WO2006042568A1 - Substrates comprising electroconductive layers - Google Patents

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WO2006042568A1
WO2006042568A1 PCT/EP2004/011855 EP2004011855W WO2006042568A1 WO 2006042568 A1 WO2006042568 A1 WO 2006042568A1 EP 2004011855 W EP2004011855 W EP 2004011855W WO 2006042568 A1 WO2006042568 A1 WO 2006042568A1
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Friedrich Kastner
Martin Bergsmann
Evelyne Wagner
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Hueck Folien Ges.M.B.H
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Definitions

  • the invention relates to substrates with electrically conductive layers, methods and apparatus for their preparation and their use.
  • conductive paints or lacquers are usually used for printing electrically conductive layers.
  • electrically conductive pigments for example carbon black, graphite, silver and the like, are added to the paints or lacquers.
  • the paints and varnishes provided with these pigments are clearly visible after printing, especially on transparent substrates.
  • EP 0 426 801 B discloses security elements for security documents which have characters which are hidden in incident light, can be seen in transmitted light and which are also designed to be electrically conductive, wherein the electrically conductive material is present over at least one surface of the security element and is made transparent or semi-transparent at least in some areas and is arranged above and / or below the characters.
  • the electrically conductive material is always located on the surface of the security feature.
  • the transparent or semitransparent material is realized either by an indium tin oxide layer or by sputtering a metal layer, in particular an aluminum layer.
  • the electrically conductive layer in particular for security applications, certain requirements are to be placed on the electrically conductive layer, in particular for a reliable function and identifiability of the electrically conductive features the electrical resistance, the mechanical resistance, the flexibility, the ductility, the temperature and chemical resistance, which can not be satisfactorily achieved with the known solutions.
  • a secure function when used as RF antennas for transponders, in anti-theft labels, smart cards and the like, a secure function must be ensured.
  • an optically variable security feature with diffractive structures consisting of an electrically conductive polymer and at least one carrier film, a protective layer, a lacquer layer and a reflection layer, wherein the electrically conductive polymer is a polyethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonate arranged at different layers is.
  • the available formulations of polyethylene dioxythiophene in the matrix polymer polystyrenesulfonate have only defined viscosities, which can not be changed in the application, without serious disadvantages in the processing and application of the polymer or negative influences on the quality of the coating to accept.
  • the change or adjustment of a defined viscosity is of crucial importance especially in the partial application of the conductive polymer.
  • a different viscosity leads to the optimum result. For example, For printing fine rasters, ie fine structures in the printed image, low viscosities are required in order to obtain exact contours and edges.
  • Polyethylene dioxythiophene is also known by printing in-situ polymerization of the monomer, for example Baytron M with a Catalyst, for example, Fe (lll) toluenesulfonate applied by printing technology. Also in this method, the setting of a defined viscosity to achieve a print image with high edge sharpness is hardly possible because it serious disadvantages in the in situ polymerization (insufficient polymerization and therefore low conductivity and significant coloration of the layer) must be taken into account.
  • the object of the invention is therefore the provision of substrates with electrically conductive polymeric layers, which additionally have the above-mentioned desired properties, namely an additional machine-readable feature and high edge sharpness of the printed image regardless of the line width.
  • the invention therefore substrates with at least one electrically conductive layer, characterized in that the electrically conductive (s) layer (s) of thiophene derivatives or a mixture of thiophene derivatives (s), the at least one additional to the conductivity, has physical, machine readable property (s) and is printable with high edge sharpness regardless of line width (are).
  • Another object of the invention is a method for producing substrates having at least one electrically conductive layer, characterized in that a monomer or prepolymer on the carrier substrate is applied and polymerized in situ, wherein the initiator and / or catalyst can also be removed in situ or the polymers are applied as a dispersion on the carrier substrate.
  • Suitable poly-thiophene derivatives are alkyl, urethane, sulfonic acid, ether, ester, benzo and aza- (poly) thiophenes, for example polymers of the monomers or ethylenedioxythiophenemethanol; Benzoethylendioxythiophen; (Poly) - 3-hexylthiophene; Thieno (3,4-b) -1,4-dioxin-2-methanol, 2 ) 3-dihydro-; or 2H-thieno (3,4-b) (1,4) dioxepin-3-d, 3,4-dihydro-.
  • these polymeric conductive coatings each have an additional visually recognizable or machine-readable property.
  • the polyethylenedioxythiophenemethanol prepared in situ exhibits IR-reflecting properties
  • Polythiophene thermally induced thermochromic and fluorescent properties.
  • Poly-3-hexylthiophene exhibits VIS reflection, similar to a metallic luster.
  • ethylenedioxythiophenemethanol and ethylenedioxythiophene and their derivatives exhibit reversible electrochromic properties.
  • These properties can be modified and extended, for example, by mixtures with other polythiophene derivatives.
  • targeted IR, diffuse or shiny metallic VIS or UV properties can be set in defined band ranges.
  • a corresponding modification contributes to increasing the long-term stability.
  • the liquid coatings show good solubility in solvents such as water, in alcohols and aromatics, for example in IPA, butanol, or ethanol. Therefore, when applying the coating, the viscosity of the coating composition can be defined by adjusting the solid content and the amount of solvent. As a result, it is possible to print both fine and coarse grid and / or line structures with the corresponding edge sharpness (line thickness tolerance as an example: ⁇ 0.01 mm).
  • the polymers can be applied to a carrier substrate in the form of a dispersion or preferably in the form of their monomers or prepolymers with subsequent application of an initiator and / or catalyst or already in admixture with an initiator and / or catalyst.
  • the application of the electrically conductive monomers or polymers can be effected in any known conventional manner, for example by spin coating, brushing, vapor deposition, by printing (gravure printing, flexographic printing, screen printing, offset printing, digital printing and the like) by spraying, sputtering or roller application techniques.
  • support substrates are for example carrier films, preferably flexible transparent plastic films, for example, from PI, PP 1 MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC , PTFE, ETFE, CTFE in question.
  • carrier films preferably flexible transparent plastic films, for example, from PI, PP 1 MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC , PTFE, ETFE, CTFE in question.
  • the carrier films preferably have a thickness of 5 to 700 .mu.m, preferably 5 to 200 .mu.m, particularly preferably 5 to 50 .mu.m.
  • metal foils for example Al, Cu, Sn, Ni, Fe or stainless steel foils having a thickness of 5-200 ⁇ m, preferably 10 to 80 ⁇ m, particularly preferably 20-50 ⁇ m, may also serve as the carrier substrate.
  • the films can also be surface-treated, coated or laminated, for example, with plastics or painted.
  • paper or composites with paper for example composites with plastics having a weight per unit area of 20 to 500 g / m 2 , preferably 40 to 200 g / m 2 , may also be used as the carrier substrates.
  • woven or nonwovens such as continuous fiber webs, staple fiber webs and the like, which may optionally be needled mechanically or hydrodynamically and / or calendered, may be used as carrier substrates.
  • fabrics or webs of plastics such as PP, PET, PA, PPS and the like, but it can also be woven or nonwovens made of natural, optionally treated fibers, such as viscose fibers are used.
  • the nonwovens or fabrics used have a weight per unit area of about 20 g / m 2 to 500 g / m 2 . If necessary, the nonwovens or fabrics must be surface-treated.
  • FIG. 1 shows a special arrangement for applying the conductive polymers as a mixture of monomer and initiator and / or catalyst and / or catalyst).
  • FIG. 2 shows a further possibility for applying the monomer and the initiator and / or catalyst and / or catalyst, in FIG. 3 a possibility for applying two successive layers of the electrically conductive polymer, in FIG. 4 a diagram for the preparation of the Washing liquid and in Fig. 5 and Fig. 5a an inventive embodiment of the application device with reservoir and separate provided as Zudosierüen storage containers.
  • 1 means the supporting substrate, 2 a storage vessel for mixing the monomer with the catalyst or the monomer, 2a the catalyst applying means (when only the monomer is provided in the storage vessel 2), 2b the storage vessel for the catalyst 3 a transfer roller, 4 a squeegee, 5 a dryer (IR, UV or convection dryer), 6 the wash area with the following simultaneously or alternatively usable units 6a Spray nozzles, 6b a brush or felt and 6c an air knife and 7 an optional blow bar or dryer.
  • FIGS. 5 and 5 a show a preferred application device (2 or 2 b and 3 as shown in FIGS. 1 to 3) with associated additional immersion cylinder 3 a described in more detail below.
  • the storage vessel 2 or 2b consists of an outer tub 21 and an inner tub 22 with a return plate 22a.
  • 23 means the feed of the monomer / initiator and / or catalyst and / or catalyst mixture from a supply (mixed) container 23a via a pump 23b and a filter 23 c
  • 24 means the outflow of the monomer / initiator and / or catalyst and / or catalyst mixture from the outer tub 22 in the reservoir.
  • 3a means a dip cylinder and 3 the transfer cylinder.
  • 25 denotes a distributor tunnel for the monomer / initiator and / or catalyst and / or catalyst mixture
  • 26 the distributor plate of the distributor tunnel.
  • FIG. 5a 27 represents the reservoir for the monomer and 28 the reservoir for the initiator and / or catalyst and 29 the reservoir for the solvent.
  • a reservoir 23 a which is preferably double-walled and temperature-controlled to set a corresponding temperature, via a pump 23 b and a filter 23 c in the temperature-controlled inner tub 22 of the reservoir 2 (of Fig. 1) promoted.
  • a pump 23 b and a filter 23 c in the temperature-controlled inner tub 22 of the reservoir 2 (of Fig. 1) promoted.
  • the In ⁇ enwanne has on the inner surface of the shape of an approximately half-cylinder, said surface is dimensioned so that the plunger cylinder 3 a can engage in a defined constant distance from the inner surface of the reservoir 2.
  • the plunger cylinder 3a engages with approximately 1 / 3-1 / 2 of its circumference in the mixture conveyed into the inner tub.
  • the temperature-controlled inner tub is dimensioned so that it on the side facing away from the drain 24 of the surrounding temperature-controlled outer tub side in about the dimension of a half-cylinder, but whose shape substantially continuing return plate up to a height of at least half of the diameter up to about 2 / 3 of the diameter of the submerged cylinder.
  • the dip cylinder now takes the polymer dispersion from the inner tub and transfers it to the transfer cylinder.
  • the excess mixture which is not absorbed by the transfer cylinder, now runs over the outside of the inner tub into the outer tub 21.
  • that portion which has not been applied to the application tool via the squeegee 4 (not shown in FIG. 5) returns to the outer sump.
  • the temperature mixture in the inner trough is kept correctly constant and also air intake is avoided. Furthermore, the temperature of the mixture in the Inner trough constantly via a temperature sensor (not shown in Figure 5) are controlled.
  • the drying of the applied layer then takes place through the drying devices 5 or the washing process in the washing station 6 for the removal of solvent residues (FIG.
  • the monomers or prepolymers are preferably applied to form the electrically conductive polymers and polymerized in situ (FIGS. 2, 3, and 5a).
  • Both monomer and initiator and / or catalyst and / or catalyst are preferably provided in a solvent or dispersion medium, for example in an alcohol such as propanol or n-butanol.
  • a catalyst for accelerating the reaction may be added, for example, a Ziegler-Natta catalyst, or a Pt catalyst, in which case optionally, the added amount of initiator and / or catalyst may be lower.
  • the monomer can be provided in the storage vessel 2 and, if appropriate, applied to the carrier substrate analogously to the embodiment of the application device illustrated in FIG.
  • the initiator and / or catalyst or optionally the additional catalyst is provided in storage vessel 2a and applied to the monomer present on the carrier substrate, wherein preferably an excess of initiator and / or catalyst is applied to achieve a complete polymerization of the polymer, such as in the following particularly preferred embodiment described in more detail.
  • the drying process the washing process and optionally a further drying process (as described in more detail in the following particularly preferred embodiment of the method according to the invention)
  • the corresponding monomer or prepolymer is preferably mixed with the initiator and / or catalyst (and optionally with an additional catalyst) and applied to the carrier substrate (analogous to FIG. 1, wherein in the storage vessel 2 the monomer / initiator and / or or catalyst mixture is provided).
  • the preferred embodiment of the application device has, as shown in Fig. 5a, in addition to the elements shown in Fig. 5 each have a reservoir for the monomer and a separate reservoir for the initiator and / or catalyst or the initiator and / or catalyst or additional catalyst mixture and for the optionally additionally metered in solvent.
  • the solvent is metered in via a viscosity regulator.
  • Fe (III) toluenesulfonate is a radical initiator or catalyst which at the same time initiates a redox reaction during the polymerization.
  • the Fe (III) ion acts as an initiator and the toluene solonate forms the matrix in the conductive polymer.
  • ethylenedioxythiophene-methanol as a monomer, for example, Baytron ® OH Fa. Bayer, and Fe (III) toluenesulfonate, for example Baytron ® C grades, for example, Baytron ® CB-40 from Bayer, as initiator and / or Catalyst used
  • the polymer present on the carrier substrate after the polymerization is polyethylene dioxythiophene methanol / toluenesulfonate.
  • the initiator and / or catalyst ie in particular Fe (III) -toluenesulfonate, for example Baytron ® CB 40, Fa. Bayer respectively in large excess compared to the monomer.
  • the weight ratio of monomer or prepolymer to initiator and / or catalyst is about 1: 5 - 1: 100, preferably 1: 8 to 1: 80.
  • the excess initiator and / or catalyst ensures complete and safe reaction of the entire monomer even during shorter available reaction times, thus ensuring that no deleterious residues remain. Furthermore, optimum film formation is achieved by this excess of initiator and / or catalyst.
  • the polymerization takes place depending on the solvent used! already at the time when a temperature is reached which causes evaporation of the solvent.
  • the solvent for example, an alcohol such as propanol or n-butanol
  • the solvent for example, an alcohol such as propanol or n-butanol
  • the undesired polymerization is controlled by metering in the monomer, which is highly diluted in the solvent.
  • the viscosity is set manually or automatically defined.
  • an early polymerization can also be prevented by the exact control of the temperature in the storage containers and in the commissioned unit, wherein the immersion cylinder or transfer and application cylinder should possibly be cooled or heated.
  • reaction kinetics are controlled by adjusting the proportions of the mixture components or the temperature, and at the same time a uniform homogeneous application of the polymer dispersion or of the monomer solution or of the monomer / initiator and / or catalyst mixture is achieved ,
  • the polymerization takes place at temperatures of 50-15O 0 C, preferably at 80 - 13O 0 C instead.
  • Initiator and / or catalyst excess and optionally catalyst residues and other contaminating reaction products can also be removed in situ or optionally subsequently by treatment with a solvent, for example water, deionized water, deionized water, alcohols such as ethanol, propanols, butanols and the like or Water / solvent mixtures are removed from the layer.
  • a solvent for example water, deionized water, deionized water, alcohols such as ethanol, propanols, butanols and the like or Water / solvent mixtures are removed from the layer.
  • the initiator and / or catalyst excess is removed by water, which is treated, for example, by reverse osmosis, ion exchanger, distillation or physical water treatment plants.
  • the reaction can be influenced during the washing process by a defined adjustment of the ion content of the water, in particular the content of alkali and / or alkaline earth metal ions. Attachment of the ions present in the water to the O atoms of the ethylenedioxythiophene methanol units forms complexes, which alters the configuration of the macromolecules and thus shifts the band gap in the absorption spectrum and thus the absorption maximum.
  • the conductivity is variable by this complex formation and can therefore be defined by the content of ions in the water defined.
  • the water prepared as described above is therefore optionally adjusted to a defined ion content by addition of alkali and / or alkaline earth metal ions in the form of salts, for example sodium salts, for example NaCl or alkaline earth salts, such as Mg salts, for example MgCl 2 .
  • alkali and / or alkaline earth metal ions in the form of salts, for example sodium salts, for example NaCl or alkaline earth salts, such as Mg salts, for example MgCl 2 .
  • the washing process is preferably carried out by applying the selected washing liquid by means of one or more nozzle bars, wherein preferably pressure and angle of the washing liquid impinging on the coating are adjustable.
  • the excess water on the polymer coating is squeezed off, wiped, dried, by suitable means such as squeezing devices, drying devices, air knife, or
  • Absaugin removed and fed into a recycling cycle.
  • the effluent from the process water is preferably circulated, where appropriate, if necessary, fresh water can be added.
