DE69839153T2 - Härtbare deckschichtzusammensetzung und verfahren zur verwendung - Google Patents

Härtbare deckschichtzusammensetzung und verfahren zur verwendung Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich auf härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzungen, verwendbar in mehrschichtigen Polymerlaminaten wie beispielsweise Datenträger, und Verfahren zur Verwendung dieser Zusammensetzungen. Die Erfindung richtet sich auch auf für die Entwicklung mehrschichtiger polymerer Laminate mit den härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzungen der Erfindung verwendbare Vorrichtungen.
  • Polymerische Mehrschichtlaminate, wie beispielsweise Datenträger, sind bekannt und werden allgemein für Positionen wie beispielsweise Ausweise, Telefonkarten, Geldautomatenkarten, Kreditkarten und Betriebsausweise verwendet. Diese Typen von Laminaten enthalten typischerweise ein Polymersubstrat (beispielsweise eine oder mehrere Polyesterkernschichten), auf die mehrere Schichten oder Filme laminiert sind. Normalerweise besteht das Polymersubstrat aus einer steifen Polymerfolie und die multiplen Schichten bestehen aus flexiblen Schichten und/oder Filmen. In vielen dieser Typen von Prozessen werden häufig die Filme und/oder Schichten zu einem mehrschichtigen Film laminiert und solange gelagert, bis der mehrschichtige Film auf das Polymersubstrat laminiert wird.
  • Mindestens einer der Filme oder eine der Schichten in dem mehrschichtigen Film kann eine härtbare Zusammensetzung zur Erhöhung von Haltbarkeit, Stärke und Abnutzungsfestigkeit des Datenträgers sein oder enthalten. Typischerweise ist diese Zusammensetzung gehärtet, beispielsweise durch ultraviolette (UV) Strahlung. Allgemein kann die härtbare Zusammensetzung aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die ein polymerisierbares Monomer, ein polymerisches Bindemittel, einen Fotoinitiator und Zusätze wie Farbmittel und Weichmacher aufweist. Weichmacher vereinfachen im Allgemeinen die Bearbeitung und erhöhen die Flexibilität und Zähigkeit des Endproduktes.
  • Die härtbare Zusammensetzung wird traditionell zwischen zwei flexiblen Folien gelagert und laminiert, um so einen mehrschichtigen Film zu bilden. Wichtig ist das Fließverhalten der Zusammensetzung bei Raumtemperatur, während sie zwischen den Folien gelagert ist. Wenn die Zusammensetzung bei Raumtemperatur eine relativ hohe Fließfähigkeit aufweist oder die Zusammensetzungsschicht zu dick ist, dann neigt die Zusammensetzung dazu, während der Lagerung aus den flexiblen Folien herauszusickern. Dieses Heraussickern erschwert die Verwendung der mehrschichtigen Filme, weil hierdurch die aufgerollten Filme in der Rolle zusammenkleben können und somit vor und während der Verwendung schwerer zu handhaben sind.
  • Dieses Problem wird im U.S. Patent Nr. 4.293.635 , erteilt an Flint et al. am 6.10.1981, näher besprochen. Flint et al. legen eine fotopolymerisierbare Zusammensetzung offen, die in fotoresistenten Elementen verwendet wird und bei Raumtemperatur eine verminderte Fließfähigkeit aufweist. Die Zusammensetzung von Flint et al. hat ein relativ hohes Polymer-Monomer-Verhältnis (d. h. von mehr als 2:1 Gewichtanteilen), das dazu beiträgt, die Fließfähigkeit der Zusammensetzung bei Raumtemperatur zu vermindern. Durch dieses hohe Verhältnis können allerdings Material- und Verarbeitungskosten für das Endprodukt steigen. Außerdem kann die Notwendigkeit, eine relativ dicke Schicht (d. h. 0,003 cm) der Zusammensetzung in das fotoresistente Element einzuarbeiten, die Verarbeitungskosten und -zeit erhöhen.
  • In einigen Prozessen wird eine härtbare Zusammensetzung direkt auf eine Oberfläche eines bedruckten Polymersubstrats aufgebracht und nicht zwischen Folien in einen mehrschichtigen Film laminiert. Ein Beispiel eines Prozesses, bei dem eine UV-härtbare Zusammensetzung direkt auf ein Substrat aufgebracht wird, wird im U.S. Patent 5.302.438 offengelegt, erteilt am 12. April 1994 an Komamura et al. Komamura et al. legen ein Verfahren zur Herstellung eines bildtragenden Aufzeichnungselements offen, das eine thermoplastische Harzschicht und eine strahlungshärtende Zusammensetzung aufweist.
  • Ein weiteres Beispiel für einen Prozess, bei dem eine UV-härtbare Zusammensetzung direkt auf ein Substrat aufgebracht wird, wird im U.S. Patent 5.254.525 offengelegt, erteilt am 19. Oktober 1993 an Nakajima et al. Nakajima et al. legen eine Ausweiskarte offen, die mit einem UV-härtenden Harz beschichtet ist und zum Bildschutz eine UV-absorbierende Schicht unter dem Harz aufweist.
  • Das direkte Auftragen der Zusammensetzung auf das Substrat erfordert komplexere Maschinen als das Laminieren eines die Zusammensetzung aufweisenden mehrschichtigen Films auf das Polymersubstrat. Deshalb erfordern die Prozesse von Komamura et al. und Nakajima et al. anscheinend ziemlich komplexe Ausrüstung und qualifizierte Arbeitskräfte für die Herstellung ihres bildtragenden Aufzeichnungselements und der Ausweiskarte. Diese Prozesse erfordern es auch, dass ein Bediener direkt mit potenziell gefährlichen Chemikalien in Berührung kommt, was für eine Umgebung des Bürotyps nicht bevorzugt ist.
  • Bei vielen konventionellen Prozessen wird eine der im mehrschichtigen Film enthaltenen Folien herausgenommen, wodurch die härtbare Zusammensetzungsschicht vor der Laminierung des Films auf das Substrat freigelegt wird. Der mehrschichtige Film wird dann ohne eine flexible Folie auf das Substrat laminiert, wobei die freigelegte härtbare Zusammensetzungsschicht direkt auf eine Oberfläche des Polymersubstrats laminiert wird. Das Polymersubstrat, beispielsweise als Datenträger konfiguriert, kann auf einer oder mehreren seiner Oberflächen bedruckt sein, inklusive der Oberfläche, die direkt auf die härtbare Zusammensetzungsschicht laminiert wurde.
  • Wenn das Gerät eine Karte ist, dann identifiziert der Aufdruck normalerweise den Karteninhaber und/oder den Kartentyp. Der Aufdruck kann durch die in der Technik bekannten Thermosublimationsdruck- oder Thermotransferdruckverfahren aufgetragen werden. Nach Anbringung des Aufdrucks ist es wichtig, dass der Aufdruck während der Lebensdauer des Datenträgers nicht verwischt, verblasst oder rissig wird. Es wurde festgestellt, dass in der härtbaren Zusammensetzungsschicht enthaltene Weichmacher, die direkt auf eine bedruckte Oberfläche eines Polymersubstrats laminiert wird, den Aufdruck auf einem Polymersubstrat beschädigen und seine Qualität beeinträchtigen können. Diese Qualitätsbeeinträchtigung reduziert die Lebensdauer des Datenträgers. Es wurde festgestellt, dass durch Thermotransfer- und Thermosublimationsdruck bedruckte Oberflächen besonders anfällig für diesen Angriff und diesen Qualitätsverlust sind.
  • Es ist wünschenswert, einen stabilen und haltbaren Datenträger herzustellen, der verbesserte physikalische Eigenschaften aufweist wie beispielsweise Weichmacher- oder Chemiebeständigkeit, Haftfähigkeit und Abriebfestigkeit und/oder Flexibilität. Es ist auch wünschenswert, dass diese Geräte von einem ungeübten Endbenutzer in einer Büroum gebung mit Ausrüstung in Bürogröße hergestellt werden können. Außerdem ist es wünschenswert, dass der Bediener nicht signifikant gefährlichen Chemikalien ausgesetzt ist.
  • EP 0 405 582 , das nur für den Stand der Technik nach Artikel 54 (3) EPÜ gilt, diskutiert optisch lesbare Medien mit eingeprägter Information. Es existieren keine Darlegungen oder Vorschläge zu den erforderlichen Monomeren und/oder Oligomeren oder die daraus resultierenden gewünschten Eigenschaften.
  • EP 0 156 493 bezieht sich auf Urethan-/Acrylatoligomere, die mit einer Thiolverbindung quervernetzt sind. Diese Zusammensetzungen sind völlig verschieden von den beanspruchten.
  • US 4.356.253 bezieht sich auf einen bildgebenden Prozess. Weichmacher werden verwendet, um die Flexibilität zu verbessern, wenn die fotopolymerisierbare Zusammensetzung zu hart ist. Dies bedeutet keine Zusammensetzung von hatten und flexiblen Monomeren und/oder Oligomeren, um die Steifheit einer lichthärtbaren Beschichtung zu kontrollieren.
  • FR 2 370 771 legt eine lichthärtbare Zusammensetzung offen, die sechs ethoxylierte TMP-Acrylate mit 1–6 Ethoxy-Gruppen mit einem durchschnittlichen Ethoxylierungsgrad von 2,5–4 aufweist. Diese Kombination bietet ein reduziertes Viskositätsbindemittel, ohne die Eigenschaften des daraus resultierenden gehärteten Produktes nachteilig zu beeinflussen. Außerdem bietet ethoxyliertes TMPA mit einem durchschnittlichen Ethoxylierungsgrad von 2,5–4 eine „harte" polymerisierbare Zusammensetzung, wie auf der Seite 15 des Antrags erklärt wird. In scharfem Gegensatz dazu ermöglicht die beanspruchte Erfindung eine Variation der Eigenschaften des gehärteten Produktes, um durch die Kombination von „harten" und „flexiblen" polymerisierbaren Monomeren einen gewünschten Flexibilitätsgrad zu bieten.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bietet eine Deckbeschichtungs-Schicht in Übereinstimmung mit dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Deckbeschichtungs-Films in Übereinstimmung mit dem unabhängigen Anspruch 9. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
  • Die beanspruchte Erfindung kann anhand der nachfolgend beschriebenen Ausführungen einer Deckbeschichtungs-Schicht besser verstanden werden. Im Allgemeinen beschreiben die beschriebenen Ausführungen bevorzugte Ausführungen der Erfindung. Der aufmerksame Leser wird aber feststellen, dass einige Aspekte der beschriebenen Ausführungen über den Umfang der Ansprüche hinausgehen. Im Hinblick darauf, dass die beschriebenen Ausführungen tatsächlich über den Umfang der Ansprüche hinausgehen, sind die beschriebenen Ausführungen als zusätzliche Hintergrundinformation zu betrachten und stellen keine Definitionen der Erfindung per se dar. Dies gilt auch für die im Anschluss folgenden „Kurzbeschreibungen der Zeichnungen" und die „Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungen".
  • Die Erfindung betrifft eine härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzung, verwendbar, um eine Deckbeschichtungs-Schicht eines Datenträgers zu bilden. Ein Beispiel eines geeigneten Datenträgers ist ein stabiler polymerischer, laminierter Datenträger. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „stabil", bezogen auf ein mehrschichtiges Laminat wie beispielsweise einen Datenträger, ein Laminat, das den weiter unten beschriebenen STABILITÄTS-Test besteht.
  • Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung weist eine polymerisierbare Zusammensetzung und ein polymerisches Bindemittel auf. Bevorzugte Zusammensetzungen der Erfindung weisen einen Polymerisierungsinitiator und ein Kettenübertragungsmittel auf. Der hier verwendete Terminus „polymerisierbare Zusammensetzung" bezieht sich auf eine Zusammensetzung, die effektiv nur polymerisierbares Monomer und/oder polymerisierbares Oligomer aufweist.
  • Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „polymerisierbares Monomer" jedes in einem Laminat verwendbare und, vorzugsweise unter Einwirkung eines Polymerisierungsinitiators und Bildung eines freien Radikals, polymerisierende Monomer. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „polymerisierbares Oligomer" jedes in einem Laminat verwendbare und, vorzugsweise nach Aktivierung eines Polymerisierungsinitiators und Bildung eines freien Radikals, polymerisierende Oligomer. Der Terminus „polymerisierbare Untereinheit" bezieht sich sowohl auf polymerisierbare Monomere als auch auf Oligomere.
  • Die polymerisierbare Zusammensetzung ist typischerweise in der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung in einer Menge von mindestens etwa 10 Gewicht-Prozent und nicht mehr als etwa 70 Gewicht-Prozent der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung vorhanden. Das polymerische Bindemittel ist typischerweise in der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung in einer Menge von mindestens etwa 10 Gewicht-Prozent und nicht mehr als etwa 70 Gewicht-Prozent der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung vorhanden. Außerdem beträgt das Gewichtsverhältnis der polymerisierbaren Zusammensetzung zum polymerischen Bindemittel typischerweise zwischen 0,75:1 und 1,5:1 einschließlich. In den meisten bevorzugten Ausführungen der Erfindung ist das Verhältnis der polymerisierbaren Zusammensetzung zum polymerischen Bindemittel etwa 1:1.
  • Polymerisierungsinitiator ist in den bevorzugten Ausführungen in einer Menge von mindestens etwa 0,5 Gewicht-Prozent und nicht mehr als etwa 10 Gewicht-Prozent der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung vorhanden. Der Polymerisierungsinitiator setzt die Polymerisierung in Gang, sobald er beispielsweise durch Wärme oder Strahlung ausgelöst wird. In bevorzugteren Ausführungen wird ein Fotoinitiator als Polymerisierungsinitiator verwendet.
  • Die Zusammensetzung der Erfindung ist auch weitgehend frei von Weichmachern. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „weitgehend frei von Weichmachern", auf eine Zusammensetzung bezogen, eine Zusammensetzung, der keine effektive Menge an Weichmachern beigefügt ist. Das polymerische Bindemittel und die polymerisierbare Zusammensetzung, die in der Erfindung verwendet werden, oder Mischungen davon werden nicht als Weichmacher in dem Sinne betrachtet, wie sie dieser Terminus bezeichnet.
  • In den meisten bevorzugten Ausführungen der Erfindung weist das polymerische Bindemittel ein Methylmethacrylatpolymer und ein Polyvinylacetatpolymer auf. Die polymerisierbare Zusammensetzung weist vorzugsweise eine Kombination von harten und flexiblen polymerisierbaren Untereinheiten zur Optimierung von Stabilität, Abriebfestigkeit Weichmacherbeständigkeit auf, bei Erhaltung von ausreichender Flexibilität, um die Beschichtung beim Biegen und Prägen nicht brüchig werden zu lassen. Die Zusammensetzung weist vorzugsweise eine Kombination von ethoxylierten Trimethylolpropantriacrylat(TEOTA)-Monomeren mit unterschiedlichen Ethoxylierungsgraden auf. Die polymerisierbare Zusammensetzung weist vorzugsweise „hartes" TEOTA-Monomer mit einem Ethoxylierungsgrad zwischen etwa 1 und etwa 10 auf, noch bevorzugter zwischen etwa 1 und etwa 5, und „flexibles" TEOTA-Monomer mit einem Ethoxylierungsgrad zwischen etwa 10 und etwa 20, noch bevorzugter zwischen etwa 10 und 15. Das bevorzugte Verhältnis von „harter" polymerisierbarer Untereinheit zu „flexibler" polymerisierbarer Untereinheit variiert je nach Ethoxylierungsgrad der Untereinheiten. Der technisch Versierte kann das geeignete Verhältnis leicht bestimmen. Zum Beispiel: Für eine Zusammensetzung, die „hartes" TEOTA-Monomer mit einem Ethoxylierungsgrad von 3 und „flexibles" Monomer mit einem Ethoxylierungsgrad von 15 aufweist, ergibt sich das (Gewichts-)Verhältnis von „harter" polymerisierbarer Untereinheit zu „flexibler" polymerisierbarer Untereinheit von ungefähr 1:1 bis 6:1, noch bevorzugter von 1,5:1 bis 4:1, am bevorzugtesten 1,85:1 bis 3,5:1. Der bevorzugteste Polymerisierungsinitiator ist ein 1-Hydroxycyclohexylphenylketon-(HCPK-)Fotoinitiator im Handel als IGRACURE® 184 von Ciba-Geigy Corp. in Tarrytown, New York, erhältlich. Die härtbare Zusammensetzung der Erfindung kann auch ein Kettenübertragungsmittel wie beispielsweise 2-Mercaptobenzoxazol enthalten.
  • Die Erfindung richtet sich auch auf Anwendungen und Anwendungsverfahren der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung. Eine derartige Anwendung ist der härtbare Beschichtungsfilm, der in der Herstellung eines Datenträgers, wie beispielsweise einer stabilen polymerischen, laminierten Karte, verwendet wird. Deckbeschichtungs-Filme der Erfindung sind im Allgemeinen mehrschichtig und weisen eine Deckbeschichtungs-Schicht gebildet aus der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung, und einen Basisfilm auf. In bevorzugten Ausführungen kann ein Abdeckfilm und wahlweise eine Release-Schicht in den Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung enthalten sein. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „Deckbeschichtungs-Schicht" eine Schicht, die aus einer Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung hergestellt wurde und die in einem mehrschichtigen Film oder in einem Datenträger enthalten ist.
  • Bevorzugtere Ausführungen weisen eine Deckbeschichtungs-Schicht und einen Basisfilm mit einer darauf befindlichen Release-Beschichtung auf. Die Release-Beschichtung, wenn sie im Deckbeschichtungsfilm enthalten ist, wird vorzugsweise auf eine erste Oberfläche des Basisfilms aufgetragen, während die Deckbeschichtungs-Schicht auf eine zweite Oberfläche des Basisfilms aufgetragen wird. Wird eine Release-Beschichtung verwendet, dann ist sie am bevorzugtesten eine siliziumhaltige Release-Beschichtung.
  • Die Einreicher haben herausgefunden, dass durch eine Release-Beschichtung auf dem Basisfilm es ermöglicht, dass der Deckbeschichtungs-Film selbstaufrollend ist, was typischerweise die Notwendigkeit eines Abdeckfilms beseitigt. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „selbstaufrollend", bezogen auf einen Film, einen mehrschichtigen Film, der typischerweise keinen Abdeckfilm benötigt und der sich auf eine Spule oder Rolle aufrollt oder davon abrollt ohne signifikant zusammen- oder festzukleben.
  • Wenn ein Abdeckfilm im Deckbeschichtungs-Film enthalten ist, dann befindet sich die Deckbeschichtungs-Schicht vorzugsweise zwischen dem Basisfilm und dem Abdeckfilm. Wenn der Deckbeschichtungs-Film eine Release-Schicht aufweist, dann befindet sich die Release-Schicht vorzugsweise zwischen der Deckbeschichtungs-Schicht und dem Basisfilm.
  • In den meisten bevorzugten Ausführungen weist der Basisfilm Polyethylenterephthalat auf, der Abdeckfilm, falls vorhanden, weist siliziumbeschichtetes Polyethylenterephthalat, Polyethylen oder Polypropylen auf und die Release-Schicht, falls vorhanden, weist ein Wachs auf.
  • Die im Deckbeschichtungs-Film enthaltene Deckbeschichtungs-Schicht ist vorzugsweise mindestens etwa 2 μm dick und nicht dicker als etwa 15 μm. Im Allgemeinen erleichtert diese Stärke eine zeiteffiziente Aushärtung, verbessert die Produktkosten-Effizienz und verhindert das Heraussickern der Deckbeschichtungs-Schicht aus den zur Deckbeschichtungs-Schicht benachbarten Filmen.
  • Die Datenträger der Erfindung weisen verbesserte physikalische Eigenschaften, wie Haftfähigkeit, Weichmacherbeständigkeit, UV-Beständigkeit und Abriebfestigkeit und/oder allgemeine Haltbarkeit auf, im Vergleich mit Geräten, die nicht eine Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung aufweisen. Diese Geräte weisen ein Polymersubstrat und eine Deckbeschichtungs-Schicht, aus der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung gebildet, auf. Diese Datenträger enthalten wahlweise eine Release-Schicht, die die Herstellung des Geräts erleichtern kann.
