Tinta.

Una composición de tinta que comprende:

del 20% al 80% de carbonato de plata

del 0,

5 al 10% de dispersante;

del 18, 5% al 70% de vehículo;

hasta el 5%, preferiblemente del 0,5% al 5% de aglutinante; y

hasta el 2%, preferiblemente del 0,05% al 2,0% de otros aditivos.

Tinta

Campo

Los ejemplos descritos en el presente documento se refieren generalmente a una tinta decorativa y conductora. Antecedentes

La Impresión de Inyección de tinta de patrones eléctricamente conductores se ha conocido durante algún tiempo. El proceso de impresión Incluye la distribución de tinta que contiene partículas conductoras, polímeros, o precursores, a través de una superficie de un sustrato. En algunos casos, es necesario un postratamiento tal como sinterlzaclón o revestimiento para alcanzar la conductividad necesaria. La industria electrónica usa tales tintas para formar trazos conductores en sustratos que tienen diferentes componentes. Las partículas conductoras usadas en formulaciones de tinta son de diferentes tamaños y dependen del tipo de impresión usada. Las formulaciones de tinta usadas en la impresión de inyección habltualmente tienen propiedades y tamaños de partícula adecuados para la expulsión desde un cabezal de inyección.

Recientemente, partículas metálicas conductoras micrométricas y submicrométricas se han vuelto de uso en la formulación de tintas de Inyección conductoras. Las partículas metálicas adecuadas son plata, oro, cobre, paladio, níquel, platino, y varias aleaciones de plata. El tamaño de las partículas varía desde unos pocos micrómetros hasta aproximadamente 5 nm. La plata es un metal noble precioso con propiedades favorables tal como la conductividad eléctrica y térmica más alta y la menor resistencia de contacto de todos los metales, y por esta razón es el material más ampliamente usado para tintas conductoras usado en electrónica imprimible. Tiene una alta conductividad, excelente estabilidad medioambiental, y un menor coste que otros metales nobles incluyendo el oro.

Las tintas cargadas de partículas metálicas también encuentran uso para fines de impresión decorativa. Se podrían imprimir diferentes patrones de color y que reflejan o dispersan la luz usando tales tintas. Por ejemplo, las tintas cargadas con partículas de oro reproducen fielmente el color dorado. Las partículas en el intervalo de 5-50 nm pueden producir colores vividos (por ejemplo, rojo de oro y amarillo de plata) debido a su fuerte banda de absorción de plasmón de superficie. Cuando se imprimen patrones decorativos digitalmente, por ejemplo, usando métodos de Impresión de Inyección, las tintas deben tener propiedades adecuadas para la expulsión desde un cabezal de inyección.

El coste es una consideración en la Impresión de patrones tanto conductores como decorativos, puesto que la producción de partículas metálicas no se puede lograr por procedimientos de molido típicos, de modo que se requieren métodos más técnicamente sofisticados y caros para producir las partículas, tal como condensación de vapor, precipitación de una solución, o decapado de una aleación. Esto produce tintas que son más caras que las tintas cargadas con pigmentos regulares, y también son más caras que las pastas de plata que se pueden usar, por ejemplo, para serigrafía o adhesivos conductores.

Breve compendio

Las presentes composiciones de tinta incluyen partículas micrométricas y submicrométricas que son útiles para la producción de características eléctricamente conductoras. Las composiciones se podrían depositar en una variedad de sustratos y procesar a patrones eléctricamente conductores y decorativos tal como patrones ópticamente reflectores o dispersantes de la luz a temperaturas relativamente altas. Las composiciones se pueden depositar en una variedad de sustratos usando diferentes métodos incluyendo métodos convencionales y de escritura directa, tal como los proporcionados por dispositivos de inyección de tinta.