  • Wastewater saturated with initiator or initiator and catalyst is treated via a filter system and then via ion exchangers and / or by distillation.
  • one group it is further possible for one group to be more than one, preferably one to five
  • at least one ion exchanger is in operation, another in stand-by mode and another in regeneration mode.
  • highly volatile constituents can also be removed by drying with an IR dryer, a convection dryer and the like.
  • the electrically conductive polymer layers may each have a thickness of 0.1-50 ⁇ m, preferably 0.5-10 ⁇ m.
  • thinner layers of 0.001 to 50 microns, preferably 0.05 to 10 microns are readily produced.
  • the layers according to the invention are excellently conductive.
  • the extensibility of the layer can be variably controlled depending on the polymerization process and by adding a binder such as polyvinyl alcohols, optionally with melamine resins.
  • the finer morphology of the poly-thiophene derivatives, for example, in particular also of the Pblyethylendioxythiophen-methanol compared to known thiophenes additionally ensures a constant conductivity under elongation.
  • the electrically conductive polymeric layers are generally resistant to temperature, it may possibly temperature resistances of> 100 ° C, in particular up to about 200 0 C, can be achieved.
  • a transparency of> 80% can be achieved with the electrically conductive polymer layers according to the invention, or in Depending on the polymer produced or the mixture produced a targeted reflection can be adjusted.
  • the electrically conductive polymers can also be pigmented, all known pigments being suitable. If the transparency is not to be significantly influenced, however, highly opaque or coloring pigments such as graphite, TiO 2 or carbon black are not suitable.
  • the proportion of pigments in the solid state can be up to 40%.
  • the adhesion of the polymer coating to the carrier substrate is generally very good, particularly good adhesion is achieved with the use of Polyethylendioxythiophen - methanol by the higher polarity.
  • the electrically conductive polymers can be present both on the entire surface as well as partially on the carrier material.
  • the electrically conductive polymers according to one of the embodiments of the method described in the form of characters and patterns, flat or linear, wavy or zigzag and similar or analogous structures, such as guilloches, along and / or transversely to the machine direction of the substrate.
  • the conductive polymers can also form recesses in the form of characters, patterns, flat, line, wave, zigzag structures and / or guilloches on the substrate.
  • Line-shaped or analogous structures have a conductivity directed in a preferred direction according to the orientation of the structures.
  • these structures provide additional security against destruction by transverse cracks in this and possibly above and / or underlying layer, since they are prevented from tearing at the interstices. If such an electrically conductive layer by an additional layer, such as a lacquer layer or by laminating protected, the gaps or recesses ensure improved sealing of the conductive polymer layer.
  • these structures also represent a 2-dimensional coding.
  • the electrically conductive polymeric layers are very stable mechanically and thermally, but may be sensitive to moisture, these layers are preferably not directly on the surface of the substrate.
  • line-wave-shaped or zigzag-shaped structures or guilloches may be connected to increase the line cross-section via cross-connections which may have different widths or shapes and may also be arranged at different angles to the basic structure.
  • the widths of the lines, waves or zigzag structures or guilloches can be, for example, 0.05-10 mm, preferably 0.1-0.3 mm, those of the cross-connections 0.5-100 mm, preferably 1-10 mm.
  • the application of the electrically conductive monomers or polymers can be effected in any known conventional manner, for example by spin coating, brushing, vapor deposition, by printing (gravure printing, flexographic printing, screen printing, offset printing, digital printing and the like) by spraying, sputtering or roller application techniques.
  • a solvent-soluble paint or a soluble paint can be applied to the carrier substrate or any layers already thereon. Subsequently, the conductive polymer is applied to this layer, whereupon the soluble color in the uncoated areas is removed by means of the appropriate solvent, optionally with mechanical assistance.
  • a suitable adhesion promoter partially in the desired form to the carrier substrate, then to apply the electrically conductive polymer over the entire area, whereupon the polymer is applied in those areas where no adhesion promoter is present by appropriate measures based on the basic adhesion are matched to the electrically conductive polymer, can be replaced again.
  • partial application can also take place according to the method described in DE 100 25 522 A1.
  • the electrically conductive polymer layer can also be adjusted to be adhesive or releasable.
  • the time being to apply a layer of the electrically conductive polymer and then to apply a further layer of the electrically conductive polymer, for example by in situ polymerization.
  • the electrically conductive polymer layers according to the invention can also be applied particularly advantageously in conjunction with an inorganic, preferably metallic or pigmented conductive layer. Not only is there an improvement in the electrical conductivity of the coated substrate but also an additional assurance of proper function and identifiability.
  • a multilayer structure of a full-area or partial layer of a conductive polymer with printed over it linear, wavy and the like structures of the same polymer leads to different Conductivities in the different directions, for example parallel or transversely to the machine direction, but also at any angle to the machine direction.
  • the full-surface polymeric conductive base layer is made, for example, by a corresponding depth-variable gravure cylinder, in different thickness, thereby angle-dependent conductivities are achieved.
  • the polymeric conductive primer layer and the second polymeric conductive layer deposited thereover may also be separated by an insulator layer.
  • the electrically conductive layer (s) of polymer (s) are not in direct contact with metallic layers and are separated therefrom by an insulator layer.
  • the electrically conductive polymer layers as well as, if appropriate, the additional inorganic metallic and / or pigmented electrically conductive layers, can be coded as patches and thus also be applied in a machine-readable and / or structured manner. Furthermore, the electrically conductive polymer layers can subsequently be embossed inline or offline, perforated or microperforated.
  • the carrier substrate may already have functional or decorative layers, or further layers may be applied after the conductive layer has been applied.
  • the carrier substrates may additionally have a lacquer layer, which may be unstructured or structured, for example embossed.
  • the lacquer layer can be, for example, a release-capable transfer lacquer layer, it can be crosslinked or crosslinkable by radiation, for example UV radiation, and can be scratch-proof and / or antistatic.
  • Both aqueous and solid coating systems are rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which are conventionally and / or reactively curing and / or can be radiation-curing.
  • compositions can be used in each case.
  • the composition of the individual layers may in particular vary according to their purpose, that is to say whether the individual layers serve exclusively for decoration purposes or should be a functional layer or whether the layer should be both a decoration ais and a functional layer.
  • These layers may be pigmented or unpigmented.
  • pigments it is possible to use all known pigments, such as, for example, titanium dioxide, zinc sulfide, kaolin, ITO, ATO, FTO, aluminum, chromium oxides and silicon oxides, and also colored pigments. In this case, solvent-based coating systems and systems without solvents can be used.
  • Suitable binders are various natural or synthetic binders.
  • the functional layers may have certain magnetic, chemical, physical and also optical properties.
  • paramagnetic, diamagnetic and also ferromagnetic materials such as iron, nickel and Cobalt or its compounds or salts (for example, oxides or sulfides) can be used.
  • Particularly suitable for use in conjunction with the electrically conductive polymer layers according to the invention are magnetic pigment paints with pigments based on Fe oxides, iron, nickel cobalt and their alloys, barium or cobalt ferrite, hard and soft magnetic iron and steel grades in aqueous or solvent-containing dispersions.
  • the solvents used are, for example, i-propanol, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methoxypropano! and their mixtures in question.
  • the pigments are preferably incorporated in acrylate polymer dispersions having a molecular weight of from 150,000 to 300,000, in nitrocellulose, acrylate-urethane dispersions, acrylate-styrene or PVC-containing dispersions or in solvent-containing dispersions of this type.
  • the optical properties of the layer can be visualized by visible dyes or pigments, luminescent dyes or pigments which fluoresce or phosphoresce in the visible, in the UV region or in the IR region, effect pigments, such as liquid crystals, pearlescent, bronzes and / or multilayers - Color change pigments and heat-sensitive colors or pigments influence. These can be used in all possible combinations.
  • phosphorescent pigments can also be used alone or in combination with other dyes and / or pigments.
  • the ink or lacquer used can be soluble in a solvent, preferably in water, but it can also be a dye soluble in any solvent, for example in alcohol, esters and the like become.
  • the color or the colored lacquer can be customary compositions based on natural or artificial macromolecules.
  • the color may be pigmented or unpigmented.
  • pigments all known pigments can be used. Particularly suitable are TiO 2 , ZnS, kaolin and the like.
  • a soluble color layer may optionally be removed after application of another layer in the process according to the invention by a suitable solvent adapted to the composition of the color layer in order to be able to produce codings in the form of characters and / or patterns of any possible type. Subsequently, the color layer is removed by a suitable solvent, which is adapted to the composition of the color layer.
  • a suitable solvent which is adapted to the composition of the color layer.
  • the application of paint is preferably water-soluble.
  • the separation can be supported by mechanical action.
  • insulator layers can be applied.
  • insulators for example, organic substances and their derivatives and compounds, for example, color and lacquer systems, e.g. Epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which may be radiation-curable, for example by heat or UV radiation.
  • color and lacquer systems e.g. Epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which may be radiation-curable, for example by heat or UV radiation.
  • Such layers can be particularly in the production of multilayer structures, for example, for printed circuit boards between 2 or more electrically conductive polymer layers and / or electrically conductive metallic and / or pigmented layers which must be separated from each other.
  • These layers may be applied by known methods such as sputtering, sputtering, printing (e.g., gravure, flexo, screen, offset, digital printing, and the like), spraying, electroplating, and the like.
  • the thickness of the functional layers is generally about 0.001 to 50 microns, preferably 0.1 to 20 microns.
  • partial or full-surface metallic layers may be present on the carrier substrate or subsequently applied.
  • This layer consists of a metal, a metal compound or an alloy, wherein these metallic layers can also represent inorganic electrically conductive layers.
  • the metal layer layers of Al, Cu, Fe, Ag, Au, Cr, Ni, Zn and the like are suitable.
  • suitable metal compounds are oxides or sulfides of metals, in particular TiO 2 , Cr oxides, ZnS, ITO, ATO, FTO, ZnO, Al 2 O 3 or silicon oxides.
  • Suitable alloys are, for example, Cu-Al alloys, Cu-Zn alloys and the like.
  • All of these layers can be applied over the whole area as well as partially, with registration and register accuracy, optionally also at least partially overlapping with the already existing layers in a known manner, for example in a metalization or demetallization process, by printing and the like.
  • the product is therefore optionally suitable for packaging as a security element in data carriers, in particular documents of value such as identity cards, cards, banknotes or labels, seals and the like, but also as packaging material, for example in the pharmaceutical and food industries, for example in form Blister foils, cartons, covers, foil packaging and the like.
  • Such products are also particularly suitable for applications in the electronics industry, for example as printed circuit boards, RF antennas for transponders and the like, displays, flexible circuits, medical devices, electrode assemblies, as heatable films, for example for windshields, as a transparent reflection layer under holograms and / or structured layers and the like.
  • the substrates or foil materials are preferably cut into strips and threads. wherein the width of the strips or threads may preferably be 0.05 - 10 mm.
  • Adhesion promoter (A 1120, OSI) is applied from a storage vessel via a transfer roller, a mixture of ethylenedioxythiophenmethanol and iron (III) toluenesulfonate and polyvinyl alcohol in the ratio 1:10:10 applied and polymerized in situ at 120 0 C and in situ washed
  • the film thus produced has a conductivity of 800 ⁇ / square, the conductive layer has a transparency of 62%.
  • the layer is 100% resistant to tesa and 40% stretchable and thus deep drawable with low conductivity loss.
  • the layer reflects 30% of the irradiated IR
  • Adhesion promoter (A 1120, Fa. OSI) is applied, from a storage vessel via a transfer roller, a mixture of 4-methyl-3-octoxythiophene and
  • Iron (III) toluenesulfonate in a ratio of 1:10 and polymerized in situ at 120 0 C and washed in situ.
  • the film thus produced has a conductivity of 1500 ⁇ / square.
  • Example 3 When heated to about 100 0 C, the layer shows a color change from non-fluorescent violet to fluorescent yellow.
  • Example 1 The film produced according to Example 1 with a 10 micron PET - film with a 0.5 micron partial layer consisting of a magnetic ink on the basis of F ⁇ 3 ⁇ 4 in an acrylate polymer dispersion and a 0.2 micron layer of a fluorescent ink laminated by means of a commercially available laminating adhesive.
  • the conductivity was 215 ⁇ / square, the magnetic properties were determined to be 330 nW / m with a coercivity of 250 Oerstedt.
  • FIG. 6 shows a substrate according to the invention with several additional functional features.
  • 1 is a transparent flexible carrier substrate
  • 2 is a coating with fluorescent properties
  • 4 is a primer layer
  • 5 is the patterned polymeric conductive layer
  • 6 is a protective or adhesive layer, for example a heat-sealable adhesive layer
  • 7 a laminating adhesive layer
  • 8 an opaque layer with recesses.

Abstract

The invention relates to substrates comprising electroconductive layers consisting of electroconductive polymers. Said electroconductive polymers can be present on the substrate optionally in the presence of other electroconductive and/or functional and/or decorative layers. The substrates are used especially, inter alia, as security elements, as components in the electronic industry, and as decorative elements.

Description

Substrate mit elektrisch leitfähigen Schichten Substrates with electrically conductive layers
Die Erfindung betrifft Substrate mit elektrisch leitfähigen Schichten, Verfahren und eine Vorrichtung zu deren Herstellung und deren Verwendung.The invention relates to substrates with electrically conductive layers, methods and apparatus for their preparation and their use.
Bei der Herstellung von beschichteten Substraten werden üblicherweise leitfähige Farben oder Lacke zum Drucken elektrisch leitfähiger Schichten verwendet. Den Farben oder Lacken werden dabei im allgemeinen elektrisch leitfähige Pigmente, beispielsweise Russ, Graphit, Silber und dergleichen zugemischt. Allerdings sind die mit diesen Pigmenten versehenen Farben und Lacke nach dem Drucken, insbesondere auch auf transparenten Substraten deutlich sichtbar.In the production of coated substrates, conductive paints or lacquers are usually used for printing electrically conductive layers. In general, electrically conductive pigments, for example carbon black, graphite, silver and the like, are added to the paints or lacquers. However, the paints and varnishes provided with these pigments are clearly visible after printing, especially on transparent substrates.
Bei verschiedenen Anwendungen ist es jedoch unerwünscht, dass die aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schichten sofort erkennbar sind. Dies trifft insbesondere auf die Verwendung in Sicherheitsmerkmalen für Datenträger, Wertdokumente und Produkte aller Art zu.In various applications, however, it is undesirable that the applied electrically conductive layers are immediately recognizable. This applies in particular to the use in security features for data carriers, value documents and products of all kinds.
Aus EP 0 426 801 B sind beispielsweise Sicherheitselemente für Sicherheitsdokumente bekannt, die Zeichen aufweisen, die im Auflicht verborgen sind, im Durchlicht erkennbar werden und die außerdem elektrisch leitend ausgeführt sind, wobei das elektrisch leitende Material vollflächig über mindestens eine Oberfläche des Sicherheitselementes vorhanden ist und zumindest in Teilbereichen transparent oder semitransparent ausgeführt ist und über und/oder unter den Zeichen angeordnet ist. Das elektrisch leitfähige Material befindet sich immer an der Oberfläche des Sicherheitsmerkmals. Dabei wird das transparente bzw. semitransparente Material entweder durch eine Indium-Zinn-Oxidschicht oder durch Aufsputtern einer Metallschicht, insbesondere einer Aluminiumschicht realisiert.For example, EP 0 426 801 B discloses security elements for security documents which have characters which are hidden in incident light, can be seen in transmitted light and which are also designed to be electrically conductive, wherein the electrically conductive material is present over at least one surface of the security element and is made transparent or semi-transparent at least in some areas and is arranged above and / or below the characters. The electrically conductive material is always located on the surface of the security feature. In this case, the transparent or semitransparent material is realized either by an indium tin oxide layer or by sputtering a metal layer, in particular an aluminum layer.
