FR3104599A1 - Encre à base de nanoparticules d’argent - Google Patents

Encre à base de nanoparticules d’argent Download PDF

Info

Publication number
FR3104599A1
FR3104599A1 FR1914184A FR1914184A FR3104599A1 FR 3104599 A1 FR3104599 A1 FR 3104599A1 FR 1914184 A FR1914184 A FR 1914184A FR 1914184 A FR1914184 A FR 1914184A FR 3104599 A1 FR3104599 A1 FR 3104599A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
ink
weight
content
less
silver
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1914184A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3104599B1 (fr
Inventor
Corinne Versini
Stéphanie LIMAGE
Alexandre KAUFFMANN
Virginie El Qacemi
Louis-Dominique Kauffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Genes'ink
Genesink SA
Original Assignee
Genes'ink
Genesink SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to FR1914184A priority Critical patent/FR3104599B1/fr
Application filed by Genes'ink, Genesink SA filed Critical Genes'ink
Priority to CA3160185A priority patent/CA3160185A1/fr
Priority to KR1020227019737A priority patent/KR20230008693A/ko
Priority to JP2022533361A priority patent/JP2023505487A/ja
Priority to EP20807748.7A priority patent/EP4073160A1/fr
Priority to IL293702A priority patent/IL293702A/en
Priority to PCT/EP2020/082627 priority patent/WO2021115748A1/fr
Priority to BR112022011218A priority patent/BR112022011218A2/pt
Priority to US17/757,033 priority patent/US20230348740A1/en
Priority to CN202080085230.6A priority patent/CN114867797A/zh
Priority to TW109143314A priority patent/TW202122510A/zh
Publication of FR3104599A1 publication Critical patent/FR3104599A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3104599B1 publication Critical patent/FR3104599B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/033Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/03Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C09D11/037Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder characterised by the pigment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/10Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/02Printing inks
    • C09D11/14Printing inks based on carbohydrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00Inks
    • C09D11/52Electrically conductive inks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0806Silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/085Copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0862Nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/011Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

La présente invention a pour objet des formulations d’encre thermoformable et/ou étirable à base de nanoparticules d’argent. En particulier, la présente invention concerne des formulations d’encre à base de nanoparticules d’argent, de polyuréthane et de microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel. Figure pour l’abrégé : figure 1

