DE4242210C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kaschieren von Schichten von Identifikationskarten u. dgl. - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Kaschieren von Schichten von Identifikationskarten u. dgl.Info
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Kaschie
ren von Schichten aus mindestens zum Teil thermoplasti
schen Folien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und
einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Bei einer Formvorrichtung, bei welcher Gase oder Dämpfe
bildende Materialien verpreßt werden, ist es bekannt,
den aus Stempeln gebildeten Formbereich abzudichten und
unter Vakuumeinfluß zu bringen, so daß es möglich ist,
aus dem zu formenden Werkstoff vor dessen Erhärtung
eingeschlossene Luftbläschen oder ähnliche volatile
Gase noch abzuführen, bevor der Vulkanisierschritt
beendet ist. Die Bewegung der Preßbacken selbst erfolgt
in üblicher Weise beispielsweise durch pneumatische
oder hydraulische Arbeitszylinder (US 42 04 822).
Ferner wird bei einer bekannten Preßvorrichtung für die
Herstellung von Identifikationskarten
(EP 00 13 557 A2) auf den eingelegten Rohling
von zwei beheizten Platten, also beidseitig eine Wärme-
sowie Druckeinwirkung ausgeübt. Anschließend wird die
Heizwirkung abgeschaltet, so daß nach Abkühlung die
fertige Identifikationskarte aus der Preßvorrichtung
entnommen werden kann.
Aus dieser Veröffentlichung ist bekannt, die Preßplatten
als gekühlte Stützplatten auszubilden und diesen als
Heizelement eine flächenhafte Heizwiderstandsschicht
vorzuschalten, wobei die Heizwiderstandsschicht den
zu kaschierenden Schichten unmittelbar zugewandt ist
und gegen die gekühlten Stützplatten durch eine Iso
lierschicht thermisch abgeschirmt wird.
Die Problematik bei sämtlichen bisher bekannten Ka
schiervorrichtungen besteht darin, daß der Herstellungs
zyklus in zwei physikalisch nicht unterschiedene Teilzyklen zer
fällt, nämlich das anfängliche, möglichst sprunghafte
Einbringen von Wärme, damit die Kaschiertemperatur der
miteinander zu verbindenden Schichten der Identifika
tionskarte, wie sie im folgenden lediglich noch ge
nannt wird, erreicht wird, und ein anschließender Ab
kühlzyklus, der durch Abschalten der Heizelemente ein
geleitet wird, bei dem es sich aber verbietet, die
Preßvorrichtung schon zu öffnen und den verschweißten
Kartenrohling zu entnehmen, da dieser noch zu wenig
mechanische Stabilität aufweist.
Es ist daher wünschenswert, auf den in der Preßvor
richtung befindlichen Rohling bzw. anfänglich auf den
eingelegten Schichtverbund zunächst eine Erwärmungs-
und anschließend eine Abkühlphase zur Einwirkung zu
bringen, wobei die sich zwischen der flächenhaften Fo
lienheizschicht und der zumeist ausdrücklich noch ge
kühlten Preßplatte befindliche Isolierschicht zwei ge
gensätzliche Aufgaben zu erfüllen hat, denen sie glei
chermaßen schlecht gerecht wird, nämlich in der Erwär
mungsphase die von dem Heizelement ausgestrahlte oder
aufgebrachte Wärmemenge möglichst vollständig von den
angrenzenden Kühlplatten fernzuhalten und auf die zu
kaschierenden Schichten aufzuleiten und andererseits
während der Abkühlphase nach dem Abschalten der Hei
zung den vorher unterdrückten Wärmeabfluß möglichst
schnell und umfassend zu ermöglichen, und zwar genau
in der Richtung zu den gekühlten Stützplatten, in wel
cher in der vorherigen Heizphase ein Wärmeabfluß sozu
sagen verboten war.
Wird daher diese "Isolierschicht" im hohen Maße ther
misch isolierend ausgelegt, so erzielt man eine gute
Wärmeeinwirkung und eine nicht zufriedenstellende Rück
kühlwirkung, während bei einem gut wärmeleitenden Ma
terial der "Isolierschicht" bei guter Rückkühlung die
anfängliche Wärmeisolierung leidet.
Diese Problematik ist auch in der aus der europäischen
EP 01 54 970 A2 bekannten Kaschiervorrichtung
zur Herstellung von Identifikationskarten erkannt wor
den, in der versucht wird, durch eine entsprechend ge
zielt bemessene Zeitsteuerung die stets auftretenden
Probleme in einen beherrschbaren Rahmen zu verlagern.
Dennoch ist nicht zu verhindern, daß mit einem ver
gleichsweisen langen Gesamtzyklus (Erwärmung und nach
folgende Abkühlung) gerechnet werden muß, der praxis
gerecht stets zwischen einer halben und mehreren Minu
ten liegt, bei dennoch erheblichen Wärmeverlusten.