Insbesondere für Sicherheitsanwendungen sind aber für eine sichere Funktion und Identifizierbarkeit der elektrisch leitenden Merkmale gewisse Anforderungen an die elektrisch leitende Schicht zu stellen, insbesondere was den elektrischen Widerstand, die mechanische Beständigkeit, die Flexibilität, die Dehnbarkeit, die Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit betrifft, die mit den bekannten Lösungen nicht zufriedenstellend erreicht werden kann. Insbesondere bei der Verwendung als RF-Antennen für Transponder, in Diebstahlschutzetiketten, SmartCards und dergleichen muss auch eine sichere Funktion gewährleistet sein.However, in particular for security applications, certain requirements are to be placed on the electrically conductive layer, in particular for a reliable function and identifiability of the electrically conductive features the electrical resistance, the mechanical resistance, the flexibility, the ductility, the temperature and chemical resistance, which can not be satisfactorily achieved with the known solutions. In particular, when used as RF antennas for transponders, in anti-theft labels, smart cards and the like, a secure function must be ensured.
Aus der EP 1 185 422 B1 ist ein optisch variables Sicherheitsmerkmal mit diffraktiven Strukturen bekannt, bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Polymer und mindestens einer Trägerfolie, einer Schutzschicht, einer Lackschicht und einer Reflexionsschicht, wobei das elektrisch leitfähige Polymer ein an unterschiedlichen Lagen angeordnetes Polyethylendioxythiophen-Polystyrolsulfonat ist.From EP 1 185 422 B1, an optically variable security feature with diffractive structures is known, consisting of an electrically conductive polymer and at least one carrier film, a protective layer, a lacquer layer and a reflection layer, wherein the electrically conductive polymer is a polyethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonate arranged at different layers is.
Aus der WO 99/66128 sind elektrische Merkmalsstoffe zur Integration in Papierstoffbahnen bekannt, wobei als elektrisch leitendes transparentes Polymer Polyethylendioxythiophen-Polystyrolsulfonat Verwendung findet.From WO 99/66128 electrical feature substances for integration into pulp webs are known, with polyethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonate being used as the electrically conductive, transparent polymer.
Die erhältlichen Formulierungen des Polyethylendioxythiophens im Matrixpolymer Polystyrolsulfonat weisen allerdings nur definierte Viskositäten aufweisen, die bei der Anwendung nicht verändert werden können, ohne gravierende Nachteile bei der Verarbeitung und Aufbringung des Polymers bzw. negative Einflüsse auf die Güte der Beschichtung in Kauf zu nehmen. Die Änderung bzw. Einstellung einer definierten Viskosität ist aber besonders beim partiellen Aufbringen des leitfähigen Polymers von entscheidender Bedeutung. Je nach Druckmotiv, gewünschter Schichtdicke, Leitfähigkeit und Transparenz führt eine andere Viskosität zum optimalen Ergebnis. Z.B. zum Drucken feiner Raster, also feiner Strukturen im Druckbild sind niedrige Viskositäten erforderlich, um exakte Konturen und kanten zu erhalten.However, the available formulations of polyethylene dioxythiophene in the matrix polymer polystyrenesulfonate have only defined viscosities, which can not be changed in the application, without serious disadvantages in the processing and application of the polymer or negative influences on the quality of the coating to accept. However, the change or adjustment of a defined viscosity is of crucial importance especially in the partial application of the conductive polymer. Depending on the print motif, desired layer thickness, conductivity and transparency, a different viscosity leads to the optimum result. For example, For printing fine rasters, ie fine structures in the printed image, low viscosities are required in order to obtain exact contours and edges.
Ferner ist bekannt, Polyethylendioxythiophen drucktechnisch durch in situ Polymerisation des Monomers, beispielsweise Baytron M mit einem Katalysator, beispielsweise Fe-(lll)toluolsulfonat drucktechnisch aufzubringen. Auch bei diesem Verfahren ist die Einstellung einer definierten Viskosität zur Erzielung eines Druckbildes mit hoher Kantenschärfe kaum möglich, da dabei gravierende Nachteile bei der in situ-Polymerisiation (ungenügende Polymerisation und daher geringe Leitfähigkeit und deutliche Färbung der Schicht) in Kauf genommen werden müssen.Polyethylene dioxythiophene is also known by printing in-situ polymerization of the monomer, for example Baytron M with a Catalyst, for example, Fe (lll) toluenesulfonate applied by printing technology. Also in this method, the setting of a defined viscosity to achieve a print image with high edge sharpness is hardly possible because it serious disadvantages in the in situ polymerization (insufficient polymerization and therefore low conductivity and significant coloration of the layer) must be taken into account.
Ferner ist es wünschenswert, dass Sicherheitsmerkmale neben der Leitfähigkeit eine zusätzliche, vorzugsweise maschinell auslesbare Eigenschaft aufweist, um erhöhte Fälschungssicherheit zu gewährleisten. Die derzeit bekannten und verwendeten elektrisch leitfähigen Polymere sind meist transparent, weisen aber außer der Leitfähigkeit per se keine zusätzliche Eigenschaft auf, die diese Erfordernisse erfüllen würden. Zusätzliche, vorzugsweise maschinell auslesbare Eigenschaften können derzeit nur durch geeignete Zusätze (beispielsweise Farbstoffe und dergleichen) erzielt werden.Furthermore, it is desirable that security features in addition to the conductivity of an additional, preferably machine readable property to ensure increased security against counterfeiting. The currently known and used electrically conductive polymers are usually transparent, but have no additional property apart from the conductivity per se, which would meet these requirements. Additional, preferably machine-readable properties can currently only be achieved by suitable additives (for example dyes and the like).
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung von Substraten mit elektrisch leitfähigen polymeren Schichten, die zusätzlich die oben genannten gewünschten Eigenschaften, nämlich ein zusätzliches maschinell auslesbares Merkmal sowie hohe Kantenschärfe des Druckbildes unabhängig von der Strichstärke aufweisen.The object of the invention is therefore the provision of substrates with electrically conductive polymeric layers, which additionally have the above-mentioned desired properties, namely an additional machine-readable feature and high edge sharpness of the printed image regardless of the line width.
Gegenstand der Erfindung sind daher Substrate mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende(n) Schicht(en) aus Thiophen-derivaten oder einer Mischung von Thiophen- derivaten besteht(en), die mindestens eine zur Leitfähigkeit zusätzliche, physikalische, maschinell auslesbare Eigenschaft besitzt(en) und unabhängig von der Strichstärke mit hoher Kantenschärfe verdruckbar ist (sind).The invention therefore substrates with at least one electrically conductive layer, characterized in that the electrically conductive (s) layer (s) of thiophene derivatives or a mixture of thiophene derivatives (s), the at least one additional to the conductivity, has physical, machine readable property (s) and is printable with high edge sharpness regardless of line width (are).
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Substraten mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Monomer oder Vorpolymer auf das Trägersubstrat aufgebracht und in situ polymerisiert wird, wobei der Initiator und/oder Katalysator ebenfalls in situ entfernt werden kann oder die Polymere als Dispersion auf das Trägersubstrat aufgebracht werden.Another object of the invention is a method for producing substrates having at least one electrically conductive layer, characterized in that a monomer or prepolymer on the carrier substrate is applied and polymerized in situ, wherein the initiator and / or catalyst can also be removed in situ or the polymers are applied as a dispersion on the carrier substrate.
Geeignete Poly-thiophenderivate sind Alkyl-, Urethan-, Sulfonsäure-, Ether-, Ester-, Benzo- und Aza-(Poly)-thiophene, beispielsweise Polymere der bzw. die Monomere Ethylendioxythiophenmethanol; Benzoethylendioxythiophen; (PoIy)- 3-hexylthiophen; Thieno(3,4-b)-1,4-dioxin-2-methanol,2)3-dihydro-; oder 2H- thieno(3,4-b)(1 ,4)dioxepin-3-d,3,4-dihydro-.Suitable poly-thiophene derivatives are alkyl, urethane, sulfonic acid, ether, ester, benzo and aza- (poly) thiophenes, for example polymers of the monomers or ethylenedioxythiophenemethanol; Benzoethylendioxythiophen; (Poly) - 3-hexylthiophene; Thieno (3,4-b) -1,4-dioxin-2-methanol, 2 ) 3-dihydro-; or 2H-thieno (3,4-b) (1,4) dioxepin-3-d, 3,4-dihydro-.
Diese polymeren leitfähigen Beschichtungen weisen außer der Leitfähigkeit jeweils eine zusätzliche visuell erkennbare oder maschinenlesbare Eigenschaft auf.In addition to the conductivity, these polymeric conductive coatings each have an additional visually recognizable or machine-readable property.
So zeigt zum Beispiel das in situ hergestellte Polyethylendioxythiophenmethanol IR-reflektierende Eigenschaften,For example, the polyethylenedioxythiophenemethanol prepared in situ exhibits IR-reflecting properties,
Polythiophenether thermisch induzierte thermochrome und fluoreszierende Eigenschaften. Poly-3-hexylthiophen zeigt VIS-Reflexion, ähnlich einem metallischen Glanz. In Verbindung mit einem Dielektrikum zeigen Ethylendioxythiophenmethanol und Ethylendioxythiophen und deren Derivate reversible elektrochrome Eigenschaften.Polythiophene thermally induced thermochromic and fluorescent properties. Poly-3-hexylthiophene exhibits VIS reflection, similar to a metallic luster. In conjunction with a dielectric, ethylenedioxythiophenemethanol and ethylenedioxythiophene and their derivatives exhibit reversible electrochromic properties.
Diese Eigenschaften können beispielsweise durch Mischungen mit anderen Poly-thiophenderivaten modifiziert und erweitert werden. Dabei können beispielsweise gezielte IR, diffuse oder metallisch glänzende VIS oder UV- Eigenschaften in definierten Bandbereichen eingestellt werden. Ferner trägt eine entsprechende Modifikation zu Erhöhung der Langzeitbeständigkeit bei.These properties can be modified and extended, for example, by mixtures with other polythiophene derivatives. In this case, for example, targeted IR, diffuse or shiny metallic VIS or UV properties can be set in defined band ranges. Furthermore, a corresponding modification contributes to increasing the long-term stability.
Die flüssigen Beschichtungen zeigen eine gute Löslichkeit in Lösungsmitteln, wie Wasser, in Alkoholen und Aromaten, beispielsweise in IPA, Butanol, oder Ethanol. Daher kann beim Aufbringen der Beschichtung die Viskosität der Beschichtungszusammensetzung definiert durch Anpassung des Festkörpergehalts und Lösungsmittelmenge eingestellt werden. Dadurch ist das Drucken sowohl feiner als auch gröberer Raster und/oder Linienstrukturen mit entsprechender Kantenschärfe (Strichstärkentoleranz besipielweise. ± 0.01 mm) möglich.The liquid coatings show good solubility in solvents such as water, in alcohols and aromatics, for example in IPA, butanol, or ethanol. Therefore, when applying the coating, the viscosity of the coating composition can be defined by adjusting the solid content and the amount of solvent. As a result, it is possible to print both fine and coarse grid and / or line structures with the corresponding edge sharpness (line thickness tolerance as an example: ± 0.01 mm).
Die Polymere können in Form einer Dispersion oder vorzugsweise in Form ihre Monomere bzw. Vorpolymere mit nachfolgender Aufbringung eines Initiator und/oder Katalysator oder bereits in Mischung mit einem Initiator und/oder Katalysator auf ein Trägersubstrat aufgebracht werden.The polymers can be applied to a carrier substrate in the form of a dispersion or preferably in the form of their monomers or prepolymers with subsequent application of an initiator and / or catalyst or already in admixture with an initiator and / or catalyst.
Die Aufbringung der elektrisch leitfähigen Monomeren bzw. Polymere kann auf jede bekannte konventionelle Weise erfolgen, beispielsweise durch Spin- Coating, Aufstreichen, Aufdampfen, durch Drucken, (Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Offsetdruck, Digitaldruck und dergleichen) durch Aufsprühen, Sputtern oder Walzenauftragstechniken.The application of the electrically conductive monomers or polymers can be effected in any known conventional manner, for example by spin coating, brushing, vapor deposition, by printing (gravure printing, flexographic printing, screen printing, offset printing, digital printing and the like) by spraying, sputtering or roller application techniques.
Als Trägersubstrate kommen beispielsweise Trägerfolien, vorzugsweise flexible transparente Kunststofffolien, beispielsweise aus PI, PP1 MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC, PTFE, ETFE, CTFE in Frage.As support substrates are for example carrier films, preferably flexible transparent plastic films, for example, from PI, PP 1 MOPP, PE, PPS, PEEK, PEK, PEI, PAEK, LCP, PEN, PBT, PET, PA, PC, COC, POM, ABS, PVC , PTFE, ETFE, CTFE in question.
Die Trägerfolien weisen vorzugsweise eine Dicke von 5 - 700 μm, bevorzugt 5 - 200 μm, besonders bevorzugt 5 - 50 μm auf.The carrier films preferably have a thickness of 5 to 700 .mu.m, preferably 5 to 200 .mu.m, particularly preferably 5 to 50 .mu.m.
Ferner können als Trägersubstrat auch Metallfolien, beispielsweise AI-, Cu-, Sn-, Ni-, Fe- oder Edelstahlfolien mit einer Dicke von 5 - 200 μm, vorzugsweise 10 bis 80 μm, besonders bevorzugt 20 - 50 μm dienen. Die Folien können auch oberflächenbehandelt, beschichtet oder kaschiert beispielsweise mit Kunststoffen oder lackiert sein. Ferner können als Trägersubstrate auch Papier oder Verbünde mit Papier, beispielsweise Verbünde mit Kunststoffen mit einem Flächengewicht von 20 - 500 g/m2, vorzugsweise 40 - 200 g/m2, verwendet werden.Furthermore, metal foils, for example Al, Cu, Sn, Ni, Fe or stainless steel foils having a thickness of 5-200 μm, preferably 10 to 80 μm, particularly preferably 20-50 μm, may also serve as the carrier substrate. The films can also be surface-treated, coated or laminated, for example, with plastics or painted. Furthermore, paper or composites with paper, for example composites with plastics having a weight per unit area of 20 to 500 g / m 2 , preferably 40 to 200 g / m 2 , may also be used as the carrier substrates.
Ferner können als Trägersubstrate Gewebe oder Vliese, wie Endlosfaservliese, Stapelfaservliese und dergleichen, die gegebenenfalls mechanisch oder hydrodynamisch vernadelt und/oder kalandriert sein können, verwendet werden. Vorzugsweise bestehen solche Gewebe oder Vliese aus Kunststoffen, wie PP, PET, PA, PPS und dergleichen, es können aber auch Gewebe oder Vliese aus natürlichen, gegebenenfalls behandelten Fasern, wie Viskosefasern eingesetzt werden. Die eingesetzten Vliese oder Gewebe weisen ein Flächengewicht von etwa 20 g/m2 bis 500 g/m2 auf. Gegebenenfalls müssen die Vliese oder Gewebe oberflächenbehandelt werden.Furthermore, woven or nonwovens, such as continuous fiber webs, staple fiber webs and the like, which may optionally be needled mechanically or hydrodynamically and / or calendered, may be used as carrier substrates. Preferably such fabrics or webs of plastics, such as PP, PET, PA, PPS and the like, but it can also be woven or nonwovens made of natural, optionally treated fibers, such as viscose fibers are used. The nonwovens or fabrics used have a weight per unit area of about 20 g / m 2 to 500 g / m 2 . If necessary, the nonwovens or fabrics must be surface-treated.
In Fig.1 ist eine spezielle Anordnung zur Aufbringung der leitfähigen Polymere als Mischung von Monomer und Initiator und/oder Katalysator und/oder Katalysator) dargestellt. In Fig.2 ist eine weitere Möglichkeit der Aufbringung des Monomeren und des Initiator und/oder Katalysator und/oder Katalysator dargestellt, in Fig.3 eine Möglichkeit zur Aufbringung zweier aufeinanderfolgender Schichten des elektrisch leitfähigen Polymers, in Fig. 4 ein Schema zur Aufbereitung der Waschflüssigkeit und in Fig. 5 und Fig. 5a eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Aufbringungsvorrichtung mit Vorratsbehälter und getrennten auch als Zudosiereinheiten vorgesehenen Vorratsbehältern.1 shows a special arrangement for applying the conductive polymers as a mixture of monomer and initiator and / or catalyst and / or catalyst). FIG. 2 shows a further possibility for applying the monomer and the initiator and / or catalyst and / or catalyst, in FIG. 3 a possibility for applying two successive layers of the electrically conductive polymer, in FIG. 4 a diagram for the preparation of the Washing liquid and in Fig. 5 and Fig. 5a an inventive embodiment of the application device with reservoir and separate provided as Zudosiereinheiten storage containers.
