Sicherheitsmerkmal g) durch die erste Schicht a) hindurch mittels Licht im sichtbaren Spektralbereich oder im UV-Bereich sichtbar gemacht werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtaufbau, vorzugsweise ein Scharnier, besonders bevorzugt eine Buchdecke, ganz besonders bevorzugt eine Buchdecke für Identifikations- und Sicherheitsdokumente, umfassend wenigstens eine äußere Schicht a) enthaltend wenigstens ein transparentes oder transluzentes thermoplastisches Elastomer, bevorzugt ein thermoplastisches Polyurethan und wenigstens eine Schicht b) enthaltend wenigstens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, wobei auf der wenigstens einen Schicht b) ein Sicherheitsmerkmal g) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff, einem Hologramm oder einer Kombination aus diesen aufgebracht ist, sodass dieses Sicherheitsmerkmal g) durch die erste Schicht a) hindurch mittels Licht im sichtbaren Spektralbereich oder im UV-Bereich sichtbar gemacht werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Laminat umfassend den vorstehenden Schichtaufbau.
Schichtaufbauten aus Kunststoffschichten ermöglichen eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedenen Bereichen, insbesondere im Bereich der Sicherheits- und Identifikationsdokumente sind Schichtaufbauten nicht mehr wegzudenken. Insbesondere im Bereich der Sicherheits- und Identifikationsdokumente ist ein hoher Bedarf an solchen Dokumenten zu erwarten, die zuverlässig ihre Funktion hinsichtlich eingebetteter Sicherheitsmerkmale und Elektronik erfüllen und gleichzeitig auch Schutz gegen Beschädigungen, Fälschung und Abnutzung bieten. Ein Beispiel für ein solches Sicherheits- und Identifikationsdokument ist der Reisepass, bei dem insbesondere mit starken Abnutzungserscheinungen schwer zu prüfen ist, ob dieser Reisepass einem Fälschungsversuch unterlag oder nicht.
Eine besondere Rolle für die Sicherheit und Langlebigkeit eines Reisepasses ist der Passbuchdecke zugordnet. Der elektronische Teil eines Reispasses wird üblicherweise in die Passbuchdecke eingearbeitet. Weiterhin wird die Datenseite im Reisepass geschützt, welche in vielen Reisepässen aus Papier besteht und wichtige Sicherheitsmerkmale des Passhalters enthält.
Herstellern von Reisepässen wird eine Vielfalt von Materialien angeboten, welche für die Fertigung von Buchdecken verwendet werden können. Diese Materialien sind in der Regel mehrschichtige Verbunde aus Kunststofffolien, Textilen, Papier u.a. Stoffe, die in Form von Bögen oder in Form von Rollenform bezogen werden. Diese Materialien verleihen der damit hergestellten Buchdecke ihre Farbe, Narbung und Haptik. Die darunter liegenden Materialschichten dienen der Verstärkung der Buchdecke, um gegebenenfalls elektronische Sicherheitselement wie z.B. ein Chipmodul oder eine Antenne zu beherbergen und um die Reißfestigkeit der Passbuchdecke zu erhöhen z. B. durch Einbindung von Gewebe oder Kunststofffolien.
Bei der Auswahl der außen liegenden Schicht einer Passbuchdecke müssen Farbe, Bedruckbarkeit, Haptik, Narbung und auch Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung berücksichtigt werden. Oft sind die gewünschten Eigenschaften der Buchdecke mit einem Material oder auch mehreren Materialschichten nicht ausreichend zu erfüllen. So kann z. B. ein ausreichender Widerstand gegen Abnutzung mit einer Textillage nur schwer realisiert werden, eine hochwertige Leder- Haptik kann mit einer relativ harten und wenig genarbten außenliegenden Schicht nicht erreicht werden.
Entsprechend müssen die Reisepasshersteller verschiedene Materialien verarbeiten, um die Kriterien ihrer Auftraggeber erfüllen zu können. Das erhöht die Komplexität in der Fertigung und damit die Fertigungskosten. Die Komplexität wird weiter erhöht, wenn ein Chipmodul und/oder eine Antenne für die kontaktlose Datenübertragung in der Passbuchdecke integriert werden soll. Hierfür wird eine weitere Schicht, meistens eine Kunststofffolie, benötigt, die entsprechend der Position des Chipmoduls eine Öffnung aufweisen muss, in welcher der Chip aufgenommen werden kann. Aufgrund dieser Komplexität werden Passbuchdecken in parallel laufenden Fertigungsschritten hergestellt. Der Teil der Passbuchdecke mit Chip und Antenne, als „Inlay“ bezeichnet, wird meistens separat hergestellt. Später werden das vorgefertigte Inlay und die restlichen Schichten der Passbuchdecke durch Laminieren unter Druck und Wärme verbunden.
DE-A 102006011388 offenbart die Fertigung einer mehrschichtigen Passbuchdecke durch Lamination. Es werden zusätzliche Klebeschichten für den Zusammenhalt des Laminats verwendet. Die Faserschicht 18 erfordert eine Ausstanzung in dem Bereich des Chipmoduls. Die Deckschichten 23, 24, 26 weisen die vorgegebene Farbe, Narbung und Haptik auf.
EP-A 1790496 offenbart die Fertigung einer Passbuchdecke, in welcher eine Schicht aus Polyurethan zwischen zwei außenliegenden Schichten gelegt wird und unter Druck und Temperatur laminiert wird. Die Polyurethanschicht fungiert als Klebstoffschicht für die außenliegenden Schichten. Die Farbe, die Narbung, die Haptik sind von den außenliegenden Schichten vorgegeben. Für das Einbetten der Elektronik müssen separate Fertigungsschritte erfolgen.
WO-A 2010132117 offenbart die Fertigung einer Passbuchdecke, bei der die Unebenheit, die durch das Chipmodul verursacht wird, durch einen Polyurethanschaum ausgeglichen wird. Der Polyurethanschaum dient zusätzlich als Klebstoff zwischen zwei Schichten. Hierbei handelt es sich um ein besonders komplexes Verfahren, da der Schaum durch Mischung zweier flüssiger Komponenten entsteht, die durch eine Düse auf die zu verklebenden Flächen aufgetragen wird. Die Deckschicht 19 hat eine vorgegebene Farbe, Narbung, Haptik.
Die bislang beschriebenen Mehrschichtaufbauten umfassen recht komplexe Herstellverfahren und nicht immer lassen sich die gewünschten Anforderungen einfach und ohne Verlust von Eigenschaften realisieren.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Schichtaufbau, insbesondere für Scharniere, bevorzugt für Buchdecken, ganz besonders bevorzugt für Buchdecken von Identifikations- oder Sicherheitsdokumenten, bereit zu stellen, der unter Verwendung von wenigen Basismaterialien eine Vielzahl verschiedener Anforderungsprofile ermöglicht und zudem einfach zu verarbeiten ist. Insbesondere bei Buchdecken für Identifikations- oder Sicherheitsdokumenten soll es möglich sein neben Farbe, Narbung, Haptik auch einfache Sicherheitsmerkmale, aber auch elektronische Sicherheitselemente, wie beispielsweise Chipmodule oder Antennen, einfach in die Buchdecke durch Laminierung einzubetten. Zusätzlich sollte der Schichtaufbau, insbesondere für Scharniere, bevorzugt für Buchdecken, ganz besonders bevorzugt für Buchdecken von Identifikations- oder Sicherheitsdokumenten, hinsichtlich mechanischer Kennwerte wie z.B. Reißfestigkeit, Verbundhaftung der einzelnen Schichten, Abriebfestigkeit, eine Verbesserung zu den aus dem Stand der Technik bekannten Passbuchdecken darstellen.
Weiterhin war eine Aufgabe der Erfindung einen Schichtaufbau, insbesondere für Scharniere, bevorzugt für Buchdecken, ganz besonders bevorzugt für Buchdecken von Identifikations- oder Sicherheitsdokumenten, bereit zu stellen, der eine hohe Lebensdauer aufweist.
Es war weiterhin eine Aufgabe der Erfindung einen Schichtaufbau, insbesondere für Scharniere, bevorzugt für Buchdecken, ganz besonders bevorzugt für Buchdecken von Identifikations- oder Sicherheitsdokumenten, bereit zu stellen, der mindestens zum Teil aus Materialien aufgebaut ist, die hohen Abriebschutz gewährleisten und dabei optische Sicherheitsmerkmale sowohl vor Außeneinwirkungen schützen und dennoch stets sichtbar halten. Insbesondere war es eine Aufgabe mit Sicherheitsmerkmalen versehene Schichten des Schichtaufbaus ausreichend zu schützen aber von außen weiterhin sichtbar zu machen. So war es eine Aufgabe die der Erfindung einen Schichtaufbau bereitzustellen, der bevorzugt optisch fälschungssicher ausgestaltet ist.
Überraschenderweise konnte mindestens eine dieser Aufgaben gelöst werden mit einem Schichtaufbau, vorzugsweise einem Scharnier, besonderes bevorzugt einer Buchdecke, ganz besonders bevorzugt einer Buchdecke für Identifikations- oder Sicherheitsdokumente, umfassend wenigstens

a. eine äußere Schicht a) enthaltend wenigstens ein thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Polyurethan, vorzugsweise ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, besonders bevorzugt mit einer Härte von ≥ 70 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1, und
b. wenigstens eine Schicht b) enthaltend wenigstens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem thermoplastischen Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, besonders bevorzugt wenigstens ein Textil, ein Papier und/oder ein synthetisches Papier, wobei auf der wenigstens einen Schicht b) ein Sicherheitsmerkmal g) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff oder einer Kombination aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff und einem Hologramm aufgebracht ist, sodass dieses Sicherheitsmerkmal g) durch die erste Schicht a) hindurch mittels Licht im sichtbaren Spektralbereich oder im UV-Bereich sichtbar gemacht werden kann. Bevorzugt ist das Sicherheitsmerkmal g) ein UV-Fluoreszenzfarbstoff.

