Proceso para producir artículos que tienen un recubrimiento eléctricamente conductor.

Proceso para producir artículos que tienen, sobre al menos parte de su superficie,

un recubrimiento eléctricamente conductor que comprende recubrir al menos parcialmente un sustrato con una composición por un método seleccionado entre métodos de impresión, pintado, pulverización y dispersión, comprendiendo la composición partículas metálicas eléctricamente conductoras finamente divididas y un aglutinante, y sometiendo el sustrato recubierto a al menos un tratamiento con agua en presencia de una fuente de ión haluro seleccionada de haluros metálicos , haluros de amonio y haluros de hidrógeno solubles en agua, a una temperatura en el intervalo de 20 a 95 ºC por inmersión del sustrato recubierto en agua, que comprende la fuente de ión haluro.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/004572.

Solicitante: A.M. RAMP & CO. GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: LORSBACHER STRASSE 28 65817 EPPSTEIN ALEMANIA.

Inventor/es: GELLRICH,ANDREAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B05D3/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B05 PULVERIZACION O ATOMIZACION EN GENERAL; APLICACION DE LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS FLUIDAS A SUPERFICIES, EN GENERAL.B05D PROCEDIMIENTOS PARA APLICAR LIQUIDOS U OTRAS MATERIAS FLUIDAS A SUPERFICIES, EN GENERAL (transporte de objetos en los baños de líquidos B65G, p. ej.. B65G 49/02). › B05D 3/00 Tratamiento previo de superficies sobre las que los líquidos u otros materiales fluidos van a ser aplicados; Tratamiento ulterior de los revestimientos aplicados, p. ej. tratamiento intermedio de un revestimiento ya aplicado, para preparar las aplicaciones ulteriores de líquidos u otros materiales fluidos. › por cocción.
  • B05D5/12 B05D […] › B05D 5/00 Procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies para obtener efectos, acabados o estructuras de superficie particulares. › para obtener un revestimiento que tenga propiedades eléctricas específicas.
  • B05D7/04 B05D […] › B05D 7/00 Procedimientos, distintos al "flocage", especialmente adaptados para aplicar líquidos u otros materiales fluidos, a superficies especiales, o para aplicar líquidos u otros materiales fluidos, particulares. › a superficies de películas o de hojas.

PDF original: ES-2535231_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Proceso para producir artículos que tienen un recubrimiento eléctricamente conductor

La presente invención se refiere a un proceso para producir artículos que tienen, sobre al menos una parte de su superficie, un recubrimiento eléctricamente conductor.

Los artículos con recubrimientos eléctricamente conductores encuentran aplicación diversa, por ejemplo como pistas conductoras, protectores frente a campos electromagnéticos, antenas RFID, etc. Estos artículos se producen recubriendo convencionalmente un sustrato con una composición eléctricamente conductora, tal como por un método de impresión, pintado, pulverización o dispersión. Las composiciones eléctricamente conductoras normalmente están compuestas de una fracción de alto peso de sustancias eléctricamente conductoras en forma de partícula, tal como partículas de plata, cobre o carbono o mezclas de las mismas, que se han reunido en una matriz polimérica líquida o pastosa. Después que la composición se ha aplicado el recubrimiento se seca y/o cura. El grado de conductividad del recubrimiento depende de cómo de eficazmente pueda producirse el contacto eléctrico entre las partículas conductoras. Se emplea diversos métodos para este fin.

Un método es la denominada técnica de película gruesa, que se emplea en particular para producir circuitos híbridos sobre sustratos cerámicos. En este caso, se aplican composiciones de tipo pasta que comprenden aglutinantes orgánicos y disolventes, en las que se ha dispersado el material conductor y que comprenden constituyentes adicionales, si se desea, en forma del diseño deseado y se secan. La cocción posterior a temperaturas de > 35 2C cuece el material orgánico y provoca que el material conductor sinterice para formar pistas conductoras. En vista de las altas temperaturas, la aplicación de esta técnica está limitada a sustratos cerámicos. Las conductividades obtenibles normalmente son de la mitad a un cuarto de la conductividad del metal sólido correspondiente.

Otro método es la técnica de película fina, en la que los metales se vaporizan a alto vacío y se depositan con el diseño deseado sobre un sustrato. Las películas obtenidas en este caso son sustancialmente más finas que con la técnica de película gruesa; el espesor de película generalmente es de aproximadamente ,1 pm. En este caso, frecuentemente es necesario reforzar el espesor de película, por galvanoplastia a 3 pm. La técnica de película fina es cara y, por lo tanto, se emplea en raras ocasiones.