In den Fig. 1 bis 3 bedeutet 1 das Trägersubstrat, 2 ein Vorratsgefäß für die Mischung des Monomeren mit dem Katalysator oder des Monomeren, 2a die Aufbringungsvorrichtung für den Katalysator (wenn im Vorratsgefäß 2 nur das Monomer bereitgestellt wird), 2b das Vorratsgefäß für die Aufbringung der zweiten Polymerschicht, 3 eine Übertragswalze, 4 eine Rakel, 5 eine Trocknereinrichtung (IR-, UV- oder Konvektionstrockner), 6 den Waschbereich mit folgenden gleichzeitig oder alternativ verwendbaren Einheiten 6a Spritzdüsen, 6b eine Bürste oder ein Filz und 6c ein Luftrakel und 7 eine optionale Blasleiste oder einen Trockner.In Fig. 1 to 3, 1 means the supporting substrate, 2 a storage vessel for mixing the monomer with the catalyst or the monomer, 2a the catalyst applying means (when only the monomer is provided in the storage vessel 2), 2b the storage vessel for the catalyst 3 a transfer roller, 4 a squeegee, 5 a dryer (IR, UV or convection dryer), 6 the wash area with the following simultaneously or alternatively usable units 6a Spray nozzles, 6b a brush or felt and 6c an air knife and 7 an optional blow bar or dryer.
In Fig. 4 bedeutet 8 die Wasseraufbereitung (auch Zudosieren von Ionen inIn Fig. 4, 8 means the water treatment (also metered addition of ions in
Form von Salzen), 9 eine Drucksteuerung, 10 eine Pumpe, 11 denForm of salts), 9 a pressure control, 10 a pump, 11 den
Waschprozess, 12 einen Filter, 13 - 17 lonentauscher, 18 dieWashing process, 12 filters, 13 - 17 ion exchangers, 18 the
Abwasserentsorgung.Sanitation.
In den Fig. 5 und 5a ist eine bevorzugte Auftragsvorrichtung (2 bzw. 2b, und 3 wie in den Fig. 1 - 3 dargestellt) mit zugehörigem im Folgenden näher beschriebenen zusätzlichen Tauchzylinder 3a dargestellt. In der bevorzugten Auftragsvorrichtung besteht das Vorratsgefäß 2 bzw. 2b aus einer Außenwanne 21 und einer Innenwanne 22 mit einem Rücklaufblech 22a. 23 bedeutet den Zulauf der Monomer/Initiator und/oder Katalysator und/oder Katalysatormischung aus einem Vorrats(misch)behälter 23a über eine Pumpe 23b und einen Filter 23 c, 24 bedeutet den Abfluss der Monomer/Initiator und/oder Katalysator und/oder Katalysatormischung aus der Außenwanne 22 in den Vorratsbehälter. 3a bedeutet einen Tauchzylinder und 3 den Übertragszylinder. 25 bedeutet einen Verteilertunnel für die Monomer/Initiator und/oder Katalysator und/oder Katalysatormischung, 26 das Verteilerblech des Verteilertunnels.FIGS. 5 and 5 a show a preferred application device (2 or 2 b and 3 as shown in FIGS. 1 to 3) with associated additional immersion cylinder 3 a described in more detail below. In the preferred application device, the storage vessel 2 or 2b consists of an outer tub 21 and an inner tub 22 with a return plate 22a. 23 means the feed of the monomer / initiator and / or catalyst and / or catalyst mixture from a supply (mixed) container 23a via a pump 23b and a filter 23 c, 24 means the outflow of the monomer / initiator and / or catalyst and / or catalyst mixture from the outer tub 22 in the reservoir. 3a means a dip cylinder and 3 the transfer cylinder. 25 denotes a distributor tunnel for the monomer / initiator and / or catalyst and / or catalyst mixture, 26 the distributor plate of the distributor tunnel.
In Fig. 5a bedeutet 27 den Vorratsbehälter für das Monomer und 28 den Vorratsbehälter für den Initiator und/oder Katalysator und 29 den Vorratsbehälter für das Lösungsmittel.In Fig. 5a, 27 represents the reservoir for the monomer and 28 the reservoir for the initiator and / or catalyst and 29 the reservoir for the solvent.
Dabei wird vorzugsweise wie in Fig. 5 dargestellt aus einem Vorratsbehälter 23a, der vorzugsweise doppelwandig ausgeführt und temperaturgeregelt ist um eine entsprechende Temperatur einzustellen, über eine Pumpe 23 b und einen Filter 23c in die temperaturkontrollierte Innenwanne 22 des Vorratsbehälters 2 (aus Fig. 1) gefördert. In der Innenwänne wird aufzubringende Mischung über einen Verteilertunnel 25 und das Verteilerblech 26, das mit regelmäßig angeordneten Öffnungen versehen ist, gleichmäßig verteilt. Die Inπenwanne hat an der inneren Oberfläche die Form eines etwa Halbzylinders, wobei diese Oberfläche so dimensioniert ist, dass der Tauchzylinder 3a in einem definierten konstanten Abstand zur Innenoberfläche des Vorratsbehälters 2 eingreifen kann. Je nach Höhe der Füllung in der Innenwanne 22 greift der Tauchzylinder 3a mit etwa 1/3-1/2 seines Umfangs in die in die Innenwanne geförderte Mischung ein. Die temperaturkontrollierte Innenwanne ist dabei so dimensioniert, dass sie auf der vom Abfluss 24 der umgebenden temperaturgeregelten Außenwanne abgewandten Seite in über die Dimension eines Halbzylinders, allerdings dessen Form im wesentlichen fortsetzendes Rücklaufblech bis zu einen Höhe von zumindest der Hälfte des Durchmessers bis zu etwa 2/3 des Durchmessers des Tauchzylinders aufweist.It is preferably as shown in Fig. 5 from a reservoir 23 a, which is preferably double-walled and temperature-controlled to set a corresponding temperature, via a pump 23 b and a filter 23 c in the temperature-controlled inner tub 22 of the reservoir 2 (of Fig. 1) promoted. In the Innenwänne applied mixture through a distribution tunnel 25 and the distributor plate 26, which is provided with regularly arranged openings, evenly distributed. The Inπenwanne has on the inner surface of the shape of an approximately half-cylinder, said surface is dimensioned so that the plunger cylinder 3 a can engage in a defined constant distance from the inner surface of the reservoir 2. Depending on the height of the filling in the inner tub 22, the plunger cylinder 3a engages with approximately 1 / 3-1 / 2 of its circumference in the mixture conveyed into the inner tub. The temperature-controlled inner tub is dimensioned so that it on the side facing away from the drain 24 of the surrounding temperature-controlled outer tub side in about the dimension of a half-cylinder, but whose shape substantially continuing return plate up to a height of at least half of the diameter up to about 2 / 3 of the diameter of the submerged cylinder.
Der Tauchzylinder nimmt nun die Polymerdispersion aus der Innenwanne und überträgt sie auf den Übertragszylinder. Dabei läuft nun die überschüssige Mischung, die nicht vom Übertragszylinder aufgenommen wird, über die Außenseite der Innenwanne in die Außenwanne 21 zurück. Ebenso läuft jener Anteil, der über die Rakel 4 (in Fig.5 nicht dargestellt) nicht auf das Auftragswerkzeug aufgebracht wurde, in die Außenwanne zurück.The dip cylinder now takes the polymer dispersion from the inner tub and transfers it to the transfer cylinder. In this case, the excess mixture, which is not absorbed by the transfer cylinder, now runs over the outside of the inner tub into the outer tub 21. Likewise, that portion which has not been applied to the application tool via the squeegee 4 (not shown in FIG. 5) returns to the outer sump.
Aufgrund der Ausrichtung der Außenwanne nicht plan in einer Ebene, sondern mit einem leichten Gefälle von der dem Abfluss abgewandten Seite der Wanne zu der Seite, auf der der Abfluss situiert ist, wird die in der Außenwanne 21 aufgefangene Mischung aus dem gesamten Lackauftragswerk wieder zurück in den Vorratsbehälter 23a geführt. In der Innenwanne befindet sich also immer nur aus dem Vorratsbehälter unter definierter Temperatur und mit der über die Pumpe 23 b definierten Zuflussgeschwindigkeit eingebrachte Mischung.Due to the orientation of the outer tub not plan in a plane, but with a slight slope from the side facing away from the drain side of the tub to the side on which the drain is located, the collected in the outer tub 21 mixture of the entire Lackauftragswerk is back in led the reservoir 23a. In the inner tub so there is always only from the reservoir at a defined temperature and with the inflow speed defined by the pump 23 b introduced mixture.
Durch die Vermeidung des Rücklaufs von nicht über die folgenden Zylinder und die Rakel aufgebrachter Mischung in die Innenwanne wird dabei die Temperatur Mischung in der Innenwanne korrekt konstant gehalten auch Lufteintrag vermieden. Ferner kann die Temperatur der Mischung in der Innenwanne ständig über einen Temperatursensor (in Fig.5 nicht dargestellt) kontrolliert werden.By avoiding the return of mixture not applied via the following cylinders and the doctor blade into the inner trough, the temperature mixture in the inner trough is kept correctly constant and also air intake is avoided. Furthermore, the temperature of the mixture in the Inner trough constantly via a temperature sensor (not shown in Figure 5) are controlled.
Anschließend erfolgt die Trocknung der aufgebrachten Schicht durch die die Trocknereinrichtungen 5 bzw. der Waschvorgang in der Waschstation 6 zur Entfernung von Lösungsmittelresten (Fig.1)The drying of the applied layer then takes place through the drying devices 5 or the washing process in the washing station 6 for the removal of solvent residues (FIG.
Es werden aber bevorzugt die Monomere bzw. Vorpolymere zur Bildung der elektrisch leitfähigen Polymere aufgebracht und in situ polymerisiert (Fig. 2, 3, und 5a).However, the monomers or prepolymers are preferably applied to form the electrically conductive polymers and polymerized in situ (FIGS. 2, 3, and 5a).
Dabei können als Initiator und/oder Katalysator sowohl radikalische, als auch Redox- oder Photo-Initiator und/oder Katalysatoren, beispielsweise UV-, verwendet werden.In this case, both free-radical and redox or photo-initiator and / or catalysts, for example UV, can be used as the initiator and / or catalyst.
Sowohl Monomer als auch Initiator und/oder Katalysator und/oder Katalysator werden bevorzugt in einem Lösungs- bzw. Dispersionsmittel bereitgestellt, beispielsweise in einem Alkohol, wie Propanol oder n-Butanol.Both monomer and initiator and / or catalyst and / or catalyst are preferably provided in a solvent or dispersion medium, for example in an alcohol such as propanol or n-butanol.
Gegebenenfalls kann zusätzlich ein Katalysator zur Beschleunigung der Reaktion zugesetzt werden, beispielsweise ein Ziegler-Natta- Katalysator, oder ein Pt - Katalysator, wobei dann gegebenenfalls die zugesetzte Menge an Initiator und/oder Katalysator geringer sein kann.Optionally, in addition, a catalyst for accelerating the reaction may be added, for example, a Ziegler-Natta catalyst, or a Pt catalyst, in which case optionally, the added amount of initiator and / or catalyst may be lower.
In einer Ausführungsform kann, wie in Fig.2 dargestellt, das Monomer im Vorratsgefäß 2 bereitgestellt und ggf. analog der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Auftragsvorrichtung auf das Trägersubstrat aufgebracht werden. Der Initiator und/oder Katalysator bzw. ggf. der zusätzliche Katalysator wird in Vorratsgefäß 2a bereitgestellt und auf das auf dem Trägersubstrat befindliche Monomer aufgetragen, wobei vorzugsweise ein Überschuss an Initiator und/oder Katalysator aufgetragen wird um eine vollständige Polymerisation des Polymers zu erzielen, wie in der nachfolgenden besonders bevorzugten Ausführungsform näher beschrieben. Nach der Polymerisation erfolgt wiederum der Trocknungsvorgang, der Waschvorgang und ggf. ein weiterer Trocknungsvorgang (wie in der nachfolgenden besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben)In one embodiment, as shown in FIG. 2, the monomer can be provided in the storage vessel 2 and, if appropriate, applied to the carrier substrate analogously to the embodiment of the application device illustrated in FIG. The initiator and / or catalyst or optionally the additional catalyst is provided in storage vessel 2a and applied to the monomer present on the carrier substrate, wherein preferably an excess of initiator and / or catalyst is applied to achieve a complete polymerization of the polymer, such as in the following particularly preferred embodiment described in more detail. After the polymerization again the drying process, the washing process and optionally a further drying process (as described in more detail in the following particularly preferred embodiment of the method according to the invention)
In der besonders bevorzugten Ausführungsform wird das entsprechende Monomer bzw. Vorpolymer vorzugsweise mit dem Initiator und/oder Katalysator (und gegebenenfalls mit einem zusätzlichen Katalysator) gemischt und auf das Trägersubstrat aufgetragen (analog Fig. 1, wobei im Vorratsgefäß 2 die Monomer/Initiator und/oder Katalysatormischung bereitgestellt wird).In the particularly preferred embodiment, the corresponding monomer or prepolymer is preferably mixed with the initiator and / or catalyst (and optionally with an additional catalyst) and applied to the carrier substrate (analogous to FIG. 1, wherein in the storage vessel 2 the monomer / initiator and / or or catalyst mixture is provided).
Die bevorzugte Ausführungsform der Auftragsvorrichtung weist dabei, wie in Fig. 5a dargestellt, zusätzlich zu den in Fig. 5 dargestellten Elementen jeweils einen Vorratsbehälter für das Monomer und einen getrennten Vorratsbehälter für den Initiator und/oder Katalysator bzw. die Initiator- und/oder Katalysator bzw. zusätzliche Katalysatormischung und für das ggf. zusätzlich zuzudosierende Lösungsmittel auf. Vorzugsweise wird das Lösungsmittel über einen Viskositätsregler zudosiert.The preferred embodiment of the application device has, as shown in Fig. 5a, in addition to the elements shown in Fig. 5 each have a reservoir for the monomer and a separate reservoir for the initiator and / or catalyst or the initiator and / or catalyst or additional catalyst mixture and for the optionally additionally metered in solvent. Preferably, the solvent is metered in via a viscosity regulator.
Es ist auch möglich in einem Vorratsbehälter eine Lösung von Monomer bzw. Vorpolymer und Initiator und/oder Katalysator bereitzustellen und in einem zweiten Vorratsbehälter das ggf. zuzudosierende Lösungsmittel. Die Monomer/Initiator- und/oder Katalysatormischung liegt dann in diesem Fall in (stark) verdünnter Lösung vor.It is also possible to provide a solution of monomer or prepolymer and initiator and / or catalyst in a storage container and, in a second storage container, the solvent to be optionally metered in. The monomer / initiator and / or catalyst mixture is then in (strong) dilute solution in this case.
Besonders bevorzugt wird als Initiator/Katalysator Fe(lll)toluolsulfonat verwendet. Fe(lll)toluolsulfonat ist ein radikalischer Initiator bzw. Katalysator, der zugleich eine Redoxreaktion bei der Polymerisation initiiert. Das Fe(lll)-Ion wirkt als Initiator und das Toluolsolfonat bildet im leitfähigen Polymer die Matrix.It is particularly preferred to use Fe (III) toluenesulfonate as the initiator / catalyst. Fe (III) toluenesulfonate is a radical initiator or catalyst which at the same time initiates a redox reaction during the polymerization. The Fe (III) ion acts as an initiator and the toluene solonate forms the matrix in the conductive polymer.
Wird also Ethylendioxythiophen-methanol als Monomer, beispielsweise Baytron® -OH der Fa. Bayer, und Fe(lll)toluolsulfonat, beispielsweise Baytron® C- Typen, beispielsweise Baytron® CB-40 der Fa Bayer, als Initiatorund/oder Katalysator verwendet, ist das auf dem Trägersubstrat nach der Polymerisation vorhandene Polymer Polyethylendioxythiophen-methanol/Toluolsulfonat.So is ethylenedioxythiophene-methanol as a monomer, for example, Baytron ® OH Fa. Bayer, and Fe (III) toluenesulfonate, for example Baytron ® C grades, for example, Baytron ® CB-40 from Bayer, as initiator and / or Catalyst used, the polymer present on the carrier substrate after the polymerization is polyethylene dioxythiophene methanol / toluenesulfonate.
