DE102022112697A1

DE102022112697A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit RFID-Etiketten

Info

Publication number: DE102022112697A1
Application number: DE102022112697.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Weiss; Massimiliano Martino
Original assignee: All4labels Group GmbH
Current assignee: All4labels Group GmbH
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2023-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit RFID-Etiketten, bei dem ein flexibles Substrat mittels eines nach einem vorgegebenen Muster aufgetragenen Klebstoffs mit einer Metallfolie verbunden und gleichzeitig mit dem Klebstoffauftrag Registermarken auf das flexible Substrat aufgedruckt werden, wonach die Metallfolie in dem Muster geschnitten wird, das den Grenzen der dem Klebstoff enthaltenen Bereichen entspricht, und danach die Metallfolie entfernt wird, die nicht mit dem flexiblen Substrat verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Farbe der Registermarken identisch mit der Farbe der löslichen oder unlöslichen Farbmittel, die dem Klebstoff zugesetzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit RFID-Etiketten, bei dem ein flexibles Substrat mittels eines nach einem vorgegebenen Muster aufgetragenen Klebstoffs mit einer Metallfolie verbunden und gleichzeitig mit dem Klebstoffauftrag Registermarken auf das flexible Substrat aufgedruckt werden, wonach die Metallfolie in dem Muster geschnitten wird, das den Grenzen der dem Klebstoff enthaltenen Bereichen entspricht, und danach die Metallfolie entfernt wird, die nicht mit dem flexiblen Substrat verbunden ist.
RFID (Radio-Frequency Identification) bezeichnet ein Verfahren zur automatischen Identifizierung von Objekten über Funk. Dieses Verfahren ermöglicht eine eindeutige Kennzeichnung von Objekten durch elektronisch gespeicherte Daten sowie die kontaktlose Datenübertragung über Funk. RFID-Aufkleber oder Etiketten senden die benötigten Daten nur dann, wenn ein dafür vorgesehenes Lesegerät die Daten abruft. RFID-Etiketten bestehen aus einem Substratkörper, auf dem eine Antenne sowie ein mit dieser Antenne verbundener Chip befestigt sind. Der Substratkörper kann aus Papier oder einer Kunststofffolie bestehen. Im Unterschied zu den sog. EAN-Barcodes, die aus mehreren Strichen bestehen, können auf dem Chip eines RFID-Etiketts weitaus mehr Daten gespeichert werden, welche eine große Anzahl von Produktinformationen betreffen und/oder das Auffinden und Nachverfolgen eines Objektes ermöglichen. Eine wesentliche Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit eines RFID-Etiketts ist eine sichere und stabile Fixierung der Antenne auf dem flexiblen Substrat als Träger. Eine Unterbrechung der Antenne, etwa durch Bruch eines Antennenstücks kann zu einer schlechten Signalaufnahme bzw. einer Störung führen.
In der EP 1 522 956 B1 wird beschrieben, wie an einer Chip-Montagestation ein IC-Chip auf einem vorbestimmten Teil der Sende-/Empfangsantenne, die auf der von der Basislagenrolle abgewickelten Basislage gebildet wird, montiert und verbunden wird. Das auf einem Trägermaterial aufgeklebte Modul aus einem Chip sowie der Antenne kann mit einem Klebstoff umspritzt werden und ggf. mit einer Laminatschicht überzogen werden. Als Trägermaterial sind Polyimid., Polyethylenterephhalat-, Polyphenylensulfid-, Polyethylennaphthalat-, Polyethersulfon- oder Polyetherimid-Harzfilme bekannt. Geeignete Metallfilme zum Bilden einer Sende-Empfangsantenne bestehen beispielsweise aus Cu-, Sn- und Al-Lagen.
Als Klebstoffe kommen Acryl, Epoxid, Silikon und Polyimid oder andere flexible Harze in Betracht. Neben Laminat- oder Lackschichten ist es auch bekannt, zum Schutz des RFID-Chips und der Antenne einen Materialträger mit einer gefäßartigen Aussparung zu verwenden, worin der Chip und die Antenne beim Aufkleben des Etiketts an der Ware liegt. Die Schaffung einer solchen Aussparung ist jedoch relativ aufwendig, weshalb beispielsweise in der EP 1 522 956 B1 ein Verfahren vorgeschlagen wird, bei dem mittels einer Spritzkanüle die Bereiche zwischen dem Chip sowie der Antenne und die umliegenden Bereiche des Chips als Hülle umspritzt werden. Hierzu kann beispielsweise ein aushärtbarer Klebstoff (zusätzlich) benutzt werden.
