(57)【要約】本発明は、任意の種類の対象物へ又は対象物の中に電気微細構造を適用する方法に関し、最初に電気微細構造が可撓性フィルムへ適用され、電気微細構造が前もって適用されたフィルムが接着結合および／または加硫によって対象物の固定面に固定される。本発明はさらに、接着結合および／または加硫取付によって固定された少なくとも１つの電気微細構造をそれぞれ有するエラストマー構造体、ファイバー複合材部品、および自動車タイヤに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の種類の対象物（６）へ又は前記対象物（６）の中に電気微細構造（２）を適用する方法であって、最初に前記電気微細構造（２）が可撓性フィルム（１）へ適用され、前記電気微細構造（２）が前もって適用された前記フィルム（１）が接着結合および／または加硫によって前記対象物（６）の固定面（１１）に固定される、方法。
【請求項２】
前記対象物（６）に前記電気微細構造（２）を固定した後、前記フィルム（１）を完全に又は部分的に、特に大部分において除去することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィルム（１）を溶解することによって前記フィルム（１）を除去することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記フィルム（１）が溶媒（７）によって濡らされてそれによって溶解され、及び／又は前記フィルムが加熱によって溶解されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記フィルム（１）が穿孔されている、及び／又は穴を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記電気微細構造（２）が蒸着法によって前記フィルム（１）上に適用されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記電気微細構造（２）が導電性トラック、電気および／または電子部品のための接続面、および／または受動電気および／または電子部品を備えることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
中間層材料（９）の層であって、当該中間層材料（９）の凹部に埋め込まれた電気および／または電子部品（１０）を有する中間層材料（９）の層が最初に前記フィルム（１）に適用され、その上に前記電気微細構造（２）が適用されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記電気微細構造（２）が適用される前記対象物（６）が、少なくとも２つの層の層構造を備え、前記電気微細構造（２）が１つの層の固定面（１１）に適用され、電気微細構造（２）が少なくとも前記２つの層の間に埋め込まれるように、その後に他の層がその上に適用される、ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
硬化剤が加えられることによって硬化される接着剤（８）が、前記電気微細構造（２）を前記対象物（６）の前記固定面（１１）にしっかりと接着する態様で固定するために使用されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
硬化剤が、前記フィルム（１）を溶解によって除去することができる溶媒（７）と同一であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気微細構造（２）が少なくとも１つのセンサ部品を備えることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
エラストマー構造体であって、当該エラストマー構造体上に接着結合された、又は加硫された少なくとも１つの電気微細構造（２）を有する、エラストマー構造体。
【請求項１４】
ファイバー複合材部品であって、当該ファイバー複合材部品上に接着結合された少なくとも１つの電気微細構造（２）を有する、ファイバー複合材部品。
【請求項１５】