Um eventuelle Rückstände in der leitfähigen Schicht zu vermeiden wird der Initiator und/oder Katalysator, also insbesondere Fe(lll)toluolsulfonat, z.B. Baytron® CB 40, der Fa. Bayer in großem Überschuss im Vergleich zum Monomer resp. Vorpolymer eingesetzt. Das Gewichtsverhältnis von Monomer bzw. Vorpolymer zu Initiator und/oder Katalysator beträgt dabei etwa 1 :5 - 1 :100, bevorzugt 1:8 bis 1 :80. Der Überschuss an Initiator und/oder Katalysator gewährleistet eine vollkommene und sichere Umsetzung des gesamten Monomers auch während kürzerer verfügbarer Reaktionszeiten, womit sichergestellt ist, dass keine gesundheitsschädlichen Reste zurückbleiben. Weiters wird durch diesen Überschuss an Initiator und/oder Katalysator eine optimale Filmbildung erreicht.In order to avoid any residues in the conductive layer is the initiator and / or catalyst, ie in particular Fe (III) -toluenesulfonate, for example Baytron ® CB 40, Fa. Bayer respectively in large excess compared to the monomer. Prepolymer used. The weight ratio of monomer or prepolymer to initiator and / or catalyst is about 1: 5 - 1: 100, preferably 1: 8 to 1: 80. The excess initiator and / or catalyst ensures complete and safe reaction of the entire monomer even during shorter available reaction times, thus ensuring that no deleterious residues remain. Furthermore, optimum film formation is achieved by this excess of initiator and / or catalyst.
Die Polymerisation erfolgt in Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmitte! bereits zu dem Zeitpunkt, in dem eine Temperatur erreicht wird, die ein Abdampfen des Lösungsmittels bewirkt. Um eine vorzeitige bzw. zu starke Polymerisation vor der Aufbringung auf das Trägersubstrat in den Vorratsgefäßen, bzw. eine zu rasche Polymerisation unmittelbar nach der Aufbringung auf das Trägersubstrat zu vermeiden, wird in Abhängigkeit von der in den Vorratsgefäßen herrschenden Temperatur vorteilhafterweise aus den vorgesehenen Vorratsbehältern Monomer bzw. Lösungsmittel je nach Bedarf über eine Pumpe nachdosiert, wobei bei der Zudosierung des Lösungsmittels (beispielsweise ein Alkohol, wie Propanol oder n-Butanol) darauf geachtet werden sollte, dass nach der Polymerisation nicht große Mengen an Lösungsmittel in der Schicht verbleiben, die anschließend entfernt werden müssen, also eine ausgeglichene Zudosierung erfolgt. Vorzugsweise wird die unerwünschte Polymerisation aber durch Zudosieren des im Lösungsmittel stark verdünnt vorliegenden Monomers gesteuert. Durch die Anpassung des Festkörpergehalts und der Lösungsmittelmenge, sowie der Temperatur bzw. durch gezielte Vorpolymerisation in der Lackwanne wird die Viskosität manuell oder automatisch definiert eingestellt.The polymerization takes place depending on the solvent used! already at the time when a temperature is reached which causes evaporation of the solvent. In order to avoid premature or excessive polymerization prior to application to the carrier substrate in the storage vessels, or too rapid polymerization immediately after application to the carrier substrate, depending on the temperature prevailing in the storage vessels advantageously from the provided reservoirs monomer or solvent is metered in as needed via a pump, care should be taken during the addition of the solvent (for example, an alcohol such as propanol or n-butanol) that remain after the polymerization is not large amounts of solvent in the layer, which subsequently must be removed, so a balanced metering takes place. Preferably, however, the undesired polymerization is controlled by metering in the monomer, which is highly diluted in the solvent. By adjusting the solids content and the amount of solvent, and the temperature or by targeted prepolymerization in the paint pan, the viscosity is set manually or automatically defined.
Durch ein bekanntes Fallviskosimeter mit automatischerBy a known fall viscometer with automatic
Lösungsmittelanpassung kann die Viskosität eingestellt und konstant gehalten werden.Solvent adjustment, the viscosity can be adjusted and kept constant.
Alternativ kann eine frühzeitige Polymerisation auch durch die exakte Kontrolle der Temperatur in den Vorratsbehältern und im Auftragswerk verhindert werden, wobei Tauchzylinder bzw. Übertrags- und Auftragszylinder ggf. gekühlt bzw. beheizt werden sollten.Alternatively, an early polymerization can also be prevented by the exact control of the temperature in the storage containers and in the commissioned unit, wherein the immersion cylinder or transfer and application cylinder should possibly be cooled or heated.
In einem entsprechend den Fig. 5 und 5a ausgestalteten Auftragswerk wird daher durch Einstellung der Verhältnisse der Mischungskomponenten bzw. der Temperatur die Reaktionskinetik gesteuert und gleichzeitig ein gleichmäßiger homogener Auftrag der Polymerdispersion bzw. der Monomerlösung bzw. der Monomer/Initiator- und/oder Katalysatormischung erreicht.In a commissioned work designed in accordance with FIGS. 5 and 5a, therefore, the reaction kinetics are controlled by adjusting the proportions of the mixture components or the temperature, and at the same time a uniform homogeneous application of the polymer dispersion or of the monomer solution or of the monomer / initiator and / or catalyst mixture is achieved ,
Je nach verwendetem Lösungsmittel findet die Polymerisation bei Temperaturen von 50 - 15O0C, bevorzugt bei 80 - 13O0C statt.Depending on the solvent used, the polymerization takes place at temperatures of 50-15O 0 C, preferably at 80 - 13O 0 C instead.
Initiator- und/oder Katalysatorüberschuss und ggf. Katalysatorreste und andere verunreinigende Reaktionsprodukte können dabei ebenfalls in situ entfernt werden oder gegebenenfalls anschließend durch Behandlung mit einem Lösungsmittel, beispielsweise Wasser, entsalztes Wasser, entionisiertes Wasser, Alkohole, wie Ethanol, Propanole, Butanole und dergleichen oder Wasser/Lösungsmittelgemische aus der Schicht entfernt werden.Initiator and / or catalyst excess and optionally catalyst residues and other contaminating reaction products can also be removed in situ or optionally subsequently by treatment with a solvent, for example water, deionized water, deionized water, alcohols such as ethanol, propanols, butanols and the like or Water / solvent mixtures are removed from the layer.
Bevorzugt wird der Initiator und/oder Katalysatorüberschuss durch Wasser entfernt, das beispielsweise durch Umkehrosmose, lonentauscher, Destillation oder physikalische Wasseraufbereitungsanlagen aufbereitet wird. Die Reaktion kann während des Waschprozesses durch eine definierte Einstellung des lonengehalts des Wassers, insbesondere des Gehalts an Alkali- und/oder Erdalkali-Ionen noch beeinflusst werden. Durch Anlagerung der im Wasser vorhandenen Ionen an die O-Atome der Ethylendioxythiophen- methanol - Einheiten bilden sich Komplexe, wodurch die Konfiguration der Makromoleküle verändert wird und damit die Bandlücke im Absorptionsspektrum und somit das Absorptionsmaximum verschoben wird. Gleichzeitig ist durch diese Komplexbildung auch die Leitfähigkeit veränderbar und kann daher durch den Gehalt an Ionen im Wasser definiert eingestellt werden.Preferably, the initiator and / or catalyst excess is removed by water, which is treated, for example, by reverse osmosis, ion exchanger, distillation or physical water treatment plants. The reaction can be influenced during the washing process by a defined adjustment of the ion content of the water, in particular the content of alkali and / or alkaline earth metal ions. Attachment of the ions present in the water to the O atoms of the ethylenedioxythiophene methanol units forms complexes, which alters the configuration of the macromolecules and thus shifts the band gap in the absorption spectrum and thus the absorption maximum. At the same time, the conductivity is variable by this complex formation and can therefore be defined by the content of ions in the water defined.
Das wie oben beschrieben aufbereitete Wasser wird daher gegebenenfalls durch Zugabe von Alkali- und/oder Erdalkali-Ionen in Form von Salzen, beispielsweise Na-salzen, beispielsweise NaCI oder Erdalkalisalzen wie Mg- Salzen, wie beispielsweise MgCI2 auf einen definierten lonengehalt eingestellt.The water prepared as described above is therefore optionally adjusted to a defined ion content by addition of alkali and / or alkaline earth metal ions in the form of salts, for example sodium salts, for example NaCl or alkaline earth salts, such as Mg salts, for example MgCl 2 .
Der Waschvorgang erfolgt vorzugsweise durch Aufbringen der gewählten Waschflüssigkeit mittels eines oder mehrerer Düsenbalken, wobei vorzugsweise Druck und Winkel der auf die Beschichtung auftreffenden Waschflüssigkeit einstellbar sind.The washing process is preferably carried out by applying the selected washing liquid by means of one or more nozzle bars, wherein preferably pressure and angle of the washing liquid impinging on the coating are adjustable.
Das überschüssige Wasser auf der Polymerbeschichtung wird durch abquetschen, abwischen, abtrocknen, durch geeignete Vorrichtungen, wie Abquetschvorrichtungen, Trockenvorrichtungen, Luftrakel, oderThe excess water on the polymer coating is squeezed off, wiped, dried, by suitable means such as squeezing devices, drying devices, air knife, or
Absaugeinheiten entfernt und in einen Recyclierungskreislauf geführt.Absauginheiten removed and fed into a recycling cycle.
Das aus dem Prozess abfließende Wasser wird vorzugsweise im Kreis geführt, wobei je nach Bedarf gegebenenfalls Frischwasser zudosiert werden kann. Mit Initiator bzw. Initiator und Katalysator gesättigtes Abwasser wird über ein Filtersystem und anschließend über Ionenaustauscher und/oder durch Destillation aufbereitet. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, kann weiters bevorzugt eine Gruppe vom mehreren, bevorzugt 1 - 5 lonentauschern verwendet werden, wobei beispielsweise mindestens ein lonentauscher in Betrieb ist, ein weiterer im Stand-by-Modυs und ein weiterer im Regenerationsmodus.The effluent from the process water is preferably circulated, where appropriate, if necessary, fresh water can be added. Wastewater saturated with initiator or initiator and catalyst is treated via a filter system and then via ion exchangers and / or by distillation. In order to ensure continuous operation, it is further possible for one group to be more than one, preferably one to five For example, at least one ion exchanger is in operation, another in stand-by mode and another in regeneration mode.
Gegebenenfalls kann abschließend ein Waschvorgang mit reinem, wie oben beschrieben aufbereitetem, Frischwasser angeschlossen werden.If necessary, finally, a washing process with pure, as described above recycled, fresh water can be connected.
Leicht flüchtige Bestandteile können im Anschluss gegebenenfalls auch durch Trocknen mit einem IR-Trockner, einem Konvektionstrockner und dergleichen entfernt werden.If desired, highly volatile constituents can also be removed by drying with an IR dryer, a convection dryer and the like.
Die elektrisch leitfähigen Polymerschichten können je nach Verwendung jeweils eine Dicke von 0,1 - 50 μm, vorzugsweise 0,5 - 10 μm aufweisen. Für bestimmte Verwendungen sind dünnere Schichten von 0,001 - 50 μm, bevorzugt 0,05 - 10 μm ohne weiteres herstellbar.Depending on the use, the electrically conductive polymer layers may each have a thickness of 0.1-50 μm, preferably 0.5-10 μm. For certain uses thinner layers of 0.001 to 50 microns, preferably 0.05 to 10 microns are readily produced.
Ferner sind die erfindungsgemäßen Schichten ausgezeichnet leitfähig. Die Dehnbarkeit der Schicht kann in Abhängigkeit vom Polymerisationsverfahren und durch Zugabe eines Bindemittels, wie beispielweise von Polyvinylalkoholen, gegebenenfalls mit Melaminharzen vernetzt, variabel gesteuert werden. Die feinere Morphologie der Poly-thiophenderivate, beispielsweise insbesondere auch des Pblyethylendioxythiophen-Methanols im Vergleich zu bekannten Thiophenen gewährleistet zusätzlich eine gleichbleibende Leitfähigkeit unter Dehnung.Furthermore, the layers according to the invention are excellently conductive. The extensibility of the layer can be variably controlled depending on the polymerization process and by adding a binder such as polyvinyl alcohols, optionally with melamine resins. The finer morphology of the poly-thiophene derivatives, for example, in particular also of the Pblyethylendioxythiophen-methanol compared to known thiophenes additionally ensures a constant conductivity under elongation.
Die elektrisch leitfähigen polymeren Schichten sind im Allgemeinen temperaturbeständig, es können ggf. Temperaturbeständigkeiten von >100° C, im speziellen bis etwa 2000C, erreicht werden.The electrically conductive polymeric layers are generally resistant to temperature, it may possibly temperature resistances of> 100 ° C, in particular up to about 200 0 C, can be achieved.
Mit den erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Polymerschichten kann gewünschtenfalls eine Transparenz von > 80% erreicht werden, bzw. in Abhängigkeit vom erzeugten Polymeren oder der erzeugten mischung eine gezielte Reflexion eingestellt werden.If desired, a transparency of> 80% can be achieved with the electrically conductive polymer layers according to the invention, or in Depending on the polymer produced or the mixture produced a targeted reflection can be adjusted.
Die elektrisch leitfähigen Polymere können auch pigmentiert sein, wobei alle bekannten Pigmente geeignet sind, Soll die Transparenz nicht deutlich beeinflusst werden, sind allerdings stark deckende bzw. färbende Pigmente wie Graphit, TiO2 oder Ruß nicht geeignet.The electrically conductive polymers can also be pigmented, all known pigments being suitable. If the transparency is not to be significantly influenced, however, highly opaque or coloring pigments such as graphite, TiO 2 or carbon black are not suitable.
Der Anteil an Pigmenten im Festkörper kann bis zu 40% betragen.The proportion of pigments in the solid state can be up to 40%.
Die Haftung der Polymerbeschichtung am Trägersubstrat ist im allgemeinen sehr gut, besonders gute Haftung wird bei der Verwendung von Polyethylendioxythiophen - methanol durch die höhere Polarität erreicht. Die elektrisch leitfähigen Polymere können sowohl vollflächig als auch partiell auf dem Trägermaterial vorhanden sein.The adhesion of the polymer coating to the carrier substrate is generally very good, particularly good adhesion is achieved with the use of Polyethylendioxythiophen - methanol by the higher polarity. The electrically conductive polymers can be present both on the entire surface as well as partially on the carrier material.
Die Aufbringung der elektrisch leitfähigen Polymeren nach einer der beschriebenen Ausfϋhrungsformen des Verfahrens in Form von Zeichen und Mustern, flächigen oder linienförmigen, wellenförmigen oder zickzackförmigen und ähnlichen oder analogen Strukturen, wie beispielsweise Guillochen, längs und/oder quer zur Maschinenrichtung des Substrats erfolgen. Ferner können die leitfähigen Polymeren auch Aussparungen in Form von Zeichen, Mustern, flächigen, linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen auf dem Substrat bilden.The application of the electrically conductive polymers according to one of the embodiments of the method described in the form of characters and patterns, flat or linear, wavy or zigzag and similar or analogous structures, such as guilloches, along and / or transversely to the machine direction of the substrate. Furthermore, the conductive polymers can also form recesses in the form of characters, patterns, flat, line, wave, zigzag structures and / or guilloches on the substrate.
Linienförmige oder analoge Strukturen haben eine in einer Vorzugsrichtung entsprechend der Ausrichtung der Strukturen gerichtete Leitfähigkeit. Außerdem gewährleisten diese Strukturen eine zusätzliche Sicherheit gegenüber Zerstörung durch Querrisse in dieser und ggf. darüber- und/oder darunter liegenden Schicht, da diese an den Zwischenräumen am Weiterreißen gehindert werden. Wird eine derartige elektrisch leitfähige Schicht durch eine zusätzliche Schicht, beispielsweise eine Lackschicht oder durch Kaschieren geschützt, gewährleisten die Zwischenräume bzw. Aussparungen eine verbesserte Versieglung der leitfähigen Polymerschicht.Line-shaped or analogous structures have a conductivity directed in a preferred direction according to the orientation of the structures. In addition, these structures provide additional security against destruction by transverse cracks in this and possibly above and / or underlying layer, since they are prevented from tearing at the interstices. If such an electrically conductive layer by an additional layer, such as a lacquer layer or by laminating protected, the gaps or recesses ensure improved sealing of the conductive polymer layer.