  • Um eine Release-Schicht in die Datenträger der Erfindung einzufügen, ist die Release-Schicht typischerweise im Deckbeschichtungs-Film enthalten und der Deckbeschichtungs-Film wird dann, wie unten dargestellt, auf ein Polymersubstrat aufgetragen, um einen Datenträger zu bilden. Wenn eine Wachs-Release-Schicht im Deckbeschichtungs-Film enthalten ist, kann sie auf den Basisfilm aufgetragen werden, indem das Wachs mit einem Lösungsmittel gemischt wird, das Gemisch auf den Basisfilm aufgetragen und das Lösungsmittel aus dem Gemisch verdampft wird, wodurch eine Release-Schicht gebildet wird.
  • Zu den bevorzugten Verfahren zur Herstellung des Deckbeschichtungs-Films, der eine aus der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung hergestellte Deckbeschichtungs-Schicht aufweist, gehören das Vorbereiten der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung und das Aufbringen auf den Basisfilm. Der Basisfilm kann eine Release-Beschichtung auf einet Oberfläche und die Deckbeschichtungs-Schicht, hergestellt aus der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung, auf der anderen Oberfläche haben. Das Auftragen der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf den Basisfilm kann das Verbinden der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung mit einem Lösungsmittel, das Auftragen dieses Gemischs auf den Basisfilm und das Verdampfen des Lösungsmittels aus dem Basisfilm umfassen.
  • Verfahren zur Herstellung des Deckbeschichtungs-Films können auch die Herstellung und das Auftragen einer Release-Schicht umfassen. Ist der Deckbeschichtungs-Film nicht selbstaufrollend, können darüber hinaus die Verfahren zur Herstellung des Deckbeschich tungs-Films das Laminieren eines Abdeckfilms auf die Deckbeschichtungs-Schicht umfassen.
  • Nach seiner Herstellung kann der Deckbeschichtungs-Film der Erfindung, gleichgültig ob selbstaufrollend oder nicht, zur Lagerung und zum leichteren Auftragen auf ein Polymersubstrat zur Herstellung eines Datenträgers der Erfindung auf Spulen oder Rollen aufgerollt werden.
  • Bevorzugte Herstellungsverfahren für stabile Datenträger umfassen folgende Schritte: Vorbereiten des Deckbeschichtungs-Films mit enthaltener Deckbeschichtungs-Schicht; Bereitstellen eines Polymersubstrats zur Verwendung in einem Datenträger; Laminieren des Deckbeschichtungs-Films auf das Polymersubstrat in einer Weise, dass die Deckbeschichtungs-Schicht auf dem Polymersubstrat aufliegt und so ein deckbeschichtetes Polymersubstrat bildet; Aushärten des deckbeschichteten Polymersubstrats und Entfernen des Basisfilms von dem gehärteten, deckbeschichteten Polymersubstrat. In alternativen bevorzugten Ausführungen kann der Basisfilm vor dem Aushärtungsprozess entfernt werden.
  • Das Polymersubstrat kann auf einer oder mehreren seiner Oberflächen bedruckt sein. Insbesondere kann die in der Deckbeschichtungs-Schicht der Erfindung enthaltene Deckbeschichtungs-Zusammensetzung die Haltbarkeit und Lebensdauer des Aufdrucks erhöhen, wenn der Aufdruck durch Thermosublimations- oder Thermoübertragungsdruck aufgebracht wurde, falls die Deckbeschichtungs-Schicht direkt auf den Thermoübertragungs- oder Thermosublimationsaufdruck laminiert wird. Die Erfindung ist auch auf Verfahren zum Schutz von Thermoübertragungs- und/oder Thermosublimationsaufdrucken gerichtet. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „Thermosublimationsaufdruck" jedes Bild, das mit einer in der Technik bekannten Thermosublimationsdrucktechnik oder -verfahren hergestellt wurde. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „Thermoübertragungaufdruck" jedes Bild, das mit einer in der Technik bekannten Thermoübertragungstechnik oder -verfahren hergestellt wurde.
  • Wenn ein Datenträger mit einem einen Abdeckfilm aufweisenden Deckbeschichtungs-Film hergestellt wird, wird der Abdeckfilm vorzugsweise vor den Laminier- und Aushärtungsprozessen vom Deckbeschichtungs-Film entfernt. Wenn der zur Bildung des Daten trägers auf das Polymersubstrat aufgebrachte Deckbeschichtungs-Film selbstaufrollend ist, dann werden nach in der Erfindung verwendeten Verfahren die Release-Schicht und der Basisfilm während des Prozesses der Entfernung des Basisfilms gleichzeitig vom Deckbeschichtungs-Film entfernt.
  • Am bevorzugtesten wird bei der Herstellung des Datenträgers die im Deckbeschichtungs-Film enthaltene Deckbeschichtungs-Schicht mithilfe von Walzen, Rollen, Aufnahme- und/oder Abgabespulen oder -rollen mit dem Polymersubstrat verbunden. Mit anderen Worten, der Deckbeschichtungs-Film ist in den meisten bevorzugten Ausführungen der Erfindung vor der Verwendung auf Spulen oder Rollen aufgerollt und wird erst unmittelbar vor dem Aufbringen des Deckbeschichtungs-Films auf ein Polymersubstrat abgerollt. Die Termini „Walzen" und „Rollen" werden hier austauschbar verwendet.
  • Verfahren zur Herstellung von Datenträgern der Erfindung weisen einen Aushärtungsprozess auf, der vorzugsweise aufweist: Transportieren des Polymersubstrats mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht in eine Härtungseinheit, Aktivieren einer gepulsten Aushärtungsvorrichtung und Transportieren des Datenträgers aus der Härtungseinheit. Im hier verwendeten Zusammenhang bezeichnet der Terminus „Aushärtungsvorrichtung" jede Energiequelle, die zur Aushärtung der Deckbeschichtungs-Schicht der Erfindung geeignete Energie abgibt. Der Terminus „gepulst", bezogen auf eine Aushärtungsvorrichtung, bezeichnet eine Energiequelle, die während des Aushärtungsprozesses intermittierend Energie abgibt, im Gegensatz zu kontinuierlicher Energieabgabe.
  • Die bevorzugteste Energieart ist UV-Strahlung und die bevorzugteste Aushärtungsvorrichtung ist eine UV-Härtungseinheit. Jede verwendete Härtungseinheit ist während der Energieaktivierung vorzugsweise in einer Weise abgesichert, dass nur eine minimale Energiemenge von der Härtungseinheit in die Umgebung entweicht. In bevorzugten Ausführungen wird das Polymersubstrat mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht durch Walzen in die Härtungseinheit hinein- und wieder heraustransportiert. Die Einreicher fanden sandbeschichtete Walzen für diesen Zweck geeignet.
  • Bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Datenträgern der Erfindung umfassen das Entfernen des Basisfilms vom Deckbeschichtungs-Film mithilfe einer Basisfilm-Aufnah merolle. Wenn sich ein Abdeckfilm auf dem Deckbeschichtungs-Film befindet, so wird dieser vorzugsweise mithilfe einer Abdeckfilm-Aufnahmerolle entfernt.
  • In den bevorzugteren Ausführungen wird der Datenträger der Erfindung hergestellt durch: Bereitstellen eines in einem Datenträger verwendbaren Polymersubstrats; Bereitstellen einer Abgaberolle mit dem Deckbeschichtungs-Film, einen Basisfilm und eine Deckbeschichtungs-Schicht aufweisend; Abrollen des Deckbeschichtungs-Films von der Abgaberolle; Laminieren des Deckbeschichtungs-Films auf das Substrat; Entfernen des die Release-Beschichtung aufweisenden Basisfilms vom Deckbeschichtungs-Film und Freilegen der Deckbeschichtungs-Schicht zur Bildung eines laminierten Deckbeschichtungssubstrats sowie Aushärten des laminierten Deckbeschichtungssubstrats innerhalb einer Härtungseinheit. Das Polymersubstrat mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht wird vorzugsweise mit Walzen, die nicht in Kontakt mit der auf das Polymersubstrat laminierten Deckbeschichtungs-Schicht kommen, in eine Härtungseinheit hinein und aus dieser heraus transportiert. In alternativen bevorzugteren Ausführungen kann der Basisfilm im Anschluss an den Aushärtungsprozess entfernt werden. In anderen Ausführungen braucht der Basisfilm keine darauf befindliche Release-Beschichtung aufzuweisen.
  • Die Erfindung richtet sich auch auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines Datenträgers wie beispielsweise einen stabilen polymerischen, laminierten Datenträger. Die Vorrichtung der Erfindung weist die folgenden Systeme auf: Deckbeschichtungs-Film-Abgabe- und -Auftragungssystem zur Abgabe des Deckbeschichtungs-Films und zum Auftragen des Deckbeschichtungs-Films auf ein Polymersubstrat; Laminiersystem zum Laminieren des Deckbeschichtungs-Films auf das Polymersubstrat; Basisfilmentfernungssystem zur Entfernung eines Basisfilms vom Deckbeschichtungs-Film; Aushärtungssystem zur Aushärtung des Deckbeschichtungs-Films auf dem Polymersubstrat sowie ein Transportsystem zum Transport des Polymersubstrats durch die Vorrichtung von System zu System.
  • In bevorzugten Ausführungen weist das Deckbeschichtungs-Film-Abgabe- und -Auftragungssystem eine Deckbeschichtungs-Film-Abgaberolle auf. Das Laminiersystem weist vorzugsweise Laminierwalzen auf und das Basisfilmentfernungssystem weist eine Basisfilm-Aufnahmerolle auf. Wenn ein Deckbeschichtungs-Film zur Herstellung des Datenträgers der Erfindung einen Abdeckfilm aufweist, dann sollte die Vorrichtung ein Ab deckfilmentfernungssystem aufweisen und dieses System weist auch vorzugsweise eine Abdeckfilm-Aufnahmerolle auf.
  • In bevorzugten Ausführungen weist das Aushärtungssystem eine Härtungseinheit auf, die eine gepulste Energiehärtungsvorrichtung aufweist. Am bevorzugtesten kann die Härtungseinheit in einer Weise vollständig gesichert werden, dass, wenn die Energiequelle UV-Strahlung ist, während der Strahlungsabgabe durch die Energiequelle kein Licht oder keine aktinische Strahlung aus der Einheit entweicht.
  • In bevorzugten Ausführungen weist das Transportsystem Walzen auf. Die Einreicher fanden hier Gummiwalzen und/oder sandbeschichtete Walzen im Transportprozess geeignet. Diese Walzen haben vorzugsweise keinen Kontakt zur Oberfläche des eine Deckbeschichtungs-Schicht aufweisenden Polymersubstrats.
  • Das Transportsystem kann auch Fotozellen oder andere Mittel zur Erfassung der Position des Polymersubstrats während des Transports durch die Systeme in der Vorrichtung der Erfindung aufweisen.
  • Die Vorrichtung der Erfindung ist so gestaltet, dass sie allein oder zusammen mit einer Vielzahl anderer Ausrüstungen, die für die Verarbeitung von Datenträgern verwendbar sind, wie beispielsweise Karten, verwendet werden kann. Die Ausrüstung der Erfindung kann in einer Vielzahl von Umgebungen, von Umgebungen des Bürotyps bis hin zu aufweisenden Fertigungsanlagen, verwendet werden. Die Vorrichtung der Erfindung kann auch für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, die von geringen bis hin zu hohen Anwendungsvolumina reichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines bevorzugten Deckbeschichtungs-Films der Erfindung;
  • 1A zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines zweiten bevorzugten Deckbeschichtungs-Films der Erfindung;
  • 2 zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines dritten bevorzugten Deckbeschichtungs-Films der Erfindung;
  • 2A zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines vierten bevorzugten Deckbeschichtungs-Films der Erfindung;
  • 3 zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines bevorzugten Datenträgers der Erfindung;
  • 3A zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines zweiten bevorzugten Datenträgers der Erfindung;
  • 4 zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eines dritten bevorzugten Datenträgers der Erfindung;
  • 4A zeigt eine schematische Querschnitt-Ansicht eine vierten bevorzugten Datenträgers der Erfindung;
  • 5 zeigt schematisch einen bevorzugten Prozess zur Herstellung eines Datenträgers der Erfindung;
  • 6 zeigt schematisch einen zweiten bevorzugten Prozess zur Herstellung eines Datenträgers der Erfindung;
  • 6A zeigt einen bevorzugten Datenträger der Erfindung beim Transport durch einen Satz von zwei Paar Walzen, die in dem in 6 dargestellten Prozess enthalten sind;
  • 6B zeigt einen bevorzugten Datenträger der Erfindung beim Transport durch einen Satz von drei Paar Walzen, die in dem in 6 dargestellten Prozess enthalten sind;
  • 7 zeigt einen dritten bevorzugten Prozess zur Herstellung eines Datenträgers der Erfindung;
  • 7A zeigt einen bevorzugten Datenträger der Erfindung beim Transport durch einen Satz von zwei Paar Walzen, die in dem in 7 dargestellten Prozess enthalten sind;
  • 7B zeigt einen bevorzugten Datenträger der Erfindung beim Transport durch einen Satz von drei Paar Walzen, die in dem in 7 dargestellten Prozess enthalten sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
  • Die Erfindung ist auf eine härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzung gerichtet, verwendbar für die Herstellung von stabilen Datenträgern wie beispielsweise mehrschichtigen laminierten polymerischen Karten. Die Zusammensetzung der Erfindung hat bei Raumtemperatur eine relativ geringe Fließfähigkeit, sodass bei Lagerung im Allgemeinen kein Heraussickern aus den Schichten des Deckbeschichtungs-Films erfolgt. Zudem weist die Zusammensetzung eine geringere Tendenz zum Aussickern aus den Filmschichten auf, da nur eine relativ dünne Schicht (d. h. nicht mehr als etwa 15 μm) der Zusammensetzung für die Laminate der Erfindung notwendig ist. Die vorliegend Erfindung verringert die Tendenz des Aussickerns, ohne dass ein relativ hohes Verhältnis (d. h. größer als 1,5:1) von polymerischem Bindemittel zu polymerisierbarer Zusammensetzung erforderlich ist.
  • Die Zusammensetzungen der Erfindung weisen generell keinen Weichmacher auf. Die Einreicher fanden heraus, dass Weichmacher durch Risse in den im Datenträger enthaltenen kristallinen Schichten austreten und Farbmigration fördern können. Diese Farbmigration verkürzt normalerweise die Lebensdauer eines mit gedruckten Informationen versehenen Datenträgers. Deshalb weisen die Datenträger mit der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung ohne Weichmacher verbesserte physikalische Eigenschaften und eine längere Lebensdauer als Weichmacher aufweisende Datenträger auf. Außerdem können die Zusammensetzung der Erfindung aufweisende Datenträger mit Thermosublimations- und/oder Thermoübertragungs-Aufdrucken versehen werden, die, im Vergleich zu einen Weichmacher aufweisenden Datenträgern, über einen längeren Zeitraum weniger anfällig für Einreißen, Verblassen oder Zersetzung sind.
  • Datenträger der Erfindung sind stabil und weisen typischerweise verbesserte physikalische Eigenschaften wie beispielsweise allgemeine Haltbarkeit, Chemiebeständigkeit, Haftfähigkeit, Abriebfestigkeit und/oder Flexibilität auf. Darüber hinaus können Datenträger mit der Deckbeschichtungs-Schicht der Erfindung, wie unten angeführt, von unerfahrenen Arbeitern in einem Büroumfeld mit Ausrüstung in Bürogröße hergestellt werden. Außerdem kommen die Arbeiter, die die Verfahren und Vorrichtungen der Erfindung anwenden, nicht mit signifikanten Mengen an in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung enthaltenen gefährlichen Monomeren, Oligomeren und/oder Polymeren in Berührung.
  • Die Zusammensetzung der Erfindung weist eine polymerisierbare Zusammensetzung und polymerisches Bindemittel auf. Ein Polymerisierungsinitiator und andere Bestandteile wie beispielsweise ein Kettenübertragungsmittel, Farbstoff oder andere Zusatzstoffe, können ebenfalls in der Zusammensetzung enthalten sein. Die Zusammensetzung wird vorzugsweise auf einen bestimmten Film aufgetragen und dann zwischen Filme laminiert, sodass ein Deckbeschichtungs-Film gebildet wird, in dem die Zusammensetzung gelagert wird, bis sie auf ein Polymersubstrat aufgetragen wird, um einen Datenträger zu bilden.
  • Die Erfindung ist auch auf Verfahren zum Schutz von gedruckten Informationen wie beispielsweise Thermoübertragungs- und Thermosublimationsaufdrucke unter Verwendung der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung gerichtet, sowie auf Deckbeschichtungs-Filme und die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung aufweisende Datenträger und auf deren Herstellungsverfahren. Die Verfahren zur Herstellung von Datenträgern der Erfindung umfassen die Verwendung einer Vorrichtung in Bürogröße, die von unerfahrenen Arbeitern bedient werden kann.
  • Da die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung in einem Deckbeschichtungs-Film enthalten ist und dieser Deckbeschichtungs-Film auf ein in einem Datenträgers verwendbares Polymersubstrat aufgetragen wird, kann ein neuartiger Trockenprozess, der unten vorgestellt wird, zur Herstellung von Datenträgern der Erfindung verwendet werden. Während dieses Trockenprozesses sind Bediener typischerweise weder Flüssigkeiten noch gefährlichen Chemikalien ausgesetzt.
  • Außerdem wird in den meisten bevorzugten Ausführungen der Aushärtungsteil des Trockenprozesses primär innerhalb einer geschlossenen Härtungseinheit durchgeführt, die keine signifikanten Mengen an Energie, wie beispielsweise Strahlung, an die Büroumgebung entweichen lässt. Bediener sind deshalb, beispielsweise während der Herstellung von Datenträgern, kaum einer signifikanten Menge an Strahlung ausgesetzt.
  • Härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzung
  • Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung ist allgemein eine thermoplastische Zusammensetzung, die nach Aushärtung ein Polymer von hohem Molekulargewicht bildet. Die Zusammensetzung schützt und verlängert die Lebensdauer von vielfach benutzten mehrschichtigen Datenträgern wie beispielsweise Karten. Die härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzung kann durch Kombinieren einer polymerisierbaren Zusammensetzung, eines polymerischen Bindemittels sowie vorzugsweise eines Polymerisierungsinitiators und eines Kettenübertragungsmittels und anderer in mehrschichtigen Laminaten, wie beispielsweise einem Deckbeschichtungs-Film oder einem Datenträger, verwendbarer Bestandteile hergestellt werden.
  • Polymerisierbare Zusammensetzung
  • Die polymerisierbare Zusammensetzung ist im Wesentlichen eine Zusammensetzung von mindestens einem Typ einer polymerisierbaren Untereinheit (d. h. Monomer und/oder Oligomer). Jedes Monomer und/oder Oligomer, das unter kontrollierten Bedingungen polymerisiert und/oder quervernetzt und in Laminatverarbeitungen verwendbar ist, ist in der Erfindung verwendbar. Monomere und/oder Oligomere, die in der Erfindung verwendbar sind, polymerisieren (d. h. härten aus) typischerweise bei Bildung eines freien Radikals in der Zusammensetzung. Das freie Radikal wird vorzugsweise von einem Po1ymerisierungsinitiator erzeugt, der beispielsweise durch eine Wärme- oder Strahlungsquelle aktiviert wird. Wie unten ausführlicher dargestellt, weisen bevorzugte Zusammensetzungen der Erfindung auch einen Polymerisierungsinitiator auf.
