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1. WO2007095914 - TRÄGER MIT EINER MATERIALSCHICHT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES TRÄGERS

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Träger mit einer Materialschicht und Verfahren zur Herstellung eines Trägers

Die Erfindung betrifft einen Träger mit einer Materialschicht, insbesondere einen
Informationsträger, wobei die Materialschicht auf den Träger mittels einer Ultraschall-Sonotrode aufgebracht ist und die Materialschicht eine Farbschicht ist, und ein Verfahren zur Herstellung eines Trägers, insbesondere zur Sicherung von auf einem
Informationsträger abgelegten Daten, wobei die Information mit einer Materialschicht abgedeckt wird, die fest auf der Information haftet und wobei unter Zerstörung der Materialschicht diese ohne Beschädigung der Information von dieser abtragbar ist.

Derartige Träger werden beispielsweise als Informationsträger eingesetzt, wobei die Farbsehicht als Abdeckung für einen geheim zu haltenden Zahlencode dient. Aus der WO 97/49499 ist es bekannt geworden, Flüssigkeiten, wie den Lack für die Farbschicht, mittels einer Ultraschall-Sonotrode in dosierter Weise auf dem Träger aufzubringen und auf diese Weise eine homogene Beschichtung des Trägers zu erreichen. Eine zu beschichtenden Materialbahn wird über die Oberfläche der Ultraschall-Sonotrode geführt, wobei über Druckluft und/oder eine mitlaufende Walze bzw. eine entsprechende
Spannung der Materialbahn eine definierte Andruckkraft erzeugt wird. Aus der DE 37 15 146 Al ist es bekannt geworden, zum Schweißen und/oder Beleimen von
Materialbahnen, insbesondere von Verpackungsmaterial, mittels Utraschalltechnik Ultraschall-Sonotroden und diesen zugeordnete Ambossteile aufeinanderzu zu bewegen und durch Überlagerung von Schwingungsbewegungen eine Bearbeitung, wie eine Verschweißung, der Materialbahn zu erzielen.

Über die Ultraschall-Sonotrode können sehr dünne Materialschichten in sehr intensiver Verbindung mit dem Informationsträger auf diesen aufgebracht werden und dabei muss der Informationsträger keinen hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Die
transferierten Materialschichten können bei Bedarf sehr dünn gehalten werden und verbleiben dauerhaft auf dem Träger. Mittels einer Ultraschall-Sonotrode können hohe Produktionsgeschwindigkeiten erreicht werden und eine derartige Abdeckung ist sicher und kostengünstig herzustellen. Über die Sonotrode werden Ultraschallschwingungen erzeugt, die flächig eng begrenzt die auf den Informationsträger aufzubringende
Materialschicht aktiviert und intensiv mit dem Informationsträger verbindet. Eine unter der Materialschicht liegende Information, wie ein Zahlencode, wird sicher und
unerkennbar abgedeckt und nur über die Zerstörung der Materialschicht kann die Information, hier ein Zahlencode, zur weiteren Benutzung verletzungsfrei freigelegt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Träger in zuverlässiger und effektiver Weise mit einer stark haftenden und intensiv abdeckenden Materialschicht zu versehen, insbesondere einen Informationsträger mit einer manipulationssicheren Abdeckung von Informationen auf dem Informationsträger zu schaffen. Ferner soll ein Verfahren zur Aufbringung einer Materialschicht auf einen solchen Träger, insbesondere zur Abdeckung von Informationen auf Informationsträgern entwickelt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe zur Schaffung eines Trägers, insbesondere eines Informationsträgers, dadurch gelöst, dass die Farbschicht von einem Trägerband eines Heißprägebandes auf den Träger transferiert ist.