Ein UV-Fluoreszenzfarbstoff ist ein Farbstoff, der zur Fluoreszenz fähig ist, also für das bloße Auge unsichtbares, kurzwelliges Licht (z.B. UV-Licht) absorbiert und als langwelliges Licht im für das bloße Auge sichtbaren Bereich wieder abgibt.
Die Schicht a) kann aus einer einzelnen Folie bestehen oder aus einem Verbund von mindestens zwei Folien. Bevorzugt weist mindestens eine der Folien mindestens das thermoplastische Elastomer auf, ganz besonders bevorzugt mindestens zwei oder alle Folien. Bevorzugt ist die Folie in der Schicht a), die das thermoplastische Elastomer enthält die äußerste Folie in dem Schichtaufbau.
Thermoplastische Elastomere sind Werkstoffe, die elastomere Phasen in thermoplastisch verarbeitbaren Polymeren entweder physikalisch eingemischt oder chemisch eingebunden enthalten. Man unterscheidet Polyblends in denen die elastomeren Phasen physikalisch eingemischt vorliegen und Block-Copolymere in denen die elastomeren Phasen Bestandteil des polymeren Gerüsts sind. Durch den Aufbau der thermoplastischen Elastomere liegen harte und weiche Bereiche nebeneinander vor. Die harten Bereiche bilden dabei eine kristalline Netzstruktur oder eine kontinuierliche Phase deren Zwischenräume von elastomeren Segmenten ausgefüllt sind. Aufgrund dieses Aufbaus haben diese Werkstoffe kautschukähnliche Eigenschaften.
Das thermoplastische Elastomer ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem thermoplastischen Copolyamid (TPE-A), insbesondere einem Polyetherblockamid, einem thermoplastischen Polyurethan (TPE-U), einem thermoplastischen Polyesterelastomer (TPE-E), einem Styrolblockcopolymere (TPE-S), TPE-V - Vulkanisierte (vernetzte) PP/EPDM-Compoundsoder einer Mischung aus mindestens zwei hiervon.
Das thermoplastische Copolyamid (TPE-A) kann jedes Copolyamid sein, das der Fachmann für einen Schichtaufbau auswählen würde, insbesondere Polyether-Blockamide (PEBA). Bevorzugte Polyether-Blockamide sind beispielsweise solche, die aus Polymerketten bestehen, die aus wiederkehrenden Einheiten entsprechend der Formel 0 aufgebaut sind.
in welcher
A die von einem Polyamid mit 2 Carboxylendgruppen durch Verlust der letzteren abgeleitete Polyamidkette ist und
B die von einem Polyoxyalkylenglycol mit endständigen OH-Gruppen durch Verlust der letzteren abgeleitete Polyoxyalkylenglycolkette ist und
n die Zahl der die Polymerkette bildenden Einheiten ist. Als Endgruppen stehen dabei bevorzugt OH-Gruppen oder Reste von Verbindungen die die Polymerisation abbrechen.
Die Dicarbonsäurepolyamide mit den endständigen Carboxylgruppen werden auf bekannte Weise erhalten, so z.B. durch Polykondensation eines oder mehrerer Lactame oder/und einer oder mehrerer Aminosäure, ferner durch Polykondensation einer Dicarbonsäure mit einem Diamin, jeweils in Gegenwart eines Überschusses einer organischen Dicarbonsäure, vorzugsweise mit endständigen Carboxylgruppen. Diese Carbonsäuren werden während der Polykondensation Bestandteil der Polyamidkette und lagern sich insbesondere an den Ende derselben an, wodurch man ein µdicarbonsaures Polyamid erhält. Ferner wirkt die Dicarbonsäure als Kettenabbruchmittel, weshalb sie auch im Überschuss eingesetzt wird.
Das Polyamid kann erhalten werden, ausgehend von Lactamen und/oder Aminosäuren mit einer Kohlenwasserstoffkette bestehend aus 4-14 C-Atomen, wie z.B. von Caprolactam, Oenantholactam, Dodekalactam, Undekanolactam, Dekanolactam, 11-Amino-undekano oder 12-Aminododekansäure.
Als Beispiele für Polyamide, wie sie durch Polykondensation einer Dicarbonsäure mit einem Diamin entstehen, können genannt werden die Kondensationsprodukte aus Hexamethylendiamin mit Adipin, Azelain-, Sebacin-, und 1,12-Dodecandisäure, sowie die Kondensationsprodukte aus Nonamethylendiamin und Adipinsäure.
Bei den zur Synthese des Polyamids, das heißt, einerseits zur Fixierung jeweils einer Carboxylgruppe an jedem Ende der Polyamidkette und andererseits als Kettenabbruchmittel verwendeten Dicarbonsäure kommen solche mit 4-20 C-Atomen in Frage, insbesondere Alkandisäuren, wie Bernstein-, Adipin-, Kork-, Azelain-, Sebacin-, Undekandi- oder Dodekandisäure, ferner cycloaliphatische oder aromatische Dicarbonsäure, wie Terephthal- oder Isphthal- oder Cyclohexan-1,4-dicarbonsäure.
Die endständigen OH-Gruppen aufweisenden Polyoxyalkylenglycole sind unverzweigt oder verzweigt und weisen einen Alkylenrest mit mindestens 2 C-Atomen auf. Insbesondere sind dies Polyoxyethylen-, Polyoxypropylen- und Polyoxytetramethylenglycol, sowie Copolymerisate davon.
Das Durchschnittsmolekulargewicht dieser OH-Gruppen-terminierten Polyoxyalkylenglycole kann sich in einem großen Bereich bewegen, vorteilhaft liegt es zwischen 100 und 6000 g/mol, insbesondere zwischen 200 und 3000 g/mol.
Der Gewichtsanteil des Polyoxyalkylenglycols, bezogen auf das Gesamtgewicht des zur Herstellung des PEBA-Polymeren verwendeten Polyoxyalkylenglycols und Dicarbonsäurepolyamids beträgt bevorzugt 5-85 Gew.-% vorzugsweise 10-50 Gew.-%.
Verfahren zur Synthese derartiger PEBA-Polymerer sind aus FR-PS 7 418 913, DE-OS 28 02 989, DE-OS 28 37 687, DE-OS 25 23 991, EP-A 095 893, DE-OS 27 12 987 beziehungsweise DE-OS 27 16 004 bekannt.
Bevorzugt geeignet sind solche PEBA-Polymere, die im Gegensatz zu den vorher beschriebenen, statistisch aufgebaut sind. Zur Herstellung dieser Polymere wird ein Gemisch aus

1. einer oder mehrerer polyamidbildender Verbindungen aus der Gruppe der - Aminocarbonsäuren beziehungsweise Lactame mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen,
2. einem α, ω -Dihydroxy-Polyoxyalkylenglycol,
3. mindestens einer organischen Dicarbonsäure