  • Es ist wichtig, in der polymerisierbaren Zusammensetzung ein Gleichgewicht zu erreichen zwischen „harten" polymerisierbaren Untereinheiten, die Stabilität, Abriebfestigkeit und Weichmacher-/Chemiebeständigkeit bieten, und „flexiblen" polymerisierbaren Un tereinheiten, die Flexibilität bieten. Ein zu großer Anteil an harten polymerisierbaren Untereinheiten ergibt eine Zusammensetzung, die unter Prägung und Biegung leicht brüchig wird. Andererseits wird eine Zusammensetzung, die zuviel flexible polymerisierbare Untereinheit enthält, nicht soviel Stabilität, Abriebfestigkeit und Weichmacher-/Chemiebeständigkeit aufweisen. Im hier verwendeten Zusammenhang ist der Terminus „hart" eine relative Bezeichnung und bedeutet, dass das entstehende Polymer verglichen mit einem „flexiblen" Polymer eine höhere Quervernetzungsdichte aufweist. Der Terminus „Quervernetzungsdichte" bezieht sich auf die Länge einer Polymerkette zwischen zwei benachbarten Quervernetzungen. Eine bevorzugte „harte" polymerisierbare Untereinheit ist ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (TEOTA) mit einem Ethoxylierungsgrad zwischen etwa 1 und etwa 10, bevorzugter zwischen etwa 1 und etwa 5 und am bevorzugtesten etwa 3. TEOTA mit einem Ethoxylierungsgrad von 3 ist im Handel als SR 454 von Sartomer Company in Exton, PA, erhältlich. Außerdem kann TEOTA mit dem gewünschten Ethoxylierungsgrad erhalten werden, in dem Trimethylolpropan (TMP) mit Ethylenoxid reagiert und dann das Produkt mit Acrylsäure oder einem Derivat davon reagiert. Diese Reaktion ist unten dargestellt. Details, die dem technisch Versierten offenkundig wären, wurden der Einfachheit halber weggelassen.
  • Figure 00180001
  • Figure 00190001
  • Im hier verwendeten Zusammenhang bezieht sich der Terminus „Ethoxylierungsgrad" auf die Anzahl der Mole des Ethylenoxids, die mit jedem einzelnen TMP-Mol bei der Bildung von TEOTA (d. h. n1 + n2 + n3 = Ethoxylierungsgrad) reagierten.
  • Im hier verwendeten Zusammenhang ist der Terminus „flexibel" ist ein relativer Begriff und besagt, dass das entstehende Polymer eine geringere Quervernetzungsdichte aufweist als ein „hartes" Polymer. Im Allgemeinen erhöht die Erhöhung des Alkoxylierungsgrades eines Monomers wie beispielsweise TEOTA die Flexibilität des Endproduktes. Ein Beispiel einer „flexiblen" polymerisierbaren Untereinheit ist Trimethylolpropantriacrylat (TEOTA) mit einem Ethoxylierungsgrad von etwa 10 bis etwa 20, bevorzugter etwa 10 bis etwa 15 und am bevorzugtesten etwa 15. TEOTA mit einem Ethoxylierungsgrad von 15 ist im Handel als SR 9035 von der Firma Sartomer in Exton, PA, erhältlich oder kann wie oben beschrieben hergestellt werden.
  • Andere geeignete polymerisierbare Untereinheiten sind andere alkoxylierte Triacrylatmonomere, beispielsweise solche, die durch eine Reaktion von TMP mit Propylenoxid oder Butylenoxid entstehen. Was die oben beschriebenen ethoxylierten Triacrylatmonomere betrifft, so weist eine bevorzugte Zusammensetzung eine Kombination aus harten und flexiblen alkoxylierten Monomeren auf, sodass die daraus entstehende Zusammensetzung gute Stabilität, Weichmacherresistenz, Abriebfestigkeit und gute Flexibilität aufweist. Wie oben im Zusammenhang mit der Ethoxylierung besprochen, sind hart und flexibel relative Begriffe, die sich auf den Grad der Quervernetzung beziehen. Der Grad der Quervernetzung für andere alkoxylierte Triacrylatmonomere kann in derselben Weise variiert werden, wie der Grad der Quervernetzung für ethoxylierte Monomere variiert werden kann.
  • Die polymerisierbare Zusammensetzung kann abwechselnd eine Kombination aus harten und flexiblen Polyester- oder polymerisierbaren Urethanacrylatuntereinheiten enthalten.
  • Die harten und flexiblen polymerisierbaren Untereinheiten sind in der Polymerisierungs-Zusammensetzung vorzugsweise in einem (Gewichts-)verhältnis vorhanden, das die Flexibilität unter Beibehaltung der Abriebfestigkeit und Weichmacherresistenz der Beschichtung optimiert. Das Verhältnis variiert je nach Grad der Ethoxylierung oder Alkoxylierung der polymerisierbaren Untereinheit. Beispielsweise weist eine Zusammensetzung, die hartes TEOTA-Monomer mit einem Ethoxylierungsgrad von 3 und ein flexibles TEOTA-Monomer mit einem Ethoxylierungsgrad von 15 enthält, vorzugsweise ein Gewichtsverhältnis von weichem zu hartem Monomer von etwa 1:1 bis 6:1, bevorzugter 1,5:1 bis 4:1, am bevorzugtesten 1,85:1 bis 3,5:1 auf.
  • Die Menge des in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung enthaltenen Monomers und/oder Oligomers (d. h. an polymerisierbarer Zusammensetzung) kann je nach Endgebrauch des Produkts variieren. Wenn zu viel polymerisierbare Zusammensetzung verwendet wird, kann die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung eine hohe Fließfähigkeit besitzen, was ein Heraussickern der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung aus dem entstehenden Deckbeschichtungs-Film vor dem Auftragen und Aushärten verursachen kann. Wenn zu wenig polymerisierbare Zusammensetzung verwendet wird, dann können physikalische Eigenschaften und Qualität, wie etwa Haltbarkeit und Lebensdauer, leiden, da zuviel polymerisches Bindemittel in der Zusammensetzung enthalten wäre. Typischerweise ist die polymerisierbare Zusammensetzung in der Zusammensetzung in einer Menge von mindestens etwa 10 Gewicht-Prozent und nicht mehr als etwa 70 Gewicht-Prozent der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung enthalten. Vorzugsweise beträgt die Menge mindestens etwa 30% und nicht mehr als etwa 70% des Gewichts der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung.
  • Außerdem kann die polymerisierbare Zusammensetzung andere Monomere, wie etwa die im Europäischen Patent 0 677 397 A1 auf Seite 5, Zeile 54–58 und auf Seite 6, Zeile 1–23 angeführten, in einer geringen Menge (d. h. weniger als etwa 20 Gewicht-Prozent der po lymerisierbaren Zusammensetzung) enthalten, wodurch Resistenz gegenüber Weichmachern und chemischer Einwirkung sowie Abriebfestigkeit, Stabilität oder Flexibilität der sich ergebenden Deckbeschichtungs-Schicht nicht beeinträchtigt werden.
  • Polymerisches Bindemittel
  • Die Zusammensetzung enthält auch ein polymerisches Bindemittel, das als Trägermatrix fungiert und das allgemein die polymerisierbare Zusammensetzung fixiert. Das polymerische Bindemittel erleichtert auch die Trennung der Deckbeschichtungs-Schicht vom Basisfilm und/oder Abdeckfilm zum geeigneten Zeitpunkt. Das polymerische Bindemittel kann auch verbesserte physikalische Eigenschaften und/oder Qualität eines Datenträgers der Erfindung ermöglichen, verglichen mit einem Datenträger, der kein polymerisches Bindemittel enthält.
  • Jedes in einem Laminat verwendbare polymerische Bindemittel, das nicht die Polymerisierung des Monomers und/oder Oligomers in der polymerisierbaren Zusammensetzung beeinträchtigt oder hemmt, ist in der Erfindung verwendbar. Das polymerische Bindemittel muss auch seine strukturelle Integrität während des Laminierprozesses beibehalten. Das polymerische Bindemittel sorgt typischerweise auch für die Haftfähigkeit und Haltbarkeit des Datenträgers der Erfindung.
  • In der Zusammensetzung verwendbare polymerische Bindemittel umfassen: Methylmethacrylatpolymer, Polyvinylacetatpolymer und die in Spalte 6, Zeile 10–59 im U.S. Patent Nr. 5.279.689 , erteilt an Shvartsman am 18. Januar 1994, offengelegten Bindemittel.
  • Methylmethacrylatpolymer, Polyvinylacetatpolymer und Mischungen davon werden sind am bevorzugtesten. Diese polymerischen Bindemittel sind im Handel unter den Namen ELVACITE 2051 von der Firma ICI Resins und VINAC B-15 von der Firma Air Products Chemical erhältlich.
  • Die in der Zusammensetzung enthaltene Menge an polymerischem Bindemittel kann je nach Endgebrauch des Produkts variieren. Wenn zu wenig polymerisches Bindemittel in der Zusammensetzung enthalten ist, wird die Haftfähigkeit beeinträchtigt und die Zusammensetzung neigt dazu, zwischen den Filmen herauszusickern. Wenn zu viel polymerisches Bindemittel in der Zusammensetzung enthalten ist, dann können physikalische Eigenschaften und/oder Leistung der Zusammensetzung in einem Datenträger verschlechtert werden. Typischerweise ist die Zusammensetzung mindesten etwa 10 Gewicht-Prozent polymerisches Bindemittel und nicht mehr als etwa 70 Gewicht-Prozent der Zusammensetzung. Vorzugsweise ist polymerisches Bindemittel mindestens etwa 40 Gewicht-Prozent der Zusammensetzung.
  • Im Allgemeinen fanden die Einreicher heraus, dass das Gewichtsverhältnis der polymerisierbaren Zusammensetzung zum polymerischen Bindemittel die Haltbarkeit und die physikalischen Eigenschaften der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung in einer Weise beeinflusst, dass ein bestimmtes Verhältnis vorzuziehen ist. Im Allgemeinen weisen Zusammensetzungen der Erfindung ein Gewichtsverhältnis zum polymerischen Bindemittel zwischen 0,75:1 und 1,5:1 einschließlich auf. Am bevorzugtesten beträgt das Verhältnis der polymerisierbaren Zusammensetzung zum polymerischen Bindemittel etwa 1:1.
  • Polymerisierungsinitiator
  • Die Zusammensetzung weist auch vorzugsweise einen Polymerisierungsinitiator auf, der unter kontrollierten Bedingungen aktiviert wird und vor der Aktivierung inaktiv ist. Der Initiator setzt die Polymerisierung und/oder Quervernetzung des in der polymerisierbaren Zusammensetzung enthaltenen Monomers und/oder Oligomers in Gang. Der Initiator ist vorzugsweise vor der Aktivierung inaktiv und muss seine Stabilität und Fähigkeit zur Ingangsetzung der Polymerisierung während der Herstellung des Deckbeschichtungs-Films und des Datenträgers solange beibehalten, bis das Polymersubstrat mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht ausgehärtet ist. In der Erfindung verwendbare Polymerisierungsinitiatoren werden typischerweise durch aktinische Strahlung aktiviert. Jedoch können in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung enthaltene Initiatoren durch andere Quellen wie Wärme oder sichtbares Licht ausgelöst werden. Der Polymerisierungsinitiator wird von einer Aktivierungsenergiequelle aktiviert (beispielsweise ultraviolette Strahlung) und erzeugt ein freies Radikal. Die Reaktion dieses freien Radikals bewirkt das Polymerisieren und so das Aushärten der Zusammensetzung. In der Erfindung verwendbare Initiatoren enthalten polynukleare Chinone, also Verbindungen mit zwei intrazyklischen Kohlenstoffatome in einem gepaarten karbozyklischen Ringsystem. Zu den in der Erfindung verwendbaren Initiatoren gehören u. a. die im U.S. Pat. Nr. No. 5.279.689 , erteilt an Shvartsman, in Spalte 5 und 6 aufgelisteten. Außerdem können Deri wate und Kombinationen folgender Stoffe verwendbare Initiatoren darstellen: HCPK, Alpha-Aminoacetophenon, Benzophenon, 2,2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon, 2-Methyl-1-[4-(Methyl-Thio)Phenyl]-2-Morpholinopropan-1-One (MMMP) und 2-Hydroxy-2-Methyl-1-Phenyl-Propan-1-One (HMPP). HCPK wird am meisten bevorzugt und ist im Handel unter dem Namen IGRACURE® 184 von Ciba-Geigy Corp. erhältlich.
  • Die Menge an Polymerisierungsinitiator, die der Zusammensetzung beigefügt wird, variiert je nach Art des verwendeten Initiators und der Menge an zu polymerisierendem Monomer und/oder Oligomer. Wenn die Zusammensetzung zu wenig Initiator enthält, dann kann nicht genügend Monomer und/oder Oligomer gehärtet werden, wodurch physikalische Eigenschaften und/oder Lebensdauer verschlechtert werden können. Übermäßig viel Initiator ist wenig kosteneffizient. Wird zu viel Initiator der Zusammensetzung beigefügt wird, kann dieser darüber hinaus aus der Lösung ausfällen. Typischerweise ist der Initiator mindestens etwa 0,5 Gewicht-Prozent und nicht mehr als etwa 10 Gewicht-Prozent der Zusammensetzung.
  • Weitere Bestandteile
  • Weitere in einer härtbaren Schicht eines Laminats verwendbare Bestandteile können auch in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung enthalten sein. Diese Bestandteile sind Farbstoffe, Verdickungsmittel, Färbemittel, Pigmente, Haftstoffe, Befeuchter, Zerstreuungsmittel, Entschäumer, Gleitstoffe, haftungsbeständige Zusatzstoffe, Füllstoffe, Nivellierungsmittel, Antioxidationsmittel, optische Aufheller, UV-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren und Kettenübertragungsmittel. Andere in der Zusammensetzung verwendeten Bestandteile müssen in der Lage sein, ihre strukturelle Integrität und Effektivität während des gesamten Laminier- und Aushärtungsprozesses der Datenträger der Erfindung und darüber hinaus beizubehalten.
  • Die Zusammensetzung weist vorzugsweise ein Kettenübertragungsmittel auf. Beispiele für in der Zusammensetzung verwendbare Kettenübertragungsmittel sind die in der Spalte 7, Zeile 17–24 im U.S. Patent Nr. 5.279.689 , erteilt an Shvartsman, aufgelisteten Wasserstoffspenderverbindungen. Am bevorzugtesten wird 2-Mercaptobenzoxazol verwendet. Ein Kettenübertragungsmittel wird typischerweise in einer Menge von mindestens etwa 0,01 Gewicht-Prozent und nicht mehr als etwa 4 Gewicht-Prozent beigefügt.
  • Ein Lösungsmittel kann der Zusammensetzung beigefügt werden, um das Auftragen der Zusammensetzung auf eine Schicht oder einen Film zu erleichtern. Mit anderen Worten können die vorher beschriebenen Inhaltsstoffe in einem Lösungsmittel verbunden und dann auf eine flexible Folie, wie beispielsweise einen Basisfilm in einem Deckbeschichtungs-Film, aufgetragen werden. Im Anschluss an dieses Auftragen kann das Lösungsmittel aus der Zusammensetzung verdunstet werden, um die Deckbeschichtungs-Schicht eines Deckbeschichtungs-Films zu bilden.
  • Wenn nicht anders angegeben, bemessen sich die Mengen von jedem in der Zusammensetzung enthaltenen Inhaltsstoff als Prozentanteil am Trockengewicht der Zusammensetzung (d. h. ohne Lösungsmittel). Es sind also die Gewichtsanteile jedes Inhaltsstoffes in Prozent in der Zusammensetzung entweder vor der Beifügung eines Lösungsmittels oder nach Verdunstung eines Lösungsmittels aus der Zusammensetzung.
  • Jedes Lösungsmittel, in dem die polymerisierbare Zusammensetzung, das polymerische Bindemittel, der Initiator und alle anderen Inhaltsstoffe sich auflösen oder in Lösung bleiben, ist in der Erfindung verwendbar. Das Lösungsmittel ist vorzugsweise organisch. Das Lösungsmittel sollte aber nicht die Schicht oder den Film, auf die/den die härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzung aufgetragen wird, auflösen, wie unten genauer beschrieben ist.
  • Verwendbare Lösungsmittelarten sind Amide, Ether, Ketone, Chlorohydrocarbone, Ester, Nitrile und Mischungen davon. Beispiele dieser Lösungsmittelarten sind Methylethylketon, Aceton, Dimethylformamid, Methylenchlorid, Ethylacetat, Tetrahydrofuranacetonitril, Nitromethan, Nitroethan und Mischungen davon. Methylethylketon ist das bevorzugteste Lösungsmittel.
  • Die Menge an benötigtem Lösungsmittel variiert je nach der Art des Auftragens der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf den Film oder die Schicht, und je nach erwünschter Verdünnung. Die Menge an benötigtem Lösungsmittel variiert auch je nach Art des Monomers oder polymerischen Bindemittels, das aufgelöst wird oder in Lösung bleibt. Typischerweise sind nicht mehr als 70 Teile vom Hundert der Zusammensetzung Lösungsmittel. Wie unten genauer ausgeführt, wird, wenn Lösungsmittel der Zusammensetzung beigefügt wird, diese vor der Laminierung der Deckbeschichtungs- Zusammensetzung in einen Deckbeschichtungs-Film verdunstet. Eine typische Deckbeschichtungs-Zusammensetzung mit darin enthaltenem Lösungsmittel ist wie folgt: 44,75 Teile vom Hundert Polymer (beispielsweise 15% feste Lösung ELVACITE 2051 und 20% feste Lösung VINAC B-15), 7,35 Teile vom Hundert Monomer, 0,41 Teile vom Hundert Initiator, 0,04 Teile vom Hundert Kettenübertragungsmittel und 47,45 Teile vom Hundert Lösungsmittel mit einem Gesamtanteil an festen Bestandteilen in der Zusammensetzung von 15%.
  • Die härtbare Deckbeschichtungs-Zusammensetzung kann in mehrschichtige Polymerlaminate eingebracht werden, um die allgemeine Haltbarkeit und Lebensdauer des Laminats (beispielsweise eines Deckbeschichtungs-Films und eines Datenträgers) zu erhöhen.
  • Mehrschichtige Laminate
  • Nach der Erfindung kann die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung zwischen Filme oder Schichten laminiert werden, um einen Deckbeschichtungs-Film zu bilden. Dieser Deckbeschichtungs-Film kann dann gelagert werden, bis er auf ein Polymersubstrat laminiert wird, um einen Datenträger wie beispielsweise eine Karte herzustellen.
  • Härtbarer Deckbeschichtungs-Film
  • Ein härtbarer Deckbeschichtungs-Film der Erfindung weist einen Basisfilm und eine Deckbeschichtungs-Schicht auf. Außerdem kann ein Deckbeschichtungs-Film der Erfindung eine Release-Beschichtung, eine Release-Schicht und/oder einen Abdeckfilm aufweisen. Für die meisten Anwendungen wird die Release-Beschichtung, falls sie enthalten ist, auf eine Oberfläche des Basisfilms aufgetragen. Außerdem befindet sich bei den Anwendungen, in denen eine Release-Schicht verwendet wird, die Release-Schicht zwischen der Deckbeschichtungs-Schicht und dem Basisfilm im Deckbeschichtungs-Film der Erfindung. Die Release-Schicht erleichtert die Entfernung des Basisfilms von der Deckbeschichtungs-Schicht während der Herstellung des Datenträgers.
  • Im Allgemeinen wird ein Abdeckfilm in den Anwendungen verwendet, wo keine Release-Beschichtung verwendet wird. Sowohl der Abdeckfilm als auch die Release-Beschichtung verhindern das Zusammen- oder aneinander Festkleben der Deckbeschichtungs-Filme, wenn diese vor der Verwendung und/oder weiteren Verarbeitung übereinander gelagert werden.
  • Der härtbare Deckbeschichtungs-Film der Erfindung ist ein mehrschichtiges Laminat, verwendbar in Form einer Deckbeschichtungs-Schicht für das Tragen und zum Schutz der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung vor ihrer Laminierung auf ein Polymersubstrat gemäß der Erfindung.