Nach dem Stand der Technik sind auch sog. Registermarken bekannt, welche dazu dienen, die genaue Lage des Klebstoffmusters wieder aufzufinden und eine maßgenaue Weiterverarbeitung beim Schneiden der Metallfolien sowie dem Platzieren des Chips zu gewährleisten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung das Verfahren der eingangs genannten Art zu verbessern und ein Label zu schaffen, das bei Recyclingprozessen Vorteile bietet.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Farbe der Registermarken identisch ist mit der Farbe von löslichen oder unlöslichen Farbitteln, vorzugsweise von Pigmenten, die dem Klebstoff zugesetzt sind. Vorzugsweise wird die Registermarke in schwarzer Farbe aufgedruckt und der Kunststoff schwarz eingefärbt, was durch die Zugabe von Pigmenten eine Teilchengröße zwischen 0,01 µm bis 300 µm. Insbesondere plättchenförmige Pigmente mit einer Dicke von maximal 15 µm und einer Länge von maximal 300 µm werden bevorzugt. Die Druckfarbe der Registermarke und der dem Klebstoff zugesetzten Farbmittel kann aus Kohlenstoff (Ruß) oder Eisenoxid bestehen.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich dann, wenn die Registermarke aus demselben Material wie der Klebstoff besteht, d.h. dass in beiden Fällen derselbe Klebstoff mit demselben Farbmittel verwendet wird.
Bei dieser Ausführungsvariante kann die Registermarke sowie die Klebstoffmusterbahn mit demselben Druckwerk aufgetragen werden. Falls die Aushärtezeit des Klebstoffs der Registermarke zu lang ist, kann zur Prozessbeschleunigung auch die Registermarke mit einem farbigen Toner bestreut oder bestrichen werden.
Im Rahmen des angewendeten Verfahrens ist es zudem von Vorteil, wenn die Lage der RFID-Etiketten auf dem Band, insbesondere die Lage der Antennen mittels einer Kamera erfasst und mit einem Referenzmuster verglichen wird, wonach etwaige Abweichungen der Positionierung der RFID-Etiketten zur statistischen Prozesskontrolle und etwaigen Nachjustierung genutzt werden. Die Registermarke dient somit insgesamt zur Qualitätsverbesserung des Prozesses.
Weitere Details der Erfindung werden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine Prinzipskizze des Verfahrens zur Herstellung eines mit aufgeklebten Antennen versehenen Bandes und
2 eine Draufsicht auf einen Teilbereich des Bandes.

Die von einer Rolle 10 abgewickelte Folie eines flexiblen Substrates 11 wird mittels einer Druckleiste 12 auf der Oberseite mit einem Klebstoff beschichtet. Dieser Klebstoff wird in einem fest vorgegebenen Muster aufgedruckt, das der Geometrie der in 2 angedeuteten Antenne 13 entspricht, die später mit einem Chip 14 verbunden wird. Von einer weiteren Rolle 15 wird eine Folie 16 aus Aluminium oder einem anderen metallischen Leiter abgewickelt und mittels einer Druckrolle 17 auf die Folie gepresst, bevor der Klebstoff ausgehärtet ist. Anschließend wird die Al-Folie 16 in dem Muster geschnitten, das den Grenzen der dem Klebstoff enthaltenen Bereichen entspricht. Abgeschnittene Folienteile werden über eine Absaugeinrichtung 18 entfernt. Zum Schneiden der Al-Folie 16 wird ein Laser 19 verwendet, der mit einer Steuereinrichtung 20 verbunden ist, in der auch Referenzmuster gespeichert sind.
Die Druckleiste 12 wird vorzugsweise auch dazu verwendet, eine aus Klebstoff bestehende Registermarke 22 auf dem flexiblen Substrat abzuscheiden. Das flexible Bandmaterial mit aufgeklebter Antenne 13 und der aufgeklebten Registermarke wird mittels einer Kamera 21 beobachtet. Die Kamerabilder werden zu der Steuereinheit 20 gesendet, worin das tatsächlich aufgetragene Muster aus Antenne 13 und Referenzmarke 22 mit einem Referenzmuster verglichen wird. Etwaige Abweichungen werden detektiert und zur Prozesssteuerung und damit zur Qualitätssicherung verwendet. Durch die Beobachtung des fertig bearbeiteten Bandes können somit Unregelmäßigkeiten erkannt und ggf. Prozessparameter verändert werden wie z.B. der Bandlauf, die gleichmäßige Zugspannung des flexiblen Substrats 11 beim Auf- und Abwickeln, die Druckwerkführung etc. Das fertige Band wird anschließend auf einer Rolle 23 aufgewickelt.
