ES2281695T3 - Proceso de banda continua para la fabricaion de detectores electroquimicos. - Google Patents

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Thomas Joseph O'reilly
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Abstract

Un método de fabricación de un detector electroquímico que comprende un sustrato y al menos dos capas a imprimir sobre el sustrato, comprendiendo el método transportar una banda de sustrato pasada una primera y segunda estaciones de impresión, una estación de secado, situada entre dichas estaciones de impresión y una estación de refrigeración, localizada entre la estación de secado y la segunda la estación de impresión; imprimir una capa de tinta conductora sobre el sustrato según se transporta pasada la primera estación de impresión aplicando una composición de tinta conductora al sustrato, comprendiendo la composición de tinta conductora: grafito; negro de humo; una resina; y al menos un disolvente; donde la proporción en peso de grafito a negro de humo está en el intervalo de 4:1 a 1:4; y donde una proporción en peso de la suma de grafito y negro de humo a resina está en el intervalo de 10:1 a 1:1; secar la primera capa de tinta conductora sobre el sustrato en la estación de secado y refrigerar el sustrato impreso en la estación de refrigeración antes de imprimir una segunda capa sobre el sustrato según se transporta pasada un segunda estación de impresión.

Description

Proceso de banda continua para la fabricación de detectores electroquímicos.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La presente invención se refiere, en general, a un proceso de fabricación de banda continua para detectores electroquímicos.
Sumario de la invención
Una realización ejemplar de un método para fabricar un detector electroquímico de acuerdo con la presente invención incluye transportar una banda de sustrato pasada al menos una estación de impresión e imprimir al menos un electrodo de detector electroquímico sobre la banda de sustrato en la estación o estaciones de impresión. La impresión se realiza aplicando una composición de tinta a la banda de sustrato. La composición de tinta que se aplica incluye grafito, negro de humo, una resina y al menos un disolvente. Además, una proporción en peso de grafito a negro de humo en la composición de tinta está en un intervalo de 4:1 a 1:4 y una proporción en peso de una suma de grafito y negro de humo a resinas está en el intervalo de 10:1 a 1:1.
Los métodos para preparar detectores químicos se describen en los documentos WO-A-98/43075 y en US-A-6 103 033.
Breve descripción de los dibujos
Se obtendrá una mejor comprensión de las características y ventajas de la presente invención haciendo referencia a la siguiente descripción detallada que representa realizaciones ilustrativas, en las que se utilizan los principios de la invención, y los dibujos adjuntos de los cuales:
La Figura 1 es un diagrama esquemático que describe 8 secciones de un proceso de impresión de banda.
La Figura 2A es una diagrama esquemático que representa una primera y segunda secciones del proceso de impresión de banda.
La Figura 2B es un diagrama esquemático que representa una tercera, cuarta y quinta secciones del proceso de impresión de banda.
La Figura 2C es un diagrama esquemático que representa una sexta y séptima secciones del proceso de impresión de banda.
La Figura 3 es un diagrama esquemático que representa un entorno húmedo alrededor de una quinta y sexta secciones de la impresión de banda.
La Figura 4 es una vista inferior que representa un entorno húmedo alrededor de una quinta y sexta secciones de la impresión de banda.
La Figura 5 es una vista en perspectiva de una tubería con perforaciones.
La Figura 6 es un diagrama esquemático que representa un ciclo de inundación.
La Figura 7 es un diagrama esquemático que representa un ciclo de impresión.
La Figura 8 es un diagrama esquemático que representa 2 ángulos diferentes del rodillo exprimidor.
La Figura 9 es un diagrama esquemático que representa 2 posiciones diferentes del rodillo exprimidor.
La Figura 10 es un diagrama esquemático que representa una distancia de exposición del tamiz.
La Figura 11 es una vista despiezada de una zona de pre-acondicionamiento (211).
La Figura 12 es una vista despiezada de la primera zona de secado (217).
La Figura 13 es una vista despiezada de una segunda zona de secado (224).
La Figura 14 es una vista despiezada de una tercera zona de secado (230).
La Figura 15 es una vista despiezada de una cuarta zona de secado (236).
La Figura 16 es una vista despiezada de una primera unidad de limpieza (204).
Las Figuras 17A-17D son vistas de una capa aislante para una capa de carbono con el registro apropiado.
Las Figuras 18A-18D son vistas de una capa aislante para una capa de carbono con registro inapropiado cuando el material gráfico resultante del tamiz 301 se estira.
Las Figuras 19A-19D son vistas de una capa aislante para la capa de carbono con registro inapropiado cuando el material gráfico del tamiz 301 no se ha estirado.
Las Figuras 20A-20D son diagramas esquemáticos que representan los resultados de impresión para el registro del operario de la banda usando una primera guía de visualización para inspección visual durante un proceso de registro inicial.
La Figura 21A es un ejemplo de una lámina detectora con una primera y segunda guías de visualización de la banda; primera, segunda, tercera y cuarta marcas de registro Y y marcas de registro X.
La Figura 21B es una vista despiezada de una fila dentro de una lámina detectora con una marca de registro X de carbono.
La Figura 21C es una vista despiezada de una fila dentro de un lámina detectora con una marca de registro aislante X sobre un recubrimiento de marca de registro X de carbono.
La Figura 22 es un diagrama esquemático de los parámetros X, Y y \theta usados para registrar el proceso de impresión de banda.
La Figura 23 es un diagrama de flujo que ilustra una secuencia de etapas en un proceso de acuerdo con una realización ejemplar de la presente invención.
Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas de la invención
La Figura es un diagrama esquemático que representa 8 secciones del proceso de impresión de banda de acuerdo con la presente invención. La sección 1 es una unidad de desenrollado 101. La sección 2 es una estación de pre-acondicionamiento 102. La sección 3 es una estación de impresión con carbono 103. La sección 4 es una estación de impresión de aislamiento 104. La sección 5 es una primera estación de impresión enzimática 105. La sección 6 es una segunda estación de impresión enzimática 106. La sección 7 es una unidad de devanado 107. La sección 8 es una perforadora 108. Los especialistas en la técnica entenderán que aunque la siguiente descripción se refiere a un proceso y aparato relacionado con estas 8 secciones, el proceso y aparato de la invención puede realizarse con mayor o menor número de secciones. Por ejemplo aunque se prevén cuatro estaciones de impresión en esta realización, pueden usarse una o más estaciones de impresión sin alejarse del alcance de la invención. En una realización hay un mínimo de dos estaciones de impresión para imprimir una capa de electrodo y una capa de reactivo.
En una realización de la presente invención, la Sección 1 puede implementarse usando una unidad de desenrollado de material sustrato 101 tal como por ejemplo un Desenrollador/Montador Automático Martin que está disponible en Martin Automatic Inc. en Rockford, IL. En esta realización de la invención, las secciones 2, 3, 4, 5 y 6 pueden implementarse usando una impresora Kammann modificada, que está disponible en Werner Kammann Maschinefabrik Gmbh, número de modelo 4.61.35 en Bünde, Alemania. En esta realización de la invención, la sección 2 puede ser una unidad de pre-acondicionamiento 102. La unidad de pre-acondicionamiento 102 puede usarse para preacondicionar un sustrato 242 antes de la impresión y las secciones 3, 4, 5 y 6 pueden usarse para imprimir el tamiz con carbono, aislamiento, primera tinta enzimática y segunda tinta enzimática sobre un sustrato 242. La sección 7 puede incluir una unidad de devanado 107 tal como por ejemplo una devanadora Martin que está disponible en Martin Automatic Inc. en Rockford, IL. La sección 8 puede incluir una perforadora 108 tal como por ejemplo una perforadora Preco que está disponible en Preco Press, en Lenexa, Kansas, con el número de modelo 2024-P-40T XYT CCD CE. Aunque se mencionan modelos específicos de los aparatos, estas piezas de aparatos pueden variarse y/o sustituirse y/u omitirse aunque sin alejarse del alcance de la invención como entenderán los especialistas en la técnica.
Las Figuras 2A, 2B y 2C son diagramas esquemáticos que ilustran la trayectoria del sustrato 242 según pasa a través de las secciones 1-8 de un proceso de impresión de acuerdo con la presente invención. En una realización de la invención, el material usado para el sustrato 242 puede ser un material de poliéster (nombre comercial Melinex ® ST328), que está fabricado por DuPont Teijin Films. El sustrato 242 se suministra en un rollo de material que puede ser por ejemplo de un espesor nominal de 350 \mum por una anchura de 370 mm y de una longitud aproximada de 660 m. Se ha descubierto que estas dimensiones de espesor y anchura son particularmente adecuadas para la producción de detectores electroquímicos mediante serigrafía plana de una banda de sustrato. Esto se debe a la necesidad de que el material sea robusto para impresión pero manipulable a través del aparato y de una anchura suficiente para acomodar una cantidad adecuada de detectores para hacer al proceso comercialmente viable. El sustrato 242 puede incluir un recubrimiento acrílico aplicado a uno o a ambos lados para mejorar la adhesión de la tinta. El poliéster es un material preferido porque se comporta satisfactoriamente a las elevadas temperaturas y tensiones usadas durante el proceso de la banda de acuerdo con la presente invención. Aunque poliéster y de hecho Melinex son los materiales preferidos en una realización de la invención, los especialistas en la técnica pueden prever el uso de otros materiales a partir de la descripción proporcionada en este documento. De hecho, entre otras cosas, pueden preverse variaciones en el espesor, anchura y longitud del material, ofreciendo una mayor anchura o longitud una capacidad adicional para la producción de detectores y una variación en el espesor del material en algunas circunstancias ayuda al pre-acondicionamiento o registro durante la impresión. En una realización preferida de la presente invención, antes de entrar en la estación de impresión con carbono 103, el sustrato 242 se expone a un proceso de estabilización térmica, calentado el sustrato hasta 185ºC sin ponerlo a una tensión significativa para ensayar y asegurar que el sustrato 242 experimenta una distorsión dimensional mínima durante el proceso de impresión de banda pudiendo encontrarse temperaturas entre 140 y 160ºC a tensiones de hasta 165 N. Típicamente la tensión usada ha sido mínima, justo la suficiente para conducir la banda a través del calentador. Sin embargo, se ha descubierto que a pesar de este proceso de estabilización térmica, pueden ocurrir variaciones en el registro de una etapa de impresión a otra provocando el fallo del detector. De esta manera, se ha introducido una etapa de pre-acondicionamiento inmediatamente antes de la impresión. Como se explicará posteriormente en este documento en la etapa de pre-acondicionamiento (sección 1) el sustrato se calienta a una temperatura (típicamente 160ºC) mayor que cualquier temperatura que encuentre durante las etapas de impresión posteriores. En una realización preferida el sustrato se mantiene también bajo tensión (típicamente alrededor de 165 N) durante esta etapa de pre-acondicionamiento. De hecho en esta realización, la combinación de pre-acondicionamiento y colocación a tensión ha reducido en gran medida las variaciones en el registro de impresión y mejorado el rendimiento del producto resultante. En una realización de la invención, rollos de sustrato 242 se montan juntos en una unidad de desenrollado 101 o una unidad de devanado 107 usando una cinta de montaje tal como por ejemplo cinta de papel plana de montaje PS-1 de Intertape Polymer Group.
La Figura 2A es un diagrama esquemático que representa la sección 1 y la sección 2 de un proceso de impresión de banda de acuerdo con una realización de la presente invención. En la Figura 2A, la sección 1 es una unidad de devanado 101. La unidad de devanado 101 incluye un primer árbol 200, un segundo árbol 201, una primera unidad de montaje 202 y un primer acumulador 203. En la Figura 2A, la sección 2 es una estación de pre-acondicionamiento 102. La estación de pre-acondicionamiento 102 incluye una primera unidad de limpieza 204, una segunda unidad de montaje de 205 que típicamente no se usa, un rodillo de presión de entrada 206, una segunda unidad de limpieza 207, una célula de cargado 208, una primer rodillo de impresión 209, un primer rodillo conductor 210 y una primera zona de secado 211.
En la realización de la invención ilustrada en la Figura 2A, la unidad de desenrollado 101 está compuesta por ejemplo por un desenrollador/montador automático Martin que se usa para facilitar el movimiento continuo del sustrato 242 a la estación de pre-acondicionamiento 202 a una tensión de aproximadamente 80 N. La unidad de desenrollado 101 puede incluir un primer árbol de desenrollado 200 y un segundo árbol de desenrollado 201. Obsérvese que un árbol puede denominarse también mandril. El primer árbol de desenrollado 200 mantiene un rollo de material de sustrato 242 y suministra continuamente sustrato 242 a la estación de pre-acondicionamiento 102 de la sección 2. El segundo árbol de desenrollado 201 mantiene un rollo de sustrato de repuesto 242, que se monta automáticamente en el extremo del rollo de sustrato 242 desde el primer árbol de desenrollado 200 asegurando un suministro semi-continuo de sustrato 242. Este proceso continuo se repite desde el primer árbol de desenrollado 200 al segundo árbol de desenrollado 201. Un acumulador de material de sustrato 203 almacena una longitud predeterminada de sustrato 242 y dispensa el sustrato almacenado 242 en la estación de acondicionamiento 102 de la sección 2 mientras que la operación de montaje tiene lugar en la primera unidad de montaje 202 (durante este tiempo tanto el primer árbol de desenrollado 200 como el segundo árbol de desenrollado 201 están estacionarios). El montaje creado es un montaje de presión con una longitud de cinta de montaje en cada lado del material en la junta. Para asegurar la calidad, aproximadamente 10 m de sustrato impreso pueden descartarse en cada lado del montaje. El primer árbol de desenrollado 200 y el segundo árbol de desenrollado 201 incluyen guías de borde de banda (no mostradas) que guían al sustrato 242 hacia la primera unidad de montaje 202. Las guías de borde de banda se adaptan para evitar que el sustrato 242 se desvíe cuando se suministra a la primera unidad de montaje 202.
