基於紙張或紙板的安全製品的製作方法
2023-07-07 19:42:31
專利名稱：基於紙張或紙板的安全製品的製作方法
根據權利要求1的前序部分，本發明涉及基於紙張或紙板的安全製品。
通常，這類的製品包含紙張或紙板，配有安全標記。
本發明還涉及根據權利要求12的前序部分製備安全製品的方法，以及根據權利要求20的前序部分確認安全製品真實性的方法。
安全標記用來表明製品的真實性。常規安全標記的例子是紙張水印，包括在紙張表面上印上的圖形。水印的目的是表明該紙張的來源。信封和包裹上配有封條和開口條，用以確保該製品的完整性。其次，最近已經在鈔票上配上了全息圖、安全線等，使偽造變得更加困難。製品包裝例如CD的塑料包裝材料也有類似的安全標記。其它電安全標記是微晶片和感應線圈，其包含有電子形式的信息，從中可以確定和證實該製品的來源。
許多現代安全製品的缺點在於那些最難以偽造的安全標記是和該製品分開製造的，這就意味著在該製品上配備安全標記要求獨立的操作階段。特別是將安全標記施加到紙張和紙板製品，比如製品的包裝材料和包裝盒，其難以裝上例如由塑料製成的安全標記，而不出現這些標記可能在相對沒有察覺的情況下被去除的情形。除此以外，通常希望產生標誌，其信息內容可以由生長商或銷售人員修改或賦予個性化。而且，如果安全符號可以通過電子讀取，那麼該製品的自動化管理就比較容易。在這種情況下，電子安全標記仍可以結合其它信息，這對銷售渠道甚至消費者都有利。本發明的目的是消除現有技術相關的這些缺點，並得到製備安全製品的新解決方案。本發明所基於的觀點是安全標記的產生是製品製備工藝的一部分，而且安全標記的信息內容可以主要在基礎製品製備以後加入，比如在制品上印刷了所需表面圖形後加入。
根據本發明，安全標記包括製品中的某層，它由合成的電傳導聚合物(以後也稱為「導電聚合物」)構成。該層的電導率可以在局部發生改變，使其具有導電性或者可替換的絕緣性，從而形成安全標記圖案或圖形。在這種情況下，可以通過辨認紙張或紙板製品在安全標記所在點的電導率，來驗證該安全製品的真實性。
由於安全標記主要是不可見的(在有些情況下，可以由聚合物的顏色創建安全標記，下面將詳細描述)，安全製品優選配有可視的標記，用來指明存在有包括導電聚合物的層。因此，根據本發明的安全製品包括導電聚合物層和指明該層的圖形或圖案，從中可以獲得的信息能夠驗證該製品的真實性或來源。
更具體而言，根據本發明的安全製品通過權利要求1的特徵部分內容進行表徵。
根據本發明的安全製品的製備方法依次由權利要求12的特徵部分內容進行表徵，根據本發明的安全製品的真實性的確定和證實由權利要求20的特徵部分內容進行表徵。
採用本發明可以獲得相當多的優點。因此，通過首先在紙張上施加例如絕緣形式的導電聚合物，安全製品的製備變得很簡單。隨後，印刷酸性圖形，從而使該圖形下面的區域變成導電。導電聚合物的特殊性質在於其導電性取決於pH值。例如，聚苯胺在酸性pH值時導電。相反，當pH值是鹼性時，該聚合物不導電。通過利用電導率對pH值的依賴性，可以有多種應用而且可以以可控方式形成導電圖形。簡單的方式是採用某些酸性材料在導電聚合物層上印刷所需圖形，例如公司標識。在這種情況下，該圖形是酸性的，所以導電。該圖形可以檢測出來，從而比如作為文檔的真實性保證。待印刷的酸性圖形可以很容易地修改，從而可以製成個性化的圖形。
