WO2023051951A1 - Schichtverbund für einen kartenförmigen datenträger, kartenförmiger datenträger und verfahren - Google Patents

Schichtverbund für einen kartenförmigen datenträger, kartenförmiger datenträger und verfahren Download PDF

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Josef Riedl
Peter Tarantino
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Giesecke+Devrient Mobile Security Gmbh
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    • B29K2093/00—Use of natural resins, e.g. shellac, or derivatives thereof, as moulding material

Definitions

  • the present invention relates to a layered composite for a card-shaped data carrier and a card-shaped data carrier and a method for producing a layered composite for a card-shaped data carrier.
  • Different data carriers are known from the prior art, for example card-shaped data carriers, in particular credit cards, smart cards, dual interface cards or identification documents such as identity cards. Furthermore, it is known to provide a layer composite of several stacked layers for this purpose, in which, for example, electrical and/or electronic components can be installed or which serve as an overlay, in particular as transparent or printed design layers.
  • the layers are preferably designed as plastic layers and can be produced by means of an extrusion process. The layers can then be printed and connected to one another by lamination using pressure and heat to form a card body for the card-shaped data carrier.
  • thermoplastic materials such as polyvinyl chloride (PVC) and polyethylene terephthalate (PET).
  • PVC polyvinyl chloride
  • PET polyethylene terephthalate
  • PLA polyactide
  • PLA polylactic acid
  • PLA can be deformed by heat and is therefore also a thermoplastic material.
  • polylactide plastics are biocompatible and therefore environmentally friendly.
  • the object of the present invention is to specify a layered composite for a card-shaped data carrier, in particular for a smart card, in which personalization by means of a laser can be made possible and improved for the environmentally friendly use of PLA layers. Furthermore, it is the object of the present invention to specify a corresponding card-shaped data carrier and a method for producing a layered composite.
  • This object is achieved by a layered composite having the features of independent claim 1 . Furthermore, the object is achieved by a card-shaped data carrier having the features of claim 11 and by a method having the features of claim 12.
  • a layered composite for a card-shaped data carrier comprising at least three layers with a first layer, a second layer and a third layer, the second layer between the first layer and the third layer is arranged, wherein the first layer and the third layer comprise polylactide, PLA, and the second layer comprises a PLA-free laser polymer mixture, wherein the laser polymer mixture has at least one first plastic, at least one second plastic and at least one laser additive, wherein a Material of the first plastic is different from a material of the second plastic.
  • two, in particular transparent, PLA layers are provided, with one, in particular transparent, layer with the laser polymer mixture being provided between the PLA layers.
  • the laser polymer mixture has at least three materials, in particular a first and a second plastic and a laser additive.
  • the PLA for the first layer and for the third layer is preferably highly amorphous in order to ensure better bonding for the layered bond.
  • the layered composite comprises at least three layers.
  • all three layers are made transparent for printing.
  • a multiplicity of layers can be provided.
  • the layers are preferably parallel to one another and arranged stacked on top of each other. In other words, the layers in the layered composite lie on top of one another.
  • card-shaped data bodies preferably include smart cards, with the layered composite being able to serve as an overlay. It should be noted that the invention can, however, be applied to a wide variety of card types as required.
  • the invention has the advantage that the use of PLA layers is very environmentally friendly.
  • the laser additive of the laser polymer mixture enables reliable and high-contrast printing and thus personalization of the entire layered composite.
  • the laser additive in the laser polymer mixture converts the laser energy into heat of fusion when it comes into contact with laser radiation, so that the laser additive can appear colored from white to black due to a local change in the refractive index and can have a high contrast as a print.
  • the laser additive can be used to guarantee improved contour and contrast sharpness and also increased durability and resistance to environmental influences of the printing.
  • the use of the laser additive can make the laser polymer mixture laser-sensitized, so to speak, and thus printable and processable by the laser.
  • the laser additive can preferably enable printing in the case of non-transparent or transparent layers.
  • the laser-sensitized laser polymer mixture can be arranged as a second layer between the transparent first PLA layer and the transparent third PLA layer.
  • a high penetration depth of the laser radiation can generally be achieved into the laser polymer mixture, making the printing wear-resistant and forgery-proof at the same time.
  • laser printing represents a fast, flexible and precise printing technique compared to conventional printing methods.
  • an environmentally friendly layered composite comprising laser-printable PLA can therefore be provided in a simple manner.
  • the use of polycarbonate has the advantage that polycarbonate can be printed or processed very well with a laser.
  • the use of polycarbonate can therefore further improve the printability of the layered composite in addition to the use of the laser additive.
  • the first plastic is formed as a polycarbonate, also from a mixture of different polycarbonates with different melt viscosities.
  • the laser polymer mixture can have a proportion by weight of the first plastic of at least 50% and at most 85%.
  • the laser polymer mixture can therefore have between 50% by weight and 85% by weight polycarbonate.
  • polycarbonate can form the main component of the laser polymer mixture.
  • the second plastic is polyethylene terephthalate glycol copolymer, PETG.
  • PETG polyethylene terephthalate glycol copolymer
  • the use of PETG in the laser polymer blend has the advantage that the extrusion temperature of PETG is approximately 230°C, whereas the extrusion temperature of PLA is also approximately 230°C.
  • the extrusion temperature of the laser polymer blend by the Using PETG the extrusion temperature of PLA can be approximated and co-extrusion of the layered composite can be simplified and improved.
  • the laser polymer mixture can therefore have between 15% by weight and 50% by weight PETG.
  • PETG can form the minor component of the laser polymer blend.
  • the laser additive can be formed by a material which absorbs in the infrared range, in particular in the near-infrared range.
  • the laser additive can be in the form of granules, with the granules being formed by the material absorbing in the infrared range.
