JP6972536B2 - Coating agent and discharge - Google Patents
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Description
本発明は、塗布剤及び吐出物に関し、特に、精密で均一な膜厚のラインパターンやストライプパターンや、立体的な構造のパターンが要求される技術分野に用いられる塗布剤及び吐出物に関する。 The present invention relates to a coating agent and a discharge product , and more particularly to a coating agent and a discharge product used in a technical field in which a line pattern or a stripe pattern having a precise and uniform film thickness and a pattern having a three-dimensional structure are required.
従来から、プリンタブルエレクトロニクス技術分野などで、導電材料、絶縁材料をグラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェットなどで配線パターンを形成する試みがなされている。
しかし、これらの印刷法は、図8に示すように、印刷物101の断面形状が、半円形状でかつアスペクト比が低い印刷となることが多い。よって、今後のトレンドとして、印刷物の断面形状が矩形でアスペクト比が高い印刷が望まれている。印刷物の断面形状が矩形でアスペクト比が高いと、例えば、導電材料の場合、より矩形に近づけることで、単純に底辺寸法×高さ寸法のみで断面積を求めることができ、配線抵抗値などを簡単に求めることができる。また、印刷物の断面形状のアスペクト比が高い(底辺が狭く、高さが高い)と、例えば、電子回路といった密集した配線が狭い面積に集約することができかつ、配線に流れる電流をより多く流すことが可能となる。
Conventionally, in the field of printable electronics technology, attempts have been made to form wiring patterns of conductive materials and insulating materials by gravure printing, screen printing, flexographic printing, offset printing, inkjet printing, and the like.
However, as shown in FIG. 8, these printing methods often result in printing in which the cross-sectional shape of the printed
印刷物101の断面形状が半円形状であることは、断面積による電気特性値を重視する回路形成では、不安定要素が大きい。例えば、半円形状の断面積の計算は、切断面を直接計測するなどの破壊試験を行う必要があり、様々な分野で課題が生じる。例えば、印刷物個々で変動するために製造過程で破壊せずに最終工程での導通検査で確認し、出荷製品個々でのソフト的補正などが必要となるエレクトロニクス分野、また矩形、その他形状で優位性を出すアプリケーション生産分野が挙げられる。また、伸縮材料への導電材料による配線パターンを印刷した場合、伸縮材料の伸縮によって、配線の抵抗値が変わるなどの課題がある。
The fact that the cross-sectional shape of the printed
ここで、図9(a)に示すように、一般的に使われているストライプ塗布用のコーターヘッド10の吐出口11の形状は、矩形又は丸形であり、数μmから数百μm、数mmなどの吐出口径で形成される。特に、数μmから数百μm、数mmの径の吐出口11が形成されたコーターヘッド10を使用した場合、吐出流路12、吐出口11付近におけるコーターヘッド10と塗布剤101との摩擦によるせん断応力によって、吐出流路12の中央の流速(せん断速度)v1、と、吐出流路12の壁面の流速(せん断速度)v2との間に差が生じてしまう。
Here, as shown in FIG. 9A, the shape of the
特に、数千cpから数百万cpといった高粘度の塗布剤101では、数μmから数百μm、数mmの径の吐出口11が形成されたコーターヘッド10との摩擦によるせん断応力が高くなり、吐出できない現象が発生することがあった。
In particular, in the case of the
このような事情に対して一般的に行われている対処法は、コーターヘッドへの吐出圧力をさらに上げるか、塗布剤101の粘度を下げるためにSP値(25℃における溶解度パラメーター値)が近い溶剤を添加することである。この対処法は、コーターヘッドに限らず、グラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェットなどといった印刷法でも同様である。
The commonly used countermeasure for such a situation is that the SP value (solubility parameter value at 25 ° C.) is close in order to further increase the discharge pressure to the coater head or reduce the viscosity of the
しかしながら、上記対処法を行ったとしても、吐出流路12、吐出口11付近のコーターヘッドと塗布剤101との摩擦によるせん断応力によって、塗布剤101が広がって吐出されてしまう問題を解消することは困難であった。具体的には、図9(b)に示すように、吐出流路12の中央の流速(せん断速度)v1と、吐出流路12の壁面の流速(せん断速度)v2との差が生じ、吐出口11の形状で吐出されずに、外側に膨らんだ丸味を帯びた形状で吐出されてしまう。
However, even if the above countermeasures are taken, the problem that the
そこで本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、コーターヘッドの吐出口の形状を維持して吐出される塗布剤及び吐出物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a coating agent and a discharged product that are discharged while maintaining the shape of the discharge port of the coater head.
上記課題を解決するため、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、ストライプ塗布用のコーターヘッド又はシリンジによるディスペンサーによる吐出用途に使用する塗布剤に添加する溶剤を規定することが上記吐出精度を向上する点で好適であることを知見した。 As a result of diligent studies by the present inventor in order to solve the above problems, it is necessary to specify a solvent to be added to the coating agent used for ejection by a coater head for stripe coating or a dispenser using a syringe to improve the ejection accuracy. It was found that it is suitable in terms of
本発明は、本発明者による上記知見に基づくものであり、本発明の一態様に係る塗布剤は、コーターヘッド及びディスペンサー用の塗布剤であって、
フィラーを分散したバインダーと、
上記バインダーの分散媒及び添加剤の主溶剤に相反する非水溶性又は水溶性の添加溶剤とを有する。
The present invention is based on the above findings by the present inventor, and the coating agent according to one aspect of the present invention is a coating agent for a coater head and a dispenser.