Se describe un método adicional en los documentos WO 98/37133 y WO 3/3381. En este caso, se aplica una composición que comprende un medio orgánico reactivo y un polvo metálico a un sustrato, y se calienta a temperaturas de hasta 45 gC, durante lo cual se forman las pistas conductoras deseadas. El medio orgánico reactivo es un compuesto organometálico, tal como una sal metálica de un ácido orgánico, por ejemplo la sal de plata del ácido neodecanoico o ácido 2-etilhexanoico. A las temperaturas empleadas, el compuesto organometálico experimenta descomposición para formar el metal correspondiente, que se fija a las partículas metálicas presentes en la composición. Debido a las altas temperaturas, este método también está sometido a restricciones en términos de los sustratos que pueden usarse.

Un método adicional implica usar sistemas a base de aglutinantes termoplásticos o termoestables con disolventes. Las partículas metálicas están presentes en la matriz de aglutinantes. Para obtener de esta manera conductividades superficiales específicas normalizadas del orden de al menos 25 míi/25 mm (25 míi/sq. mil) para partículas de plata, estos sistemas deben curarse o secarse totalmente. En este caso, generalmente es necesario emplear temperaturas de > 1 2C durante un número de minutos.

El documento WO 24/48463 A1 desvela composiciones poliméricas que pueden calentarse rápidamente bajo radiación electromagnética. Estas composiciones comprenden un material de poliolefina termoplástica como un polvo metálico, una fosfina o amina terciaria y un ácido prótico. La poliolefina puede ser un copolímero de etileno y un viniltrialcoxisilano. Se dice que tales productos son post-curables en el estado sólido por tratamiento con agua caliente o vapor.

Las características comunes de los métodos de la técnica anterior para aplicar recubrimientos eléctricamente conductores sobre superficies son que requieren la aplicación de altas temperaturas durante un tiempo relativamente largo y/o producen recubrimientos que tienen una conductividad indeseablemente baja, necesitando de esta manera medios adicionales para mejorar la conductividad.

El objetivo en el que está basada la presente invención, por lo tanto, es el de proporcionar un proceso para producir artículos que tienen un recubrimiento eléctricamente conductor que puede realizarse rápida y simplemente a una baja temperatura y aún producir recubrimientos que tienen una alta conductividad eléctrica.

Sorprendentemente, se ha descubierto ahora que este objetivo se consigue si una composición que comprende partículas metálicas eléctricamente conductoras se aplica a un sustrato y el sustrato recubierto se somete a tratamiento con agua en presencia de una cierta fuente de ión haluro.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un proceso para producir artículos que tienen, sobre al menos parte de su superficie, un recubrimiento eléctricamente conductor que comprende recubrir al menos parcialmente un sustrato con una composición por un método seleccionado entre métodos de impresión, pintado, pulverización y dispersión, comprendiendo la composición partículas metálicas eléctricamente conductoras finamente divididas y un aglutinante y someter el sustrato recubierto a al menos un tratamiento con agua en presencia de una fuente de ión haluro seleccionada de haluros metálicos solubles en agua, haluros de amonio y haluros de hidrógeno, a una temperatura en el intervalo de 2 a 95 2C por inmersión del sustrato recubierto en agua, que comprende la fuente de ión haluro.

La conductividad eléctrica para los fines de la invención está presente cuando una resistencia superficial específica normalizada es menor de 1 míl/25 pm, en particular menor de 5 míl/25 pm, preferentemente menor de 25 míí/25 pm, con particular preferencia menor de 1 míl/25 pm.

El proceso de la invención emplea una composición que comprende partículas metálicas eléctricamente conductoras. Los metales eléctricamente conductores preferidos son cobre, plata, oro, cinc, cadmio, hierro, cobalto, níquel, rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio, platino, manganeso, renio, vanadio, niobio, tantalio, cromo, molibdeno, tungsteno, titanio, aluminio, indio, estaño, plomo, antimonio o bismuto y también mezclas y aleaciones de los mismos. Los metales particularmente preferidos son plata, cobre, aluminio o mezclas y aleaciones de los mismos. Las partículas metálicas pueden emplearse en cualquier morfología deseada, aunque se prefiere usar escamas o esferas. Las escamas preferidas tienen un diámetro principal promedio en el intervalo de ,1 pm a 1 pm, preferentemente de 2 pm a 5 pm y en particular de 5 pm a 3 pm. El espesor promedio de las escamas preferentemente está en el intervalo de ,5 pm a 2 pm, preferentemente de ,1 pm a 1 pm. La relación de diámetro principal a espesor en las escamas está en el intervalo de 2:1 a 2:1. Las esferas preferidas tienen un diámetro promedio en el intervalo de 1 nm a 1 pm, preferentemente de 1 nm a 1 pm y en particular de 1 o 2 nm a 1 pm.

