高度導(dǎo)電的水基油墨制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了可用于形成導(dǎo)電性增加的含水導(dǎo)電油墨的導(dǎo)電組合物。厚度為５微米或更小的干油墨層的表面粗糙度比涂覆的纖維素基基質(zhì)的表面粗糙度小１．５倍。該含水的導(dǎo)電組合物包含導(dǎo)電粒子，優(yōu)選銀，陰離子型濕潤(rùn)劑和苯乙烯－丙烯酸系共聚物。該組合物是高度導(dǎo)電的，需要減少的干燥能量。另外，它可以通過(guò)高速印刷方法施加到低成本的基質(zhì)上。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)主要涉及具有改進(jìn)特性的導(dǎo)電的含水的涂料組合物。干燥的涂層用于各種各樣的電子、屏蔽和射頻識(shí)別(RFID)應(yīng)用中。該組合物 特別可用作用于高速印刷的油墨以產(chǎn)生電子線路，例如RFID天線等。
技術(shù)介紹
導(dǎo)電涂層是電子工業(yè)非常需要的。它們用于保護(hù)商業(yè)設(shè)備免受電 子干擾(EMI/RFI屏蔽)，以在印刷電路板上形成復(fù)雜的電子線路，作為 從商品的貨棧儲(chǔ)藏到美國(guó)港口的應(yīng)用場(chǎng)合中的射頻識(shí)別天線。在現(xiàn)有 的各種各樣的導(dǎo)電涂層中，導(dǎo)電印刷油墨的需求在不斷增長(zhǎng)，就為滿 足應(yīng)用需求所需要的多種施加方法和組合物而言，它們構(gòu)成了涂層類 的代表。因此，通過(guò)印刷電子工業(yè)使用導(dǎo)電油墨以在印刷電路板上形成導(dǎo) 電的部件，例如RFID天線或線路。當(dāng)今使用的導(dǎo)電油墨基本上由包含 在其中分散的金屬粉末、金屬粉末前體(金屬的分解化合物)、涂覆金屬 的微粒或其他的導(dǎo)電顆粒例如石墨粉的有機(jī)聚合物基質(zhì)組成。油墨也 可以包括通常低濃度的添加劑，它們的作用是保持/改進(jìn)穩(wěn)定性(例如定 形劑)或控制流動(dòng)以實(shí)現(xiàn)容易的施加(例如溶劑)等。通過(guò)控制金屬粉末 的濃度調(diào)整導(dǎo)電性的主要特性，所述的金屬粉末濃度值與金屬/載體比 成比例，雖然不是線性的。導(dǎo)電油墨組合物通常使用低速工藝(例如， 絲網(wǎng)印刷)或高速工藝(例如，模板(絲印)、膠印、凹版印刷)施加到基質(zhì) 上，后者提供每個(gè)印刷物較低的加工成本的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今使用的大多數(shù)導(dǎo)電油墨組合物是設(shè)計(jì)用于低速絲網(wǎng)印刷的溶 劑基厚膜體系(例如見，美國(guó)專利6,322,620、 4,592,961 、 5,622,547、5,653,918和6,939,484。用于印刷RFID天線等的一種通用的方法是在 塑料制品、紙或紙板基質(zhì)上絲網(wǎng)印刷銀基油墨，然后加熱驅(qū)除溶劑并 固化或退火該油墨，因此形成導(dǎo)電的厚度超過(guò)IO微米的線路。然而， 這種組合物存在許多缺點(diǎn)。除與溶劑基體系相關(guān)的環(huán)境問題之外，施 加厚膜需要相當(dāng)大的熱能用于干燥。它們通常需要很高的干燥和固化 溫度以及相對(duì)長(zhǎng)的干燥和固化時(shí)間。此外，這種方法需要基質(zhì)高度耐 熱以容許除去溶劑并固化/退火油墨。因此，紙、紙板基質(zhì)和玻璃化轉(zhuǎn) 變(Tg)溫度低的聚合基質(zhì)，不容易適合作為基質(zhì)，因?yàn)樗鼈儾荒芙?jīng)受高 溫，雖然它們是有成本效益的。