With a binder in which the filler is dispersed,
It has a water-insoluble or water-soluble additive solvent that contradicts the dispersion medium of the binder and the main solvent of the additive.
また、本発明の一態様に係る吐出物は、コーターヘッド及びディスペンサーより基材上に吐出した断面形状が、10μm以下の円弧状をなす角部を有する。この吐出物は、フィラーを分散したバインダーと、上記バインダーの分散媒及び添加剤の主溶剤に相反する非水溶性又は水溶性の添加溶剤とを有する。 Further, the discharged material according to one aspect of the present invention has a corner portion having an arc shape having a cross-sectional shape of 10 μm or less discharged onto the base material from the coater head and the dispenser. This discharge has a binder in which a filler is dispersed and a water-insoluble or water-soluble additive solvent that contradicts the dispersion medium of the binder and the main solvent of the additive.
また、本発明の一態様に係る塗布装置は、フィラーを分散したバインダーと、上記バインダーの分散媒及び添加剤の主溶剤に相反する非水溶性又は水溶性の添加溶剤とを有するコーターヘッド及びディスペンサー用の塗布剤を吐出する吐出口と、この吐出口に連通し、かつ供給する吐出流路とを有する。 Further, the coating apparatus according to one aspect of the present invention is a coater head and a dispenser having a binder in which a filler is dispersed and a water-insoluble or water-soluble additive solvent contradictory to the dispersion medium of the binder and the main solvent of the additive. It has a discharge port for discharging the coating agent for use, and a discharge flow path that communicates with and supplies the discharge port.
本発明の一態様によれば、コーターヘッドの吐出口の形状を維持して吐出される塗布剤及び吐出物を提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a coating agent and a discharged product that are discharged while maintaining the shape of the discharge port of the coater head.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, in each of the figures described below, the parts corresponding to each other are designated by the same reference numerals, and the description below will be omitted as appropriate in the overlapping parts. Further, the embodiment of the present invention exemplifies a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and specifies the material, shape, structure, arrangement, dimensions, etc. of each part to the following. Not. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims described in the claims.
(塗布剤)
本実施形態の塗布剤は、グラビア印刷、スクリーン印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェットなどで、従来利用されてきた導電材料、絶縁材料などを、コーターヘッドに形成された吐出口を介して、一種類又は複数の種類の塗布剤、例えば、銀、カーボン、銅粉などで構成された導電性ペースト、絶縁ペースト、ウレタン系素材などで開発されたストレッチャブル導電インキ、カーボンエラストマー材料、静電エラストマー、貼着剤や非貼着剤等の塗布剤を吐出して基材の表面にラインパターン、立体的構造パターン、不連続パターンをストライプ状に塗布する。
(Coating agent)
The coating agent of the present embodiment uses a conductive material, an insulating material, etc., which have been conventionally used in gravure printing, screen printing, flexographic printing, offset printing, inkjet, etc., through a discharge port formed on a coater head. Stretchable conductive inks, carbon elastomer materials, electrostatic elastomers, developed with one or more coating agents, such as conductive pastes composed of silver, carbon, copper powder, insulating pastes, urethane-based materials, etc. A coating agent such as a sticking agent or a non-sticking agent is discharged to apply a line pattern, a three-dimensional structural pattern, or a discontinuous pattern on the surface of the base material in a striped manner.
<構成>
本実施形態の塗布剤(塗布組成物)は、フィラーを分散したバインダーと、添加溶剤とを有し、必要に応じて添加剤が添加されてもよい。
ここで、上記添加溶剤は、上記バインダーの分散媒及び上記添加剤の主溶剤に相反する非水溶性又は水溶性を呈する。すなわち、本実施形態の塗布剤は、無機フィラー又は有機フィラー(顔料)を分散したバインダー(ポリマー)と溶剤(有機溶剤)及び添加剤の主溶剤が非水溶性であれば水溶性溶剤を、水溶性であれば非水溶性溶剤を混合したものである。
具体的には、フィラーの含有率が50〜99.9%の主剤を構成するバインダー(ポリマー)の分散媒及び添加剤の主溶剤の非水溶性又は水溶性に応じて、当該塗布剤の物性を破壊しない極性の違う添加溶剤を有する。上記フィラーとしては、充填剤、印刷用途などに開発された銀ペースト、銅ペースト、絶縁インキ等が挙げられる。なお、本実施形態の塗布剤は、コーターヘッド及びディスペンサー用の塗布剤である。
<Structure>
The coating agent (coating composition) of the present embodiment has a binder in which a filler is dispersed and an additive solvent, and the additive may be added if necessary.
Here, the additive solvent exhibits water-insoluble or water-soluble properties that are contrary to the dispersion medium of the binder and the main solvent of the additive. That is, the coating agent of the present embodiment is a water-soluble solvent if the binder (polymer) in which the inorganic filler or the organic filler (pigment) is dispersed, the solvent (organic solvent), and the main solvent of the additive are water-insoluble. If it is sex, it is a mixture of a water-insoluble solvent.
Specifically, the physical characteristics of the coating agent are dependent on the water-insoluble or water-soluble content of the dispersion medium of the binder (polymer) constituting the main agent having a filler content of 50 to 99.9% and the main solvent of the additive. Has an additive solvent with a different polarity that does not destroy. Examples of the filler include fillers, silver pastes developed for printing applications, copper pastes, insulating inks, and the like. The coating agent of this embodiment is a coating agent for a coater head and a dispenser.