Solche bevorzugt geeignete PEBA-Polymere sind z.B. in DE-OS 27 12 987 beschrieben.
Geeignete und bevorzugt geeignete PEBA-Polymere sind z.B. unter den Handelsnamen PEBAX, der Fa. Atochem, Pebax^® 5010, Pebax^® 5020, Pebax^® 5030, Pebax^® 5040, Pebax^® 5070 der Firma Arkema (Deutschland), Vestamid der Fa. Hüls AG, Grilamid der Fa. EMS-Chemie und Kellaflex der Fa. DSM erhältlich.
Bevorzugte Polyetherblockamide können weiterhin die für Kunststoffe üblichen Additive enthalten. Übliche Additive sind beispielsweise Pigmente, Stabilisatoren, Fließmittel, Gleitmittel, Entformungsmittel.
Als thermoplastische Copolyamide seien beispielhaft die Produkte wie Pebax^® 5010, Pebax^® 5020, Pebax^® 5030, Pebax^® 5040, Pebax^® 5070 der Firma Arkema (Deutschland) genannt. Beispiele für thermoplastische Polyurethane werden später genannt.
Das thermoplastische Polyesterelastomer (TPE-E) kann jedes Polyesterelastomer sein, das der Fachmann für einen Schichtaufbau auswählen würde, bevorzugt sind die Polyesterelastomere Copolyester. Geeignete Copolyester (segmentierte Polyesterelastomere) sind beispielsweise aus einer Vielzahl wiederkehrender, kurzkettiger Estereinheiten und langkettiger Estereinheiten, die durch Esterbindungen vereinigt sind, aufgebaut, wobei die kurzkettigen Estereinheiten etwa 15-65 Gew.-% des Copolyesters ausmachen und die Formel (I) haben:
in welcher
R für einen zweiwertigen Rest einer Dicarbonsäure steht, der ein Molekulargewicht von unter etwa 350 g/mol hat,
D für einen zweiwertigen Rest eines organischen Diols steht, der ein Molekulargewicht von unter etwa 250 g/mol hat;
die langkettigen Estereinheiten machen etwa 35-85 Gew.-% des Copolyesters aus und haben die Formel (II)
in welcher
R für einen zweiwertigen Rest einer Dicarbonsäure steht, der ein Molekulargewicht von unter etwa 350 g/mol hat,
G für einen zweiwertigen Rest eines langkettigen Glykols steht, das ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 350 bis 6000 g/mol hat. Beispiele für thermoplastische Polyesterelastomer (TPE-E) sind DuPont™ Hytrel^® 5556 oder DuPont™ Hytrel^® PC966 NC01 0 (Fa. DuPont, Wilmington, DE 19880-0709 ).
Die bevorzugt verwendbaren Copolyester sind herstellbar, indem man miteinander a) eine oder mehrere Dicarbonsäuren, b) ein oder mehrere lineare, langkettige Glykole und c) ein oder mehrere niedermolekulare Diole polymerisiert.
Die Dicarbonsäuren für die Herstellung des Copolyesters sind bevorzugt die aromatischen Säuren mit 8-16 C-Atomen, insbesondere Phenylendicarbonsäuren, wie Phthal-, Terephthal- und Isophthalsäure.
Die niedermolekularen Diole für die Umsetzung zur Bildung der kurzkettigen Estereinheiten der Copolyester gehören bevorzugt den Klassen der acyclischen, alicyclischen und aromatischen Dihydroxyverbindungen an. Die bevorzugten Diole haben 2-15 C-Atome, wie Ethylen-, Propylen-, Tetramethylen-, Isobutylen-, Pentamethylen-, 2,2-Di-'methyltrimethylen-, Hexamethylen- und Decamethylenglykole, Dihydroxycyclohexan, Cyclohexandimethanol, Resorcin, Hydrochinon und dergleichen. Zu den Bisphenolen für den vorliegenden Zweck gehören Bis-(p-hydroxy)-diphenyl, Bis-(p-hydroxyphenyl)-methan, Bis-(p-hydroxyphenyl)-ethan und Bis-(p-hydroxy-phenyl)-propan.
Die langkettigen Glycole zur Herstellung der weichen Segmente der Copolyester haben vorzugsweise Molekulargewichte von etwa 600 bis 3000 g/mol. Zu ihnen gehören Poly-(alkylenether)-glycole, bei denen die Alkylengruppen 2-9 Kohlenstoffatome aufweisen.
Auch Glycolester von Poly-(alkylenoxid)-dicarbonsäuren oder Polyesterglycole können als langkettiges Glycol Verwendung finden.
Zu den langkettigen Glycolen gehören auch Polyformale, die durch Umsetzung von Formaldehyd mit Glycolen erhalten werden. Auch Polythioetherglycole sind geeignet. Poly-butadien- und Polyisoprenglycole, Mischpolymere derselben und gesättigte Hydrierungs-produkte dieser Materialien stellen zufriedenstellende langkettige polymere Glycole dar.
Verfahren zur Synthese derartiger Copolyester sind aus DE-OS 2 239 271 , DE-OS 2 213 128 , DE-OS 2 449 343 und US-A 3 023 192 bekannt.
Die Copolyester können weiterhin die für Kunststoffe üblichen Additive enthalten. Übliche Additive sind beispielsweise Gleitmittel wie Fettsäureester, deren Metallseifen, Fettsäureamide und Siliconverbindungen, Antiblockmittel, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze und Verfärbung, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, anorganische oder organische Füllstoffe und Verstärkungsmittel. Verstärkungsmittel sind insbesondere faserartige Verstärkungsstoffe wie anorganische Fasern, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden und auch mit einer Schlichte beaufschlagt sein können. Nähere Angaben über die genannten Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur zu entnehmen, beispielsweise J.H. Saunders, K.C. Frisch: „High Polymers“, Band XVI, Polyurethane, Teil 1 und 2, Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, R.Gächter, H.Müller (Ed.): Taschenbuch der Kunststoff-Additive, 3.Ausgabe, Hanser Verlag, München 1989, oder DE-A 29 01 774 .
Das thermoplastische Styrolblockcopolymer (TPE-S) kann jedes Styrolblockcopolymere sein, das der Fachmann für einen Schichtaufbau auswählen würde. Die bevorzugt verwendbaren Styrol-Butylen-Blockcopolymere bestehen aus einem Polyethylenbutylen-Kautschuk-Mittelblock mit einem an beiden Enden chemisch gekoppelten Polystyrol-Endblock. Der Polystyrolanteil beträgt weniger als 30 %. Die Polystyrolendblöcke verteilen sich gleichmäßig als sphärische Polystyroldomänen in der Ethylenkautschuk-Matrix.
Verfahren zur Synthese geeigneter Styrol-Block-Copolymerer sind z.B. aus den US-P 3 485 787 , 4 006 116 und 4 039 629 bekannt.
Die Styrol-Block-Copolymerere können weiterhin die für Kunststoffe üblichen Additive enthalten. Übliche Additive sind beispielsweise Pigmente, Stabilisatoren, Fließmittel, Gleitmittel, Entformungsmittel.
Beispiele für Styrolblockcopolymere (TPE-S) sind Elastron G, wie Elaston G100 und G101, Elastron D, wie Elaston D100 und D101 von Elastron (Türkei) sowie Kraton™ D SIBS von Kraton Polymers (USA), Septon™, insbesondere Septon™ Q1250 oder Septon™ V9461 von Kuraray (Japan), Styroflex^® 2G66 von Ineos Styrolution Group GmbH (Deutschland), Thermolast^® K von Kraiburg TPE (Deutschland) und Saxomer^® TPE-S von PCW GmbH (Deutschland). Weitere geeignete Styrol-Butylen-Block-Copolymere sind z.B. unter den Handelsnamen „Kraton G und Elexar der Fa‟. Shell Chemie GmbH erhältlich.
Das thermoplastische, vulkanisierte (vernetzte) PP/EPDM-Compound kann jedes PP/EPDM-Compound sein, das der Fachmann für einen Schichtaufbau auswählen würde. Beispiele für PP/EPDM-Compounds sind Santoprene (der Firma Exxon Mobil) oder Sarlink (der Firma DSM).
Bevorzugt ist das Material der mindestens einen äußeren Schicht a) transluzent oder transparent, besonders bevorzugt ist das Material der mindestens einen äußeren Schicht a) transparent. Unter transparent wird verstanden, dass das Material der Schicht a) eine Transparenz im sichtbaren Licht, von 420 bis 780 nm, über den gesamten Spektralbereich von mindestens 70 %, bevorzugt von mindestens 80 %, besonders bevorzugt von mindestens 90 % aufweist. Weiterhin weist die Schicht a) eine Transparenz im Wellenlängenbereich von 200 bis 420 nm, bevorzugt von 240 bis 410 nm insbesondere bevorzugt im Wellenlängenbereich von 350 bis 380 nm von mindestens 70 %, bevorzugt von mindestens 80 %, mehr bevorzugt von mindestens 90 %, besonders bevorzugt von mindestens 92 %.
Der erfindungsgemäße Schichtaufbau zeichnet sich dadurch aus, dass sich Farbe, Narbung und Haptik der Außenschicht individuell realisieren lässt. Zudem weisen die erfindungsgemäßen Schichtaufbauten nach der Laminierung neben einer hohen Verbundhaftung auch sehr gute mechanische Stabilitäten hinsichtlich Reißfestigkeit und Abriebfestigkeit auf. Diese Eigenschaften weisen die erfindungsgemäßen Schichtaufbauten auch über einen Zeitraum von mehreren Jahren auf. Weiterhin weisen die erfindungsgemäßen Schichtaufbauten nach der Lamination und Faltung eine selbst-schließende Funktion auf.
Darüber hinaus kann der Schichtaufbau bevorzugt durch Zusätze von Aromastoffen in der Schicht a) Gerüche, wie Ledergeruch, ausströmen. Bevorzugt weist die Schicht a) Aromastoffe, wie LEATHER WOODY von der Fa. Drom oder SUEDERAL IFF von der Fa. Ventos in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 1 Gew.-%, bevorzugt in einem Bereich von 0,2 bis 0,8 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,3 bis 0,7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht a) auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schichtaufbaus ist der UV-Fluoreszenzfarbstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fluorescein-Farbstoffen, (Indo)Cyanin-Farbstoff, Rhodamin-Farbstoffen, Acridin-Farbstoffen, Porphyrin-Farbstoffen, Cumarin-Farbstoffen, Pyren-Farbstoffe, insbesondere Phenylethynylpyren (PEP), und Perylen-Farbstoffe oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon. Beispiele für druckbare UV-Fluoreszenzfarbstoffe sind ARAPRINT-509 UV von Aralon Color oder Helio^ID Farbstoffe von Luminescence Sun Chemical Security.
Bevorzugt weist die Schicht b) den UV-Fluoreszenzfarbstoff in einer Menge in einem Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%, mehr bevorzugt von 0,2 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 3 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht b) auf. Bevorzugt ist das Sicherheitsmerkmal g), insbesondere der UV-Fluoreszenzfarbstoff auf der Seite der Schicht b) aufgebracht, die in Richtung der Schicht a) weist.
Die Schicht b) wird bevorzugt von ihrer nach außen gerichteten Seite, also die Seite, die zur Schicht a) weist, mit dem UV-Fluoreszenzfarbstoff bedruckt. Bevorzugt wird die Fläche der Schicht b) zu 0,05% bis 70% bedruckt, mehr bevorzugt von 1% bis 50%, ganz besonders bevorzugt von 2% bis 40%, bezogen auf die Gesamtoberfläche der Schicht b), die zur Schicht a) weist.
Bevorzugt wird der UV-Fluoreszenzfarbstoff auf die Oberfläche der Schicht b) mittels Offset, Siebdruck, Flexodruck oder Digitaldruck gedruckt. Der UV-Fluoreszenzfarbstoff kann ebenfalls beschichtet werden, durch Sprühen, Rakeln oder Tauchen.
Der UV-Fluoreszenzfarbstoff wird bevorzugt nur auf einen Teil der Oberfläche der Schicht b) aufgetragen, die später mit der Schicht a) überlagert wird. Die geometrische Form des UV-Fluoreszenzfarbstoff Auftrags kann in jeder Form erfolgen, die der Fachmann hierfür auswählen würde. Bevorzugt ist die geometrische Form des Auftrags ausgewählt aus einem Schriftzug, wie einem Namen, insbesondere dem Namen des Inhabers des Schichtaufbaus, einem Firmenlogo, einem Datum, einem Staatsemblem, einem Wappen oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon.
Bevorzugt ist das Hologramm ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Volumen-, einem Reflektions-, Transmissions-, In-Line-, Off-Axis-, Full-Aperture, Transfer-, Weißlicht-Transmissions-, Denisyuk-, Off-Axis Reflektions- oder Edge-Lit Hologramm sowie einem holographischen Stereogramm oder einer Kombination aus mindestens zwei hieraus.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schichtaufbau, vorzugsweise das Scharnier, besonders bevorzugt die Buchdecke, ganz besonders bevorzugt die Buchdecke für Identifikations- oder Sicherheitsdokumente, eine Länge x und eine Breite y auf, wobei die mindestens eine Schicht b) mindestens eine Aussparung in einer beliebigen Form aufweist.
Bevorzugt weist die Aussparung der Schicht b) des Schichtaufbaus, wie vorstehend beschrieben, die Form eines Parallelogramms auf, welches parallel zu einer Symmetrielinie der Länge x oder der Breite y verläuft, vorzugsweise weist das Parallelogramm eine Breite von ≥ 0,1 mm bis ≤ 100 mm, vorzugsweise von ≥ 1,0 mm bis ≤ 50 mm, besonders bevorzugt von ≥ 1,5 mm bis ≤ 30 mm auf, ganz besonders bevorzugt erstreckt sich das Parallelogramm über die gesamte Länge x oder über die gesamte Breite y.
In einer weiteren Ausführungsform des vorstehenden Schichtaufbaus ist die mindestens eine Aussparung der Schicht b) über eine Breite von ≥ 0,1 mm bis ≤ 100 mm, vorzugsweise von ≥ 1,0 mm bis ≤ 50 mm, besonders bevorzugt von ≥ 1,5 mm bis ≤ 30 mm, und besonders bevorzugt über die gesamte Länge des Schichtaufbaus ausgebildet, oder die Aussparung der Schicht b) ist in Form von wenigstens zwei Abschnitten auf der Schicht a) angeordnet, so dass zwischen den wenigstens beiden Abschnitten mindestens eine Aussparung auf der Schicht a) gebildet wird, die nicht von der Schicht b) bedeckt ist, und wobei die mindestens eine Aussparung bevorzugt über eine Länge von ≥ 0,1 mm bis ≤ 100 mm, vorzugsweise von ≥ 1,0 mm bis ≤ 50 mm, besonders bevorzugt von ≥ 1,5 mm bis ≤ 30 mm, und besonders bevorzugt über die gesamte Breite des Schichtaufbaus ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Schichtaufbaus, kann die Schicht b) eine oder mehrere weitere Aussparungen in beliebiger Form umfassen.