形成安全標記的聚合物層優選位於紙張或紙板製品的表面以下。甚至可以位於兩個紙層之間，從而被隱藏起來。導電聚合物可以例如和層壓用的膠一起置於兩個紙幅之間，或者可以在多層壓頭箱裡形成多層製品。在這種情況下，可以避免額外的工藝階段。當導電聚合物位於紙層之間時，它不會干擾紙張的現今主要功能，因此紙張或紙板表面和其它材料一樣仍然可以在上面印刷。當導電聚合物位於層之間時，可以實現多種不同的功能，而且消費者是看不到的。導電聚合物可以用來例如為製品配備附加信息或者確立製品的真實性。
測量安全製品和安全標記的導電率時，不需要和導電層接觸。可以在短距離裡進行非接觸測量，例如採用電容測量。根據本發明，在導電聚合物層壓在纖維層下面例如纖維層之間的應用中，優選進行非接觸測量。
導電聚合物例如聚苯胺的導電率，無論其純度如何，通常比銅導電率水平低40-60倍。但是，為了賦予紙張或紙板的附加性質，並不要求達到銅的導電率水平。導電聚合物的製備是可以進行的，這是因為原料便宜，而且製備工藝不必在清潔的屋子裡進行。除了其它良好性能以外，導電聚合物還有的良好性能是導電率水平即表面電阻容易調節、導電聚合物層的厚度容易調節而且透明度可調、聚合物的機械性質(例如，彈性)以及自由選擇可形成的層的大小。
根據本發明的解決方案除了安全標記以外，還提供了在包裝信息中添加比如包裝內含物以及應該如何使用該內含物(使用指南)的機會。包裝的表面積有限，限制了在包裝上印刷許多附加信息。但是，通過使用導電聚合物層，這些限制都可以消除。
下面，將藉助詳細的解釋以及附圖，對本發明進行更詳細的試驗。
圖1A和1B採用三相投影法示出了本發明的多層製品，其中在兩個絕緣層之間裝配了條紋形式的導電聚合物層，使該紙張在沿著條紋方向導電(圖1A)，而在垂直條紋方向不導電(圖1B)，圖2採用三相投影法示出了本發明包裝的第一種應用，其中由導電聚合物層構成的安全標記被安置在該包裝的側面，圖3和圖2類似，採用三相投影法示出了本發明包裝的另一種應用，其中將一個安全標記設計成梳形/條形碼形的圖形，圖形中包含了數位化信息，和圖4示出了具有包含了二元信息的安全標記圖形的一種包裝。
圖5示出了一種配有安全標記的纖維製品，標記的形狀是發貨人的商標圖形的設計。
包括導電聚合物的紙張和紙製品在專利文獻中是眾所周知的。因此，美國專利5421959公開了一種由紙和導電聚合物組成的複合材料，適用於例如原電池或蓄電池的電極、或者適用作防靜電包裝材料或者用在防電磁輻射保護的製品中。該複合材料的製備方法是將紙張浸入溶液中，該溶液包含共軛聚合物的導電預備階段(前體)，該前體隨後被吸入紙張裡。然後，對紙張進行熱處理，從而在紙張上形成聚合物。
美國專利5211810公開了適用於微波烹飪的包裝，其包括表面上沉積了導電聚合物的纖維。在存在強無機酸即1N鹽酸的情況下，原位聚合。但是，在該公開中沒有提到有關纖維電導率的任何內容或者任何這種纖維製品。
另外，在公開的德國專利申請NO.19826800中描述了一種安全紙張，它包含導電性的棒狀顏料或透明聚合物。通過將該顏料或聚合物加入造紙機壓頭箱的纖維漿中，可以使其和紙張混合。通過這種方式，顏料或聚合物均勻分布在全部紙漿裡。
本發明製備了新型紙張或紙板製品，該製品具有包含導電聚合物的安全標記。通過將包含合成的導電聚合物的層裝到紙張或紙板製品裡，製成了安全標記。局部改變該層的導電率，從而形成導電性或者可替換的絕緣性的圖形。該圖形形成了製品的安全標記，可用來驗證製品的真實性。為了辨識該圖形，該紙張或紙板的表面可以設置表示該安全標記存在的圖形。
本發明使用的導電聚合物層可以通過上述的一些方法製備，比如通過在纖維漿中混合聚合物、通過將聚合物從溶液或分散體中吸收到纖維網裡或者通過將單體聚合到纖維裡。所以，在此結合了美國專利5421959、5211810和公開的德國專利申請DE 19826800的內容作為參考。