一般的に充填剤、印刷法などで使用されるインキの溶剤組成物は、溶剤と下記式(1)で表される化合物(但し、モノヒドロキシステアリン酸を除く)を含む溶剤組成物である。なお、下記式(1)中、R1はモノヒドロキシアルキル基を示し、R2はカルボキシル基(C(=O)OH)又はアミド基(C(=O)NH2)を示す。
R1−CH2−R2・・・・・(1)
The solvent composition of an ink generally used in fillers, printing methods and the like is a solvent composition containing a solvent and a compound represented by the following formula (1) (excluding monohydroxystearic acid). In the following formula (1), R 1 represents a monohydroxyalkyl group, and R 2 represents a carboxyl group (C (= O) OH) or an amide group (C (= O) NH 2 ).
R 1- CH 2- R 2 ... (1)
[構成の主旨]
上述したように、本実施形態の塗布剤を構成する成分は、バインダー(ポリマー)、顔料(着色、防錆、体質、その他機能性など)、溶剤(有機溶剤、水など)、及び添加剤など、並びに上記添加溶剤である。一般的に使われている溶解性パラメーター(Solubility Parameter、以下SP値ということがある)の考え方は、溶媒と溶質間に作用する力を分子間力と仮定した分子間力を凝集力の尺度として、SP値の差が小さい2つの成分は混ざりやすく(溶解度が大きい)、SP値の差が大きい2つの成分は混ざり難い(溶解度が小さい)ことが通説である。すなわち、一般的な印刷用途で使用する塗布剤は、SP値の差が小さいバインダー(ポリマー)と溶剤(有機溶剤、水など)及び添加剤を混合し、商品化、使用されているが、本発明は全く異なる考え方で構成成分が定義されている。つまり、本発明では、溶解性パラメーターを検討するのではなく、使用する塗布剤の主溶媒、主溶剤が非水溶性溶剤を使用しているのか、それとも水溶性溶剤を使用しているのかを重視して構成成分を定義している。
[Purpose of composition]
As described above, the components constituting the coating agent of the present embodiment include binders (polymers), pigments (coloring, rust prevention, constitution, other functionality, etc.), solvents (organic solvents, water, etc.), additives, and the like. , And the above-mentioned additive solvent. The concept of the solubility parameter (hereinafter sometimes referred to as SP value) that is generally used is that the intramolecular force assuming that the force acting between the solvent and the solute is the intramolecular force is used as a measure of the cohesive force. It is generally accepted that two components having a small difference in SP value are easily mixed (high solubility), and two components having a large difference in SP value are difficult to mix (small solubility). That is, the coating agent used for general printing is commercialized and used by mixing a binder (polymer) having a small difference in SP value, a solvent (organic solvent, water, etc.) and an additive. The components of the invention are defined in a completely different way of thinking. That is, in the present invention, instead of examining the solubility parameter, emphasis is placed on whether the main solvent and main solvent of the coating agent used are a water-insoluble solvent or a water-soluble solvent. And define the constituents.
<添加溶剤>
上記添加溶剤としては、n−ヘプタン(SP値:7.3)、n−プロパノール(SP値:11.8)、1,2,5,6−テトラヒドロベンジルアルコール(SP値:11.3)、ジエチレングリコールエチルエーテル(SP値:10.9)、3−メトキシブタノール(SP値:10.9)、トリアセチン(SP値:10.2)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.2)、シクロペンタノン(SP値:10.0)、γ−ブチロラクトン(SP値:9.9)、シクロヘキサノン(SP値:9.9)、プロピレングリコール−n−プロピルエーテル(SP値:9.8)、プロピレングリコール−n−ブチルエーテル(SP値:9.7)、ジプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.7)、1,4−ブタンジオールジアセテート(SP値:9.6)、3−メトキシブチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールジアセテート(SP値:9.6)、乳酸エチルアセテート(SP値:9.6)、ε−カプロラクトン(SP値:9.6)、1,3−ブチレングリコールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール−n−プロピルエーテル(SP値:9.5)、1,6−ヘキサンジオールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(SP値:9.4)、トリプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.4)、トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(SP値:9.3)、シクロヘキサノールアセテート(SP値:9.2)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、エチレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、メチルアセテート(SP値:8.8)、エチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、n−プロピルアセテート(SP値:8.7)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、3−メトキシブタノールアセテート(SP値:8.7)、ブチルアセテート(SP値:8.7)、イソプロピルアセテート(SP値:8.5)、テトラヒドロフラン(SP値:8.3)、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(SP値:7.9)、プロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル(SP値:7.8)、プロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル(SP値:7.8)等を挙げることができる。
<Additional solvent>