其他的能使用高速工藝(例如凹版印刷) 印刷的導(dǎo)電油墨體系同樣需要高溫固化條件(通常超過(guò)150"C)。例如見， 美國(guó)專利公開編號(hào)2004/0144958Al。含水的導(dǎo)電油墨和涂料相對(duì)于溶劑基組合物提供明顯的生態(tài)學(xué)優(yōu) 點(diǎn)，因?yàn)楹笳咭唤?jīng)干燥就將溶劑釋放進(jìn)大氣中。然而，含水的導(dǎo)電油 墨至今不能提供溶劑基配方所能實(shí)現(xiàn)的高電導(dǎo)率或低的電阻率。例如 見美國(guó)專利編號(hào)5,286,415、 5,389,403、 5,492,653、 5,658,499、 5,756,008、 5,855,820、 6,410,637、 6,576,336和6,866,799。高電導(dǎo)率是必要的以確 保油墨當(dāng)固化時(shí)傳導(dǎo)足夠的電流。盡管通常通過(guò)增加導(dǎo)電粉末(通常為 銀)的濃度能實(shí)現(xiàn)更高的導(dǎo)電性，但這種方法通常需要性能以及經(jīng)濟(jì)代 價(jià)，例如儲(chǔ)藏期限的減少和成本的增加。導(dǎo)電油墨其他希望的特性包括當(dāng)干燥/固化/退火時(shí)，良好的耐磨損 和耐化學(xué)性，因此它們?cè)陔S后使用期間不容易被刮去或擦去。因此， 導(dǎo)電油墨應(yīng)該在干燥/固化/退火時(shí)，能可接受地附著到基質(zhì)上，并能耐 受被溶劑擦去。此外，對(duì)于高速印刷(例如模板(絲印)、膠印、凹版印 刷)，必要的是導(dǎo)電油墨具有恰當(dāng)?shù)牧髯儗W(xué)(特性)和基質(zhì)潤(rùn)濕性以實(shí) 現(xiàn)良好的油墨轉(zhuǎn)移和圖形再現(xiàn)。另外，該油墨應(yīng)該具有良好的柔韌性 和熱穩(wěn)定性以耐得住基質(zhì)可能經(jīng)歷的物理形變。光滑和均一的層，即 具有低的表面粗糙度的層，同樣是高度希望的，特別是在包括天線構(gòu) 造的應(yīng)用中。因此，為用于高速印刷方法(例如轉(zhuǎn)輪絲網(wǎng)印刷、膠印、凹版印刷)， 需要具有高電導(dǎo)率、良好的可印性、低的表面粗糙度、在低的干燥和固化溫度下短的干燥和固化時(shí)間的含水的導(dǎo)電油墨。具有其他希望特 性的導(dǎo)電油墨是更加有利的。本專利技術(shù)提供一系列適合用作涂料，特別 作為高速油墨的導(dǎo)電組合物，它們具有希望的特性/性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種水基導(dǎo)電油墨，它提供油墨層表面粗糙度與纖維 素基基質(zhì)的表面粗糙度比值為1.5或更小，優(yōu)選1.25或更小，優(yōu)選，薄層電阻小于200毫歐/平方，更優(yōu)選小于150毫歐/平方，最優(yōu)選小于 120毫歐/平方。具有該表面粗糙度的油墨層能提供至少3米的超高頻 RFID天線讀取范圍。這例如通過(guò)不考慮傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)認(rèn)為使組合物中 導(dǎo)電粒子的數(shù)量達(dá)到最大會(huì)產(chǎn)生最高水平的導(dǎo)電性，而提供導(dǎo)電的組 合物，它們的基質(zhì)是水溶性的能夠分散導(dǎo)電粒子的丙烯酸系共聚物， 加入陰離子型濕潤(rùn)劑同樣能顯著地增加印刷線路和/或圖形的導(dǎo)電性。 例如，能實(shí)現(xiàn)印刷行距小于約500微米(特別是小于約300微米)，以及 薄層電阻小于140毫歐/平方的印刷導(dǎo)電圖形。更具體地說(shuō)，本專利技術(shù)涉及含水的導(dǎo)電組合物，例如適合用于RFID 及其他電子技術(shù)中的油墨。