導電聚合物層優選由纖維基體構成，導電聚合物在纖維基體上附著良好使其不會被洗掉。通過這種方式，即使由於摻雜劑在溼法清潔時會溶解而使導電性暫時下降，但可以保留製品的導電性。這種纖維基體可以通過在造紙機或造紙板機上將鬆散多孔的天然纖維形成纖維網之前將聚合物附著到這些天然纖維上來製備。例如，多孔纖維和導電聚合物在水基中間劑中緊密接觸，並且該導電聚合物附著到纖維上形成纖維組合物，其中該聚合物牢固附著在纖維上使其不會被水完全洗掉，而且需要時該纖維組合物可以回收。從而在多孔纖維裡進行了導電聚合物的原位聚合。這是通過首先將待聚合單體和導電聚合物的摻雜劑吸入多孔纖維中，然後使其形成鹽來實現的。隨後，加入用來產生聚合反應的催化劑或氧化劑，使摻雜的單體在纖維內部和上面聚合。摻雜的單體因而附著到了纖維上。
在申請人的並行芬蘭專利申請「A method of producing a fibrecomposition」中更詳細描述了將導電聚合物附著到多孔纖維上的方法，所述芬蘭專利申請提交日是2003年4月1日，其內容在此引入作為參考。
通過改變導電聚合物的量獲得了選定的導電率水平，比如是104-1011歐姆/m2，通常約104-108歐姆/m2。當每平方米的電阻是108歐姆或更低時，該製品可以很容易從絕緣製品中分離出來。為了製備安全標記可以將導電網絡集成到紙張或紙板裡。
當導電聚合物例如在造紙機壓頭箱裡牢固附著到纖維上時，該聚合物也在整個纖維材料裡均一的分布。這樣做是有利的，因為和聚合物初始以分散形式位於纖維之間的情況相比，較小量的聚合物就獲得了良好的導電性。甚至僅僅10重量％的聚苯胺(纖維質量的)可以產生良好的導電性，導電率是104歐姆量級。
同樣可以使用改性的纖維素纖維或木質纖維素纖維，換句話說，可以是回收的、乾燥的以及與另一種基體材料混合，或者纖維網可以由包括這些纖維的漿形成，而不會出現纖維的分離和復原。
根據本發明，導電纖維素纖維和木質纖維素纖維優選用於製備導電紙張或紙板製品。製備後，纖維可以回收、乾燥並以幹形式用於所需應用場合或者再次製成漿。或者，在根據本發明的處理後，纖維可以以水基漿形式向前送到造紙或者紙板的加工中，並且例如在造紙機壓頭箱裡混合。重要的是，通過混合本發明的纖維與不包含導電聚合物組分的常規植物纖維，得到了導電纖維組合物，其含有均勻分布的導電組分。通常，本發明纖維的加入量是纖維材料乾物質的約1-50重量％，或者優選約2-30重量％。當在造紙或紙板機中生產製品時，得到了纖維基體，其中相當均勻地分布有導電聚合物。
根據本發明的安全製品可以包含多個纖維層，至少這些層之一包含導電聚合物。
根據本發明的初始申請形式，在纖維層裡形成了安全標記，該纖維層包括由多孔天然纖維構成的基材，並且該纖維層上附著有導電聚合物。為了確保該層的電阻(表面電阻)降低到或者甚至低於1011歐姆等級，優選降到108歐姆等級，並且需要時甚至到104歐姆等級，導電聚合物的百分含量必須足夠。相應地，聚合物的加入量可以是纖維量的約0.1-150重量％，優選約1-100重量％。導電聚合物的優選量是纖維材料總重的約5-70％，更優選約7.5-50％。
為了使導電聚合物牢固附著到纖維上，該纖維應該由多孔天然纖維組成，該天然纖維在構建成由其自身形成的交替粘附的纖維基體之前是分離鬆散形式的纖維。首先，使聚合物的前體-例如單體和摻雜劑形成的鹽-滲入纖維裡的孔隙裡，隨後發生聚合反應，使該聚合物附著到這些纖維的表面上或內部。