Ferner ist es in einem anderen Zusammenhang, nämlich
zur Herstellung von dünnen, thermoplastischen Kunst
harzfolien bekannt (US 47 52 204), einen aus ent
sprechendem Kunstharz bestehenden Harzblockrohling zwi
schen einem Paar aufgeheizter Preßplatten zu erhitzen
und gleichzeitig durch ausgeübten Preßdruck in seinen
Dimensionen erheblich zu verformen, nämlich zu einer
Folie breitzudrücken.
Zu diesem Zweck besteht ein entsprechendes Preßwerk
zeug aus zwei aufeinandergerichteten Preßbacken, in
denen jeweils beidseitig durch Federwirkung im Abstand
zu angrenzenden Kühlblöcken gehaltene Preßflächen ange
ordnet sind, die den einzulegenden Kunstharzblock zwi
schen sich aufnehmen.
Da erkannt worden ist, daß man nicht gleichzeitig Küh
len und Heizen kann, wird bei zu den Kühlblöcken im
Abstand gehaltenen Preßflächen zwischen diese zunächst
von einer anderen Stelle ein Heizelement eingebracht,
welches die Preßflächen beidseitig erwärmt. Sobald ein
hinreichender Erwärmungszustand erreicht worden ist,
wobei die eingebrachte Wärmemenge durch den zunächst
noch eingehaltenen Abstand zu den angrenzenden Kühl
blöcken an einem Abfließen gehindert wird, wird das
Heizelement wieder entnommen und der zu verformende
Kunstharzblock eingelegt. Anschließend fahren dann die
Preßstempel aufeinander zu, die beheizten Druckflächen
werden gleichzeitig bei Zurückweichen entsprechender
Vorspannungsfedern gegen die Kühlbleche und gegen den
eingelegten Kunstharzblock gepreßt, so daß bei diesem
Verformungsschritt, und hierauf kommt es allein ent
scheidend an, die eingebrachte Wärme sowohl auf den
Rohling zu übertragen als auch gleichzeitig über die
Kühlblöcke abgeführt wird. Ein solches Verfahren mag
für die Folienherstellung aus thermoplastischem Kunst
harz geeignet sein, ist jedoch für die Herstellung eines
Laminatverbunds für Identifikationskarten u. dgl. des
halb unbrauchbar, weil an der eigentlichen Problematik
der gleichzeitigen Wärmezuführung und -abführung im
Moment der Bearbeitung, also der Wärme- und Druckaus
übung auf den Rohling, nichts geändert wird.
In ähnlicher Weise wird bei einem ebenfalls gattungs
fremden, bekannten Verfahren zur Herstellung von Sand
wichpaneelen unter Verwendung von Halbzeugen aus Hoch
leistungsverbundwerkstoffen mit polymeren Matrizes ge
arbeitet (DE 39 10 021 A1). Solche Sandwichelemente
umfassen einen innenliegenden Wabenwerkstoff beispiels
weise aus Aluminium, Kunststoff oder imprägniertem Pa
pier, auf welchen Decklaminate in Form von Polyme
ren aufgebracht werden. Zu diesem Zweck wird das zu
geschnittene Halbzeug aus polymeren Decklagen und dem
Kernmaterial zwischen zwei Blechen druckfrei durch eine
Widerstandsheizung zunächst erwärmt, wobei auf beidsei
tige Heizbleche zunächst über Druckfedern und Isolato
ren nur ein so hinreichender Druck ausgeübt wird, daß
sich ein hinreichend guter Wärmeübergang von den Heiz
blechen zum Halbzeug ergibt.
Erst nach Erreichen der Verarbeitungstemperatur fahren
äußere gekühlte Preßplatten auf die beidseitigen Heiz
bleche und das zwischen diese eingelegte und in der
Zwischenzeit erwärmte Halbzeug zu, verpressen in dieser
Phase das Kernmaterial und verbinden dieses mit den
erwärmten Deckschichten bei gleichzeitiger Wärmeabfuhr
von den Heizblechen zu den gekühlten Werkzeugplatten.
Dabei ist davon auszugehen, daß bei der praktischen
Realisierung die Kühlwirkung notwendigerweise schon
vor dem Aufbringen des erforderlichen Preßdrucks für
den Verformvorgang einsetzt, da der Preßdruck erst dann
aufgebracht werden kann, wenn die gekühlten Preßplatten
vollständig an den extrem dünnen Heizblechen zur Anlage
gelangt sind, so daß auch bei diesem bekannten Verfahren
mindestens gleichzeitig gekühlt und verformt wird.
Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, durch sichere
Beherrschung eines Bewegungsablaufs im Preßstempelbe
reich den Kaschiervorgang einerseits zu vereinfachen,
andererseits eine besonders hohe Qualität des herge
stellten Erzeugnisses zu gewährleisten.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bzw. des Unteranspruchs 8 und hat den
Vorteil, daß jedenfalls zur Erzeugung des erforderli
chen Preßdrucks in der Heizphase, also dem ersten Teil-
Zyklus des Herstellungsvorgangs, an welchen sich als
zweiter Teilzyklus dann eine Kühlphase anschließt, den
Raum zwischen den Preßplatten bzw., allgemeiner ausge
drückt den Raum, der den Rohling zum Kaschiervorgang
aufnimmt, gezielt unter Vakuumeinfluß zu bringen, so
daß mindestens auf einer Seite der Preßstempel ein be
weglich gelagerter Preßplattenverbund mit starkem,
gleichzeitig aber auch gleichmäßigem Druck auf eine
gegenüberliegende Preßfläche gezogen wird.