Description

Encre à base de nanoparticules d’argent
La présente invention a pour objet des formulations d’encre thermoformable et/ou étirable à base de nanoparticules d’argent. En particulier, la présente invention concerne des formulations d’encre à base de nanoparticules d’argent, de polyuréthane et de microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel, les dites encres étant stables, à conductivité améliorée, thermoformables et/ou étirables et permettant de former de manière avantageuse des pistes conductrices étirables et/ou déformables adaptées aux objets connectés déformables, par exemple aux capteurs placés sur les textiles connectés aussi appelés textiles intelligents que l’on peut trouver dans de nombreux domaines d’application dont nous citerons à titre illustratif et non limitatif l’habillage, la santé, la cleantech, l’ameublement, les géotextiles, et l’agriculture.
Il existe un véritable besoin dans de nombreux domaines industriels en matière de réalisation de pistes conductrices adaptées aux substrats déformables et/ou élastiques pour des applications aussi diverses et variées que le moulage par injection (notamment automobile), les textiles ou les objets connectés déformables, les capteurs et les bio capteurs (pansements, patchs cosmétiques, etc…), les antennes rfid et NFC, tous ces objets se retrouvant donc majoritairement sur des pièces ou corps en mouvement.
Les encres thermoformable et/ou étirable à base de nanoparticules conductrices selon la présente invention peuvent être imprimées sur tous types de substrats, ce qui permet de répondre aux exigences de nombreux domaines industriels grâce à la réalisation de pistes conductrices étirables et/ou déformables adaptées aux dits substrats. A titre illustratif, nous citerons les matières plastiques, thermoplastiques, les composés silicones, les composés fluorés, de manière générale toute matière présentant une propriété élastique, les polyuréthanes, les PET, PEN, PC, les composites, les verres, époxy, carbones, silicium, etc…
Les pistes conductrices étirables et/ou déformables réalisées avec les encres à base de nanoparticules conductrices selon la présente invention ont une capacité à soutenir une déformation unique ou répétée tout en conservant leur intégrité physique et leurs propriétés électroniques, notamment la conductivité. Ainsi, les encres revendiquées présentent de nombreux avantages parmi lesquels nous citerons à titre d’exemples non limitatifs:
- un meilleur recuit (homogénéité du dépôt);
- une absence de génération de bulles/mousses lors de l’impression;
- un meilleur temps de résidence;
- une stabilité dans le temps supérieure aux encres actuelles;
- une non-toxicité des solvants et des nanoparticules;
- une conservation des propriétés intrinsèques des nanoparticules; et, en particulier,
- une conductivité améliorée pour des températures de recuit généralement comprises entre 150°C et 300°C;
- le fait de pouvoir être imprimée au moyen de nombreux procédés d’impression dont nous citerons à titre illustratif la sérigraphie, la flexographie, le jet d’encre, le spray, le coating, l’enduction, la gravure, etc; et/ou
- une meilleure adhésion sur substrats plastiques (PET, PC) ainsi que sur les autres couches que l’on trouve généralement dans un dispositif thermoformé: encre décorative, diélectrique, etc.
ENCRE
La présente invention permet de répondre aux nombreux objectifsprécités grâce à une encre thermoformable et/ou étirable adaptée à la réalisation de pistes conductrices étirables et/ou déformables, ladite encre comprenant:
1. des nanoparticules d’argent dans une teneur d’au moins 15 % en poids, de préférence d’au moins 20 % en poids de l’encre,
et, de préférence, une teneur de moins de 45 % en poids, par exemple de moins de 40% en poids de l’encre,
2. des microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel dans une teneur d’au moins 15 % en poids, de préférence d’au moins 20 % en poids de l’encre,
et, de préférence, une teneur de moins de 45 % en poids, par exemple de moins de 40% en poids de l’encre,
3. de l’alcool monohydrique ayant un point d’ébullition supérieur à 150°C dans une teneur d’au moins 20 % en poids, de préférence d’au moins 25 % en poids de l’encre,
et, de préférence, une teneur de moins de 50 % en poids, par exemple de moins de 45% en poids de l’encre,
4. un polymère filmogène dans une teneur d’au moins 0,5 % en poids, de préférence d’au moins 0,75 % en poids de l’encre,
et, de préférence, une teneur de moins de 2 % en poids, par exemple de moins de 1,25% en poids de l’encre,
5. un polyol et/ou d’éther de polyol dans une teneur d’au moins 1,5 % en poids, de préférence d’au moins 2 % en poids de l’encre,
et, de préférence, une teneur de moins de 4 % en poids, par exemple de moins de 3,5% en poids de l’encre, et
6. un composé cellulosique dans une teneur d’au moins 0,4 % en poids, de préférence d’au moins 0,75 % en poids de l’encre,
et, de préférence, une teneur de moins de 2 % en poids, par exemple de moins de 1,5% en poids de l’encre,
la somme des composés précités constituant au moins 90% en poids de l’encre, de préférence au moins 95% en poids de l’encre, par exemple au moins 99% en poids de l’encre.
Nanoparticules d’argent
Selon un mode d’exécution de la présente invention, les nanoparticules d’argent de l’encre revendiquée ont de préférence une taille inférieure à 500 nm, par exemple comprise entre 1 et 250 nm, de préférence entre 10 et 250 nm, préférentiellement entre 30 et 150 nm.
La distribution des tailles des nanoparticules d’argent telle que mentionnée dans la présente invention pourra être mesurée selon toute méthode appropriée. A titre d’exemple, elle peut être avantageusement mesurée selon la méthode suivante: utilisation d’un appareil de type Nanosizer S de Malvern avec les caractéristiques suivantes:
Méthode de mesure DLS (Dynamic light scattering) :
- Type de cuve : verre optique
- Matériel : Ag
- Indice de réfraction des nanoparticules : 0.54
- Absorption : 0.001
- Dispersant : Cyclooctane
- Température : 20 °C
- Viscosité : 2.133
- Indice de réfraction dispersant : 1.458
- General Options : Mark-Houwink parameters
- Analysis Model : General purpose
- Equilibration : 120 s
- Nombre de mesure : 4
D50 est le diamètre pour lequel 50% des nanoparticules d’argent en nombre sont plus petits. Cette valeur est considérée comme représentative de la taille moyenne des grains.
Selon une variante de réalisation de la présente invention, les nanoparticules d’argent sont de forme sphéroïdale et/ou sphérique. Pour la présente invention et les revendications qui suivent, le terme «de forme sphéroïdale» signifie que la forme ressemble à celle d’une sphère mais elle n’est pas parfaitement ronde («quasi-sphérique»), par exemple une forme ellipsoïdale.