當包含均一纖維層的纖維基體，例如紙張或紙板形式，是在例如造紙或紙板機中由分離鬆散纖維形成時，達到了這種狀況導電聚合物滲入到纖維裡而且該聚合物的主體位於纖維基體內部。結果，該聚合物在整個纖維層裡均勻分布。此處，均勻分布是指作為位置的函數的紙張或紙板的表面電阻最多變化約10％。
纖維基體形成的網的克數通常是大約5-700g/m2，典型大約20-500g/m2，例如對紙張而言是30-150g/m2，對紙板而言是80-300g/m2。
安全製品也可以由多層製品形成，包括由纖維素或木質纖維素纖維構成的第一層，和包括合成導電聚合物的第二層。該第二層可以由改性纖維製成，或者由改性纖維形成的網製成，如上所述。同樣，它可以由粘合劑基體構成，其中在該粘合劑中已經混有導電聚合物。重要的第二層至少部分是導電性的。
最重要的是，第一層是纖維網，但也可以由塗層形成。
層狀製品可以由例如層網技術(layer web)形成，其中第二導電層直接在壓頭箱裡形成在第一層上。導電層也可以在兩層(或多層)纖維層之間形成。
通過混合導電聚合物與粘合劑，也可以通過常規疊層技術製備所需的製品。最常見的過程是首先由粘合劑和導電聚合物製備均勻的混合物。合適的粘合劑是例如澱粉基粘合劑、糊精、羧甲基纖維素、聚乙烯醇和聚乙酸乙酯等等。
這種粘合劑用來將兩層纖維層粘在一起。這可以由一般纖維網例如紙張或紙板網構成，但是根據優選的應用，纖維網是非對稱紙張或紙板網。採用這種解決方案時，可以將比較粗糙的表面粘在一起，而將較光滑的表面用作製品的外表面。
多層製品可以包括附加的第三層，它裝配在第一和第二層之間。第三層可以例如由塑料薄膜或者塗覆的材料層構成，其中所述塑料薄膜已經被擠出到該製品的表面上。
在我們於2003年4月1日提交的並行芬蘭專利申請「A multilayerproduct and its manufacturing method」中，更詳細描述了包含導電聚合物的纖維疊層以及多層製品，其內容在此引入作為參考。
在該製品中，包括導電聚合物的層在某面積內處於導電狀態，該面積覆蓋製品總表面積的至少0.01％，優選該導電錶面積佔總表面積的大約0.1-95％，通常約1-10％。
在本發明中，用來製備纖維製品的多孔纖維，包括導電聚合物層，是纖維素纖維、木質纖維素纖維、穀類纖維素纖維、穀類戊聚糖、皮棉、呂宋大麻纖維、劍麻纖維、薴麻纖維、亞麻纖維、草蘆纖維或黃麻纖維。當使用天然纖維時，尤其優選使用由一年生或多年生植物分離纖維製備的纖維素或木質纖維素紙漿，比如化學紙漿或機械紙漿或者化學-機械紙漿。在各種可行的化學蒸煮處理方法中，有硫酸鹽蒸煮、連續硫酸鹽蒸煮、亞硫酸鹽蒸煮、多硫化物蒸煮、有機溶劑蒸煮(例如Milox蒸煮)和蘇打蒸煮。機械分離纖維工藝中最重要的是研磨(GW)、壓力研磨(PGW)、精煉(TMP)和拍打(RMP)，和化學-機械CTMP和CMP工藝。紙漿可以漂白或者不漂白。
在本發明中，「導電聚合物」或「傳導性聚合物」是指固有導電的聚合物(ICP)，其進行「摻雜」(配料後，處理後)以便產生電荷載體(空穴和電子)。所有導電聚合物的共同之處在於主鏈的共軛雙鍵(交替的單鍵和雙鍵，不定域的矽電子系統)，它使電荷載體可以移動。導電聚合物同時具有離子導電性和電子導電性，可用於各種應用。導電聚合物的電導率可以在整個電導率範圍，即從絕緣到金屬導體波動和調節。通常，如果聚合物的最大電阻是1011歐姆(如表面電阻)，就認為它是導電的。
導電聚合物可以和纖維以導電形式和非導電形式結合。所以，下面權利要求中的術語「導電聚合物」也指在引用時刻不導電，但可以例如通過合適的摻雜劑處理使其成為導電狀態的聚合物。
