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B E S C H R E I B U N G zu der Patentanmeldung betreffend Schichtstoff
und Verfahren zu seiner Herstellung In letzter Zeit haben sich Schichtstoffe als
besonders geeignet erwiesen, die aus einem Polyesterfilmträger, insbesondere einem
Film oder einer Folie aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester, kurz auch PolyäthylenTerephthalat-Säureester
genannt und im Handel unter der Warenbezeichnung Mylar bekannt, aufgebaut sind,
der mit einem durch Wärme reaktivierbaren Überzug, beispielsweise mit einem Polyäthylen-Klebstoffüberzug,
versehen ist. Die Gesamtdicks von Träger und Überzug variiert Je nach dz Verwendungszweck
bei derartigen Pillen beträchtlich. So ist es beispielsweise möglich, zwischen Trägerdicken
von 0,01 mm mit Überzügen von etwa 0,02 mm bis zu Trägerdicken von 0,1 mm mit Überzugdicken
von etwa 0,15 mm vorzusehen. Die dtlnneren Kombinationen werden in allgeeinen für
Dokumente und gewöhnliches Papier verwendet während die dickeren Filmkombinationen
für Kennkarten in Brieftaschengröße oder für Datenverarbeitungskarten Verwendung
finden.
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Solche Schichstoffe sollen in allen Stärken des Filmes und bei allen
Film- und Klebstoffkombinationen möglichst flach sein. Die einfachste Forderung
hierfür ergibt sich vom äthetischen Standpunkt. Bei Kennkarten oder Datenverarbeitungskarten
ist
dieses Flachsein auch aus einem technischen Grund dehr wichtig, denn solche Karten
müssen im allgemeinen in entsprechende Datenleseeinrichtunnen eingebracht werden.
Wenn Abweichungen von der ebenen Grundform eintreten, sind Lesefehler zu befürchten
und es kann sogar der Fall sein, daß die Karte Mberhaupt nicht in die Maschine eingeführt
werden kann.
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Die meisten Schichtstoffe, auch solche die bisher schon aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyesterfilm
hergestellt wurden, sind nicht vollständig flach und eben. In den meisten Fällen
besitzen solche Schichtstoffe die Eigenart, sich etwas einzurollen. Dieser Nachteil
kann im allgemeinen zwar dadurcHrbehoben werden, daß die Spannung der Pilmbahn,
von dem die Filuistücke für die spätere Hülle abgeschnitten werden, vor dem eigentlichen
Beschichtungsvorgang in geeigneter Weise eingestellt wird.
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Oftmals tritt Jedoch ein wesentlich ernsthafterer und sehr schwierig
kontrollierbarer Defekt auf, der als Verziehen oder Verwerfen bezeichnet wird und
bei dem eine Ecke oder Kante der Karte nach oben oder unten aus der Kartenebene
absteht. Manchmal treten diese beiden Effekte gleichzeitig auf.
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Solche Abweichungen aus der Ebene bringen die oben erwähnten Probleme
mit sich, vor allem bei Karten, die in Leseeinrichtungen eingebracht werden müssen
oder die im Zusammenhang mit Computern verwendet werden. In Extremfällen kann durch
ein solches Einrollen und/oder Verziehen der Karte diese aus der Maschine als unlesbar
ausgestoßen werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schiohtstoff zu schaffen und ein
Verfahren zur dessen Herstellung aufzuzeigen, der sich nicht ..hr einrollt oder
verzicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Schichtstoff aus zwei Deckfilmstücken
aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester aufgebaut wird und geiß der Erfindung
hierbei diese beiden Deckfilmstücke derart aus einm Filmmaterial ausgeschnitten
werden, daß ihre Material-Längsorientierungen beim fertigen Schichtstoff senkrecht
zueinander verlaufen.
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Dies kann gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren auf einfache
Weise dadurch erreicht werden, daß die beiden Deckfilmstücke von einer gemeinsamen
Filmbahn oder von zwei gesonderten Filmbahnen in Längsrichtung dieser Filmbahnen
mit ihren beim fertigen Schichstoff parallel zueinander verlaufenden Rindern senkrecht
zueinander abgeschnitten werden, diese Stücke dann mit diesen Rindern parallel zueinander
ausgerichtet und schließlich der einzuschichtende Gegenstand zwischen diesen so
ausgerichteten Deckfilmstücken in bekannter Weise durch Druck- und Wärmeeinwirkung
eingeschichtet wird.