Típicamente la máquina usada en la invención se ajusta para producir entre 2 y 10 y más normalmente 6 rollos de sustrato cada vez. Para aquellas estaciones de impresión conectadas a un suministro continuo de tinta, el número de rollos a usar normalmente no es un problema. Sin embargo, para las estaciones de impresión con dos enzimas, a las que se suministra una cantidad limitada de tinta, el número de rollos a usar es un parámetro de entrada importante. De hecho, el número de rollos a usar determina la cantidad de tinta puesta en el tamiz antes del comienzo del proceso de impresión. Por ejemplo para una realización con 6 rollos 6 (o incluso más de 6 rollos) válidos para tinta enzimática se sitúan sobre el tamiz antes de que comience la impresión en cada una de las secciones 5 y 6. De esta manera, es necesaria mantener preparada la tinta enzimática para impresión durante la realización de la impresión para asegurar una impresión consistente de la enzima durante toda la vida de la ejecución de impresión. Se ha puesto una pared alrededor del tamiz en las estaciones de impresión enzimática para asegurar que pueda añadirse una cantidad suficiente de tinta enzimática al tamiz sin necesidad de que el tamiz se llene durante una realización y también reducirá el riesgo de un sobre-flujo de tinta enzimática del tamiz y sobre el sustrato de banda que está debajo de
ella.
En una realización de la presente invención, el sustrato 242 se mantiene a una tensión de aproximadamente 165 N durante el proceso para mantener un registro de las cuatro capas a imprimir (típicamente la tolerancia de registro de impresión es de 300 \mum). El sustrato 242 se somete también a diversas temperaturas de 140ºC o menos para secar las tintas impresas durante cada etapa de impresión. Debido a esta tensión y temperatura, puede haber una tendencia a que el sustrato 242 se estire o expanda durante el proceso y en consecuencia salga de la tolerancia de registro. De hecho, la variación del tamaño de la imagen desde una estación de impresión a otra y de una realización de impresión a otra así como dentro de una misma realización de impresión era impredecible y mayor de lo que podía tolerarse.
En la realización de la invención ilustrada en la Figura 2A, la sección 2 es una estación de pre-acondicionamiento 102. El pre-acondicionamiento ocurre antes de que cualquier imagen se imprima sobre el sustrato. El sustrato 242 se pre-acondiciona para reducir la cantidad de expansión y estirado en las secciones posteriores del proceso de banda y también ayudar en el registro del sustrato 242 a través de las secciones 3-6. La estación de pre-acondicionamiento puede calentar el sustrato 242 a una temperatura, que no sea mayor que la de las etapas de impresión posteriores. Típicamente tiene lugar a una tensión entre 150 y 180 N más típicamente alrededor de 165 N. Sin embargo, en otra realización la estación de pre-acondicionamiento 120 puede calentar el sustrato 242 a una temperatura suficiente para retirar el estiramiento irreversible del sustrato 242, de nuevo opcionalmente mientras está a una tensión como se ha descrito anteriormente.
En una realización de la invención, el sustrato se calienta a aproximadamente 160ºC en la zona de pre-acondicionamiento 211 que se ilustra con más detalle en la Figura 11. Como se ha explicado anteriormente, en una realización de la presente invención, la temperatura a la que el sustrato 242 se calienta en la estación de pre-acondicionamiento 102 no se alcanza o se supera durante el procesado posterior del sustrato 242, incluyendo las etapas de secado posteriores. Los procesos de impresión posteriores pueden compensar la imagen ligeramente más grade debido al estiramiento provocado por el proceso en la estación de pre-acondicionamiento 102 previendo un tamaño de tamiz de la plantilla ligeramente más grande (típicamente 750 \mum en la dirección en la que se desplaza la banda). El proporcionar nuevos tamices puede ser problemático. Por lo tanto, otros parámetros pueden variarse en cada estación de impresión para acomodar una variación en el tamaño de la imagen sin sustituir el tamiz, tal como la velocidad relativa del tamiz y la banda. Independientemente de ello, hay un límite a la cantidad de variación en el tamaño de la imagen que puede acomodarse. Por lo tanto es preferible pre-acondicionar sustrato como se ha descrito en este documento reduciendo el aumento del tamaño de imagen global y reduciendo la variación en dicho aumento del tamaño de la imagen.
En una realización de la presente invención, la estación de pre-acondicionamiento 102 incluye también elementos adicionales que realizan funciones que facilitan el funcionamiento apropiado de un proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención. En la unidad de pre-acondicionamiento 102, hay dos unidades de limpieza de banda, una primera unidad de limpieza 204 y una segunda unidad de limpieza 207 que limpian la parte superior e inferior del sustrato 242. La primera unidad de limpieza 204 y la segunda unidad de limpieza 207 usan rodillos recubiertos con adhesivo adherente para retirar los elementos particulados del sustrato 242 antes de cualquier etapa de impresión. La primera unidad de limpieza 204 puede ser por ejemplo un limpiador disponible en el mercado en KSM Web Cleaners, número de modelo WASP400, en Glasgow, Reino Unido. La segunda unidad de limpieza 207 puede ser por ejemplo, una limpiadora disponible en el mercado en Teknek. La estación de pre-acondicionamiento 102 incluye adicionalmente un rodillo de presión de entrada 206 y una célula de cargado 208. El rodillo de presión de entrada 206 se usa para controlar la tensión del sustrato 242 (específicamente la tensión entre el rodillo de presión de entrada 206 y el rodillo de presión de salida 238). El rodillo de presión de entrada 206 se une mediante un sistema de control (no mostrado) a la célula de carga 208. El sustrato 242 se retira de la segunda estación de impresión enzimática 106 en la sección 6 a una velocidad constante mediante el rodillo de presión de salida 238. La célula de cargado 208 en la sección 2 mide la tensión del sustrato 242 cuando se mueve a través del proceso de banda de acuerdo con la presente invención. El rodillo de presión de entrada 206 ajusta su velocidad para controlar la tensión a un punto establecido predeterminado. Una tensión típica de sustrato en un proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención sería de aproximadamente 150 N a 180 N y más específicamente 160 N a 170 N, en esta realización la tensión es de aproximadamente 165 N.
La Figura 2B es un diagrama esquemático que representa la sección 3, sección 4 y sección 5 de un proceso de impresión de banda de acuerdo con la presente invención. En la Figura 2B, la sección 3 es una estación de impresión con carbono 103. Antes de la impresión (se instala un sistema de limpieza (disponible en Meech), que limpia el lado superior (lado de impresión) y el lado inferior del sustrato usando un sistema de vacío y cepillado, estando desplazadas entre sí la estación de cepillado y vacío superior 251 y la estación de cepillado y vacío inferior 252. La estación de cepillado y vacío superior 250, entra en contacto con el sustrato inmediatamente antes del rodillo refrigerado 212 y el acumulador 213 y es el punto accesible más próximo antes de la impresión con carbono. La estación de cepillo y vacío inferior 251, contacta con el sustrato inmediatamente después de que el sustrato sale de la unidad de pre-acondicionamiento 102. La estación de impresión con carbono 103 incluye un primer rodillo refrigerado 212, un segundo acumulador 213, un segundo rodillo de impresión 214, un primer detector de visualización 215, un segundo rodillo de conducción 216, una primera zona de secado 217, y un segundo rodillo refrigerado 218. En la realización de la invención ilustrada en la Figura 2B, la sección 4 es una estación de impresión de aislamiento 104, la estación de impresión de aislamiento 104 incluye el tercer rodillo refrigerado 219, el tercer acumulador 220, el tercer rodillo de impresión 221, el segundo detector de visualización 222, el primer sistema de registro Y (no mostrado) en la posición 237A, el tercer rodillo conductor 223 y la segunda zona de secado 224. En la Figura 2B, la sección 5 es la primera estación de impresión enzimática 105. La primera estación de impresión enzimática 105 incluye el cuarto rodillo refrigerado 225, el cuarto acumulador 226, el cuarto rodillo de impresión 227, el tercer detector de visualización 228, el segundo sistema de registro Y, en 237B (no mostrado), el cuarto rodillo conductor 229 y la tercera zona de secado 230.
En un proceso de acuerdo con la presente invención, la sección 3 del proceso de fabricación de banda es donde tiene lugar la impresión con carbono. Por supuesto, como entenderán los especialistas en la técnica, el número y tipo de proceso de impresión puede variarse sin alejarse de la invención en su contexto más amplio. Por ejemplo, pueden proporcionarse dos impresoras de carbono o una o más impresoras de carbono con partículas metálicas, pueden usarse tinta de plata/cloruro de plata o tintas basadas en oro o paladio para proporcionar una capa de electrodo en los detectores electroquímicos. Las capas de aislamiento y de reactivo pueden variarse también en composición, en el orden de deposición, espesor de deposición y distribución así como en otros parámetros evidentes para los especialistas en la técnica a partir de las realizaciones descritas en este documento. En la sección 3, el material gráfico de carbono para los detectores electroquímicos fabricados de acuerdo con la presente invención puede imprimirse utilizando serigrafía. Los componentes básicos para la estación de impresión con carbono 103 se ilustran en las Figuras 6 y 7. En particular, una estación de impresión adecuada de acuerdo con la presente invención incluye un tamiz 301, un rodillo de impresión inferior 303, un rodillo de impresión 600, una paleta de inundación 603, un contenedor del rodillo exprimidor 605 y un rodillo exprimidor 606. En la estación de impresión con carbono 103, el rodillo de impresión 600 es el segundo rodillo de impresión 214. El tamiz 301 es generalmente de construcción plana y típicamente comprende una malla dispuesta para proporcionar un negativo del material gráfico deseado. La tinta de carbono se aplica a la malla y se empuja a través de ella durante la impresión. En esta etapa el tamiz plano puede deformarse ligeramente hacia fuera respecto a la forma plana por el peso de la tinta (esto es especialmente cierto para las etapas de impresión enzimática en las que la tinta a usar durante todo el proceso de impresión normalmente se deposita sobre el tamiz al inicio del proceso de impresión) y la presión desde el rodillo exprimidor que empuja la tinta a través de la plantilla de malla.
En un proceso de ciclo de inundación de acuerdo con la presente invención, el tamiz 301 se carga con tinta 604 moviendo el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303 en una primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda de sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en una segunda dirección opuesta a la primera dirección 608 del sustrato 242 para el ciclo de inundación donde la tinta 604 se carga sobre el tamiz 301.
En un proceso de ciclo de impresión posterior de acuerdo con la presente invención, como se ilustra en la Figura 7, el rodillo exprimidor 606 transfiere tinta 604 a través del tamiz 301 y sobre el sustrato 242. Durante el ciclo de impresión, el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303 se mueven todos en una segunda dirección 607 que es opuesta al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en una primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242 para el primer ciclo en el que la tinta 604 se empuja a través del tamiz 301 y se deposita sobre el sustrato 242. De esta manera durante el ciclo de impresión el tamiz 301 se mueve en la misma dirección que el sustrato de banda en la misma o muy próxima a la misma velocidad del sustrato. El tamiz 301 es sustancialmente plano cuando está en reposo aunque durante su uso es empujado por el rodillo exprimidor 606 hacia la banda que viene ligeramente distorsionada según ocurre esto y sustancialmente vuelve a su forma original una vez que se retira el rodillo exprimidor 206. El tamiz 301 se mueve entonces en la dirección opuesta al sustrato según se vuelve a cargar con tinta 604 listo para el siguiente ciclo de impresión. Cuando la tinta se carga sobre el tamiz 301 el peso de la tinta puede haber incluso doblado ligeramente el tamiz. El tamiz 301 está en un ángulo respecto a la dirección de desplazamiento 608 de la banda según sale de la estación de impresión. Esta disposición (el ángulo es de típicamente 10 a 30 grados y más específicamente aproximadamente 15 grados) mejora la liberación de la tinta desde el tamiz sobre el sustrato mejorando la definición de impresión y la reproducibilidad. El ángulo de tamiz a sustrato, el ángulo del rodillo exprimidor, la distancia del tamiz al rodillo exprimidor, la posición del exprimidor respecto al rodillo de impresión, la distancia de exposición, las velocidades relativas del sustrato y el tamiz y la presión del rodillo exprimidor pueden usarse todas para controlar y optimizar la definición de impresión resultante y la consistencia en una tarjeta. Una realización de un mecanismo de serigrafía se describe con más detalle en la Patente de Estados Unidos expedida Nº 4.245.554).