La forme et la taille des nanoparticules peut avantageusement être identifiée au moyen de photographies prises par microscope, en particulier au moyen d’un appareil de type Microscope électronique en transmission (TEM) conformément aux indications décrites ci-après. Les mesures sont effectuées au moyen d’un appareil de type Microscope électronique en transmission (TEM) de Thermofisher Scientific avec les caractéristiques suivantes:
- Des images TEM-BF (Bright Field – champ clair) sont effectuées à 300 kV,
- Avec diaphragme objectif de 50 µm pour les faibles grandissements et sans diaphragme objectif pour la haute résolution,
- Les mesures dimensionnelles sont réalisées sur les images TEM sous le logiciel Digital Micrograph, et
- Une moyenne est effectuée sur un nombre de particules représentatives de la majorité des particules, par exemple 20 particules, ce qui permet d’établir une aire moyenne, un périmètre moyen, et/ou un diamètre moyen des nanoparticules.
Ainsi, selon cette variante de réalisation de la présente invention, les nanoparticules sont sphéroïdales et sont de préférence caractérisées au moyen de cette identification TEM par une aire moyenne de nanoparticule comprise entre 300 et 35 000 nm2, de préférence entre 700 et 20 000 nm2, et/ou par un périmètre moyen de nanoparticule compris entre 60 et 650 nm, de préférence entre 90 et 500 nm, et/ou un diamètre moyen de nanoparticule compris entre 20 et 200 nm, de préférence entre 30 et 150 nm.
Selon une variante de réalisation de la présente invention, les nanoparticules d’argent sont de forme de billes, de bâtonnets (de longueur L < 200 à 300 nm), des cubes, de plaquettes ou des cristaux lorsqu’ils n’ont pas de forme prédéfinie.
Selon un mode d’exécution particulier de la présente invention, les nanoparticules d’argent ont été préalablement synthétisées par synthèse physique ou synthèse chimique. Toute synthèse physique ou chimique peut être utilisée dans le cadre de la présente invention. Dans un mode d’exécution particulier selon la présente invention les nanoparticules d’argent sont obtenues par une synthèse chimique qui utilise comme précurseur d’argent un sel d’argent organique ou inorganique. A titre d’exemple non limitatif, on citera l’acétate d’argent, le nitrate d’argent, le carbonate d’argent, le phosphate d’argent, le trifluorate d’argent, le chlorure d’argent, le perchlorate d’argent, seuls ou en mélange. Selon une variante de la présente invention, le précurseur est du nitrate d’argent et/ou de l’acétate d’argent.
Selon un mode d’exécution particulier de la présente invention, les nanoparticules d’argent sont synthétisées par synthèse chimique, par réduction du précurseur d’argent au moyen d’un agent réducteur en présence d’un agent dispersant; cette réduction peut s’effectuer en absence ou en présence d’un solvant.
Ainsi, les nanoparticules qui sont utilisées selon la présente invention sont caractérisées par des valeurs de D50 qui sont préférentiellement comprises entre 1 et 250 nmquel que soit leur mode de synthèse (physique ou chimique); elles sont également de préférence caractérisées par une distribution monodisperse (homogène) sans agrégat. Des valeurs de D50 comprises entre 30 et 150 nm pour des nanoparticules d’argent sphéroïdales peuvent également être avantageusement utilisées.
La teneur en nanoparticules d’argent telle que mentionnée dans la présente invention pourra être mesurée selon toute mesure appropriée. A titre d’exemple, elle peut être avantageusement mesurée selon la méthode suivante:
- Analyse thermogravimétrique
- Appareil: TGA Q50 de TA Instrument
- Creuset: Alumine
- Méthode: rampe
- Plage de mesure: de température ambiante à 600°C
- Montée en température: 10°C/min.
Microparticules
Les encres selon la présente invention comprennent donc des microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel. Ces microparticules peuvent avoir une forme de sphère, de flocon, d’aiguilles/fils/micro-fils et/ou de filaments, et ont de préférence une taille inférieure à 15 µm, par exemple inférieure à 10 µm, de préférence inférieure à 5µm. Des microparticules présentant (selon la mesure TEM décrite ci-dessus) une aire moyenne comprise entre 1 et 25 µm2, de préférence entre 5 et 15 µm2, et/ou un périmètre moyen compris entre 3 et 20 µm, de préférence entre 5 et 15 µm, et/ou un diamètre moyen compris entre 1 et 7 µm, de préférence entre 1 et 5 µm, pourront aussi avantageusement être utilisées dans le cadre de la présente invention.
A titre illustratif, les microparticules métalliques peuvent être composées d’argent, ou d’un mélange cuivre argent, ou d’un mélange nickel argent. En particulier ces microparticules peuvent avoir un cœur cuivre et une coquille argent, ou encore un cœur nickel et une coquille argent. Dans le cas des particules cœur/coquille, le métal qui compose le cœur représentera par exemple entre 85 et 95% en poids de la composition totale de la microparticule.
Selon un mode d’exécution de la présente invention, les microparticules consistent en un mélange de microparticules sphéroïdales, de préférence sphériques, et de microparticules sous forme de flocons.
Selon un mode d’exécution de la présente invention, les microparticules consistent en un mélange de microparticules sphéroïdales, de préférence sphériques, et de microparticules sous forme de filaments, fils, micro-fils et/ou aiguilles.
La teneur en particules comprenant de l’argent telle que mentionnée dans la présente invention pourra être mesurée selon toute mesure appropriée. A titre d’exemple, la même méthode que celle utilisée pour les nanoparticules d’argent sera utilisée.
Selon un mode d’exécution de la présente invention, l’encre revendiquée comprend ces microparticules dans une teneur d’au moins 15 % en poids, de préférence d’au moins 20 % en poids de l’encre, et de préférence une teneur de moins de 45 % en poids, par exemple de moins de 40 % en poids de l’encre.
Polymère filmogène
Les encres selon la présente invention comprennent donc un polymère filmogène, en particulier un polymère filmogène synthétique, sélectionné parmi les polyacryliques, les polyvinyliques, les polyesters et/ou les polyuréthanes. L’encre comprend en particulier un polyuréthane aliphatique, par exemple un polyuréthane semi-aliphatique. Sans vouloir être restreint à cette explication, la demanderesse pense que ce polyuréthane, en combinaison avec les autres composés de l’encre, apporte un rôle de liant pour assurer à la fois une bonne accroche et un côté élastique après dépôt.
Alcools monohydriques ayant un point d’ébullition supérieur à 150°C
Les encres selon la présente invention comprennent donc de l’alcool monohydrique ayant un point d’ébullition supérieur à 150°C; par exemple le 2,6-diméthyl-4-heptanol et/ou de l’alcool terpénique. Les encres selon la présente invention comprennent de préférence un alcool terpénique sélectionné parmi les menthol, nérol, cineol, lavandulol, myrcénol, terpinéol (alpha-, beta-, gamma-terpinéol, et/ou terpinén-4-ol; de préférence, l’alpha-terpinéol), isobornéol, citronellol, linalol, borneol, géraniol, et/ou un mélange de deux ou plusieurs des dits alcools.