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Ein erfindungsgemäßer Schichtstoff rollt sich weder ein noch verziehen
sich seine Ecken oder Rinder. Er ist und bleibt vollkommen eben und eignet sich
daher besonders zur Herstellung von Kennkarten oder Karten rUr Datenverarbeitungsmaschinen,
die in Lesemaschinen eingesteckt und dort ausgewertet werden sollen. Damit werden
bei solchen Maschinen Legefehler oder sogar ein Ausstoßen der Karte wegen zu
großer
Verformung derselben vermieden. Trotzdem ist die Herstellung sehr einfach und nicht
teuerer als bisher.
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Es sind keine Spezialmaschinen zum Herstellen des erfindungsgemäßen
Schichtstoffes nötig, sondern es können vielmehr die üblichen Beschichtungsmaschinen
nach geringfügiger Abänderung hiezu verwendet werden.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Weiterbildungen davon werden im folgenden
anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Fig. 1 bis 3 zeigen das bisher bei der Herstellung von Schichtstoffen
auftretende Einrollen bzw. Verziehen Fig. 4 und 5 zeigen schematisch die erfindungsgemäßen
Verfahrensschritte zur Vermeidung dieser störenden Effekte Fig. 1 zeigt den als
Einrollen bekannten Effekt beim Aufbau von Schichtstoffen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird ein Fils aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester verwendet, der mit Polyäthylen
ale Klebstoff beschichtet ist.
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Selbstverständlich tritt der nachfolgend geschilderte Effekt auch
bei Filzen auf, die Bit einem anderen thermoplastischen Kunststoff beschichtet sind.
der wie Polyäthylen durch Wärmeeinwirkung als Kleber aktivierbar ist. Der in Fig.
1 übertriebe: dargestellte Einrolleffekt tritt bei solchen Schichtstoffen unabhängig
von der Art der Beschichtungsmaschine auf. Dieses Einrollen ist normalerweise auf
ungleichmäßige Spannung zwischen den Filmbahnen 10 und 12 zurückzuführen. In Fig.
1 ist die Spannung der Filmbahn 10 größer als diejenige der Bahn 12,
denn
der Schichtstoff rollt sich nach oben ein, wie dies gestrichelt bei 11 angedeutet
ist. Umgekehrt rollt sich der Schichtstoff nach unten ein, wenn die Filmbahn 12
eine höhere Spannung als die Bahn 10 besitzt. Wenn die Spannungen der beiden Filme
durch Verstellen gleichgemacht werden, kann dieses Problem des Binrollens ausgeschaltet
werden.
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Fig. 2 zeigt einen wesentlich unangenehmeren Effekt, der bei Schichtstoffen,
die nach den bisher Ublichen Verfahren hergestellt sind, auftritt und als Verziehen
bezeichnet wird. Hierbei wird eine Kante bzw. ein Rand nach oben, wie dies bei 15
angedeutet ist, oder nach unten aus der Schlohtstoffebene ausgebogen. Dieses Verziehen
wird besonders deutlich, wenn eine beschichtete Bahn in kleine Stücke zerschnitten
wird, beispielsweise in Stüke von der Größe üblicher Kennkarten. Diese Stücke verziehen
sich dann an beiden Enden und zwar werden gemäß Fig. 2 die beiden diametral gegenüberliegenden
Ecken nach oben ausgebogen, wie dies bei 14 und 16 angedeutet ist.
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Es wurde zunächst vermutet, daß der Grund für dieses Verziehen bei
den eigentlichen Beschichtungsmaschinen zu suchen ist. Wiederholte Versuche haben
Jedoch gezeigt, daß der Grad des Verziehens nicht immer gleich ist und sich von
vollkommener Flachheit bis zu einer meßbaren Aufbiegung bis zu 6 mm an jeder Ecke
ändern kann. Anschließende Unterzuchungen haben ergeben, daß sich das Verziehen
von Filmbahn zu Filmbahn ändert, also mit der Zusammensetzung des Filmes.