Durch eine entsprechende periphere Abdichtung, bei
spielsweise also Anbringen einer Dichtlippe an ledig
lich einem der am Preßvorgang beteiligten Platten läßt
sich so beim Schließen des Preßwerkzeugs problemlos
eine Abdichtung des Preßraums herstellen, so daß gleich
zeitig mit Beginn der Heizphase durch Vakuumbeaufschla
gung mindestens ein beweglich gelagerter Preßplattenver
bund zur festen kräftigen Anlage an den Gegenpreßplat
tenverbund gelangt, wodurch das zu kaschierende Gut
zwischen beiden Stempeln gleichzeitig der gewünschten
Wärme- und Druckeinwirkung ausgesetzt wird.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in einer Aus
gestaltung das ohnehin vorhandene Vakuum ergänzend noch
dazu verwendet wird, beim Übergang auf die Kühlphase
bei gleichzeitigem Abschalten der Heizung an den bis
her geheizten Preßplattenverbund, mindestens auf einer
Seite an den Verbund Kühlblöcke heranzufahren,
so daß eine sehr schnelle und wiederum gleichmäßige
Abkühlung auf die Entnahmetemperatur erreicht wird.
Durch die separate Beaufschlagung mit Kühlkörpern erst
zu Beginn des Kühlteilzyklus gelingt es auch, die Küh
lung des fertig kaschierten Erzeugnisses schnell und
gleichmäßig durchzuführen, so daß sich praktisch keine
Unterschiede zwischen einem Randbereich und dem Mit
tenbereich des fertig kaschierten Erzeugnisses ergeben,
sondern dieses von gleichmäßig hohem Qualitätsstandard
ist.
Darüber hinaus sichert die Vakuumzuführung, wodurch
unter Verzicht auf sonstige mechanische, üblicherweise
motorisch angetriebene Mittel der erforderlich hohe
Preßdruck erzeugt wird, gleichzeitig auch noch,
sozusagen durch einen Nebeneffekt, ein besonders
einwandfreies Aussehen des fertig kaschierten Erzeugnis
ses, was insbesondere bei Hochglanzkaschierungen
zur Geltung kommt, indem nämlich durch das Vakuum
aus dem stets aus mehreren Laminatschichten bestehen
den Rohling jegliche Lufteinschlüsse, nämlich soge
nannte bubbles entfernt, abgesaugt oder sonstwie zum
Verschwinden gebracht werden, so daß die Schichten,
auch im inneren Bereich ohne trennende Luftschichten
aufeinanderliegen und auch äußere Hochglanzschichten
das Erzeugnis einwandfrei kaschieren.
Abgesehen von der erforderlichen Vakuumerzeugung,
die aber im industriellen Bereich häufig schon vorliegt
oder problemlos mit Hilfe von Venturidüsen bei vorhande
nen Luftdruckanschlüssen realisiert werden kann,
benötigt daher ein solches Kaschierverfahren auch
keine weiteren motorischen Antriebe mehr, wie dies
bisher zur Erzeugung der festen Preßdrücke zwischen
den Stempeln, beispielsweise mittels eines Spindeltriebs,
erforderlich gewesen ist.
Hierdurch vereinfacht sich der Grundaufbau eines Ka
schiergeräts drastisch, denn es ist möglich, im Über
gang zur Heizphase auch die, falls gewünscht, auch
beiderseitig, zunächst im Abstand zu dem jeweiligen
Preßplattenverbund gehaltenen Kühlblöcke durch Ausdeh
nung des Vakuumeinflusses auch auf diese schnell und
zur sicheren Anlage heranzufahren, so daß der ganze
Kaschierzyklus durch einfache Ansteuerung einiger
weniger Ventile möglich ist.
Alternativ ist es auch möglich, die Kühlblöcke an
den jeweiligen Preßplattenverbund durch Einwirkung
äußerer Druckluft zur besonders festen Anlage zu brin
gen, falls sich Probleme bei der Ausdehnung des Va
kuums ergeben sollten.
Der Erfindung gelingt daher ein entscheidender Schritt
zur Herstellung einwandfrei kaschierter Erzeugnisse,
also Identifikationskarten, Ausweise u. dgl. im schnel
len Ablauf mit geringem Einsatz an Mitteln und daher
auch Kosten bei besonders einwandfreiem Enderzeugnis,
was allein schon durch die Vakuumwirkung gewährleistet
ist.