En particular, en la estación de impresión con carbono 103, la tinta en cuestión es una tinta de carbono. Un ejemplo de una tinta de carbono adecuada se muestra a continuación en este documento. En esta realización de la presente invención, el tamiz 301 se inunda con tinta 604 antes de usar el rodillo exprimidor 606 para transferir la tinta 604 a través del tamiz y sobre el sustrato 242. El material gráfico de carbono impreso depositado sobre el sustrato 242 se seca después usando por ejemplo aire caliente a 140ºC dirigido sobre la superficie impresa del sustrato usando cuatro bancos de secado separados dentro de la primera zona de secado 217, que se ilustra con más detalle en la Figura 12.
Una vez informado de la presente descripción y la descripción de la solicitud de Patente provisional Nº 60/436.683, un especialista en la técnica reconocerá que diversas composiciones de tinta (denominadas también tintas o tintas de carbono) pueden utilizarse en procesos para fabricar detectores electroquímicos (por ejemplo procesos basados en banda de acuerdo con la solicitud de Patente provisional mencionada anteriormente). Sin embargo, las composiciones de tinta usadas en la presente invención se basan en el reconocimiento de que es particularmente deseable emplear composiciones de tinta que (i) proporcionan un electrodo impreso de un detector electroquímico fabricado para que posea características electroquímicas y físicas beneficiosas (tales como por ejemplo características electroquímicas que son esencialmente equivalentes a aquellas proporcionadas mediante un proceso de fabricación discontinuo y/o un sobre-potencial deseable, área superficial electroquímica, resistencia, capacitancia y estabilidad) y (ii) sean compatibles con la técnica de procesado de banda continua a velocidad relativamente alta.
Para que una composición de tinta sea compatible con técnicas de procesado de banda continua de alta velocidad, la composición de tinta debe poder secarse en una duración de secado (tiempo) que no limite la velocidad del proceso de banda continua (por ejemplo, una duración de secado corta en el intervalo de 30 segundos a 60 segundos). Dicha duración de secado corta requiere condiciones de secado más estrictas (rigurosas) (por ejemplo, el uso de aire a 140ºC a una velocidad de 60 m^{3}/minuto) que un proceso discontinuo convencional. Desafortunadamente, cuando se usan dichas condiciones estrictas de secado, hay una tendencia a que la superficie de las composiciones de tinta convencional choque y/o que una parte de una composición de tinta convencional que está contacto con un sustrato permanezca sin secar. Además, la combinación de condiciones de secado agresivas y composiciones de tinta convencionales puede dar como resultado la formación de un electrodo (por ejemplo un electro de carbono) con características electroquímicas indeseables. Por lo tanto, las composiciones de tinta convencionales típicamente requieren el uso de condiciones de secado relativamente lentas y una duración de secado relativamente larga (por ejemplo aproximadamente 15 o más minutos).
Inesperadamente se ha determinado que las composiciones de tinta usadas en la presente invención, que incluyen grafito, negro de humo, una resina y uno o más disolventes orgánicos, son particularmente útiles en la fabricación de detectores electroquímicos. Las composiciones de tinta usadas en la presente invención proporcionan un electrodo impreso de un detector electroquímico fabricado que posee características electroquímicas y físicas beneficiosas. Las composiciones de tinta son compatibles también con técnicas de procesado de banda continuas de velocidad relativamente alta. Esta compatibilidad se debe a la conductividad relativamente alta de las composiciones de tinta que permite una película impresa más fina (es decir, electrodo impreso). Además, se postula sin limitarse que el electrodo impreso se seca fácilmente debido a su naturaleza fina y al uso de una composición de tinta que incluye al menos un disolvente y un punto de ebullición apropiado.
Los porcentajes de grafito, negro de humo y resina de las composiciones de tinta usadas en la presente invención se predeterminan de manera que una proporción en peso de grafito a negro de humo está en el intervalo de 4:1 a 1:4 y una proporción en peso de la suma de grafito y negro de carbono a resinas en el intervalo de 10:1 a 1:1. Los factores que pueden influir en la optimización de las proporciones mencionadas anteriormente son el área superficial electroquímica resultante, el sobre-potencial para oxidación de un mediador rédox, así como la estabilidad, resistencia y capacitancia de una película de carbono impresa (por ejemplo electrodo de carbono).
Se prevé que las composiciones de tinta usadas en la presente invención pueden usarse para fabricar películas de carbono que sirven como electrodos de detector electroquímico. Dichas películas de carbono pueden usarse en un biodetector de glucosa electroquímico, en el que se mide una corriente a un potencial constante y la magnitud de la corriente medida es indicativa de la concentración de glucosa. La corriente resultante puede calibrarse linealmente para dar como salida una concentración de glucosa precisa. Un método de calibrado de biodetectores de glucosa electroquímicos es definir códigos de calibrado múltiples dentro de un espaciado de calibrado, en el que un código de calibrado particular está asociado con una pendiente discreta y un par de ordenadas en el origen. Para un lote particular de detectores electroquímicos, una salida de corriente medida puede transformarse matemáticamente en una concentración de glucosa precisa restando un valor de ordenada en el origen de una salida de corriente medida y después dividiendo por el valor de la pendiente.
Debe observarse que la salida de corriente medida, los valores de pendiente y de ordenada en el origen pueden verse influidos por el área superficial electroquímica, el sobre-potencial para oxidar un mediador rédox, así como la estabilidad, resistencia y capacitancia de la película de carbono que sirve como electrodo del detector electroquímico. Por lo tanto, la proporción en peso de grafito a negro de humo y la proporción en peso de la suma de grafito y negro de humo a resina pueden optimizarse para proporcionar un intervalo deseado de pendientes y ordenadas en el origen.
Cualquier grafito y negro de carbono adecuado conocido por un especialista en la técnica puede emplearse en las composiciones de tinta usadas en la presente invención. En este aspecto, el negro de humo con un área superficial de por ejemplo 20 a 1000 m^{2}/g generalmente es adecuado en términos de proporcionar una conductividad requerida. En general, la conductividad del negro de humo aumenta con su área superficial y un negro de humo de conductividad relativamente alta puede ser beneficioso en términos de proporcionar características electroquímicas deseables. Otras características del negro de humo que son deseables para usar en la presente invención son una alta conductividad, un bajo contenido de azufre, una baja contaminación iónica y una fácil dispersabilidad. Los negros de humo adecuados incluyen, aunque sin limitación negro de humo Vulcan XC-72 (disponible en Cabot) y negro de humo Conductex 975B (disponible en Sevalco). Otros tipos de carbono de negro de humo que pueden ser adecuados para la presente invención son Perlas Negras (disponible en Cabot), Elftex (disponible en Cabot), Mogul (disponible en Cabot), Monarch (disponible en Cabot), Emperor (disponible en Cabot), Regal (disponible en Cabot), United (disponible en Cabot), y Sterling (disponible en Cabot), Ketjen Black International Company (disponible en Ketjen Black), Negro de Humo Conductor Mitsubishi (disponible en Mitsubishi Chemical), Shawinigan Black (disponible en Chevron Phillips Chemical Company LP) y Conductex® (disponible en Columbian Chemical Company). Los grafitos adecuados incluyen, aunque sin limitación, carbono Timex KS15 (disponible en G&S Inorganic). El tamaño de partícula de grafito puede estar, por ejemplo, entre 5 y 500 \mum, aunque más preferiblemente puede ser de 15 \mum. Otros tipo de grafito que pueden ser adecuados para la presente invención son Timrex KS6 a Timrex KS500 donde el número que sigue al término KS representa el tamaño de partícula en unidades micrométricas. Otras características del grafito que son deseables para usar en la presente invención son una alta conductividad, un bajo contenido de cenizas, un bajo contenido de azufre y un bajo contenido de impurezas inorgánicas.
En general, el área superficial del grafito es mucho menor que el área superficial del negro de carbono debido a la naturaleza no porosa del grafito. Por ejemplo, el área superficial de Timrex KS 15 es de aproximadamente 12 m^{2}/g. Se teoriza sin limitación que el uso de grafito en las composiciones de tinta de acuerdo con la presente invención potencia las propiedades de transferencia de electrones de electrodos fabricados usando las composiciones de tinta. Sin embargo, un porcentaje en peso optimizado de negro de humo es necesario en la composición de tinta para aumentar la conductividad global de la composición de tinta. De otra manera, el uso de grafito solo daría como resultado una película que tiene una resistencia de electrodo muy alta.
El área superficial electroquímica de un electro de carbono puede representar la porción del electrodo de carbono que puede contribuir a la oxidación del mediador. El grafito, la resina, y el negro de humo pueden tener grados variables de conductividad, y de esta manera influir en la proporción del área geométrica del electrodo que puede participar en la oxidación de un mediador. El área del electrodo geométrico representa el área de un electrodo de carbono que se expone a una muestra líquida. Como el material de electrodo (es decir, como una composición de tinta usada para fabricar un electrodo) puede tener una resina aislante en su interior, el área electroquímica puede ser más pequeña que el área geométrica. En general, la corriente de salida de un biodetector de glucosa es directamente proporcional al área superficial electroquímica. Por lo tanto, las variaciones en el área superficial electroquímica pueden influir en la pendiente y en la ordenada en el origen del biodetector de glucosa.
La estabilidad de un electrodo de carbono es importante en el diseño de biodetectores de glucosa robustos que son útiles para usuarios diabéticos. En general, la estabilidad de un electrodo de carbono puede optimizarse eligiendo una resina apropiada y asegurando que se retira suficiente disolvente del electrodo de carbono durante el secado. Es posible que el electrodo de carbono secado insuficientemente pueda desgasificar el disolvente durante su almacenamiento y provocar de esta manera un cambio en el rendimiento del biodetector de glucosa resultante. Adicionalmente, la estabili-
dad del electrodo de carbono puede influir en la pendiente y en la ordenada en el origen del biodetector de glucosa.
La resistencia y capacitancia son propiedades intrínsecas de un electrodo de carbono y son fuertemente dependientes de las proporciones de negro de humo, grafito y resina dentro del electrodo de carbono. Por ejemplo, la resistencia del electrodo de carbono aumentará cuando se use una mayor proporción de resina o grafito en la formulación del electrodo. La resistencia de un electrodo puede influir en la corriente electroquímica de un biodetector de glucosa debido a la caída IR descompensada entre un electrodo de referencia y un electrodo de trabajo. La capacitancia de un electrodo dependerá de la capacidad de formación de una doble capa iónica en una interfaz electrodo/líquido. La formación de dicha doble capa iónica influirá en la magnitud de la corriente medida. Es probable que ciertas proporciones de negro de humo, grafito y resina potencien la capacidad de formación de la doble capa iónica. Por lo tanto, la resistencia y capacitancia de un electrodo de carbono puede influir en la pendiente y en la ordenada en el origen de un biodetector de glucosa.
Con respecto a un detector electroquímico de un sistema de medida de glucosa que incluye un electrodo de trabajo, es deseable que se aplique un potencial relativamente bajo al electrodo de trabajo del detector para minimizar los efectos de las interferencias oxidables que a menudo son endógenas a las muestras fisiológicas. Para conseguir dicho potencial relativamente bajo, es beneficioso que el material del que está formado el electrodo de trabajo permita la oxidación de ferrocianuro (u otro mediador rédox) al menor potencial posible. Esto puede conseguirse por ejemplo minimizando la energía de activación necesaria para la transferencia de electrones entre el electrodo de trabajo y el ferrocianuro (u otro mediador rédox). Respecto a esto, se ha determinado que la proporción de grafito a negro de humo es crítica para definir (por ejemplo minimizar) el sobre-potencial requerido para la oxidación de un mediador rédox reducido tal como por ejemplo, ferrocianuro, mediante un electrodo del detector electroquímico.
Por la razón anterior, las composiciones de tinta usadas en la presente invención tienen una proporción de grafito a negro de humo que está en el intervalo de 4:1 a 1:4. Adicionalmente, se ha determinado que una proporción particularmente beneficiosa de grafito a negro de humo en términos de definición de sobre-potencial es 2,62:1. Se ha determinado también que la proporción de la suma de grafito y negro de humo a resina influye también en el sobre-potencial para oxidar un mediador rédox reducido tal como por ejemplo ferrocianuro. Y es por esa razón que la proporción de la suma de grafito y negro de humo a resina está en el intervalo de 10:1 a 1:1, siendo una proporción particularmente beneficiosa 2,9:1.
La resina empleada en las composiciones de tinta usadas en la presente invención puede ser cualquier resina adecuada que conoce un especialista en la técnica incluyendo, aunque sin limitación, terpolímeros que comprenden cloruro de vinilo, acetato de vinilo y alcohol vinílico. Uno de dichos terpolímeros es una resina VAGH disponible en Union Carbide. La resina se emplea en la composición de tinta como agente aglutinante y para ayudar a adherir el negro de humo y el grafito a un sustrato (tal como un sustrato de banda) durante la fabricación de un detector electroquímico. Adicionalmente, resinas tales como VAGH proporcionarán flexibilidad a la película impresa, lo que es especialmente útil en procesos basados en banda continua en los que las películas impresas deben ser estables cuando se devanan en un formato de rollo.