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Wie in Fig. 3 dargestellt ist, kann dieses Verziehen in Form des Ausbiegens
der Ecke 17 bei fast allen Filmen in Jeder Dicke festgestellt werden, die beispielsweise
aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester mit einer Klebeschicht aus Polyäthylen
bestehen, bevor diese aufeinandergeschichtet werden.
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Es wird vermutet, daß dieses Verziehen in beschichteten Film durch
eine zurückgebliebene biaxiale Spannung im Originalträger aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester
zurückzuführen ist, indem nämlich die Längsspannungen größer sind als die Querspannungen.
Das Auftragen von geschmolzenem Polyäthylen kann diese Unterschiede noch verstärken.
Die Tatsache, daß ein Unterschied in den Spannungen in verschiedenen Richtungen
besteht, wird mehr oder weniger bestätigt durch das physikalische Verhalten von
noch nicht zu einem Schichtstoff vereinigten Filmen gemäß Fig. 3.
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Es wurde auch festgestellt, daß der Film von Hand ausgelenkt werden
kann, und dann jede Stellung beibehält0 Wenn daher ein einziger Film sich in jeder
Richtung verziehen kann und mit einem anderen einzigen Filn kombiniert wird, der
ebenfalls sich in jeder Richtung verziehen kann, so ist dennoch der damit hergestellt
Schichtstoff nach wie vor verzogen. Wenn ein einzelner Pils sich nur in einer Richtung
verzieht müßte es andererseits theoretisch auch möglich sein, zwei solche Filme
derart zu kombinieren, daß dieses Verstehen sich gegenseitig aufhebt und damit ein
völlig ebener Schichtstoff erreicht werden kann. Dies ist Jedoch nicht der Fall.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist in Fig. 4 schematisch dargestellt.
Hier werden zwei Filmstreifen 18 und 20 aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester
von zwei getrennt zugeführten Filmbahnen 22 und 24 abgeschnitten. Die Pfeile auf
diesen Filmbahnen bezeichnen die Produktionsrichtung. Die Filmstreifen werden von
diesen Bahnen mitihren Längsrichtungen zenkrecht zueinander stehend abgeschnitten.
Vorzugsweise werden die beiden Filmstücke etwas größer ausgeschnitten als das zu
beschichtende Flachmaterialstück, beispielsweise die zu beschichtende Indentifizierungskarte.
Obwohl die Filmstücke bezüglich ihrer Längsrichtung senkrecht zueinander abgeschnitten
werden, sind die Dimension des Schneidwerkzeuges in beiden Fällen exakt gleich groß.
Die Filmstücke können daher als Filmstücke 26 und 28 in eine Lage zueinander gebracht
werden, in welcher ihre Abmessungen übereinstimmen und ihre Ränder miteinander fluchten,
bevor das zu beschichtende Flachmaterial zwischen diese Filmstücke eingebracht wird.
Die Filmstücke sind so zueinander ausgerichtet, daß ihre mit durch Wärme klebfähig
werdenden Polyäthylen-Flächen aufeinander zugerichtet sind und zur Anlage an dem
zu beschichtenden Flachmaterialstück gebracht werden können, sodaß auf diese Weiso
der Schichtstoff 30 hergestellt werden kann.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann anschliessend Wärme
in mehreren voneinander im Abstand liqenden Punkten nah den Filmrändern so zur Einwirkung
gebracht werden, daß die Filmstücke zusammengeheftet werden. Es wird genügend Raum
belassen, um später beispielsweise eine Kennkarte einstecken zu könnnen. Bei einem
anderen Ausführungsbeispiel
werden die Filmstücke nicht vorher
punktweise zusammengeheftet sondern unmittelbar auf die gegenüberliegenden Seiten
des zu beschichtenden Flachmaterials aufgebracht und dieses dann auf diese Weise
beschichtet.
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Obwohl in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die beiden Filmstücke
von verschiedenen Filmbahnen abgeschnitten werden, können diese Filmstücke selbstverständlich
auch von einer einzigen Filmbahn abgeschnitten werden sofern nur die geforderte
gegenseitige senkrechte Orientierung der Längsrichtungen der Filmstücke eingehalten
wird.