Examples of the additive solvent include n-heptane (SP value: 7.3), n-propanol (SP value: 11.8), 1,2,5,6-tetrahydrobenzyl alcohol (SP value: 11.3), and the like. Diethylene glycol ethyl ether (SP value: 10.9), 3-methoxybutanol (SP value: 10.9), triacetin (SP value: 10.2), propylene glycol monomethyl ether (SP value: 10.2), cyclopenta Non (SP value: 10.0), γ-butyrolactone (SP value: 9.9), cyclohexanone (SP value: 9.9), propylene glycol-n-propyl ether (SP value: 9.8), propylene glycol -N-butyl ether (SP value: 9.7), dipropylene glycol methyl ether (SP value: 9.7), 1,4-butanediol diacetate (SP value: 9.6), 3-methoxybutyl acetate (SP value: 9.6) SP value: 8.7), propylene glycol diacetate (SP value: 9.6), ethyl lactate acetate (SP value: 9.6), ε-caprolactone (SP value: 9.6), 1,3-butylene Glycoldiacetate (SP value: 9.5), dipropylene glycol-n-propyl ether (SP value: 9.5), 1,6-hexanediol diacetate (SP value: 9.5), dipropylene glycol- n-butyl ether (SP value: 9.4), tripropylene glycol methyl ether (SP value: 9.4), tripropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.3), cyclohexanol acetate (SP value: 9) .2), Diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value: 9.0), ethylene glycol methyl ether acetate (SP value: 9.0), diethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value: 8.9), ethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value: 8.9), methyl acetate (SP value: 8.8), ethyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol monomethyl ether acetate (SP value: 8.7), n-propyl acetate (SP value: 8.7) SP value: 8.7), dipropylene glycol methyl ether acetate (SP value: 8.7), 3-methoxybutanol acetate (SP value: 8.7), butyl acetate (SP value: 8.7), isopropyl acetate (SP value: 8.5), tetrahydrofuran (SP value: 8.3), dipropylene glycol methyl-n- Butyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol dimethyl ether (SP value: 7.9), propylene glycol methyl-n-butyl ether (SP) Values: 7.8), propylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 7.8) and the like can be mentioned.
ここで挙げた添加溶剤の25℃における溶解パラメーター(SP値:Fedors計算値)は7.3〜11.8程度であるが、本実施形態では、SP値は選択する溶剤の参考とした位置づけでしかない。重要なのは、バインダー(ポリマー)の分散媒及び添加剤の主溶剤が非水溶性か水溶性かを判断し、その分散媒及び主溶剤の真逆の溶剤を添加溶剤として添加することである。 The solubility parameter (SP value: Fedors calculated value) of the added solvent mentioned here at 25 ° C. is about 7.3 to 11.8, but in this embodiment, the SP value is positioned as a reference for the selected solvent. There is only. What is important is to determine whether the dispersion medium of the binder (polymer) and the main solvent of the additive are water-insoluble or water-soluble, and add a solvent that is the exact opposite of the dispersion medium and the main solvent as the additive solvent.
[非水溶性及び水溶性]
非水溶性及び水溶性の定義については、第4類危険物の水溶性液体についての定義を示す。第4類危険物は、引火性液体である。さらに、(1)水に溶けるもの(水溶性)、(2)水に溶けないもの(非水溶性)とに分けられる。政令上、次のように定義されている。
[Water-insoluble and water-soluble]
Regarding the definitions of water-insoluble and water-soluble, the definitions of water-soluble liquids of Class 4 dangerous goods are shown. Class 4 dangerous goods are flammable liquids. Further, it is divided into (1) water-soluble (water-soluble) and (2) water-insoluble (water-insoluble). It is defined as follows in the Cabinet Order.
水溶性液体は、1気圧20℃で同容量の純水との混合液が均一な外観を維持するもので、非水溶性液体は水溶性液体以外のものとし、非水溶性液体は、水と混合したときふたつの層に分かれる。液体の比重が水より小さければ、水の層の上に、比重が水より大きければ、水の層より下に非水溶性の層ができる。水溶性液体の場合、混合すると層が分かれることなく均一になる。特殊引火物のジエチルエーテルや第1石油類の酢酸エチルなどのように水にわずかに溶けるものもあるが、定義上、非水溶性に分類される。 The water-soluble liquid is a mixture of pure water and pure water of the same volume at 1 atm and 20 ° C. to maintain a uniform appearance. The water-insoluble liquid is other than the water-soluble liquid, and the water-insoluble liquid is water. When mixed, it splits into two layers. If the specific density of the liquid is smaller than that of water, a water-insoluble layer is formed above the layer of water, and if the specific gravity is higher than that of water, a water-insoluble layer is formed below the layer of water. In the case of water-soluble liquids, when mixed, the layers become uniform without separation. Some are slightly soluble in water, such as the special flammable diethyl ether and the first petroleum ethyl acetate, but by definition they are classified as water-insoluble.
従って、上記添加溶剤は、上記非水溶性及び水溶性の定義をもとに以下のように分類できる。
[水溶性の添加溶剤]
水溶性の添加溶剤は、n−プロパノール(SP値:11.8)、1,2,5,6−テトラヒドロベンジルアルコール(SP値:11.3)、ジエチレングリコールエチルエーテル(SP値:10.9)、3−メトキシブタノール(SP値:10.9)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(SP値:10.2)、γ−ブチロラクトン(SP値:9.9)、プロピレングリコール−n−プロピルエーテル(SP値:9.8)、ジプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.7)、乳酸エチルアセテート(SP値:9.6)、ε−カプロラクトン(SP値:9.6)、トリプロピレングリコールメチルエーテル(SP値:9.4)、トリプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(SP値:9.3)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、エチレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:9.0)、テトラヒドロフラン(SP値:8.3)、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル(SP値:8.0)、ジプロピレングリコールジメチルエーテル(SP値:7.9)、プロピレングリコールメチル−n−プロピルエーテル(SP値:7.8)等が挙げられる。
Therefore, the additive solvent can be classified as follows based on the definitions of water-insoluble and water-soluble.