El al menos un disolvente que se incluye en la composiciones de tinta usadas en la presente invención es un disolvente en el que la resina es soluble y que tiene por ejemplo un punto de ebullición en el intervalo de 120ºC a 250ºC. Es deseable que el punto de ebullición no sea menor de 120ºC para asegurar que el burbujeo rápido no ocurre en una película de composición de tinta impresa cuando la película se expone a una temperatura de secado de 140ºC. Dicho burbujeo rápido durante el proceso de secado puede provocar que las películas impresas (es decir, electrodos impresos, tengan una superficie rugosa que puede ser indeseable). Si el punto de ebullición de un disolvente es mayor de 250ºC, hay riesgo de que la composición de tinta no se seque suficientemente cuando se expone por ejemplo a una temperatura de secado de 140ºC y a un flujo de aire de 60 m^{3}/minuto para una duración en el intervalo de aproximadamente 30 segundos a 60 segundos.
Los disolventes adecuados incluyen por ejemplo una combinación de metoxi propoxi propanol (bis(2-metoxipropil éter), isoforona (3,5,5-trimetil-2-ciclohexeno-1-ona) y diacetona alcohol (4-hidroxi-4-metil-2-pentanona). Debe observarse que una combinación de al menos dos disolventes puede ser particularmente beneficiosa debido a una posible disminución en el punto de ebullición de la mezcla de disolvente agregado, es decir, se forma una mezcla azeotrópica. El uso de isoforona sola puede proporcionar una composición de tinta de carbono con propiedades eléctricas favorables. Sin embargo, la combinación de isoforona con metoxi propoxi propanol y diacetona alcohol puede acelerar el secado de la tinta de carbono. Una vez informado de la presente descripción, un especialista en la técnica puede elegir otros disolventes adecuados con propiedades secantes que sean apropiados para diversas condiciones de secado.
Las composiciones de tinta usadas en la presente invención tienen diversas propiedades beneficiosas incluyendo que son de secado rápido mientras que permiten la fabricación de un electrodo con propiedades físicas y electroquímicas deseables. Las composiciones de tinta pueden secarse rápidamente usando condiciones relativamente estrictas y, por lo tanto, son compatibles con técnicas de procesado basadas en banda continua de alta velocidad. Además, las composiciones de tinta permiten también la fabricación de electrodos de carbono muy conductores incluso cuando se emplea un recubrimiento relativamente fino (por ejemplo un recubrimiento con un espesor en el intervalo de 5 \mum a 20 \mum, por ejemplo de 10 \mum) de la composición de tinta. Adicionalmente, las composiciones de tinta son de baja toxicidad, se unen bien a las capas de sustrato (y a las capas aislantes), poseen una buena calidad de impresión y una larga vida de tamiz (es decir, la composición de tinta no solidifica cuando se usa durante un largo periodo en serigrafía), y son de bajo coste.
La tinta conductora adecuada que puede usarse incluye, aunque sin limitación, carbono con partículas metálicas, plata/cloruro de plata, tintas imprimibles conductoras basadas en oro, en paladio.
Las composiciones de tinta usadas en la presente invención pueden prepararse usando cualquier técnica de preparación de tinta adecuada incluyendo técnicas que son bien conocidas por los especialistas en la técnica. En una realización de la invención, el porcentaje en peso de sólidos está en el intervalo del 36 al 44% y el porcentaje en peso de disolvente está en el intervalo del 56 al 64%. Un factor que ayuda a controlar la calidad y el espesor de una composición de tinta es la viscosidad. Debe observase que el porcentaje en peso de los sólidos influye en la viscosidad de la tinta. En una realización de la presente invención, la composición de tinta tiene una viscosidad entre 10 y 25 Pascales segundos a 50 RPM y entre 21 a 43 Pascales segundos a 10 RPM (25ºC). Experimentalmente, se descubrió que las tintas con un porcentaje en peso de sólidos en el intervalo del 36% al 44% dieron como resultado biodetectores de glucosa que tenían una curva de calibrado relativamente constante al preparar biodetectores de glucosa usando dichas tintas (véase el siguiente gráfico). Es posible que las pendientes de calibrado más robustas fueran un resultado de un espesor de electrodo más uniforme dando como resultado una viscosidad optimizada.
La tinta de carbono puede prepararse por ejemplo disolviendo en primer lugar 9,65 g de VAGH en un disolvente en orgánico preparado con 46,53 g de metoxi propoxi propanol, 7,90 g de isoforona y 7,89 g de diacetona alcohol en un recipiente cerrado. A continuación, se añaden 7,74 g de negro de carbono a la mezcla y después se mezcla en el recipiente cerrado. Después se añaden 20,29 g de grafito a la mezcla seguido de mezcla en el recipiente cerrado. Para asegurar una homogeneización suficiente, se realiza una molienda de triple rodillo de la mezcla seguido de mezcla adicional.
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Otra realización de una composición de tinta para usar en la fabricación de detectores electroquímicos de acuerdo con la presente invención incluye (i) entre aproximadamente el 17 y el 21% en peso de grafito; (ii) entre aproximadamente el 6,5 y el 8,0% en peso de negro de humo; (iii) entre aproximadamente el 12,4 y el 15,2% en peso de una resina terpolimérica que incluye cloruro de vinilo, acetato de vinilo y alcohol vinílico; y (iv) entre aproximadamente el 55,8 al 64,1% en peso de una mezcla disolvente que incluye isoforona, diacetona alcohol y metoxi propoxi propanol.
La composición de tinta puede emplearse en la fabricación de detectores electroquímicos mediante diversos procesos incluyendo, aunque sin limitación, los descritos en la Solicitud de Patente Provisional Nº 60/436.683. En este aspecto y haciendo referencia a la Figura 23, un proceso 2300 para la fabricación de un detector electroquímico incluye transportar una banda de sustrato pasando al menos una estación de impresión (como se muestra en la etapa 2310) e imprimir al menos un electrodo del detector electroquímico sobre la banda de sustrato en la estación o estaciones de impresión. La impresión se realiza aplicando una composición de tinta de acuerdo con la presente invención como se ha descrito anteriormente al sustrato, como se indica en la etapa 2320. Como se ilustra en la etapa 2330, el proceso 2300 incluye también una etapa de secado de la composición de tinta que se ha aplicado al sustrato a una temperatura de aproximadamente 140ºC con un flujo de aire de 60 m^{3}/minuto. En una realización de la invención, la velocidad de la banda de sustrato puede ser de 10 m/minuto.
Una vez informado de la presente descripción, un especialista en la técnica reconocerá que los procesos de acuerdo con la presente invención incluyendo el proceso 2300 pueden realizarse usando métodos descritos en la solicitud de Patente de Provisional Nº 60/436.683.
En una realización de la presente invención, antes del proceso de impresión con carbono e inmediatamente después del secado, el sustrato 242 se hace pasar sobre un primer rodillo refrigerado 212 que está diseñado para enfriar rápidamente el sustrato 242 a una temperatura predeterminada, típicamente temperatura ambiente (aproximadamente 18-21ºC y típicamente 19,95ºC +/- 0,5ºC). En una realización del proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención la superficie del primer rodillo refrigerado 212 está a aproximadamente 18ºC. El primer rodillo refrigerado 212 puede refrigerarse a una temperatura apropiada usando por ejemplo, agua refrigerada de la fábrica a aproximadamente 7ºC. La temperatura del rodillo puede controlarse controlando el caudal y/o la temperatura del agua refrigerada de la fábrica. Después de que los patrones de carbono impresos se depositen en el proceso de impresión, el sustrato 242 se hace pasar sobre el segundo rodillo refrigerado 218. Reducir la temperatura del sustrato 242 y mantener la temperatura del sustrato 242 es beneficioso porque las temperaturas de refrigeración reducen la probabilidad de que la tinta se seque sobre los tamices durante la impresión creando bloques en la mallas. El uso de rodillos refrigerados en un proceso de fabricación de acuerdo con la presente invención es beneficioso también porque reduce la cantidad de estiramiento en el sustrato 242, reduciendo los problemas de registro y necesidad de modificar el proceso sobre la marcha para compensar dichos problemas.
En una realización, la temperatura de los rodillos refrigerados se controla dinámicamente mediante una medida con bucle de retroalimentación de la temperatura del rodillo refrigerado y controlando el flujo/temperatura del agua. Otros métodos de refrigerar los rodillos pueden preverlos los especialistas en la técnica a partir de las realizaciones descritas en este documento, por ejemplo, unidades de refrigeración eléctricas.
En un proceso de acuerdo con la presente invención, la sección 4 del proceso de fabricación de banda es donde tiene lugar la impresión de aislamiento. En la sección 4, el material gráfico de aislamiento para los detectores electroquímicos fabricados de acuerdo con la presente invención se imprime utilizando serigrafía utilizando un tamiz generalmente plano. Los componentes básicos de la estación de impresión de aislamiento 104 se ilustran en las Figura 6 y 7. En particular, una estación de impresión adecuada de acuerdo con la presente invención incluye un tamiz 301, un rodillo de impresión inferior 303, un rodillo de impresión 600, una paleta de inundación 603, un contenedor del rodillo exprimidor 605, y un rodillo exprimidor 606. En la estación de impresión de aislamiento 104, el rodillo de impresión 600 es el tercer rodillo de impresión 221.
En un proceso de ciclo de inundación de acuerdo con la presente invención, el tamiz 301 se carga con tinta 604 moviendo el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303, en la primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en la segunda dirección 607 opuesta a la primera dirección 608 del sustrato 242 para el ciclo de inundación donde la tinta 604 se carga sobre el tamiz 301.
En un proceso de ciclo de impresión posterior de acuerdo con la presente invención, como se ilustra en la Figura 7, el rodillo exprimidor 606 transfiere la tinta 604 a través del tamiz 301 y sobre el sustrato 242. Durante el ciclo de impresión, el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303, se mueven todos en la segunda dirección 607 que es opuesta al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en la primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242 para el ciclo de impresión donde la tinta 604 se empuja a través del tamiz 301 y se deposita sobre el sustrato 242. Una realización del mecanismo de serigrafía se describe con más detalle en la Patente de Estados Unidos expedida Nº 4.245.554.
En la serigrafía plana móvil, durante la impresión un tamiz generalmente plano tiene un componente de su movimiento que es en la misma dirección y aproximadamente a la misma velocidad que la del sustrato. Típicamente en cada una de las estaciones de impresión, el tamiz sustancialmente plano forma un ángulo agudo (A en la Figura 6) respecto al sustrato cuando el tamiz y el sustrato se mueven desde la posición de impresión (adyacente al rodillo de impresión 200 en la Figura 6). Variando la velocidad relativa del sustrato y el tamiz varía el tamaño de la imagen impresa en la dirección de desplazamiento del sustrato, es decir, la dirección X.
El tamiz de plantilla usado en cada una de las estaciones de impresión está compuesto típicamente por una malla de poliéster o acero deformable de forma elástica estirado y unido a un marco rígido. Una realización usa un tamiz de poliéster suministrado por DEK Machinery, Weymouth, UK. La malla está recubierta con un recubrimiento sensible a UV y junto con una película positiva el tamiz se expone a una fuente de luz UV, se desarrolla y se seca de manera que el recubrimiento se seca sobre el tamiz para formar un negativo de la imagen de material gráfico deseado. Con ayuda de un rodillo exprimidor, se hace pasar la tinta a través de las áreas abiertas de la plantilla y sobre el sustrato (dando una imagen positiva formada por la tinta sobre el sustrato). El marco proporciona un medio para montar la malla y soportar las fuerzas impuestas por la malla estirada con una distorsión mínima y soportando las fuerzas adicionales producidas durante la impresión.
En particular, en la estación de impresión de aislamiento 104, la tinta en cuestión es una tinta de aislamiento. Un ejemplo de una tinta de aislamiento adecuada se muestra a continuación en este documento. En esta realización de la presente invención el tamiz 301 se inunda con tinta 604 antes de usar el rodillo exprimidor 606 para transferir la tinta 604 a través del tamiz y sobre el sustrato 242. El material gráfico de aislamiento impreso depositado sobre el sustrato 242 se seca después usando por ejemplo aire caliente a 140ºC dirigido sobre la superficie impresa del sustrato usando cuatro bancos de secado diferentes dentro de la segunda zona de secado 224, que se ilustra con más detalle en la Figura 13. Un ejemplo de una tinta adecuada para usar en la estación de impresión de aislamiento en un proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención es tinta Ercon E6110-116 Jet Black Insulayer que puede adquirirse en Ercon, Inc. En una realización de la invención, el material gráfico aislante se registra al material gráfico de carbono en la dirección X (a lo largo de la máquina) y la dirección Y (a través de la máquina) utilizando las técnicas descritas en este documento. Pueden utilizarse otros tipos de tinta aislante como entenderán los especialistas en la técnica a partir de la descripción en este documento. Adicionalmente, pueden usarse diferentes capas o diferentes órdenes de capas para proporcionar un orden diferente de capas y por lo tanto una construcción diferente en los detectores electroquímicos producidos.