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Der Schichtvorgang wird dann durch Einwirkung von Druck und Wärme
auf die Filmstücke, die von dem zu beschichtenden Flachmaterialstück getragen werden,
abgeschlossen, sodaß der gewünschte Schichtstoff erhalten wird. W«nn die Filmstücke
vorher punktweise zusammengeheftet wurden, wird selbstverständlich zunächst die
zu beschichtende Karte eingesteckt und dann erst die Druck- und Wärmeeinwirkung
in einer Beschichtungsmaschine ausgeübt, sodaß schließlich die beschichtete Karte
entsteht.
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Der so beschichtete Gegenstand ist äußerlich genau gleich denjenigen
Gegenständen, die nach den bekannten Verfahren hergestellt sind. B.i dem bisherigen
Herstellungsverfahren werden die Karten in eine Beschichtungsmaschine eingegeben,
in welcher der Fil. auf beiden Seiten der Karte utgebracht wird. Es verbleibt hierbei
ein Filirand. Auf diese
Weise wird die Karte auf beiden Seiten
mit einem Film überzogen und ist Uber don Rand völlig eingekapselt. Die Filmbahn
wird dann einer Schneidmaschine zugeführt und die beschichtete Karte und ihre Ränder
werden dann von der Bahn abgeschnitten.
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Obwohl nicht genau erklärbar ist, warum das Verziehen bei nach dem
bekannten Verfahren hergestellten Schichtstoffen auftritt und bei Schichtstoffen
hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird, dürfte mutmaßlich
folgende Erklärung dafür bestehen.
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Die beiden Filmstücke, welche die Umschließung bilden, sind in geringem
Maße etwas vorverzogen, worauf zweifellos du Verziehen an der fertig beschichteten
Karte zurückzuführen ist. Durch die anschließende Wärmebehandlung bei Beschichten
wird dieses Verziehen zusätzlich noch verstärkt. Vermutlich zieht sich der PolyUter
bei der Wärmeeinwirkung in Längsrichtung, also in der Bearbeitungsrichtung, mehr
zusammen als in Querrichtung.
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Wenn daher zwei Filmstücke derart aufeinandergeschichtot werden, daß
die Längsspannungen in beiden Stücken in gleicher Richtung verlaufen, so wird der
damit aufgebaute Schichtstoff stets in einer Richtung sich verziehen. Wenn dagegen
zwei Filmstücke so aufeinandergeschichtet werden, daß die Richtung der Längsspannungen
des einen Filmstückes zenkrecht zu der Richtung der Längsspannungen des anderen
Filmstückes verläuft, so wird der damit aufgebaute Schichtstoff sich nicht mehr
verziehen.
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Dies wird bei de. in Fig. 4 dargestellten Verfahren erreicht, wonach
Filmstücke so abgeschnitten werden, daß ihre Materiallängsorientierung
zueinander
senkrecht verläuft, bevor sie aufeinandergeschichtet werden.
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Eine weitere Erklärung dafür, daß bei der Erfindung ein Schichtstoff
ohne Verzug hergestellt werden kann, deit gegeben werden, daß bei Aufeinanderschichten
der Filmstücke mit ihren Spannungen senkrecht zueinander die Spannungen des einen
Films, die das starke Zusammenziehen bewirkt, aufgehoben oder zumindest stark vermindert
wird durch die spannung des anderen Pilostückes, welche das geringere Zusammenziehen
bewirkt.
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Du Umgekehrte kann auch eintreten. Diese Erklärung ist in Fig. 5 dargestellt,
wonach durch das Abschneiden der Filmstücke die Tendenz zum starken Schrumpfen des
einen Filmes vermindert wird durch die Tendenz zum geringeren Schrumpfen des anderen
Filmes infolge der gegenseitigen senkrechten Orientierung. Auf diese Weiso wird
die geringere Schrumpfspannung des Filmstückes 32 verringert durch die größere Schrumpfspannung
des Filmes 34 und umgekehrt.