Les polyols et/ou éthers de polyol
Les encres selon la présente invention comprennent donc un polyol et/ou un éther de polyol. Le polyol et/ou éther de polyol est de préférence caractérisé par un point d’ébullition inférieur à 260°C. On citera à titre d’exemples les glycols (par exemple les ethylène glycol, propylène glycol, diethylène glycol, triméthylène glycol, 1,3-Butylène glycol, 1,2-Butylène glycol, 2,3-Butylène glycol, Pentaméthylene glycol, hexylène glycol, … ), et/ou les éthers de glycols (par exemple les mono- ou di-éthers de glycols parmi lesquels nous citerons à titre d’exemple les éthylène glycol propyl éther, éthylène glycol butyle éther, éthylène glycol phényl éther, propylène glycol phényl éther, di éthylène glycol méthyl éther, di éthylène glycol éthyle éther, di éthylène glycol propyl éther, di éthylène glycol butyle éther (butyl carbitol), propylène glycol méthyle éther, propylène glycol butyle éther, propylène glycol propyl éther, éthylène glycol di-méthyl éther, éthylène glycol di-éthyle éther, éthylène glycol di-butyle éther, glymes, éther di éthylique de di éthylène-glycol, éther di éthylique de di butylène-glycol, diglymes, éthyle diglyme, butyle diglyme), et/ou les acétates d’éther de glycols (par exemple, les acétate de 2-Butoxyéthyle, di éthylène glycol monoethyl éther acétate, di éthylène glycol butylether acétate, propylène glycol méthyle éther acétate), et/ou un mélange de deux ou plusieurs des composés précités.
Composés cellulosiques
Les encres selon la présente invention comprennent donc un composé cellulosique. On citera à titre d’exemple les alkyle-cellulose, les hydroxyalkyl-cellulose et les carboxyalkyl-cellulose, de préférence l’éthylcellulose.
La viscosité de l’encre mesurée à un taux de cisaillement de 40 s-1et à 20°C selon la présente invention est généralement comprise entre 1000 et 100 000 mPa.s de préférence comprise entre 3000 et 30 000 mPa.s, par exemple entre 5 000 et 20000mPa.s.
La viscosité pourra être mesurée selon toute méthode appropriée. A titre d’exemple, elle peut être avantageusement mesurée selon la méthode suivante :
- Appareil : Rhéomètre AR-G2 de TA Instrument
- Temps de conditionnement : Pré-cisaillement à 40 s-1 pendant 1 minute / équilibration pendant 1 minute
- Type de test : Paliers de cisaillement
- Paliers: 40 s-1, 100 s-1 et 1000 s-1
- Durée d’un palier : 5 minutes
- Mode : linéaire
- Mesure : toutes les 10 secondes
- Température : 20°C
- Méthode de retraitement de la courbe : Newtonien
- Zone retraitée : toute la courbe
Il est donc évident pour l’homme de l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans pour autant s’éloigner du domaine d'application de l'invention tel que revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.
La présente invention et ses avantages seront à présent illustrés au moyen des deux formulations reprises dans les tableaux ci-dessous; les valeurs indiquées dans les tableaux correspondent à des concentrations en pourcentage en poids.
Nanoparticules sphériques d'argent avec D50 de 130nm 30
Microparticules de flocons d'argent 15
Microparticules forme sphérique (coquille argent / coeur cuivre) D50 de 5microns 15
Terpinéol 34.4
Ethylcellulose 1.15
Polyurethane semi-aliphatique 0.9975
Butyl carbitol 2.7
Solvant (éthanol /éthylacetate) 0.7525
Nanoparticles spheriques d'argent avec D50 de 130 nm 30
Melange 50/50 de microspheres et de microfils d'argent 30
Terpinéol 34.4
Ethylcellulose 1.15
polyurethane semi-aliphatique 0.9975
Butyl carbitol 2.7
Solvant (ethanol /ethylacetate) 0.7525
Les encres revendiquées et ainsi obtenues présentent de nombreux avantages parmi lesquels nous citerons à titre d’exemples non limitatifs:
- Résolution d’impression sérigraphie améliorée (largeurs de lignes < 50 µm)
- Conductivité améliorée après thermoformage; et/ou
- Bonne adhésion sur substrats plastiques (PET, PC) ainsi que sur les autres couches que l’on trouve généralement dans un dispositif thermoformé: encre décorative, diélectrique, etc.; et/ou
- Adhésion conservée après injection de polymère à haute température sur le dépôt d’encre; et/ou
- Bonne conductivité après élongation à froid jusqu’à 40%.
La présente invention et ses avantages sont aussi illustrés au moyen de l’exemple ci-dessous qui illustre l’effet combiné du polymère filmogène et des microparticules métalliques sur les propriétés de l’encre après thermoformage.
N° encre % Polyuréthane % nanoparticules argent % microsphères métalliques % Autres composés
303 0 55 0 45
315 1 55 0 44
338 1 30 30 39
N° encre Résistance avant thermoformage (Ohm) Résistance après thermoformage (Ohm) Etat de surface après thermoformage
303 8 Ø Craquelé
315 90 Ø Partiellement craquelé
338 58 47 Lisse
La figure 1 est une représentation graphique de l’encre 338 thermoformée.
La comparaison des états de surface de la 303 et de la 315 illustre l’effet positif de la présence de polyuréthane dans l’encre, passant d’un état craquelé à partiellement craquelé. Néanmoins, afin d’obtenir un état de surface lisse et de conserver de bonnes propriétés électriques après thermoformage, il est nécessaire de combiner l’effet du polyuréthane avec celui de microparticules, comme en témoignent les résultats obtenus sur l’encre 338.
La figure 2 est une représentation graphique de l’état de surface des encres thermoformées, respectivement de gauche à droite sur la figure, l’encre 303, 315 et 338.
La présente invention et ses avantages sont aussi illustrés au moyen de l’exemple ci-dessous qui illustre l’effet d’un mélange de particules polymorphes (fils, sphères de différentes taille) sur les propriétés de l’encre après étirement:
N° encre % Polyuréthane % nanoparticules argent % microsphères métalliques % particules polymorphes % Autres composés
21-1 1 30 30 0 39
21-2 1 30 0 30 39
21-4 1 30 15 15 39
N° encre Résistance (Ohm) à 0% élongation Résistance (Ohm) à 10% d’élongation Résistance (Ohm) à 20% d’élongation Résistance (Ohm) à 30% d’élongation Résistance (Ohm) à 40% d’élongation
21-1 800 / / / /
21-2 11 44 99 195 340
21-4 88 600 1700 1500000 /
Ces résultats montrent l’effet de la présence de particules polymorphes qui confèrent l’étirabilité au dépôt. La présence de ces particules à hauteur de 30% permet de conserver de bonnes propriétés électriques même sous étirement de 40%.
Le tableau ci-dessous montre l’évolution des performances électriques du dépôt d’encre 21-2 en fonction du nombre de fois ou il a subi une élongation de 30%:
Nombre d'élongations à 30% R (Ohm) dépôt encre 21-2
0 11
10 24
25 24
50 35
Ces résultats mettent en évidence des performances électriques satisfaisantes même après 50 élongations de 30%. On observe une légère augmentation de la résistance avec le nombre d’élongations.