  • the laser additive is preferably formed by a large number of particles.
  • the laser additive can preferably be distributed homogeneously in the laser polymer mixture or within the second layer. This has the advantage that the printing is standardized and the contrast can be intensified. As a result, the highest resolutions and sharpest contours can be achieved for printing. For example, it can also be provided that different laser additives are used in the laser polymer mixture.
  • the laser additive can preferably be formed by nanoscale metal oxide particles, which do not scatter visible light due to their small particle size, but absorb the wavelength of the laser in the infrared range, especially in the near-infrared range, and can thus enable printing.
  • the metal oxide particle absorbs the laser energy and heats the immediate area. This can be a local result in a limited change in the refractive index, with the respective metal oxide particle appearing in shades of gray from white to black depending on the material present in the first plastic and the second plastic in the laser polymer mixture and depending on the wavelength of the laser and therefore represents a print.
  • the laser additive is formed by a material that absorbs in the ultraviolet range, in particular in the near-ultraviolet range.
  • a laser additive can also be used to print in the ultraviolet range. This means that UV lasers can also be used for printing. Printing by means of a CCb laser would also be conceivable.
  • wavelengths of at least 760 nm and at most 2500 nm, preferably 1064 nm can be absorbed by means of the absorbing material of the laser additive.
  • wavelengths of a laser in the near-infrared range can be absorbed by means of the absorbing material.
  • a wavelength of 1064 nm is preferably absorbed.
  • this wavelength is assigned to an Nd:YAG laser (short for neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet laser or neodymium-YAG laser), which is a frequently used solid-state laser.
  • the laser additive is replaced by titanium nitride, TiN, a tungsten oxide compound, a molybdenum oxide compound, in particular copper molybdenum oxide, a copper oxide compound, in particular copper phosphate oxide, carbon black -Pigments or is designed as an encapsulated laser additive.
  • titanium nitride TiN
  • a tungsten oxide compound a molybdenum oxide compound, in particular copper molybdenum oxide
  • a copper oxide compound in particular copper phosphate oxide
  • carbon black -Pigments or is designed as an encapsulated laser additive.
  • other types of materials are conceivable which have the property of absorbing laser light with a specific wavelength and thus reducing the printing make possible.
  • metallic particles can be used for the laser additive.
  • an encapsulated laser additive designates an embodiment of the laser additive as a multiplicity of microcapsules which contain the active substance for intumescence or for printing inside the respective capsule. If, for example, laser light hits a capsule,
  • the proportion by weight of the laser additive can preferably be 5 ppm (parts per million).
  • the proportion by weight of the laser additive can preferably be varied depending on the desired contrast strength of the printing.
  • the laser polymer mixture can therefore have between 0.0005% by weight and 5% by weight laser additive.
  • the laser additive can form the smallest component of the laser polymer mixture.
  • a laser polymer mixture would therefore be conceivable which has polycarbonate with a weight proportion of 84% as the first plastic, PETG with a weight proportion of 15% as the second plastic and a laser additive with a weight proportion of 1%.
  • the percentage values for the weight proportion for the first plastic, the second plastic and the laser additive can be variably selected from the specified ranges for the weight proportion in such a way that the total sum is 100%.
  • Extrusion temperature temperature of the second plastic is essentially the same, in particular within a deviation of at most 10%, to an extrusion temperature of PLA.
  • PETG as the second plastic has an extrusion temperature of approximately 230°C, with the extrusion temperature of PLA also being approximately 230°C.
  • PC has an extrusion temperature of approximately 300°C.
  • a card-shaped data carrier in particular a smart card, which comprises a layered composite according to the invention. Consequently, the card-shaped data carrier according to the invention has the same advantages as were explained with regard to the layered composite according to the invention.
  • a method for producing a layered composite for a card-shaped data carrier according to the invention, in particular for a smart card is provided, the method having the following steps:
  • the PLA for the first layer and for the third layer can be provided as granules for the main extruder.
  • the laser polymer mixture for the second layer can, for example, also be provided as granules for the secondary extruder.
  • different materials can be conveyed through the same extrusion device.
  • the main extruder and secondary extruder the different materials can be combined to form a specific layered composite.
  • the PLA granules can be melted in the main extruder and the granules of the laser polymer mixture can be melted in the secondary extruder and the layers of the composite can be combined and formed.
  • the extrusion temperature of the PLA and the extrusion temperature of the laser polymer mixture are approximately the same so that the materials have a similar viscosity.
  • a stable connection for the layered composite can thus be ensured.
  • the use of co-extrusion has the advantage that the entire material is melted and is available for the composite, whereas with lamination under pressure and heat only material at the interfaces of the layers is available for the composite. Consequently, the durability of the laminate can be enhanced by the co-extrusion.
  • the card-shaped data carrier can continue to be laminated by Layer composite are produced as an overlay film with other core films.
  • the laser additive can preferably be distributed homogeneously in the laser polymer mixture.
  • the first plastic, the second plastic and the laser additive for the laser polymer mixture can be provided individually one after the other in the auxiliary extruder.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a layered composite according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a method according to the invention for producing a layered composite according to the invention.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a layered composite 10 according to an embodiment of the invention.
  • the layered composite 10 is suitable for a card-shaped data carrier, in particular for a smart card.
  • the layered composite 10 can form an overlay film for the smart card, for example.
  • the layered composite 10 comprises three layers 11 , 12 , 13 with a first layer 11 , a second layer 12 and a third layer 13 , the second layer 12 being arranged between the first layer 11 and the third layer 13 .
  • the first layer 11, the second layer 12 and the third layer 13 are transparent.
  • the first layer 11 and the third layer 13 comprise polylactide, PLA.