  • Deckbeschichtungs-Schicht
  • Die Deckbeschichtungs-Schicht wird aus der härtbaren Deckbeschichtungs-Zusammensetzung hergestellt. Diese Schicht stellt einen Schutz für gedruckte Informationen auf einem in einem Datenträger integrierten Polymersubstrat wie beispielsweise einer Karte dar. Diese Deckbeschichtungs-Schicht kann die Stabilität, Haltbarkeit, Haftfähigkeit, Flexibilität, Leistung unter Druck und Zug, die Chemiebeständigkeit und Abriebfestigkeit der Karte erhöhen.
  • Die Dicke der Deckbeschichtungs-Schicht kann je nach Anwendung, in der der Deckbeschichtungs-Film verwendet wird, variieren. Wenn die Deckbeschichtungs-Schicht zu dick ist, kann die Zusammensetzung zwischen den Filmen oder Schichten, auf die die Deckbeschichtungs-Schicht laminiert ist, heraussickern. Wenn die Deckbeschichtungs-Schicht zu dünn ist, kann sie dem Polymersubstrat, auf das sie laminiert wurde, nicht verbesserte physikalische Eigenschaften bieten. Typischerweise ist die Deckbeschichtungs-Schicht mindestens etwa 2 μm dick und nicht dicker als etwa 15 μm. Die Deckbeschichtungs-Schicht ist vorzugsweise mindestens etwa 4 μm dick und nicht dicker als etwa 10 μm. Am bevorzugtesten ist die Deckbeschichtungs-Schicht etwa 6 bis 7 μm dick. Diese Dicken werden nach Verdunstung allen Lösungsmittels aus der Deckbeschichtungs-Schicht und nach Aushärtung der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung gemessen.
  • Basisfilm
  • Der Basisfilm fungiert als Träger für die Deckbeschichtungs-Schicht und als Schutzschicht für die Deckbeschichtungs-Schicht, solange der Deckbeschichtungs-Film, beispielsweise vor der Herstellung eines Datenträgers, gelagert wird. Der Basisfilm kann aus jedem Material hergestellt werden, das die Aushärtung der Deckbeschichtungs-Schicht nicht beeinträchtigt oder hemmt und das sich während der Bearbeitung des Datenträgers gut von der Deckbeschichtungs-Schicht löst. Der Basisfilm sollte auch seine strukturelle Integrität und physikalischen Eigenschaften während der Laminierung und Aushärtung und unter Lagerbedingungen beibehalten. Der Basisfilm sollte auch glatt sein, sodass kein Muster auf der Deckbeschichtungs-Schicht hinterlassen wird, die normalerweise darauf aufgetragen wird.
  • Der Basisfilm ist im Allgemeinen eine flexible Polymerfolie, wie beispielsweise ein Polyvinylchlorid oder Polyester. Vorzugsweise wird Polyethylenterephthalat im Basisfilm verwendet, weil es im Allgemeinen formbeständig ist.
  • Die Dicke des Basisfilms kann je nach den Handhabungsbedingungen oder Lagerungsmöglichkeiten des Deckbeschichtungs-Films sowie der Verarbeitungsausrüstung variieren. Typischerweise ist der Basisfilm mindestens etwa 6 μm dick und nicht dicker als etwa 50 μm. Der Basisfilm ist vorzugsweise mindestens etwa 10 μm dick und nicht dicker als etwa 20 μm. Diese bevorzugte Dicke bietet im Allgemeinen eine optimale Wärmeübertragung, einen optimalen Schutz der Deckbeschichtungs-Schicht und eine relativ einfache Verarbeitung in der unten beschriebenen Vorrichtung der Erfindung. Am bevorzugtesten ist der Basisfilm etwa 12,7 μm dick.
  • Release-Beschichtung
  • In den Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung ist eine Release-Beschichtung verwendbar. Eine Release-Beschichtung erleichtert die Trennung der Deckbeschichtungs-Schicht vom Basisfilm, wenn der Deckbeschichtungs-Film zur Lagerung und zum späteren Auftragen auf ein Polymersubstrat auf eine Rolle aufgerollt wird. In den meisten bevorzugten Ausführungen weist der Deckbeschichtungs-Film einen Basisfilm mit einer darauf befindlichen Release-Beschichtung auf. Ein Deckbeschichtungs-Film der Erfindung kann durch das Auftragen der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf die Basisfilmoberfläche ohne darauf befindliche Release-Beschichtung hergestellt werden.
  • Jede Art in einem mehrschichtigen Laminat verwendbarer Release-Beschichtung, die bei Raumtemperatur einfacher von der Deckbeschichtungs-Schicht als vom Basisfilm ablösbar ist und die fähig ist, ihre Integrität und Stabilität während des Laminierprozesses bei zubehalten, ist in der Erfindung verwendbar. Typischerweise sind diese Arten von Materialien: Polydimethylsiloxane, acrylat-funktionalisierte Silikone, epoxy-funktionalisierte Silikone und Polycaprolactone. Vorzugsweise wird eine Release-Beschichtung auf Siliziumbasis verwendet. Diese Art Release-Beschichtung kann, bereits auf einen in den Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung verwendbaren Basisfilm aufgetragen, als silikonbeschichteter, einseitiger Polyesterfilm, Maß 48, von Rexam Release in Oak Brook, Ill., bezogen werden.
  • Abdeckfilm
  • Ein Abdeckfilm ist verwendbar, um ein Zusammenkleben der Deckbeschichtungs-Filme in den Rollen zu verhindern, und um die Deckbeschichtungs-Schicht vor dem Laminieren des Deckbeschichtungs-Films auf ein Polymersubstrat zu schützen. In einer Ausführung befindet sich der Deckbeschichtungs-Film zwischen dem Abdeckfilm und dem Basisfilm.
  • Jeder Abdeckfilm sollte aus einem flexiblen Polymer bestehen, das bei Raumtemperatur leicht von der Deckbeschichtungs-Schicht ablösbar ist. Der Abdeckfilm ist typischerweise glatt. Der Abdeckfilm braucht typischerweise auch nicht in der Lage zu sein, seine Integrität während des Aushärtungs- oder Laminierprozesses beizubehalten, da er in bevorzugten Prozessen vor der Laminierung des Deckbeschichtungs-Films auf ein Polymersubstrat von der Deckbeschichtungs-Schicht abgelöst wird.
  • Kosteneffektive, zur Herstellung eines Abdeckfilms verwendbare Polymere sind beispielsweise Polyethylen, Polypropylen oder siliziumbeschichtetes Polyethylenterephthalat. Der Abdeckfilm ist typischerweise etwa genauso dick wie der Basisfilm. Der Abdeckfilm ist mindestens etwa 6 μm dick und nicht dicker als etwa 50 μm. Vorzugsweise ist der Abdeckfilm mindestens etwa 10 μm dick und nicht dicker als etwa 20 μm. Am bevorzugtesten ist der Abdeckfilm etwa 18,75 μm dick.
  • Release-Schicht
  • In einer Ausführung verfügen die Deckbeschichtungs-Filme der Erfindung über eine Release-Schicht zwischen der Deckbeschichtungs-Schicht und dem Basisfilm. Die Release-Schicht kann die Deckbeschichtungs-Schicht vor dem Aushärtungsprozess schützen, wenn der Basisfilm und gegebenenfalls ein Abdeckfilm vor der Aushärtphase abgezogen wird. Die Release-Schicht erleichtert auch die Trennung der ungehärteten Deckbeschichtungs-Schicht vom Basisfilm vor der Aushärtung. Die Deckbeschichtungs-Schicht ist vor der Aushärtung etwas klebrig und kann im Allgemeinen ohne Release-Schicht in vielen Anwendungsmöglichkeiten gelegentlich schwierig vom Basisfilm zu trennen sein.
  • Die Release-Schicht sollte aus einem in einem mehrschichtigen Laminat verwendbaren Material bestehen, das vor der Aushärtung der Deckbeschichtungs-Schicht leicht vom Basisfilm ablösbar ist. Die Release-Schicht sollte auch ihre Integrität und physikalischen Eigenschaften während des Aushärtungsprozesses und etwaiger Lagerungszeit beibehalten.
  • Nützlichste Materialien für eine Release-Schicht sind Wachse und Polycaprolactone. Beispielsweise sind natürliche und synthetische Wachse, Polyethylene, Polyolefinmischungen und Gemische davon in der Release-Schicht verwendbar. Die Release-Schicht weist vorzugsweise teilverseiftes Ester- oder Montanwachs auf. Am bevorzugtesten ist die Release-Schicht HOECHST WAX OP, im Handel erhältlich von der Hoechst Celanese Corporation in Charlotte, North Carolina.
  • Die Release-Schicht ist vorzugsweise so dünn wie möglich, um Materialkosten zu minimieren und eine saubere Ablösung vom Basisfilm zu erhalten. Eine im Deckbeschichtungs-Film enthaltene Release-Schicht ist typischerweise etwa 0,5 μm dick.
  • Wie im Zusammenhang mit der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung diskutiert, kann das Wachs zur Herstellung einer Release-Schicht zum leichteren Auftrag auf den Basisfilm beispielsweise in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst werden. Das Lösungsmittel wird im Anschluss an das Auftragen der Release-Zusammensetzung auf den Basisfilm verdunstet. Dieses Verfahren wird unten genauer diskutiert.
  • Bevorzugte Prozesse zur Herstellung von Deckbeschichtungs-Filmen
  • Im Allgemeinen gibt es vier bevorzugte Prozesse zur Herstellung von Deckbeschichtungs-Filmen unter Verwendung der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung. Diese Prozesse entsprechen den in 1, 1A, 2 und 2A dargestellten vier bevorzugten Deckbeschichtungs-Filmstrukturen.
  • 1 zeigt einen Querschnitt eines Deckbeschichtungs-Films 10 mit einem Basisfilm 11, einer Deckbeschichtungs-Schicht 12 und einem Abdeckfilm 13. In einem Prozess der Erfindung wird eine Deckbeschichtungs-Zusammensetzung hergestellt, die polymerisierbare Zusammensetzung, polymerisches Bindemittel, einen Polymerisierungsinitiator, ein Kettenübertragungsmittel und organisches Lösungsmittel aufweist. Diese Komponenten, wie oben diskutiert, werden kombiniert, um die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung zu bilden. Diese Zusammensetzung wird dann unter Anwendung einer in der Technik bekannten maschinellen Beschichtungstechnik auf den Basis film 11 aufgetragen. Die Zusammensetzung kann beispielsweise im Tiefdruck-, Meyer-Bar-, Schlitzdüsen- oder Gegenlaufwalzenverfahren aufgetragen werden.
  • Sobald die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf den Basisfilm 11 aufgetragen ist, wird das Lösungsmittel aus der die Deckbeschichtungs-Schicht 12 bildenden Zusammensetzung verdunstet. Der Abdeckfilm 13 wird dann vorzugsweise auf die freigelegte Oberfläche der Deckbeschichtungs-Schicht 12 laminiert und bildet so den Deckbeschichtungs-Film 10. Der Abdeckfilm 13 schützt die Deckbeschichtungs-Schicht 12 während der Lagerung und verhindert das Zusammenkleben von Deckbeschichtungs-Schicht 12 und Basisfilm 11, wenn der Deckbeschichtungs-Film 10 zur relativ einfachen und praktischen Lagerung auf Spulen aufgerollt wird.
  • In einem zweiten bevorzugten Prozess wird der Deckbeschichtungs-Film 10A gebildet. Die oben beschriebene Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird, mithilfe einer in der Technik bekannten maschinellen Beschichtungstechnik, wie beispielsweise die vorher erwähnten Techniken, auf den Basisfilm 11A aufgetragen.
  • Sobald die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf eine erste Oberfläche von Basisfilm 11A aufgetragen ist, wird das Lösungsmittel aus der die Deckbeschichtungs-Schicht 12A bildenden Zusammensetzung verdunstet. Die Release-Beschichtung 13A wird auf eine zweite Oberfläche von Basisfilm 11A aufgetragen. Typischerweise wird der Basisfilm 11A mit der darauf befindlichen Release-Beschichtung 13A erworben.
  • Die Einreicher haben festgestellt, dass die Verwendung einer Release-Beschichtung im Deckbeschichtungs-Film die Notwendigkeit eines Abdeckfilms beseitigen und es ermöglichen kann, dass der Deckbeschichtungs-Film selbstaufrollend wird. Diese Ausführung des Deckbeschichtungs-Films der Erfindung wäre selbstaufrollend, weil die Release-Beschichtung die Deckbeschichtungs-Schicht vom Basisfilm trennen würde, wenn der Deckbeschichtungs-Film auf sich selbst auf einer Rolle oder Spule aufgerollt würde. Diese Ausführung des Deckbeschichtungs-Films der Erfindung ist typischerweise am einfachsten herzustellen und am kosteneffizientesten.
  • Darüber hinaus kann, im Vergleich zu einen Abdeckfilm aufweisenden Deckbeschichtungs-Filmen, wegen der geringeren Anzahl von in dieser Ausführung der Erfindung enthaltenen Filmen mehr Deckbeschichtungs-Film auf eine Rolle aufgerollt werden. Ein Abdeckfilm kann auch dazu verwendet werden, das Zusammenkleben des Deckbeschichtungs-Films zu verhindern, während er auf Rollen aufgewickelt wird; der Abdeckfilm nimmt aber normalerweise mehr Platz in der Rolle ein als die Release-Beschichtung. Die Release-Beschichtung kann darüber hinaus bei der Entfernung des Basisfilms vom Deckbeschichtungs-Film entfernt werden, sodass keine zusätzliche Ausrüstung notwendig ist, um die Release-Schicht während der Verarbeitung vom Deckbeschichtungs-Film zu entfernen. Dagegen ist zur Entfernung des Abdeckfilms während der Verarbeitung des Deckbeschichtungs-Films normalerweise zusätzliche Ausrüstung erforderlich, wie unten diskutiert.
  • In einem dritten bevorzugten Prozess zur Herstellung eines Deckbeschichtungs-Films wird der Deckbeschichtungs-Film 15 hergestellt. Wie in 2 dargestellt, weist der Deckbeschichtungs-Film 15 den Basisfilm 16 auf (der im Wesentlichen mit dem Basisfilm 11 übereinstimmt), die Release-Schicht 17, die Deckbeschichtungs-Schicht 18 (die im Wesentlichen mit der Deckbeschichtungs-Schicht 12 übereinstimmt) und den Abdeckfilm 19 (der im Wesentlichen mit dem Abdeckfilm 13 übereinstimmt). Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird hergestellt wie oben im Hinblick auf den ersten bevorzugten Prozess diskutiert.
  • Nach diesem bevorzugten Prozess wird auch eine Release-Zusammensetzung hergestellt, indem ein Wachs, wie beispielsweise das HOECHST WAX OP, mit einem organischen Lösungsmittel, wie beispielsweise Toluol, kombiniert wird. In einer bevorzugtesten Ausführungen wird HOECHST WAX OP zu einem Anteil von 3 Teilen vom Hundert mit Toluol zu einem Anteil von 97 Teilen vom Hundert verbunden, um eine Release-Zusammensetzung zu bilden. Das Wachs wird zuerst geschmolzen und das Lösungsmittel erhitzt, bevor das Wachs mit dem Lösungsmittel kombiniert wird. Sobald erwärmt, werden das Wachs und Lösungsmittel kombiniert und die Mischung wird unter kräftigem Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Diese Release-Zusammensetzung wird dann unter Anwendung einer der oben diskutierten in der Technik bekannten Auftragungstechniken auf den Basisfilm 16 aufgetragen. Das Lösungsmittel wird dann aus der Release-Zusammensetzung verdunstet, um die Release-Schicht 17 zu bilden. Das Lösungsmittel kann normalerweise mithilfe von Wärme (beispielsweise von einem Gebläseofentrockner) bei einer Temperatur von etwa 80°C verdunstet werden. Der Basisfilm 16 mit der darauf befindlichen Release-Schicht 17 wird dann mit der vorher wie diskutiert hergestellten Deckbeschichtungs-Zusammensetzung beschichtet. Das organische Lösungsmittel in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird verdunstet und bildet die Deckbeschichtungs-Schicht 18.
  • Es ist wichtig festzuhalten, dass die in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung und der Release-Schicht verwendeten Lösungsmittel sorgfältig ausgewählt werden sollten, weil die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung sich nicht auflösen oder die Integrität von Release-Schicht 17 nicht leiden sollte, wenn die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf den Basisfilm 16 mit der darauf befindlichen Release-Schicht 17A aufgetragen wird. Mit anderen Worten, die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird auf die Release-Schicht 17 aufgetragen. Wenn das Lösungsmittel in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung eines ist, in dem sich das Wachs beispielsweise der Release-Schicht 17 löst, dann könnte sich die Release-Schicht 17 unerwünschterweise beim Auftragen der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auflösen. Die Verwendung beispielsweise von Methylethylketon als Deckbeschichtungs-Zusammensetzungslösungsmittel und beispielsweise von Toluol als Lösungsmittel für die Release-Schicht-Zusammensetzung vermeidet dieses Problem. Die Deckbeschichtungs-Schicht 18 und die Release-Schicht 17 sind nun auf den Basisfilm 16 aufgetragen.
  • Schließlich wird vorzugsweise der Abdeckfilm 19, wie vorher diskutiert, auf den Basisfilm 16 laminiert, die Deckbeschichtungs-Schicht 18 und die Release-Schicht 17A aufweist, um den Deckbeschichtungs-Film 15 zu bilden.
  • In einem vierten bevorzugten Prozess wird der Deckbeschichtungs-Film 15A wie in 2A gezeigt gebildet. Der Deckbeschichtungs-Film 15A weist den Basisfilm 16A auf (der im Wesentlichen mit dem Basisfilm 11A übereinstimmt), die Release-Schicht 17A, die Deckbeschichtungs-Schicht 18A (die im Wesentlichen mit der Deckbeschichtungs-Schicht 12A übereinstimmt) und die Release-Beschichtung 19A (die im Wesentlichen mit der Release-Beschichtung 13A übereinstimmt). Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird hergestellt wie oben im Hinblick auf den ersten bevorzugten Prozess diskutiert.
  • Nach diesem bevorzugten Prozess wird auch eine Release-Zusammensetzung hergestellt wie bereits in der Diskussion des dritten bevorzugten Prozesses ausführlich beschrieben. Diese Release-Zusammensetzung wird dann unter Anwendung einer der oben genannten in der Technik bekannten Auftragungstechniken auf den Basisfilm 16A aufgetragen. Das Lösungsmittel wird dann aus der Release-Zusammensetzung verdunstet, um die Release-Schicht 17A zu bilden. Das Lösungsmittel kann normalerweise mithilfe von Wärme (beispielsweise von einem Gebläseofentrockner) bei einer Temperatur von etwa 80°C verdunstet werden. Der Basisfilm 16A mit der darauf befindlichen Release-Schicht 17 wird dann mit der wie oben diskutiert hergestellten Deckbeschichtungs-Zusammensetzung beschichtet. Das organische Lösungsmittel in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird dann verdunstet und bildet die Deckbeschichtungs-Schicht 18A.
  • Es ist wichtig festzuhalten, dass die in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung und der Release-Schicht verwendeten Lösungsmittel sorgfältig ausgewählt werden sollten, weil die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung sich nicht auflösen oder die Integrität von Release-Schicht 17A nicht leiden sollte, wenn die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf Basisfilm 16A mit der darauf befindlichen Release-Schicht 17A aufgetragen wird. Mit anderen Worten, die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung wird auf die Release-Schicht 17A aufgetragen. Wenn das Lösungsmittel in der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung eines ist, in dem sich das Wachs beispielsweise der Release-Schicht 17A auflöst, dann könnte sich die Release-Schicht 17A unerwünschterweise beim Auftragen der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auflösen. Die Verwendung beispielsweise von Methylethylketon als Deckbeschichtungs-Zusammensetzungslösungsmittel und beispielsweise von Toluol als Lösungsmittel für die Release-Schicht-Zusammensetzung vermeidet dieses Problem. Die Deckbeschichtungs-Schicht 18A und die Release-Schicht 17A sind nun auf den Basisfilm 16A aufgetragen.
