Método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir.

Método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir conteniendo óxido de indio y estaño y siendo de especial aplicación por técnicas de no contacto directo, que comprende la preparación de una mezcla de un medio líquido polar a base de: al menos un disolvente polar; al menos un agente dispersante, y; al menos un agente ligante; la introducción de la mezcla del medio líquido polar en un molino de bolas y la adición de nanopartículas de ITO

(óxido de indio y estaño) con un tamaño menor de 50 nanómetros; la molienda de la mezcla del medio líquido hasta obtener un grado de dispersión adecuado, y; la evaluación, durante el proceso de molienda, de la estabilidad de la tinta, del tamaño de partícula y de la viscosidad, y; la evaluación final, tras el proceso de molienda, de la estabilidad de la tinta, del tamaño de partícula, de la viscosidad y de la tensión superficial de la tinta obtenida, para obtener una tinta de impresión sin contacto directo y que, además, al ser aplicada sobre un sustrato rígido o flexible con una alta transmitancia se obtenga un film transparente y conductor.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231572.

Solicitante: FUNDACION CETENA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ARESTI BARTOLOME,Maite, MAIZA OCARIZ,Iñaki, ODRIOZOLA GONZÁLEZ,María Arantzazu.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > QUIMICA INORGANICA > COMPUESTOS QUE CONTIENEN METALES NO CUBIERTOS POR... > C01G19/00 (Compuestos de estaño)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS,... > Tintas > C09D11/02 (Tintas de impresión (C09D 11/30 tiene prioridad))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS... > Procedimientos o aparatos especialmente adaptados... > H01L21/28 (Fabricación de electrodos sobre los cuerpos semiconductores por empleo de procesos o aparatos no cubiertos por los grupos H01L 21/20 - H01L 21/268)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > NANOTECNOLOGIA > USOS O APLICACIONES ESPECIFICOS DE NANOESTRUCTURAS;... > B82Y30/00 (Nano tecnología para materiales o ciencia superficial, p.ej. nano compuestos)
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Método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir.

Fragmento de la descripción:

Método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir.

OBJETO DE LA INVENCIÓN.

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir, teniendo por objeto esencial la obtención de una tinta de impresión sin contacto directo y que, además, al ser aplicada sobre un sustrato rígido o flexible con una alta transmitancia se obtenga un film transparente y conductor.

CAMPO DE APLICACIÓN.

En la presente memoria se describe un método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir, siendo la tinta obtenida de aplicación mediante técnicas de impresión sin contacto directo, como la impresión inkjet.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

Tradicionalmente en la industria electrónica, los filmes de óxido de indio y estaño (ITO) transparentes y conductores se obtienen mediante técnicas físicas que requieren de altos vacíos como son el PVD (Physical Vapour Deposition) y CVD (Chemical Vapour Deposition) , técnicas que implican un costo elevado debido a las pérdidas de material producidas durante la fabricación de los dispositivos que requieran geometrías concretas. Además, estos procesos de fabricación de los dispositivos resultan extremadamente laboriosos.

Un ejemplo de patente de fabricación mediante PVD por sputtering es la Patente US 6 849 165 por: Indium-tin oxide (ITO) film and process for its production.

La aparición de técnicas alternativas de fabricación sin contacto directo, como la impresión inkjet, permite obtener ahorros elevados de material, la fabricación de series cortas y suprimir el uso del vacío. Como consecuencia, se abaratan los costes de producción.

La mayor dificultad para el empleo de las técnicas sin contacto directo venía provocada por la no adecuación del estado del material a dichos procesos de fabricación. La aparición de materiales de tamaño nanométrico ha permitido obtener formulaciones adecuadas para su aplicación por dichos métodos sin contacto.

Las tintas más comercializadas para aplicaciones inkjet en la industria electrónica son las tintas conductoras de plata. Existen tintas de oro, pero de coste elevadísimo. El cobre es una alternativa interesante a la plata por costo y prestaciones, pero la obtención de cobre puro, sin óxido, es muy difícil ya que el cobre se oxida con gran facilidad y su óxido, a diferencia del óxido de plata, no es conductor.

Un ejemplo de tinta para inkjet con otro metal es la patente US 7 316 475 por: Thermal printing of silver.

También están disponibles dispersiones acuosas de polímeros conductores aplicables mediante tecnología inkjet. Dichos polímeros suelen pertenecer a la familia de los politiofenos y polianilinas. Otros materiales interesantes en la industria electrónica para ser aplicados mediante tecnología inkjet son los materiales dieléctricos, aunque el desarrollo de tintas dieléctricas no está muy avanzado.