  • the first layer 11 and the third layer 13 are made of PLA. Consequently, an environmentally friendly layered composite 10 containing PLA can be provided for the card-shaped data carrier.
  • the second layer 12 comprises a PLA-free laser polymer mixture 16.
  • the second layer 12 is formed from the laser polymer mixture 16.
  • the laser polymer mixture 16 has a first plastic 14a, a second plastic 14b and a laser additive 15.
  • the first plastic 14a is polycarbonate, PC, for example.
  • the laser polymer mixture 16 has a weight proportion of the first plastic 14a of at least 50% and at most 85%.
  • the second plastic 14b is, for example, polyethylene terephthalate glycol copolymer, PETG. Consequently, the material of the first plastic 14a is different from the material of the second plastic 14b.
  • the Laser polymer mixture 16 has a weight fraction of the second plastic 14b of at least 15% and at most 50%.
  • the laser additive 15 is formed by a material that absorbs in the infrared range, in particular in the near-infrared range.
  • a wavelength of 1064 nm, for example from an Nd:YAG laser, can preferably be absorbed by means of the absorbing material of the laser additive 15 .
  • the laser additive 15 can be formed by copper-molybdenum oxide.
  • the laser polymer mixture 16 has a weight fraction of the laser additive 15 of at least 0.0005% and at most 5%.
  • PETG extrusion temperature of PETG
  • PLA extrusion temperature of PLA
  • the extrusion temperature of the second plastic 14b is equal to the extrusion temperature of PLA.
  • the extrusion temperature of the laser polymer mixture 16 can thus be brought closer to the extrusion temperature of PLA through the use of PETG, and co-extrusion of the layered composite 10 can be simplified and improved.
  • the use of PLA layers for the layered composite 10 is very environmentally friendly.
  • the laser additive 15 of the laser polymer mixture 16 enables reliable and high-contrast printing and thus personalization of the entire layered composite 10 .
  • the use of polycarbonate for the first plastic 14a has the advantage that polycarbonate can be printed or processed very well with a laser.
  • the printability of the layered composite 10 can therefore be further improved in addition to the use of the laser additive 15.
  • an environmentally friendly layered composite 10 comprising laser-printable PLA can be provided in a simple manner.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a method according to the invention for producing a layered composite 10 according to the invention.
  • a layered composite 10 according to FIG. 1 can be produced.
  • the procedure has the following procedural steps:
  • polylactide PLA
  • the PLA is provided for the first layer 11 and the third layer 13 in a main extruder of an extrusion device.
  • the PLA can preferably be provided as granules.
  • Laser polymer blend 16 provided for the second layer 12 in an ancillary extruder of the extrusion apparatus.
  • the laser polymer mixture 16 can preferably also be provided as granules.
  • the order of steps 1 and 2 can be varied.
  • the PLA and the PLA-free laser polymer mixture 16 are co-extruded to form a layered composite 10.
  • different materials can be conveyed through the same extrusion device.
  • the PLA granules can be melted in the main extruder and the granules of the laser polymer mixture 16 in the secondary extruder and the layers of the layered composite 10 can be combined and formed.
  • the extrusion temperature of the PLA and the extrusion temperature of the laser polymer mixture 16 are approximately the same due to the use of PETG as the second plastic 14b, and are therefore similar Viscosity of the materials is given. A stable connection for the layered composite 10 can thus be ensured.
  • the provision of the PLA-free laser polymer mixture 16 in the second method step 2 can preferably include a premix of the first plastic 14a, the second plastic 14b and the laser additive 15.
  • the card-shaped data carrier can also be produced by laminating the layered composite 10 as an overlay film with additional core films.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtverbund (10) für einen kartenförmigen Datenträger, insbesondere eine Smart Card, umfassend wenigstens drei Schichten (11, 12, 13) mit einer ersten Schicht (11), einer zweiten Schicht (12) und einer dritten Schicht (13), wobei die zweite Schicht (12) zwischen der ersten Schicht (11) und der dritten Schicht (13) angeordnet ist, wobei die erste Schicht (11) und die dritte Schicht (13) Polylactid, PLA, umfassen und die zweite Schicht (12) eine PLA-freie Laserpolymermischung (16) umfasst, wobei die Laserpolymermischung (16) wenigstens einen ersten Kunststoff (14a), wenigstens einen zweiten Kunststoff (14b) und wenigstens ein Laseradditiv (15) aufweist, wobei ein Material des ersten Kunststoffes (14a) unterschiedlich zu einem Material des zweiten Kunststoffes (14b) ist. Weiterhin betrifft die Erfindung einen kartenförmigen Datenträger sowie ein Verfahren.

Description

Schichtverbund für einen kartenförmigen Datenträger, kartenförmiger Datenträger und Verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schichtverbund für einen kartenförmigen Datenträger sowie einen kartenförmigen Datenträger und ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes für einen kartenförmigen Datenträger.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Datenträger bekannt, beispielsweise kartenförmige Datenträger, insbesondere Kreditkarten, Smart Cards, Dual-Interfacekarten oder auch Identifikationsdokumente, wie beispielsweise Personalausweise. Weiterhin ist es bekannt, hierzu einen Schichtverbund aus mehreren gestapelten Schichten bereitzustellen, in welchem beispielsweise elektrische und/ oder elektronische Komponenten eingebaut werden können oder welche als Overlay, insbesondere als transparente oder bedruckte Designschichten dienen. Die Schichten sind bevorzugt als Kunststoffschichten ausgebildet und können mittels eines Extrusionsverfahrens erzeugt werden. Anschließend können die Schichten bedruckt werden und durch Lamination mittels Druck und Wärme zu einem Kartenkörper für den kartenförmigen Datenträger miteinander verbunden werden.