  • Wie in 2A gezeigt, weist der Basisfilm 16A auch die Release-Schicht 19A auf (die analog zur Release-Schicht 13A ist). Wie oben diskutiert, ist der Basisfilm 16A im Handel mit bereits darauf befindlicher Release-Schicht 19A erhältlich.
  • Deckbeschichtungs-Filme der Erfindung können verwendet werden, Datenträger der Erfindung, wie beispielsweise Karten, herzustellen.
  • Datenträger
  • Die die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung aufweisenden Datenträger weisen im Allgemeinen auch ein Polymersubstrat und eine Deckbeschichtungs-Schicht und wahlweise eine Release-Schicht auf. Querschnitte von Datenträgern, die unter Verwendung der in 1, 1A, 2 und 2A dargestellten Deckbeschichtungs-Filme hergestellt wurden, werden jeweils in 3, 3A, 4 und 4A dargestellt.
  • Der in 3 dargestellte Datenträger 20 ist eine Karte 21 aus einem Polymersubstrat 22 mit einer Deckbeschichtungs-Schicht 23. Das Polymersubstrat 22 fungiert als primärer struktureller Bestandteil der Karte 21. Das Polymersubstrat 22 wird normalerweise aus einem harten, steifen Polymer hergestellt und dient typischerweise als Substrat, auf das mit Tinte Farbe und identifizierende Informationen aufgetragen werden.
  • Das Polymersubstrat 22 kann jeden Typ von Polymer aufweisen, der der Karte 21 strukturelle Integrität und Stabilität bietet. Diese strukturelle Integrität muss während der Laminier- und Aushärtungsprozesse und darüber hinaus erhalten bleiben. Das Polymersubstrat 22 sollte auch in der Lage sein, Tinten und andere identifizierende Informationen zu halten und auf die Deckbeschichtungs-Schicht 23 laminiert zu werden. Im Allgemeinen sind Polymere wie Polyvinylchlorid (PVC), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer (ABS), Polyester, Polycarbonate und Co-Polymere davon in dem Polymersubstrat 22 verwendbar. Am bevorzugtesten sind PVC oder ein Polyester wie beispielsweise Polyethylenterephthalat oder Mischungen davon in dem Polymersubstrat 22 enthalten.
  • Das Polymersubstrat 22 kann bedruckt werden und weist vorzugsweise darauf enthaltenen Druck auf. Die Aufdrucke werden mit den in der Technik bekannten Techniken wie Thermosublimationsdruck oder Thermoübertragungsdruck erzeugt. Die Deckbeschichtungs-Schicht 23 ist aus der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung hergestellt und wird wie unten beschrieben auf das Polymersubstrat 22 aufgebracht.
  • Der Datenträger 20A, in 3A als Karte 21A gezeigt, hat im Wesentlichen dieselbe Struktur wie die Karte 21. Die Karte 21A weist eine Deckbeschichtungs-Schicht 23A und ein Polymersubstrat 22A auf. Diese Figur zeigt, dass die Deckbeschichtungs-Filme 10 und 10A zur Herstellung der Datenträger 20 und 20A, die dieselbe Struktur haben, verwendet werden können. Wie aus diesen Figuren deutlich wird, werden der Basisfilm 11 und 11A, der Abdeckfilm 13 und die Release-Beschichtung 13A während der Herstellung des Datenträgers gemäß den Prozessen der Erfindung von den Deckbeschichtungs-Filmen 10 und 10A entfernt.
  • In 4 ist der Datenträger 25 eine Karte 26, die ein Polymersubstrat 27, einer Release-Schicht 28 und einer Deckbeschichtungs-Schicht 29 aufweist. Das Polymersubstrat 27 ist analog zu dem Polymersubstrat 22, und die Deckbeschichtungs-Schicht 29 ist analog zu der Deckbeschichtungs-Schicht 23. Das Polymersubstrat 27 weist vorzugsweise im Thermosublimationsdruck oder Thermoübertragungsdruckverfahren gedruckte Aufdrucke auf. Wie unten beschrieben, schützt die Release-Schicht 28 die Deckbeschichtungs-Schicht 29 vor und während des Aushärtungsprozesses.
  • Der Datenträger 25A, in 4A als Karte 26A dargestellt, hat im Wesentlichen dieselbe Struktur wie die Karte 26. Die Karte 26A hat eine Deckbeschichtungs-Schicht 29A und ein Polymersubstrat 27A. Diese Figur zeigt, dass die Deckbeschichtungs-Filme 15 und 15A zur Herstellung der Datenträger 25 und 25A, die dieselbe Struktur haben, verwendet werden können. Wie aus diesen Figuren deutlich wird, werden der Basisfilm 16 und 16A, der Abdeckfilm 19 und die Release-Schicht 19A während der Herstellung des Datenträ gers gemäß den Verfahren der Erfindung von den Deckbeschichtungs-Filmen 15 und 15A entfernt.
  • Im Allgemeinen sind die Vorrichtungen und Verfahren der Erfindung konzipiert, alleine oder in Verbindung mit einer Vielzahl anderer Ausrüstungen und/oder Methoden verwendet zu werden, die für die Verarbeitung von Datenträgern wie beispielsweise Karten verwendbar sind. Die Ausrüstungen und die Verfahren der Erfindung können in einer Vielzahl von Umgebungen, von Umgebungen des Bürotyps bis hin zu umfassenden Fertigungsanlagen, verwendet werden. Die Vorrichtungen und Verfahren der Erfindung können auch für eine Vielzahl von Anwendungen genutzt werden, von Anwendungstypen mit geringen bis hin zu Anwendungstypen mit hohen Volumina. Die Verfahren und Vorrichtungen der Erfindung können beispielsweise in einem umfassenden Identifizierungs- und Personalisierungssystem enthalten sein, um verschiedene personalisierte Identifikationskarten zu erzeugen.
  • Verfahren zur Herstellung von Datenträgern
  • Im Allgemeinen werden hier zwei bevorzugte Verfahren zur Herstellung von Datenträgern dargestellt. In jedem Verfahren wird der Deckbeschichtungs-Film auf ein Polymersubstrat laminiert und der die Deckbeschichtungs-Schicht aufweisende Deckbeschichtungs-Film auf dem Polymersubstrat ausgehärtet. Der erste Verfahrenstyp wird auch „Aushärten-und-Abziehen"-Prozess genannt und der zweite „Abziehen-und-Aushärten"-Prozess. Im Aushärten-und-Abziehen-Prozess wird der im Deckbeschichtungs-Film der Erfindung enthaltene Basisfilm vom Deckbeschichtungs-Film entfernt, nachdem die im Deckbeschichtungs-Film enthaltene Deckbeschichtungs-Schicht ausgehärtet ist. Im Abziehen-und-Aushärten-Prozess wird der Basisfilm des Deckbeschichtungs-Films vor der Aushärtung der Deckbeschichtungs-Schicht entfernt.
  • Obwohl beide dieser Typen von Prozessen bevorzugt sind, stellten die Einreicher fest, dass die Anwendung des Abziehen-und-Aushärten-Prozesses bei der Herstellung eines Datenträgers der Erfindung mehrere Vorteile bietet. Diese Vorteile werden hier vorgestellt und gehen aus der unten diskutierten detaillierten Verarbeitungsbeschreibung hervor.
  • Eine Release-Schicht in einem Deckbeschichtungs-Film ist eher nicht erforderlich, wenn der Basisfilm von der Deckbeschichtungs-Schicht entfernt wird, bevor die Deckbeschichtungs-Schicht auf dem Polymersubstrat aushärtet. Der Grund dafür ist wahrscheinlich, dass der Basisfilm vor deren Aushärtung leichter aus der Deckbeschichtungs-Schicht zu entfernen ist.
  • Wie unten ausführlicher diskutiert wird, kann der Aushärtungsprozess in einer völlig geschlossenen und sicheren Einheit durchgeführt werden, wenn der Abziehen-und-Aushärten-Prozess angewandt wird, weil kein ständiges Öffnen in der Härtungseinheit nötig ist, damit der Deckbeschichtungs-Film die Härtungseinheit passieren kann, während das Polymersubstrat zum Basisfilm-Entfernungssystem transportiert wird. Da beim Abziehen-und-Aushärten-Prozess der Deckbeschichtungs-Film nicht über den größten Teil der Länge der Verarbeitungsvorrichtung ausgerollt wird, entsteht bei Fehlfunktionen der Ausrüstung weniger Ausschuss an Deckbeschichtungs-Film als beim Aushärten-und-Abziehen-Prozess.
  • Darüber hinaus sind die Geschwindigkeiten des Laminierprozesses und der Aushärtungsprozesse nicht abhängig, weil der Deckbeschichtungs-Film nicht über den größten Teil der Länge der Vorrichtung ausgerollt ist. Deshalb können diese getrennten Prozesse zur jeweils bestmöglichen Leistung optimiert werden. Typischerweise arbeiten die Systeme für Laminierung, Aushärtung und Kartentransport sämtlich mit unterschiedlichen Substratgeschwindigkeiten, was beim Aushärten und Abziehen nur mit relative großen Schwierigkeiten möglich ist. Unabhängige Laminier- und Aushärtungsprozesse erlauben auch eine schnellere Schadensbehebung bei Ausrüstungs-Fehlfunktionen, weil die Maschine die Prozesskapazität schneller erreichen kann, als wenn die Prozessgeschwindigkeiten voneinander abhängen.
  • Alle bevorzugten Prozesse zur Herstellung von Datenträgern der Erfindung weisen das Bereitstellen eines Deckbeschichtungs-Films mit einer darin befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht auf sowie das Bereitstellen eines Polymersubstrats, das Laminieren des Deckbeschichtungs-Films auf das Polymersubstrat, das Aushärten des Polymersubstrats mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht und das Entfernen des Basisfilms vom Deckbeschichtungs-Film, unabhängig davon, ob er eine Release-Beschichtung darauf aufweist oder nicht. Wenn der Basisfilm eine darauf befindliche Release-Beschichtung aufweist, wird die Release-Beschichtung auch mit dem Basisfilm entfernt. Wenn darüber hinaus ein Abdeckfilm im Deckbeschichtungs-Film enthalten ist, dann wird dieser normalerweise vor der Aushärtung des Polymersubstrats mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht vom Deckbeschichtungs-Film entfernt. Auch wird in bevorzugteren Ausführungen ein eventuell vorhandener Abdeckfilm vor der Entfernung des Basisfilms entfernt, um die Oberfläche der Deckbeschichtungs-Schicht für die Laminierung auf das Polymersubstrat freizulegen, wie unten ausgeführt.
  • In einem ersten, in 5 dargestellten bevorzugten Verfahren zur Herstellung von Datenträgern wird das Polymersubstrat 22 auf den Transportmechanismus 30 gelegt und das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 31 entfernt den Abdeckfilm 13 vom Deckbeschichtungs-Film 10.
  • Das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragssystem 31 weist die Abdeckfilm-Aufnahmespule 32, die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 33, die Abdeckfilm-Entfernungswalze 34, die Abdeckfilm-Trennwalze 35 und die Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 36 auf. Nachdem das Polymersubstrat 22 auf den Transportmechanismus 30 platziert wurde, wird das Polymersubstrat 22 zu den Transportwalzen 36a transportiert. In den meisten bevorzugten Ausführungen sind Transportwalzen 36a Gummiwalzen. Außerdem ist der Spalt zwischen den Transportwalzen 36a vorzugsweise verstellbar, um verschiedene Größen von Polymersubstraten verarbeiten zu können.
  • Nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung ist der Deckbeschichtungs-Film selbstaufrollend, wenn der Basisfilm im Deckbeschichtungs-Film eine Release-Beschichtung aufweist, wodurch ein Abdeckfilm-Entfernungssystem nicht mehr erforderlich ist. Daher wären zur Herstellung eines Datenträgers unter Verwendung eines selbstaufrollenden Films wie den Deckbeschichtungs-Film 10a die Abdeckfilm-Aufnahmespule 32 und die Abdeckfilm-Entfernungswalze 34 in dem Prozess nicht notwendig. Dies wird unten gemeinsam mit der Beschreibung des in 7 offengelegten Prozesses näher diskutiert.
  • Der Transportmechanismus 30 kann jeder Transportmechanismus sein, der einen Datenträger wie beispielsweise eine Karte durch das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 31 und durch die anderen, unten diskutierten Sys teme transportiert, die an der Herstellung von Datenträgern beteiligt sind. Transportwalzen werden am bevorzugtesten für den Transport von Polymersubstraten durch die Herstellungsprozesse der Datenträger der Erfindung verwendet, weil die Walzen so angeordnet werden können, dass sie nur mit den Kanten des Datenträgers, beispielsweise einer Karte, in Berührung kommen. Mit anderen Worten, ein Polymersubstrat kann durch die Herstellungsprozesse der Erfindung transportiert werden, ohne dass der Transportmechanismus mit dessen Oberflächen in Berührung kommt, wo beispielsweise die Tinte und die Deckbeschichtungs-Schichten typischerweise aufliegen und verwischt werden oder am Transportmechanismus kleben bleiben können. In den in 5–7 offengelegten bevorzugten Prozessen werden Rollen und Walzen gezeigt, die vor dem Laminierprozess mit den Oberflächen der Polymersubstrate in Berührung kommen. Die Einreicher haben festgestellt, dass dieser Kontakt der Walzen mit dem Polymersubstrat die Qualität oder die physikalischen Eigenschaften des Datenträgers kaum beeinflusst.
  • Wie in 5 gezeigt, kann zusätzlich zu den Walzen der Deckbeschichtungs-Film 10 selbst ein Transportmechanismus 30 sein. Wie unten ausführlicher diskutiert, wird das Polymersubstrat 22 durch die Transportwalzen 36a transportiert und dann, nach dem sein Abdeckfilm 13 entfernt wurde, auf den Deckbeschichtungs-Film 10 laminiert. Der Deckbeschichtungs-Film 10 ohne den Abdeckfilm 13 transportiert dann das Polymersubstrat 22 mit dem darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Film 10 durch den Laminier-, Aushärtungs- und Basisfilmentfernungsprozess, wo dann die Transportwalzen wieder zum Transportmechanismus werden.
  • Nach Herstellung des Deckbeschichtungs-Films 10 wird dieser auf die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 33 aufgerollt. Sobald der Deckbeschichtungs-Film 10 in einem Datenträger verwendet werden soll, wird das Ende des Deckbeschichtungs-Films 10 durch das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 31 gefädelt. Der Abdeckfilm 13 wird vom Deckbeschichtungs-Film 10 getrennt und um die Abdeckfilm-Trennwalze 34 und auf die Abdeckfilm-Aufnahmespule 32 gerollt.
  • Es wird festgehalten, dass das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 31 so angeordnet ist, dass keine Walzen mehr mit der Deckbeschichtungs-Schicht 12 in Berührung kommen, nachdem der Abdeckfilm 13 vom Deckbeschichtungs-Film 10 entfernt und die Deckbeschichtungs-Schicht 12 freigelegt wurde.
  • Das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 31 arbeitet kontinuierlich. So wird der Abdeckfilm 13 kontinuierlich vom Deckbeschichtungs-Film 10 entfernt, während der Deckbeschichtungs-Film 10 ohne den Abdeckfilm 13 auf das Polymersubstrat 22 aufgetragen wird. Das beschichtete Polymersubstrat 37 mit dem Deckbeschichtungs-Film 10, ohne den Abdeckfilm 13, wird dann durch die Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 36 auf den Transportmechanismus 30 (der jetzt der Deckbeschichtungs-Film 10 ohne den Abdeckfilm 13 ist) und von diesem zu den Laminierwalzen 38 transportiert. Die Laminierwalzen 38 laminieren den Deckbeschichtungs-Film 10 ohne den Abdeckfilm 13 zu dem beschichtetem Polymersubstrat 37.
  • Die Laminierwalzen 38 können jede Art von in der Technik bekannten Laminierwalzen sein, die zur Laminierung von Datenträgern verwendbar sind. Die Laminierwalzen 38 sind vorzugsweise Walzen 39, die in nächster Nähe zusammengebracht werden, um einen greifenden Walzenspalt zu bilden (im Folgenden als Andruckwalzen bezeichnet), und bei einer Temperatur von mindestens etwa 50°C und nicht höher als etwa 150°C arbeiten. Die Andruckwalzen 39 arbeiten bevorzugter bei einer Temperatur von etwa 118°C. Die Andruckwalzen 39 üben einen Last von etwa 100 Pounds auf das beschichtete Polymersubstrat 37 aus. In der Erfindung verwendbare Andruckwalzen sind von Datacard Corp. im Clear Overlay Modul des Kartenpersonalisierungssystems der Baureihe 9000 erhältlich. Der Druck, unter dem die Laminierung stattfindet, reicht typischerweise für eine effiziente Laminierung des Deckbeschichtungs-Films 10 auf das Polymersubstrat 37 aus, ist aber nicht so stark, dass das Polymersubstrat 37 verbogen wird.
  • Der Transportmechanismus 30 transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 37 zur Härtungseinheit 40. Es ist ersichtlich, dass der Transportmechanismus 30 in jeder nötigen Geschwindigkeit betätigt werden kann, um den Deckbeschichtungs-Film 10 vollständig zu laminieren und auszuhärten. Die Härtungseinheit 40 ist eine UV-Härtungseinheit 40a und sie weist die Härtungseinheits-Wänden 41 und die Energiequelle 42 auf, die in einer bevorzugten Ausführung eine UV-Quelle 42a, eine Härtungseinheits-Eingabeöffnung 43 und eine Härtungseinheits-Austrittsöffnung 43a ist.
  • Während sich das Polymersubstrat 37 in der UV-Härtungseinheit 40a befindet, wird es einer Energie von mindestens etwa 250 mj/cm2 und nicht mehr als 2000 mj/cm2 ausgesetzt.
  • Die Härtungseinheit 40 kann jede Art von Härtungseinheit sein, die in einem Laminierprozess verwendbar ist. Die Härtungseinheit 40 ist vorzugsweise relative einfach zu bedienen und hat Bürogröße, sodass der Prozess auch in einer Büroumgebung von unerfahrenen Arbeitern durchgeführt werden kann. Eine in der Erfindung verwendbare gepulste UV-Licht-Härtungseinheit kann im Handel von Xenon in Boston, MA, erworben werden. Ebenfalls verwendbar sind herkömmliche UV-Quecksilberdampflampen erhältlich von Hanovia in Newark, NJ, oder von Fusion Systems in Rockville, MD.
  • Am bevorzugtesten ist die Härtungseinheit 40 eine gepulste Energie-Härtungseinheit. Gepulst Energie abgebende Härtungseinheiten sind in einer Büroumgebung leichter kühl zu halten als kontinuierlich Energie abgebende Härtungseinheiten. Deshalb haben gepulst Energie abgebende Härtungseinheiten eher eine längere Lebensdauer und eher eine geringere Energieentweichung im Vergleich zu kontinuierlich Energie abgebenden Härtungseinheiten, weil eine gepulst Energie abgebende Härtungseinheit nur dann eingeschaltet sein muss, wenn ein Substrat gehärtet wird. Gepulst Energie abgebende Härtungseinheiten sind entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet und benötigen normalerweise keine Aufwärmzeit, während kontinuierlich Energie abgebende Härtungseinheiten Aufwärmzeiten benötigen, bevor sie eine verwendbares Niveau an Energie abgeben. Um Aufwärmperioden zwischen dem Aushärten eines deckbeschichteten Substrats und dem nächsten zu vermeiden, müssen kontinuierlich Energie abgebende Härtungseinheiten ständig eingeschalten sein, was nützliche Energieverschwenden und übermäßige Wärme erzeugen kann. Bei einer Ausrüstung, wie sie beispielsweise in einer Büroumgebung verwendet wird, wo intermittierender Gebrauch üblich ist, ermöglicht eine gepulst Energie abgebende Härtungseinheit eine effizientere Verwendung.
  • Die Härtungseinheits-Wände 41 schließen und sichern vorzugsweise die Härtungseinheit 40 vollkommen und zwar so, dass die Härtungseinheits-Eingabeöffnung 43 und die Härtungseinheits-Austrittsöffnung 43a die einzigen Öffnungen sind, durch die von der Energiequelle 42 abgegebene Energie entweichen kann. Diese Art sicherer Einheit kann signifikante Energiemengen, wie beispielsweise Strahlung, die aus der Einheit austreten, begrenzen.