Diese Strukturen stellen gegebenenfalls auch eine 2-dimensionale Codierung dar.If appropriate, these structures also represent a 2-dimensional coding.
Da die elektrisch leitfähigen polymeren Schichten zwar mechanisch und thermisch sehr beständig sind, aber ggf. feuchtigkeitsempfindlich sein können, liegen diese Schichten bevorzugt nicht direkt an der Oberfläche des Substrats.Although the electrically conductive polymeric layers are very stable mechanically and thermally, but may be sensitive to moisture, these layers are preferably not directly on the surface of the substrate.
In einer Ausführungsform können beispielsweise linien- wellenförmige oder zickzackförmige Strukturen oder Guillochen zur Erhöhung des Leitungsquerschnitts über Querverbindungen, die unterschiedliche Breiten oder Formen aufweisen können und ggf. auch in unterschiedlichen Winkeln zur Grundstruktur angeordnet sein können, verbunden sein.In one embodiment, for example, line-wave-shaped or zigzag-shaped structures or guilloches may be connected to increase the line cross-section via cross-connections which may have different widths or shapes and may also be arranged at different angles to the basic structure.
Die Breiten der Linien, Wellen oder zickzackförmigen Strukturen oder Guillochen können beispielsweise 0,05 - 10 mm, bevorzugt 0,1 - 0,3 mm, die der Querverbindungen 0,5 bis 100 mm, bevorzugt 1 bis 10 mm betragen.The widths of the lines, waves or zigzag structures or guilloches can be, for example, 0.05-10 mm, preferably 0.1-0.3 mm, those of the cross-connections 0.5-100 mm, preferably 1-10 mm.
Die Aufbringung der elektrisch leitfähigen Monomeren bzw. Polymere kann auf jede bekannte konventionelle Weise erfolgen, beispielsweise durch Spin- Coating, Aufstreichen, Aufdampfen, durch Drucken, (Tiefdruck, Flexodruck, Siebdruck, Offsetdruck, Digitaldruck und dergleichen) durch Aufsprühen, Sputtern oder Walzenauftragstechniken.The application of the electrically conductive monomers or polymers can be effected in any known conventional manner, for example by spin coating, brushing, vapor deposition, by printing (gravure printing, flexographic printing, screen printing, offset printing, digital printing and the like) by spraying, sputtering or roller application techniques.
Zur partiellen Aufbringung kann eine in einem Lösungsmittel lösliche Farbe oder ein löslicher Lack auf das Trägersubstrat oder etwaige bereits darauf befindliche Schichten aufgebracht werden. Anschließend wird das leitfähige Polymer auf diese Schicht aufgebracht, worauf die lösliche Farbe in den nicht beschichteten Bereichen mit Hilfe des geeigneten Lösungsmittels, gegebenenfalls mit mechanischer Unterstützung entfernt wird. Es kann aber auch zuerst ein entsprechender Haftvermittler partiell in der gewünschten Form auf das Trägersubstrat aufgebracht werden, anschließend vollflächig das elektrisch leitfähige Polymer aufgetragen werden, worauf das Polymer in jenen Bereichen, in denen kein Haftvermittler vorhanden ist, durch entsprechende Maßnahmen, die auf die Grundhaftfähigkeit des elektrisch leitfähigen Polymers abgestimmt sind, wieder abgelöst werden kann.For partial application, a solvent-soluble paint or a soluble paint can be applied to the carrier substrate or any layers already thereon. Subsequently, the conductive polymer is applied to this layer, whereupon the soluble color in the uncoated areas is removed by means of the appropriate solvent, optionally with mechanical assistance. However, it is also possible first to apply a suitable adhesion promoter partially in the desired form to the carrier substrate, then to apply the electrically conductive polymer over the entire area, whereupon the polymer is applied in those areas where no adhesion promoter is present by appropriate measures based on the basic adhesion are matched to the electrically conductive polymer, can be replaced again.
Weiters kann die partielle Aufbringung auch nach dem in der DE 100 25 522 A1 beschriebenen Verfahren erfolgen.Furthermore, the partial application can also take place according to the method described in DE 100 25 522 A1.
Die elektrisch leitfähige Polymerschicht kann aber auch haftend oder releasefähig eingestellt werden.The electrically conductive polymer layer can also be adjusted to be adhesive or releasable.
Um die Leitfähigkeit zu erhöhen ist es auch möglich, vorerst eine Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Polymer aufzubringen und anschließend eine weitere Schicht des elektrisch leitfähigen Polymers beispielsweise durch in-situ Polymerisation aufzubringen. Femer können die erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen Polymerschichten auch in Verbindung mit einer anorganischen vorzugsweise metallischen oder pigmentierten leitfähigen Schicht besonders vorteilhaft aufgebracht werden. Dabei erfolgt nicht nur eine Verbesserung der elektrischen leitenden Eigenschaften des beschichteten Substrats sondern auch eine zusätzliche Sicherung der einwandfreien Funktion und Identifizierbarkeit.In order to increase the conductivity, it is also possible for the time being to apply a layer of the electrically conductive polymer and then to apply a further layer of the electrically conductive polymer, for example by in situ polymerization. Furthermore, the electrically conductive polymer layers according to the invention can also be applied particularly advantageously in conjunction with an inorganic, preferably metallic or pigmented conductive layer. Not only is there an improvement in the electrical conductivity of the coated substrate but also an additional assurance of proper function and identifiability.
Aufgrund der besseren Dehnbarkeit der elektrisch leitfähigen Polymere können Funktionsstörungen, die durch feine und feinste Risse in der anorganischen leitfähigen Schicht auftreten können, durch die elektrisch leitfähige Polymerschicht überbrückt werden.Due to the better extensibility of the electrically conductive polymers, malfunctions that can occur as a result of fine and very fine cracks in the inorganic conductive layer can be bridged by the electrically conductive polymer layer.
Ein Mehrschichtaufbau einer vollflächigen oder partiellen Schicht eines leitfähigen Polymeren mit darüber gedruckten linienförmigen, wellenförmigen und dergleichen Strukturen desselben Polymers führt zu unterschiedlichen Leitfähigkeiten in den verschiedenen Richtungen, beispielsweise parallel oder quer zur Maschinenrichtung, aber auch in jedem beliebigen Winkel zur Maschinenrichtung.A multilayer structure of a full-area or partial layer of a conductive polymer with printed over it linear, wavy and the like structures of the same polymer leads to different Conductivities in the different directions, for example parallel or transversely to the machine direction, but also at any angle to the machine direction.
Wird die vollflächige polymere leitfähige Grundschicht beispielsweise durch einen entsprechenden tiefenvariablen Tiefdruckzylinder, in unterschiedlicher Dicke ausgeführt, werden dabei winkelabhängige Leitfähigkeiten erreicht.If the full-surface polymeric conductive base layer is made, for example, by a corresponding depth-variable gravure cylinder, in different thickness, thereby angle-dependent conductivities are achieved.
Die polymere leitfähige Grundschicht und die zweite darüber aufgebrachte polymere leitfähige Schicht können gegebenenfalls auch durch eine Isolatorschicht getrennt sein.Optionally, the polymeric conductive primer layer and the second polymeric conductive layer deposited thereover may also be separated by an insulator layer.
Es sind aber auch Aufbauten aus mehr als 2 jeweils vollflächigen und/oder partiellen polymeren elektrisch leitfähigen Schichten, die ggf. durch Isolatorschicht(en) getrennt sein können denkbar.But there are also constructions of more than 2 each full-area and / or partial polymeric electrically conductive layers, which may possibly be separated by insulator layer (s) conceivable.
Bevorzugt liegt/liegen die elektrisch leitfähige(n) (polymere(n)) Schicht(en) nicht in direktem Kontakt zu metallischen Schichten und wird (werden) von diesen durch eine Isolatorschicht getrennt.Preferably, the electrically conductive layer (s) of polymer (s) are not in direct contact with metallic layers and are separated therefrom by an insulator layer.
Ferner können die elektrisch leitfähigen Polymerschichten, wie auch gegebenenfalls die zusätzlichen anorganischen metallischen und/oder pigmentierten elektrisch leitfähigen Schichten als Patches codiert und damit auch maschinenlesbar und/oder strukturiert aufgebracht werden. Ferner können die elektrisch leitfähigen Polymerschichten anschließend inline oder offline geprägt, perforiert oder microperforiert werden.Furthermore, the electrically conductive polymer layers, as well as, if appropriate, the additional inorganic metallic and / or pigmented electrically conductive layers, can be coded as patches and thus also be applied in a machine-readable and / or structured manner. Furthermore, the electrically conductive polymer layers can subsequently be embossed inline or offline, perforated or microperforated.
Das Trägersubstrat kann bereits funktionelle oder dekorative Schichten aufweisen, oder es können nach Aufbringen der leitfähigen Schicht weitere Schichten aufgebracht werden. Die Trägersubstrate können zusätzlich eine Lackschicht aufweisen, die unstrukturiert oder strukturiert, beispielsweise geprägt sein kann. Die Lackschicht kann beispielsweise eine releasefähige Transferlackschicht sein, sie kann durch Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung vernetzt oder vernetzbar sein und kratzfest und/oder antistatisch ausgerüstet sein. Geeignet sind sowohl wässrige als auch feste Lacksysteme, insbesondere auch Lacksysteme auf Basis Polyester-Acrylat oder Epoxyacrylat Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat-, Urethansysteme, die konventionell und/oder reaktiv härtend und/oder strahlungshärtend sein können.The carrier substrate may already have functional or decorative layers, or further layers may be applied after the conductive layer has been applied. The carrier substrates may additionally have a lacquer layer, which may be unstructured or structured, for example embossed. The lacquer layer can be, for example, a release-capable transfer lacquer layer, it can be crosslinked or crosslinkable by radiation, for example UV radiation, and can be scratch-proof and / or antistatic. Both aqueous and solid coating systems, in particular lacquer systems based on polyester acrylate or epoxy acrylate, are rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which are conventionally and / or reactively curing and / or can be radiation-curing.
Als Färb- bzw. Lackschichten können jeweils verschiedenste Zusammensetzungen verwendet werden. Die Zusammensetzung der einzelnen Schichten kann insbesondere nach deren Aufgabe variieren, also ob die einzelnen Schichten ausschließlich Dekorationszwecken dienen oder eine funktionelle Schicht sein sollen oder ob die Schicht sowohl eine Dekorations¬ ais auch eine funktionelle Schicht sein soll.As color or lacquer layers, a wide variety of compositions can be used in each case. The composition of the individual layers may in particular vary according to their purpose, that is to say whether the individual layers serve exclusively for decoration purposes or should be a functional layer or whether the layer should be both a decoration ais and a functional layer.
Diese Schichten können pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente, wie beispielsweise Titandioxid, Zinksulfid, Kaolin, ITO, ATO, FTO, Aluminium, Chrom- und Siliciumoxide als auch farbige Pigmente verwendet werden. Dabei sind lösungsmittelhaltige Lacksysteme als auch Systeme ohne Lösungsmittel verwendbar.These layers may be pigmented or unpigmented. As pigments, it is possible to use all known pigments, such as, for example, titanium dioxide, zinc sulfide, kaolin, ITO, ATO, FTO, aluminum, chromium oxides and silicon oxides, and also colored pigments. In this case, solvent-based coating systems and systems without solvents can be used.
Als Bindemittel kommen verschiedene natürliche oder synthetische Bindemittel in Frage.Suitable binders are various natural or synthetic binders.
Die funktionellen Schichten beispielsweise können bestimmte magnetische, chemische, physikalische und auch optische Eigenschaften aufweisen.For example, the functional layers may have certain magnetic, chemical, physical and also optical properties.
Zur Einstellung der magnetischen Eigenschaften können paramagnetische, diamagnetische und auch ferromagnetische Stoffe, wie Eisen, Nickel und Cobalt oder deren Verbindungen oder Salze (beispielsweise Oxide oder Sulfide) verwendet werden.To adjust the magnetic properties, paramagnetic, diamagnetic and also ferromagnetic materials, such as iron, nickel and Cobalt or its compounds or salts (for example, oxides or sulfides) can be used.
Besonders geeignet zur Verwendung in Verbindung mit den erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Polymerschichten sind Magnetpigmentfarben mit Pigmenten auf Basis von Fe-oxiden, Eisen, Nickel Cobalt und deren Legierungen, Barium oder Cobalt-ferrite, hart- und weich magnetische Eisen- und Stahlsorten in wässrigen bzw. lösungsmittelhaltigen Dispersionen. Als Lösungsmittel kommen beispielsweise i-Propanol, Ethylacetat, Methylethylketon, Methoxypropano! und deren Mischungen in Frage.Particularly suitable for use in conjunction with the electrically conductive polymer layers according to the invention are magnetic pigment paints with pigments based on Fe oxides, iron, nickel cobalt and their alloys, barium or cobalt ferrite, hard and soft magnetic iron and steel grades in aqueous or solvent-containing dispersions. The solvents used are, for example, i-propanol, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, methoxypropano! and their mixtures in question.
Vorzugsweise sind die Pigmente in Acrylat- Polymerdispersionen mit einem Molekulargewicht von 150.000 bis 300.000, in Nitrocellulose, Acrylat-Urethan- Dispersionen, Acrylat- Styrol oder PVC-haltigen Dispersionen oder in lösemittelhaltige derartige Dispersionen eingebracht.The pigments are preferably incorporated in acrylate polymer dispersions having a molecular weight of from 150,000 to 300,000, in nitrocellulose, acrylate-urethane dispersions, acrylate-styrene or PVC-containing dispersions or in solvent-containing dispersions of this type.
Die optischen Eigenschaften der Schicht lassen sich durch sichtbare Farbstoffe bzw. Pigmente, lumineszierende Farbstoffe bzw. Pigmente, die im sichtbaren, im UV-Bereich oder im IR-Bereich fluoreszieren bzw. phosphoreszieren, Effektpigmente, wie Flüssigkristalle, Perlglanz, Bronzen und/oder Multilayer- Farbumschlagpigmente und wärmeempfindliche Farben bzw. Pigmente beeinflussen. Diese sind in allen möglichen Kombinationen einsetzbar. Zusätzlich können auch phosphoreszierende Pigmente allein oder in Kombination mit anderen Farbstoffen und/oder Pigmenten eingesetzt werden.The optical properties of the layer can be visualized by visible dyes or pigments, luminescent dyes or pigments which fluoresce or phosphoresce in the visible, in the UV region or in the IR region, effect pigments, such as liquid crystals, pearlescent, bronzes and / or multilayers - Color change pigments and heat-sensitive colors or pigments influence. These can be used in all possible combinations. In addition, phosphorescent pigments can also be used alone or in combination with other dyes and / or pigments.
Es können auch verschiedene Eigenschaften durch Zufügen verschiedener oben genannter Zusätze kombiniert werden. So ist es möglich angefärbte und/oder leitfähige Magnetpigmente zu verwenden. Dabei sind alle genannten leitfähigen Zusätze verwendbar.Various properties can also be combined by adding various additives mentioned above. Thus, it is possible to use colored and / or conductive magnetic pigments. All mentioned conductive additives can be used.
Speziell zum Anfärben von Magnetpigmenten lassen sich alle bekannten löslichen und nicht löslichen Farbstoffe bzw. Pigmente verwenden. So kann beispielsweise eine braune Magnetfarbe durch Zugabe von Metallen in ihrem Farbton metallisch, z.B. silbrig eingestellt werden.Especially for the dyeing of magnetic pigments it is possible to use all known soluble and non-soluble dyes or pigments. So can For example, a brown magnetic paint by addition of metals in their color metallic, for example silvery be set.