タイヤであって、当該タイヤの内側にしっかりと接着結合された若しくは加硫された、又は当該タイヤの異なる層間に埋め込まれた、電気微細構造（２）を有する、タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、任意の種類の対象物に、又は対象物の中に電気微細構造を適用するための請求項１に記載の方法に関する。本発明はさらに、接着結合された、または加硫された、少なくとも１つの電気微細構造をそれぞれに有するエラストマー構造体、ファイバー複合材部品、及びタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細構造とは、マイクロメートル範囲の個々の寸法、特に１０μｍ未満の寸法をそれぞれ有し、電気的機能を有するように構成された構造、例えば導電性トラック、相互接続、電気接続パッド、又は単純な電気および／または電子部品を指す。任意の種類の対象物へ又は対象物の中へのこうした電気微細構造の適用は、当該対象物の複雑さおよび形状に応じて、特別な困難を伴うか、又は従来の技術では不可能と思われるかもしれない。こうした電気微細構造は、例えば蒸着法、例えばスパッタリングによって製造される。そのために必要とされるシステムは比較的複雑で大型である。さらに、そのようなシステムでは、工業的製造規模で任意の最終製品を効率的にコーティングすることはほとんど不可能である。例えば対応するキャビティの場合、対象物の形状に応じて、対象物の直接コーティングは、とにかく困難であるか又はほとんど不可能であるように考えられている。
【発明の概要】
【０００３】
よって、本発明の目的は、任意の種類の対象物へ又は対象物の中に電気微細構造を適用するための方法を提供することであり、対象物に電気微細構造を確実に固定することを可能にし、大量生産に適した生産方法を提供することである。
【０００４】
この目的は、任意の種類の対象物へ又は対象物の中に電気微細構造を適用する方法によって達成され、最初に電気微細構造が可撓性フィルムへ適用され、電気微細構造が前もって適用されたフィルムが接着結合および／または加硫によって対象物の固定面に固定される。本発明は、大量生産においても任意の対象物にそのような電気微細構造を提供することができるという利点を有する。任意の種類の対象物へのそのような電気微細構造の適用または組み込みは、そのような電気微細構造の寸法が小さく質量が小さいために、対象物の特性が変化しない又はほとんど認識できない方法でしか変化しないので、大きな利点を有する。可撓性フィルムの使用は、それが問題なく任意の曲がった対象物にさえ適用でき得るという利点を有する。
【０００５】
電気微細構造および／または電気および／または電子部品が固定された状態で、原理的には、任意の部品、したがって回路配置、たとえばピエゾ効果を有する部品、ＳＭＤ部品、ＳＡＷ効果を有する部品を製造できる。
【０００６】
本発明による方法は、例えば、電気微細構造に基づくタイヤセンサを、その上に適用するか、又はその中に組み込んだ車両用タイヤまたは他のタイヤの生産に適している。こうしたタイヤセンサは、本発明による方法によってその中に不均衡または他の欠陥を発生させることなく確実にタイヤに適用することができ、特にタイヤの圧力を監視するためのタイヤの空気圧以外にもさまざまな物理量の検出に適しており、特にタイヤ輪郭および他の運動量、特にタイヤの変形を監視することに適している。このようにして、エネルギ効率の対策および信頼性のあるタイヤを提供することが、改善された方法で可能である。
【０００７】
本発明は、電気微細構造が対象物の固定面に即座に直接固定されない、すなわちそこに直接蒸着されないので、これらおよび他の利点を生じさせる。代わりに、本発明によれば、製造プロセスを、電気微細構造を適用したフィルムを準備することで分割することができ、製造工程において時間的におよび／または空間的に分離して、電気微細構造を対象物の固定面へ適用することができる。したがって、電気微細構造が適用された可撓性フィルムは、準備された（半完成の）製品として提供され、必要に応じて任意の種類の対象物の生産において対応する量で使用され得る。この場合、各生産サブ工程において製造工程に最適な条件を設定すればよい。電気微細構造が適用された可撓性フィルムの生産中、例えばフィルムが堆積空間を通してバンドの形態で供給されることによって、またはロール上に配置されてロールに電気微細構造を被覆することによって等、蒸着システムの使用に適した条件が提供されてもよい。対象物の固定面に電気微細構造を適用する間、例えばタイヤ製造中の従来の周囲条件など、対象物の生産に適した条件を維持してもよい。これらは、接着結合および／または加硫によって、例えばタイヤの内側などの固定面に前記フィルムで電気微細構造を適用することと高い互換性がある。
【０００８】
さらなる利点は、対象物の固定面にフィルムで電気微細構造を適用する工程が通常の工場条件下で可能であることである。特に、クリーンルーム条件は必須ではない。さらなる利点は、本発明が電気微細構造の任意の種類の対象物への自動適用を可能にすることである。
【０００９】