La composición normalmente comprende un aglutinante. Este puede ser un aglutinante o un componente polimérico orgánico, que puede curarse mediante las medidas apropiadas. Los ejemplos de aglutinantes poliméricos adecuados son polímeros termoplásticos tales como polivinil butirales (Copolímeros compuestos de unidades butil acetal, unidades acrilato de metilo y unidades alcohol vinílico), polímeros a base de poli(met)acrilato tales como (met)acrilatos lineales o copolímeros de los mismos con, por ejemplo, estireno, butadieno, etc., polímeros a base de cloruro de polivinilo, polímeros a base de poliamida, éteres de celulosa o ésteres de celulosa. Sin embargo, también son adecuados los polímeros termoestables, tales como resinas epoxi, resinas de poliéster, resinas de poliuretano, resinas de acrilato altamente reticuladas y resinas de alquido.

Los componentes curables, en particular, son resinas reactivas, barnices reactivos y diluyentes reactivos. Los componentes de este clase son, en particular, resinas curables por radiación, siendo ejemplos ésteres monoméricos, oligoméricos o poliméricos (met)acrílicos que contienen grupos vinilo polimerizables y también... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Proceso para producir artículos que tienen, sobre al menos parte de su superficie, un recubrimiento eléctricamente conductor que comprende recubrir al menos parcialmente un sustrato con una composición por un método seleccionado entre métodos de impresión, pintado, pulverización y dispersión, comprendiendo la composición partículas metálicas eléctricamente conductoras finamente divididas y un aglutinante, y sometiendo el sustrato recubierto a al menos un tratamiento con agua en presencia de una fuente de ión haluro seleccionada de haluros metálicos , haluros de amonio y haluros de hidrógeno solubles en agua, a una temperatura en el intervalo de 2 a 95 2C por inmersión del sustrato recubierto en agua, que comprende la fuente de ión haluro.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se usa un haluro de metal alcalino o haluro de metal alcalinotérreo, haluro de aluminio o haluro de cinc como fuente de ión haluro.

3. Proceso de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en el que se usa una fuente de ión cloruro como la fuente de ión haluro.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la concentración de la fuente de ión haluro es del ,1 al 1 % en peso, basado en la cantidad de agua.

5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agua que comprende la fuente de ión haluro tiene un pH en el intervalo de 1 a 6.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el artículo se somete a al menos un tratamiento posterior por laminado a una temperatura de < 2 2C.

7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que laminado se realiza a temperatura ambiente.

8. Proceso de acuerdo con las reivindicaciones 6 o 7, en el que el artículo se somete inicialmente a una primera operación de laminado a temperatura ambiente y posteriormente a al menos otra operación de laminado a una temperatura en el intervalo de 7 a 2 2C.

9. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición comprende como su aglutinante un aglutinante polimérico orgánico o un componente curable.

1. Proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el aglutinante se selecciona entre polivinil butirales y polímeros a base de (met)acrilato.

11. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el metal eléctricamente conductor se selecciona entre cobre, plata, oro, cinc, cadmio, hierro, cobalto, níquel, rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio, platino, manganeso, renio, vanadio, niobio, tantalio, cromo, molibdeno, tungsteno, titanio, aluminio, indio, estaño, plomo, antimonio o bismuto y también mezclas y aleaciones de los mismos.

12. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la composición se aplica por impresión serigráfica, impresión por chorro de tinta o impresión por huecograbado al sustrato.

13. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el artículo se proporciona adicionalmente con un recubrimiento protector o recubrimiento superior.

14. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el artículo se selecciona entre placas de circuito impreso, antenas RFID, baterías y celdas solares.

15. Método para reducir la resistencia superficial de los artículos eléctricamente conductores que tienen, sobre al menos una parte de su superficie, un recubrimiento eléctricamente conductor que comprende partículas metálicas eléctricamente conductoras finamente divididas y un aglutinante, en donde el artículo está sometido a tratamiento con agua en presencia de una fuente de ión haluro de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.


 

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