  • Das beschichtete Polymersubstrat 37 sollte lange genug in der Härtungseinheit 40 bleiben, um die Deckbeschichtungs-Schicht 12 auszuhärten. Typischerweise dauert die Aus härtung des Polymersubstrats 37 bei Verwendung einer der oben aufgeführten Härtungseinheiten ca. 0,5 bis 5 Sekunden.
  • Wie in 5 gezeigt, transportiert der Transportmechanismus 30 das beschichtete Polymersubstrat 37 durch die Härtungseinheit 40. Wie dargestellt, ist der Transportmechanismus 30 von der Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 36 bis zum Basisfilm-Entfernungssystem 44 der Deckbeschichtungs-Film 10 ohne den Abdeckfilm 13.
  • Der Transportmechanismus 30 transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 37 von der Härtungseinheit 40 zum Basisfilm-Entfernungssystem 44. Das Basisfilm-Entfernungssystem 44 weist die Basisfilm-Aufnahmespule 45 und die Basisfilm-Entfernungswalze 46 auf. Der Transportmechanismus 30 transportiert das beschichtete Polymersubstrat 37, sodass es mit der Basisfilm-Entfernungswalze 46 in Berührung kommt, die den Basisfilm 11 entfernt. Bei Aushärten hat die Deckbeschichtungs-Schicht 12 typischerweise eine größere Adhäsion am Polymersubstrat 37 als am Basisfilm 11. Diese größere Adhäsion ermöglicht es, den Basisfilm 11 sauber von der Deckbeschichtungs-Schicht 12 abzuziehen. Nach Entfernen des Basisfilms 11 bleibt die Deckbeschichtungs-Schicht 12 auf dem Polymersubstrat 37 und die Karte 21 wird gebildet. Der Basisfilm 11 wird dann auf die Basisfilm-Aufnahmespule 45 aufgerollt und die Karte 21 wird durch zwei Sätze von Transportwalzen 47 und 47a in einer Richtung fort von der Härtungseinheit 40 transportiert, wie durch den Richtungspfeil in 5 dargestellt. Die Walzen 47 und 47a sind vorzugsweise derselbe Typ von Gummiwalzen wie die Walzen 36a.
  • Es ist ersichtlich, dass jeder der Deckbeschichtungs-Filme 10, 10A, 15, 15A in diesem Aushärten-und-Abziehen-Prozess verwendet werden kann, um einen Datenträger zu bilden. Wenn jedoch der Deckbeschichtungs-Film 10A oder 15A verwendet wird, dann sind die Abdeckfilm-Aufnahmespule 32 und die Abdeckfilm-Entfernungswalze 34 im Prozess nicht erforderlich, weil die Deckbeschichtungs-Filme 10A und 15A keinen Abdeckfilm aufweisen.
  • Es ist auch ersichtlich, dass die Positionserkennungsgeräte wie beispielsweise Fotozellen in den verschiedenen Prozessphasen der Erfindung enthalten sein können, um eine akkurate Platzierung des Polymersubstrats während des Prozesses sicherzustellen. Beispielsweise kann ein Positionserkennungsgerät zur Feststellung der Position des Polymersub strats 22 so vor den Walzen 36a angeordnet werden, dass die Position des Polymersubstrats 22 vor seinem Kontakt mit den Walzen 36a erkannt wird. Die Anordnung der Positionserkennungsgeräte wird unten ausführlicher diskutiert.
  • In einem anderen, in 6 dargestellten bevorzugten Verfahren der Erfindung wird die Karte 26 hergestellt. Das zu Polymersubstrat 22 analoge Polymersubstrat 27 wird auf den Transportmechanismus 50 gelegt, der im Allgemeinen analog zu dem Transportmechanismus 30 ist.
  • Die in den 6 und 7 dargestellten Prozesse sind beides Abziehen-und-Aushärten-Prozesse. Daher weist der Transportmechanismus 50 zusätzliche Walzen auf, wie unten ausführlicher diskutiert, weil der Basisfilm 16 vor dem Aushärten des Deckbeschichtungs-Films 15 entfernt wird und deshalb der Deckbeschichtungs-Film 15 mit dem darin befindlichen Basisfilm 16 kein Transportmechanismus für das Polymersubstrat 57 in den Aushärtungsprozess sein kann.
  • Sobald das Polymersubstrat 27 auf den Transportmechanismus 50 platziert wurde, wird es vom Positionserkennungsgerät 50a erkannt. Das Positionserkennungsgerät 50a ist vorzugsweise eine Fotozelle. Am bevorzugtesten ist das Positionserkennungsgerät 50a eine Fotozelle, die die hintere Kante des Polymersubstrats 27 für eine genaue Platzierung des Polymersubstrats 27 erfasst, während es zwischen den Walzen 56a transportiert wird.
  • Das Abdeckfilmentfernungs- und Deckbeschichtungs-Filmauftragssystem 51, das analog zu dem System 31 ist, entfernt den Abdeckfilm 19 vom Deckbeschichtungs-Film 15 und trägt den Deckbeschichtungs-Film 15 ohne den Abdeckfilm 19 auf das Polymersubstrat 27 auf.
  • Das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 51 weist die Abdeckfilm-Aufnahmespule 52 (die analog zu der Abdeckfilmaufnahmespule 32 ist), die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 53 (die analog zu der Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 33 ist), die Abdeckfilm-Entfernungswalze 54 (die analog zu der Abdeckfilm-Entfernungswalze 34 ist), die Abdeckfilm-Trennwalze 55 (die analog zu der Abdeckfilm-Trennwalze 35 ist) und die Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 56 (die analog zu der Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 36 ist) auf. Nachdem der Deckbeschich tungs-Film 15 wie oben beschrieben hergestellt wurde, wird er auf die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 53 aufgerollt. Wenn die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 53 im Prozess verwendet wird, wird das Ende des Deckbeschichtungs-Films 15 durch das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 51 gefädelt. Der Abdeckfilm 19 wird vom Deckbeschichtungs-Film 15 getrennt und um die Abdeckfilm-Trennwalze 54 und auf die Abdeckfilm-Aufnahmespule 52 aufgerollt. Sobald das Polymersubstrat 27 auf den Transportmechanismus 50 platziert wurde, wird es zu Walzen 56a transportiert, die analog zu den Transportwalzen 36a sind.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit dem in 5 dargestellten Aushärten-und-Abziehen-Prozess beschrieben, ist der Deckbeschichtungs-Film selbstaufrollend, wenn der Basisfilm im Deckbeschichtungs-Film eine Release-Beschichtung aufweist und ein Abdeckfilm-Entfernungssystem nicht erforderlich ist. Deshalb wären für die Herstellung eines Datenträgers unter Verwendung eines selbstaufrollenden Films, wie beispielsweise des Deckbeschichtungs-Films 10A oder 15A, die Abdeckfilm-Aufnahmespule 52 und die Abdeckfilm-Entfernungswalze 54 in dem Prozess nicht erforderlich. Dies ist in 7 dargestellt und wird unten ausführlicher diskutiert.
  • Das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 51 arbeitet kontinuierlich. So wird der Abdeckfilm 19 kontinuierlich vom Deckbeschichtungs-Film 15 entfernt, während der Deckbeschichtungs-Film 15 ohne den Abdeckfilm 19 auf das Polymersubstrat 27 aufgetragen wird. Man erkennt, dass das Abdeckfilm-Entfernungs- und Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 51 so beschaffen ist, dass keine Walzen mit der Deckbeschichtungs-Schicht 18 in Berührung kommen, nachdem der Abdeckfilm 19 vom Deckbeschichtungs-Film 15 entfernt und die Deckbeschichtungs-Schicht 18 freigelegt wurde.
  • Nachdem das Polymersubstrat 27 das Positionserkennungsgerät 50a passiert hat, wird es durch die Walzen 56a zu der Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 56 transportiert, wo der Deckbeschichtungs-Film 15 ohne den Abdeckfilm 19 auf das Polymersubstrat 27 aufgetragen wird, um das beschichtete Polymersubstrat 57 zu bilden.
  • Das beschichtete Polymersubstrat 57 mit darauf befindlichem Deckbeschichtungs-Film 15, ohne den Abdeckfilm 19 wird dann durch den Transportmechanismus 50 (der an die ser Stelle der Deckbeschichtungs-Film 15 ohne den darauf befindlichen Abdeckfilm 19 ist) zu den Laminierwalzen 58, die analog zu den Laminierwalzen 38 sind, transportiert. Mann erkennt, dass bei Verwendung eines selbstaufrollenden Films in diesem Prozess an diesem Punkt im Prozess der Erfindung der selbstaufrollende Deckbeschichtungs-Film der Transportmechanismus ist. Bei Annäherung der vorderen Kante des Polymersubstrats 57 an die Laminierwalzen 58 wird der Deckbeschichtungs-Film 15 ohne den Abdeckfilm 19 vorgeschoben und der Spalt zwischen den Laminierwalzen 58 wird zur Vorbereitung auf die Druckausübung auf das beschichtete Polymersubstrat 57 verengt. Die Laminierwalzen 58 laminieren den Deckbeschichtungs-Film 15 ohne den Abdeckfilm 19 zu dem beschichteten Polymersubstrat 57.
  • Mann erkennt, dass generell jede Walzenart, die nicht an der Deckbeschichtungs-Schicht, dem Basisfilm, der Release-Beschichtung oder dem Abdeckfilm anhaftet oder deren Integrität beeinträchtigt, als Filmführungs-, Trenn- oder Entfernungswalze verwendet werden kann.
  • Der Transportmechanismus 50 (der an diesem Punkt den Deckbeschichtungs-Film 15 und die Laminierwalzen 58 aufweist) transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 57 zu dem Basisfilm-Entfernungssystem 60. Das Basisfilm-Entfernungssystem 60 weist die Basisfilm-Aufnahmespule 61 und die Basisfilm-Entfernungswalze 62 auf. Das beschichtete Polymersubstrat 57 kommt mit der Basisfilm-Entfernungswalze 62 in Berührung und der Basisfilm 16 wird von dem beschichteten Polymersubstrat 57 entfernt. Der Basisfilm 16 wird dann auf die Basisfilm-Aufnahmespule 61, die eine angetriebene Spule ist, aufgerollt. Mit der Entfernung des Basisfilms 16 bleiben die Deckbeschichtungs-Schicht 18 und die Release-Schicht 17 auf dem beschichteten Polymersubstrat 57. Die Release-Schicht 17 kann die Trennung der ungehärteten Deckbeschichtungs-Schicht 18 vom Basisfilm 16 erleichtern. Außerdem kann die Release-Schicht 17 die ungehärtete Deckbeschichtungs-Schicht 18 vor Kontakt mit Luft schützen, die die Aushärtung der Deckbeschichtungs-Schicht 18 signifikant behindern kann. Die Release-Schicht 17 ist eine optionale Schicht in Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung. Ob sie in Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung enthalten ist, kann von der jeweiligen Verwendung des Deckbeschichtungs-Film abhängen.
  • Wenn in diesem Prozess ein selbstaufrollender Deckbeschichtungs-Film verwendet wird, dann würde die Release-Beschichtung gleichzeitig mit dem Basisfilm durch das Basisfilm-Entfernungssystem 60 entfernt.
  • Der Transportmechanismus 50 transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 57 (d. h. mit darauf befindlicher Release-Schicht 17 und Deckbeschichtungs-Schicht 18) vorbei an das Positionserkennungsgerät 62a, das in bevorzugtesten Ausführungen eine Fotozelle ist. Während der hintere Teil des beschichteten Polymersubstrats 57 durch die Laminierwalzen 58 auf das Basisfilm-Entfernungssystem 60 zugeschoben wird, wird der vordere Teil des beschichteten Polymersubstrats 57 an dem Positionserkennungsgerät 62a vorbeitransportiert und von den Walzen 67 und 67a aufgenommen.
  • In den meisten bevorzugten Ausführungen erkennt das Positionserkennungsgerät 62a die vordere Kante des beschichteten Polymersubstrats 57 für eine akkurate Positionierung. Sobald das Positionserkennungsgerät 62a das beschichtete Polymersubstrat 57 erkennt, wird der Spalt zwischen den Laminierwalzen 58 vergrößert, sodass die Laminierwalzen 58 mit keinem Teil des Deckbeschichtungs-Films 15 in Berührung kommen, der nicht auf das Polymersubstrat 27 aufgetragen ist.
  • Generell sind die Transportmechanismen in Prozessen der Erfindung so in einem Abstand angeordnet, dass das Polymersubstrat sich kontinuierlich bewegt oder kontinuierlich bewegt werden kann. Wenn also beispielsweise Walzen der einzige Transportmechanismus sind, sind die Walzen in einem solchen Abstand angeordnet, dass ein Polymersubstrat gleichzeitig von einem Satz Walzen ausgegeben und von einem anderen Satz Walzen aufgenommen wird.
  • Vorzugsweise sind die Walzen 67 und 67a nützliche Typen aufgerauter Walzen, die den Walzen eine zusätzliche Haftung bieten, während sie das beschichtete Polymersubstrat 57 transportieren. Ein nützlicher Typ einer aufgerauten Walze ist eine sandbeschichtete Metallwalze. Nützliche Typen sandbeschichteter Metallwalzen sind im Handel als Tungsten Carbide sandbeschichtete Walzen von TUNCO® Manufacturing Inc. in Flowery Branch, GA, erhältlich. Die Einreicher haben festgestellt, dass sandbeschichtete Walzen die genaue Platzierung des Polymersubstrats beim Transport durch den Prozess erleichtern.
  • 6A zeigt eine Draufsicht auf die Walzen 67 und 67a und das Polymersubstrat 57 ist dargestellt als Polymersubstrat 57, das durch die Walzen 67 und 67a transportiert wird. Wie in 6A dargestellt, gestattet die Verwendung von Walzen 67 und 67a als Transportmechanismus 50 an diesem Punkt den Transport des beschichteten Polymersubstrats 57, ohne dass der Transportmechanismus 50 mit der freigelegten ungehärteten Deckbeschichtungs-Schicht 18 in Berührung kommt.
  • Der Transportmechanismus 50 (d. h. an diesem Punkt im Prozess die Walzen 67 und 67a) transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 57 (d. h. mit der darauf befindlichen Release-Schicht 17 und Deckbeschichtungs-Schicht 18) zu der Härtungseinheit 63, die analog zu Härtungseinheit 40 ist.
  • Die Härtungseinheit 63 ist eine UV-Härtungseinheit 63a, die analog zu der UV-Härtungseinheit 40a ist, und sie weist die Härtungseinheits-Wände 64, das Positionserkennungsgerät 64a, die Härtungseinheits-Eingabeöffnung 66, die Härtungseinheits-Austrittsöffnung 66a und die Energiequelle 65, die eine UV-Energiequelle 65a sein kann, auf. Während das beschichtete Polymersubstrat 57 von den Walzen 67 und 67a auf die Härtungseinheit 63 zu transportiert wird, wird die Eingabeöffnung 66 geöffnet und das beschichtete Polymersubstrat 57 wird zu den Walzen 68, 68a und 68b transportiert, die sich innerhalb der Härtungseinheit 63 befinden. Sobald sich das beschichtete Polymersubstrat 57 innerhalb der Härtungseinheit 63 befindet, wird die Eingabeöffnung 66 geschlossen, die Austrittsöffnung 66a wird geschlossen und die Energiequelle aktiviert. Wie zuvor im Zusammenhang in Bezug auf die Härtungseinheit 40 diskutiert, können Härtungseinheiten der Erfindung vollständig gesichert sein, um ein Entweichen signifikanter Mengen an Streuenergie in die Umgebung außerhalb der Härtungseinheit zu verhindern.
  • Während das Polymersubstrat 57 sich in der UV-Härtungseinheit 63a befindet, wird es einer Energie von mindestens etwa 250 mj/cm2 und nicht mehr als etwa 2000 mj/cm2 ausgesetzt. Die Härtungseinheit 63 kann jeder Typ von in einem Aushärtprozess verwendbarer Härtungseinheit sein. Härtungseinheiten der Erfindung sind vorzugsweise relative einfach zu bedienen und haben Bürogröße, sodass Prozesse der Erfindung in einer Büroumgebung von unerfahrenen Arbeitern durchgeführt werden kann. Das Polymersubstrat 57 sollte lange genug der UV-Strahlung ausgesetzt sein, um die Deckbeschichtungs- Schicht 18 auszuhärten. Sobald die Deckbeschichtungs-Schicht 18 ausgehärtet ist, ist die Karte 26 gebildet.
  • Das Polymersubstrat 57 wird durch drei Sätze Walzen 68, 68a und 68b transportiert, die sich innerhalb der Härtungseinheit 63 befinden. Diese Walzen sind vorzugsweise auf geeignete Weise aufgeraute Walzen, wie sandbeschichtete Metallwalzen, die analog zu den Walzen 67 und 67a sind. 6B zeigt eine Draufsicht auf die Walzen 68, 68a und 68b und das Polymersubstrat 57 ist dargestellt als das Polymersubstrat 57, das durch die Walzen 68, 68a und 68b transportiert wird. Wie in 6B dargestellt, sind die Walzen 68, 68a und 68b so ausgerichtet, dass sie nicht mit den Stirnflächen des beschichteten Polymersubstrats 57 in Berührung kommen.
  • Nach dem Aushärten des beschichteten Polymersubstrats 57 wird die Härtungseinheits-Austrittsöffnung 66a geöffnet und die Karte 26 wird am Positionserkennungsgerät 64a und an den angetriebenen Walzen 69 und 69a zum Transport in zusätzliche Systeme zur Verarbeitung vorbei transportiert. Das Positionserkennungsgerät 64a ist am bevorzugtesten eine Fotozelle, die die vordere Kante der Karte 26 erkennt, während sie von den Walzen 68, 68a und 68b transportiert wird. Die Positionserkennungsgeräte 50a, 62a und 64a sind im Allgemeinen analog. Die Positionserkennungsgeräte der Härtungseinheit müssen jedoch, im Gegensatz zu den anderen in diesen Prozessen enthaltenen Positionserkennungsgeräten, der hohen Energieumgebung innerhalb der in den Prozessen der Erfindung enthaltenen Härtungseinheiten standhalten können (d. h. betriebsfähig bleiben und ihre Integrität beibehalten).
  • Dasselbe gilt auch für Walzen, die in den Härtungseinheiten der Erfindung enthalten sind. Die in den Prozessen der Erfindung enthaltenen, auf geeignete Weise aufgerauten Walzen sind im Allgemeinen analog. Die Walzen in den Härtungseinheiten der Erfindung müssen allerdings der hohen Energieumgebung der Härtungseinheiten standhalten können (d. h. ihre Integrität beibehalten).
  • Nachdem die Karte 26 die Härtungseinheit 63 verlassen hat, wird sie durch zwei Sätze von Transportwalzen 69 und 69a transportiert, die analog zu den Transportwalzen 56a sind, die vorzugsweise Gummitransportwalzen sind.
  • Der in 7, 7A und 7B dargestellte Abziehen-und-Aushärten-Prozess ist analog zu dem in 6, 6A und 6B dargestellten Prozess. Der primäre Unterschied ist, dass der in dem in 7 dargestellten Prozess verwendete Deckbeschichtungs-Film 15a keinen Abdeckfilm aufweist, so dass ein Abdeckfilm-Entfernungssystem nicht in dem in 7 dargestellten Prozess enthalten war.
  • Wie in 7 dargestellt, wird das Polymersubstrat 27a nach dem Auflegen auf den Transportmechanismus 150 vom Positionserkennungsgerät 150a erkannt, das analog zu dem Positionserkennungsgerät 50a ist. Das Positionserkennungsgerät 150a ist vorzugsweise eine Fotozelle. Am bevorzugtesten ist das Positionserkennungsgerät 150a eine Fotozelle, die eine hintere Kante des Polymersubstrats 27a für eine genaue Platzierung des Polymersubstrats 27a während des Transports zwischen den Walzen 156a erkennt.