Es ist bekannt, dass derartige Datenträger bzw. Karten im Allgemeinen aus thermoplastischen Materialien wie Polyvinylchlorid (PVC) und Polyethylenterephthalat (PET) hergestellt werden. In den letzten Jahren hat jedoch das zunehmende Umweltbewusstsein die Aufmerksamkeit auf die Anwendung biologisch abbaubarer Kunststoffe gelenkt. Beispielsweise wird vermehrt Polyactid (PLA), umgangssprachlich Polymilchsäure, eingesetzt. PLA kann durch Wärmezufuhr verformt werden und ist daher auch ein thermoplastisches Material. Vorteilhaft sind Polylactid-Kunststoffe biokompatibel und daher umweltschonend.
Es hat sich jedoch bei der Verwendung von PLA als nachteilig herausgestellt, dass eine Bedruckung einer PLA-Schicht oder einer PLA-Folie mittels eines Lasers problematisch ist und daher eine PLA-Schicht oder eine PLA-Folie nur eine geringe laserbasierte Bearbeitbarkeit und Bedruckbarkeit aufweist. Dies resultiert daraus, dass derartige Kunststoffe im Bereich des nahen ultravioletten bis nahen infraroten Lichtes nahezu keine Laserstrahlung absorbieren können. Die Personalisierung bzw. Bedruckung eines kartenförmigen Datenträgers mittels eines Lasers bei einer vorhandenen PLA-Schicht oder PLA-Folie ist daher erschwert oder nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schichtverbund für einen kartenförmigen Datenträger, insbesondere für eine Smart Card, anzugeben, wobei eine Personalisierung mittels eines Lasers für die umweltfreundliche Verwendung von PLA-Schichten ermöglicht und verbessert werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen entsprechenden kartenförmigen Datenträger sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Schichtverbund mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch einen kartenförmigen Datenträger mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und in Bezug auf die Beschreibung und die Figuren offenbart. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Schichtverbund beschrieben sind, auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen kartenförmigen Datenträger sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schichtverbund für einen kartenförmigen Datenträger, insbesondere eine Smart Card, bereitgestellt, wobei der Schichtverbund wenigstens drei Schichten mit einer ersten Schicht, einer zweiten Schicht und einer dritten Schicht umfasst, wobei die zweite Schicht zwischen der ersten Schicht und der dritten Schicht angeordnet ist, wobei die erste Schicht und die dritte Schicht Polylactid, PLA, umfassen und die zweite Schicht eine PLA-freie Laserpolymermischung umfasst, wobei die Laserpolymermischung wenigstens einen ersten Kunststoff, wenigstens einen zweiten Kunststoff und wenigstens ein Laseradditiv aufweist, wobei ein Material des ersten Kunststoffes unterschiedlich zu einem Material des zweiten Kunststoffes ist. Mit anderen Worten sind zwei, insbesondere transparente, PLA-Schichten vorgesehen, wobei zwischen den PLA-Schichten eine, insbesondere transparente, Schicht mit der Laserpolymermischung vorgesehen ist. Dabei weist die Laserpolymermischung wenigstens drei Materialien, insbesondere einen ersten und einen zweiten Kunststoff und ein Laseradditiv auf. Bevorzugt ist das PLA für die erste Schicht und für die dritte Schicht höchst amorph, um einen besseren Verbund für den Schichtverbund zu gewährleisten.
Im Rahmen der Anmeldung umfasst der Schichtverbund wenigstens drei Schichten. Beispielhaft sind alle drei Schichten für die Bedruckung transparent ausgebildet. Insbesondere kann eine Vielzahl von Schichten vorgesehen sein. Bevorzugt sind die Schichten parallel zueinander und übereinandergestapelt angeordnet. Mit anderen Worten liegen die Schichten im Schichtverbund aufeinander.
Im Rahmen der Anmeldung umfassen kartenförmige Datenkörper bevorzugt Smart Cards, wobei der Schichtverbund als Overlay dienen kann. Es ist festzuhalten, dass die Erfindung jedoch auf verschiedenste Kartentypen je nach Bedarf übertragen werden kann.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Verwendung von PLA-Schichten sehr umweltschonend ist. Zusätzlich kann durch das Laseradditiv der Laserpolymermischung eine zuverlässige und kontrastreiche Bedruckung und damit eine Personalisierung des gesamten Schichtverbundes ermöglicht werden. Dabei sorgt das Laseradditiv in der Laserpolymermischung bei einem Kontakt mit Laserstrahlung für eine Umsetzung der Laserenergie in Schmelzwärme, sodass das Laseradditiv aufgrund einer lokalen Änderung des Brechungsindex in Graustufen von Weiß bis Schwarz gefärbt erscheinen kann und einen hohen Kontrast als Bedruckung aufweisen kann. Mit anderen Worten kann mittels des Laseradditivs eine verbesserte Konturen- und Kontrastschärfe und auch eine erhöhte Langlebigkeit bzw. Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen der Bedruckung garantiert werden. Insbesondere kann die Laserpolymermischung durch die Verwendung des Laseradditivs sozusagen lasersensibilisiert und damit durch den Laser bedruckbar und bearbeitbar werden. Das Laseradditiv kann dabei bevorzugt bei nicht-transparenten oder transparenten Schichten eine Bedruckung ermöglichen. Beispielhaft kann die lasersensibilisierte Laserpolymermischung als zweite Schicht zwischen der transparenten ersten PLA-Schicht und der transparenten dritten PLA-Schicht angeordnet sein. Weiterhin kann mittels der Verwendung eines Lasers zur Bedruckung der Laserpolymermischung generell eine hohe Eindringtiefe der Laserstrahlung in die Laserpolymermischung ermöglicht werden, wodurch die Bedruckung zugleich verschleißfest und fälschungssicher ist. Insgesamt stellt die Laserbedruckung eine schnelle, flexible und präzise Bedruckungstechnik im Vergleich zu herkömmlichen Druckverfahren dar. Es lässt sich daher zusammenfassend auf einfache Weise ein umweltfreundlicher laserbedruckbarer PLA aufweisender Schichtverbund bereitstellen.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Kunststoff Polycarbona t, PC, ist. Die Verwendung von Polycarbonat hat den Vorteil, dass sich Polycarbonat sehr gut mit einem Laser bedrucken bzw. bearbeiten lassen kann. Durch die Verwendung von Polycarbonat kann daher die Bedruckbarkeit des Schichtverbundes zusätzlich zu der Verwendung des Laseradditivs nochmals verbessert werden. Im Rahmen der Anmeldung kann beispielhaft vorgesehen sein, dass er erste Kunststoff als Polycarbonat auch aus einer Mischung von verschiedenen Polycarbonaten mit unterschiedlichen Schmelzviskositäten ausgebildet ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Laserpolymermischung einen Gewichtsanteil des ersten Kunststoffs von wenigstens 50% und höchstens 85% aufweist. Beispielhaft kann daher die Laserpolymermischung zwischen 50% Gewichtsanteil und 85% Gewichtsanteil Polycarbonat aufweisen. Somit kann Polycarbonat den Hauptbestandteil der Laserpolymermischung bilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der zweite Kunststoff Polyethylen-Terephthalat-Glycol-Copolymer, PETG, ist. Die Verwendung von PETG in der Laserpolymermischung hat den Vorteil, dass die Extrusionstemperatur von PETG bei annähernd 230°C liegt, wobei die Extrusionstemperatur von PLA ebenfalls annähernd bei 230°C liegt. Somit kann die Extrusionstemperatur der Laserpolymermischung durch die Verwendung von PETG an die Extrusionstemperatur von PLA angenähert werden und eine Ko-Extrusion des Schichtverbundes vereinfacht und verbessert werden.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Laserpolymermischung einen Gewichtsanteil des zweiten Kunststoffs von wenigstens 15% und höchstens 50% aufweist. Beispielhaft kann daher die Laserpolymermischung zwischen 15% Gewichtsanteil und 50% Gewichtsanteil PETG aufweisen. Somit kann PETG den Nebenbestandteil der Laserpolymermischung bilden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Laseradditiv durch ein im Infrarot-Bereich, insbesondere im Nahinfrarot-Bereich, absorbierendes Material gebildet ist. Insbesondere kann das Laseradditiv als Granulat vorliegen, wobei das Granulat durch das im Infrarot-Bereich absorbierende Material gebildet ist. Mit anderen Worten wird das Laseradditiv bevorzugt durch eine Vielzahl von Partikeln gebildet. Vorzugsweise kann das Laseradditiv homogen in der Laserpolymermischung bzw. innerhalb der zweiten Schicht verteilt sein. Dies hat den Vorteil, dass die Bedruckung vereinheitlicht wird und der Kontrast verschärft werden kann. Folglich können höchste Auflösungen und Konturenschärfen für die Bedruckung realisiert werden. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass in der Laserpolymermischung unterschiedliche Laseradditive eingesetzt werden. Bevorzugt kann das Laseradditiv durch nanoskalige Metalloxid-Partikel gebildet sein, welche sichtbares Licht aufgrund ihrer geringen Teilchengröße nicht streuen, aber die Wellenlänge des Lasers im Infrarotbereich, insbesondere im Nahinfrarot-Bereich, absorbieren und damit die Bedruckung ermöglichen können. Wenn beispielsweise ein Laserstrahl auf ein Metalloxid-Partikel trifft, wird die Laserenergie vom Metalloxid-Partikel absorbiert und die unmittelbare Umgebung erwärmt. Dies kann eine lokal begrenzte Änderung des Brechungsindex zur Folge haben, wobei das jeweilige Metalloxid-Partikel je nach dem vorhandenen Material des ersten Kunststoffs und des zweiten Kunststoffs in der Laserpolymermischung und je nach Wahl der Wellenlänge des Lasers in Graustufen von Weiß bis Schwarz erscheint und daher eine Bedruckung darstellt. Alternativ ist es ebenso denkbar, dass das Laseradditiv durch ein im Ultraviolett-Bereich, insbesondere im Nahultraviolett-Bereich, absorbierendes Material gebildet ist. hn Ultraviolett-Bereich kann analog zum Infrarot-Bereich mittels eines Laseradditivs ebenso eine Bedruckung ermöglicht werden. Hierdurch können für die Bedruckung auch UV-Laser eingesetzt werden. Denkbar wäre ebenso auch eine Bedruckung mittels eines CCb-Lasers.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass mittels des absorbierenden Materials des Laseradditivs Wellenlängen von wenigstens 760 nm und höchstens 2500 nm, bevorzugt 1064 nm, absorbierbar sind. Mit anderen Worten können mittels des absorbierenden Materials Wellenlängen eines Lasers im Nahinfrarot-Bereich absorbiert werden.
Bevorzugt wird eine Wellenlänge von 1064 nm absorbiert. Diese Wellenlänge ist beispielhaft einem Nd:YAG-Laser (kurz für Neodym-dotierter Yttrium- Aluminium-Granat-Laser oder Neodym-YAG-Laser) zugeordnet, welcher ein häufig eingesetzter Festkörperlaser ist.
Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Laseradditiv durch Titannitrid, TiN, eine Wolfram-Oxid-Verbindung, eine Molybdän-Oxid- Verbindung, insbesondere Kupfer-Molybdän-Oxid, eine Kupfer-Oxid- Verbindung, insbesondere Kupfer-Phosphat-Oxid, Ruß-Pigmente oder als gekapseltes Laseradditiv ausgebildet ist. Es sind generell weitere Arten von Materialien denkbar, welche die Eigenschaft aufweisen, Laserlicht mit einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren und damit die Bedruckung zu ermöglichen. Es ist hierbei generell denkbar, dass metallische Partikel für das Laseradditiv verwendet werden können. Im Rahmen der Anmeldung bezeichnet ein gekapseltes Laseradditiv eine Ausführungsform des Laseradditivs als eine Vielzahl von Mikrokapseln, welche den Wirkstoff zur Schwärung bzw. zur Bedruckung im Inneren der jeweiligen Kapsel aufweisen. Wenn beispielsweise Laserlicht auf eine Kapsel trifft, kann die Kapsel zerstört werden und der Wirkstoff im Inneren zur Schwärung bzw. zur Bedruckung aktiviert werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Laserpolymermischung einen Gewichtsanteil des Laseradditivs von wenigstens 0,0005% und höchstens 5% aufweist. Insbesondere kann der Gewichtsanteil des Laseradditivs bevorzugt bei 5ppm (parts per million) liegen. Der Gewichtsanteil des Laseradditivs kann dabei bevorzugt in Abhängigkeit von der gewünschten Kontraststärke der Bedruckung variiert werden. Beispielhaft kann daher die Laserpolymermischung zwischen 0,0005% Gewichtsanteil und 5% Gewichtsanteil Laseradditiv aufweisen. Somit kann das Laseradditiv den geringsten Bestandteil der Laserpolymermischung bilden.
Beispielhaft wäre daher eine Laserpolymermischung denkbar, welche als ersten Kunststoff Polycarbonat mit einem Gewichtsanteil von 84%, als zweiten Kunststoff PETG mit einem Gewichtsanteil von 15% und ein Laseradditiv mit einem Gewichtsanteil von 1% aufweist. Dabei können die Prozentwerte für den Gewichtsanteil für den ersten Kunststoff, den zweiten Kunststoff und das Laseradditiv variabel aus den angegebenen Bereichen für den Gewichtsanteil derart ausgewählt werden, dass sich in der Gesamtsumme 100% bilden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Extrusions temper atur des ersten Kunststoffs und/ oder eine
Extrusions temper atur des zweiten Kunststoffs im Wesentlichen gleich, insbesondere innerhalb einer Abweichung von höchstens 10%, zu einer Extrusionstemperatur von PLA ist. Beispielhaft weist PETG als zweiter Kunststoff eine Extrusionstemperatur von annähernd 230°C auf, wobei die Extrusionstemperatur von PLA ebenfalls annähernd bei 230°C liegt. PC weist im Gegensatz dazu eine Extrusionstemperatur von annähernd 300°C auf. Somit kann bei der Verwendung von PC und PETG für die Laserpolymermischung durch eine geeignete Mischung von PC und PETG die gesamte Extrusionstemperatur der Laserpolymermischung durch die Verwendung von PETG an die Extrusionstemperatur von PLA angenähert werden und eine Ko-Extrusion des Schichtverbundes vereinfacht und verbessert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein kartenförmiger Datenträger, insbesondere eine Smart Card, vorgesehen, welcher einen erfindungsgemäßen Schichtverbund umfasst. Folglich weist der erfindungsgemäße kartenförmige Datenträger die gleichen Vorteile auf, wie sie im Hinblick auf den erfindungsgemäßen Schichtverbund erläutert wurden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes für einen erfindungsgemäßen kartenförmigen Datenträger, insbesondere für eine Smart Card, vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen von Polylactid, PLA, für die erste Schicht und die dritte Schicht in einem Hauptextruder einer Extrusionsvorrichtung; Bereitstellen der PLA-freien Laserpolymermischung für die zweite Schicht in einem Nebenextruder der Extrusionsvorrichtung;
Ko-Extrusion des PLA und der PLA-freien Laserpolymermischung zu einem Schichtverbund.
Insbesondere kann das PLA für die erste Schicht und für die dritte Schicht als Granulat für den Hauptextruder bereitgestellt werden. Die Laserpolymermischung für die zweite Schicht kann beispielhaft ebenso als Granulat für den Nebenextruder bereitgestellt werden. Bei der Ko-Extrusion können unterschiedliche Materialien durch die gleiche Extrusionsvorrichtung gefördert werden. Dabei können durch die Verwendung von Hauptextruder und Nebenextruder die unterschiedlichen Materialien zu einem spezifischen Schichtverbund vereint werden. In der Extrusionsvorrichtung können beispielsweise das PLA-Granulat im Hauptextruder und das Granulat der Laserpolymermischung im Nebenextruder aufgeschmolzen werden und die Schichten des Schichtverbundes vereint und ausgebildet werden. Dabei sind idealerweise die Extrusionstemperatur des PLA und die Extrusionstemperatur der Laserpolymermischung annähernd gleich, damit eine ähnliche Viskosität der Materialien gegeben ist. Somit kann eine stabile Verbindung für den Schichtverbund sichergestellt werden. Der Einsatz der Ko-Extrusion hat im Vergleich zur Lamination den Vorteil, dass das gesamte Material aufgeschmolzen wird und für den Verbund zur Verfügung steht, wobei bei der Lamination unter Druck und Wärme nur Material an den Grenzflächen der Schichten für den Verbund zur Verfügung steht. Folglich kann die Haltbarkeit des Schichtverbundes durch die Ko-Extrusion verstärkt werden. Anschließend an die Herstellung des Schichtverbundes kann der kartenförmige Datenträger weiterhin durch Lamination des Schichtverbundes als Overlay-Folie mit weiteren Kernfolien hergestellt werden.