Die äußere Schicht a) des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus enthält wenigstens ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt ein thermoplastisches Elastomer, wie bereits beschrieben. Bevorzugt weist das thermoplastische Polymer eine Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, besonders bevorzugt mit einer Härte von ≥ 70 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schichtaufbaus enthält die äußere Schicht a) wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan (TPU), vorzugsweise ein TPU mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, besonders bevorzugt mit einer Härte von ≥ 70 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1.
Bevorzugt enthält die äußere Schicht a) ein thermoplastisches Polyurethan in einer Menge in einem Bereich von 50 bis 100 Gew.-%, weiter bevorzugt in einem Bereich von 60 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Bereich von 70 bis 85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht a).
TPU können in Abhängigkeit der eingesetzten organischen Diisocyanate aliphatischen oder aromatischen Charakter besitzen. TPU haben üblicherweise einen Block- oder Segmentaufbau. Grundsätzlich unterscheidet man Hartsegmente und Weichsegmente. Hartsegmente werden gebildet aus den zur Reaktion eingesetzten organischen Diisocyanaten und kurzkettigen Verbindungen mit zwei bis drei Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylgruppen, vorzugweise Verbindungen mit zwei Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylgruppen, besonders bevorzugt Diole, mit einem mittleren Molekulargewicht von 60 bis 500 g/mol. Weichsegmente werden gebildet aus den zur Reaktion eingesetzten organischen Diisocyanaten und langkettigen Verbindungen mit zwei bis drei Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylgruppen, vorzugsweise Verbindungen mit zwei Hydroxyl, Amino-, Thiol- oder Carboxylgruppen, besonders bevorzugt Diole, mit einem mittleren Molekulargewicht von ≥ 500 und ≤ 5000 g/mol.
Hartsegmente steuern die Festigkeit und die oberen Nutzungstemperaturen zu den TPU Eigenschaftsprofilen bei, Weichsegmente steuern die elastischen Eigenschaften und die Kälteflexibilität zu den Materialeigenschaften der TPU bei.
Sowohl für die Hardsegmente als auch für die Weichsegmente können als organische Diisocyanate aromatische, aliphatische, araliphatische, heterocyclische und cycloaliphatische Diisocyanate oder Gemische dieser Diisocyanate verwendet werden (vgl. HOUBEN-WEYL „Methoden der organischen Chemie“, Band E20 „Makromolekulare Stoffe“, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York 1987, S. 1587-1593 oder Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136).
Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: aliphatische Diisocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat, cycloaliphatische Diisocyanate, wie Isophorondiisocyanat, 1,4-Cyclohexan-diisocyanat, 1-Methyl-2,4-cyclohexan-diisocyanat und 1-Methyl-2,6-cyclohexan-diisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat, 2,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat und 2,2'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, aromatische Diisocyanate, wie 2,4-Toluylendiisocyanat, Gemische aus 2,4-Toluylendiisocyanat und 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat, Gemische aus 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, urethanmodifizierte flüssige 4,4'-Diphenylmethandiisocyanate und 2,4'-Diphenylmethandiisocyanate, 4,4'-Diisocyanatodiphenyl-ethan-(1,2) und 1,5-Naphthylendiisocyanat. Vorzugsweise verwendet werden 1,6-Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethan-4,4'-diisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat-Isomerengemische mit einem 4,4'-Diphenylmethandiisocyanatgehalt von > 96 Gew.-% und insbesondere 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und 1,5-Naphthylendiisocyanat. Die genannten Diisocyanate können einzeln oder in Form von Mischungen untereinander zur Anwendung kommen. Sie können auch zusammen mit bis zu 15 Gew.-% (berechnet auf die Gesamtmenge an Diisocyanat) eines Polyisocyanates verwendet werden, beispielsweise Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat oder Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanaten. Besonders bevorzugte organische Diisocyanate sind beispielsweise 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, hydriertes 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat und Hexamethylendiisocyanat.
Die bevorzugten kurzkettigen Diole mit einem Molekulargewicht von 60 bis 500 g/mol sind vorzugsweise aliphatische Diole mit 2 bis 14 Kohlenstoffatomen, beispielsweise Ethandiol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Diethylenglykol und Dipropylenglykol. Geeignet sind jedoch auch Diester der Terephthalsäure mit Glykolen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, z.B. Terephthalsäure-bis-ethylenglykol oder Terephthalsäure-bis-1,4-butandiol, Hydroxyalkylenether des Hydrochinons, z.B. 1,4-Di(βhydroxyethyl)-hydrochinon, ethoxylierte Bisphenole, z.B. 1,4-Di(β-hydroxyethyl)-bisphenol A, (cyclo)aliphatische Diamine, wie Isophorondiamin, Ethylendiamin, 1,2-Propylendiamin, 1,3-Propylendiamin, N-Methyl-propylen-1,3-diamin, N,N'-Dimethylethylendiamin und aromatische Diamine, wie 2,4-Toluylendiamin, 2,6-Toluylendiamin, 3,5-Diethyl-2,4-toluylendiamin oder 3,5-Diethyl-2,6-toluylendiamin oder primäre mono-, di-, tri- oder tetraalkylsubstituierte 4,4'-Diaminodiphenylmethane. Besonders bevorzugt sind Ethandiol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, 1,4-Di(β-hydroxyethyl)-hydrochinon oder 1,4-Di((β-hydroxyethyl)-bisphenol A verwendet. Es können auch Gemische der oben genannten Verbindungen eingesetzt werden. Daneben können auch kleinere Mengen an Triolen zugesetzt werden.
Die langkettigen Verbindungen mit zwei bis drei Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylgruppen, vorzugsweise Verbindungen mit zwei Hydroxyl-, Amino-, Thiol- oder Carboxylgruppen, besonders bevorzugt Diole, mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von ≥ 500 und ≤ 5000 g/mol können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: Polyetherdiole und Polyesterdiole. Die Polyetherdiole basieren beispielsweise auf Polytetrahydrofuran, Polyethylenoxid sowie Polypropylenoxid und deren Gemische. Die Polyesterdiole basieren typischerweise auf Adipaten, wie z.B. 1,4-Butandioladipat und 1,6-Hexandioladipat und Caprolacton. Cokondensate sind ebenfalls möglich.
Bei der Herstellung der TPU können nach dem Stand der Technik bekannte und übliche Katalysatoren eingesetzt werden. Dies können tertiären Amine, wie z.B. Triethylamin, Dimethylcyclohexylamin, N-Methylmorpholin, N,N'-Dimethylpiperazin, 2-(Dimethylamino-ethoxy)ethanol, Diazabicyclo[2,2,2]octan und ähnliche sowie insbesondere organische Metallverbindungen wie Titansäureester, Eisenverbindungen oder Zinnverbindungen wie Zinndiacetat, Zinndioctoat, Zinndilaurat oder die Zinndialkylsalze aliphatischer Carbonsäuren wie Dibutylzinndiacetat oder Dibutylzinndilaurat oder ähnliche. Bevorzugte Katalysatoren sind organische Metallverbindungen, insbesondere Titansäureester, Eisen- und Zinnverbindungen. Die Gesamtmenge an Katalysatoren in den TPU kann in der Regel etwa 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an TPU betragen.
Weiterhin können die TPU Hilfs- und Zusatzstoffe bis zu maximal 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an TPU, enthalten. Typische Hilfs- und Zusatzstoffe sind Pigmente, Farbstoffe, Flammschutzmittel, Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungseinflüsse, Weichmacher, Gleit- und Entformungsmittel, fungistatisch und bakteriostatisch wirkende Substanzen sowie Füllstoffe und deren Mischungen.
Beispiele für weitere Zusatzstoffe sind Gleitmittel, wie Fettsäureester, deren Metallseifen, Fettsäureamide, Fettsäureesteramide und Siliconverbindungen, Antiblockmittel, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze und Verfärbung, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Pigmente, anorganische und/oder organische Füllstoffe, beispielsweise Polycarbonate, sowie Weichmacher und Verstärkungsmittel. Verstärkungsmittel sind insbesondere faserartige Verstärkungsstoffe wie z.B. anorganische Fasern, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden und auch mit einer Schlichte beaufschlagt sein können. Nähere Angaben über die genannten Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur, beispielsweise der Monographie von J.H. Saunders und K.C. Frisch „High Polymers“, Band XVI, Polyurethane, Teil 1 und 2, Verlag Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, dem Taschenbuch für Kunststoff-Additive von R.Gächter u. H.Müller (Hanser Verlag München 1990) oder der DE-A 29 01 774 zu entnehmen.
Geeignete TPU sind beispielsweise auf dem Markt unter den Handelsnamen Desmopan™, Elastollan™, Pellethane™, Estane™, Morthane™ oder Texin™ erhältlich.
Die bevorzugt oder erfindungsgemäß verwendbaren TPU der wenigstens einen äußeren Schicht a) können kontinuierlich im sogenannten Extruderverfahren, z.B. in einem Mehrwellenextruder, oder im sogenannten Bandverfahren hergestellt werden. Die Dosierung der vorstehend beschriebenen TPU gegebenenfalls mit den vorstehend beschrieben Hilfs- und Zusatzstoffen kann gleichzeitig, d.h. im one-shot-Verfahren, oder nacheinander, d.h. nach einem Prepolymer-Verfahren, erfolgen. Besonders bevorzugt ist das Prepolymer-Verfahren. Dabei kann das Prepolymer sowohl batch-weise vorgelegt, als auch kontinuierlich in einem Teil des Extruders oder in einem separaten vorgeschalteten Prepolymeraggregat, z.B. einem Statikmischer-Reaktor, z.B. Sulzer-Mischer, hergestellt werden.
Vorzugsweise liegt die wenigstens eine äußere Schicht a) in Form einer ein- oder mehrschichtigen TPU-Folie vor und kann dadurch hergestellt werden, dass die bevorzugten oder erfindungsgemäßen TPU-Granulate in einem Aufschmelzextruder aufgeschmolzen und über eine Düse zu einer Folie in einer Dicke von ≥ 20 µm bis ≤ 1000 µm, vorzugsweise von ≥ 50 µm bis ≤ 800 µm, besonders bevorzugt von ≥ 100 µm bis ≤ 450 µm extrudiert werden.
Die Herstellung der wenigstens einen äußeren Schicht a) kann nach den dem Fachmann bekannten Schmelzextrusionsverfahren, dem Blasextrusionsverfahren und/oder dem Cast-Extrusionsverfahren hergestellt werden. Hierzu werden die entsprechenden vorstehend beschriebenen TPU-Granulate der einzelnen Schichten in einem Aufschmelzextruder aufgeschmolzen und über eine Düse zu einer Folie in entsprechenden Schichtdicken extrudiert werden.
In einer Ausführungsform kann die äußere TPU-Schicht auch einen Farbstoff und/oder ein Pigment zur Einfärbung der äußeren Schicht umfassen. Alternativ kann eine voll- und/oder teilflächige Druckschicht auf die wenigstens eine äußere TPU-Schicht aufgebracht werden. Vorzugsweise ist die äußere TPU-Schicht transparent.
Die erfindungsgemäße wenigstens eine Schicht b) enthält ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, besonders bevorzugt wenigstens ein Textil, ein Papier und/oder ein synthetisches Papier.
Als Polymer kann es sich um ein thermoplastisches Polymer handeln, ausgewählt aus Polymerisaten von ethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder Polykondensaten von bifunktionellen reaktiven Verbindungen und/oder Polyadditionaprodukten von bifunktionellen reaktiven Verbindungen, oder deren Mischungen handeln. Besonders geeignete thermoplastische Polymere sind Polycarbonate oder Copolycarbonate auf Basis von Diphenolen, Poly- oder Copolyacrylate und Poly- oder Copolymethacrylate wie beispielhaft und vorzugsweise Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly- oder Copolymere mit Styrol wie beispielhaft und vorzugsweise Polystyrol (PS) Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polystyrolacrylnitril (SAN), thermoplastische Polyurethane, sowie Polyolefine, wie beispielhaft und vorzugsweise Polypropylentypen oder Polyolefine auf der Basis von cyclischen Olefinen (z.B. TOPAS™), Poly- oder Copolykondensate einer aromatischen Dicarbonsäure und aliphatischen, cycloalophatischen und/oder araliphatischen Diolen mit 2 bis 16 Kohlenstoffatomen, wie beispielhaft und vorzugsweise Poly- oder Copolykondensate der Terephthalsäure, besonders bevorzugt Poly- oder Copolyethylenterephthalat (PET oder CoPET), glycol-modifiziertes PET (PETG), glycol-modifiziertes Poly- oder Copolycyclohexandimethylenterephthalat (PCTG) oder Poly- oder Copolybutylenterephthalat (PBT oder CoPBT), vorzugsweise Poly- oder Copolykondensate der Naphthalindicarbonsäure, besonders bevorzugt Polyethylenglykolnaphthalat (PEN), Poly- oder Copolykondensat(e) wenigstens einer Cycloalkyldicarbonsäure, wie beispielhaft und vorzugsweise Polycyclohexan-dimethanolcyclohexandicarbonsäure (PCCD), Polysulfone (PSU), Polyvinylhalogenide, wie beispielhaft und vorzugsweise Polyvinylchlorid (PVC), oder deren Mischungen oder Blends aus mindestens zwei der vorangehend genannten, besonders bevorzugt ein oder mehrere Polycarbonate oder Copolycarbonate auf Basis von Diphenolen, Poly- oder Copoly(meth)acrylate, Poly- oder Copolykondensateder Terephthalsäure oder deren Mischungen oder Blends aus mindestens zwei der vorangehend genannten.