Über die Ultraschall-Sonotrode wird die zu transferierende Materialschicht aus einem Heißprägeband herausgelöst und auf dem Träger dauerhaft haftend abgelegt. Die Materialschicht, eine oder mehrere bzw. verschiedene Farbschichten, werden dauerhaft auf allen Trägern über die Ultraschall-Sonotrode aufgebracht, die erfindungsgemäß im Thermotransferverfahren zu Einsatz kommt. Beim Heißprägeverfahren wird mit
Temperaturen um T=200°C gearbeitet. Die zu transferierende Farbschicht wird nur punktuell oder in eng begrenzten, vorgegebenen Bereichen thermisch aktiviert, so dass keine erhöhten Temperaturen im Umfeld der Transferierung einer Materialschicht auf den Informationsträger entstehen. Temperaturen um T=50°C sind die Regel und höhere Temperaturen entstehen nur im Bereich der unmittelbaren Transferierung der
Farbschicht auf den Informationsträger. Über die Ultraschall-Sonotrode lässt sich eine Farbschicht auf einen Informationsträger zur Abdeckung von Informationen derart aufbringen, dass sie stark haftend und intensiv abdeckend die zu sichernde Information überdeckt, ohne dass dabei die zu überdeckende Information beschädigt wird.

Vorteilhaft kann ein derartiger Informationsträger eine Prepaid-Karte für
Kommunikationsgeräte sein, wie sie im Umgang mit Mobiltelefonen eingesetzt wird. Ein auf einer Prepaid Karte aufgedruckter Zahlencode oder ein alphanumerischer Code kann manipulationssicher bis zu seiner gewünschten Freilegung abgedeckt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Trägers besteht der erfindungsgemäße Verfahrensablauf darin, dass eine Materialschicht auf den Träger, insbesondere zur Abdeckung einer Information auf einem Informationsträger,
aufgebracht wird, wobei der Träger auf einer Laufbahn einen Spalt zwischen einer Ultraschall-Sonotrode und einem Amboss durchläuft und beim Durchlaufen des Spalts die Ultraschall-Sonotrode mit dem Träger oder dem Informationsträger und einem den Spalt durchlaufenden Heißprägeband, das auf einem Trägerband eine Farbschicht aufweist, gegen den Amboss gedrückt wird, wobei im angedrückten Zustand unter aktivierter Ultraschall-Sonotrode ein Flächenabschnitt einer Farbschicht vom Trägerband abgelöst wird und fest verhaftend über der Information des Informationsträgers abgelegt wird.

Über Ultraschallschwingungen wird Wärme in den Farbschichten des Thermobandes erzeugt und dabei werden Farbschichtabschnitte, eine gewünschte Information überdeckend, auf dem Informationsträger dort fest verhaftend abgelegt.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann als Ultraschall-Sonotrode eine
Rotationssonotrode eingesetzt werden, die an ihrem Umfang mehrere Sonotrodenhörner aufweist, die beispielsweise als Stempel ausgebildet sind, und die mit einem drehbar gelagerten Amboss zusammenwirken. Über eine Laufbahn wir zwischen dem Amboss und der Rotationssonotrode sowohl ein Informationsträger als auch ein Heißprägeband hindurchgeführt und über die an der Rotationsonotrode erhöht ausgebildeten Stempel wird im Bereich des Ambosses eine erhöhte Materialpressung erzeugt, um
Ultraschallschwingungen in das Heißprägeband zur Ablösung einer Farbschicht auf den Informationsträger einzubringen.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform ist die Ultraschall-Sonotrode eine stehende Sonotrode, deren Kopf längs zur Laufrichtung der Laufbahn ausgerichtet ist und der Amboss dreht sich während des Abdeckvorgangs der Information. Mit einer derartigen Sonotrode kann auch taktend gearbeitet werden. Die Sonotrode schwingt auch im Leerlauf und am Amboss sind erhöhte Stempelflächen ausgebildet, über die die erhöhte Materialpressung auf den Informationsträger und das Heißprägeband
aufgebracht werden, die sich zwischen der Sonotrode und dem Amboss befinden.

Ebenfalls ist es möglich, in weiteren Ausführungsformen der Erfindung eine stehende Ultraschall-Sonotrode einzusetzen, deren Kopf quer zur Laufrichtung der Laufbahn ausgerichtet ist, wobei sich der Amboss während des Abdeckvorgangs der Information dreht. Mit einer derartigen Ausrichtung lassen sich quer zu einer Laufbahn breit ausgerichtete Informationen auf einem Informationsträger abdecken.