電気微細構造は非常に小さい寸法を有するので、電気微細構造と対象物との間の接続点または電気微細構造において加工硬化の問題も生じない。電気微細構造は、特に、１つ又は複数の金属層を含み得る。金属層はそれぞれ１つの金属または異なる複数の金属からなってもよい。電気微細構造の層の高さは、例えば、１０ｎｍから１μｍの範囲内にあってもよい。
【００１０】
電気微細構造を適用する対象物、特にその固定面は、本質的に非導電性であってもよい。固定面は、特に、例えば絶縁コーティングが施されることによって、非金属面として構成されてもよい。フィルムは任意の種類のフィルムとして構成することができる。特に、プラスチック材料のフィルムは本発明を実施するのに適している。
【００１１】
本発明の１つの有利な改良によれば、対象物に電気微細構造を固定した後に、フィルムは完全にまたは部分的に、特に大部分が除去される。これは、電気微細構造を備えた対象物の特性が、その後の操作中にもはやフィルムによって影響を受けない又は少なくとも実質的にもはや影響を受けないという利点を有する。フィルムは、例えば、それを電気微細構造から完全にまたは部分的に機械的に分離することによって除去してもよい。
【００１２】
本発明の１つの有利な改良によれば、フィルムを溶解することによってフィルムを除去する。これは、フィルムの除去が比較的穏やかに行われるので、電気微細構造に損傷を与える、または対象物への電気微細構造の固定に損傷を与えることを回避することができるという利点を有する。
【００１３】
本発明の１つの有利な改良によれば、フィルムは溶媒によって濡らされ、それによって溶解され、および／またはフィルムは加熱によって溶解される。このようにして、フィルムを特に穏やかに除去することができる。使用される溶媒はフィルムの化学的性質に合わされるべきである。例えば、水溶性フィルム、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）をフィルムとして有利に使用することができる。対象物の固定面に電気微細構造を適用した後、そうしたフィルムは水によって溶解され、対応して洗い流される。フィルムを加熱によって完全にまたは部分的に溶解することが意図される場合、例えば熱剥離フィルムを使用することができる。これは特により複雑な構造にとって有利である。
【００１４】
本発明の１つの有利な改良によれば、フィルムは穿孔されている及び／又は穴を備えている。これは、例えば多層に構築されて電気微細構造を有するフィルムが異なる層間に埋め込まれている場合に、フィルムの存在がその後の対象物の構築を妨害しないか又はほとんど妨害しないという利点を有する。例えば、フィルムの対応する穿孔または穴あけによって、例えば対象物が複数のファイバー層で構成されたファイバー複合材部品として構成される場合、対象物の異なる層の組み立てを実施することができる。このようにして、ファイバー複合材部品におけるマトリックス結合を、フィルムにかかわらず保障することができる。こうした場合にはフィルムは対象物内に残されてもよい。
【００１５】
電気微細構造は、フィルム上に適用されてもよく、そして任意に、互いの組み合わせを含む以下の方法のうちの１つ又は複数によってさらに処理されてもよい。
- 蒸着、例えばＰＶＤ、ＣＶＤ；
- 印刷、例えばスクリーン印刷による印刷；
- スプレー、例えばエアブラシによるスプレー。
【００１６】
ＰＶＤは物理蒸着を表し、ＣＶＤは化学蒸着を表す。電気微細構造の所望の構造化は、この適用プロセス中に、例えば対応するマスクを使用することによって実行することができる。代替的または追加的に、構造化はまた、層をフィルムに適用するプロセスの後に、例えばレーザ構造化によって実行されてもよい。
【００１７】
本発明の１つの有利な改良によれば、電気微細構造は蒸着法によってフィルムに適用される。これにより、バッチプロセスで電気微細構造を有する可撓性フィルムを効率的に生産することが可能になる。
【００１８】
本発明の１つの有利な改良によれば、電気微細構造は、導電性トラック、電気および／または電子部品のための接続面、および／または受動電気および／または電子部品を備える。このようにして、対応する電気的機能を有する比較的複雑な電気微細構造を提供することができる。電子部品は、例えば、歪みゲージストリップの形態など、あらゆる種類のセンサ部品を含むことができる。さらに、電気微細構造で形成された回路のワイヤレスエネルギ供給に使用され得るアンテナ構造は、電気微細構造によって形成され得る。同様に、このアンテナ構造によってデータ送信がワイヤレスで実行されてもよい。
【００１９】