En una realización de la presente invención, antes del proceso de impresión de aislamiento inmediatamente después del secado, el sustrato 242, que incluye carbono impreso y patrones de aislamiento, se hace pasar sobre el tercer rodillo refrigerado 219 que se diseña para enfriar rápidamente el sustrato 242 a una temperatura predeterminada, típicamente a temperatura ambiente (aproximadamente 17-21ºC y típicamente 19,5ºC +/- 0,5ºC). En una realización del proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención, la temperatura superficial del tercer rodillo refrigerado es de aproximadamente 18ºC. El tercer rodillo refrigerado 219 puede refrigerarse a una temperatura apropiada usando por ejemplo agua refrigerada de la fábrica a aproximadamente 7ºC. Reducir la temperatura del sustrato 242 y mantener la temperatura del sustrato 242 es beneficioso porque las temperaturas de refrigeración reducen la probabilidad de que la tinta se seque sobre los tamices durante la impresión creando bloques en la mallas. El uso de rodillos refrigerados en un proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención es beneficioso también porque reduce la cantidad de estiramiento del sustrato 242, reduciendo los problemas de registro y la necesidad de modificar el proceso sobre la marcha para compensar dichos problemas.
En un proceso de acuerdo con la presente invención, la sección 5 del proceso de fabricación de banda es donde tiene lugar la primera impresión enzimática. En la sección 5, el material gráfico de tinta enzimática para los detectores electroquímicos fabricados de acuerdo con la presente invención se imprime utilizando serigrafía y un tamiz móvil generalmente plano como se ha descrito anteriormente en este documento. Los componentes básicos de la primera estación de impresión enzimática 105 se ilustran en las Figuras 6 y 7. En particular, una estación de impresión adecuada de acuerdo con la presente invención incluye un tamiz 301, un rodillo de impresión inferior 303, un rodillo de impresión 600, una paleta de inundación 603, un contenedor del rodillo exprimidor 605 y un rodillo exprimidor 606. En la primera estación de impresión enzimática 105, el rodillo de impresión 600 es el cuarto rodillo de impresión 227.
En un proceso de ciclo de inundación de acuerdo con la presente invención, el tamiz 301 se carga con tinta 604 moviendo el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303, en la primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en la segunda dirección 607 opuesta a la primera dirección 608 del sustrato 242 para el ciclo de inundación en el que la tinta 604 se carga sobre el tamiz 301.
En un proceso de ciclo de impresión posterior de acuerdo con la presente invención, como se ilustra en la Figura 7, durante el ciclo de impresión, el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303 se mueven todos en la segunda dirección 607 que es opuesta al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en la primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242 para el ciclo de impresión donde la tinta 604 se empuja a través del tamiz 301 y se deposita sobre el sustrato 242. Una realización del mecanismo de serigrafía se describe con más detalle en la Patente de Estados Unidos expedida Nº 4.245.554.
En particular, en la primera estación de impresión enzimática 105, la tinta en cuestión es una tinta enzimática. Un ejemplo de una tinta enzimática adecuada se muestra a continuación en este documento. En esta realización de la presente invención, el tamiz 301 se inunda con tinta 604 antes de usar el rodillo exprimidor 606 para transferir la tinta 604 a través del tamiz y sobre el sustrato 242. El material gráfico enzimático impreso depositado sobre el sustrato 242 se seca después usando por ejemplo aire caliente a 50ºC dirigido sobre la superficie impresa del sustrato usando dos bancos de secado separados dentro de la tercera zona de secado 230, que se ilustra con más detalle en la Figura 14. Un ejemplo de una tinta adecuada para usar en la primera estación de impresión 105 es un proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención como se resume en la Tabla 2.
TABLA 2
2 
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En una realización de la presente invención, después del proceso de impresión de aislamiento e inmediatamente después del secado, el sustrato 242, incluyendo carbono impreso y patrones de aislamiento, se hace pasar sobre un cuarto rodillo refrigerado 225 que está diseñado para refrigerar rápidamente el sustrato 242 a una temperatura predeterminada, típicamente temperatura ambiente (aproximadamente 17-21ºC y típicamente 19,5ºC +/- 0,5ºC). En una realización del proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención la superficie del cuarto rodillo refrigerado 225 es de aproximadamente 18ºC. El cuarto rodillo refrigerado 225 puede refrigerarse a una temperatura apropiada usando por ejemplo agua refrigerada de la fábrica a aproximadamente 7ºC. Reducir la temperatura del sustrato 242 y mantener la temperatura del sustrato 242 es beneficioso porque las temperaturas de refrigeración reducen la probabilidad de que la tinta se seque sobre los tamices durante la impresión creando bloques en la mallas. El uso de rodillos refrigerados en un proceso de fabricación de acuerdo con la presente invención es beneficioso también porque reduce la cantidad de estiramiento en el sustrato 242, reduciendo los problemas de registro y necesidad de modificar el proceso sobre la marcha para compensar dichos problemas.
Adicionalmente, debido al alto contenido de agua de la tinta enzimática y el flujo de aire debido al movimiento del tamiz, es crucial asegurar que la tinta enzimática no se seca en el tamiz. El flujo de aire relativo encontrado por el tamiz en movimiento seca la tinta sobre el tamiz de una manera que no se observa normalmente en impresoras de tamiz de lecho plano (tal como impresora de lecho plano Thieme) ya que el propio tamiz no se mueve dentro de la máquina, a diferencia de en la presente invención. Así como el rodillo refrigerado alivia esto asegurando que el sustrato se enfría a aproximadamente 18ºC antes de encontrar la etapa de serigrafía enzimática, el tamiz cargado con la tinta enzimática se humidifica durante la impresión. En una realización, la humidificación es sustancialmente continua. Puede haber humidificación del tamiz por el lado superior, por el lado inferior y/o por el lateral y de hecho pueden proporcionarse los tres. Un montaje de tubería proporciona una corriente sustancialmente constante de aire humidificado por encima, por debajo y por los laterales del tamiz respectivamente, asegurando que el contenido de agua de la tinta se mantiene a un nivel constante. Una disposición adecuada para proporcionar humidificación a la parte superior, inferior y/o lateral del tamiz de acuerdo con la presente invención se ilustra en las Figuras 3, 4 y 5. La cantidad y disposición de los medios de humidificación (típicamente tuberías que llevan aire humidificado) dependerá entre otras cosas de la cantidad de humidificación necesaria, el contenido de agua de la tinta, la humedad y temperatura del aire circundante, la temperatura del sustrato según se aproxima a la estación de impresión enzimática, la temperatura del rodillo de impresión, el tamaño del tamiz y la exposición del tamiz a los alrededores (aire no humidificado). En una realización una tubería 304, que comprende una o más filas de orificios 400, suministra aire humidificado a través de todo el lado inferior del tamiz durante una carrera del tamiz hacia atrás y hacia delante. Las tuberías (no mostradas) por encima y en el lado del operador de la máquina suministran flujos de aire humidificado 300 y 304 (véase la
Figura 4).
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Típicamente toda la tinta enzimática necesaria para este proceso de impresión se sitúa sobre el tamiz en o antes del comienzo del proceso de impresión. Como la tinta enzimática está compuesta por una gran parte de agua, típicamente entre el 55 y 65% en peso, más típicamente aproximadamente el 60% en peso, la tinta puede secarse durante el tiempo del proceso. Este riesgo puede aliviarse proporcionando humidificación alrededor del tamiz cargado con la tinta enzimática. Como alternativa, o más típicamente además el sustrato puede refrigerarse antes de encontrarse con la enzima (o de hecho) en cualquier estación de impresión usando rodillos refrigerados como se ha descrito en este documento. Típicamente la temperatura del sustrato se controla para que sea menor de o igual a la temperatura de la sala. Sin embargo, la temperatura del sustrato se mantiene por debajo del punto de rocío para la atmósfera en la sala. Si la sala está a una humedad del 60% entonces el punto de rocío puede ser de 15ºC. Si la temperatura del sustrato cae por debajo de esto entonces la condensación puede ocurrir sobre el sustrato comprometiendo potencialmente cualquier proceso de impresión posterior especialmente cualquier proceso de impresión posterior con tinta soluble en agua tal como tinta enzimática. El control de la temperatura del sustrato, por ejemplo entre los límites de temperatura ambiente y el punto de rocío, puede ser importante por lo tanto para un proceso de impresión exitoso. El control de la temperatura de y/o el tiempo que pasa sobre los rodillos refrigerados 212, 219, 225 y 231 es importante para controlar la temperatura del sustrato. Un bucle de control de retroalimentación puede usarse para medir la temperatura del sustrato por ejemplo respecto a la temperatura ambiente y/o punto de rocío (dada la humedad de la sala) para controlar la temperatura de los rodillos refrigerados y la temperatura del sustrato según deja el rodillo y se aproxima a la siguiente estación de impresión.
La Figura 2C es un diagrama esquemático que representa la sección 6 y la sección 7 de un proceso de impresión de banda de acuerdo con la presente invención. En la Figura 2C, la sección 6 es la segunda estación de impresión enzimática 106. La segunda estación de impresión enzimática 106 incluye el quinto rodillo refrigerado 231, el quinto acumulador 232, el quinto rodillo de impresión 233, y el cuarto detector de visualización 234, el quinto rodillo conductor 235, la quinta zona de secado 236, el sistema de registro Y 237 y el rodillo de presión de salida 238. En la realización de la invención ilustrada en la Figura 2C, la sección 7 es la unidad de devanado 107. La unidad de devanado 107 incluye un mecanismo de dirección 239, el primer árbol de devanado 240 y el segundo árbol de devanado
241.
En un proceso de acuerdo con la presente invención, la sección 6 del proceso de fabricación de banda es donde tiene lugar la segunda impresión enzimática. En la sección 6, el material gráfico de tinta enzimática para los detectores electroquímicos fabricados de acuerdo con la presente invención se imprime utilizando serigrafía. El propósito de aplicar 2 recubrimientos de la tinta enzimática es asegurar un recubrimiento completo de los electrodos de carbono y de esta manera los electrodos son sustancialmente uniformes y están libres de huecos. Los componentes básicos de la segunda estación de impresión enzimática 106 se ilustran en las Figuras 6 y 7. En particular, una estación de impresión adecuada de acuerdo con la presente invención incluye un tamiz 301, un rodillo de impresión inferior 303, un rodillo de impresión 600, una paleta de inundación 603, un contenedor del rodillo exprimidor 605 y un rodillo exprimidor 606. En la segunda estación de impresión enzimática 106, el rodillo de impresión 600 es el quinto rodillo de impresión 233.
En un proceso de ciclo de inundación de acuerdo con la presente invención, el tamiz 301 se carga con tinta 604 moviendo el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303 en la primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve en la segunda dirección 607 opuesta a la primera dirección 608 del sustrato 242 durante el ciclo de inundación donde la tinta 604 se carga sobre el tamiz 301.
Un proceso de ciclo de impresión posterior de acuerdo con la presente invención, como se ilustra en la Figura 7, el rodillo exprimidor 606 transfiere tintas 604 a través del tamiz 301 y sobre el sustrato 242. Durante el ciclo de impresión, el rodillo exprimidor 606, la paleta de inundación 603, el rodillo de impresión 600 y el rodillo de impresión inferior 303 se mueven todos en la segunda dirección 607 que es opuesta al movimiento de la banda del sustrato 242. El tamiz 301 se mueve una primera dirección 608 que corresponde al movimiento de la banda del sustrato 242 para el ciclo de impresión en el que la tinta 604 se empuja a través del tamiz 301 y se deposita sobre el sustrato 242. Una realización del mecanismo de serigrafía se describe con más detalle en la Patente de Estados Unidos Nº expedida Nº 4.245.554.
En particular, en la segunda estación de impresión enzimática 106 la tinta en cuestión es una tinta enzimática, en esta realización de la presente invención, el tamiz 301 se inunda con tinta 604 antes de usar el rodillo exprimidor 606 para transferir la tinta 604 a través del tamiz y sobre el sustrato 242. El material gráfico enzimático impreso depositado sobre el sustrato 242 se seca después usando por ejemplo aire caliente a 50ºC dirigido sobre la superficie impresa del sustrato usando dos bancos de secado separados dentro de una cuarta de secado 236, que se ilustra con más detalle en la Figura 15. Un ejemplo de una tinta adecuada para usar en la segunda estación de impresión enzimática 106 es la misma que la tinta enzimática usada en la primera zona de impresión enzimática que se describe en la Tabla 2 mencionada anteriormente.
En una realización de la presente invención, después del segundo proceso de impresión enzimático inmediatamente después del secado, el sustrato 242 incluyendo carbono impreso, aislamiento y patrones de tinta enzimática se hace pasar sobre el quinto rodillo refrigerado 231 que está diseñado para refrigerar rápidamente el sustrato 242 a una temperatura predeterminada. En una realización del proceso de fabricación de banda de acuerdo con la presente invención la superficie del quinto rodillo refrigerado 231 es de aproximadamente 18ºC. El quinto rodillo refrigerado 231 puede refrigerarse a una temperatura apropiada usando por ejemplo agua refrigerada de la fábrica a aproximadamente 7ºC. Reducir la temperatura del sustrato 242 y mantener la temperatura del sustrato 242 es beneficioso porque las temperaturas de refrigeración reducen la probabilidad de que la tinta se seque sobre los tamices durante la impresión creando bloques en la mallas. El uso de rodillos refrigerados en un proceso de fabricación de acuerdo con la presente invención es beneficioso también porque reduce la cantidad de estiramiento en el sustrato 242, reduciendo los problemas de registro y necesidad de modificar el proceso sobre la marcha para compensar dichos problemas.