Las partículas en las presentes composiciones de tinta son nominalmente partículas de carbonato de plata. También podrían estar presentes ciertas cantidades de óxido de plata, hidróxido de plata y plata metálica en la tinta. Estos compuestos no afectan la capacidad de la tinta de formar capas conductoras, incluso si están presentes en grandes cantidades. En concepto las tintas divulgadas en el presente documento podrían estar enteramente basadas en óxido de plata o hidróxido de plata en lugar de carbonato de plata, sin embargo, el óxido de plata es un material reactivo que es inestable hacia materiales fácilmente oxidados, dióxido de carbono atmosférico, y luz - y el hidróxido de plata también es relativamente inestable y difícil de preparar.

Después de depositar sobre un sustrato, la composición de tinta que contiene partículas de carbonato de plata se trata o procesa con calor. Este tratamiento con calor produce que experimente un número de transformaciones facilitadas por calor cambiando gradualmente la estructura química y conductividad de las partículas, así como haciendo cambios a otros componentes de la tinta, haciendo las propiedades de la capa de tinta final similares a las propiedades del metal de plata en masa. Las propiedades podrían ser tales como propiedades eléctricas, propiedades mecánicas, propiedades ópticas, y otras propiedades.

La composición de tinta inyectable entre otros ingredientes incluye carbonato de plata. Después del depósito de tinta el sustrato con el patrón depositado sobre él se calienta. A una temperatura de aproximadamente 220 grados Celsius, el carbonato de plata se descarboxila liberando dióxido de carbono (CO2) para dar óxido de plata. Además experimenta reducción espontánea a temperaturas que superan los 280 grados Celsius, para liberar oxígeno y dar metal de plata. A temperaturas entre aproximadamente 200 y 350 grados Celsius, los materiales orgánicos se descomponen y/o oxidan. Mientras que el carbonato de plata es un aislante eléctrico, el óxido de plata es un semiconductor (resistividad ~10.000 Qm) y el metal de plata es un conductor (resistividad ~16 nüm).

A diferencia del metal de plata relativamente maleable, el carbonato de plata es un compuesto cristalino no metálico que se podría moler por métodos mecánicos de bajo coste bien conocidos tal como molido con bolas y molido por inyección. Es químicamente estable, y no oxidante (a diferencia, por ejemplo, de nitrato de plata, acetato de plata u óxido de plata), no tiñe fácilmente la piel (a diferencia, por ejemplo, de nitrato de plata y acetato de plata) y tiene una solubilidad muy baja (a diferencia del nitrato de plata y la mayoría de los carboxilatos de plata). También tiene una sensibilidad a la luz relativamente baja (a diferencia, por ejemplo, del fosfato de plata o haluros de plata) y se descompone a una temperatura adecuada para el procesamiento del vidrio (a diferencia, por ejemplo, de sulfuro de plata, sulfato de plata, fosfato de plata o haluros de plata). El carbonato de plata es un compuesto fundamental de plata y tiene muchos usos industriales, está fácil y ampliamente disponible, y su precio (átomo a átomo) está próximo en paridad con el metal de plata a granel.

Además, el carbonato de plata tiene menor densidad aparente (6,1 g/ml) que el metal de plata (10,5 g/ml). Las tintas de inyección que contienen partículas pueden ser inestables debido a la sedimentación de partículas, que potencialmente produce vida útil acortada; mala calidad de impresión, o fallo mecánico de la impresora. Puesto que el tiempo de sedimentación típicamente es proporcional a la diferencia de densidad entre la partícula y el líquido de suspensión, se puede esperar que las partículas de carbonato de plata sedimenten significativamente lentamente que las partículas de metal de plata del mismo tamaño.

Descripción detallada

Las tintas y pastas conductoras son comunes en el mercado. Típicamente, se depositan en un sustrato por serigrafía. Las tintas contienen partículas metálicas conductoras relativamente grandes cuyo tamaño podría superar 20-30 pm. La producción de tales partículas por molido u otros métodos no es problemática y no implica coste excesivo.