Der nach dem Stand der Technik verwendete Klebstoff ist durchsichtig, wohingegen die Referenzmarke aus schwarzer Tinte besteht. Durch die Maßnahme, den Klebstoff mit Farbmitteln, insbesondere mit Farbstoffpigmenten zu versetzen, wird die Möglichkeit eröffnet, denselben farbigen Klebstoff auch zum Aufdrucken einer Registermarke zu nutzen. Auf dem fertigen Produkt wird die Klebstoffschicht, die in dem Muster der Antenne aufgetragen ist und somit durch die Antenne verdeckt ist in einer Draufsicht nicht sichtbar. Außer geschwärztem Klebstoff, der durch Zugabe von Kohlenstoffpartikeln erhältlich ist, kommen auch andere durch entsprechende Pigmentierung oder lösliche Farbmittel entstehende Einfärbungen in Betracht. Da vielfach das Etikett noch zusätzlich bedruckt wird, kann der Farbstoff auch in einer der später aufgetragenen Druckfarben gewählt werden, so dass die Registermarke, sofern sie überhaupt im Bereich des später zugeschnittenen Etiketts verbleibt, nicht sichtbar ist. Der besondere Vorteil besteht jedoch darin, dass ein und dieselbe Druckleiste zum Klebstoffauftrag sowohl für die Registermarke als auch für das Klebstoffmuster entsprechend der gewünschten Antennenlage verwendet werden kann. Hierdurch wird der apparative Aufwand ebenso eingeschränkt wie auch der Reinigungs- und Wartungsaufwand gesenkt.
Nicht dargestellt in der Prinzipskizze nach 1 sind zusätzliche Apparate zum Aushärten des Klebers, z.B. durch UV-Licht, Verarbeitungsstationen zum Anbringen des Chips sowie etwaige Laminierstationen, falls das später durch Schneiden abgetrennte Etikett noch mit einer Schutzschicht überzogen werden soll.
Durch die Verwendung eines farbigen Klebstoffs kann vorteilhafterweise auch leicht ein unzureichender Klebstoffauftrag visuell festgestellt werden. Durchleuchtet man eine Bahn mit aufgeklebter Antenne erscheint auf der Rückseite ein Schattenbild der gedruckten Klebstoffbahnen. Nach Fertigstellung der Antennen kann bei einer Bestrahlung des Etiketts von der Unterseite ein fehlender Klebstoffbereich unmittelbar erkannt werden. Antennenbereiche, die nicht mit einem Klebstoff befestigt sind reflektieren das von unten eingestrahlte Licht in jedem Fall „heller“ als die Bereiche, die mit einer Antenne versehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1522956 B1 [0003, 0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bandes mit RFID-Etiketten, bei dem ein flexibles Substrat mittels eines nach einem vorgegebenen Muster aufgetragenen Klebstoffs mit einer Metallfolie verbunden und gleichzeitig mit dem Klebstoffauftrag Registermarken auf das flexible Substrat aufgedruckt werden, wonach die Metallfolie in dem Muster geschnitten wird, das den Grenzen der dem Klebstoff enthaltenen Bereichen entspricht, und danach die Metallfolie entfernt wird, die nicht mit dem flexiblen Substrat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe der Registermarken identisch ist mit der Farbe von löslichen oder unlöslichen Farbmitteln, vorzugsweise von Pigmenten, die dem Klebstoff zugesetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Registermarken in schwarzer Farbe aufgedruckt werden und ein schwarz eingefärbter Klebstoff verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente eine Teilchengröße von 0,01 µm bis 300 µm aufweisen und vorzugsweise eine Plättchenform mit einer Dicke von maximal 15 µm und eine Länge von maximal 300 µm besitzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfarbe der Registermarke und die Farbmittel des Klebstoffs aus Kohlenstoff (Ruß) oder Eisenoxid bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Registermarke aus demselben Material wie der Klebstoff besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auftragen des Klebstoffs zur Verbindung des flexiblen Substrats und der Metallfolie und zum Auftrag der aus einem eingefärbten Klebstoff bestehenden Registermarken dasselbe Druckwerk verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Deaktivierung des Registermarkenklebstoffs die Registermarken mit einem farbigen Toner bestreut oder bestrichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der RFID-Etiketten auf dem Band mittels einer Kamera erfasst und mit einem Referenzmuster verglichen werden, wonach etwaige Abweichungen der Positionierung der RFID-Etiketten zur statistischen Proesskontrolle und etwaigen Nachjustierung genutzt werden.