构造传感器结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种传感器结构，包括至少一个第一层，其具有可选地与形成粘合剂基质的粘合物混合的导电聚合物，以及至少一个第二层，其离开第一层并与第一层相邻，或者与第一层有一距离，或者至少部分地与第一层结合，借此第二层包括可选地与粘合物混合的包含酸性或碱性物质的微囊，该酸性或碱性物质当从微囊释放时改变聚合物的导电性。本发明专利技术还涉及该传感器结构的制造方法和使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1的前言部分的传感器结构。 本专利技术还涉及所述传感器结构的制造方法和使用。
技术介绍
在生产或进一步处理的阶段，尤其纸和纸板产品可以被增加所谓 的安全符号，该安全符号包括导电聚合物，其导电性局部可变使得偏 离于周围材料的性质，其可导电或相应地不可导电，以便形成希望的 安全符号图案结构或图案。因此，通过识别纸或纸板在安全符号区域 上的导电性可以确认产品的真实性。导电聚合物的一个特殊性质是导电性对pH的依赖性。当pH在酸 性范围中时，聚苯胺可导电。当改变pH到碱性，聚合物变得不可导电。 通过利用导电性对pH的依赖性，可以提供各种应用以受控方式形成导 电图案。 一个简单的方式是使用酸性物质将诸如公司标志之类的希望 的图案结构印制到在其不可导电形式的聚合物层上。当为酸性时，图 案结构可导电。相应地，也可以使用碱性物质将希望的非导电图案结 构印制到在其导电形式的聚合物层上来制造希望的非导电图案结构。 借助于电耦合、电容耦合或电感耦合可以将图案结构从其周围识别出 来；以这种方式，其用作产品或例如文献的真实性的保证。很容易修 改要印制的酸性或碱性图案结构，借此可能制造个性化的图案结构。在纸产品上制作的标志部分是基于微嚢的使用。在纸产业中，通 常使用微嚢制造照相纸、热敏清单纸、自身复写纸和证券纸。 一般， 嚢的操作原理是当微嚢破裂时，包含在其中的物质在与包含在纸中的 另一种化学物反应时或在纸上的那点与环境反应时会导致颜色的变 化。因此，该反应通常要求两种成分。嚢可以包含染色剂或化学物， 其中一种成分或者放置在纸上或者放置在一些其他环境中，诸如印刷 油墨中。在机械压力、热、光、其他辐射、化学相互作用或其组合的 作用下嚢可以破裂。微嚢也可以在印刷阶段被添加到纸中。香料或食 品香料或安全元素的样品也可以被印刷在纸和纸板产品上。美国公开6440898介绍了微嚢在纸中的使用，以实施热敏印刷和 压敏安全特征。在印刷方面，欧洲专利说明书0693383又建议将包含微嚢的层印 刷在文献的表面上，例如在重要符号的区域上。如果有人试图在印刷 之后改变该符号，则微嚢破裂并且释放不能删除的染色剂。在美国专利说明书5225299中描述的专利技术是一种采用具有光敏涂 层的微嚢的材料的示例。当暴露在光下时，涂层强度借助于光致聚合 作用的机制根据曝光量而改变。嚢包括试剂，当脆弱的嚢在压力下破 裂时，该试剂在与嚢之外的显影剂反应形成染料。一种已知的嚢内含物的释放机制是嚢的机械破裂。例如，无碳复 印纸4吏用这个释放机制(Trozenski R.MNew poly-urea capsules for carbonless copy paper, TAPPI 99 Proceedings,89 )。在这个申请中，嚢 壁通常由聚脲、聚酰胺、凝胶或脲和三聚氰胺曱醛制成。核心部分包 括液体染料、染料前体等。诸如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩之类的可导电聚合物在其基本形式 是非导电的，并且通过例如借助于合适的酸的掺杂可以使其导电。相 应地，通过去掺杂可以使导电形式非导电。这在公开的申请FI20030491 中实施，该公开的申请描述了具有包含可导电聚合物的层的多层纸或 纸板产品的制造。在该公开中，包含可导电聚合物的层被掺杂以改变 导电性。在美国专利公开5061657的专利技术中，形成连接集成电路与电路板 的导体使得所讨论的区域被在其非导电形式的聚合物涂敷，并且在要 形成导体的点通过聚合物层的化学或物理掺杂制成该导体。