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Der - Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyesterfilm kann mit den verschiedenartigsten
Thermoplasten kombiniert werden, um ein sich nicht whr einrollendes und sich nicht
mehr verziehendes Schichtmaterial zu bilden. Es eignen sich z.B. folgende Thermoplaste:
Kohlenwasserstoffpolymerisate wie Polyäthlyen, andere Polyolefine und Mischpolymerisate
von Äthylen und 1-Olefin, Polystyrol, Polyvinyl-Halogenide, Polyvinyliden-Halogenide,
Polyacrylsäureester, u.a. Polymethacrylsäure-Methylester, lineare Polyamide hergestellt
durch Kondensation von linearen
Dialnen mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen
und linearen Dicarbonsäuren mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen und ihren Amid-Derivaten
sowie Superpolysmide hergestellt durch Kondensation von Omega-Aminocarbonsäuren
mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen und ihren Amid-Derivaten, z.B. Polyamide aus Hexamethylendiamin
und Adipinsäure bzw.
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Sepacinsäure, Caprolactam, Polycarbonsäure, Polyäther, Polycarbonate
und Polyoxyalkylen, z.B. hochmolekulares, wärmestabiles Polyoxymethylen.
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Besonders geeignete Thermoplaste bzw. wärmereaktionsfähige Klebstoffe
zur Kombination mit Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester sind Polyäthylen und
dessen Mischpolymerisate, z.B. Äthylen-Acrylsäure-Äthylester-Mischpolymerisate.
Die meisten Klebstoffe enthalten Polyäthylen al solches oder dessen Mischpolymerisate.
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Nachfolgend werden zwei Beispiele fur du erfindungsgemäße Verfahren
gegeben.
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Beispiel I Von zwei Filmbahnen, die aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyesterfilm
mit darauf aufgetragenen Polyäthylen-Klebstoff bestehen, werden zwei Filmstreifen
ausgeschnitten. Die Filmstreifen werden in Sinne der Erfindung in einer in Längsrichtung
senkrechten Weise zueinander ausgeschnitten und dann in ihren Dimensionen zueinander
ausgerichtet. Dann werden die Filmstreifen durch Wärmeeinwirkung zusammengeheftet
und genügend Raum gelassen zum Einschieben eines Gegenstandes.
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Die Filmstücke bestehen hier aus einer Bodenschicht aus Polyäthylen
von etwa 0,15 mm Dicke und einer Oberschicht aus Polyäthylenterephthalat von etwa
0,12 mm Dicke. Die Filmstücke werden so durch Wärmeeinwirknng zusammengeheftet,
daß die Polyäthylen-Schicht jeweils auf der Innenseite des Beutels zu liegen kommt.
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Anschließend wird dann eine Karte in diesen Beutel eingeschoben und
so ein Schichtstoff gebildet. In diesem Beispiel war auf der Karte ein Indentifizierrungsfoto
aufgebracht. Die Karte selbst war etwa 0,2 bis 0,3 mm dick und es entstand damit
ein Schichtstoff von einer Gesamtdicke zwischen etwa 0,75 und 0,5 um, was in normalen
Grenzen liegt.
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Die Filutasche mit der darin enthaltenen Karte wurde dann in eine
Beschichtungsmaschine eingebracht und der Einwirkung von Druckrollen ausgesetzt
und auf eine Temperatur von etwa 130 bis 170° Celsius erwärmt, sodaß das Polyäthylen
schmilzt. Anschließend wurde der Schichtstoff durch Federdruckrollen hindurchgeführt
und so die Beschichtung abgeschlossen.
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Beispiel II Bei diese Beispiel wurde abweichend von des Beispiel
I auf dem Filmträger aus Terephthalsäure-Äthylenglykol-Polyester ein hochmolekulares
Äthylen-Acrylsäure-Äthylester-Mischpolymerisat als Klebstoff aufgetragen.
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Ansonsten wurden auch hier wieder die FilmstUoke in der oben beschriebenen
Weise zueinander ausgerichtet.
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Auch die damit beschichtete Karte verzog sich nicht mehr.
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Die Karte wurde anschließend bezüglich des Verziehens untersucht und
es wurde festgestellt, daß keine Abweichungen größer als 0,4 mm auftraten. Dieses
gute Ergebnis muß mit den nach den bisherigen Verfahren hergestellten Karten verglichen
werden, bei denen Verziehungen bis 6 m beobachtet werden konnten. Bei den bekannten
Verfahren wurden nämlich die Filmstücke nicht beztiglich ihrer Längsorientierung
senkrecht zueinander ausgeschnitten, was das Wesen der Erfindung ausmacht.
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Patentansprüche