Die Effizienz der Heizung erhöht sich entscheidend,
da praktisch keine Wärmeverluste mehr auftreten, so
daß der Plastifizierungs- und Verschmelzungsvorgang
mit einem steilen Temperaturanstieg beginnt und nach
kurzer Einwirkungsdauer beendet ist, wobei in gleicher
Weise die Kühlwirkung entscheidend verbessert wird,
da der Abfluß der am Ende des Erwärmungs-Teilzyklus
vorhandenen Wärmemenge behinderungsfrei vor sich geht,
wobei ferner gleichzeitig auch noch eine zusätzliche
gesteuerte Kühlwirkung, z. B. durch ergänzenden Einfluß
von Peltierelementen, möglich ist.
Durch weitere, auch in den Unteransprüchen aufgeführte
Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbes
serungen der Erfindung möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematisiertem Querschnitt eine mögliche
Ausführungsform von oberem und unterem Stempel
eines Kaschierungszwecken dienenden Preßwerkzeugs;
Fig. 2 zeigt zum besseren Verständnis in perspektivi
scher Darstellung lediglich einen bevorzugten
Aufbau eines der Stempel, beispielsweise des
unteren Stempels;
Fig. 3 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer
oberen Stempelausbildung, ebenfalls in perspekti
vischer Form.
Der Grundgedanke besteht darin, Kaschiervorgänge bei
aus einem Laminat bestehenden Erzeugnissen für die
Herstellung von Identifikationskarten, Kreditkarten,
Ausweisen u. dgl. dadurch zu vereinfachen, daß der
erforderliche Preßdruck beim Kaschieren durch Vakuum
einfluß erzeugt wird, bei gleichzeitig einwirkender
Heizwirkung, wodurch es gelingt, die am Preßvorgang
beteiligten Platten (Preßplattenverbund) fest und
mit erheblicher Druckkraft aufeinander zu pressen
und durch eine gleichzeitige Heizwirkung den Kaschier
vorgang durchzuführen, wobei aufgrund des Vakuums
im Bereich des Raums, der den eingeführten Rohling
aufnimmt, dieser gleichzeitig, in einer Art Nebeneffekt
wirkung, im hohen Maße günstig beeinflußt wird durch
Entfernen von Luftblasen oder -einschlüssen, sogenann
ten bubbles, hierdurch geglättet wird und insbesondere
bei Hochglanzkaschierungen eine besonders einwandfreie
Oberfläche erhält.
Ein ergänzendes Merkmal kann dann noch darin bestehen,
daß eine strenge Zweiteilung des Kaschiervorgangs
in einer Heizphase ohne jede Kühlwirkung und in eine
sich daran anschließende Kühlphase ohne jede Heizwirkung,
jedoch durch zusätzlich an den Preßplattenverbund
herangefahrene Kühlblöcke erfolgt, was sowohl
zu einem schnellen einwandfreien Arbeitsablauf als
auch zu einem verbesserten Aussehen des hergestellten
Erzeugnisses beiträgt.
In den Fig. 1-3 ist das Preßwerkzeug mit 10; ein
oberer Stempel mit 11a und ein unterer Stempel mit
11b bezeichnet.
Der Aufbau des oberen Stempels ist vergleichsweise
einfach realisiert, obwohl es sich versteht, daß auch
der obere Stempel so ausgebildet sein kann, wie weiter
unten mit Bezug auf den unteren Stempel 11b erläutert.
Jedenfalls umfaßt bei dem dargestellten Ausführungs
beispiel der obere Stempel - siehe auch Fig. 3 - eine
unmittelbar der eingelegten zu kaschierenden Laminat
schichtung 12 zugewandte, bevorzugt metallische Preß
platte 13, die wiederum bevorzugt aus einem geeigne
ten sehr harten Material, beispielsweise Hartmessing
besteht, welches verzinntvernickelt sein kann. An
eine solche Preßplatte 13 mit beispielsweisen Dicken
abmessungen von 0,3 mm schließt sich eine auch bei
konventionellen Geräten üblicherweise eingesetzte
flächenhafte Heizfolie 14 an, deren Dicke beispiels
weise nicht größer als 0,1 mm sein kann, wobei es
sich hier wie auch für alle anderen Maßangaben ver
steht, daß diese lediglich einem besseren Verständnis
dienen und die Erfindung nicht einschränken.
Schließlich kann hinter der Heizfolie 14 noch eine
Druckausgleichsschicht 15 aus beliebig geeignetem
Material, bevorzugt Kunststoff und wiederum bevorzugt
Polyacrylschicht mit einer Dicke von beispielsweise
0,3 mm angeordnet sein.
An diese Druckausgleichsschicht können sich noch wei
tere Schichten, Platten oder Blöcke anschließen, die
beispielsweise auch deshalb sinnvoll sind, um bei
bestehenden Kaschiergeräten, die für den Stempelbe
reich einen vorgegebenen Abstand aufweisen, die entspre
chende Ausführungsform einbauen zu können. Diese Schich
ten oder Blöcke bilden dann Abstandsausgleichsschich
ten. Dabei kann an die Druckausgleichsschicht 15 (für
den Kaschiervorgang) zunächst eine weitere, einen
thermischen Isolator bildende Wärmedämmschicht 16
angesetzt sein, die sicherstellt, daß von der Flächen
heizfolie 14 erzeugte Wärme jedenfalls nicht in dieser
Richtung, und insoweit ungenutzt, abfließen kann.