Además de los ya citados, otro material de gran interés debido a sus aplicaciones, es el ITO ya que por ser transparente y conductor, es uno de los materiales indispensables en la fabricación de dispositivos optoelectrónicos, como cristales líquidos, diodos, pantallas táctiles, paneles solares, etc. Gracias a los avances en nanotecnología, hay disponible ITO en forma de partículas nanométricas lo que abre nuevos horizontes a la hora de fabricar este tipo de dispositivos. De esta manera, se podrán sustituir técnicas de fabricación costosas por la utilización de vacío y temperaturas elevadas de procesado, por otras técnicas más económicas y sin este tipo de requerimientos.

La presente invención hace referencia a la obtención de tintas de nanopartículas de ITO adecuadas para la impresión mediante técnicas sin contacto, como la tecnología inkjet, permitiendo obtener filmes con geometrías diferentes, en sustratos rígidos o flexibles, con las características requeridas de transparencia y conductividad. Es importante que dichas tintas sean estables durante el tiempo que permanezcan en los cabezales de impresión inkjet para evitar la obstrucción de los inyectores.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

En la presente memoria se describe un método de obtención de una tinta, tinta obtenida y film transparente a constituir, conteniendo óxido de indio y estaño y siendo de especial aplicación por técnicas de no contacto directo, de forma que el método de obtención de la tinta comprende: a) la preparación de una mezcla de un medio líquido polar a base de:

• al menos un disolvente polar;

• al menos un agente dispersante, y;

• al menos un agente ligante;

b) introducción de la mezcla del medio líquido polar en un molino de bolas y adición de nanopartículas de ITO (óxido de indio y estaño) con un tamaño menor de 50 nanómetros;

c) molienda de la mezcla del medio líquido hasta obtener un grado de dispersión adecuado;

d) evaluación, durante el proceso de molienda, de la estabilidad de la tinta, del tamaño de partícula y de la viscosidad, y;

e) evaluación final, tras el proceso de molienda, de la estabilidad de la tinta, del tamaño de partícula, de la viscosidad y de la tensión superficial de la tinta obtenida.

El disolvente polar puede ser alcohol etílico, alcohol isopropílico, etilenglicol, glicerina, dietilenglicol, glicol éter o similares, aunque, preferiblemente, se compondrá de una mezcla de alcoholes y glicoles.

Así, el disolvente polar compuesto por una mezcla de alcoholes y glicoles presenta un porcentaje, preferentemente, entre un 70 y un 90% en peso y el porcentaje de nanopartículas de ITO, preferentemente, del 10 al 30% en peso.

Además, la mezcla del medio líquido polar compuesto por una mezcla de alcoholes y glicoles presenta una relación entre estos que oscila entre 5 y 95% y más, preferiblemente, entre 30 y 70%.

Por otra parte, el agente dispersante componente de la mezcla del medio líquido polar es un agente dispersante multifuncional y el mismo presenta un porcentaje en peso respecto a las nanopartículas de ITO entre un 1 y un 10%.

El agente ligante componente de la mezcla del medio líquido polar presenta un porcentaje en peso entre un 0, 5 y un 10 %.

El agente ligante es un polímero soluble en la mezcla del medio líquido y su peso molecular promedio en peso oscila entre 3.000 y 100.000 y más preferiblemente entre 5.000 y 50.000.

El tiempo de molienda de la mezcla del medio líquido hasta obtener un grado de dispersión adecuado oscila entre 1 hora y 24 horas y, más preferiblemente entre 2 y 15 horas.

De esta forma, mediante el método descrito se obtiene una tinta que se compone de:

• un 30 a 90% en peso de la mezcla del medio líquido polar, y;

• un 10 a 70% en peso de nanopartículas de ITO (óxido de indio y estaño) de menos de 50 nanómetros

La citada mezcla del medio líquido polar conformante de la tinta, según la composición final de la tinta, se compone de:

• un 70 a 80% del disolvente polar;

• un 1 a 10% del agente dispersante, y;

• un 0, 5 a 10 % del agente ligante.

El disolvente polar puede ser alcohol etílico, alcohol isopropílico, etilenglicol, glicerina, dietilenglicol o glicol éter, aunque, preferiblemente, el disolvente polar será una mezcla de alcoholes y glicoles.

Así, el disolvente polar compuesto por una mezcla de alcoholes y glicoles presenta un porcentaje, preferentemente, entre un 70 y un 90% en peso y el porcentaje de nanopartículas de ITO, preferentemente, del 10 al...

 


Reivindicaciones:

1ª. MÉTODO DE OBTENCIÓN DE UNA TINTA, conteniendo óxido de indio y estaño y siendo de especial aplicación por técnicas de no contacto directo, caracterizado porque comprende:

b) la preparación de una mezcla de un medio líquido polar a base de:

• al menos un disolvente polar;

• al menos un agente dispersante, y;

• al menos un agente ligante;

b) introducción de la mezcla del medio líquido polar en un molino de bolas y adición de nanopartículas de ITO (óxido de indio y estaño) con un tamaño menor de 50 nanómetros;

c) molienda de la mezcla del medio líquido hasta obtener un grado de dispersión adecuado, y;

d) evaluación, durante el proceso de molienda, de la estabilidad de la tinta, del tamaño de partícula y de la viscosidad, y;

e) evaluación final, tras el proceso de molienda, de la estabilidad de la tinta, del tamaño de partícula, de la viscosidad y de la tensión superficial de la tinta obtenida.