聚苯胺、聚吡咯烷、聚乙炔、聚對苯基或者polytiophene，或者其衍生物或混合物用作導電聚合物。在這些衍生物中，尤其值得一提的是上述聚合物的醇酸和芳基衍生物和氯取代和溴取代的衍生物。需要時也可以加入導電顆粒，比如石墨或炭黑。
本發明中更優選的是聚苯胺。苯胺聚合物中的單體是苯胺或其衍生物，大多數情況下其中的氮原子和下個單元的苯環上的對位碳成鍵。未取代的聚苯胺可以是不同的形式，其中在導電聚合物應用中通常採用翠綠亞胺狀態。
通過摻雜，可以將電中性聚苯胺轉變成導電聚苯胺複合物。本發明中所用的摻雜劑可以變化很大，通常在將共軛聚合物摻雜成導電形式或半導體形式時採用。
這類摻雜劑包括無機或有機酸，以及其衍生物，其中常見例子是礦物酸、磺酸、苦味酸、n-硝基苯酸、二氯乙酸和聚合物酸。需要時可以使用一種以上的摻雜劑。
優選採用官能酸進行摻雜，比如磺酸，尤其是芳族磺酸，它包括一個芳香環，或者兩個併合環，其中至少一個環可具有極性或非極性環式取代基或者烴鏈，環式取代基比如官能基(例如羥基)而烴鏈比如具有1-20個碳原子的烷基鏈。這些的例子是烷基苯磺酸和二烷基苯磺酸(其中烷基包括1-20個碳原子)、其它帶支鏈的苯磺酸、磷酸的芳香二酯等。優選的酸是十二烷基苯磺酸(DBSA)、樟腦磺酸、對甲苯磺酸和硫代碳酸。就摻雜劑而言，請參考我們的並行專利申請「Amethod of producing a fibre composition」。
摻雜劑的用量隨著單體量的變化而變化。通常，單體量是纖維用量的約0.1-200重量％，通常是約1-150重量％，優選是約5-120重量％，更優選是10-100重量％。通常，補償離子的量和單體的量摩爾數相等，但也可以是和單體摩爾量大體相同，±30％。
通常，補償離子(摻雜劑)是酸性，並且當纖維和聚合物/單體放在一起時，含水相的最合適pH值顯然是酸性的，優選pH值小於5，更優選大於2。由於過低的pH值對纖維的機械性能不利，所以優選pH值範圍是大約2-5，更優選是2-3。
根據本發明的安全製品是紙張或紙板製品，其克數可以為30-500g/m2。它可以是塗覆的或者未塗覆的，並且由化學紙漿或者含木材的機械紙漿構成。以上描述了如何通過產生包含了導電聚合物的均一纖維基體來製備安全製品。相應地，通過用摻雜劑或除雜劑(dedopingagent)處理聚合物而在基體中形成了安全標記，其中摻雜劑或除雜劑的最簡單例子是正酸和相應的鹼。按照這種方式，例如首先在紙張上施加例如非導電形式的導電聚合物，然後印刷酸性圖形並因而在該圖形下的區域變為導電性，製備出了安全製品。將所需圖形印刷到導電聚合物層上的簡單方式是採用酸性材料。由於圖形是酸性的，所以它變為導電性的。該圖形可以檢測出來，所以它可以充當例如文檔的真實性保證。待印刷的酸性圖形修改很容易，這樣能夠製備包含導電聚合物的分立圖形，而且通過用摻雜劑或除雜劑處理該聚合物在基體中形成了安全標記，其中摻雜劑或除雜劑最簡單的例子是正酸和相應的鹼。
下面用附圖描述了本發明。圖1描述了纖維製品1，例如紙張或紙板片，具有由位於其表面層下面的導電聚合物組成的層。因此，該產品包含兩層，2和4，之間是層3，它包括了合成導電聚合物。層3可以是完全導電性的，或者形成局部導電性的，例如層3內可以是條紋形式的導電區域。
傳導性聚合物，即導電聚合物，通常含有本身導電的聚合物，其可以進行摻雜從而產生電荷載體。因此，根據圖1的例子，通過用鹼溶液除雜該聚合物使包括導電聚合物的層局部絕緣，或者可替換地通過用含有摻雜劑的酸性溶液摻雜該聚合物使其局部導電。