該組合物是高度導(dǎo)電的，需要減少的干燥 能量。另外，可以通過(guò)高速 印刷方法施加到低成本的基質(zhì)上。本專利技術(shù) 的導(dǎo)電的組合物的例子包括(甲基)丙烯酸系共聚物或其鹽，導(dǎo)電的粒 子，陰離子的表面潤(rùn)濕劑，消泡劑，水和任選其他的溶劑。對(duì)于RFID應(yīng)用的四個(gè)主要頻率范圍是低頻(LF)(100-140千赫)、 高頻(HF)(-13.56兆赫)、超高頻(UHF)(800-1000兆赫)和微波(-2.45千兆赫)。本專利技術(shù)用于RFID天線，特別是那些在超高頻范圍工作的天線。 重要的是，由于最近來(lái)自美國(guó)軍隊(duì)和大零售商對(duì)于RFID物品標(biāo)簽的要 求，特高頻天線通常用于符合EPCGIobal開發(fā)的Class 1/Gen 2協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的RFID集成電路片。相對(duì)于包括北美洲、日本和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的寬頻帶， Gen 2標(biāo)準(zhǔn)允許多次讀取包含在芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)。RFID集成電路芯片通常與天線，或者通過(guò)使用粘合劑(導(dǎo)電的或 非導(dǎo)電的)直接將芯片附著到天線上，或通過(guò)包含預(yù)先安裝在兩個(gè)導(dǎo)電 襯墊(通常和導(dǎo)電粘合劑一起)上的芯片的帶索附著到天線上，從而實(shí)現(xiàn) 連接。銷售超高頻芯片的公司是Impinj、 Texas Instrument、 STMMicro、 Philips Electronics, 而Alien Technology禾口 Texas Instrument提供帶索。 Tagsys RFID已經(jīng)開發(fā)了生產(chǎn)適應(yīng)EPC Gen 2天線的不同的技術(shù)。 Tagsys RFID AK Kernel體系利用安裝在小的(12毫米x8毫米)主要天線 上適應(yīng)EPC Class 1/Gen2的UHF芯片。然后，或者在較大的次要天線 之上或靠近大的次要天線處，使用通常非導(dǎo)電粘合劑施加AK Kernel 組件，因此在主要和次要天線之間不存在直接接觸。次要天線的功能 是吸收超高頻能量并將它發(fā)射到"Kemd組件"。通過(guò)閱讀以下的本專利技術(shù)的詳細(xì)說(shuō)明，這些及其他方面將是顯而易 見的。本專利技術(shù)的詳細(xì)說(shuō)明本專利技術(shù)提供一種適合用作高速印刷油墨的水基導(dǎo)電的組合物，所 述的組合物具有希望的特性，特別是高電導(dǎo)率，在低成本基質(zhì)上(例如 纖維素和低Tg的塑料制品)的可印性，對(duì)于干燥和固化/退火具有低的 熱能要求，在最多5微米層中的干油墨本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種水基導(dǎo)電組合物，當(dāng)干燥時(shí)，在纖維素基質(zhì)上５微米或更小的層的表面粗糙度與基質(zhì)粗糙度的比值不超過(guò)１．５。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈森哈德恩駱瑟，達(dá)夫克勒因，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：太陽(yáng)化學(xué)公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US[美國(guó)]