Bei dem Polymer kann es sich auch um wenigstens einen duroplastische Kunststoff handeln. Dieser wenigstens eine duroplastische Kunststoff, kann ausgewählt aus Polymerisaten von ethylenisch ungesättigten Monomeren und/oder Polykondensaten von trifunktionellen reaktiven Verbindungen und/oder Polyadditionaprodukten von trifunktionellen reaktiven Verbindungen, oder deren Mischungen aus mindestens zwei der vorstehend genannten handeln. Dies sind beispielsweise härt bare Formmassen, Formadhehyd-Pressmassen, wie beispielsweise Phenoplasten, Phenol-(PF)-, Kresol-(CF)-, Resorcin-(RF)-, Xylenol-(XF)- Formaldehyd-Harze, Aminoplaste wie beispielsweise Harnstoff- (UF)-, Melamin-(MF)-, Furan-(FF)-Formaldehydharze und weitere Massen wie Prepregs, ungesättigte Polyesterharze (UP), Vinylesterharze (VE), Phenacrylatharze (PHA), Epoxydharze (EP), Diallylpthalatharze und/oder Polydiallylphthalatharze (PDAP), Silikonharz (Si).Metalle können dünne Schichten aus Stahl, Aluminium, Kupfer, Titan oder auch edlere Metalle wie Gold, Silber, Platin und Legierungen der vorstehenden Metalle sein.
Ein Textil kann Naturfasern (z.B. Steinwolle, Baumwolle, Flachs, Hanf, Wolle, Seide, Fellhaare) oder Chemiefasern (Cellulose, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyester, Polyamid, Polyurethan, Keramik, Glas, Metall) enthalten und gegebenenfalls auch zusätzlich nichttextile Rohstoffe (z.B. Leder, Federn, Metalle) enthalten.
Ein Papier umfasst im Wesentlichen Fasern pflanzlicher Herkunft, wohingegen synthetisches Papier ausschließlich Kunststofffasern, vorzugsweise Polyethylen, -oder Polypropylenfasern, umfasst. Vorzugsweise enthält die Schicht b) Papier und/oder synthetisches Papier. Insbesondere für die Verwendung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus im Bereich von Sicherheits- und Identifikationsdokumenten kann synthetisches Papier wie beispielsweise Teslin™ der Firma PPG vorteilhaft sein. Die Verwendung von Teslin™ kann besonders vorteilhaft als Träger für Chipmodule und/oder Antennen insbesondere in Sicherheits- und Identifikationsdokumenten sein, da diese Chipmodule und/oder Antennen einfach auf Teslin™ befestigt werden können, z.B. mittels Ultraschallverfahren.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Schicht b) mindestens einen Farbstoff und/oder mindestens ein Pigment, optional kann Schicht b) noch zusätzlich eine Druckschickt umfassen, die voll- und/oder teilflächig aufgebracht ist.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die wenigstens eine Schicht b) eine Druckschicht, die voll- und/oder teilflächig aufgebracht sein kann und wobei die Druckschicht in Richtung der Schicht a) weist.
Die Schicht b) kann eine Dicke im Bereich von 40 µm bis ≤ 800 µm, vorzugsweise von ≥ 80 µm bis ≤ 500 µm, besonders bevorzugt von ≥ 100 µm bis ≤ 300 µm, aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schichtaufbau wenigstens eine weitere Schicht c) enthaltend wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan, welches zumindest bereichsweise als Schaumschicht ausgebildet ist, und wenigstens eine weitere Schicht b') enthaltend wenigstens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, besonders bevorzugt wenigstens ein Textil, ein Papier und/oder ein synthetisches Papier. Vorzugsweise ist auf der wenigstens einen weiteren Schicht b') mindestens ein Bauteil und/oder eine Funktionseinheit positioniert. Vorzugsweise ist das mindestens eine Bauteil und/oder die Funktionseinheit zumindest bereichsweise von der wenigstens einen Schicht c) umgeben oder vollständig von der wenigstens einen Schicht c) umhüllt, vorzugsweise vollständig von der wenigstens einen Schicht c) umhüllt.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine weitere Schicht b') eine Aussparung in ein einer beliebigen Form auf, bevorzugt in Form eines Parallelogramms welches entlang einer Symmetrielinie zur Länge x oder Breite y des Schichtaufbaus verläuft, besonders bevorzugt ist die Aussparung in der Schicht b') so angeordnet, dass diese in ihrer Form und Position der Aussparung in Schicht b) entspricht.
Hinsichtlich Material, Schichtdicken und bevorzugte Ausführungsformen der wenigstens einen weiteren Schicht b') wird auf die vorstehenden Ausführungen der Schicht b) verwiesen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden. Die Schicht b') kann hinsichtlich Material und Schichtdicke gleich oder verschieden zu Schicht b) sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Schichten b) und b') gleiche Materialien und Schichtdicken auf, vorzugsweise Papier und/oder synthetisches Papier.
Es können beliebig viele Bauteile und/oder Funktionseinheiten auf der Schicht b') platziert werden. Mögliche Bauteile und/oder Funktionseinheiten sind beispielsweise Sensoren, Chipmodule, Datenspeichermedien, Batterien, Beleuchtungseinheiten und/oder oder auch miteinander verbundene Bauteile und/oder Funktionseinheiten. Diese Bauteile und/oder Funktionseinheiten können Dicken im Bereich von 20 µm bis 1500 µm aufweisen.
Das mindestens eine Bauteil und/oder Funktionseinheit wird vorzugsweise so auf der Schicht b') platziert, dass dieses zumindest teilweise von der wenigstens einen Schicht c) überdeckt wird, also die Schichten die unmittelbare Reihenfolge a) b) c) b') bilden.
Die wenigstens eine weitere Schicht c) enthaltend wenigstens ein TPU, ist zumindest bereichsweise als Schaumschicht ausgebildet. Es ist prinzipiell möglich alle thermoplastischen Polyurethane (TPU) durch Zusatz geeigneter Treibmittel zu schäumen. Vorzugsweise werden solche TPUs gewählt, die eine niedrige Härte aufweisen. Damit wird das Risiko einer Beschädigung der elektronischen Bauteile beim Laminieren minimiert. Vorzugsweise weisen die thermoplastischen Polyurethane der Schicht c) eine Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, bevorzugt von ≥ 70 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1, auf.
Vorzugsweise weist die wenigstens eine Schicht c) vor der Lamination eine Dichte von ≥ 0,2 bis < 0,9 g/cm³, vorzugsweise von ≥ 0,3 bis ≤ 0,8 g/cm³, besonders bevorzugt von ≥ 0,5 bis ≤ 0,7 g/cm³ auf. Die Poren in der mindestens einen Schicht c) weisen vor der Lamination bevorzugt Durchmesser zwischen 50 µm und 250 µm auf.
Zur Herstellung der bevorzugten Schaumschicht c) wird dem TPU ein Treibmittel zugesetzt, vorzugsweise ein Treibmittel, welches beim Erhitzen CO₂ abspaltet und somit die Schaumschicht ausbildet. Geeignete Treibmittel sind Hydrogencarbonate, wie beispielsweise Calciumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat und/oder Natriumhydrogencarbonat, und/oder Citrate, wie beispielsweise Natriumcitrat, Kaliumcitrat, Calciumcitrat, Magnesiumcitrat.
Zur Herstellung der Schaumschicht c) wird üblicherweise das granulatförmige TPU als Masterbatch, welches ein Treibmittel enthält, vermischt. Dieses Gemisch wird anschließend in einem Extruder komprimiert, aufgeschmolzen und homogenisiert. Die Temperaturen der Schmelze im Extruder liegen oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels und es wird CO₂ abgespalten, welches sich zum Großteil in der Schmelze unter dem vorhandenen Druck löst. Die Schmelze wird durch ein Extrusionswerkzeug, welches auch als Düse bezeichnet wird, geführt. Durch den Druckabfall beim Austritt aus der Düse wird das in der Schmelze gelöste CO₂ frei und erzeugt fein verteilte Bläschen. Diese geschäumte Schmelzefahne kann mittels weiterer Bearbeitung im Flachfolien- oder Blasfolienverfahren zu einer geschäumten Folie verarbeitet werden.
In beiden Verfahren können weitere Schichten umfassend wenigstens ein thermoplastisches Polymer, vorzugsweise TPU, mit oder ohne Treibmittel coextrudiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schichtaufbau wenigstens eine weitere Schicht d) enthaltend wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, wobei die Schichten so angeordnet sind, dass die Reihenfolge a) b) d) c) b') oder a) b) c) d) b') resultieren. In dieser Ausführungsform wird das wenigstens eine Bauteil und/oder Funktionseinheit auf der Schicht b') von der Schicht c) oder d) zumindest teilweise überdeckt.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Schichtaufbau wenigstens eine weitere Schicht d') umfassend wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, wobei die Schichten so angeordnet sind, dass die Reihenfolge a) b) d) c) d') b') oder a) b) d') c) d) b') resultiert. In dieser Ausführungsform wird das wenigstens eine Bauteil und/oder Funktionseinheit auf der Schicht b') von der Schicht d') oder d) zumindest teilweise überdeckt.
Die Schichten d) und d') können, wie vorstehend bereits für die Schicht a) beschrieben, nach den dem Fachmann bekannten Schmelzextrusionsverfahren, dem Blasextrusionsverfahren und/oder dem Cast-Extrusionsverfahren hergestellt werden. Hierzu können die entsprechenden vorstehend beschriebenen TPU-Granulate der einzelnen Schichten in einem Aufschmelzextruder aufgeschmolzen und über eine Düse zu einer Folie in entsprechenden Schichtdicken extrudiert werden.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich Materialien, Zusammensetzung, Herstellung und Ausführungsformen des TPU der Schichten c), d) und d') auf das Vorstehende verwiesen.
Das wenigstens eine TPU der Schichten c), d) und d') können unabhängig voneinander gleich oder verschieden sein, vorzugsweise ist das wenigstens eine TPU gleich.
Die Schichtdicke der Schichten d) und/oder d') können unabhängig voneinander Dicken von ≥ 5 µm bis ≤ 150 µm, vorzugsweise von ≥ 10 µm bis ≤ 120 µm, besonders bevorzugt von ≥ 15 µm bis ≤ 110 µm aufweisen, vorzugsweise sind diese gleich.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die wenigstens eine Schicht d) und/oder d') in Form einer ein- oder mehrschichtigen Folie eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die wenigstens eine weitere Schicht c) und die wenigstens eine weitere Schicht d) in Form einer mehrschichtigen Folie c) d) im Schichtaufbau enthalten, vorzugsweise in Form einer mehrschichtigen co-extrudierten Folie c) d).
In einer anderen Ausführungsform ist die wenigstens eine Schicht c), die wenigstens eine weitere Schicht d) und die wenigstens eine weitere Schicht d') in Form einer mehrschichtigen Folie d) c) d') im Schichtaufbau enthalten, wobei die wenigstens weiteren Schichten d) und d') die wenigstens eine Schicht c) umschließen. Vorzugsweise handelt es sich um eine mehrschichtige co-extrudierte Folie mit wenigstens der Schichtfolge d) c) d'), besonders bevorzugt in Form einer dreischichtigen co-extrudierten Folie der Schichtfolge d) c) d').
Die Schichten c), gegebenenfalls d) und gegebenenfalls d') können vor der Laminierung insgesamt eine Schichtdicke von ≥ 100 bis ≤ 1200 µm, vorzugsweise von ≥ 300 bis ≤ 800 µm, besonders bevorzugt von ≥ 350 bis ≤ 550 µm, aufweisen. Insbesondere kann die Dicke der Schicht c) so gewählt werden, dass diese Schicht c) das Bauteil und/oder die Funktionseinheit vollständig umhüllt.
Insbesondere bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus für die Herstellung von Scharnieren, bevorzugt Buchdecken, ganz besonders für die Herstellung von Buchdecken von Sicherheits- und Identifikationsdokumenten können weitere Schichten nach innen gerichtet aufgebaut werden, also die Innenseite des Scharniers, bevorzugt der Buchdecke. So kann beispielsweise eine weitere Schicht a') auf die Schicht b') gelegt werden, gefolgt von einer weiteren Schicht b''), vorzugsweise Papier und/oder synthetisches Papier, die vorzugsweise bedruckt ist, so dass folgende beispielhafte Schichtaufbauten realisiert werden können, die Schicht a') fungiert als Klebstoffschicht, um die Schicht b''), vorzugsweise Papier, mit dem restlichen Aufbau zu verbinden:

a) b) d) c) b') a') b'')
a) b) c) d) b') a') b'')
a) b) d) c) d') b') a') b'')
a) b) d') c) d) b') a') b'')

Als Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen, mehrschichtigen Laminats sei ein Verfahren genannt, umfassend wenigstens die Schritte

i) Bereitstellung eines erfindungsgemäßen Schichtaufbaus wie vorstehend mit den entsprechenden Ausführungsformen und Vorzugsbereichen beschrieben;
ii) Laminierung des Schichtaufbaus aus Schritt i) bei einer Temperatur von ≥ 80 °C bis ≤ 220 °C und einem Druck von ≥ 2 N/cm² bis ≤ 500 N/cm², vorzugsweise Laminierung mit einem graviertem Laminierblech, besonders bevorzugt mit einem gravierten Laminierblech umfassend eine Anti-Haft-Beschichtung.

Für die Herstellung von Scharnieren, insbesondere für die Herstellung von Buchdecken, ganz besonders für die Herstellung von Buchdecken für Sicherheits- und Identifikationsdokumente, kann das Verfahren noch die folgenden Schritte nach Schritt ii) umfassen:

iii) Falten des Schichtaufbaus, vorzugsweise entlang der Aussparung in der Schicht b) und gegebenenfalls in der Schicht b');
iv) Pressen des Schichtaufbaus nach Schritt iii) entlang der Aussparung in der Schicht b) und gegebenenfalls in der Schicht b'), vorzugsweise Pressen zwischen zwei Walzen, Rollen und/oder Platten, bei einer Temperatur, die ≥ 0,5 °C bis ≤ 150 °C, vorzugsweise ≥ 1 °C bis ≤ 50 °C, besonders bevorzugt ≥ 1 °C bis ≤ 20 °C, über der Erweichungstemperatur der äußeren TPU-Schicht a) liegt, für eine Dauer von 2 bis 20 Sekunden, vorzugsweise von 2 bis 10 Sekunden, besonders bevorzugt von 2 bis 5 Sekunden;
v) Entnahme des Schichtaufbaus aus der Presse.

In Schritt iv) wird auf den laminierten Schichtaufbau im Bereich des Falzes, mittels temperierter Walzen, Rollen und/oder Platten ein Druck ausgeübt, um den laminierten Schichtaufbau bleibend zu verformen. Damit wird die gewünschte Plan-Lage des laminierten Schichtaufbaus hergestellt, wenn dieser geschlossen wird. Insbesondere für die Verwendung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus zur Herstellung von Sicherheits- und Identifikationsdokumente, sollte die maximale Offenstellung eines geschlossenen Schichtaufbaus nach ISO IEC 18745-1 eine Höhe von 10 mm nicht überschreiten. Insbesondere bei dem Ausüben von Druck auf den Schichtaufbau im Bereich des Falzes für eine Dauer von 2 bis 20 Sekunden, insbesondere von 2 bis 5 Sekunden und bei einer Temperatur welche ≥ 0,5 °C bis ≤ 150 °C, bevorzugt≥ 1°C bis ≤ 50 °C besonders bevorzugt≥ 1°C bis ≤ 20 °C, über der Erweichungstemperatur der äußeren TPU-Schicht a) liegt, lässt sich eine Selbst-Schließfunktion des gefalteten Schichtaufbaus realisieren, welche insbesondere bei der Herstellung von Sicherheits- und Identifikationsdokumenten beispielsweise als Passbuchdecke vorteilhaft sein kann.
Bevorzugt umfasst das beispielhafte Verfahren, insbesondere das Verfahren zur Herstellung einer Buchdecke, besonders bevorzugt das Verfahren zur Herstellung einer Buchdecke für Sicherheits- und Identifikationsdokumente weiterhin die Schritte

vi) Einbringen von einem oder mehreren weiteren Einlageblättern in die Buchdecke;
vii) Einbringen einer Naht durch die Buchdecke und die Einlageblätter oder Fixierung der Einlageblätter mittels Klebestreifen.