[Water-soluble additive solvent]
The water-soluble additive solvent is n-propanol (SP value: 11.8), 1,2,5,6-tetrahydrobenzyl alcohol (SP value: 11.3), diethylene glycol ethyl ether (SP value: 10.9). , 3-methoxybutanol (SP value: 10.9), propylene glycol monomethyl ether (SP value: 10.2), γ-butyrolactone (SP value: 9.9), propylene glycol-n-propyl ether (SP value:) 9.8), dipropylene glycol methyl ether (SP value: 9.7), ethylldebrand ethyl acetate (SP value: 9.6), ε-caprolactone (SP value: 9.6), tripropylene glycol methyl ether (SP) Value: 9.4), tripropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.3), diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value: 9.0), ethylene glycol methyl ether acetate (SP value: 9.0) , Tetrahydrofuran (SP value: 8.3), dipropylene glycol methyl-n-butyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 8.0), dipropylene glycol dimethyl ether (SP value: 7.9), propylene glycol methyl-n-propyl ether (SP value: 7.8) and the like can be mentioned.
[非水溶性の添加溶剤]
非水溶性の添加溶剤は、トリアセチン(SP値:10.2)、シクロペンタノン(SP値:10.0)、シクロヘキサノン(SP値:9.9)、プロピレングリコール−n−ブチルエーテル(SP値:9.7)、1,4−ブタンジオールジアセテート(SP値:9.6)、3−メトキシブチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールジアセテート(SP値:9.6)、1,3−ブチレングリコールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール−n−プロピルエーテル(SP値:9.5)、1,6−ヘキサンジオールジアセテート(SP値:9.5)、ジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(SP値:9.4)、シクロヘキサノールアセテート(SP値:9.2)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(SP値:8.9)、メチルアセテート(SP値:8.8)、エチルアセテート(SP値:8.7)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、n−プロピルアセテート(SP値:8.7)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(SP値:8.7)、3−メトキシブタノールアセテート(SP値:8.7)、ブチルアセテート(SP値:8.7)、イソプロピルアセテート(SP値:8.5)、プロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル(SP値:7.8)等が挙げられる。
[Water-insoluble additive solvent]
The water-insoluble additive solvent is triacetin (SP value: 10.2), cyclopentanone (SP value: 10.0), cyclohexanone (SP value: 9.9), propylene glycol-n-butyl ether (SP value:). 9.7), 1,4-butanediol diacetate (SP value: 9.6), 3-methoxybutyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol diacetate (SP value: 9.6), 1 , 3-Buylene glycol diacetate (SP value: 9.5), Dipropylene glycol-n-propyl ether (SP value: 9.5), 1,6-hexanediol diacetate (SP value: 9.5), Dipropylene glycol-n-butyl ether (SP value: 9.4), cyclohexanol acetate (SP value: 9.2), diethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value: 8.9), ethylene glycol monobutyl ether acetate (SP value:) 8.9), methyl acetate (SP value: 8.8), ethyl acetate (SP value: 8.7), propylene glycol monomethyl ether acetate (SP value: 8.7), n-propyl acetate (SP value: 8) .7), Dipropylene glycol methyl ether acetate (SP value: 8.7), 3-methoxybutanol acetate (SP value: 8.7), butyl acetate (SP value: 8.7), isopropyl acetate (SP value: 8.5), propylene glycol methyl-n-butyl ether (SP value: 7.8) and the like can be mentioned.
[添加溶剤の添加量]
添加溶剤の添加量としては、対象とする上記分散媒及び添加剤の主溶剤の含有率が主剤に対して0.1wt%から50wt%であれば、同量であることが好ましい。具体的には、上記分散媒及び添加剤の主溶剤が水溶性溶剤であり、含有率が0.1wt%から50wt%であれば、同量の上記非水溶性溶剤群のいずれかを添加溶剤として添加する。また、その逆として、上記分散媒及び添加剤の主溶剤が非水溶性溶剤であり、含有率が0.1wt%から50wt%であれば、同量の上記水溶性溶剤群のいずれかを添加溶剤として添加してもよい。
[Amount of added solvent added]
The amount of the additive solvent added is preferably the same as long as the content of the target solvent of the dispersion medium and the additive is 0.1 wt% to 50 wt% with respect to the main agent. Specifically, if the main solvent of the dispersion medium and the additive is a water-soluble solvent and the content is 0.1 wt% to 50 wt%, one of the same amount of the water-insoluble solvent group is added as the additive solvent. Add as. On the contrary, if the main solvent of the dispersion medium and the additive is a water-insoluble solvent and the content is 0.1 wt% to 50 wt%, one of the same amount of the water-soluble solvent group is added. It may be added as a solvent.