En la Impresión de Inyección se expulsan gotitas de tinta hacia el sustrato a través de boquillas. Los diámetros de las boquillas de los cabezales de impresoras de inyección comercialmente disponibles habitualmente están en el Intervalo de 15-25 pm y el uso de tintas que contienen tales partículas metálicas grandes obstruiría las boquillas haciéndolas ¡noperatlvas. Las tintas de inyección comercialmente disponibles contienen partículas metálicas conductoras mucho más pequeñas y en particular partículas conductoras metálicas de tamaño submicrométrico. Plata, oro, paladlo, cobre y metales similares son metales relativamente blandos y su molido a tales partículas de pequeño tamaño no es posible. Típicamente se preparan por métodos tales como precipitación química húmeda de soluciones... [Seguir leyendo]

1. Una composición de tinta que comprende:

del 20% al 80% de carbonato de plata del 0,5 al 10% de dispersante; del 18, 5% al 70% de vehículo;

hasta el 5%, preferiblemente del 0,5% al 5% de aglutinante; y hasta el 2%, preferiblemente del 0,05% al 2,0% de otros aditivos.

2. La composición de tinta según la reivindicación 1 en donde el vehículo se selecciona de un éter y/o éster de un alcohol; preferiblemente de un mono o dléster de alcohol monovalente o un alcohol di- o polivalente y/o un éter del mismo, en donde preferiblemente el alcohol es un glicol, propilenglicol o dipropilenglicol o un éter del mismo; de un éter o de un éter y éster mezcla de un alcohol di o multivalente y/o un éter; dipropilenglicol monometil éter, glicol éter, una cetona o una mezcla de al menos dos de los componentes anteriores.

3. La composición de tinta según la reivindicación 1 o 2 en donde el alcohol esterificante deriva de un alcohol mono de Ci a Cío odio polivalente de C2 a C10 lineal o ramificado, preferiblemente un alcohol de C2 a C5, el alcohol eterificante deriva de un alcohol de C1 a C10, más preferido de C1 a C5, lineal o ramificado, la parte ácida deriva de un ácido carboxílico lineal o ramificado que tiene hasta 10, preferiblemente de 1 a 5 átomos de carbono.

4. La composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el dispersante se selecciona de Disperbyk-106, Disperbyk-111, y Disperbyk-180.

5. La composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el aglutinante se selecciona de resina de aldehido, polivinilpirrolidona (PVP), polivinilbutiral, y metilcelulosa, preferiblemente una resina de aldehido tal como Laropal A81.

6. La composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el tamaño de las partículas de carbonato de plata es menor de 2 pm antes del cocido.

7. La composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde las partículas de carbonato de plata son partículas que sedimentan más lentamente que las partículas metálicas de plata del

mismo tamaño.

8. La composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además al menos el 0,5% de frita de vidrio.

9. La composición de tinta según la reivindicación 8 en donde la frita de vidrio es una frita de vidrio basada en

bismuto.

10. La composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende carbonato de plata en una cantidad que da al menos el 14% de plata metálica después de cocer.

11. Un sustrato recubierto con la composición de tinta según cualquiera de las reivindicaciones precedentes y que tiene después de cocer una capa de plata metálica eléctricamente conductora en el sustrato, y/o en donde la composición forma después de cocer una capa de plata metálica en una superficie que dispersa la luz; y/o en donde la composición forma después de cocer y/o pulir una capa de plata metálica en una superficie que refleja la luz.

12. Un método de formar un recubrimiento reflectivo y conductor en un sustrato, dicho método comprende:

depositar en un sustrato una composición de tinta que contiene:

del 20% al 80% de carbonato de plata

del 0,5 al 10% de dispersante;

del 18, 5% al 70% de vehículo;

del 0,5% al 5% de aglutinante; y

del 0,05% al 2,0% de otros aditivos.

13. El método según la reivindicación 12, en donde la composición de tinta depositada en el sustrato antes de cocer está libre de plata metálica.

14. El método según la reivindicación 12 o 13 en donde el carbonato de plata se reduce a plata metálica cociendo y en donde la capa de plata metálica después de cocer es una capa eléctricamente conductora y que dispersa la luz.

El método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14 en donde la capa de plata metálica se pule y después de pulir refleja la luz.