Die Laminierung mit gravierten Laminierblechen kann die Einbringung der gewünschten Haptik auf der Außenseite des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus ermöglichen. Vorzugsweise werden Anti-Haft beschichtete Laminierbleche verwendet um einen Verbund der äußeren TPU-Schicht mit dem Laminierblech zu unterbinden.
Übliche Anti-Haft Beschichtungen für Metalle können Teflonschichten oder sehr dünne Kristallschichten, welche unter Vakuum auf Metalle aufgetragen werden, sein. Beispielsweise Teflon-Beschichtungen von der Firma Adelhelm, oder Kristall-Beschichtungen von der Firma Plascotec (Placosam™ Beschichtung). Die gewünschte Narbung der außenliegenden Schicht wird über die entsprechende Narbung des Laminierblechs erzeugt. Während des Laminierprozesses wird die Narbung vom Blech auf die TPU-Schicht übertragen. Dabei ist der Übertrag auch bei feinen Gravuren besonders akkurat, so dass fein mattierte Bleche fein mattierte TPU-Außenlagen liefern und glänzende Bleche zu glänzenden TPU-Außenlagen führen. Durch die Narbung der Oberfläche wird zusätzlich zur optischen Erscheinung auch die Haptik der Passbuchdecke verändert, durch Beibehaltung der gleichen TPU-Schicht. So fühlen sich glänzende Oberflächen klebrig an, mattierte oder mit Ledernarbung versehene Oberflächen fühlen sich annähernd wie Lederoberflächen an.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Laminat umfassend den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schichtaufbau.
Als beispielhafte Verwendung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schichtaufbaus sei die Herstellung eines Scharniers, vorzugsweise die Herstellung einer mehrschichtigen Buchdecke, insbesondere einer Buchdecke für Sicherheits- und Identifikationsdokumente unter Einsatz des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus genannt.
Es ist auch möglich das erfindungsgemäße Laminat zur Herstellung eines Scharniers beispielsweise für Taschen, Geldbörsen, Mäppchen, Kartenhaltern zu verwenden.
Beispiele
Rohstoffe und Materialien der einzelnen Schichten
Schicht a)
Für die Herstellung der außenliegenden TPU-Schicht einer Passbuchdecke ( , Schicht a), wurde ein aliphatisches Polycaprolacton basierendes TPU verwendet, mit einer Shore D Härte von 60 nach ASTM D2240. Für die Herstellung der TPU-Folie wurde das Schmelzextrusionsverfahren eingesetzt. Das TPU-Granulat wurde im Aufschmelzextruder aufgeschmolzen und über eine Düse zu einer Folie in einer Dicke von 150 µm extrudiert.
Schicht b) und b')
Für die Schicht b) und b') wurde ein 250 µm dickes synthetisches Papier der Firma PPG eingesetzt, welches unter dem Handelsnamen Teslin™ vertrieben wird.
Folie 1: 3-Schichtfolie mit der Schichtfolge dcd')
Es wurde eine dreischichtige thermoplastische Polyurethan-Folie mit einer Dicke von 600 µm im Blas-Coextrusionsverfahren hergestellt. Die Folie bestand aus drei Schichten: die beiden Außenlagen d) jeweils aus 100 µm kompaktem thermoplastischen Polyurethan und die 400 µm dicke Mittelschicht c) aus geschäumtem thermoplastischem Polyurethan. Als thermoplastisches Polyurethan wurde ein TPU auf Basis von Polytetrahydrofuran (Molekulargewicht 2000 g/mol), 4,4'-Methylendiphenylendiisocyanat und 1,4-Butandiol als Kettenverlängerer mit einer Shore-A-Härte 87, gemessen nach DIN ISO 7619-1, entsprechend einer Härte von 36 Shore-D gemessen nach DIN ISO 7619-1, einer Dichte von 1,12 g/cm³ gemessen nach DIN EN ISO 1183-1A und einem Schmelzflussindex (MFI) von 30 g/10 min gemessen bei 190°C/21,6 kg (DIN ISO 1133) verwendet.
Für das Schäumen der Mittelschicht c) wurden dem TPU 5 Gew.-% Hydrocerol™ CF20 der Firma Clariant zugesetzt, welches bei der Erhitzung im Extruder der Folie CO₂ freigesetzt wird und somit das TPU beim Austritt aus der Düse aufschäumte.
Beispiel 1: Passbuchdecke mit Farbgebung und Schriftzug sichtbar unter UV-Licht und Hologramm
Die Schicht b) wurde einseitig vollflächig farbig bedruckt. Gedruckt wurde mittels Bogen-Offset. Verwendet wurden UV-vernetzende Farben der Firma Sicpa, der Type 3CP, die mit dem bloßen Auge bei Tageslicht sichtbar sind. In einem weiteren Druckprozess wurde auf die bereits vollflächig farbig bedruckte Schicht b) mit UV-fluoreszierender Farbe der Schriftzug SPECIMEN gedruckt, welcher nur unter UV-Licht einer Wellenläge von 364 nm sichtbar wird. Verwendet wurden UVfluoreszierende Farbstoffe der Firma Luminescence Sun Chemical Security, der Type Helio^ID. Dies ist in als Sicherheitsmerkmal g) angedeutet.
Anschließend wurde auf die bedruckte Seite der Schicht b) ein Hologramm appliziert. Verwendet wurde ein transparentes Volumenhologramm der Firma Krypten, hergestellt aus dem Fotopolymerfilm Bayfol® HX110.
Die Schicht a) wurde so angeordnet, dass diese in Kontakt mit der bedruckten Seite der Schicht b) stand, so dass der Druck bei Tageslicht und insbesondere das Sicherheitsmerkmal g) bei Bestrahlung mit UV-Licht durch die transparente Schicht a) sichtbar wurde.
Auf Schicht b) wurde eine Linien markiert, an denen die Passbuchdecke später gefaltet werden sollte. Entlang dieser Faltlinien wurde das Material der Schicht b) in einer Breite von 6 mm entfernt. Dafür wurde die Schicht b) in einer Presse der Firma Plator platziert und mittels Bandstahlschnitt ein 6 mm breiter Materialstreifen entlang der Faltlinie ausgestanzt.
Die Schichten a) und b) zusammen mit Sicherheitsmerkmal g) wurden gemäß ) gestapelt und mittels Punktschweißen an den vier Bogenecken in ihrer Position fixiert.
Der Stapel der Schichten a) und b) mit Sicherheitsmerkmal g) wurde auf einer Laminationspresse der Firma Bürkle laminiert. Als Laminierblech, das in Kontakt mit der Schicht a) stand, wurde ein vollflächig graviertes Laminierblech mit Anti-Haft Beschichtung verwendet. Die Gravur entsprach einer Ledernarbung. Das entsprechende Blech wurde von der Firma 4-Plate geliefert.
Laminationsparameter:

Vorheizen der Presse auf 150°C.
Pressen für 5 Minuten bei einem Druck von 20 N/cm².
Abkühlen unter einem Druck von 150 N/cm² bis eine Temperatur von 38°C erreicht wurde und öffnen der Presse.

Nach Entnahme des Laminats wies die Seite, die in Kontakt mit dem gravierten Blech war, eine gleichmäßige Ledernarbung auf, die auch als Leder wahrgenommen werden konnte. Die Haftung aller Schichten war besonders gut, so dass eine zerstörungsfreie Vereinzelung und Wiederverwendung der Schichten nicht möglich war. Die Vereinzelung der Schichten wurde geprüft, indem die einzelnen Schichten von Hand versucht wurden voneinander zu trennen. Eine Trennung der Schichten gelang nur mit entsprechenden Werkzeugen (Schere, Zange), wobei eine Beschädigung der Schichten erfolgte. Der Farbdruck und das Sicherheitsmerkmal g) blieb von Lamination unbeschadet und erschien in guter Brillanz durch die transparente Außenschicht a), wenn entsprechend beleuchtet.
Aus dem Laminat wurde eine Passbuchdecke in der gewünschten Größe ausgestanzt. Anschließend wurde die ausgestanzte Buchdecke entlang der ausgestanzten Aussparung der Faltlinie gefaltet. Die gefaltete Seite der Buchdecke wurde anschließend in einem Rollenlaminator in einer Breite von 4 mm entlang der gesamten Länge der Buchdecke geklemmt. Die Buchdecke wurde für eine Dauer von 3 Sekunden bei einer Walzentemperatur von 130°C geklemmt. Anschließend wurde die Buchdecke den Walzen entnommen. Hierdurch konnte ein Memory-Effekt in der Schicht a) erzielt werden: Wenn die ursprüngliche Form der Buchdecke durch Öffnen der Buchdecke geändert oder gestört wurde, schloss sich diese wieder automatisch. Die Sichtbarkeit des Druckes und des Sicherheitsmerkmales g) durch die Schicht a) war hiervon unberührt ( ).
Die Buchdecke hatte eine Planlage von kleiner als 5 mm, also deutlich besser als der in ISO 18745-1 spezifizierte Mindestwert.
Beispiel 2: Passbuchdecke mit Farbgebung und Schriftzug und integriertem Chipmodul und Antenne
Die Schicht b) wurde einseitig vollflächig farbig bedruckt. Gedruckt wurde mittels Bogen-Offset. Verwendet wurden UV-vernetzende Farben der Firma Sicpa, der Type 3CP, die mit dem bloßen Auge bei Tageslicht sichtbar sind. In einem weiteren Druckprozess wurde auf die bereits vollflächig farbig bedruckte Schicht b) mit einem Sicherheitsmerkmal g) in Form einer UV- fluoreszierenden Farbe versehen. Mit der UV-fluoreszierenden Farbe wurde der Schriftzug SPECIMEN gedruckt, welcher nur unter UV-Licht einer Wellenläge von 364 nm sichtbar wurde. Verwendet wurden UVfluoreszierende Farben der Firma Luminescence Sun Chemical Security, der Type Helio^ID.
Anschließend wurde auf die bedruckte Seite der Schicht b) ein Hologramm appliziert. Verwendet wurde ein transparentes Volumenhologramm der Firma Krypten, hergestellt aus dem Fotopolymerfilm Bayfol® HX110. Das Hologramm wurde so angeordnet, dass der UV-Fluoreszenzfarbstoff vollständig sichtbar war. Gemeinsam mit dem UV-Fluoreszenzfarbstoff bildete das Hologramm das Sicherheitsmerkmal g).
Die Schicht a) wurde so angeordnet, dass diese in Kontakt mit der bedruckten Seite der Schicht b) stand, so dass der Druck sowohl des vollflächig aufgebrachten Farbstoffes als auch des UV-Fluoreszenzfarbstoffes in Form des Sicherheitsmerkmals g) durch die transparente Schicht a) geschützt war und sichtbar wurde.
Auf eine weitere Schicht b') (unbedruckt) (siehe auch ) wurde eine Antenne f) aus Kupferdraht gelegt. Der Draht hatte einen Durchmesser von 80 µm und war in Form einer Antenne f) geformt entsprechend der Norm ISO 14443 für kontaktlose Datenübertragung. An den Enden der Antenne f) wurde ein Chipmodul e) kontaktiert, das für Datenspeicherung und kontaktlose Datenübertragung entsprechend der Norm ISO 14443 geeignet war.
Auf den Schichten b) und b') wurde jeweils eine Linie markiert, an der die Passbuchdecke gefaltet werden sollte. Entlang der Faltlinie wurde das Material der Schicht b) und b') in einer Breite von 6 mm entfernt. Dafür wurden die Schichten b) und b') in einer Presse der Firma Plator platziert und mittels Bandstahlschnitt ein 6 mm breiter Materialstreifen entlang der Faltlinie ausgestanzt.
Die Schichten wurden gemäß gestapelt und mittels Punktschweißen an den vier Bogenecken in ihrer Position fixiert.
Der Folienstapel gemäß wurde auf einer Laminationspresse der Firma Bürkle laminiert. Als Laminierblech, das in Kontakt mit der Schicht a) stand, wurde ein vollflächig graviertes Laminierblech mit Anti-Haft Beschichtung verwendet. Die Gravur entsprach einer Ledernarbung. Das entsprechende Blech wurde von der Firma 4-Plate geliefert.
Laminationsparameter:

Vorheizen der Presse auf 150°C.
Pressen für 5 Minuten bei einem Druck von 20 N/cm².
Abkühlen unter einem Druck von 1 50 N/cm² bis eine Temperatur von 38°C erreicht wurde und öffnen der Presse.