通過使用導電條紋3，可以簡單測量來證實該製品的真實性。為了用伏安表7測量該層的導電率，設置兩個電極5和6靠在該層上。當沿著已知方向，即導電條紋方向(參見圖1A)測量時，可以測量導電率。另一方面，當垂直條紋測量時，該層不導電(參見圖1B)，如設備15所示。
為了簡化測量，紙張或紙板製品可以在表面下配置表面圖形12，它等價於導電條紋。因此，圖1B的情形等價於圖1A的情形，除了用例如彩色條紋12在制品表面8上標記了位於產品層9-11之間的導電聚合物層10，因此，從製品頂面可以看到可以證實安全標記導電性的點。
圖1A和1B顯示了如何使用針狀電極5、6和13、14。如果纖維基體相對多孔，那麼在需要時可以推動電極點穿透製品的表面，並因此使導電性測量更可靠。
圖1A和1B中，表面和中間層2、4和9、11分別可以由纖維層構成。但是，也可以製備這種製品，其中僅僅中間層是纖維材料並且覆蓋了兩個塗覆材料層。
圖2給出了印刷包裝21，它包括表面層22，其上例如印刷了發貨人商標23以及使用指南24。在包裝表面標記了兩個測試點25和28。測試點由表面層下面的導電條紋連接——如果需要，包裝板的整個內層可以導電。測試點可以經構建後允許用兩種方式測試導電性要麼使導電性延伸到表面上或者將測試傳感器下推到紙板內層進行測量。為了證實真實性，可以採用簡單測試設備27，它測量測試點25和28之間的導電性。如果製品是真的，該設備顯示「OK」，30，如果不是真的，顯示「NO」，31。結果用燈顯示。
有關如何進行測試的更詳細信息，可以放在使用指南24中。
圖3給出了安全標記45，它包含不可見的條形碼。包裝41或多或少和圖2的包裝相當等價。它包括表面層42、發貨人標識43和使用指南44。
在表面上僅僅可見兩個印刷的黑點46和50。一個連接到網絡45上，該網絡由導電聚合物形成。用印刷點排列的所述編碼用閱讀器48閱讀。在這種情況下，閱讀器具有11個閱讀傳感器49。其中9個用於解碼信息，可解碼的最大可能信息量是9位。通過分開測量連到圖形上的側傳感器和中間9個傳感器中每一個之間的導電性，進行閱讀。如果在閱讀傳感器放置點有導電性(和圖形)，測量設備顯示導電性1。如果沒有導電性，讀數是0。在圖中給出的例子中，編碼讀數47為110110111。由於僅僅連接了側傳感器中的一個，所以如果設備轉動180°並且數字保持相同，那麼證實該代碼數是正確的。
圖45也可以連接到常規條形碼上，而且導電錶面的形狀可以不同。例如通過使用二維網絡，可以在圖形中編碼多得多的信息。
圖4給出了安全標記73-75，它包括二進位信息。圖中的包裝76或多或少等價於圖2的包裝。它包括表面層77、發貨人標識71-72和使用指南78。通過測量中間傳感器75和側傳感器73之間的電容，可以電容性讀出在導電圖形中形成的二進位信息。信息通過用導線74連接中間傳感器75和側傳感器形成。通過用鹼溶液去除線74的導電性或者用酸溶液恢復導電性，可以重新寫入編碼信息。可以進行許多次的重新編碼。
印刷的傳導性圖形可以具有任何形狀(例如公司標識等)，而且其導電性可以通過圖形的內測量得到證實。因此，圖5給出了製品81，在其表面上面或下面具有安全標記82，形狀是公司的商標。
在上述情況下，可以根據其導電性辨別包含導電聚合物的層。如果可以以從製品外面辨別該層顏色的方式將該層配置到製品中，那麼也可以採用導電或者非導電聚合物的色差來進行標識。另外，也可以利用用製品顏色及導性的變化。通過用摻雜劑或者可替換的除雜劑處理安全標記，通常可以改變該聚合物的導電性並同時改變它的顏色。
如果導電聚合物包含當用酸性摻雜劑摻雜時導電的聚合物，那麼改變安全標記的簡單方式是採用鹼溶液在紙張或紙板上繪製條紋。該條紋分開導電區域，防止在兩個點之間出現電流。