Claims (12)

  1. Encre thermoformable et/ou étirable adaptée à la réalisation de pistes conductrices étirables et/ou déformables, ladite encre comprenant au moins 90% en poids des composés suivants:
    1. des nanoparticules d’argent dans une teneur d’au moins 15 % en poids de l’encre,
    2. des microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel dans une teneur d’au moins 15 % en poids de l’encre,
    3. de l’alcool monohydrique ayant un point d’ébullition supérieur à 150°C dans une teneur d’au moins 20 % en poids de l’encre,
    4. du polymère filmogène dans une teneur d’au moins 0,5 % en poids de l’encre,
    5. du polyol et/ou de l’éther de polyol dans une teneur d’au moins 1,5 % en poids de l’encre, et
    6. un composé cellulosique dans une teneur d’au moins 0,4 % en poids de l’encre,
  2. Encre selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comprend:
    1. les nanoparticules d’argent dans une teneur d’au moins 20 % en poids de l’encre et de moins de 45 % en poids de l’encre,
    2. les microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel dans une teneur d’au moins 20 % en poids de l’encre et de moins de 45 % en poids de l’encre,
    3. l’alcool monohydrique dans une teneur d’au moins 25 % en poids de l’encre et de moins de 50 % en poids de l’encre,
    4. le polymère filmogène dans une teneur d’au moins 0,75 % en poids de l’encre et de moins de 2 % en poids de l’encre,
    5. le polyol et/ou l’éther de polyol dans une teneur d’au moins 2 % en poids de l’encre et de moins de 4 % en poids de l’encre, et
    6. le composé cellulosique dans une teneur d’au moins 0,75 % en poids de l’encre et de moins de 2 % en poids de l’encre.
  3. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’elle comprend:
    1. les nanoparticules d’argent dans une teneur de moins de 40 % en poids de l’encre,
    2. les microparticules métalliques d’argent, de cuivre et/ou de nickel dans une teneur de moins de 40 % en poids de l’encre,
    3. l’alcool monohydrique dans une teneur de moins de 45 % en poids de l’encre,
    4. le polymère filmogène dans une teneur de moins de 1,25 % en poids de l’encre,
    5. le polyol et/ou l’éther de polyol dans une teneur de moins de 3,5% en poids de l’encre, et
    6. le composé cellulosique dans une teneur de moins de 1,5 % en poids de l’encre.
  4. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les nanoparticules d’argent sont sphéroïdales, par exemple sphériques.
  5. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les nanoparticules d’argent ont un diamètre moyen compris entre 20 et 200 nm, de préférence entre 30 et 150nm.
  6. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les nanoparticules d’argent ont des valeurs de D50 comprises entre 30 et 150 nm.
  7. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les microparticules ont une aire moyenne comprise entre 1 et 25 µm2, de préférence entre 5 et 15 µm2, et/ou un périmètre moyen compris entre 3 et 20 µm, de préférence entre 5 et 15 µm, et/ou un diamètre moyen compris entre 1 et 7 µm, de préférence entre 1 et 5 µm.
  8. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère filmogène est un polymère synthétique sélectionné parmi les polyacryliques, les polyvinyliques, les polyesters et/ou les polyuréthanes.
  9. Encre selon la revendication 8 caractérisé en ce que le polymère filmogène est un polyuréthane aliphatique, par exemple un polyuréthane semi-aliphatique.
  10. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’alcool monohydrique ayant un point d’ébullition supérieur à 150°Cest le 2,6-diméthyl-4-heptanol et/ou un alcool terpénique.
  11. Encre selon la revendication 10 caractérisé en ce que l’alcool terpénique est du terpinéol.
  12. Encre selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polyol et/ou l’éther de polyol est sélectionné parmi les glycols et/ou les éthers de glycols.
FR1914184A 2019-12-11 2019-12-11 Encre à base de nanoparticules d’argent Active FR3104599B1 (fr)