本発明の１つの有利な改良によれば、中間層材料の層であって、中間層材料の凹部に埋め込まれた電気および／または電子部品を有する中間層材料の層が最初にフィルムに適用され、その上に電気微細構造が適用される。このようにして、例えば半導体部品を有する比較的複雑な電気回路および／または電子回路でさえも、冒頭で述べた製造工程において対象物の固定面に適用することができる。この場合、この回路の準備も同様に対象物の固定面への適用工程とは別に行われる。これは、最初に、例えば対応するマスキングによって対応する凹部を中間層材料に適用し、内部に埋め込まれた電気および／または電子部品を別の製造工程において適用することによって達成される。続いて、例えば堆積プロセスによって、電気微細構造がその上に適用される。例えば、熱剥離可能なフィルム、例えば前述の熱剥離フィルムは、そうした生産方法に適している。中間層材料は、例えば溶媒によって溶解することができる材料、例えばポリビニルアルコールから形成されてもよい。
【００２０】
本発明の１つの有利な改良によれば、電気微細構造が適用される対象は少なくとも２つの層の層構造を備え、電気微細構造が１つの層の固定面に適用され、電気微細構造が少なくとも２つの層の間に埋め込まれるように、その後に他の層がその上に適用される。このようにして、電気微細構造は、特に良好に保護されながら対象物に適用することができる。対象物がタイヤの場合、例えば、電気微細構造はタイヤの層構造中の異なるゴム層の間に配置されてもよい。対象物の固定面上の電気微細構造の接着結合には、原則的に任意の種類の接着剤を使用することができるが、接着剤が固定面の材料と適切に両立できることが保証されることを要する。多くの対象物に対して、特にタイヤに対して、シアノアクリレート接着剤が有利に使用され得ることが見出された。
【００２１】
本発明の１つの有利な改良によれば、硬化剤が加えられることによって硬化される接着剤は、対象物の固定面に電気微細構造をしっかりと接着結合するために使用される。硬化剤は任意の種類の硬化剤であり得る。硬化剤は湿気または水であってもよく、それは空気中に含まれる湿気であってもよい。そのような硬化剤は、例えばシアノアクリレート接着剤と相互作用する。接着剤は、２つ以上の成分を含む接着剤でもあり得るので、硬化剤は別個の硬化物であり得る。
【００２２】
本発明の１つの有利な改良によれば、硬化剤は、フィルムを溶解によって除去することができる溶媒と同一である。これは、硬化剤を添加することによって、フィルムを同時に溶解させて除去することができるという利点を有する。シアノアクリレートが接着剤として使用される場合、例えば、硬化を促進するためにいくらかの水が意図的に添加されてもよく、それにより同時に硬化プロセスが起こり、フィルムが溶解される。
【００２３】
本発明の１つの有利な改良によれば、電気微細構造は少なくとも１つのセンサ部品を備える。このようにして、特定の追加の技術的機能、すなわちセンシング機能または測定機能が、電気微細構造の適用によって同時に達成され得る。センサ部品は、例えば、圧力センサまたはひずみゲージストリップであり得る。
【００２４】
導入部で上記した電気微細構造を適用する任意のタイプの対象物は、任意の技術的対象物または他の対象物であり得る。本発明は、特に、エラストマー構造体またはファイバー複合材部品を備える対象物、またはエラストマー構造体またはファイバー複合材部品からなる対象物に適している。エラストマー構造体の場合、ゴム層、例えば自動車タイヤまたは他のタイヤのゴム層であり得る。エラストマー構造体の場合、電気微細構造は接着結合されてもよい。加硫することも可能であり、別の接着剤が必要とされる。
【００２５】
ファイバー複合材部品の場合、電気微細構造は同様に別の接着剤で接着結合されてもよい。電気微細構造をファイバー複合材部品の樹脂と直接積層することによって接着結合することも可能である。ファイバー複合材部品は、例えば、炭素繊維（ＣＦ）またはガラス繊維（ＧＦ）部品、ならびに繊維材料であり得る。
【００２６】
対象物は、特に、自動車、航空機、または他の駆動可能な車両のタイヤとして構成され得る。この場合、電気微細構造は、タイヤの内側にしっかりと接着結合または加硫されてもよく、あるいはタイヤの異なる層間に埋め込まれてもよい。導入部で説明した利点もこれにより達成することができる。
【００２７】
特に、タイヤの円周に複数の電気微細構造を適用することが可能である。そのような構造の円周方向の配置は、特に、タイヤの円周全体に関するデータを得ることを可能にする。
【００２８】
タイヤ生産の過程において、本発明による固定面への電気微細構造の適用は、特にタイヤ材料を加硫する工程の前に行うことができ、これは電気微細構造の導入後に、さらなるゴム層をその上に適用できることを意味する。