Eine Kühlung braucht für den Bereich des oberen Preß
stempels 11a nicht unbedingt vorgesehen zu sein, und
daher grenzt die Wärmedämmschicht 16 über einen weiteren,
vorzugsweise ebenfalls thermisch isolierenden Zwischen
block 16a an eine üblicherweise vorhandene obere Wippen
konstruktion 16b des Kaschiergeräts an, wodurch sich
der Aufbau des oberen Stempels vervollständigt; durch
den Wippenaufbau läßt sich der Raum zwischen den Preß
stempeln oder Preßverbänden auch schließen.
Aus der Darstellung der Fig. 3 läßt sich ferner erkennen,
daß die unmittelbar den zu kaschierenden Laminatschich
ten zugewandte Preßplatte 13 konstruktiv so ausgelegt
ist, daß die Hartmessingplatte 13a von einem Träger
rahmen 13b, bevorzugt Epoxy-Rahmen mit gleicher Dicke,
umgeben ist; das gleiche trifft für die Heizfolie
14 zu, die von einem entsprechenden Trägerrahmen (in
Fig. 3 nicht erkennbar) gehalten und umgeben ist.
Hier wie auch hinsichtlich des Schichtaufbaus des
anderen Stempels können und sind mit Vorzug die einzel
nen Schichten durch beidseitig klebende Folien mit
einander verbunden, die extrem dünn sein können und
beispielsweise eine Dicke von lediglich 0,002 mm auf
weisen.
Der untere Preßstempel 11a (siehe Fig. 1 und 2) ist
insofern in seinem Aufbau umfangreicher ausgebildet,
als bei diesem, was natürlich lediglich das vorliegende
Ausführungsbeispiel betrifft, eine relative Beweg
lichkeit der einzelnen eine Wärme- bzw. eine Kühlwirkung
erzeugenden Schichtkomponenten (Preßverbund) reali
siert ist.
Zunächst umfaßt der untere bzw. allgemein der eine
Relativbewegung seiner Komponenten ermöglichende Preß
stempel 11b ebenfalls eine unmittelbar dem zu kaschie
renden Erzeugnis oder Rohling 12 zugewandte Preßplatte
13′, die aus einem geeigneten Metall, beispielsweise
verzinntvernickeltem Hartmessing bestehen kann und
von einem (Epoxy)Rahmen 13a′ umgeben ist.
Nach unten, also zur gegenüber den zu kaschierenden
Laminatschichten oder Rohling 12 abgewandten Seite
der Preßplatte schließt sich bzw. kann sich auch hier
eine Flächenheizfolienschicht 14′ anschließen, wobei,
im wesentlichen aus Stabilitätsgründen noch eine wei
tere Stützschicht oder Stützplatte 17 vorgesehen ist,
die jedenfalls aus einem sehr gut wärmeleitenden Ma
terial wie ebenfalls Messing bestehen kann (siehe
auch Fig. 2).
Die Preßplatte kann dabei eine Dicke von 0,3 mm, die
Flächenheizfolie eine Dicke von 0,1 mm und die Stütz
platte 17 eine Dicke von 0,3 - 0,5 mm aufweisen.
Diese Schichtung ist z. B. mittels seitlicher Verstif
tung, wozu beispielsweise Nylonstifte 18a, 18b vorge
sehen sein können, in seitlichen Führungsblöcken 19a,
19b gehalten, die ihrerseits über beispielsweise vier
Schrauben 20 lose mit einem unteren, für sich gesehen
bei solchen Kaschiergeräten bekannten Kühlblock 21
verbunden sein können, der beispielsweise auch Kühl
rippen, wie bei 21b angedeutet, zur hier bevorzugt
eingesetzten Ventilatorluftkühlung aufweisen kann.
Es ist aber auch bei der Lagerung des beweglichen
Preßplattenverbunds, der hier in Verbindung mit dem
unteren Stempel gezeigt ist, möglich, auf eine der
losen Lagerungen (also über die Nylonstifte 18a, 18b
bzw. über die Verschraubungen 20) zu verzichten, d. h.
nur einige dieser Möglichkeiten zu wählen oder ergän
zend den jeweiligen Verbund aus Preßplatte, Heizfolie,
Stützplatte u. dgl. unter Federvorspannung nach oben
zu drücken, wobei randseitig Vorspannungsfedermittel
angeordnet werden können. Vorteilhaft ist hierbei
die Heranziehung der Befestigungsmittel 20, also der
Schrauben, indem man diese z. B. in den Bohrungen der
beidseitigen Führungsblöcke koaxial zu Vorspannungs
federn lagert, die den Preßverbund aus 13′, 14′ und
17 hochdrücken.
Diese federvorgespannte Lagerung trägt dann gleich
zeitig zur erforderlichen Abdichtung des Preßraums
bei, wozu dann lediglich noch der Preßraum, beispiels
weise und üblicherweise durch Herunterklappen des
oberen Stempels (über eine Wippenkonstruktion) ge
schlossen zu werden braucht.
Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß eine Abdichtung des
Preßraums, also des Raums zwischen den beiden Preß
verbunden, die den Rohling zwischen sich aufnehmen,
in einfacher Weise dadurch erfolgen kann, daß man
umlaufend um die beispielsweise untere Preßplatte
13′ eine Dichtlippe 22 anordnet, die sich beim Herun
terklappen des oberen Stempels an die entsprechende,
umlaufende Gegenfläche 22′ des oberen Stempels (vgl.
Fig. 3) anlegt.
Über geeignete, in den Figuren nicht im einzelnen
dargestellte Mittel, beispielsweise einfache Durchlaß
bohrungen kann dann in den Preßraum Vakuum über ent
sprechend angeordnete Schlauchverbindungen eingeführt
werden. Durch die umlaufende (Lippen)Dichtung 22 bzw.
jede andere geeignete Dichtung, die den Bereich des
Preßraums oder auch beider Stempel gegen die Umgebung
abdichtet, ergibt sich über die beiden Preßverbunde
auf den Rohling eine starke Preßwirkung bei entspre
chender gleichzeitiger Wärmezuführung.
Zwischen der Preßplatte 13′ bzw. der beim dargestell
ten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 zu Stabilitätszwecken
vorgesehenen unteren Stützplatte 17 und einem
Kühlblockbereich liegt im Ausgangszustand bzw. auch
während des Kaschiervorgangs ein Abstand A vor, der
erst nach Beendigung der Heizphase überwunden wird.
Der Kühlblock kann aus einem Hauptkörper 21 und einem
an diesen angesetzten, mit der unteren Stützplatte
17 in unmittelbaren Kontakt gelangenden Ansatz 21a
gebildet sein, der beispielsweise auch einstückig
mit dem Kühlblock 21 verbunden sein kann oder als separate
Kühlkörperplatte mit dem Kühlblock 21 in gut wärmelei
tender Verbindung steht, beispielsweise wie in Fig.
2 gezeigt bei flächiger Anlage mit diesem verschraubt
ist.
Ist also während der Heizphase der Kühlblock 21, 21a
im Abstand zum Preßplattenverbund gehalten, der seiner
seits durch bei geschlossenem oberen Stempel durch
die Vakuumwirkung mit starker Druckkraft zur Durchfüh
rung des Kaschierungsvorgangs am oberen Preßplattenver
bund anliegt, wird anschließend im Übergang zur Kühl
phase die Heizung abgeschaltet und der Abstand A über
wunden, so daß sich nunmehr eine gut wärmeleitende
Anlage an die Stützplatte 17 aus Messing ergibt. Es
gelingt daher, im Übergang zur Kühlphase die im Ka
schierungsbereich vorhandene Wärmemenge praktisch
schlagartig abzuführen, wobei es keinen Unterschied
macht, wenn wie beispielsweise beim dargestellten
Ausführungsbeispiel der obere Preßstempel 11a zu diesen
Vorgängen praktisch nichts beiträgt.
Die Grundfunktion läuft daher so ab, daß nach Einlegen
der zu kaschierenden Laminatschichten und Schließen
der Aufnahmeöffnung die Abdichtung des Preßraums erzielt
wird, woraufhin gleichzeitig durch Stromzuführung
zu den Flächenheizfolien 14, 14′ und Vakuumzuführung
in den Preßraum die Heizphase eingeleitet wird.
Dabei versteht es sich, daß die Kühlung des Kühlblocks selbst
nicht auf die jeweils ablaufenden Heiz- und Kühlphasen
abgestimmt sein muß; durch eine ständige Kühlung des
Kühlblocks 21, etwa mit zugeblasener Umgebungsluft,
ergibt sich ein einwandfreies Gleichgewicht im thermi
schen Haushalt des Geräts, da die eigentlichen Heiz-
und Kühlphasen durch die Relativbewegung der Preßstempel
komponenten realisiert werden.
Es kann sinnvoll sein, den Preßverbund des unteren
Preßstempels, also bestehend aus Preßplatte 13′, Flä
chenheizfolie 14′ und der (Messing) Stützplatte 17
gegen die Umgebung thermisch zu isolieren, so daß
neben der Nylonstiftfixierung auch an den unteren
Auflageflächen der Stützplatte 17 in der U-Ausnehmung
der seitlichen Führungsblöcke 19a, 19b noch thermische
Isolatoren 25, beispielsweise Epoxyschichten oder
-streifen angeordnet sein können.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung besteht darin,
daß zur wirkungsvollen Verstärkung der von Kühlblock
21 und Kühlkörper 21′ auf den Preßzonenbereich ausge
übten Kältewirkung an beliebiger Stelle, vorzugsweise
im Übergangsbereich zwischen Kühlblock 21 und Kühlkör
per 21′ Peltier-Elemente oder sonstige, eine Kühlung
des Kühlkörpers 21a bewirkende Komponenten angeordnet
sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden
Peltier-Elemente 26 verwendet, deren kalte Seiten
K auf den Kühlkörper 21a gerichtet sind, während die
warme Seite W im Kühlblock 21 beispielsweise eingebet
tet sein kann zur besseren Wärmeabführung. Auf diese
Weise ist es leicht möglich, dem Kühlkörper 21a eine
konstante Temperatur zu verleihen, wobei hier auch
noch Regelungen eingreifen können, die eine entspre
chende Strombeaufschlagung des oder der vorgesehenen
Peltier-Elemente 26 nur dann vornehmen, wenn die Tempe
ratur des Kühlkörpers 21a von einer vorgegebenen Ziel
temperatur abweicht, die beispielsweise bei 35° liegen
kann.