Zum Drucken löslicher Schichten auch zur Aufbringung partieller erfindungsgemäßer leitfähiger Schichten kann die verwendete Farbe bzw. der verwendete Farblack in einem Lösungsmittel, vorzugsweise in Wasser löslich sein, es kann jedoch auch eine in jedem beliebigen Lösungsmittel, beispielsweise in Alkohol, Estern und dergleichen lösliche Farbe verwendet werden. Die Farbe bzw. der Farblack können übliche Zusammensetzungen auf Basis von natürlichen oder künstlichen Makromolekülen sein. Die Farbe kann pigmentiert oder nicht pigmentiert sein. Als Pigmente können alle bekannten Pigmente verwendet werden. Besonders geeignet sind TiO2, ZnS, Kaolin und dergleichen.For printing soluble layers and also for applying partial conductive layers according to the invention, the ink or lacquer used can be soluble in a solvent, preferably in water, but it can also be a dye soluble in any solvent, for example in alcohol, esters and the like become. The color or the colored lacquer can be customary compositions based on natural or artificial macromolecules. The color may be pigmented or unpigmented. As pigments, all known pigments can be used. Particularly suitable are TiO 2 , ZnS, kaolin and the like.
Bei Verwendung einer löslichen Farbschicht kann diese gegebenenfalls nach Aufbringung einer weiteren Schicht im erfindungsgemäßen Verfahren durch ein geeignetes Lösungsmittel, das auf die Zusammensetzung der Farbschicht abgestimmt ist, entfernt werden, um Codierungen in Form von Zeichen und/oder Mustern jeder möglichen Art herstellen zu können. Anschließend wird die Farbschicht durch ein geeignetes Lösungsmittel, das auf die Zusammensetzung der Farbschicht abgestimmt ist, entfernt. Bevorzugt ist der Farbauftrag wasserlöslich. Gegebenenfalls kann die Ablösung durch mechanische Einwirkung unterstützt werden.If a soluble color layer is used, it may optionally be removed after application of another layer in the process according to the invention by a suitable solvent adapted to the composition of the color layer in order to be able to produce codings in the form of characters and / or patterns of any possible type. Subsequently, the color layer is removed by a suitable solvent, which is adapted to the composition of the color layer. The application of paint is preferably water-soluble. Optionally, the separation can be supported by mechanical action.
Ferner können beispielsweise Isolatorschichten aufgebracht werden. Als Isolatoren sind beispielsweise organische Substanzen und deren Derivate und Verbindungen, beispielsweise Färb- und Lacksysteme, z.B. Epoxy-, Polyester-, Kolophonium-, Acrylat-, Alkyd-, Melamin-, PVA-, PVC-, Isocyanat-, Urethansysteme, die strahlungshärtend sein können, beispielsweise durch Wärme- oder UV-Strahlung, geeignet.Furthermore, for example, insulator layers can be applied. As insulators, for example, organic substances and their derivatives and compounds, for example, color and lacquer systems, e.g. Epoxy, polyester, rosin, acrylate, alkyd, melamine, PVA, PVC, isocyanate, urethane systems which may be radiation-curable, for example by heat or UV radiation.
Derartige Schichten können insbesondere bei der Herstellung von Multilayer- Aufbauten, beispielsweise für Leiterplatten zwischen 2 oder mehreren elektrisch leitfähigen Polymerschichten und/oder elektrisch leitfähigen metallischen und/oder pigmentierten Schichten , die voneinander getrennt werden müssen, verwendet werden.Such layers can be particularly in the production of multilayer structures, for example, for printed circuit boards between 2 or more electrically conductive polymer layers and / or electrically conductive metallic and / or pigmented layers which must be separated from each other.
Diese Schichten können durch bekannte Verfahren, beispielsweise durch Bedampfen, Sputtem, Drucken (beispielsweise Tief-, Flexo-, Sieb-, Offset-, Digitaldruck und dergleichen), Sprühen, Galvanisieren und dergleichen aufgebracht werden. Die Dicke der funktionellen Schichten beträgt im allgemeinen etwa 0,001 bis 50 μm, vorzugsweise 0,1 bis 20 μm.These layers may be applied by known methods such as sputtering, sputtering, printing (e.g., gravure, flexo, screen, offset, digital printing, and the like), spraying, electroplating, and the like. The thickness of the functional layers is generally about 0.001 to 50 microns, preferably 0.1 to 20 microns.
Ferner können auf dem Trägersubstrat partielle oder vollflächige metallische Schichten vorhanden sein oder anschließend aufgebracht werden. Diese Schicht besteht aus einem Metall, einer Metallverbindung oder einer Legierung wobei diese metallischen Schichten auch anorganische elektrisch leitende Schichten darstellen können. Als Metallschicht sind Schichten aus AI, Cu, Fe, Ag, Au, Cr, Ni, Zn und dergleichen geeignet. Als Metallverbindungen sind beispielsweise Oxide oder Sulfide von Metallen, insbesondere TiO2, Cr- Oxide, ZnS, ITO, ATO, FTO, ZnO, AI2O3 oder Siliciumoxide geeignet. Geeignete Legierungen sind beispielsweise Cu-Al Legierungen, Cu-Zn Legierungen und dergleichen.Furthermore, partial or full-surface metallic layers may be present on the carrier substrate or subsequently applied. This layer consists of a metal, a metal compound or an alloy, wherein these metallic layers can also represent inorganic electrically conductive layers. As the metal layer, layers of Al, Cu, Fe, Ag, Au, Cr, Ni, Zn and the like are suitable. Examples of suitable metal compounds are oxides or sulfides of metals, in particular TiO 2 , Cr oxides, ZnS, ITO, ATO, FTO, ZnO, Al 2 O 3 or silicon oxides. Suitable alloys are, for example, Cu-Al alloys, Cu-Zn alloys and the like.
Alle diese Schichten können sowohl vollflächig als auch partiell, passer- und registergenau, gegebenenfalls auch zumindest teilweise überlappend mit den bereits vorhandenen Schichten auf bekannte Weise, beispielsweise in eine Metallsierungs- oder Demetallisierungsverfahren, durch Drucken und dergleichen aufgebracht werden.All of these layers can be applied over the whole area as well as partially, with registration and register accuracy, optionally also at least partially overlapping with the already existing layers in a known manner, for example in a metalization or demetallization process, by printing and the like.
Das Produkt ist gegebenenfalls nach entsprechender Konfektionierung daher als Sicherheitselement in Datenträgern, insbesondere Wertdokumenten wie Ausweisen, Karten, Banknoten oder Etiketten, Siegeln und dergleichen geeignet, aber auch als Verpackungsmaterial beispielsweise in der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie, beispielsweise in Form Blisterfolien, Faltschachteln, Abdeckungen, Folienverpackungen und dergleichen geeignet. Besonders geeignet sind derartige Produkte auch für Anwendungen in der Elektronikindustrie, beispielsweise als Leiterplatten, RF- Antennen für Transponder und dergleichen, Displays, flexible Schaltungen, medizinische Einrichtungen, Elektrodenaufbauten, als heizbare Folien, beispielsweise für Windschutzscheiben, als transparente Reflexionsschicht unter Hologrammen und/oder strukturierten Schichten und dergleichen. Ferner können sie wegen ihrer ausgezeichneten optischen Eigenschaften, als „high refractive index" Schicht, als dekorative oder optische Elemente, beispielsweise in der Architektur und dergleichen eingesetzt werden. Für die Anwendung als Sicherheitsmerkmale werden die Substrate bzw. Folienmaterialien bevorzugt in Streifen und Fäden geschnitten, wobei die Breite der Streifen oder Fäden vorzugsweise 0,05 - 10 mm betragen kann. The product is therefore optionally suitable for packaging as a security element in data carriers, in particular documents of value such as identity cards, cards, banknotes or labels, seals and the like, but also as packaging material, for example in the pharmaceutical and food industries, for example in form Blister foils, cartons, covers, foil packaging and the like. Such products are also particularly suitable for applications in the electronics industry, for example as printed circuit boards, RF antennas for transponders and the like, displays, flexible circuits, medical devices, electrode assemblies, as heatable films, for example for windshields, as a transparent reflection layer under holograms and / or structured layers and the like. Furthermore, because of their excellent optical properties, they can be used as a "high refractive index" layer, as decorative or optical elements, for example in architecture, etc. For use as security features, the substrates or foil materials are preferably cut into strips and threads. wherein the width of the strips or threads may preferably be 0.05 - 10 mm.
Beispiele:Examples:
Beispiel 1 :Example 1 :
Auf eine Trägerfolie aus PET mit einer Dicke von 50 μm, die bereits partiell mit einer optisch aktiven Schicht beschichtet ist, und auf die ein handelsüblicherOn a carrier film of PET with a thickness of 50 microns, which is already partially coated with an optically active layer, and on a commercially available
Haftvermittler (A 1120, Fa. OSI) aufgebracht ist, wird aus einem Vorratsgefäß über eine Übertragswalze eine Mischung aus Ethylendioxythiophenmethanol und Eisen(lll)Toluolsulfonat und Polyvinylalkohol im Verhältnis 1:10:10 aufgebracht und in situ bei 1200C polymerisiert und in situ gewaschenAdhesion promoter (A 1120, OSI) is applied from a storage vessel via a transfer roller, a mixture of ethylenedioxythiophenmethanol and iron (III) toluenesulfonate and polyvinyl alcohol in the ratio 1:10:10 applied and polymerized in situ at 120 0 C and in situ washed
Die so hergestellte Folie weist eine Leitfähigkeit von 800Ω/square auf, die leitfähige Schicht weist eine Transparenz von 62 % auf.The film thus produced has a conductivity of 800Ω / square, the conductive layer has a transparency of 62%.
Die Schicht ist 100% tesafest und 40% dehnbar und damit auch tiefziehfähig mit geringem Leitfähigkeitsverlust.The layer is 100% resistant to tesa and 40% stretchable and thus deep drawable with low conductivity loss.
Neben der Leitfähigkeit reflektiert die Schicht 30% der eingestrahlten IR-In addition to the conductivity, the layer reflects 30% of the irradiated IR
Intensität im nahen IR und zeigt so eine zusätzliche maschinenlesbareIntensity in the near IR and thus shows an additional machine-readable
Eigenschaft.Property.
Beispiel 2:Example 2:
Auf eine Trägerfolie aus PET mit einer Dicke von 50 μm, die bereits partiell mit einer optisch aktiven Schicht beschichtet ist, und auf die ein handelsüblicherOn a carrier film of PET with a thickness of 50 microns, which is already partially coated with an optically active layer, and on a commercially available
Haftvermittler ( A 1120, Fa. OSI) aufgebracht ist, wird aus einem Vorratsgefäß über eine Übertragswalze eine Mischung aus 4-Metyhl-3-Oktoxythiophen undAdhesion promoter (A 1120, Fa. OSI) is applied, from a storage vessel via a transfer roller, a mixture of 4-methyl-3-octoxythiophene and
Eisen(lll)Toluolsulfonat im Verhältnis 1:10aufgebracht und in situ bei 1200C polymerisiert und in situ gewaschen.Iron (III) toluenesulfonate in a ratio of 1:10 and polymerized in situ at 120 0 C and washed in situ.
Die so hergestellte Folie weist eine Leitfähigkeit von 1500Ω/square auf. DieThe film thus produced has a conductivity of 1500Ω / square. The
Schicht weist eine violette Färbung auf.Layer has a purple color.
Bei Erwärmung auf etwa 1000C zeigt die Schicht einen Farbumschlag von nicht fluoreszierendem violett auf fluoreszierenden gelb. Beispiel 3:When heated to about 100 0 C, the layer shows a color change from non-fluorescent violet to fluorescent yellow. Example 3:
Die gemäß Beispiel 1 hergestellte Folie wird mit einer 10 μm PET - Folie mit einer 0,5 μm partiellen Schicht bestehend aus einer magnetischen Druckfarbe auf Basis von Fβ3θ4 in einer Acrylat-Polymerdispersion und einer 0,2 μm Schicht aus einer fluoreszierenden Druckfarbe mittels eines handelsüblichen Kaschierklebers kaschiert.The film produced according to Example 1 with a 10 micron PET - film with a 0.5 micron partial layer consisting of a magnetic ink on the basis of Fβ 3 θ 4 in an acrylate polymer dispersion and a 0.2 micron layer of a fluorescent ink laminated by means of a commercially available laminating adhesive.
Anschließend wurden die Oberflächen mit einem Heißsiegellack versehen.Subsequently, the surfaces were provided with a heat sealing lacquer.
Die Leitfähigkeit betrug 215 Ω/square, die magnetischen Eigenschaften wurden mit 330 nW/m bei einer Koerzitivät von 250 Oerstedt bestimmt.The conductivity was 215 Ω / square, the magnetic properties were determined to be 330 nW / m with a coercivity of 250 Oerstedt.
Beispiel 4:Example 4:
In Fig. 6 ist ein erfindungemäßes Substrat mit mehreren zusätzlichen funktionellen Merkmalen dargestellt.FIG. 6 shows a substrate according to the invention with several additional functional features.
Darin bedeuten 1 ein transparentes flexibles Trägersubstrat, 2 eine Beschichtung mit fluoreszierenden Eigenschaften, 4 eine Haftvermittlerschicht, 5 die strukturierte polymere leitfähige Schicht und 6 eine Schutzlack- oder Klebeschicht, beispielsweise eine Heißsiegelklebeschicht, 7 eine Kaschierklebeschicht und 8 eine opake Schicht mit Aussparungen. 1 is a transparent flexible carrier substrate, 2 is a coating with fluorescent properties, 4 is a primer layer, 5 is the patterned polymeric conductive layer and 6 is a protective or adhesive layer, for example a heat-sealable adhesive layer, 7 a laminating adhesive layer and 8 an opaque layer with recesses.

Claims

Patentansprüche:claims:
1) Substrate mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende(n) Schicht(en) aus Thiophen- derivaten oder einer Mischung von Thiophen-derivaten besteht(en), die mindestens eine zur Leitfähigkeit zusätzliche, physikalische, maschinell auslesbare Eigenschaft besitzt(en) und unabhängig von der Strichstärke mit hoher Kantenschärfe verdruckbar ist (sind).1) substrates having at least one electrically conductive layer, characterized in that the electrically conductive (s) layer (s) of thiophene derivatives or a mixture of thiophene derivatives (s), the at least one additional to the conductivity, physical, mechanical has readable property and is printable with high edge sharpness regardless of line width.
2) Substrate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht(en) aus Alkyl-Urethan-, Sulfonsäure-, Ether-, Ester-, Benzo und Aza-(Poly)-thiophenen, wie (Poly)ethylendioxythiophen- methanol Benzoethylendioxythiophen; (Poly)-3-hexylthiophen; (PoIy)- Thieno(3,4-b)-1 ,4-dioxin-2-methanol,2,3-dihydro-; oder (Poly)-2H- thieno(3,4-b)(1,4)dioxepin-3-d,3,4-dihydro-; oder Mischungen dieser Polymere oder Mischungen dieser Polymere mit anderen PoIy- thiophenderivaten besteht(en).2) Substrates according to claim 1, characterized in that the electrically conductive layer (s) of alkyl urethane, sulfonic acid, ether, ester, benzo and aza- (poly) -thiophenen, such as (poly) ethylenedioxythiophene- methanol Benzoethylendioxythiophen; (Poly) -3-hexylthiophene; (Poly) - thieno (3,4-b) -1,4-dioxin-2-methanol, 2,3-dihydro-; or (poly) -2H-thieno (3,4-b) (1,4) dioxepin-3-d, 3,4-dihydro-; or mixtures of these polymers or mixtures of these polymers with other polythiophene derivatives is (s).
3) Substrate nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren partiell oder vollflächig auf dem Substrat vorhanden sind.3) Substrates according to claim 1 or 2, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers are present partially or completely on the substrate.
4) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren in Form von Zeichen, Mustern, flächigen, linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen auf dem Substrat vorhanden ist/sind.4) Substrates according to one of claims 1 to 4, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers in the form of characters, patterns, planar, line, wave, zigzag structures and / or guilloches is present on the substrate /are.
5) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Polymeren Aussparungen in Form von Zeichen, Mustern, flächigen, linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen bilden. 6) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren in Form von linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen eine in Vorzugsrichtung gerichtete Leitfähigkeit aufweist/aufweisen.5) Substrates according to one of claims 1 to 4, characterized in that the electrically conductive polymers form recesses in the form of characters, patterns, flat, line, wave, zigzag structures and / or guilloches. 6) Substrates according to one of claims 1 to 5, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers in the form of line, wave, zigzag-shaped structures and / or guilloches has a direction of preferred conductivity / have.