Priority Applications (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1914184A FR3104599B1 (fr) 2019-12-11 2019-12-11 Encre à base de nanoparticules d’argent
US17/757,033 US20230348740A1 (en) 2019-12-11 2020-11-19 Ink based on silver nanoparticles
JP2022533361A JP2023505487A (ja) 2019-12-11 2020-11-19 銀ナノ粒子をベースとするインク
EP20807748.7A EP4073160A1 (fr) 2019-12-11 2020-11-19 Encre à base de nanoparticules d'argent
IL293702A IL293702A (en) 2019-12-11 2020-11-19 Ink based on silver nanoparticles
PCT/EP2020/082627 WO2021115748A1 (fr) 2019-12-11 2020-11-19 Encre à base de nanoparticules d'argent
CA3160185A CA3160185A1 (fr) 2019-12-11 2020-11-19 Encre a base de nanoparticules d'argent
KR1020227019737A KR20230008693A (ko) 2019-12-11 2020-11-19 은 나노입자에 기초한 잉크
CN202080085230.6A CN114867797A (zh) 2019-12-11 2020-11-19 基于银纳米粒子的油墨
BR112022011218A BR112022011218A2 (pt) 2019-12-11 2020-11-19 Tinta termoformável e/ou extensível e uso da mesma
TW109143314A TW202122510A (zh) 2019-12-11 2020-12-08 基於銀奈米粒子的油墨