如上所述，根據本發明的紙張或紙板製品的表面具有圖形，該圖形表明該處具有安全標記，告訴產品檢測人員如何建立安全標記本身(即存在性)以及尤其是它的導電性。這種驗證標記可以包含例如在制品表面上標出的兩個點，比如分別示於圖2和圖3中的點25、28和46、50。這些點之間的導電性形成了該製品的安全標記。可以在這些點上採用尖點電極穿透紙張或紙板製品表面下的層。
表明安全標記的圖形可以包括任何形狀的任何文本或圖形符號。除了表明安全標記以外，該圖形可以標明來源、產品描述或者使用紙張或紙板製品或部分製品的指南。
在製備本發明紙張基或紙板基安全製品的方法中，將導電聚合物層裝配到製品中。該層的導電性在需要時局部變化形成導電或可替換的絕緣圖形，而且該紙張或紙板製品表面配置有可視化標籤，表明該層含有導電聚合物。
聚合物的導電性可以通過摻雜電絕緣聚合物或者可替換地通過除雜導電聚合物進行改變。用酸溶液處理聚合物層對電絕緣聚合物進行摻雜，和可替換地用鹼溶液處理聚合物層對導電聚合物進行除雜，從而在紙張或紙板表面上繪製所需的圖形。在兩種情況下，用酸或可替換地鹼溶液在該紙張或紙板製品表面上繪製了所需圖形。根據尤其感興趣的替代方案，採用印刷墨水通過在紙張或紙板製品表面上印刷所需圖形對導電聚合物進行了摻雜，所述印刷墨水能夠對導電聚合物進行摻雜或除雜。
在酸溶液中，相同酸或不同酸可用於聚合物的摻雜(如上所述)。可用的鹼是常規氫氧化物和碳酸鹽(鹼金屬和鹼土金屬氫氧化物和碳酸鹽)，和不同的胺。典型的鹼是氫氧化鈉、氫氧化鉀和碳酸鈉。通常，為了防止纖維基體變脆，酸和鹼採用相對稀釋的溶液(約0.01-5N，例如約0.1-1N溶液)。
當在紙張或紙板製品表面層下面配置了安全標記以對聚合物摻雜和可替換地除雜時，酸或可替換的鹼溶液可以吸收到紙張或紙板製品的整個表面層。
本發明還給出了驗證安全製品真實性的方法，該安全製品包括紙張或紙板，並且根據本方法，配有可識別安全標記的紙張或紙板製品用作安全製品。
根據本發明，構建了用來在制品裡形成安全標記的層。該層由合成導電聚合物構成，該聚合物具有導電性，該層經過局部變化形成了導電性或可替換地非導電性的圖形，通過辨別紙張或紙板製品在安全標誌點處的導電性，證實了該安全製品的真實性。
權利要求
1.紙張或紙板基安全製品，包括-配置有可檢測安全標記的紙張或紙板製品，特徵在於-在制品中所述安全標記包括層，該層由合成的導電聚合物構成，該層導電性經局部改變後形成導電或可替換的電絕緣圖形，和-所示紙張或紙板製品表面提供了標明安全標記存在的圖形。
2.權利要求1的製品，特徵在於所述安全標記包括由導電聚合物形成的層，該層裝配在所述紙張或紙板製品的表面層下面。
3.權利要求1或2的製品，特徵在於所述導電聚合物包括獨立導電聚合物，該聚合物可以進行摻雜從而產生電荷載體。
4.權利要求3的製品，特徵在於所述含有導電聚合物的層通過用鹼溶液除雜聚合物而局部絕緣，或者可替換地通過用含有摻雜劑的酸溶液摻雜聚合物而局部導電。
5.前述權利要求任一的製品，特徵在於所述安全標記包括條形碼。
6.前述權利要求任一的製品，特徵在於所述包括導電聚合物的層可以根據其導電性或者該層顏色或組合進行辨別。
7.權利要求6的製品，特徵在於從該紙張或紙板表面上的圖形可以明顯了解如何建立所示安全標記的導電性。
8.權利要求7的製品，特徵在於通過使用紙張或紙板製品表面的圖形，在所述表面上已經標明了至少兩個點，標記方式使得這些兩個點之間的導電性形成了所述製品的安全標記。
9.權利要求7或8的製品，特徵在於所述圖形包括文本或圖形符號。