Wenn sich das Peltier-Element 28 nicht über die gesamte
Berührungsfläche zwischen Kühlblock 21 und Kühlkörper
21a erstreckt, ist es sinnvoll, zwischen die restli
chen Flächen, in der Zeichnung beidseitig oder all
seitig zum Peltier-Element 26 noch thermische Isola
toren 27 anzuordnen, die wiederum Epoxyschichten bzw.,
wie in Fig. 4 gezeigt, ein Epoxyrahmen sein können.
Hierdurch wird ein Kurzschluß der Peltier-Elementwir
kung vermieden.
Die lose Führung der beidseitigen Führungsblöcke 19a,
19b zum bzw. im Kühlblock 21 mit Hilfe der Verschrau
bungen 20 ist deshalb sinnvoll, damit der Kühlblock
21 relativ zu dem mit den Führungsblöcken verstifte
ten Verbund aus Preßplatte 13 und Stützplatte 17 eine
Bewegung durchführen kann.
Es ist daher möglich, mindestens die Heizphase ohne
mechanisch einwirkende Kräfte, nämlich durch eine
Vakuumzuführung zu realisieren, wobei in vorteilhaf
ter Ausgestaltung im Übergang zur Kühlphase auch das
Heranfahren, falls gewünscht auch das beidseitige
Heranfahren, der Kühlblöcke an den jeweiligen Preßplat
tenverbund ebenfalls durch pneumatische Einwirkung
realisiert werden kann, indem man entweder den Vakuum
einfluß weiter nach unten in den Kühlblockbereich
öffnet, der dann gegenüber der Umgebung ebenfalls
durch einfache umlaufende Dichtungen u. dgl. noch
abgedichtet ist, oder man preßt die Kühlblöcke mittels
zugeführter Druckluft an den jeweiligen Preßplattenver
bund heran.
Um den zweiten Bewegungsablauf pneumatisch durchführen
zu können, werden im Moment des Übergangs von der
Heizphase zur Kühlphase Ventile angesteuert, die den
Vakuumbereich innerhalb des Preßraums nach unten bzw.
auch nach oben öffnen, so daß auch die Kühlkörper
noch angesaugt werden, jedenfalls in eine hinreichend
feste Kontaktanlage zu den Preßplattenverbunden gelan
gen, so daß der gewünschte schnelle Wärmeabfluß möglich
ist, ohne daß mit mechanischen Zusatzkräften gearbeitet
zu werden braucht.
Alternativ kann man aber auch von außen auf den minde
stens unteren, gegebenenfalls auch beidseitigen Kühl
bereich im Preßwerkzeug einen pneumatischen Überdruck
(zusätzlich) ausüben, wobei in diesem Fall dann auch
ein höherer Druck erzeugt werden kann, verglichen
mit dem bei Vakuumeinwirkung maximal erreich
baren äußeren Atmosphärendruck.
Es ist aber auch möglich, im Übergang zum Kühlteil
zyklus die Kühlblöcke bzw. Kühlkörperplatten durch
Schwenkhebel, durch magnetische Einwirkung, durch
Erzeugung von Federkräften oder auch durch Einwir
kung sonstiger kombinierter Kräfte an den jeweiligen
Preßplattenverbund heranzuführen.
Abgesehen von den erforderlichen Abdichtmitteln, die
sich jedoch bei entsprechend hoher Vakuumerzeugung
sicher beherrschen lassen, ergibt sich durch die pneu
matische Steuerung der Preßplatten- und Kühlkörperkom
ponenten auch eine erhebliche Vereinfachung im Aufbau
eines solchen Kaschiergeräts, da eine Vielzahl von
Druckstegen, Vorspannungsfedern, Antriebsmotoren,
Getriebemittel u. dgl. entfallen können.
Schließlich ist es möglich, die Vakuumwirkung in der
Heizphase, falls gewünscht, zur Druckerhöhung ergänzend
durch Druckluftzuführung auf die jeweils rückwärtigen
Flächen der Preßverbunde zu unterstützen. Dies bietet
sich besonders dann an, wenn ohnehin Druckluft zur Ver
fügung steht. Es wird dann in den entsprechend abge
dichteten Zwischenraum zwischen den Preßverbunden und
den noch zurückgefahren gehaltenen Kühlblöcken ergänzend
Druckluft zugeführt.