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1914184 2019-12-11
FR1914184A FR3104599B1 (fr) 2019-12-11 2019-12-11 Encre à base de nanoparticules d’argent

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3104599A1 true FR3104599A1 (fr) 2021-06-18
FR3104599B1 FR3104599B1 (fr) 2021-11-26

Family

ID=70613896

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1914184A Active FR3104599B1 (fr) 2019-12-11 2019-12-11 Encre à base de nanoparticules d’argent

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20230348740A1 (fr)
EP (1) EP4073160A1 (fr)
JP (1) JP2023505487A (fr)
KR (1) KR20230008693A (fr)
CN (1) CN114867797A (fr)
BR (1) BR112022011218A2 (fr)
CA (1) CA3160185A1 (fr)
FR (1) FR3104599B1 (fr)
IL (1) IL293702A (fr)
TW (1) TW202122510A (fr)
WO (1) WO2021115748A1 (fr)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090056589A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Honeywell International, Inc. Transparent conductors having stretched transparent conductive coatings and methods for fabricating the same
WO2009152388A1 (fr) * 2008-06-12 2009-12-17 Nanomas Technologies, Inc. Encres et pâtes conductrices
WO2010067965A2 (fr) * 2008-12-10 2010-06-17 Ls Cable Ltd. Composition de nanoparticules d'argent électroconductrice, encre et son procédé de préparation
WO2014113937A1 (fr) * 2013-01-23 2014-07-31 Henkel IP & Holding GmbH Encre conductrice souple

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4832615B1 (ja) * 2010-11-01 2011-12-07 Dowaエレクトロニクス株式会社 低温焼結性導電性ペーストおよびそれを用いた導電膜と導電膜の形成方法
KR20140094690A (ko) * 2013-01-21 2014-07-31 엘에스전선 주식회사 전도성 잉크 조성물 및 이로부터 전극을 형성하는 방법
EP3135405B1 (fr) * 2014-04-25 2022-07-20 Daicel Corporation Composition de revetement de particules d'argent
JP6404614B2 (ja) * 2014-06-25 2018-10-10 古河機械金属株式会社 コアシェル型金属微粒子の製造方法、コアシェル型金属微粒子、導電性インクおよび基板の製造方法
WO2018134411A1 (fr) * 2017-01-23 2018-07-26 Francisco Albero S.A.U. Encre conductrice étirable
WO2019225271A1 (fr) * 2018-05-23 2019-11-28 株式会社ダイセル Encre conductrice