美国专利5091122介绍了一种制备包含碱性溶液的微嚢的方法。 该公开提到了使用在高pH值时是疏水的聚合物来制成涂层材料。欧洲专利0252410介绍了一种方法，才艮据该方法用包含两种微嚢 的混合物的层涂敷诸如纸或聚乙烯之类的不导电衬层，其中微嚢的一 部分包含吡咯，另一部分包含氧化剂，即掺杂剂，除此之外嚢还可能 包含盐。当嚢在压力下破裂时，它们的内含物相互反应并且被聚合， 在那点上生成导电聚合物(聚吡咯)层。诸如聚乙烯和聚丙烯碳酸酯之类的聚碳酸酯可以在微通道的制造 中被用作热可分解和牺牲材料，正如Reed等的公开(Reed H.A.， WhiteC.E. ， Rao V.，Bidstrup Allen S.A.，Henderson C.LKohl P.A.，Fabrication of microchannels using polycarbonates as sacrificial materials, J.Micromech.Microeng.，l 1,2001,733 )中的情况。加热系统， 借此聚碳酸酯分解而留下空腔。该方法要求分解产物能够穿透涂敷层。 其中，微通道的高度大约为5Mm，并且宽度从25到140pi m变化，依 赖于囊的涂敷材料。碱性物质已经被用于纸和纸板产品中以在产品上直接添加安全符 号。然而，通过这种方法实施的安全图案通常稍微有些模糊。其中在智能产品的领域已经开发了标识(ID)解决方案或通常所 说的RFID标签，其借助于导电聚合物生成并且在射频(RF)可读。 已经认识到阻碍RFID技术广泛使用的一个障碍是对消费者隐私的侵 犯，因为标签通常在消费者家里继续起它们的作用。由于在消费者可用之前通常要运输很长的距离，运输链中产品的 完整性和新鲜性目前对消费者来说愈加重要。关于食品，非常重要的 是不能在高于允许的温度下保存或运输产品。存在各种温度传感器解决方案可以用于控制产品的运输链。这些 可以被分为两类，化学的和电子的。 一般来说，化学传感器唯一能做 的事情是报告是否已经超过设定的温度极限。可以直观地在传感器上 读出结果。这种传感器解决方案例如由3M(MonitorMarkTM)和Vitsab (Check Point)制造。典型地，借助于视觉显示单元或无绳测量设备 可以直观地读取电子传感器并且该传感器通常能够控制瞬时温度并且 将它们输入到其存储器中。电子温度传感器可由例如Sensitech (TagAlertTM)和KSW-Microtec (TempSense)制造。然而，对两种解决方案来说价格是个问题，即它们只适于控制特 殊的产品，因此对消费品无益。传感器通常以粘贴物的形式被添加到 产品，其可能被分离或被新传感器替换；因此，它们不够可靠。单独 的粘贴物也比直接集成到产品中或其包装中的解决方案花费要大。经常用在化学传感器中的视觉识别不太适合于消费品，因为在那 种情况下，消费者只选择商店的最新鲜的产品，给店主造成相当大的 损失。 一种读取的有利方法是借助于筒单扫描器的无绳读取，店主可 以将扫描器用在出售或接收的产品的质量控制中。因此，需要有利的 传感器解决方案，其能够实现有关例如很高存储温度的消费品的大规模质量控制。本专利技术的目的是解决与已知技术有关的至少一些问题。更准确地， 本专利技术的目的是提供用于为不同用途或传感器制作标志的结构和方 法，所述标志在被激活时或在激活时，容易验证。
技术实现思路
本专利技术是基于微嚢的使用.用酸性或碱性物质填充微囊，该酸性 或碱性物质在与导电聚合物接触时改变聚合物的导电性。充满酸性或 碱性物质的微嚢在例如在使用导电聚合物实现的智能包装中可以用作 活化或去活化元素。由于改变聚合物的导电性的酸性或碱性物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器结构，特征在于包括：　　　　－至少一个第一层，其具有任选地与形成粘合剂基质的粘合物混合的导电聚合物，以及　　　　－至少一个第二层，其与第一层分开并与第一层相邻，或者与第一层有一距离，或者至少部分地与第一层结合，　　　　由此第二层包括任选地与粘合物混合的包含酸性或碱性物质的微囊，该酸性或碱性物质在从微囊释放时改变所述聚合物的导电性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FI 2005-7-7 200507311.