Insgesamt weist das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile auf, wie sie im Hinblick auf den erfindungsgemäßen Schichtverbund erläutert wurden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Bereitstellen der PLA-freien Laserpolymermischung eine Vormischung des ersten Kunststoffs, des zweiten Kunststoffs und des Laseradditivs umfasst. Bevorzugt kann dabei das Laseradditiv homogen in der Laserpolymermischung verteilt sein. Alternativ können der erste Kunststoff, der zweite Kunststoff und das Laseradditiv für die Laserpolymermischung einzeln nacheinander im Nebenextruder bereitgestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren beispielhaft im Rahmen von Ausführungsformen beschrieben. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsformen, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren zeigen nachfolgend:
Figur 1 eine Querschnittansicht eines Schichtverbundes nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; und
Figur 2 eine schematische Ansicht für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Schichtverbundes. Figur 1 zeigt eine Querschnittansicht eines Schichtverbundes 10 nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Der Schichtverbund 10 ist geeignet für einen kartenförmigen Datenträger, insbesondere für eine Smart Card. Der Schichtverbund 10 kann beispielsweise eine Overlay-Folie für die Smart Card bilden.
Der Schichtverbund 10 umfasst drei Schichten 11, 12, 13 mit einer ersten Schicht 11, einer zweiten Schicht 12 und einer dritten Schicht 13, wobei die zweite Schicht 12 zwischen der ersten Schicht 11 und der dritten Schicht 13 angeordnet ist. Beispielhaft sind die erste Schicht 11 , die zweite Schicht 12 und die dritte Schicht 13 transparent ausgebildet.
Die erste Schicht 11 und die dritte Schicht 13 umfassen Polylactid, PLA. Mit anderen Worten sind die erste Schicht 11 und die dritte Schicht 13 aus PLA gebildet. Folglich kann ein umweltfreundlicher PLA-aufweisender Schichtverbund 10 für den kartenförmigen Datenträger bereitgestellt werden.
Die zweite Schicht 12 umfasst eine PLA-freie Laserpolymermischung 16. Mit anderen Worten ist die zweite Schicht 12 aus der Laserpolymermischung 16 gebildet. Die Laserpolymermischung 16 weist einen ersten Kunststoff 14a, einen zweiten Kunststoff 14b und ein Laseradditiv 15 auf. Der erste Kunststoff 14a ist beispielhaft Polycarbonat, PC. Insbesondere weist die Laserpolymermischung 16 einen Gewichtsanteil des ersten Kunststoffs 14a von wenigstens 50% und höchstens 85% auf. Weiterhin ist der zweite Kunststoff 14b beispielhaft Polyethylen-Terephthalat-Glycol-Copolymer, PETG. Folglich ist das Material des ersten Kunststoffs 14a unterschiedlich zu dem Material des zweiten Kunststoffs 14b. Insbesondere weist die Laserpolymermischung 16 einen Gewichtsanteil des zweiten Kunststoffs 14b von wenigstens 15% und höchstens 50% auf.
Weiterhin ist das Laseradditiv 15 durch ein im Infrarot-Bereich, insbesondere im Nahinfrarot-Bereich, absorbierendes Material gebildet ist. Bevorzugt kann mittels des absorbierenden Materials des Laseradditivs 15 eine Wellenlänge von 1064 nm, beispielsweise von einem Nd:YAG-Laser, absorbiert werden. Beispielsweise kann das Laseradditiv 15 durch Kupfer-Molybdän-Oxid gebildet sein. Insbesondere weist die Laserpolymermischung 16 einen Gewichtsanteil des Laseradditivs 15 von wenigstens 0,0005% und höchstens 5% auf.
Die Verwendung von PETG in der Laserpolymermischung 16 hat den Vorteil, dass die Extrusionstemperatur von PETG bei annähernd 230°C liegt, wobei die Extrusionstemperatur von PLA ebenfalls annähernd bei 230°C liegt. Mit anderen Worten ist die Extrusionstemperatur des zweiten Kunststoffs 14b gleich zu der Extrusionstemperatur von PLA. Somit kann die Extrusionstemperatur der Laserpolymermischung 16 durch die Verwendung von PETG an die Extrusionstemperatur von PLA angenähert werden und eine Ko-Extrusion des Schichtverbundes 10 vereinfacht und verbessert werden.
Insgesamt ist die Verwendung von PLA-Schichten für den Schichtverbund 10 sehr umweltschonend. Zusätzlich kann durch das Laseradditiv 15 der Laserpolymermischung 16 eine zuverlässige und kontrastreiche Bedruckung und damit eine Personalisierung des gesamten Schichtverbundes 10 ermöglicht werden. Die Verwendung von Polycarbonat für den ersten Kunststoff 14a hat den Vorteil, dass sich Polycarbonat sehr gut mit einem Laser bedrucken bzw. bearbeiten lassen kann. Durch die Verwendung von Polycarbonat kann daher die Bedruckbarkeit des Schichtverbundes 10 zusätzlich zu der Verwendung des Laseradditivs 15 nochmals verbessert werden. Es lässt sich daher zusammenfassend auf einfache Weise ein umweltfreundlicher laserbedruckbarer PLA aufweisender Schichtverbund 10 bereitstellen.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Schichtverbundes 10. Insbesondere kann ein Schichtverbund 10 nach Figur 1 hergestellt werden. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
In einem ersten Schritt 1 wird Polylactid, PLA, für die erste Schicht 11 und die dritte Schicht 13 in einem Hauptextruder einer Extrusionsvorrichtung bereitgestellt. Dabei kann bevorzugt das PLA als Granulat bereitgestellt werden. In einem zweiten Schritt 2 wird die PLA-freie
Laserpolymermischung 16 für die zweite Schicht 12 in einem Nebenextruder der Extrusionsvorrichtung bereitgestellt. Dabei kann bevorzugt die Laserpolymermischung 16 ebenso als Granulat bereitgestellt werden. Hierbei kann die Reihenfolge der Schritte 1 und 2 variiert werden. In einem dritten Schritt 3 erfolgt eine Ko-Extrusion des PLA und der PLA-freien Laserpolymermischung 16 zu einem Schichtverbund 10. Bei der Ko- Extrusion können unterschiedliche Materialien durch die gleiche Extrusionsvorrichtung gefördert werden. In der Extrusionsvorrichtung können beispielsweise das PLA-Granulat im Hauptextruder und das Granulat der Laserpolymermischung 16 im Nebenextruder aufgeschmolzen werden und die Schichten des Schichtverbundes 10 vereint und ausgebildet werden. Dabei sind beispielhaft die Extrusionstemperatur des PLA und die Extrusionstemperatur der Laserpolymermischung 16 durch die Verwendung von PETG als zweiten Kunststoff 14b annähernd gleich, damit eine ähnliche Viskosität der Materialien gegeben ist. Somit kann eine stabile Verbindung für den Schichtverbund 10 sicher gestellt werden.