7) Substrate nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen längs oder quer oder in einem beliebigen Winkel zur Maschinenrichtung vorliegen.7) Substrates according to claim 6, characterized in that the structures are longitudinal or transverse or at any angle to the machine direction.
8) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen eine 2-dimensionale Codierung darstellen.8) Substrates according to one of claims 1 to 7, characterized in that the structures represent a 2-dimensional coding.
9) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Schichten nicht an der Oberfläche der Substrate liegen.9) Substrates according to one of claims 1 to 8, characterized in that the conductive layers do not lie on the surface of the substrates.
10) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Polymerschichten eine weitere maschinenlesbare Eigenschaft aufweisen.10) Substrates according to one of claims 1 to 9, characterized in that the electrically conductive polymer layers have a further machine-readable property.
11) Substrate nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht IR-reflektierend ist.11) Substrates according to claim 10, characterized in that the electrically conductive polymer layer is IR-reflective.
12) Substrate nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht thermochrome Eigenschaften aufweist.12) Substrates according to claim 10, characterized in that the electrically conductive polymer layer has thermochromic properties.
13) Substrate nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht elektrochrome Eigenschaften aufweist. 14) Substrate nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, das die elektrisch leitfähige Polymerschicht eine diffuse oder metallisch glänzende VIS- Reflexion aufweist.13) Substrates according to claim 10, characterized in that the electrically conductive polymer layer has electrochromic properties. 14) Substrates according to claim 10, characterized in that the electrically conductive polymer layer has a diffuse or shiny metallic VIS reflection.
15) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, das die leitfähige(n) Polymerschicht(en) eine definierte einstellbare Leitfähigkeit aufweist/aufweisen.15) Substrates according to one of claims 1 to 14, characterized in that the conductive (s) polymer layer (s) has a defined adjustable conductivity / have.
16) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige(n) Polymerschicht(en) in Korrelation zur einstellbaren Leitfähigkeit eine definierte Färbung aufweisen.16) Substrates according to one of claims 1 to 15, characterized in that the electrically conductive (s) polymer layer (s) in correlation to the adjustable conductivity have a defined color.
17) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere Färb-, Lack-, metallische Schichten und/oder Oberflächenstrukturen vorhanden sind, wobei metallische und leitfähige Schichten direkt oder nicht direkt aneinander grenzen.17) Substrates according to one of claims 1 to 16, characterized in that in addition further color, lacquer, metallic layers and / or surface structures are present, wherein metallic and conductive layers directly or not directly adjoin one another.
18) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche anorganische metallische und/oder pigmentierte elektrisch leitfähige Schichten aufgebracht sind.18) Substrates according to one of claims 1 to 17, characterized in that additional inorganic metallic and / or pigmented electrically conductive layers are applied.
19) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische leitfähige(n) Schicht(en) als Patches codiert, maschinenlesbar und/oder strukturiert aufgebracht sind.19) Substrates according to one of claims 1 to 18, characterized in that the electrically conductive (s) layer (s) encoded as patches, machine-readable and / or structured are applied.
20) Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Polymerschichten anschließend inline oder offline geprägt, perforiert, microperforiert sind.20) Substrates according to one of claims 1 to 19, characterized in that the electrically conductive polymer layers are then embossed inline or offline, perforated, microperforated.
21) Folienmaterial mit mindestens einer elektrisch leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Schicht(en) aus Thiophen- derivaten oder einer Mischung von Thiophen-derivaten besteht(en), die mindestens eine zur Leitfähigkeit zusätzliche, physikalische, maschinell auslesbare Eigenschaft besitzt(en) und unabhängig von der Strichstärke mit hoher Kantenschärfe verdruckbar ist (sind).21) film material having at least one electrically conductive layer, characterized in that the electrically conductive layer (s) of thiophene derivatives or a mixture of thiophene derivatives (s), the has at least one physical, machine readable property which is additional to the conductivity and which can be printed with high edge definition irrespective of the line width.
22) Folienmaterial nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht(en) aus Alkyl-Urethan-, Sulfonsäure-, Ether-, Ester-, Benzo und Aza-(Poly)-thiophenen, wie (Poly)ethylendioxythiophen- methanol Benzoethylendioxythiophen; (Poly)-3-hexylthiophen; (PoIy)- Thieno(3,4-b)-1 ,4-dioxin-2-methanol,2,3-dihydro-; oder (Poly)-2H- thieno(3,4-bχi,4)dioxepin-3-d,3,4-dihydro-; oder Mischungen dieser Polymere oder Mischungen dieser Polymere mit anderen PoIy- thiophenderivaten besteht(en).22) film material according to claim 21, characterized in that the electrically conductive layer (s) of alkyl urethane, sulfonic acid, ether, ester, benzo and aza- (poly) -thiophenen, such as (poly) ethylenedioxythiophene- methanol Benzoethylendioxythiophen; (Poly) -3-hexylthiophene; (Poly) - thieno (3,4-b) -1,4-dioxin-2-methanol, 2,3-dihydro-; or (poly) -2H-thieno (3,4-bχi, 4) dioxepin-3-d, 3,4-dihydro-; or mixtures of these polymers or mixtures of these polymers with other polythiophene derivatives is (s).
23) Folienmaterial nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren partiell oder vollflächig auf dem Substrat vorhanden sind.23) film material according to claim 22, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers are present partially or completely on the substrate.
24) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren in Form von Zeichen, Mustern, flächigen, linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen auf dem Substrat vorhanden ist/sind.24) film material according to one of claims 21 to 23, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers in the form of characters, patterns, planar, line, wave, zigzag structures and / or guilloches is present on the substrate /are.
25) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren Aussparungen in Form von Zeichen, Mustern, flächigen, linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen auf dem Substrat bilden.25) film material according to one of claims 21 to 23, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers form recesses in the form of characters, patterns, flat, line, wave, zigzag-shaped structures and / or guilloches on the substrate ,
26) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) aus elektrisch leitfähigen Polymeren in Form von linien-, wellen-, zickzackförmigen Strukturen und/oder Guillochen eine in Vorzugsrichtung gerichtete Leitfähigkeit aufweist/aufweisen.26) film material according to one of claims 21 to 25, characterized in that the layer (s) of electrically conductive polymers in the form of line, wave, zigzag structures and / or Guillochen has / have a directionally preferred conductivity.
27) Folienmaterial nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen längs oder quer oder in einem beliebigen Winkel zur Maschinenrichtung vorliegen.27) film material according to claim 26, characterized in that the structures are longitudinal or transverse or at any angle to the machine direction.
28) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 27 dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturen eine 2-dimensionale Codierung darstellen.28) film material according to one of claims 21 to 27, characterized in that the structures represent a 2-dimensional coding.
29) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Schichten nicht an der Oberfläche der Substrate liegen.29) Film material according to one of claims 21 to 28, characterized in that the conductive layers do not lie on the surface of the substrates.
30) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Polymerschichten eine weitere maschinenlesbare Eigenschaft aufweisen.30) Film material according to one of claims 21 to 29, characterized in that the electrically conductive polymer layers have a further machine-readable property.
31) Folienmaterial nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht IR-reflektierend ist.31) film material according to claim 30, characterized in that the electrically conductive polymer layer is IR-reflective.
32) Folienmaterial nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht thermochrome Eigenschaften aufweist.32) film material according to claim 30, characterized in that the electrically conductive polymer layer has thermochromic properties.
33) Folienmaterial nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Polymerschicht elektrochrome Eigenschaften aufweist. 34) Folienmaterial' nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, das die elektrisch leitfähige Polymerschicht eine diffuse oder metallisch glänzende VIS-Reflexion aufweist.33) Film material according to claim 30, characterized in that the electrically conductive polymer layer has electrochromic properties. 34) Film material 'according to claim 30, characterized in that the electrically conductive polymer layer has a diffuse or metallically glossy VIS reflection.
35) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, das die leitfähige(n) Polymerschicht(en) eine definierte einstellbare Leitfähigkeit aufweist/aufweisen.35) film material according to one of claims 21 to 34, characterized in that the conductive (n) polymer layer (s) has a defined adjustable conductivity / have.
36) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige(n) Polymerschicht(en) in Korrelation zur einstellbaren Leitfähigkeit eine definierte Färbung aufweisen.36) film material according to one of claims 21 to 35, characterized in that the electrically conductive (s) polymer layer (s) in correlation to the adjustable conductivity have a defined color.
37) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich weitere Färb-, Lack-, metallische Schichten und/oder Oberflächenstrukturen vorhanden sind, wobei metallische und leitfähige Schichten nicht direkt aneinander grenzen.37) film material according to one of claims 21 to 36, characterized in that in addition further color, lacquer, metallic layers and / or surface structures are present, wherein metallic and conductive layers do not directly adjoin one another.
38) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 21 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche anorganische metallische und/oder pigmentierte elektrisch leitfähige Schichten aufgebracht sind.38) Film material according to one of claims 21 to 37, characterized in that additional inorganic metallic and / or pigmented electrically conductive layers are applied.
39) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 22 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische leitfähige(n) Schicht(en) als Patches codiert, maschinenlesbar und/oder strukturiert aufgebracht ist (sind).39) film material according to one of claims 22 to 38, characterized in that the electrically conductive (s) layer (s) encoded as patches, machine-readable and / or structured applied (are).
40) Folienmaterial nach einem der Ansprüche 20 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Polymerschichten anschließend inline oder offline geprägt sind.40) Film material according to one of claims 20 to 39, characterized in that the electrically conductive polymer layers are subsequently embossed inline or offline.
41) Sicherheitselemente in Form eines Fadens, Streifens, Bandes, Patches oder anderen Formats, insbesondere zur zumindest partiellen Einbettung in oder zur Applikation auf Sicherheitspapiere, Wertdokumente, Datenträger, Banknoten, Verpackungen, und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass sie ggf. nach Konfektionierung aus einem der Substrate gemäß den Ansprüchen 1 - 20 oder dem Folienmaterial gemäß den Ansprüchen 21 - 41 hergestellt wurden.41) security elements in the form of a thread, strip, tape, patches or other format, in particular for at least partial embedding in or for application to security papers, documents of value, data carriers, banknotes, packaging, and the like, characterized in that they have been produced, if appropriate, by packaging from one of the substrates according to claims 1-20 or the film material according to claims 21-41.
42) Sicherheitspapiere, Wertdokumente, Datenträger, Banknoten, Verpackungsmaterialien, Verpackungen, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens ein Sicherheitselement gemäß Anspruch 41 aufweisen.42) security papers, value documents, data carriers, banknotes, packaging materials, packaging, characterized in that they have at least one security element according to claim 41.
43) Verfahren zur Herstellung von Substraten mit elektrisch leitenden Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass die Monomere oder Vorpolymer auf das Trägersubstrat aufgebracht werden und in situ polymerisiert werden.43) Process for the preparation of substrates with electrically conductive layers, characterized in that the monomers or prepolymer are applied to the carrier substrate and polymerized in situ.
44) Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass bei der in situ-Polymerisation Katalysatorrückstände in situ entfernt werden.44) Process according to claim 43, characterized in that in the in situ polymerization catalyst residues are removed in situ.
45) Verfahren nach einem der Ansprüche 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass Monomer zu Initiator und/oder Katalysator in einem Gewichtsverhältnis von 1:5 bis 1:100 vorgelegt bzw. aufgebracht werden.45) Method according to one of claims 43 or 44, characterized in that monomer to initiator and / or catalyst in a weight ratio of 1: 5 to 1: 100 are submitted or applied.
46) Verfahren nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass als Monomer Baytron® Typen und als Initiator und/oder Katalysator Baytron® C Typen verwendet werden.46) Process according to one of claims 43 to 45, characterized in that are used as the monomer Baytron ® types and as an initiator and / or catalyst Baytron ® C types.
47) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 - 46, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlicher Katalysator verwendet wird.47) Method according to one of claims 41-46, characterized in that an additional catalyst is used.
48) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 - 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringung des Monomeren und des Initiators und/oder Katalysators oder der Monomer/Initiator und/oder Katalysatormischung temperaturkontrolliert erfolgt.48) Method according to one of claims 41 - 47, characterized in that the application of the monomer and the initiator and / or Catalyst or the monomer / initiator and / or catalyst mixture temperature controlled takes place.
49) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 - 48, dadurch gekennzeichnet, dass Initiator und/oder Katalysatorreste und/oder andere unerwünschte Reaktionsprodukte durch Waschen mit einem geeigneten Lösungsmittel entfernt werden.49) Process according to any one of claims 41 - 48, characterized in that initiator and / or catalyst residues and / or other undesirable reaction products are removed by washing with a suitable solvent.
50) Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass Initiator und/oder Katalysatorreste und/oder andere unerwünschte Reaktionsprodukte durch Waschen mit durch Umkehrosomose, lonentauscher, Destillation und/oder physikalische Aufbreitungsanlagen aufbereitetes Wasser mit einem definierten Gehalt an Alkali- und/oder Erdalkali-Ionen entfernt werden.50) Process according to claim 49, characterized in that initiator and / or catalyst residues and / or other undesirable reaction products by washing with by reverse osmosis, ion exchanger, distillation and / or physical Aufbreitungsanlagen treated water with a defined content of alkali and / or alkaline earth Ions are removed.
51) Verfahren nach einem der Ansprüche 41- 50, dadurch gekennzeichnet, dass das zum Waschen verwendete Wasser im Kreislauf geführt wird und mittels Filtration, lonentauscher und/oder Destillation aufbereitet wird.51) Method according to one of claims 41- 50, characterized in that the water used for washing is recycled and is processed by filtration, ion exchanger and / or distillation.
52) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Bedarf durch Umkehrosomose, lonentauscher, Destillation und/oder physikalische Aufbreitungsanlagen aufbereitetes Frischwasser dem Waschwasserkreislauf zugeführt wird.52) A method according to any one of claims 41 to 51, characterized in that as needed by reverse osmosis, ion exchanger, distillation and / or physical Aufbreitungsanlagen treated fresh water is supplied to the wash water circuit.
53) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass ein abschließender Waschschritt mit durch Umkehrosomose, lonentauscher, Destillation und/oder physikalische Aufbreitungsanlagen aufbereitetem Frischwasser durchgeführt wird.53) A method according to any one of claims 41 to 52, characterized in that a final washing step is carried out with treated by reverse osmosis, ion exchanger, distillation and / or physical Aufbreitungsanlagen fresh water.
54) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 - 53, dadurch gekennzeichnet, dass der Waschvorgang inline oder out of line durchgeführt wird. 55) Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägersubstrat bereits funktionelle und/oder dekorative Schichten vorhanden sind und/oder anschließend aufgebracht werden.54) Method according to one of claims 41 - 53, characterized in that the washing process is carried out inline or out of line. 55) Method according to one of claims 41 to 54, characterized in that on the carrier substrate already functional and / or decorative layers are present and / or subsequently applied.
56) Verwendung der Substrate gemäß einem der Ansprüche 1 - 20 und/oder Foüenmaterialien gemäß einem der Ansprüche 21 - 41 gegebenenfalls nach Konfektionierung als Sicherheitselement in Datenträgern, insbesondere Wertdokumenten wie Ausweisen, Karten, Banknoten oder Etiketten, Siegeln, als Verpackungsmaterial in der pharmazeutischen und Lebensmittelindustrie, für dekorative Anwendungen oder optische Elemente, in der Architektur, in der Elektronikindustrie, als Leiterplatten, RF-Antennen für Transponder und dergleichen, für Displays, flexible Schaltungen, medizinische Einrichtungen, Elektrodenaufbauten, als heizbare Folien, beispielsweise für Windschutzscheiben, als transparente Reflexionsschichten unter Hologrammen und/oder strukturierten Schichten, und als high refractive index Schicht. 56) Use of the substrates according to one of claims 1 - 20 and / or Foüenmaterialien according to any one of claims 21 - 41 optionally after packaging as a security element in data carriers, in particular documents of value such as identity cards, cards, banknotes or labels, seals, as packaging material in the pharmaceutical and Food industry, for decorative applications or optical elements, in architecture, in the electronics industry, as printed circuit boards, RF antennas for transponders and the like, for displays, flexible circuits, medical devices, electrode assemblies, as heatable films, such as windshields, as transparent reflection layers under holograms and / or structured layers, and as a high refractive index layer.
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