Nach Entnahme des Laminats wies die Seite, die in Kontakt mit dem gravierten Blech war, eine gleichmäßige Ledernarbung auf, die auch als Leder wahrgenommen werden konnte. Die Haftung aller Schichten war besonders gut, so das eine zerstörungsfreie Vereinzelung und Wiederverwendung der Schichten nicht möglich war. Die Vereinzelung der Schichten wurde wie unter Beispiel 1 beschrieben geprüft. Der Farbdruck blieb nach der Lamination unbeschadet erhalten und erschien in guter Brillanz durch die transparente Außenschicht a). Weiterhin hatte die Passbuchdecke eine durchgehend homogene Dickenverteilung. Unebenheiten aufgrund der einlaminierten Antenne und des Chipmoduls wurden von der Schichten-Lage dcd') aufgenommen und ausgeglichen, wie in schematisch gezeigt.
Die Laminate wurden in der Größe einer Passbuchdecke gestanzt. Anschließend wurde die ausgestanzte Buchdecke entlang der ausgestanzten Aussparung der Faltlinie gefaltet. Die gefaltete Seite der Buchdecke wurde anschließend in einem Rollenlaminator in einer Breite von 4 mm entlang der gesamten Länge der Buchdecke geklemmt. Die Buchdecke wurden für eine Dauer von 3 Sekunden bei einer Walzentemperatur von 130°C geklemmt. Anschließend wurde die Buchdecke den Walzen entnommen. Hierdurch konnte ein Memory-Effekt in der Schicht a) und dcd') erzielt werden: Wenn die ursprüngliche Form der Buchdecke durch Öffnen geändert oder gestört wurde, schloss sich diese wieder automatisch ( ).
Die Buchdecke hatte eine Planlage von kleiner als 5 mm, die deutlich besser als der in ISO 18745-1 spezifizierte Mindestwert war.
Bezugszeichen der bis :

a): 150 µm TPU-Schicht a)
b): 250 µm dickes synthetisches Papier (Teslin™ der Firma PPG) einseitig vollflächig bedruckt.
b'): 250 µm dickes synthetisches Papier (Teslin™ der Firma PPG) unbedruckt
dcd'): Folie 1 als TPU-Dreischichtfolie mit der Schichtfolge dcd'), wobei die Schicht c) als Schaumschicht vorliegt.
e): Chipmodul
f): Antenne

zeigt die Schichtfolge des Beispiel 1 vor dem Laminieren.
zeigt das gefaltete Laminat aus Beispiel 1.
zeigt die Schichtfolge von Beispiel 2 vor dem Laminieren.
zeigt die Schichtfolge von Beispiel 2 nach dem Laminieren.
zeigt das gefaltete Laminat aus Beispiel 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006011388 A [0007]
EP 1790496 A [0008]
WO 2010132117 A [0009]
DE 2712987 [0029]
DE 198800709 [0033]
DE 2239271 [0040]
DE 2213128 [0040]
DE 2449343 [0040]
US 3023192 A [0040]
DE 2901774 A [0041, 0071]
US 3485787 P [0043]
US 4006116 P [0043]
US 4039629 P [0043]

Claims

Ein Schichtaufbau, vorzugsweise ein Scharnier, besonderes bevorzugt eine Buchdecke, ganz besonders bevorzugt eine Buchdecke für Identifikations- oder Sicherheitsdokumente, umfassend wenigstens eine äußere Schicht a) enthaltend wenigstens a. eine erste Schicht a), enthaltend wenigstens ein transparentes oder transluzentes thermoplastisches Elastomer, insbesondere ein thermoplastisches Polyurethan, vorzugsweise ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1, besonders bevorzugt mit einer Härte von ≥ 70 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1; b. wenigstens eine Schicht b) enthaltend wenigstens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, besonders bevorzugt wenigstens ein Textil, ein Papier und/oder ein synthetisches Papier; wobei auf der wenigstens einen Schicht b) ein Sicherheitsmerkmal g) ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff oder einer Kombination aus einem UV-Fluoreszenzfarbstoff und einem Hologramm aufgebracht ist, sodass dieses Sicherheitsmerkmal g) durch die erste Schicht a) hindurch mittels Licht im sichtbaren Spektralbereich oder im UV-Bereich sichtbar gemacht werden kann.
Der Schichtaufbau gemäß Anspruch 1, wobei der UV-Fluoreszenzfarbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Fluorescein-Farbstoffen, (Indo)Cyanin-Farbstoff, Rhodamin-Farbstoffen, Acridin-Farbstoffen, Porphyrin-Farbstoffen, Cumarin-Farbstoffen oder eine Mischung aus mindestens zwei hiervon
Der Schichtaufbau gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hologramm ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Volumenhologramm, einem Reflektions-, Transmissions-, In-Line-, Off-Axis-, Full-Aperture, Transfer-, Weißlicht-Transmissions-, Denisyuk-, Off-Axis Reflektions- oder Edge-Lit Hologramm sowie einem holographischen Stereogramm oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon.
Der Schichtaufbau gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schichtaufbau, vorzugsweise das Scharnier, besonders bevorzugt die Buchdecke, ganz besonders bevorzugt die Buchdecke für Identifikations- oder Sicherheitsdokumente, eine Länge x und eine Breite y aufweist, wobei die mindestens eine Schicht b) mindestens eine Aussparung in einer beliebigen Form aufweist, bevorzugt in Form eines Parallelogramms, welches parallel zu einer Symmetrielinie der Länge x oder der Breite y verläuft, aufweist, vorzugsweise weist das Parallelogramm eine Breite von ≥ 0,1 mm bis ≤ 100 mm, vorzugsweise von ≥ 1,0 mm bis ≤ 50 mm, besonders bevorzugt von ≥ 1,5 mm bis ≤ 30 mm auf, ganz besonders bevorzugt erstreckt sich das Parallelogramm über die gesamte Länge x oder über die gesamte Breite y.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Aussparung der Schicht b) über eine Breite von ≥ 0,1 mm bis ≤ 100 mm, vorzugsweise von ≥ 1,0 mm bis ≤ 50 mm, besonders bevorzugt von ≥ 1,5 mm bis ≤ 30 mm, und besonders bevorzugt über die gesamte Länge des Schichtaufbaus ausgebildet ist, oder wobei die Aussparung der Schicht b) in Form von wenigstens zwei Abschnitten auf der Schicht a) angeordnet ist, so dass zwischen den wenigstens beiden Abschnitten mindestens eine Aussparung auf der Schicht a) gebildet wird, die nicht von der Schicht b) bedeckt ist, und wobei die mindestens eine Aussparung bevorzugt über eine Länge von ≥ 0,1 mm bis ≤ 100 mm, vorzugsweise von ≥ 1,0 mm bis ≤ 50 mm, besonders bevorzugt von ≥ 1,5 mm bis ≤30 mm, und besonders bevorzugt über die gesamte Breite des Schichtaufbaus ausgebildet ist.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wenigstens eine Schicht b) mindestens einen Farbstoff und/oder mindestens ein Pigment umfasst, optional kann die Schicht b) zusätzlich noch eine Druckschicht umfassen, die voll- und/oder teilflächig aufgebracht ist.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei auf wenigstens einer Schicht b) eine Druckschicht voll- und/oder teilflächig aufgebracht ist, und wobei die Druckschicht in Richtung der Schicht a) weist.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schicht a) eine Dicke im Bereich von ≥ 20 µm bis ≤ 1000 µm, vorzugsweise von ≥ 50 µm bis ≤ 800 µm, besonders bevorzugt von ≥ 100 µm bis ≤ 450 µm, aufweist.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens eine weitere Schicht c) enthaltend wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan, welches zumindest bereichsweise als Schaumschicht ausgebildet ist, und wenigstens eine weitere Schicht b') enthaltend wenigstens ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polymer, einem Metall, einem Textil, einem Papier und einem synthetischen Papier oder einer Kombination aus mindestens zwei hiervon, besonders bevorzugt wenigstens ein Textil, ein Papier und/oder ein synthetisches Papier, enthalten ist.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens ein Bauteil und/oder eine Funktionseinheit auf der wenigstens einen weiteren Schicht b') positioniert ist.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die wenigstens eine weitere Schicht b') eine Aussparung in einer beliebigen Form aufweist, bevorzugt in Form eines Parallelogramms welches entlang einer Symmetrielinie zur Länge x oder Breite y des Schichtaufbaus verläuft, besonders bevorzugt ist die Aussparung so angeordnet, dass diese in ihrer Form und Position der Aussparung in Schicht b) entspricht.
Der Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Schichtaufbau wenigstens eine weitere Schicht d) enthaltend wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1 umfasst, wobei die Schichten so angeordnet sind, dass die Reihenfolge a) b) d) c) b') oder a) b) c) d) b') resultieren.
Der Schichtaufbau gemäß Anspruch 11, wobei der Schichtaufbau wenigstens eine weitere Schicht d') umfassend wenigstens ein thermoplastisches Polyurethan mit einer Härte von ≥ 60 Shore A gemäß DIN ISO 7619-1 bis ≤ 95 Shore D gemäß DIN ISO 7619-1 umfasst, wobei die Schichten so angeordnet sind, dass die Reihenfolge a) b) d) c) d') b') oder a) b) d') c) d) b') resultiert.
Ein Laminat umfassend einen Schichtaufbau gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.