【００２９】
本発明は、図面を用いて例示的な実施形態を用いて以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】多段階生産プロセスを示す図である。
【図２】電気微細構造の固定面への適用の第１の実施形態を示す図である。
【図３】電気微細構造の固定面への適用の第２の実施形態を示す図である。
【図４】電気微細構造の固定面への適用の第３の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図面では、互いに対応する要素には同一の参照符号が使用されている。
まず、図１は製造工程Ａを示しており、可撓性フィルム１が、電気微細構造２を有するコーティングシステム４によって蒸着によって、ここではＰＶＤプロセスによって、コーティングされている。この場合、フィルム１はロール３から巻き出される。ロール３からフィルム１を巻き出す過程の間、ロール３の外側フィルム層はそれぞれコーティングシステム４によってコーティングされる。コーティングシステム４は、シャドーマスク５を含み、シャドーマスク５によって電気微細構造２の対応する構造化が生成される。
【００３２】
また、フィルム１への電気微細構造２の適用は、フィルム１が平らで巻かれていない状態でコーティングシステム４に露出されるような方法で実行されてもよい。次いで、電気微細構造２で被覆されたフィルム１を巻き上げて輸送目的のためのロール３を形成してもよい。
【００３３】
製造工程Ｂ、Ｃ、Ｄは、対象物６、このケースではロールから巻き出されたゴムウェブ（rubber web）への電気微細構造２の適用に関する。工程Ｂにおいて、工程Ａで事前に準備されたフィルム１は、図Ａと比較して回転した状態で、電気微細構造２が対象物６の固定面１１に前もって適用される。工程Ｃは、接着剤８を添加することによって電気微細構造２が固定面１１にしっかりと接着剤で接着されることを示している。接着剤８を活性化するために水７を加えてフィルム１を溶解してもよい。工程Ｄはフィルム１の溶解後の最終状態を示す。電気微細構造２は、対象物６の固定面１１上に残る。
【００３４】
図２は、図１の工程Ｂ、Ｃ、Ｄを拡大詳細図で示す。適用された電気微細構造２を有するフィルム１も見ることができる。さらに、接着剤８、例えばシアノアクリレートが、電気微細構造２で被覆されたフィルム１の面に塗布されることが理解され得る。次いで、この配置を回転させ、接着剤層８を対象物６の固定面１１に前もって塗布する。図２の下部は、フィルム１が除去された後の最終状態を示す。対象物６、このケースではゴムウェブは、既に加硫されたゴム材料であり得る。
【００３５】
図３は、電気微細構造２を適用するための代替プロセスを示している。このケースでは、電気微細構造は、電気および電子部品１０、例えば微細構造２の接触層上のＳＭＤ部品および／または圧電部品をすでに適用することによって、事前の製造工程Ａにおいて既により複雑な方法で構築されている。これは製造工程Ａにおいて、例えば熱除去可能なフィルムをフィルム１として使用することによって実行されている。後者は中間層材料９の層でコーティングされている。この中間層材料９では、構成要素１０が挿入された凹部がある。このケースでは接触層を表す実際の微細構造２は、続いてコーティングシステム４を用いて適用される。
【００３６】
その後のステップＢ、Ｃ、Ｄでは、上記で説明したのと同等の手順が実行される。接着剤層８を微細構造２の上に適用される。装置全体を回転させ、接着剤層８を対象物６の固定面１１に前もって適用する。接着剤が活性化される。フィルム１が熱的に除去される。次いで、例えば溶媒を使用して、中間層材料９の層が除去される。中間層材料９としてＰＶＡのような水溶性材料が使用される場合、中間層材料の除去は水での洗浄によって行われてもよい。
【００３７】
図３は、未加硫のゴム層の形態の対象物６への電気微細構造２の適用の変形例を示す。電気微細構造２を有するフィルム１は、接着剤層８なしで固定面１１に直接固定される。固定面１１への電気微細構造２の固定は、対象物６のゴム材料の加硫によって行われる。フィルム１は上記で説明したように再び除去される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2020501350.tif 000010
2020501350.tif 000011
2020501350.tif 000012
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