Vorzugsweise kann das Bereitstellen der PLA-freien Laserpolymermischung 16 im zweiten Verfahrensschritt 2 eine Vormischung des ersten Kunststoffs 14a, des zweiten Kunststoffs 14b und des Laseradditivs 15 umfassen.
Anschließend an die Herstellung des Schichtverbundes 10 kann der kartenförmige Datenträger weiterhin durch Lamination des Schichtverbundes 10 als Overlay-Folie mit weiteren Kernfolien her gestellt werden.
Bezugszeichenliste
1 erster Verfahrensschritt
2 zweiter Verfahrensschritt
3 dritter Verfahrensschritt
10 Schichtverbund
11 erste Schicht
12 zweite Schicht
13 dritte Schicht
14a erster Kunststoff
14b zweiter Kunststoff
15 Laseradditiv
16 Laserpolymermischung

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Schichtverbund (10) für einen kartenförmigen Datenträger, insbesondere eine Smart Card, umfassend wenigstens drei Schichten (11, 12, 13) mit einer ersten Schicht (11), einer zweiten Schicht (12) und einer dritten Schicht (13), wobei die zweite Schicht (12) zwischen der ersten Schicht (11) und der dritten Schicht (13) angeordnet ist, wobei die erste Schicht (11) und die dritte Schicht (13) Polylactid, PLA, umfassen und die zweite Schicht (12) eine PLA-freie Laserpolymermischung (16) umfasst, wobei die Laserpolymermischung (16) wenigstens einen ersten Kunststoff (14a), wenigstens einen zweiten Kunststoff (14b) und wenigstens ein Laseradditiv (15) aufweist, wobei ein Material des ersten Kunststoffes (14a) unterschiedlich zu einem Material des zweiten Kunststoffes (14b) ist.
2. Schichtverbund (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff (14a) Polycarbonat, PC, ist.
3. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpolymermischung (16) einen Gewichtsanteil des ersten Kunststoffs (14a) von wenigstens 50% und höchstens 85% aufweist.
4. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kunststoff (14b) Polyethylen- Terephthalat-Glycol-Copolymer, PETG, ist.
5. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpolymermischung (16) einen Gewichtsanteil des zweiten Kunststoffs (14b) von wenigstens 15% und höchstens 50% aufweist.
6. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laseradditiv (15) durch ein im Infrarot- Bereich, insbesondere im Nahinfrarot-Bereich, absorbierendes Material gebildet ist.
7. Schichtverbund (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des absorbierenden Materials des Laseradditivs (15) Wellenlängen von wenigstens 760 nm und höchstens 2500 nm, bevorzugt 1064 nm, absorbierbar sind.
8. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laseradditiv (15) durch Titannitrid, TiN, eine Wolfram-Oxid-Verbindung, eine Molybdän-Oxid-Verbindung, insbesondere Kupfer-Molybdän-Oxid, eine Kupfer-Oxid-Verbindung, insbesondere Kupfer-Phosphat-Oxid, Ruß-Pigmente oder als gekapseltes Laseradditiv ausgebildet ist.
9. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserpolymermischung (16) einen Gewichtsanteil des Laseradditivs (15) von wenigstens 0,0005% und höchstens 5% aufweist.
10. Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Extrusionstemperatur des ersten Kunststoffs (14a) und/ oder eine Extrusionstemperatur des zweiten - 18 -
Kunststoffs (14b) im Wesentlichen gleich, insbesondere innerhalb einer Abweichung von höchstens 10%, zu einer Extrusionstemperatur von PLA ist.
11. Kartenförmiger Datenträger, insbesondere Smart Card, umfassend einen Schichtverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Verfahren zum Herstellen eines Schichtverbundes (10) für einen kartenförmigen Datenträger, insbesondere für eine Smart Card, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bereitstellen (1) von Polylactid, PLA, für die erste Schicht (11) und die dritte Schicht (13) in einem Hauptextruder einer Extrusionsvorrichtung;
Bereitstellen (2) der PLA-freien Laserpolymermischung (16) für die zweite Schicht (12) in einem Nebenextruder der Extrusionsvorrichtung;
Ko-Extrusion (3) des PLA und der PLA-freien Laserpolymermischung (16) zu einem Schichtverbund (10).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen (2) der PLA-freien Laserpolymermischung (16) eine Vormischung des ersten Kunststoffs (14a), des zweiten Kunststoffs (14b) und des Laseradditivs (15) umfasst.
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