In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist es auch denkbar, dass hintereinander mehrere unterschiedliche oder gleiche Ultraschall-Sonotroden und mehrere Ambosse eingesetzt werden, um Informationen verschiedenster Art auf Informationsträgern abzudecken, um über Ultraschallschwingungen Wärme auf ein Thermoband zu
transferieren, um dort Abschnitte von Farbschichten auszulösen, die festverhaftend auf dem Informationsträger abgelegt werden, um dort Informationen beschädigungsfrei sicher und dauerhaft abzudecken. Es versteht sich, dass alle Vorteile zur Übertragung einer Materialschicht auf einen Informationsträger zur Abdeckung einer Information auch für den Transfer einer Materialschicht auf einen Träger gelten, wobei mit der
Materialschicht nicht zwingend eine Information abgedeckt werden muss.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigten. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigt:

Fig. 1 eine stark schematisierte Vorrichtung im Querschnitt und einen
Verfahrensablauf, bei dem über eine Ultraschall-Rotationssonotrode die Abdeckung einer Information auf einem Informationsträger unter Ablösung einer Farbschicht aus einem Heißprägeband erfolgt;

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Abdeckung von Informationen auf einem Informationsträger mit einer stehenden Ultraschall-Sonotrode, deren Kopf längs zur Laufrichtung der Laufbahn ausgerichtet ist;

Fig. 3 eine Vorrichtung mit einer stehenden Ultraschall-Sonotrode, deren Kopf quer zur Laufrichtung der Laufbahn ausgerichtet ist; und

Fig. 4 eine deckend arbeitende Vorrichtung mit einer vertikal verfahrbaren

Ultraschall-Sonotrode.

Figur 1 zeigt mit 10 eine Vorrichtung zum Abdecken von Informationen auf einem
Informationsträger 12, der auf einer Laufbahn 14 einen Spalt 16 zwischen einer
Ultraschall-Rotationssonotrode 18 und einem drehbar gelagerten Amboss 20 durchläuft. Die Laufbahn 14 verläuft in Pfeilrichtung 22. Ein Heißprägeband 24 ist durch den Spalt 16 geführt und liegt im Bereich der Ultraschall-Rotationssonotrode 18 fest auf dem
Informationsträger 12. Wird von dem Heißprägeband 24 beziehungsweise einem
Thermoband eine Materialschicht über Ultraschallschwingungen abgelöst und auf den Informationsträger 12 transferiert, so liegt der Ξonotrodenkopf bzw. das Sonotrodenhorn mit einem entsprechenden Druck auf dem Amboss 20.

Das Heißprägeband 24 ist auf einer Vorratsrolle 26 gespeichert und lauft als Band in Pfeilrichtung 28 durch den Spalt 16 und wird anschließend auf eine Aufwickelrolle 30 aufgewickelt. Tensorwalzen 32 sowohl zwischen der Vorratsrolle 26 und der Ultraschall-Rotationssonotrode 18 als auch zwischen der Ultraschall-Rotiationssonotrode 18 und der Aufwickelrolle 30 gleichen Spannungen aus, die beim Transportvorgang zwischen der Vorratsrolle 26 und der Aufwickelrolle 30 entstehen können.