2ª. MÉTODO, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el disolvente polar puede ser alcohol etílico, alcohol isopropílico, etilenglicol, glicerina, dietilenglicol o glicol éter.

3ª. MÉTODO, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el disolvente polar se compone, preferiblemente, de una mezcla de alcoholes y glicoles.

4ª. MÉTODO, según las reivindicaciones 1ª y 3ª, caracterizado porque el disolvente polar compuesto por una mezcla de alcoholes y glicoles presenta un porcentaje, preferentemente, entre un 70 y un 90% en peso y el porcentaje de nanopartículas de ITO, preferentemente, del 10 al 30% en peso.

5ª. MÉTODO, según las reivindicaciones 1ª y 3ª, caracterizado porque la mezcla del medio líquido polar compuesto por una mezcla de alcoholes y glicoles presenta una relación entre estos que oscila entre 5 y 95% y más, preferiblemente, entre 30 y 70%.

6ª. MÉTODO, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el agente dispersante componente de la mezcla del medio líquido polar es un agente dispersante multifuncional.

7ª. MÉTODO, según las reivindicaciones 1ª y 6ª, caracterizado porque el agente dispersante multifuncional conformante de la mezcla del medio líquido polar presenta un porcentaje en peso respecto a las nanopartículas de ITO entre un 1 y un 10%.

8ª. MÉTODO, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el agente ligante componente de la mezcla del medio líquido polar presenta un porcentaje en peso entre un 0, 5 y un 10 %.

9ª. MÉTODO, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el agente ligante es un polímero soluble en la mezcla del medio líquido y su peso molecular promedio en peso oscila entre 3.000 y 100.000 y más preferiblemente entre 5.000 y 50.000.

10ª. MÉTODO, según la 1ª reivindicación, caracterizado porque el tiempo de molienda oscila entre 1 hora y 24 horas y, más preferiblemente entre 2 y 15 horas.

11ª. TINTA, obtenida de acuerdo con el método de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque se compone de:

• un 30 a 90% en peso de la mezcla del medio líquido polar, y;

• un 10 a 70% en peso de nanopartículas de ITO (óxido de indio y estaño) de menos de 50 nanómetros

12ª. TINTA, según la reivindicación 11ª, caracterizada por que la mezcla del medio líquido polar conformante de la tinta, según la composición final de la tinta, se compone de:

• un 70 a 80% del disolvente polar;

• un 1 a 10% del agente dispersante, y;

• un 0, 5 a 10 % del agente ligante.

13ª. TINTA, según la 11ª reivindicación, caracterizada porque el disolvente polar puede ser alcohol etílico, alcohol isopropílico, etilenglicol, glicerina, dietilenglicol, glicol eter.

14ª. TINTA, según la 11ª reivindicación, caracterizada porque el disolvente polar se compone, preferiblemente, de una mezcla de alcoholes y glicoles.

15ª. TINTA, según las reivindicaciones 11ª y 14ª, caracterizada porque el porcentaje de nanopartículas de ITO es, preferentemente, del 10 al 30% en peso.

16ª. TINTA, según las reivindicaciones 11ª y 14ª, caracterizada porque la mezcla del medio líquido polar compuesto por una mezcla de alcoholes y glicoles presenta una relación entre estos que oscila entre 5 y 95% y más, preferiblemente, entre 30 y 70%.

17ª. TINTA, según la 11ª reivindicación, caracterizada porque el agente dispersante componente de la mezcla del medio líquido polar es un agente dispersante multifuncional.

18ª. TINTA, según las reivindicaciones 11ª y 17ª, caracterizada porque el agente dispersante multifuncional conformante de la mezcla del medio líquido polar presenta un porcentaje en peso respecto a las nanopartículas de ITO entre un 1 y un 10%.

19ª. TINTA, según la 11ª reivindicación, caracterizada porque el agente ligante es un polímero soluble en la mezcla del medio líquido y su peso molecular promedio en peso oscila entre 3.000 y 100.000 y más preferiblemente entre 5.000 y 50.000.

20ª. FILM TRANSPARENTE Y CONDUCTOR, obtenido según el método y la tinta de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque aplicada la tinta por una técnica de no contacto directo sobre un sustrato rígido o flexible con una transmitancia superior al 90%, es sinterizada mediante tratamientos térmicos a temperaturas superiores a 150ºC y más, preferiblemente, entre 250 y 350 ºC y están basados en un pre-curado y un postcurado.