一种传感器结构，特征在于包括-至少一个第一层，其具有任选地与形成粘合剂基质的粘合物混合的导电聚合物，以及-至少一个第二层，其与第一层分开并与第一层相邻，或者与第一层有一距离，或者至少部分地与第一层结合，由此第二层包括任选地与粘合物混合的包含酸性或碱性物质的微囊，该酸性或碱性物质在从微囊释放时改变所述聚合物的导电性。2. 权利要求l的传感器结构，特征在于或者作为纸或纸板产品的 一部分或者附着在该纸或纸板产品的表面之上。3. 权利要求1或2的传感器结构，特征在于微嚢的直径是1到500 Hm，优选为1到10pm。4. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于微 嚢的填充率为大约20到95%,更优选地为大约50到95%。5. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于可 以借助于机械力、辐射、热或这些中的多于一个使微嚢的涂敷材料破 裂。6. 权利要求5的传感器结构，特征在于涂敷材料是蛋白质、多糖、 淀粉、蜡、脂肪、自然或合成聚合物或树脂，优选为三聚氰胺甲醛。7. 权利要求l的传感器结构，特征在于导电聚合物是聚苯胺、聚 吡咯、聚乙炔、聚对苯撑或聚瘗吩或其衍生物或混合物。8. 权利要求7的传感器结构，特征在于除了导电聚合物，使用其 他导电微粒，诸如金属或石墨。9. 权利要求l的传感器结构，特征在于粘合物是淀粉基粘合物、 糊精、羧甲基纤维素或基于聚合物的粘合物，诸如聚乙烯醇和聚醋酸 乙烯酯。10. 权利要求1或9的传感器结构，特征在于粘合物的量是大约 0.1到10 g/m2,典型为大约0.5到5 g/m2,优选为大约1到3.5 g/m2。11. 权利要求1、 9或10的任何一个权利要求的传感器结构，特 征在于在聚合物和粘合物形成的层中的导电聚合物的含量按重量计算 是大约10到90%,按重量计算典型为大约30到70%。12. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于在已经添加了酸性微嚢的区域中，在微嚢破裂之后产品中的pH是大约 2到6，优选为大约2到4。13. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于 在该产品中由微囊形成的层的厚度是lpm到lmm，优选为1到50p m,14. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于 处于其导电形式的聚合物层的表面电阻率是大约102到IO欧姆，优选 为大约102到108欧姆。15. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于 在聚合物层和微嚢层之间有中间层，改进了所述层的互相附着，并且 由与聚合物层或微嚢层中的粘合物相同或不同的粘合物组成。16. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于 填充微嚢的物质是液体。17. 权利要求l到16的任何一个权利要求的传感器结构，特征在 于填充微嚢的物质是酸性掺杂剂，诸如无机或有机酸或其衍生物或混 合物，所述酸优选为矿物酸、磺酸、苦味酸、n硝基苯酸、二氯乙酸和 聚合物酸或十二烷基苯磺酸(DBSA)、樟脑磺酸、对甲苯磺酸或苯纷 磺酸。18. 权利要求l到16的任何一个权利要求的传感器结构，特征在 于微嚢的填充剂是碱性去掺杂剂，优选为氢氧化物、碳酸盐或胺。19. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于 微囊的填充剂是酸性或碱性染料，诸如与纸中的膨润土反应的染料或 染料前体。20. 上述权利要求的任何一个权利要求的传感器结构，特征在于 微嚢的填...

【专利技术属性】
技术研发人员：T穆斯托南，
申请(专利权)人：M真实公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]