  • Das Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 151 trägt den Deckbeschichtungs-Film 15a auf das Polymersubstrat 27a auf. Mann erkennt, dass der Deckbeschichtungs-Film 15a eine Release-Schicht und eine Release-Beschichtung aufweist. Allerdings kann dieser Prozess bei jedem Deckbeschichtungs-Film der Erfindung angewendet werden, der keinen Abdeckfilm aufweist, unabhängig davon, ob er eine Release-Schicht und/oder eine Release-Beschichtung aufweist.
  • Das Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 151 weist eine Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 153, die analog zu der Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 53 ist, die Deckbeschichtungs-Film-Führungswalze 155, die analog zu der Abdeckfilm-Trennwalze 55 ist, und die Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 156, die analog zu der Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 56 ist, auf.
  • Nachdem der Deckbeschichtungs-Film 15a wie oben beschrieben hergestellt wurde, wird er auf die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 153 aufgerollt. Wenn die Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule 153 im Prozess verwendet werden soll, wird das Ende des Deckbeschichtungs-Films 15a durch das Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 151 gefädelt.
  • Sobald das Polymersubstrat 27a auf den Transportmechanismus 150 platziert wurde, wird es am Positionserkennungsgerät 150a vorbei und zu den Transportwalzen 156a, die analog zu den Transportwalzen 56a sind, transportiert.
  • Das Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 151 arbeitet kontinuierlich. Mann erkennt, dass das Deckbeschichtungs-Film-Auftragungssystem 151 so angeordnet ist, dass keine Walze mit der Deckbeschichtungs-Schicht 18a in Berührung kommt, während diese der Atmosphäre ausgesetzt ist.
  • Nachdem das Polymersubstrat 27a das Positionserkennungsgerät 150a passiert hat, wird es durch die Walzen 156a zur Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze 156 transportiert, wo der Deckbeschichtungs-Film 15a auf das Polymersubstrat 27a aufgetragen wird, um beschichtetes Polymersubstrat 157 zu bilden.
  • Das beschichtete Polymersubstrat 157 mit dem darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Film 15a wird dann durch den Transportmechanismus 150 (der an diesem Punkt der Deckbeschichtungs-Film 15a ist) zu den Laminierwalzen 158, die analog zu den Laminierwalzen 58 sind, transportiert. Bei Annäherung der vorderen Kante des Polymersubstrats 157 an die Laminierwalzen 158 wird der Deckbeschichtungs-Film 15a vorgeschoben und der Spalt zwischen den Laminierwalzen 158 zur Vorbereitung auf die Druckanwendung auf das beschichtete Polymersubstrat 157 verengt. Die Laminierwalzen 158 laminieren den Deckbeschichtungs-Film 15a auf das beschichtete Polymersubstrat 157.
  • Der Transportmechanismus 150 (der an diesem Punkt den Deckbeschichtungs-Film 15a und die Laminierwalzen 158 aufweist) transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 157 zu dem Basisfilm-Entfernungssystem 160, das analog zu dem Basisfilm-Entfernungssystem 60 ist. Das Basisfilm-Entfernungssystem 160 weist die Basisfilm-Aufnahmespule 161 und die Basisfilm-Entfernungswalze 162 auf. Das beschichtete Polymersubstrat 157 stellt Kontakt mit der Basisfilm-Entfernungswalze 162 her und der Basisfilm 16a wird von dem beschichteten Polymersubstrat 157 entfernt. Der Basisfilm 16a wird dann auf die Basisfilm-Aufnahmespule 161, die eine angetriebene Spule ist, aufgerollt. Mit der Entfernung des Basisfilms 16a bleiben die Deckbeschichtungs-Schicht 18a und die Release-Schicht 17a auf dem beschichteten Polymersubstrat 157. Die Release-Schicht 17a kann die Trennung der ungehärteten Deckbeschichtungs-Schicht 18a vom Basisfilm 16a erleichtern. Außerdem kann die Release-Schicht 17a die ungehärtete Deckbeschichtungs-Schicht 18a vor Luftkontakt schützen, die die Aushärtung der Deckbeschichtungs-Schicht 18a signifikant behindern kann. Die Release-Schicht 17a ist eine optionale Schicht in Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung. Ob sie in Deckbeschichtungs-Filmen der Erfindung enthalten ist, kann von der jeweiligen Anwendung abhängen, in der der Deckbeschichtungs-Film verwendet werden soll. Da der Deckbeschichtungs-Film 15a selbstaufrollend ist, wird die Release-Schicht 19a gleichzeitig mit dem Basisfilm durch das Basisfilm-Entfernungssystem 160 entfernt.
  • Der Transportmechanismus 150 transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 157 (d. h. mit der darauf befindlichen Release-Schicht 17a und Deckbeschichtungs-Schicht 18a) an dem Positionserkennungsgerät 162a vorbei, das analog zum Positionserkennungsgerät 62a und in den bevorzugtesten Ausführungen eine Fotozelle ist. Während das hintere Ende des beschichteten Polymersubstrats 157 durch die Laminierwalzen 158 auf das Basisfilm-Entfernungssystem 160 zugeschoben wird, wird der vordere Teil des beschichteten Polymersubstrats 157 an dem Positionserkennungsgerät 162a vorbeitransportiert und von den Walzen 167 und 167a aufgenommen, die analog zu den Walzen 67 und 67a sind.
  • In bevorzugtesten Ausführungen erkennt das Positionserkennungsgerät 162a die vordere Kante des beschichteten Polymersubstrats 157 für eine akkurate Positionierung. Nach der Erkennung des beschichteten Polymersubstrats 157 durch das Positionserkennungsgerät 162a wird der Spalt zwischen den Laminierwalzen 158 vergrößert, sodass die Laminierwalzen 158 typischerweise mit keinem Teil des Deckbeschichtungs-Films 15a in Berührung kommen, der nicht auf das Polymersubstrat 27a aufgetragen ist.
  • Nützliche Typen der Walzen 167 und 167a sind, wie bereits oben diskutiert, vorzugsweise aufgeraute Walzen, die die Walzen mit zusätzlichem Haftungsvermögen versehen, während sie das beschichtete Polymersubstrat 157 transportieren.
  • 7A zeigt eine Draufsicht auf die Walzen 167 und 167a und ein Polymersubstrat 157 ist als ein Polymersubstrat 157 dargestellt, das durch die Walzen 167 und 167a transportiert wird. Wie in 7A dargestellt, gestattet die Verwendung der Walzen 167 und 167a als Transportmechanismus 150 an diesem Punkt, beschichtetes Polymersubstrat 157 zu transportieren, ohne dass der Transportmechanismus 150 mit der freigelegten ungehärteten Deckbeschichtungs-Schicht 18a in Berührung kommt.
  • Der Transportmechanismus 150 (d. h. an diesem Punkt im Prozess die Walzen 167 und 167a) transportiert dann das beschichtete Polymersubstrat 157 (d. h. mit der darauf befindlicher Release-Schicht 17a und Deckbeschichtungs-Schicht 18a) zu der Härtungseinheit 163, die analog zu der Härtungseinheit 63 ist.
  • Die Härtungseinheit 163 ist eine UV-Härtungseinheit 163a, die analog zur UV-Härtungseinheit 63a ist, und sie weist die Härtungseinheits-Wände 164, das Positionserkennungsgerät 164a, die Härtungseinheits-Eingabeöffnung 166, die Härtungseinheits-Austrittsöffnung 166a und die Energiequelle 165, die eine UV-Energiequelle 165a sein kann, auf. Während das beschichtete Polymersubstrat 157 von den angetriebenen Walzen 167 und 167a auf die Härtungseinheit 163 zu transportiert wird, wird die Härtungseinheits-Eingabeöffnung 166 geöffnet und das beschichtete Polymersubstrat 157 wird zu den Walzen 168, 168a und 168b transportiert, die sich innerhalb der Härtungseinheit 163 befinden. Sobald sich das beschichtete Polymersubstrat 157 innerhalb der Härtungseinheit 163 befindet, wird die Härtungseinheits-Eingabeöffnung 166 geschlossen und die Härtungseinheits-Austrittsöffnung 166a wird geschlossen und die Energiequelle 165 wird aktiviert. Wie bereits oben in Bezug auf die Härtungseinheit 40 diskutiert, können Härtungseinheiten der Erfindung vollständig gesichert sein, um ein Austreten signifikanter Mengen an Streuenergie in die Umgebung außerhalb der Härtungseinheit zu verhindern.
  • Während das beschichtete Polymersubstrat 157 sich in der UV-Härtungseinheit 163a befindet, wird es einer Energie von mindestens etwa 250 mj/cm2 und nicht größer als etwa 2000 mj/cm2 ausgesetzt.
  • Das Polymersubstrat 157 sollte lange genug UV ausgesetzt sein, um die Deckbeschichtungs-Schicht 18a auszuhärten. Sobald die Deckbeschichtungs-Schicht 18a ausgehärtet ist, ist die Karte 26a gebildet.
  • Das Polymersubstrat 157 wird durch drei Sätze Walzen 168, 168a und 168b transportiert, die sich innerhalb der Härtungseinheit 163 befinden und die analog zu den Walzen 68, 68a und 68b sind. Diese Walzen sind vorzugsweise auf geeignete Weise aufgeraute Wal zen wie beispielsweise sandbeschichtete Metallwalzen analog zu den Walzen 167 und 167a. 7B zeigt eine Draufsicht auf die Walzen 168, 168a und 168b und das Polymersubstrat 157 ist dargestellt als das Polymersubstrat 157, das durch die Walzen 168, 168a und 168b transportiert wird. Wie in 7B dargestellt, sind die Walzen 168, 168a und 168b so ausgerichtet, dass sie nicht mit einer Stirnfläche des beschichteten Polymersubstrats 157 in Berührung kommen.
  • Nach dem Aushärten des beschichteten Polymersubstrats 157 wird die Härtungseinheits-Austrittsöffnung 166a geöffnet und die Karte 26a wird an dem Positionserkennungsgerät 164a, das analog zu dem Gerät 64a ist, vorbei transportiert und für den Transport in zusätzliche Systeme zur Verarbeitung in die Walzen 169 und 169a geführt. Das Positionserkennungsgerät 164a ist am bevorzugtesten eine Fotozelle, die die vordere Kante der Karte 26a erkennt, während diese von den Walzen 168, 168a und 168b wegtransportiert wird. Die Positionserkennungsgeräte 150a, 162a und 164a sind im Allgemeinen analog.
  • Nach dem Verlassen der Härtungseinheit 163 wird die Karte 26a durch zwei Sätze Transportwalzen 169 und 169a, die analog zu den Transportwalzen 156a sind und die vorzugsweise Gummitransportwalzen sind, transportiert.
  • Zur Herstellung von Datenträgern verwendbare Vorrichtungen
  • Zur Herstellung von Datenträgern der Erfindung verwendbare Vorrichtungen weisen typischerweise ein Deckbeschichtungs-Film-Abgabe- und -Auftragungssystem, ein Laminiersystem, ein Basisfilm-Entfernungssystem, ein Aushärtungssystem und ein Transportsystem auf. Eine Ausführung der Vorrichtung der Erfindung kann auch ein Abdeckfilmentfernungssystem aufweisen.
  • Im Allgemeinen ist ein für die Herstellung von mehrschichtigen Laminaten wie Datenträgern verwendbares Deckbeschichtungs-Film-Abgabe- und -Auftragungssystem in der Erfindung für die Abgabe und das Auftragen des Deckbeschichtungs-Films auf ein Polymersubstrat verwendbar. Dieses System ist vorzugsweise ein Abgabe- und Auftragssystem vom Rollen- und Walzentyp. Wie bereits unter Bezugnahme auf die Figuren diskutiert, weisen bevorzugte Systeme dieses Typs eine Deckbeschichtungs-Film-Abgabespule oder -rolle, eine Deckbeschichtungs-Film-Auftragungswalze und/oder eine Deckbeschichtungs-Film-Führungswalze auf.
  • Jedes für die Laminierung von Filmen und/oder Substraten in einem mehrschichtigen Laminaterzeugungsprozess verwendbare Laminiersystem ist in der Erfindung verwendbar. Die Laminiersysteme der Vorrichtungen der Erfindung enthalten vorzugsweise Laminierwalzen und jede sonstige für die Laminierung eines Deckbeschichtungs-Filmes auf ein Polymersubstrat notwendige Ausrüstung. Wie bereits diskutiert, sind die in der Vorrichtung verwendeten Laminierwalzen vorzugsweise Andruckwalzen mit einem verstellbaren Walzenspalt. Die in der Erfindung verwendeten Laminierwalzen sind beheizt und haben ein Gewicht von ca. 100 Pounds.
  • Eine Vorrichtung der Erfindung weist auch ein Basisfilm-Entfernungssystem auf, um den Basis film im Deckbeschichtungs-Film vom Deckbeschichtungs-Film zu entfernen. Jede zur Herstellung eines mehrschichtigen Laminats verwendbare Art von Basisfilm-Entfernungssystem ist auch für die Erfindung verwendbar. Das Basisfilm-Entfernungssystem ist vorzugsweise ein System mit vom Aufnahmespulen- oder -rollentyp. Typische in der Erfindung enthaltene Basisfilm-Entfernungssysteme weisen eine Basisfilm-Aufnahmespule oder -rolle und eine Basisfilm-Entfernungswalze auf.
  • Basisfilm-Entfernungssysteme können an jeder beliebigen Stelle der Vorrichtung enthalten sein. Die Einreicher haben jedoch festgestellt, dass es mehrere Vorteile gibt, das Basisfilm-Entfernungssystem vor dem Aushärtungssystem anzuordnen, wie bereits im Zusammenhang mit dem Abziehen-und-Aushärten-Prozess diskutiert wurde.
  • Jedes für die Aushärtung von mehrschichtigen Laminaten mit einem Polymersubstrat verwendbare Aushärtungssystem ist im Allgemeinen auch in der Erfindung verwendbar. Das in der Erfindung enthaltene Aushärtungssystem kann jede Art von Energiequelle zum Aushärten der Deckbeschichtungs-Schicht verwenden, solange diese mit dem in der Deckbeschichtungs-Schicht enthaltenen Polymerisierungsinitiator kompatibel ist (d. h. wenn als für die Aushärtung Wärmeenergie verwendet wird, sollte ein durch Wärme ausgelöster Polymerisierungsinitiator verwendet werden).
  • Die Einreicher haben festgestellt, dass typischerweise etwa 900 mj/cm2 kontinuierlicher Energie benötigt werden, um die beschichteten Polymersubstrate auszuhärten und Datenträger der Erfindung zu bilden. Die Einreicher haben jedoch festgestellt, dass Härtungseinheiten vorzuziehen sind, die rasch abgeschaltet werden, wenn gerade kein Datenträger gehärtet wird, da sie typischerweise aufgrund ihrer Größe besser für eine Büroumgebung geeignet sind, weniger Wärme verschwenden und Bediener weniger Streuenergie ausgesetzt wird.
  • Die Härtungseinheit weist vorzugsweise eine gepulst Energie abgebende Energiequelle auf. Die Verwendung dieser Art eines Energieemitters kann verschiedene Vorteile haben. Beispielsweise kann die Härtungseinheit, wie bereits diskutiert, so leichter gekühlt werden und ist von der Größe her zuträglicher für eine Büroumgebung als eine kontinuierlich Energie abgebende Quelle.
  • Im Allgemeinen ist jedes in einem Herstellungsprozess für mehrschichtige Laminate wie Datenträger verwendbare Transportsystem in der Erfindung verwendbar. Beispielsweise könnten ein Vakuumförderbandsystem oder ein Saugnapftransfersystem in der Vorrichtung der Erfindung verwendet werden. Die Einreicher bevorzugen aber am meisten ein Transportsystem, das es nicht erforderlich macht, dass Transportvorrichtungen mit der Stirnfläche oder großen Oberflächen des Datenträgers der Erfindung nach dem Laminieren in Kontakt geraten. Diese Oberflächen sind typischerweise mit Tinte, Deckbeschichtungs- oder anderen Filmen und Schichten versehen und die Berührung dieser Oberflächen mit Förderbändern, Walzen oder anderen derartigen Vorrichtungen sollte vermieden werden, weil solche Vorrichtungen unerwünschte Muster, Verschmutzungen und/oder Schwachstellen auf den Datenträgern der Erfindung hinterlassen könnten.
  • Wie bereits diskutiert, kann der Deckbeschichtungs-Film der Erfindung selbst im Transportsystem enthalten sein. Zudem sind Walzen für den Transport von Substraten durch die Vorrichtung nützlich. Walzen können für die Herstellung von Datenträgern der Erfindung verwendete Substrate auswerfen und an andere Walze abgeben, ohne dass ein Transportmechanismus (beispielsweise ein Förderband) die verschiedenen Walzen miteinander verbindet. Wie bereits diskutiert, werden Gummiwalzen und/oder sandbeschichtete Walzen bevorzugt. Die Walzen können leicht angewinkelt sein (d. h. weniger als 5°), um dem Pfad die Richtung vorzugeben, auf dem das Substrat durch die Vorrichtung transportiert wird.
  • Tests zu Stabilität und Weichmacherbeständigkeit
  • Datenträger der Erfindung sind stabil und weisen, im Vergleich zu Datenträgern ohne darauf befindliche Deckbeschichtungs-Zusammensetzung oder -Schicht, vorzugsweise verbesserte allgemeine Haltbarkeit, Stabilität, Weichmacherbeständigkeit, Haftfähigkeit, Abriebfestigkeit, Flexibilität und UV-Beständigkeit auf.
  • Datenträger der Erfindung bestehen alle den folgenden STABILITÄTS-Test. Zwei Datenträger der Erfindung (beispielsweise Karten) mit darauf befindlichen Thermoübertragungs- oder Thermosublimationsaufdrucken werden in einen gut wärmeleitenden Behälter gelegt, dessen Boden mindestens 1/8 Zoll hoch mit Wasser bedeckt ist. Der Behälter ist versiegelt. Die gesamte obere Seite jedes Datenträgers muss oberhalb des Wassers der Luft ausgesetzt sein. Der abgedichtete Behälter wird dann für einen Zeitraum von ungefähr einer Woche (d. h. 7 Tage) bei einer Temperatur von ungefähr 40°C in einen Ofen gestellt.
  • Der Behälter wird aus dem Ofen entnommen und die Datenträger werden aus dem Behälter entnommen und auf Raumtemperatur abgekühlt. Nach dem Abkühlen werden die Datenträger auf Zeichen von Ausbluten der Färbung oder des Aufdrucks und nach Blasenbildung der Deckbeschichtungs-Schicht untersucht. Wenn es keine mit bloßem Auge sichtbaren Anzeichen von Ausbluten der Färbung oder des Aufdrucks gibt und die Deckbeschichtungs-Schicht sich physikalisch nicht verändert hat, dann haben die Datenträger den STABILITÄTS-Test bestanden und sind stabil.
  • Datenträger der Erfindung haben vorzugsweise eine verbesserte Weichmacherbeständigkeit im Vergleich zu Datenträger ohne Deckbeschichtungs-Zusammensetzung der Erfindung. Die Weichmacherbeständigkeit wird anhand des folgenden WEICHMACHER-Tests gemessen. Die Datenträger der Erfindung bestehen vorzugsweise den Weichmacher-Test.
  • Zuerst müssen alle Datenträger auf Biegsamkeit getestet werden. Der Biegetest zeigt, wie gut die Deckbeschichtungs-Schicht der Rissausbreitung standhält. Die Datenträger (bei spielsweise Karten) werden so gebogen, wie im Biegetest unten beschrieben. Gemäß dem WEICHMACHER-Test werden diese Datenträger in Längsrichtung 300 Zyklen mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach oben und dann 300 Zyklen mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach unten gebogen. Dann werden die Karten in Querrichtung 300 Zyklen mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach oben und dann 300 Zyklen mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach unten gebogen.