上述したように、本実施形態の塗布剤の構成は、塗布したい塗布剤の主溶剤、主溶剤である有機溶剤が、非水溶性か水溶性かを確認し、非水溶性が主溶剤ならば、水溶性の有機溶剤を添加して使用、分散した塗布剤の構成である。考え方の例えとして、ゴム(ポリマー)と油(溶剤)の混合を例にとるが、ゴム(ポリマー)と油(溶剤)を混合した場合、ゴムは膨潤する。これは、ゴムの分子間に油が入り込む現象で、油がゴムと混ざりやすければ膨潤し、混ざり難ければ膨潤し難いということになる。つまり、塗布剤の主溶剤が非水溶性の場合、水溶性の添加溶剤を添加することで、極性の異なる物質、ここでは非水溶性溶剤と水溶性溶剤は、お互いに混ざり難いということから、主溶剤が非水溶性溶剤の塗布剤表面に水溶性溶剤が浮き上がった状態が形成されることになる。 As described above, in the composition of the coating agent of the present embodiment, it is confirmed whether the main solvent of the coating agent to be applied and the organic solvent which is the main solvent are water-insoluble or water-soluble, and if the water-insoluble is the main solvent. , It is a composition of a coating agent used and dispersed by adding a water-soluble organic solvent. As an example of the idea, a mixture of rubber (polymer) and oil (solvent) is taken as an example, but when rubber (polymer) and oil (solvent) are mixed, the rubber swells. This is a phenomenon in which oil enters between the molecules of rubber, and if the oil is easily mixed with the rubber, it will swell, and if it is difficult to mix, it will be difficult to swell. In other words, when the main solvent of the coating agent is water-insoluble, by adding a water-soluble additive solvent, substances having different polarities, in this case, the water-insoluble solvent and the water-soluble solvent are difficult to mix with each other. A state in which the water-soluble solvent floats is formed on the surface of the coating agent in which the main solvent is a water-insoluble solvent.
本実施形態の塗布剤は、例えばこの水溶性溶剤が表面に浮き上がった状態でストライプ塗布用のコーターヘッド(又はシリンジによるディスペンサー)10による吐出用途に使用される。すなわち、図1に示すように、正面に吐出口11が開口され、この吐出口11に連通する吐出流路12を有するコーターヘッド10から塗布剤1が吐出される際、コーターヘッド(又はディスペンサーノズル、ニードル)10と塗布剤1との界面に適度な油膜13が形成される。この油膜13の発生によって、コーターヘッド10と塗布剤1との摩擦が低減され、よってせん断応力によって、吐出流路12の中央の流速(せん断速度)v3と、吐出流路12の側面の流速(せん断速度)v4との差もほぼ生じることが無くなる。
そして、吐出口11の径の寸法と同等又は、吐出量、塗布速度の加減により、吐出口11の径の縮小、外側へ広がって吐出(吐出口11の径の拡大)されても、矩形又は丸型、三角形、凸形、台形、ひし形、M形などの吐出口11の断面形状そのまま維持した形で塗布剤1が吐出され、外側に膨らんだ丸味を帯びた形状でライン吐出される度合いを軽減することができる。
The coating agent of the present embodiment is used, for example, in a state where the water-soluble solvent floats on the surface and is used for ejection by a coater head (or a dispenser with a syringe) 10 for stripe coating. That is, as shown in FIG. 1, when the
Then, even if the diameter of the
このように、塗布剤1が吐出されてなる吐出物(印刷物)の断面形状が矩形のパターンを形成できるため、導電性インキで形成した場合、断面積を縦×横の寸法から算出することが可能となる。すなわち、非破壊でかつ安定した電気抵抗値を示すパターン形成が可能である。
また、吐出口11の断面形状に近い形状で塗布剤1を吐出することができるため、形状による視覚的効果(光学的効果含む)を持つパターン形成が可能である。
In this way, since the cross-sectional shape of the ejected matter (printed matter) from which the
Further, since the
例えば、図2に示すように、塗布剤1が吐出されてなる複数の吐出物(印刷物)30の断面形状を矩形とすることができることにより、基材20に対し、垂直に切立った面30aを形成できる。その結果、吐出物30をライン吐出で形成する場合、例えば矩形のライン(吐出物30)の間隙Sを極限まで詰めた構造体40を作ることができる。
また、図2に示すように、アスペクト比(高さL1/底辺L2)が1以上の矩形パターン30を形成することができ、狭い幅により多くのライン形成が可能である。
For example, as shown in FIG. 2, the cross-sectional shape of the plurality of ejected matter (printed matter) 30 from which the
Further, as shown in FIG. 2, a
さらに、XYZ系ロボットに本実施形態の塗布剤を使用したコーターヘッド、ディスペンサーを搭載することで、立体的な矩形ライン構造物の形成が可能である。
例えば、図3に示すように、伸縮性基材(エラストマー)21に対し、伸縮性導電性を有する本実施形態の塗布剤1を使って、伸縮性基材21へ塗布する過程でZ方向へコーターヘッド、ディスペンサーを速度可変させて動作させることを繰り返す。このようにすることで、伸縮性基材21の上面に対し、Z方向にアーチ状又はループ状の矩形の導電配線41を連続的に形成することが可能となる。
このように、Z方向への配線ができることで、基材に対し上方へループ状の造形ができることから、配線が全て基材に這っている配線に比べ、抵抗値が変わりにくいという効果を奏する。一方、印刷物の断面形状を矩形にすることにより、吐出形状を常に維持でき、断面形状が丸になったり、吐出形状が崩れたりした場合のリスクを少なくすることができる。ここで、通常のシリンジなどで吐出すると断面形状が丸になったり、吐出形状が崩れたりすることがある。上記リスクは、例えば、断面形状が丸になると接地面積が小さく、剥離しやすくなってしまうことである。また、吐出形状が崩れると、配線高さが薄くなり、ちぎれ易く、抵抗も増大する可能性がある。
また、導電配線41(塗布剤1)の断面形状が矩形のため、図4に示すように、底辺である接地面積も広く伸縮性基材21を伸縮させてもアーチ又はループ状の導電配線が伸びることなくフレキシブルに対応する。よって、ほとんど配線抵抗が変わらない回路、センサーなどの形成が可能である。
Further, by mounting the coater head and the dispenser using the coating agent of the present embodiment on the XYZ robot, it is possible to form a three-dimensional rectangular line structure.