Adicionalmente, debido al alto contenido de agua de la tinta enzimática y el flujo de aire debido al movimiento del tamiz es crucial asegurar que la tinta enzimática no se seca dentro del tamiz. Así como el rodillo refrigerado alivia esto asegurando que el sustrato está refrigerado a 18ºC antes de entrar en la etapa de serigrafía enzimática, hay también humidificación por el lado superior y/o inferior y/o lateral del tamiz, que puede proporcionar una corriente de aire humidificado por enzima y por debajo del tamiz, asegurando que se mantiene el contenido de agua de la tinta a un nivel constante. Típicamente el aire humidificado fluye constantemente sobre el tamiz. Una disposición adecuada para proporcionar humidificación en la parte superior e inferior del tamiz de acuerdo con la presente invención se ilustra en la Figura 3.
La segunda estación de impresión enzimática 106 puede incluir un rodillo de presión de salida 238, sistema de inspección 237 para inspeccionar el registro, el tercer sistema de registro Y en 237C (no mostrado) y la estación de código de barras (no mostrada). El rodillo de presión de salida 238 ayuda a controlar la tensión del sustrato 242 (específicamente la tensión entre el rodillo de presión de entrada 206 y el rodillo de presión de salida 238). El sustrato 242 se retira de la segunda estación de impresión enzimática 106 a una velocidad constante mediante el rodillo de presión de salida 238. El sistema de registro Y (no mostrado) en las posiciones 237A, 237B y 237C controla el registro Y (es decir, a través de la banda) de cada ciclo de impresión durante la impresión utilizando las primeras marcas de registro Y 2101, las segundas marcas de registro Y 2102, las terceras marcas de registro Y 2103, las cuartas marcas de registro Y 2104 que se ilustran en la Figura 21A. En una realización de la invención, las primeras marcas de registro Y 2101, segundas marcas de registro Y 2102, terceras marcas de registro Y 2103, y cuartas marcas de registro Y 2104 pueden corresponder respectivamente al registro Y de la estación de impresión con carbono 103, estación de impresión de aislamiento 104, primera estación de impresión enzimática 105 y segunda estación de impresión enzimática 106. Cada marca de registro Y comprende dos triángulos que están yuxtapuestos en una orientación que es aproximadamente un rectángulo. En una realización el sistema de registro Y localizado en las posiciones 237A, 237B y 237C puede incrementarse mediante un Eltromat DGC650 de Eltromat Gmbh en Leopoldshöhe,
Alemania.
En una realización de la presente invención, el sistema de inspección 237 puede implementarse usando el sistema de inspección Eltromat Inspection System, número de modelo PC3100 HD, que está disponible en el mercado en Eltromat Gmbh en Leopoldshöhe, Alemania. El sistema de inspección 237 tiene un componente de visualización que inspecciona las marcas de registro ilustradas en las Figuras 17A a 19D y/o en la Figura 20D y puede usarse como herramienta para evaluar si una lámina detectora 2106 debe rechazarse (por ejemplo registrando los resultados de inspección frente a un código de barras en una base de datos).
Las cuestiones de registro en la dimensión Y (que pueden alterarse durante la impresión mediante el sistema de registro (no mostrado) que se localizan en 237A, 237B y 237C y/o que se inspeccionan mediante el sistema de inspección 237 después de completarse todas las etapas de impresión) pueden atribuirse a variaciones en la tensión de la banda o a distorsiones no uniformes al sustrato 242. En una realización de la invención, la estación de código de barras comprende los siguientes componentes disponibles en el mercado de impresora de código de barras (número de modelo a A400 de Domino UK Ltd. en Cambridge, Reino Unido), sistema transversal de código de barras (Scottish Robotic Systems en Perthshire, Scontlad), y lector de código de barras (RVSI Acuity CiMatrix en Canton, MA): La estación de código de barras (no mostrada) etiqueta cada fila de la lámina detectora 2106 con un código de barras bidimensional. Esto proporciona a cada fila de detectores un código identificador único, identificación número de remesa/lote, el número de lámina detectora y el número de fila. La estación de código de barras lee también el código de barras inmediatamente después de la impresión para verificar que el código de barras se ha impreso apropiadamente y proporciona un indicador visual a los operarios de la máquina. El código de barras y la información del proceso de las secciones 2 a 6 se almacena en una base de datos y se usan después para identificar y rechazar/aceptar posteriormente tarjetas para un proceso futuro.
La unidad de devanado 107 está compuesta por ejemplo por un sistema de devanado automático Martin. Esta es la última sección de la máquina y permite el devanado continuo del sustrato 242. La unidad de devanado 107 está compuesta por un primer árbol de devanado 240 y un segundo árbol de devanado 241. El primer árbol de devanado 240 mantiene un rodillo de material de sustrato 242 y empuja continuamente el material desde la segunda estación de impresión enzimática 106. El segundo árbol de devanado 241 mantiene un rollo de repuesto de material, que automáticamente se monta sobre un primer rollo de sustrato 242 en un segundo rollo una vez completado el rodillo de sustrato 242 desde el primer árbol de devanado 240. Este proceso continuo se repite desde el primer árbol de devanado 240 al segundo árbol de devanado 241. Un ayuste provisional, que ocurre mientras el sustrato 242 aún se está moviendo, se usa para permitir el devanado continuo del sustrato 242. El montaje se sitúa directamente sobre el rodillo nuevo del material de sustrato 242 que se imprima con aditivo sensible a presión de doble
cara.
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La Figura 3 es un diagrama esquemático que representa el entorno húmedo alrededor de una quinta y sexta secciones de la impresión de banda. Los componentes básicos usados para proporcionar el medio para humidificar el entorno de impresión de banda se ilustran en la Figura 3 que incluye aire húmedo superior 300, el tamiz 301, aire húmedo inferior 302, rodillo de impresión inferior 303, tubería 304 que comprende múltiples perforaciones 400, sustrato 242 y el cuarto rodillo de impresión 272 o el quinto rodillo de impresión 233. La humidificación y temperatura se ajustan para ensayar y asegurar que las propiedades de la tinta enzimática no cambian en ningún grado significativo con el tiempo durante el ciclo de inundación e impresión y preferiblemente con el tiempo del proceso de impresión. En particular, es deseable que la viscosidad y el contenido de agua de la tinta enzimática no cambien con el tiempo durante el ciclo de inundación y preferiblemente con la vida del proceso de impresión. La tinta enzimática es aproximadamente un 63% agua. Un contenido de agua constante asegura que la cantidad de tinta depositada sobre el sustrato 242 es consistente. Si el contenido de agua de la tinta cambia durante el proceso de impresión, esto puede conducir a variaciones en el espesor de la capa enzimática. Adicionalmente, la pérdida de humedad desde la tinta enzimática conducirá al secado de la enzima sobre el tamiz 301 dando como resultado una mala definición de impresión y una reducción en la cantidad de tinta depositada sobre el sustrato 242. El aire húmedo dentro de cualquiera de la primera estación de impresión enzimática 105 o la segunda estación de impresión enzimática 106 se mantiene entre el 85 y el 95% de humedad relativa. El aire húmedo superior 300 y el aire húmedo inferior 302 se bombean en ambos lados del tamiz 301 para mantener la humedad relativa deseada. Una tubería lateral 305 se dispone en un lado de la banda e introduce aire modificado a la banda por un lado inmediatamente adyacente a las estaciones de impresión enzimática. La naturaleza y tipo de las disposiciones de humidificación pueden variarse para adecuarse al tamaño y forma de la estación de impresión y las necesidades de humidificación de este tipo de tinta a la de la estación de impresión en este entorno. A menudo puede usarse una campana para encerrar el lado superior y/o inferior del tamiz para que pueda suministrarse aire humidificado a la campana directamente adyacente al tamiz y retenerse dentro de las proximidades del tamiz mediante la presencia de la campana. Si la campana se monta en el marco del tamiz superior como típicamente es el caso, la campana puede tener una ranura en la dirección X (la dirección de impresión) para permitir que el rodillo exprimidor se mueva respecto al tamiz durante el ciclo normal de inundación/
impresión.
La Figura 4 es una vista inferior que representa el entorno húmedo alrededor de una quinta y sexta secciones de la impresión de banda. Los componentes básicos usados para proporcionar los medios para humidificación para el entorno de impresión de banda se ilustran también en la Figura 4 que incluye aire húmedo superior 300, tamiz 301, aire húmedo inferior 302, tubería con perforaciones 304, y perforaciones 400, tubería lateral en 305 (no mostrada). Una tubería 304 con diversas perforaciones 400 se sitúa por debajo del tamiz 301 como un medio para soplar aire húmedo inferior 302 para mantener la viscosidad de la tinta enzimática sobre el tamiz 301. La Figura 5 es una vista en perspectiva de la tubería 304 con perforaciones 400 para soplar el aire húmedo inferior 302.
La Figura 8 es un diagrama esquemático que representa dos ángulos diferentes del rodillo exprimidor que incluyen un sustrato 242, rodillo de impresión 600 y rodillo exprimidor 606. El ángulo del rodillo exprimidor 800 puede variarse para optimizar la definición del área de impresión. En una realización de la invención el ángulo del rodillo exprimidor puede ser de 15 +/- 5 y preferiblemente +/- 1 a 2 grados. Obsérvese que el punto de contacto del rodillo exprimidor 606 con el rodillo de impresión 600 es el mismo para cada ángulo del rodillo exprimidor 800.
La Figura 9 es un diagrama esquemático que representa dos posiciones diferentes del rodillo exprimidor que incluyen el sustrato 242, el rodillo de impresión 600, el rodillo de impresión inferior 303, el rodillo exprimidor 606, la primera posición del rodillo exprimidor 900 y la segunda posición del rodillo exprimidor 901. La posición del rodillo exprimidor es la posición del rodillo exprimidor respecto al centro del rodillo de impresión 600. La posición del rodillo exprimidor puede tener un efecto fundamental sobre el espesor de la tinta impresa. La posición del rodillo exprimidor puede variarse para optimizar la definición del área impresa.
La Figura 10 es un diagrama esquemático que representa la distancia de exposición del tamiz (1000) que incluye el sustrato 242, el rodillo de impresión 600, el rodillo de impresión 303 y el tamiz 301. En una realización de la invención, la distancia de exposición del tamiz (1000) es la distancia más próxima entre el tamiz 301 y el sustrato 242. En una realización preferida de esta invención, el ajuste de exposición del tamiz (1000) puede ser de aproximadamente 0,7 mm. Si el ajuste de exposición del tamiz (1000) se ajusta siendo demasiado alto, el rodillo exprimidor 606 no puede desviar suficientemente el tamiz 301 para transferir la tinta 604 sobre el sustrato 242 con una definición de impresión suficiente. Si el ajuste de exposición de tamiz (1000) es demasiado bajo, en el tamiz 301 se correrá la tinta 604 de un ciclo de impresión anterior provocando una definición de impresión insuficiente.
La Figura 11 ilustra una vista despiezada de una zona de pre-acondicionamiento 211 que comprende un primer rodillo conductor 210, una placa caliente 1100, un primer banco calefactor 1101, un segundo banco calefactor 1102 y un tercer banco calefactor 1103. En una realización de la invención, la placa caliente 1100 entra en contacto con el lado no impreso del sustrato 242. En una realización preferida de esta invención, la placa caliente 1100 puede recubrirse con teflón y puede calentarse a aproximadamente 160ºC. En una realización de la invención, el primer banco calefactor 1101, el segundo banco calefactor 1102 y el tercer banco calefactor 1103 soplan aire caliente a aproximadamente 160ºC. Esto puede variarse para adecuar el tipo de sustrato y/o espesor y/o cualquier pre-tratamiento y/o temperaturas posteriores encontradas en el proceso como entenderán los especialistas en la técnica.
La Figura 12 ilustra una vista despiezada de una primera zona de secado 217 que comprende un segundo rodillo refrigerado 218, un segundo rodillo conductor 216, un primer banco de secado 1200A, un segundo banco de secado 1101A, un tercer banco de secado 1102A, y un cuarto banco de secado 1103A. En una realización de la invención, el primer banco de secado 1200A, el segundo banco de secado 1101A, el tercer banco de secado 1102A, y el cuarto banco de secado 1103A soplan aire caliente a aproximadamente 140ºC aunque esto puede variarse como entenderán los especialistas en la técnica a partir de la descripción en este documento.
La Figura 13 ilustra una vista despiezada de una segunda zona de secado 224 que comprende el tercer rodillo conductor 223, el primer banco de secado 1200B, el segundo banco de secado 1101B, el tercer banco de secado 1102B, y el cuarto banco de secado 1103B. En una realización de la invención, el primer banco de secado 1200B, el segundo banco de secado 1101B, el tercer banco de secado 1102B, y el cuarto banco de secado 1103B soplarán aire caliente a aproximadamente 140ºC aunque esto puede variarse como entenderán los especialistas en la técnica a partir de la descripción en este documento.