10.權利要求7-9任一的製品，特徵在於所述圖形除了指明安全標記以外，還提供紙張或紙板製品或在其中包括的製品的製品介紹或使用指南。
11.權利要求1-10任一的製品，特徵在於導電聚合物是聚苯胺、聚吡咯烷或polytiophene。
12.製備紙張或紙板基安全製品的方法，根據該方法，-提供了具有可檢測安全標記的紙張或紙板製品，特徵在於-在所述製品中裝配有含導電聚合物的層，-所述層中的所述導電聚合物的導電性局部改變形成導電或可替換的電絕緣圖形，和-所述紙張或紙板表面配有可視化標誌，該標誌指明包括導電聚合物的層的存在。
13.權利要求12的方法，特徵在於所述聚合物的導電性通過摻雜所述電絕緣聚合物或者可替換地通過除雜所述導電聚合物進行改變。
14.權利要求13的方法，特徵在於所述電絕緣聚合物的摻雜是通過用酸溶液處理該聚合物層進行，所述酸溶液用來在紙張或紙板表面繪製所需圖形。
15.權利要求13的方法，特徵在於所述導電聚合物的除雜是通過用鹼溶液處理該聚合物層進行，所述鹼溶液用來在紙張或紙板表面繪製所需的圖形。
16.權利要求13-15任一的方法，特徵在於導電聚合物的摻雜是通過用印刷墨水在紙張或紙板表面印刷所需圖形進行，其中所述印刷墨水能夠對導電聚合物進行摻雜或除雜。
17.權利要求12-16任一的方法，特徵在於所述安全標記包括在紙張或紙板製品表面層下面配置的層，所述層由導電聚合物形成，在這種情況下，為了對該聚合物摻雜或可替換地除雜，在紙張或紙板製品整個表面層上吸收了酸性或者可替換的鹼性溶液。
18.權利要求12-17任一的方法，特徵在於在所述紙張或紙板表面印刷了圖形，從該圖形明顯可以了解是如何建立所述安全標記的導電性。
19.權利要求17的方法，特徵在於在紙張或紙板製品表面上印刷了圖形，其中至少標出了兩個點，使得這兩個點之間的導電性形成了該製品的安全標記。
20.證實安全製品真實性的方法，根據該方法-具有可檢測的安全標記的紙張或紙板製品用作安全製品，特徵在於-在制品上形成了包含合成的導電聚合物的層，其導電性局部改變後形成導電性或可替換的絕緣性的圖形，和-所述安全製品的真實性通過辨別所述紙張或紙板製品在安全標記位置的導電性得到了證實。
21.權利要求20的方法，特徵在於在紙張或紙板製品表面上配置有表明安全標記存在的圖形，所述圖形表明如何建立所述安全標記的導電性。
22.權利要求20或21的方法，特徵在於所述導電聚合物的摻雜是通過採用印刷墨水在紙張表面或紙板表面上印刷圖形進行，其中所述墨水能夠對導電聚合物進行摻雜或除雜。
23.權利要求20-22任一的方法，特徵在於紙張或紙板製品的真實性通過用摻雜劑或除雜劑處理安全標記或者通過觀察安全標記導電性的變化來證實。
全文摘要
本發明涉及紙張或紙板基安全製品和其製備方法。所述製品包括配置有可辨別安全標記的紙張或紙板。根據本發明，安全標記包括製品中的層，該層由合成的導電聚合物構成，其導電性經過局部改變形成導電性或者可替換的電絕緣性的圖形。而且，在紙張或紙板製品表面上配置有指明安全標記的圖形。本發明的安全製品可以通過首先在紙張上施加例如絕緣形式的導電聚合物，然後印刷酸性圖形使得圖形下的區域變成導電而簡單製成。該圖形可以檢測，並以這種方式充當該製品真實性的保證。
文檔編號G07D7/02GK1833073SQ200480014846
公開日2006年9月13日 申請日期2004年4月1日 優先權日2003年4月1日
發明者O·阿霍, L·蓋達, T·穆斯託寧, B·克努塞馬, B·埃裡克森, M·伯格倫, P·諾伯格, T·庫格勒, T·裡諾嫩 申請人:M-真實公司