Claims (12)
1. Verfahren zum Kaschieren von Schichten aus minde
stens zum Teil thermoplastischen Folien zur Her
stellung von Informationen und/oder Daten tragen
den Identifikationskarten, Scheckkarten, Auswei
sen, Kreditkarten u. dgl., mit einem üblicherweise
von beidseitigen Preßstempeln eines Preßwerkzeugs
gebildeten Preßraum, in welchen der Rohling einge
legt und unter gleichzeitiger Druck- und Wärme
einwirkung kaschiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der den Rohling (12) aufnehmende Preßraum
mindestens beim Schließen des oder der Preßstempel
(11a, 11b) gegenüber der Umgebung abgedichtet und
anschließend der zum Kaschieren erforderliche
Druck mittels Vakuum aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Preßdruckunterstützung in den abgedichte
ten Zwischenraum zwischen den Preßverbunden und
auf Abstand gehaltenen Kühlblöcken ergänzend
Druckluft einführbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß während der Heizphase eine Wärmeabfuhr dadurch
unterbunden wird, daß Kühlblöcke in einem vorgege
benen Abstand zu den am Kaschierschritt beteilig
ten Preß- und Heizkomponenten in dem (den) Preß
stempel(n) gehalten werden, worauf anschließend
beim Übergang von der Heizphase zur Kühlphase die
Heizwirkung abgeschaltet und gleichzeitig die Kühlblöcke
an die Preß- und Heizkomponenten herangefahren
werden, wodurch die Temperatur des in der Heizpha
se fertig kaschierten Erzeugnisses auf seine Ent
nahmetemperatur abgesenkt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Aufrechterhaltung der Vakuumeinwirkung und
gleichzeitiger entsprechener Abdichtung nach
außen im Übergang zur Kühlphase die Vakuumwirkung
auf den oder die Kühlblöcke ausgeweitet wird, so
daß diese sich an den jeweiligen zugeordneten
Preßplattenverbund thermisch leitend anlegen.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Übergang zur Kühlphase auf die im Abstand
zu den Preßverbunden gehaltenen Kühlblöcke äußere
Druckluft zur Einwirkung gebracht wird und diese
dadurch an die Preßverbunde herangefahren werden.
6. Vorrichtung zum Kaschieren von Schichten aus min
destens zum Teil thermoplastischen Folien zur
Herstellung von Informationen und/oder Daten tra
genden Identifikationskarten, Scheckkarten, Aus
weisen, Kreditkarten u. dgl., wobei von den Preß
stempeln eines Preßwerkzeugs, zwischen die der
Rohling eingelegt ist, innerhalb des so gebildeten
Preßraums eine Druck- und Wärmeeinwirkung auf den
Rohling ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Preßstempeln eine Dichtung vorgesehen
ist und die beiden Preßplattenverbunde bildenden
Preßstempel unter Vakuumeinfluß aufeinander preß
bar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß zusätzlich zum Preßplattenverbund Kühl
blöcke vorgesehen sind, die anfänglich im Abstand
zu dem Preßplattenverbund gelagert und im Übergang
zur Kühlphase an diese heranfahrbar ausgebildet
sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß Zufuhrmittel vorgesehen sind, durch
die das zwischen den Preßverbunden zur Einwirkung
gelangende Vakuum im Übergang zur Kühlphase auf
die angrenzenden, jedoch im Abstand gehaltenen
Kühlblöcke (21, 21a) durch Schaltmittel (Ventile)
ausgedehnt wird derart, daß die Kühlblöcke zur
thermischen Anlage an die zugeordneten Preßver
bunde gedrückt werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, daß im Übergang zur Kühl
phase die Heranführung der Kühlblöcke (21, 21a) an
den Preßplattenverbund durch Einwirkung von Druck
luft erfolgt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als peri
pher umlaufende Dichtlippe angeordnet ausgebildet
ist, so daß diese beim anfänglichen Schließen des
Preßraums, beispielsweise durch Herunterklappen
des oberen Stempels (11a) den Preßinnenraum gegen
über der Umgebung abdichtet.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Abdich
tung des Preßraums Dichtmittel vorgesehen sind,
die den Bereich zwischen Kühlblock und zugeord
netem Preßplattenverbund abdichten derart, daß bei
Ausdehnung des Vakuums zwischen den Preßplatten
verbunden auf den Kühlkörperbereich diese in der
Kühlphase an die Preßplattenverbunde angedrückt
werden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der
von dem oder den Kühlkörper(n) (21, 21a) ausge
übten Kühlwirkung ein Peltier-Element (26) vor
gesehen ist, dessen kalte Seite (K) an einer Kühl
blockerstreckung (21a) anliegt bzw. in diese
hineinragt und dessen warme Seite (W) in thermi
scher Leitwirkverbindung mit einem äußeren Kühl
block (21) steht, wobei nicht von Peltier-Elemen
ten (26) eingenommene Grenzflächen zwischen Kühl
körpererstreckung (21a) und Kühlblock (21) durch
einen thermischen Rückschluß der Peltier-Elemente
(26) verhindernde thermische Isolierplatten (27)
ausgefüllt sind.
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