La Figura 14 ilustra una vista despiezada de una tercera zona de secado 230 que comprende el cuarto rodillo conductor 229, el primer banco de secado 1200C, y el segundo banco de secado 1101C. En una realización de la invención, el primer banco de secado 1200C y el segundo banco de secado 1101C soplan aire caliente a aproximadamente 50ºC aunque esto puede variarse como entenderán los especialistas en la técnica a partir de la descripción en ese
documento.
La Figura 15 ilustra una vista despiezada de una cuarta zona de secado 236 que comprende el quinto rodillo conductor 235, el primer banco de secado 1200D y el segundo banco de secado 1101D. En una realización de la invención, el primer banco de secado 1200D y el segundo banco de secado 1101D soplan aire caliente a aproximadamente 50ºC aunque esto puede variarse como entenderán los especialistas en la técnica a partir de la descripción en este
documento.
La Figura 16 ilustra una vista despiezada de una primera unidad de limpieza 204 que comprende rodillos adhesivos 1600, rodillos de polímero azul 1601. En una realización de la invención, los rodillos de polímero azul 1601 entran en contacto con el lado superior e inferior del sustrato 242 y transfieren material particulado/extraño a los rodillos adhesivos 1600.
Las Figuras 17A a 17D ilustran vistas de una capa aislante para impresión con capa de carbono para una realización de la invención con el registro apropiado. Obsérvese que la Figura 17A representa la parte superior izquierda, la Figura 17B, la parte superior derecha, la Figura 17C la parte inferior izquierda y la Figura 17D la parte inferior derecha de la lámina detectora 2106. Las marcas no se muestran sobre la lámina detectora ilustrada en la Figura 21 A. En una realización de esta invención, la estación de impresión con carbono 103 imprime una capa de carbono que comprende un rectángulo de carbono sólido 1700 rodeado por una línea de carbono rectangular 1703 sobre el sustrato 242. En un ciclo de impresión posterior, la estación de impresión de aislamiento 104 imprime una línea de aislamiento rectangular 1701 sobre el sustrato 242 que se sitúa entre el rectángulo de carbono sólido 1700 y la línea de carbono rectangular 1703. Cuando la capa de aislamiento para el registro de la capa de carbono es apropiada en las cuatro esquinas típicamente puede no haber sustrato no recubierto 242 mostrado entre la línea de aislamiento rectangular 1701 y el rectángulo de carbono sólido 1700. El registro de la capa aislante para la capa de carbono puede comprobarlo manualmente un operario o puede comprobarse usando un segundo detector de visualización 222 que en una realización comprende una cámara orientada a cada esquina del sustrato. Típicamente esto forma parte de la inicialización al comienzo del proceso de impresión. Un operario puede visualizar las cuatro esquinas del sustrato adyacentes entre sí en una pantalla de televisión. El operario puede inspeccionar entonces visualmente el registro de aislamiento para carbono durante este proceso de inicialización (y de hecho durante el resto del proceso de impresión) y puede realizar los ajustes necesarios para llevar las impresiones de aislamiento y de carbono a registro. Debe entenderse que la visualización de la banda 222 (que comprende por ejemplo 4 cámaras orientadas a localizaciones por encima de las cuatro esquinas de la tarjeta de sustrato) visualiza y remite la presentación de una exposición instantánea de cada una de las cuatro esquinas de cada tarjeta. De esta manera, las esquinas de cada tarjeta se observan únicamente durante una fracción de segundo en la pantalla ya que el sustrato por debajo de las cámaras de visualización está siendo reemplazado constantemente según la banda se desplaza a través del aparato. Este sistema permite a un operario observar instantáneamente los efectos de cualquier ajuste que pueda haber realizado sobre el aislamiento para el registro de carbono. Los ajustes del operario pueden incluir, aunque sin limitación, la carrera de impresión de tamiz, la altura de exposición, la presión del rodillo exprimidor, la posición del tamiz respecto a la dirección "Y", la posición del tamiz respecto a \theta (Theta). Un registro de visualización se ha ajustado sobre esto y otras estaciones de impresión (usando las visualizaciones 228 y 234) del sistema de registro interno automático X (usando las marcas 2107 y 2108) y el sistema de registro automático Y (por ejemplo sistemas de registro localizados en las posiciones 237A, 237B y 237C usando las marcas 2101 a 2104) se les permite encargarse de y controlar y corregir automáticamente el registro X e Y durante la impresión. Las marcas 1700 a 1703 mostradas en las Figuras 17A a 20D pueden usarse para el registro automático X e Y durante la impresión como alternativa o además de usar las marcas 2101 a 2104, y 2107 y 2108 como entenderán los especialistas en la técnica a partir de la descripción en este
documento.
La Figura 18 ilustra una visualización de una capa aislante para capa de carbono para una realización de la invención con registro inadecuado cuando el material gráfico aislante es más largo en la dirección de impresión que el material gráfico de carbono. Esto puede ocurrir incluso si el carbono y el tamiz de aislamiento son del mismo tamaño en esta dimensión porque el sustrato puede haberse estirado o la carrera del tamiz puede ser diferente en cada etapa (una carrera del tamiz más lenta da una impresión relativamente más larga del material gráfico a lo largo de la dirección de desplazamiento de la banda de sustrato). Obsérvese que la Figura 18A representa la parte superior izquierda, la Figura 18B la parte superior derecha, la Figura 18C la parte inferior izquierda y la Figura 18D la parte inferior derecha de la lámina detectora 2106. Cuando la capa de aislamiento para registro de la capa de carbono es inadecuada en una de las cuatro esquinas puede observarse sustrato no recubierto 242 entre la línea de aislamiento rectangular 1701 y el rectángulo de carbono sólido 1700. El registro de la capa aislante a capa de carbono puede comprobarlo manualmente un operario usando un segundo detector de visualización 222.
La Figura 19 ilustra una visualización de una capa aislante para la capa de carbono para una realización de la invención con registro inadecuado cuando el material gráfico de aislamiento impreso es más corto que la impresión con carbono (por ejemplo, la carrera del tamiz para la impresión de aislamiento puede ser más larga que la del carbono, o el tamiz de aislamiento puede ser más corto que el de la estación de impresión con carbono). Obsérvese que la Figura 19A representa la parte superior izquierda, la Figura 19B la parte superior derecha, la Figura 19C la parte inferior izquierda y la Figura 19D la parte inferior derecha de la lámina detectora 2106. Cuando la capa aislante para el registro de la capa de carbono es inadecuada en una de las cuatro esquinas de sustrato no recubierto 242 puede observarse entre la línea aislante rectangular 1701 y el rectángulo de carbono sólido 1700. El registro de la capa aislante para la capa de carbono puede comprobarlo manualmente un operario usando un segundo detector de visualización
222.
Las Figuras 20A a 20D son diagramas esquemáticos que representan los resultados de un proceso para imprimir una segunda guía de visualización 2002 (véase la Figura 21A) que comprende rectángulo de carbono sólido 1700, la línea rectangular de aislamiento hueco 1701, el rectángulo de carbono hueco 1703, el rectángulo sólido de la primera capa enzimática 2000, el rectángulo sólido de la segunda capa enzimática 2001 y el sustrato no recubierto 242. Opcionalmente, dichas impresiones pueden usarse también durante la fabricación de sistemas de inspección en curso automáticos tales como sistemas de inspección 237 en la sección 6 (después de la segunda impresión enzimática). El registro en curso típicamente se realiza de otra manera mediante un sistema de registro (no mostrado) en las posiciones 237A, 237B y 237C en la dirección "Y" y mediante un sistema de control de registro dirigido a las marcas 2105 (véase la Figura 21 A) en la dirección "X".
La Figura 21A es un ejemplo de una lámina detectora con una primera guía de visualización 2100 y una segunda guía de visualización 2002; primeras marcas de registro Y 2101, segundas marcas de registro Y 2102, terceras marcas de registro Y 2103 y cuartas marcas de registro Y 2104 y marcas de registro X 2105. Obsérvese que las marcas de registro X 2105 comprenden la marca de registro X 2107 y la marca de registro X de aislamiento 2108. La Figura 21B es una vista despiezada de una fila dentro de una lámina detectora 2106 con una marca de registro X de carbono 2107 y una segunda guía de visualización 2002. La Figura 21C es una vista despiezada de una fila dentro de una lámina detectora 2106 con una marca de registro X aislante 2108 y una segunda guía de visualización 2002. La marca X de aislamiento 2108 sobrerrecubre totalmente la marca de registro X de carbono 2107 como se ilustra en la Figura 21C y haciendo esto proporciona un punto de desencadenamiento (lado a mano izquierda de dicha marca 2108) con antelación de la marca de carbono original 2107. Esto significa que cualquier capa posterior se imprime con respecto a la segunda capa impresa (en este caso la capa aislante) en lugar de la capa de carbono. Esto puede ser útil si la segunda y posteriores dimensiones del material gráfico del tamiz son mayores en la dirección X (a lo largo de la banda) que la dimensión del primer material gráfico del tamiz en la dirección X.
Una vista despiezada de una esquina de las guías de impresión se muestra en las Figuras 20A-D en la secuencia en la que se imprimen. En la sección 3 de la estación de impresión con carbono 103, un rectángulo de carbono sólido 1700 se imprime junto con una línea de carbono rectangular 1703 que rodea el rectángulo de carbono sólido 1700. En la sección 4 de la estación de impresión de aislamiento 104, una línea de aislamiento rectangular 1701 se imprime entre el rectángulo de carbono sólido 1700 y la línea de carbono rectangular 1703. Cuando el registro de aislamiento para carbono es correcto en las cuatro esquinas típicamente no habrá sustrato no recubierto 242 mostrado entre el rectángulo de carbono sólido 1700 y la línea de aislamiento rectangular 1701. Adicionalmente, en la sección 4 de la estación de impresión de aislamiento 104, hay dos líneas de aislamiento rectangular 1701 impresas directamente sobre el rectángulo de carbono sólido 1700. Estas dos líneas de aislamiento adicional se usan para evaluar visualmente el registro de la primera capa enzimática 2000 para la capa de aislamiento y la segunda capa enzimática 2001 para la capa de aislamiento, haciéndose esto imprimiendo un rectángulo sólido de tinta enzimática en la línea de aislamiento rectangular como ilustra en las Figuras 20C y 20D. De esta manera la tercera y cuarta capas impresas pueden registrarse a las segundas y no a las primeras capas impresas. Esto tiene la ventaja de que un cambio en el tamaño de un material gráfico entre la primera y segunda capa (que puede ser necesario si el sustrato se estira después de la primera estación de impresión por ejemplo debido al calor y tensión encontrados en la primera zona de secado 217) puede acomodarse sin el efecto negativo sobre el registro de impresión (una tolerancia de 300 \mum es típica en la
dirección X.
Como se ilustra en las Figuras 1 y 2, al final del proceso el sustrato 242, incluyendo los detectores impresos en el mismo, se devana mediante la unidad de devanado 107 y después se suministra a la perforadora 108 que puede ser por ejemplo una perforadora Preco que se localiza dentro de un entorno húmedo. La perforadora Preco es una perforadora CCD, X, Y, Theta, de cabezal flotante. El sistema de registro de la perforadora Preco usa un sistema de visualización CCD para observar "puntos Preco" que se imprimen sobre la estación de impresión con carbono, permitiendo esto que la perforadora se ajuste a la impresión con carbono y permite que la perforadora "perfore" las tarjetas en forma de cuadrados. La salida de la perforadora 108 es un conjunto de tarjetas perforadas tales como las ilustradas en la Figura 21A. Las tarjetas perforadas se expulsan de la perforadora 103 sobre una cinta transportadora, esta cinta transportadora transporta las tarjetas bajo un lector de código de barras que lee dos de los códigos de barras en cada tarjeta para identificar si la tarjeta se acepta o se rechaza respecto a la base de datos de la banda. Puede realizarse la extracción automática o manual de las tarjetas rechazas. Las tarjetas se apilan después una sobre la otra en preparación para la siguiente etapa de fabricación.