Die Ultraschall-Rotationssonotrode 18 weist an ihrem Umfang mehrere erhöhte Stempel 34 auf (Hörner), die in direkter Gegenüberstellung zum Amboss 20 die notwendige Materialverpressung erzeugen, um die Ultraschallschwingungen in das Material des Heißprägebands 24 einzubringen, damit ein gewünschter Farbschichtabschnitt aus dem Trägermaterial des Heißprägebands 24 herausgelöst werden kann, um eine Farbschicht auf dem Informationsträger 12 dauerhaft abzulegen. Die Ultraschall-Rotationssonotrode 18 erzeugt die gewünschten Ultraschallschwingungen im Bereich der Stempel 34, die eine gewünschte Größe für die abzulösende Farbschicht aus dem Heißprägeband 24 aufweisen.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 10' zum Abdecken von Informationen auf einem Informationsträger 12, wobei für den Transfervorgang einer Farbschicht aus einem Heißprägeband 24 eine stehende Ultraschall-Sonotrode 38 eingesetzt wird, deren Kopf längs zur Laufbahn 14 ausgerichtet ist. Im Gegensatz zur Arbeitsweise der Vorrichtung 10 aus Figur 1 drückt bei der Vorrichtung 10' ein Amboss 40 den Informationsträger 12 von unten gegen den Kopf der stehenden Ultraschall-Sonotrode 38 so stark, dass von dem Trägerband 24, das zwischen dem
Informationsträger 12 und dem Kopf der stehenden Ultraschall-Sonotrode 38 angeordnet ist, über Ultraschallschwingungen die notwendige Farbschicht aus dem Heißprägeband 24 ausgelöst und auf den Informationsträger 12 übertragen werden kann. Über Stempel 44, die am Umfang des Ambosses 40 angeordnet sind, wird die für den Materialtransfer notwendige Materialpressung aufgebracht. Im Verfahrensablauf der Figur 1 wird die Materialverpressung unmittelbar über die Ultraschal I-Rotationssonotrode 18 auf das Heißprägeband 24 und auf den Informationsträger 12 aufgebracht. Mit einer
Verfahrensweise, wie sie Figur 1 zeigt, lassen sich noch exaktere
Informationstransferabdrücke erstellen.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung 10" mit einer stehenden Ultraschall-Sonotrode 48, deren Kopf quer zur Laufbahn 14 ausgerichtet ist. Mit einer derartigen Ausrichtung lassen sich Informationen auf einem Informationsträger 12 abdecken, die sich über eine größere Breite quer zur Laufrichtung der Laufbahn 14 erstrecken. Die notwendige Materialpressung erfolgt wiederum indirekt über einen Amboss 50, der über seine Stempel 54 den Informationsträger 12 an den Kopf der stehenden Ultraschall-Sonotrode 48 drückt. Die Ultraschall-Sonotroden 38, 48 schwingen auch im Leerlauf und sie übertragen aber nur Materialschichten von dem Trägerband 24 auf den Informationsträger 12 im Bereich der Stempel 54. Nur im Bereich der Stempel 54 wird ein Spalt 56 so stark verengt, dass die Materialverpressung ausreicht, um über die von den Ultraschall-Sonotroden 38, 48 erzeugten Ultraschallschwingungen
Materialschichten aus dem Heißprägeband 24 auszulösen und auf den jeweiligen
Informationsträger 12 zu übertragen.

Figur 4 zeigt die Ausführungsform einer Vorrichtung 60 mit einer vertikal verfahrbaren Ultraschall-Sonotrode 68, die an einen ebenfalls vertikal verfahrbaren Amboss 70 anpressbar ist. Ein Träger oder Informationsträger 62 ist in einem Spalt 66 angeordnet und in Pfeilrichtung 71, 72 wird der Spalt 66 so stark zwischen der Ultraschall-Sonotrode 68 und dem Amboss 70 verengt, dass die Ultraschallschwingungen eine Materialschicht aus dem Heißprägeband 24 auslösen und dauerhaft auf den Träger oder
Informationsträger 62 übertragen können. Das Laufband 14 und das Heißprägeband 24 halten beim Transfervorgang der Materialschicht auf den Träger oder Informationsträger 62 an. Die Vorrichtung 60 arbeitet taktend. D.h. ist der Transfervorgang von der Materialschicht auf den Träger oder Informationsträger abgeschlossen, so werden die Ultraschall-Sonotrode 68 und der Amboss 70 soweit in Pfeilrichtungen 71, 72
auseinander gefahren, dass der Spalt 66 so groß ist, dass der beschichtete Träger oder Informationsträger 62 über die Laufbahn 14 aus dem Bereich der Ultraschall-Sonotrode 68 herausverfahren oder aus dem Spalt 66 entnommen werden kann.

Bei einem Informationsträger 12 mit mindestens einer Information, die auf dem
Informationsträger 12 vorgesehen ist, wird die Information über eine Materialschicht abgedeckt, die über eine Ultraschall-Sonotrode 18 aus einem Heißprägeband 24 ausgelöst wird und dabei wird die Materialschicht auf den Informationsträger 12 an der Steile übertragen, an der eine auf dem Informationsträger 12 abgelegte Information abgedeckt werden soll. Mit dem Übertragen von Materialschichten mittels einer Ultraschall-Sonotrode auf Informationsträger kann schnell und kostengünstig bei niedrigen Temperaturen gearbeitet werden. Die Ultraschall-Sonotroden arbeiten bevorzugt in einem Schwingungsbereich zwischen 15.000 und 35.000 Hz. Der Informationsträger 12 kann auch als Träger ausgebildet sein, der eine Materialschicht aufnimmt, ohne dass eine Information auf dem Träger verdeckt wird.