For example, as shown in FIG. 3, the
As described above, since the wiring in the Z direction can be formed in a loop shape upward with respect to the base material, the resistance value is less likely to change as compared with the wiring in which all the wiring crawls on the base material. On the other hand, by making the cross-sectional shape of the printed matter rectangular, the ejection shape can always be maintained, and the risk when the cross-sectional shape becomes round or the ejection shape collapses can be reduced. Here, when ejected with a normal syringe or the like, the cross-sectional shape may be rounded or the ejected shape may be distorted. The risk is that, for example, when the cross-sectional shape is round, the ground contact area is small and it is easy to peel off. Further, if the discharge shape is broken, the wiring height becomes thin, it is easy to tear, and the resistance may increase.
Further, since the cross-sectional shape of the conductive wiring 41 (coating agent 1) is rectangular, as shown in FIG. 4, the ground contact area at the bottom is wide, and even if the
以上説明したように、コーター、ディスペンサーに用いる本実施形態の塗布剤の構成は、塗布したい塗布剤の主溶媒、主溶剤である有機溶媒が、非水溶性か水溶性かを確認し、非水溶性が主溶媒ならば、水溶性の有機溶剤を添加して使用、分散した塗布剤構成とした。このような塗布剤を使用することで、ストライプ塗布用のコーターヘッド又はシリンジによるディスペンサーによる吐出用途での、吐出流路、吐出出口付近のコーターヘッド又はディスペンサーノズル、ニードルと塗布剤との界面に適度な油膜を形成し、摩擦をなくすことができる。よって、せん断応力によって、吐出流路中央の流速(せん断速度)と吐出流路側面の流速(せん断速度)との差も生じることがほぼなくなる。すなわち、吐出口径の寸法と同等又は、吐出量、塗布速度の加減により、吐出径の縮小、外側へ広がって吐出(吐出径の拡大)されても、吐出口の形状を維持した形で吐出され、外側に膨らんだ丸味を帯びた形状でライン吐出される度合いを軽減できる。 As described above, the composition of the coating agent of the present embodiment used for the coater and the dispenser confirms whether the main solvent of the coating agent to be applied and the organic solvent as the main solvent are water-insoluble or water-soluble, and is water-insoluble. If the main solvent is a water-soluble organic solvent, a water-soluble organic solvent is added and used to disperse the coating agent. By using such a coating agent, it is suitable for the discharge flow path, the coater head or dispenser nozzle near the discharge outlet, and the interface between the needle and the coating agent in the discharge application by the coater head for stripe coating or the dispenser by the syringe. A flexible oil film can be formed and friction can be eliminated. Therefore, the shear stress almost eliminates the difference between the flow velocity at the center of the discharge flow path (shear velocity) and the flow velocity at the side surface of the discharge flow path (shear velocity). That is, it is the same as the size of the discharge port, or even if the discharge diameter is reduced or expanded to the outside (expansion of the discharge diameter) by adjusting the discharge amount and coating speed, it is discharged in a form that maintains the shape of the discharge port. The rounded shape that swells outward can reduce the degree of line ejection.
(実施例1)
シリコーンをベースとした誘電エラストマーフィルム「ELASTOSIL2030、旭化成ワッカー社製」、膜厚200μmを基材とし、シリコーンをベースとした2液混合タイプの熱硬化型カーボンエラストマー「ERASTOSILLR3162A、旭化成ワッカー社製」及び「ERASTOSILLR3162B、旭化成ワッカー社製」を1対1で混合した導電性塗布剤を用意した。
(Example 1)
Silicone-based dielectric elastomer film "ELASTOSIL 2030, manufactured by Asahi Kasei Wacker", silicone-based two-component mixed type thermosetting carbon elastomer "ERASTOSILL R3162A, manufactured by Asahi Kasei Wacker" and "Asahi Kasei Wacker" A conductive coating agent prepared by mixing "ElastomerILLR3162B, manufactured by Asahi Kasei Wacker Co., Ltd." in a 1: 1 ratio.
次に、本発明の非水溶性である主剤と相反する水溶性溶剤のジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値9.0)を選択し、主剤に対して0.1wt%〜50wt%の分量でジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値9.0)を混合した実施例1の塗布剤を使ってディスペンスコントローラーと卓上ロボットに搭載した縦500μm×横500μmの矩形の吐出口径を1000μmピッチで7本形成したラインコーターヘッドから、誘電エラストマーフィルム上へフィルム面から0.3mm吐出口を離した状態で、吐出圧360kPa、ヘッドスピード10mm/秒で6mm長のストライプパターンを吐出した。上記誘電エラストマーフィルム上への塗布剤のライン吐出には、高粘度液体制御可能なディスペンスコントローラー(武蔵エンジニアリング社製)とXYZ軸制御可能な卓上ロボットを用いた。 Next, diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value 9.0), which is a water-soluble solvent contradictory to the water-insoluble main agent of the present invention, is selected, and the amount of diethylene glycol is 0.1 wt% to 50 wt% with respect to the main agent. A line in which seven rectangular discharge ports of 500 μm in length × 500 μm in width mounted on a dispensing controller and a desktop robot are formed at a pitch of 1000 μm using the coating agent of Example 1 mixed with monoethyl ether acetate (SP value 9.0). A 6 mm long stripe pattern was discharged from the coater head onto the dielectric elastomer film with a discharge port of 0.3 mm away from the film surface at a discharge pressure of 360 kPa and a head speed of 10 mm / sec. For the line ejection of the coating agent onto the dielectric elastomer film, a dispense controller (manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd.) capable of controlling a high-viscosity liquid and a desktop robot capable of controlling the XYZ axes were used.