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090056589A1 (en) * 2007-08-29 2009-03-05 Honeywell International, Inc. Transparent conductors having stretched transparent conductive coatings and methods for fabricating the same
WO2009152388A1 (fr) * 2008-06-12 2009-12-17 Nanomas Technologies, Inc. Encres et pâtes conductrices
WO2010067965A2 (fr) * 2008-12-10 2010-06-17 Ls Cable Ltd. Composition de nanoparticules d'argent électroconductrice, encre et son procédé de préparation
WO2014113937A1 (fr) * 2013-01-23 2014-07-31 Henkel IP & Holding GmbH Encre conductrice souple

Also Published As

Publication number Publication date
US20230348740A1 (en) 2023-11-02
KR20230008693A (ko) 2023-01-16
FR3104599B1 (fr) 2021-11-26
TW202122510A (zh) 2021-06-16
EP4073160A1 (fr) 2022-10-19
BR112022011218A2 (pt) 2022-08-23
CN114867797A (zh) 2022-08-05
IL293702A (en) 2022-08-01
CA3160185A1 (fr) 2021-06-17
WO2021115748A1 (fr) 2021-06-17
JP2023505487A (ja) 2023-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Patel et al. Sustained release of pesticide (Cypermethrin) from nanocarriers: an effective technique for environmental and crop protection
Pittarate et al. Effects of poly (ethylene oxide) and ZnO nanoparticles on the morphology, tensile and thermal properties of cellulose acetate nanocomposite fibrous film
Morganti et al. Antibacterial and anti-inflammatory green nanocomposites
Zhang et al. Effects of nanoliposomes based on soya, rapeseed and fish lecithins on chitosan thin films designed for tissue engineering
CA2985883A1 (fr) Encre a base de nanoparticules d&#39;argent
Kiatyongchai et al. Coaxial electrospinning and release characteristics of cellulose acetate–gelatin blend encapsulating a model drug
WO2014132012A1 (fr) Particules de type cœur-ecorce a base de polydopamine et d&#39;huile vegetale
WO2015000796A1 (fr) Formulations d&#39;encres a base de nanoparticules
JP2010053272A (ja) 紫外線防除機能を有する複合化ポリアミド多孔質微粒子およびその製造方法
Razavizadeh et al. Characterization of polyamide-6/propolis blended electrospun fibers
Manno et al. Silver and carbon nanoparticles toxicity in sea urchin Paracentrotus lividus embryos
Chen et al. Synthesis of polyvinyl alcohol/Ag electrospun nanofibers as highly efficient flexible SERS substrates
WO2015128457A1 (fr) Procédé de préparation d&#39;une suspension contenant des nanotubes de carbone et suspension stable ainsi obtenue
FR3104599A1 (fr) Encre à base de nanoparticules d’argent
Singh et al. Improved mechanical, functional and antimicrobial properties of corn starch-based biodegradable nanocomposites films reinforced with lemongrass oil nanoemulsion and starch nano-crystal
Huang et al. Preparation of TTO/UF resin microcapsule via in situ polymerisation and modelling of its slow release
EP3894490B1 (fr) Encre a base de nanoparticules d&#39;argent
Wardana et al. Antifungal features and properties of Pickering emulsion coating from alginate/lemongrass oil/cellulose nanofibers
Siddiqa et al. In vitro release and degradation study of letrozole-loaded poly (lactic-co-glycolic acid) microparticles
EP3074472B1 (fr) Dispersions de nanoparticules d&#39;argent
FR3013718A1 (fr) Composition d&#39;encre a base de nanoparticules
EP3298088A1 (fr) Encre a base de nanoparticules d&#39;argent
WO2023174772A1 (fr) Encre à base de nanofils d&#39;argent
FR3041968B1 (fr) Encre a base de nanoparticules d&#39;argent
KR101377044B1 (ko) 선형 폴리글리세린 지방산 에스테르를 함유하는 유적제, 상기 유적제가 분산된 농업용 필름 마스터배치 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20210618

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5