  • Die Datenträger wurden gebogen, um die Biegung zu simulieren, die eine Karte oder ein Datenträger erfährt, wenn er gehandhabt oder in eine Geldbörse und danach in die Hosentasche gesteckt wird. Das Biegungstestgerät besteht aus zwei Backen. Eine Backe ist fixiert, aber auf einen Spalt einstellbar und die andere Backe ist beweglich. Ein für diesen Test verwendbares Gerät ist von Eclipse Laboratories in Minneapolis, MN, erhältlich.
  • Die bewegliche Backe oszilliert vor und zurück, wodurch die Karten oder die Datenträger gebogen werden. Die Hublänge des Geräts sollte verstellbar sein. Die Biegungsrate ist ungefähr 60 Biegungen pro Minute. Die Einstellung des Biegungstestgeräts variiert je nach Richtung der Biegung. Wenn die Karte in Querrichtung gebogen wird, dann ist das Biegungstestgerät auf eine geschlossene Öffnung von 1,87 Zoll und die Hublänge auf 0,4 Zoll eingestellt. Wenn die Karte in Längsrichtung gebogen wird, dann ist das Biegungstestgerät auf eine geschlossene Öffnung von 2,228 Zoll und die Hublänge auf 0,57 Zoll eingestellt.
  • Das Biegungstestgerät wird zuerst auf die Biegung in Querrichtung eingestellt. Die Datenträger werden dann mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach oben in das Biegungstestgerät eingelegt und 300 Zyklen gebogen. Dann werden die Datenträger umgedreht, sodass die Deckbeschichtungs-Schicht nach unten zeigt, und 300 weitere Zyklen gebogen.
  • Das Biegungstestgerät wird dann auf die Biegung in Längsrichtung eingestellt. Die Datenträger werden der Länge nach mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach oben in das Biegungstestgerät eingelegt und 300 Zyklen gebogen. Die Datenträger werden dann in das Biegungstestgerät eingelegt mit der Deckbeschichtungs-Schicht nach unten zeigend, und 300 weitere Zyklen gebogen. Die Datenträger werden dann aus dem Biegungstestgerät entnommen und solange leicht gebogen, bis die Karten wieder nahezu flach sind.
  • Als nächstes wird laut WEICHMACHER-Test mithilfe eines mit Draht der Stärke 10 umwickelten Stabes (im Handel erhältlich von RD Specialties in Webster, NY, USA) die gesamte Oberfläche des Datenträgers mit der darauf befindlichen Deckbeschichtungs-Schicht mit Dioctylphthalat (DOP) beschichtet. Nach der Beschichtung wird ein ein Tausendstel Zoll dickes unbehandeltes Polyesterabdeckblatt auf das DOP gelegt, um es zu fixieren.
  • Jeder Datenträger wird dann auf eine Stahlplatte gelegt (d. h. zum leichteren Einlegen in den und Entnehmen aus dem Ofen). Diese Platte wird zur Beschleunigung des Weichmacherangriffes bei einer Temperatur von 40°C in einen Ofen gelegt. Nach 24 Stunden werden zwei der vier Karten oder Datenträger, die diesem Weichmachertest unterzogen werden, dem Ofen entnommen. Diese Karten werden abgekühlt und mit Wasser und Seife gewaschen.
  • Nach dem Waschen mit Wasser und Seife werden diese zwei Karten oder Datenträger auf Zeichen von Schäden in der Deckbeschichtungs-Schicht und auf Farbmigration untersucht. Wenn mit bloßem Auge keine Zeichen von Farb- oder Druckausblutungen oder Veränderungen in der Deckbeschichtungs-Schicht erkennbar sind, dann bestehen die Datenträger den WEICHMACHER-Test. Die vier in diesem Test verwendeten Karten oder Datenträger verfügen über Aufdrucke auf der Oberfläche, auf der sich die Deckbeschichtungs-Schicht befindet. Vorzugsweise werden zum Aufdruck Thermosublimations- oder Thermoübertragungsdrucktechniken verwendet. Zur Prüfung dieser beiden Karten wird eine Vergrößerung empfohlen. Vorzugsweise wird ein Vergrößerungsfaktor von 3,5 verwendet. Die Datenträger werden zum Vergleich mit der unten genauer beschriebenen Bewertungstabelle fotografiert. Die Testbedingungen dieser beiden Datenträger werden auf den Fotos mit festgehalten und für zukünftige Beobachtungen aufbewahrt.
  • Nach 48-stündiger Einwirkung des DOP werden zwei weitere Karten oder Datenträger aus dem Ofen entnommen. Diese beiden Datenträger werden abgekühlt und mit Wasser und Seife gewaschen. Diese beiden Datenträger werden dann, wie oben beschrieben, untersucht.
  • BEISPIELE
  • BEISPIEL 1
  • Herstellung einer härtbaren Zusammensetzung (Vergleichszusammensetzung)
  • Eine härtbare Zusammensetzung der Erfindung wurde wie folgt hergestellt: ELVACITE 2051 (15% feste Lösung von Methylmethacrylatpolymer), erhältlich von ICI Resins in Wilmington, DE, in einer Menge von 35 Teilen vom Hundert wurde mit VINAC B-15 (20% feste Lösung von Polyvinylacetatpolymer), im Handel erhältlich von Air Products Chemical in Allentown, PA, in einer Menge von 9,75 Teilen vom Hundert vermischt. Trimethylolpropantriacrylat-Monomer, im Handel erhältlich von Sartomer of Exton, PA, unter dem Namen SR 351, wurde mit der Polymermischung in einer Menge von 3,00 Teilen vom Hundert vermischt. Ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat, im Handel erhältlich von Sartomer of Exton, PA, unter dem Namen SR 454, wurde der Mischung in einer Menge von 4,35 Teilen vom Hundert beigefügt.
  • IGRACURE® 184, ein Fotoinitiator, im Handel erhältlich von Ciba-Geigy in Hawthorne, NY, wurde der Mischung in einer Menge von 0,40 Teilen vom Hundert beigefügt. 2-Mercaptobenzoxazole wurde der Mischung in einer Menge von 0,05 Teilen vom Hundert beigefügt. Methylethylketon wurde der Mischung in einer Menge von 47,45 Teilen vom Hundert beigefügt. Die Zusammensetzung wurde unter hohem Schub gemischt, bis sie homogen war.
  • BEISPIEL 2 (Vergleichszusammensetzung)
  • Herstellung eines härtbaren Deckbeschichtungs-Films
  • Eine härtbare Zusammensetzung wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Die Zusammensetzung wurde auf einen Basis film aus Polyethylenterephthalat aufgetragen, im Handel erhältlich unter dem Namen HOSTAPHAN 5000 von Hoechst Corp. Die Zusammensetzung wurde durch ein maschinelles Beschichtungsverfahren aufgetragen. Ein Tiefdruck-Beschichtungsverfahren wurde angewendet. Eine von Yasui Seiki im Handel unter dem Modellnamen CPR-S erhältliche Ausrüstung wurde verwendet, um den Basisfilm mit der härtbaren Zusammensetzung zu beschichten. Der Basisfilm war 12,7 μm dick.
  • Das Lösungsmittel wurde nach dem Auftragen der Zusammensetzung auf den Basisfilm mithilfe eines Gebläseofentrockners aus der Zusammensetzung verdunstet.
  • Nach dem Trocknen war die Deckbeschichtungs-Schicht ungefähr 7 μm dick. Ein 25,4 μm dicker Abdeckfilm wurde auf die Deckbeschichtungs-Schicht laminiert. Der Abdeckfilm war Polypropylen, das im Handel von Yasui Toray Plastics America, Inc. in North Kingston, RI, erhältlich ist. Die Laminierung wurde bei Raumtemperatur mit in der Technik bekannten Laminier-Andruckwalzen durchgeführt. Nach der Laminierung des Abdeckfilms auf die Deckbeschichtungs-Schicht war der Deckbeschichtungs-Film fertig gestellt.
  • BEISPIEL 3 (Vergleichszusammensetzung)
  • Herstellung eines zweiten härtbaren Deckbeschichtungs-Films
  • Ein Deckbeschichtungs-Film wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt, mit folgenden Abweichungen. Eine Release-Zusammensetzung wurde hergestellt, in dem 3 Teile vom Hundert Wachs, im Handel unter dem Namen HOECHST WAX OP von Hoechst Celanese in Somerville, NJ, erhältlich, mit 97 Teilen vom Hundert Toluol kombiniert wurden. Das Wachs wurde bei 110°C geschmolzen und das Lösungsmittel vor der Vermischung bei ungefähr 60°C erhitzt. In erhitztem Zustand wurden das Lösungsmittel und das Wachs vermischt und unter starker Rühren auf Raumtemperatur abgekühlt.
  • Die Zusammensetzung wurde mithilfe des in Beispiel 2 beschriebenen Beschichtungsprozesses vom Tiefdrucktyp aufgetragen. Das Toluol wurde mit in der Technik bestens bekannter Verfahren aus der Release-Zusammensetzung verdunstet. Nach dem Verdunsten des Toluols aus der Release-Zusammensetzung bildete sich eine Release-Schicht. Im getrockneten Zustand war die Release-Schicht 0,5 μm dick.
  • Anschließend wurde die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung aus Beispiel 2 mittels eines Beschichtungsprozesses vom Tiefdrucktyp auf die Release-Schicht aufgetragen. Die Release-Schicht wurde von einem Typ des in Beispiel 2 offengelegten Basisfilms getragen.
  • Wie in Beispiel 2 wurde dann ein Abdeckfilm auf die Deckbeschichtungs-Schicht laminiert, und ein Deckbeschichtungs-Film der Erfindung bildete sich.
  • BEISPIEL 4 (Vergleichszusammensetzung)
  • Herstellung eines dritten härtbaren Deckbeschichtungs-Films
  • Ein Deckbeschichtungs-Film wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt. Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung hatte die folgende Rezeptur:
    T. v. H.
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 36,00
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 9,75
    Ethoxyliertes TMPTA, Sartomer SR 454 7,20
    IGRACURE® 184 0,40
    2-Mercaptobenzoxazol 0,05
    Methylethylketon 46,60
  • BEISPIEL 5 (Vergleichszusammensetzung)
  • Herstellung eines vierten härtbaren Deckbeschichtungs-Films
  • Ein Deckbeschichtungs-Film wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt. Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung hatte die folgende Rezeptur:
    T. v. H.
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 36,00
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 9,75
    TMPTA, Sartomer SR 351 7,20
    IGRACURE® 184 0,40
    2-Mercaptobenzoxazol 0,05
    Methylethylketon 46,60
  • BEISPIEL 6 (Vergleichszusammensetzung)
  • Herstellung eines fünften härtbaren Deckbeschichtungs-Films
  • Ein Deckbeschichtungs-Film wurde gemäß Beispiel 4 hergestellt. Die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung hatte die folgende Rezeptur:
    T. v. H.
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 35,00
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 9,75
    TMPTMA, Sartomer SR 350 3,00
    TEOTA, Sartomer SR 454 4,35
    IGRACURE® 184 0,40
    2-Mercaptobenzoxazol 0,05
    Methylethylketon 47,45
  • BEISPIEL 7
  • Testen der härtbaren Deckbeschichtungs-Filme auf Flexibilität, Abriebfestigkeit und Weichmacherbeständigkeit
  • Deckbeschichtungs-Filme mit unterschiedlichen Mengen an Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) und ethoxyliertem Trimethylolpropantriacrylat (TEOTA) wurden hergestellt und unter Verwendung von STABILITÄTS- und WEICHMACHER-Tests, wie in der detaillierten Beschreibung der Erfindung beschrieben, auf Stabilität, Flexibilität, Abriebfestigkeit und Weichmacherbeständigkeit getestet. Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA) wurde als SR 351 von Sartomer in Exton, PA, bezogen. Ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (Ethoxylierungsgrad = 3) (TEOTA-3) wurde als SR 454 von Sartomer bezogen. Ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat (Ethoxylierungsgrad = 15) (TEOTA-15) wurde als SR 9035 von Sartomer bezogen. Zusammensetzung #1 (Vergleichszusammensetzung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 5,00
    SR 454 (TEOTA-3) 7,25
    SR 9035 (TEOTA-15) 0
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Zusammensetzung #1 wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt. Die Zusammensetzung wurde dann auf einen Polyesterfilm aufgetragen, wie in Beispiel 2 beschrieben, um einen Deckbeschichtungs-Film mit einer Dicke von etwa 5–7 μm zu bilden. Der Deckbeschichtungs-Film wurde dann auf eine Polyvinylchlorid(PVC)-Karte aufgetragen und gemäß der detaillierten Beschreibung ausgehärtet. Die beschichtete Karte wurde unter Anwendung der oben beschriebenen STABILITATS- und WEICHMACHER-Tests getestet. Die Beschichtung wurde beim Biegen oder Prägen rissig. Zusammensetzung #2 (Vergleichszusammensetzung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 0
    SR 454 (TEOTA-3) 12,25
    SR 9035 (TEOTA-15) 0
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Die Zusammensetzung #2 wurde wie oben beschrieben hergestellt und getestet. Die Beschichtung wurde beim Biegen oder Prägen rissig. Zusammensetzung #3 (Vergleichszusammensetzung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 0
    SR 454 (TEOTA-3) 0
    SR 9035 (TEOTA-15) 12,25
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Die Zusammensetzung #3 wurde wie oben beschrieben hergestellt und getestet. Die Beschichtung wurde beim Biegen oder Prägen nicht rissig. Die Beschichtung hatte aber eine geringe Weichmacherbeständigkeit. Zusammensetzung #4 (Vergleichszusammensetzung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 0
    SR 454 (TEOTA-3) 6,125
    SR 9035 (TEOTA-15) 6,125
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Die Zusammensetzung #4 wurde wie oben beschrieben hergestellt und getestet. Obwohl keine Rissbildung beim Prägen oder Biegen festgestellt wurde, wies die Beschichtung eine geringe Stabilität auf. Zusammensetzung #5 (Erfindung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 0
    SR 454 (TEOTA-3) 7,35
    SR 9035 (TEOTA-15) 4,90
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Die Zusammensetzung #5 wurde wie oben beschrieben hergestellt und getestet. Die Beschichtung wurde beim Prägen oder Biegen nicht rissig und zeigte eine marginale Stabilität. Zusammensetzung #6 (Erfindung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 0
    SR 454 (TEOTA-3) 9,19
    SR 9035 (TEOTA-15) 3,06
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Die Zusammensetzung #6 wurde wie oben beschrieben hergestellt und getestet. Nach Prägen oder Biegen wurde keine Rissbildung festgestellt. Die Beschichtung zeigte gute Stabilität und Weichmacher-/Chemiebeständigkeit. Zusammensetzung #7 (Vergleichszusammensetzung):
    Inhaltsstoff Gewichtsanteil
    ELVACITE 2051 (15% feste Lösung) 58,33
    VINAC B-15 (20% feste Lösung) 16,25
    SR 351 (TMPTA) 0
    SR 454 (TEOTA-3) 10,41
    SR 9035 (TEOTA-15) 1,84
    IGRACURE® 184 0,75
    Methylethylketon 12,42
  • Die Zusammensetzung #7 wurde wie oben beschrieben hergestellt und getestet. Die Beschichtung wurde beim Prägen und/oder Biegen etwas rissig, zeigte aber eine akzeptable Stabilität und Weichmacher-/Chemiebeständigkeit.
  • Zusammenfassend ist das Verhältnis der Monomere mit verschiedenen Ethoxylierungsgraden (harte und flexible Monomere) wichtig für optimale Flexibilität, Stabilität und Weichmacherbeständigkeit. Ein bevorzugtes Verhältnis von harten zu flexiblen Monomeren (TEOTA-3:TEOTA-15) ist von 1:1 bis 5,66:1; bevorzugter von 1,5:1 bis 4:1; am bevorzugtesten von 1,85:1 bis 3,5:1.

Claims (16)

  1. Deckbeschichtungs-Zusammensetzung, verwendbar, um eine Deckbeschichtungs-Schicht einer stabilen Datenträgereinrichtung zu bilden, wobei diese Deckbeschichtungs-Zusammensetzung umfasst: (a) polymerisierbare Zusammensetzung, harte und flexible polymerisierbare Monomere und/oder Oligomere aufweisend, wobei (i) das harte Monomer und/oder Oligomer ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat mit einem Ethoxylierungsgrad von 1 bis 10 aufweist; (ii) das flexible Monomer und/oder Oligomer ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat mit einem Ethoxylierungsgrad von 10 bis 20 aufweist und (iii) das Verhältnis harter zu flexibler Monomere und/oder Oligomere in der Zusammensetzung zwischen 1,5:1 und 4:1 beträgt, und (b) polymerisches Bindemittel, wobei die Deckbeschichtungs-Zusammensetzung im wesentlichen frei von Weichmachern ist und wobei das Gewichtsverhältnis der polymerisierbaren Zusammensetzung zum polymerischen Bindemittel zwischen 0,75:1 und 1,5:1 einschließlich liegt.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das harte Monomer und/oder Oligomer ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat mit einem Ethoxylierungsgrad von ca. 3 umfasst.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das flexible Monomer und/oder Oligomer ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat mit einem Ethoxylierungsgrad von ca. 15 umfasst.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das polymerische Bindemittel Methylmethacrylatpolymer und Polyvinylacetatpolymer umfasst.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die polymerisierbare Zusammensetzung Trimethylolpropantriacrylat und ethoxyliertes Trimethylolpropantriacrylat umfasst.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Polymerisierungsinitiator.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Kettentransfermittel.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei das Kettentransfermittel 2-Mercaptobenzoxazol ist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Deckbeschichtungs-Films, verwendbar bei der Herstellung einer stabilen Datenträgereinrichtung, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Auftragen der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung nach Anspruch 1 auf einen Basisfilm und (b) Bilden einer Deckbeschichtungs-Schicht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Basisfilm eine erste Oberfläche mit einer darauf befindlichen Release-Beschichtung und eine zweite Oberfläche, auf die die Deckbeschichtung aufgetragen wird, aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend den Schritt des Laminierens eines Deckfilms auf die Deckbeschichtungs-Schicht.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend die Schritte des Auftragens einer Release-Schicht auf den Basisfilm vor dem Auftragen der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung; des Auftragens der Deckbeschichtungs-Zusammensetzung auf die Release-Schicht, um eine Deckbeschichtungs-Schicht zu bilden, und des Laminierens eines Deckfilms auf die Deckbeschichtungs-Schicht.
  13. Deckbeschichtungs-Film, verwendbar bei der Herstellung einer stabilen Datenträgereinrichtung, hergestellt nach jedem beliebigen der Ansprüche 9 bis 12.
  14. Stabile Datenträgereinrichtung, aufweisend: (a) ein Polymersubstrat und (b) eine Deckbeschichtungs-Schicht, gebildet mittels des Deckbeschichtungs-Films aus Anspruch 13.
  15. Verfahren zur Herstellung einer stabilen Datenträgereinrichtung, die folgenden Schritte umfassend: (a) Bereitstellen eines in einer Datenträgereinrichtung verwendbaren Polymersubstrats; (b) Laminieren des Deckbeschichtungs-Films nach Anspruch 13 auf das Polymersubstrat, so dass sich die Deckbeschichtungs-Schicht neben dem Polymersubstrat befindet und ein deckbeschichtetes Polymersubtrat bildet; (c) Entfernen des Basisfilms vom Polymersubstrat und (d) Aushärten des deckbeschichteten Polymersubstrats.
  16. Verfahren zum Schutz gedruckter Informationen auf einer Datenträgereinrichtung, die folgenden Schritte umfassend: (a) Bereitstellen eines Polymersubstrats, verwendbar in einer Datenträgereinrichtung, wobei dieses Substrat auf mindestens einer Oberfläche im Thermosublimationsdruck oder Thermotransferdruck aufgedruckte Informationen aufweist; (b) Laminieren des Deckbeschichtungs-Films nach Anspruch 13 auf das Polymersubstrat, so dass sich die Deckbeschichtungs-Schicht neben dem Polymersubstrat befindet und ein deckbeschichtetes Polymersubstrat bildet; (c) Aushärten des deckbeschichteten Polymersubstrats und (d) Entfernen des Basisfilms vom deckbeschichteten Polymersubstrat.
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