En la estación de impresión con carbono 103, la estación de impresión de aislamiento 104, la primera estación de impresión enzimática 105 y la segunda estación de impresión enzimática 106 tienen todas medios para inspeccionar visualmente el registro inmediatamente después de la etapa de proceso de impresión usando el primer detector de visualización 215, el segundo detector de visualización 222, el tercer detector de visualización 228, el cuarto detector de visualización 234, respectivamente. Para cada sección en el proceso de fabricación de impresión de banda la sección 3, 4, 5 y 6 hay sistemas de cámara de visualización de banda localizadas inmediatamente después de la etapa del proceso de impresión (véase las Figuras 2A-2C para localizaciones de visualización de banda). Hay dos cámaras en la sección 3 y 4 cuatro cámaras en cada sección 4, 5 y 6. Las cámaras de visualización de banda son parte de un proceso de ajuste manual usado por los operarios de máquina de banda durante el inicio del proceso de impresión. Las cámaras se usan para visualizar las marcas impresas que ayudan al ajuste inicial del alineamiento de carbono a sustrato 242 y el registro entre la capa aislante y la capa de carbono, la primera capa enzimática a la capa aislante y la segunda capa enzimática a la capa aislante. Las guías de impresión se ilustran indicadas sobre la Figura 21A para el alineamiento de impresión con carbono, la segunda guía de visualización 2100 se usa para indicar la posición de impresión con carbono respecto al borde del sustrato 242 según se desplaza a través de la estación de impresión con carbono 103. Hay una línea conductora y una línea de arrastre como se ilustra en la Figura 21A. La impresión con carbono se ajusta hasta que las líneas indican que la impresión es cuadrada al borde del sustrato. El registro de las capas impresas individualmente es necesario en la dirección X (a lo largo de la longitud de la máquina) y en la dirección Y (a través de la anchura de la máquina). Véase la Figura 21A. El registro en la dirección X se controla mediante el sistema de registro interno de la máquina. Esto utiliza las áreas impresas indicadas en las Figuras 21A, B y C. En el ciclo de impresión con carbono una marca de registro X de carbono 2107 se imprime en esta área. El ciclo de impresión de aislamiento se registra a la impresión con carbono usando detectores que usan marcas de registro X 2107 para permitir que el tamiz aislante se ajuste para imprimir la tinta de aislamiento en la posición correcta. La marca de registro X de carbono 2107 usada para este propósito se sobre pinta después con la marca de registro X aislante 2108 y se utiliza de la misma manera para registrar correctamente la primera etapa enzimática 2000 y la segunda capa enzimática 2101 con la impresión de aislamiento. El registro en la dirección Y se controla mediante sistema de registro Y (no mostrado) localizado en las posiciones 237A, 237B y 237G que en una realización de la invención pueden ser un sistema de registro Eltromat con número de modelo DGC650 de Leopoldshöhe, Alemania. Esto utiliza las áreas impresas 2101 a 2104 indicadas en la Figura 21 A. En cada ciclo de impresión - Carbono, Aislamiento, Enzima 1 y Enzima 2 - estas marcas se imprimen para que la impresión posterior se registre, mediante los detectores en la dirección Y. Los registros de la base de datos de banda procesan la información durante la impresión. La información registrada en la base de datos puede volver a trazarse a cada tarjeta individual mediante un código de barras, en una realización se usa un código de barras 2D. La información típica recogida en la base de datos de la banda se muestra en la Tabla 3. La base de datos de la banda tiene la habilidad de evaluar si un parámetro de proceso es aceptable o inaceptable y puede usarse para rechazar tarjetas en base a ello - donde los parámetros se ejecutaron dentro del límite de tolerancia. Las tarjetas inaceptables pueden retirarse en procesos futuros manual o automáticamente.
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(Tabla pasa a página siguiente)
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TABLA 3
3 
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La Figura 22 es un diagrama esquemático de los parámetros X, Y, Z y \theta usados para registrar el proceso de impresión de banda. El parámetro Y representa la dirección desde el operario al lado de la máquina de la máquina de impresión de banda (típicamente horizontal). El parámetro X representa la dirección desde la unidad de desenrollado 101 a la unidad de devanado 107 (típicamente horizontal). El parámetro Z representa la dirección perpendicular a las direcciones X e Y (típicamente vertical). El parámetro \theta representa el ángulo alrededor del eje Z. En una realización de esta invención, se usan los siguientes parámetros para registrar el siguiente proceso de impresión, tal como, por ejemplo estación de impresión con carbono 103, estación de impresión de aislamiento 104, primera estación de impresión enzimática 105, y segunda estación de impresión enzimática 106.
En una realización de la presente invención, la salida del proceso de fabricación de banda en tarjetas impresas con material gráfico que comprende carbono, aislamiento y dos capas enzimáticas idénticas impresas en registro entre sí para formar tiras conteniendo cada una un detector electroquímico y electrodos de contactos asociados para detectar glucosa en una muestra de sangre. Las tiras se usan para autocontrol de glucosa en sangre junto con un medidor. Se prevén producciones de diversos diseños de tiras. En la actualidad, la banda se diseña para producir tiras "Un Toque Ultra" para usar en el medidor Un Toque Ultra que está disponible en LifeScan, Inc.
Una muestra de diagrama esquemático de material gráfico producido se da en la Figura 21A. Esto ilustra una tarjeta impresa completa que contiene 10 "Filas" de 50 "Tiras". Hay un total de 500 "Tiras" por tarjeta. Las orientaciones de impresión se indican también. Mediante las filas de impresión 0 a 9 (cada una de 50 tiras) paralelas a la dirección de impresión, el proceso puede extenderse fácilmente para incluir una etapa de ordenada en el origen separando una fila de otra. Además esto significa que cualquier fila defectuosa resultante de la variación de la banda transversal en la calidad de impresión (perpendicular a la dirección de impresión) puede identificarse fácilmente. Cada fila se localiza en un número (identificado mediante un código de barras) y de esta manera las filas específicas de láminas específicas sobre la banda pueden identificarse posteriormente con referencia a la base de datos y eliminarse sin necesidad de rechazar toda la lámina. Se aumenta el rendimiento de producto utilizable a partir del proceso y hace más eficaz al proceso en su conjunto.
El tamiz móvil sustancialmente plano hace frente bien a los tipos de tinta (combinaciones sólido/líquido) usadas en la impresión de detectores electroquímicos. El uso de un tamiz plano móvil puede permitir un mejor control de la definición de impresión y la deposición de capas más gruesas de tinta necesarias en detectores electroquímicos que puede permitirse para fotograbado o serigrafía cilíndrica. Diversos tipos de tamices (con diferente malla, diámetro de hilo en la malla, separación de hilos, espesor, recuento de malla) están disponibles en el mercado fácilmente para hacer frente a las diferentes necesidades de los diferentes tipos de tinta en el proceso de impresión de banda continua (carbono, aislamiento, enzima).
Como la disposición del tamiz plano, el rodillo de impresión, el sustrato y el rodillo exprimidor fuerzan al tamiz hacia el sustrato, están disponibles diversos parámetros para manipular (ángulo de tamiz a sustrato, ángulo del rodillo exprimidor, posición del tamiz respecto al rodillo exprimidor, posición del rodillo exprimidor al rodillo de impresión, distancia de exposición, velocidades relativas del sustrato y tamiz y rodillo exprimidor etc.) para optimizar el proceso de impresión para detectores electroquímicos.
Para resumir brevemente en un proceso de fabricación para fabricar detectores electroquímicos, la banda se expande o se estira según se calienta y se pone bajo tensión durante el proceso. Las estaciones de impresión (por ejemplo carbono, aislamiento, dos enzimas) típicamente va seguida cada una de una estación de secado. Para secar las tintas eficazmente las estaciones de secado funcionan a temperaturas bastantes altas (50-140 grados centígrados). Además para ayudar a registrar la banda a través de cada estación de impresión, la banda se pone a tensión).
El sustrato tiene que mantenerse a tensión para controlar el registro dentro del proceso, como resultado, independientemente de si el sustrato se calienta por ejemplo para secar las tintas después de la impresión, el sustrato se estirará impredeciblemente provocando la variación del tamaño de la imagen en impresiones posteriores.
El tamaño de la imagen impresa en cada estación de impresión se determina mediante varios factores (tamaño de la plantilla, viscosidad de la tinta, velocidad relativa de la banda y la plantilla/tamiz y estiramiento del sustrato en este punto (tanto estiramiento reversible como irreversible etc.)). Se encontró que la variación en el tamaño de la imagen (entre diferentes etapas de impresión) variaba cuando se observa al final al proceso. Era impredecible y más alto de lo esperado reduciendo significativamente los rendimientos. Si la no coincidencia entre los tamaños de imagen entre capas es mayor de 300 micrómetros a lo largo de la banda (dirección x), el producto no funcionará. Se cree que la variación excesiva en el tamaño de la imagen se debe a un estiramiento excesivo e impredecible (debido a calentamiento y tensión) y a la contracción del sustrato de banda.
El problema de estiramiento y tensión no provoca los mismos problemas en impresión en lecho plano. Para resolver el problema en el proceso de banda, se ensayó un sustrato contraído previamente. El sustrato se calentó a aproximadamente 185 grados centígrados antes de usarlo en el proceso de banda. Sin embargo, la variación en el tamaño de imagen sigue siendo un problema y provoca rendimientos reducidos.
La propuesta actual para el proceso de banda es el uso de altas temperaturas en un primer secador o pre-acondicionamiento a una temperatura suficientemente alta de manera que un ejemplo, el estiramiento irreversible se retire sustancialmente del sustrato antes de que la imagen se imprima sobre el sustrato.
En una primera estación de procesado en la máquina de secado, un banco de secado calienta el sustrato hasta 160 grados centígrados. Las temperaturas encontradas por el sustrato posteriormente en el proceso, típicamente no superan los 140 grados centígrados.
En la Figura 2A, el primer banco de calentamiento que el sustrato no impreso encuentra es la placa caliente. Esta es una placa recubierta con teflón que sube y entra en contacto con el sustrato durante el movimiento de la banda. El calor se introduce en la cara posterior del sustrato. Esto se realiza habitualmente a un punto establecido de 160ºC con una especificación de +/- 4ºC. El punto establecido de 160ºC se proporciona estadísticamente como el mejor control dimensional. La media calculada es 160,9ºC. En el banco 2 el aire caliente se introduce a la cara frontal del sustrato al punto establecido de 160ºC con una especificación de +/- 4ºC. La media calculada es de 161,29ºC. En el banco 3 se introduce aire caliente a la cara frontal del sustrato a un punto establecido de 160ºC con una especificación de +/- 4ºC. La media calculada es de 161,18ºC. En el banco 4 el aire caliente se introduce a la cara frontal del sustrato a un punto establecido de 160ºC con una especificación de +/- 4ºC. La media calculada es de 160,70ºC.
Como resultado de la tensión de la banda y el calor introducido en el secador, el sustrato de banda se estira en aproximadamente 0,7 mm por repetición de material gráfico. Esta fue una de las razones principales para utilizar la Estación 1 como unidad de pre-acondicionamiento para estabilizar el sustrato antes de las estaciones de impresión posteriores. El uso de la Estación 1 para preacondicionar el sustrato mejora la estabilidad de carbono y la longitud de la fila de aislamiento ya que gran parte del material estirado se ha retirado del sustrato antes de la impresión.
Se entenderá que estructuras equivalentes pueden sustituir a las estructuras ilustradas y descritas en este documento y que la realización descrita de la invención no es la única estructura que puede emplearse para llevar a la práctica la invención reivindicada. Además, debe entenderse que cada estructura descrita anteriormente tiene una función y dicha estructura puede atribuirse como un medio para realizar esta función.

Claims (10)

1. Un método de fabricación de un detector electroquímico que comprende un sustrato y al menos dos capas a imprimir sobre el sustrato, comprendiendo el método transportar una banda de sustrato pasada una primera y segunda estaciones de impresión, una estación de secado, situada entre dichas estaciones de impresión y una estación de refrigeración, localizada entre la estación de secado y la segunda la estación de impresión; imprimir una capa de tinta conductora sobre el sustrato según se transporta pasada la primera estación de impresión aplicando una composición de tinta conductora al sustrato, comprendiendo la composición de tinta conductora:
grafito;
negro de humo;
una resina; y
al menos un disolvente;
donde la proporción en peso de grafito a negro de humo está en el intervalo de 4:1 a 1:4; y
donde una proporción en peso de la suma de grafito y negro de humo a resina está en el intervalo de 10:1 a 1:1;
secar la primera capa de tinta conductora sobre el sustrato en la estación de secado y refrigerar el sustrato impreso en la estación de refrigeración antes de imprimir una segunda capa sobre el sustrato según se transporta pasada un segunda estación de impresión.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el disolvente en la composición de tinta conductora tiene un punto de ebullición entre 120ºC y 250ºC.
3. El método de la reivindicación 1, en el que el disolvente en la composición de tinta conductora incluye isoforona, diacetona alcohol, y metoxi y propoxi propanol.
4. El método de la reivindicación 1, en el que la resina en la composición de tinta conductora es un terpolímero que incluye cloruro de vinilo, acetato de vinilo y alcohol vinílico.
5. El método de la reivindicación 1, en el que la proporción de grafito a negro de humo en la composición de tinta conductora es 2,62:1 y la proporción de la suma de grafito y negro de humo a resina es 2,4:1.
6. El método de la reivindicación 1, en el que el tamaño de partícula de grafito en la composición de tinta conductora es de 15 \mum.
7. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de secado seca la composición de tinta conductora que se ha aplicado al sustrato a una temperatura de 140ºC.
8. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de secado seca la composición de tinta conductora que se ha aplicado al sustrato con un flujo de aire de 60 m^{3}/minuto.
9. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de secado tiene una duración en un intervalo de 30 segundos a 60 segundos.
10. El método de la reivindicación 1, en el que las etapas de transporte e impresión se realizan usando un proceso basado en banda continua.
ES03809787T 2002-10-30 2003-10-30 Proceso de banda continua para la fabricaion de detectores electroquimicos. Expired - Lifetime ES2281695T3 (es)

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