その結果、図5(a),(b)に示すように、ほぼ縦横の寸法が1対1の矩形(アスペクト比1)で底辺及び基材に直交する辺、上辺全てにおいてシャープにかつフラットに、4つの角(図中、破線で表示)30eをもつ半径10μm以下の円弧をもつ鋭角になったライン状の吐出物30ができた。
この結果から、縦500μm×横500μmの矩形吐出口から実施例1の塗布剤の構成である非水溶性と水溶性溶剤の混合塗布剤を吐出することで吐出流路、吐出出口付近のコーターヘッドと塗布剤との摩擦が緩和され、せん断応力による吐出流路中央の流速(せん断速度)と吐出流路側面の流速(せん断速度)との差が無くなり、吐出口の外側へ広がらずに、吐出口の形状そのまま吐出されたことが判る。
As a result, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), a rectangle (aspect ratio 1) having approximately one-to-one vertical and horizontal dimensions is sharp and flat on all sides perpendicular to the base and the base material. An acute-angled line-shaped
From this result, the coater head near the discharge flow path and the discharge outlet is discharged by discharging the mixed coating agent of the water-insoluble and water-soluble solvent which is the configuration of the coating agent of Example 1 from the rectangular discharge port of 500 μm in length × 500 μm in width. The friction between the and the coating agent is relaxed, the difference between the flow velocity (shear velocity) at the center of the discharge channel and the flow velocity (shear velocity) at the side of the discharge channel due to shear stress disappears, and the flow velocity does not spread to the outside of the discharge port. It can be seen that the shape of the outlet was discharged as it was.
従って、さらに小さい縦50μm×横50μmの矩形吐出口から吐出した実施例1の塗布剤は、図5(a)に示す断面形状の角部に着目すると後述する比較例1の塗布剤に比べて、少なくとも半径10μm以下の円弧をもつ鋭角な角を持った矩形の形を維持したままの吐出ができることが判る。ちなみに、一般的な塗布剤の場合は、半径50μm以下の円弧を持ってしまうため、矩形断面の縦及び横の辺において直線の断面を持った吐出はできないことが判る。 Therefore, the coating agent of Example 1 discharged from the smaller rectangular discharge port of 50 μm in length × 50 μm in width is compared with the coating agent of Comparative Example 1 described later when focusing on the corners of the cross-sectional shape shown in FIG. 5 (a). It can be seen that the ejection can be performed while maintaining the rectangular shape with an acute angle having an arc having a radius of at least 10 μm or less. Incidentally, in the case of a general coating agent, since it has an arc having a radius of 50 μm or less, it can be seen that it is not possible to discharge with a straight cross section on the vertical and horizontal sides of the rectangular cross section.
(比較例1)
比較例1の塗布剤の構成として、「ERASTOSILLR」AB混合剤の主溶媒であるシリコーン(SP値7.3〜7.6)は、非水溶であるため、非水溶でSP値も比較的近い極性のnヘプタン(SP値7.5)を添加溶剤として選択し、主剤に対して0.1wt%〜50wt%の分量でnヘプタンを混合した比較例1の塗布剤を用意した。そして、非水溶と相反する水溶性溶剤のジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値9.0)を選択し、主剤に対して0.1wt%〜50wt%の分量でジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(SP値9.0)を混合した実施例1の塗布剤と比較した。
(Comparative Example 1)
As the composition of the coating agent of Comparative Example 1 , since the silicone (SP value 7.3 to 7.6) which is the main solvent of the "ERSTOSILLR" AB mixture is water-insoluble, it is water-insoluble and the SP value is relatively close. A polar n-heptane (SP value 7.5) was selected as the additive solvent, and the coating agent of Comparative Example 1 was prepared by mixing n-heptane in an amount of 0.1 wt% to 50 wt% with respect to the main agent. Then, diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value 9.0), which is a water-soluble solvent contradictory to water-insoluble, is selected, and the amount of diethylene glycol monoethyl ether acetate (SP value 9) is 0.1 wt% to 50 wt% with respect to the main agent. It was compared with the coating agent of Example 1 in which 0.0) was mixed.
次に、一般的な塗布剤構成であるSP値差が小さい混合塗布剤を使ってディスペンスコントローラーと卓上ロボットに搭載した縦500μm×横500μmの矩形の吐出口の径を1000μmピッチで7本形成したラインコーターヘッドから、誘電エラストマーフィルム上へフィルム面から0.3mm吐出口を離した状態で、吐出圧360kPa、ヘッドスピード10mm/秒で6mm長のストライプパターンを吐出した。 Next, using a mixed coating agent having a small SP value difference, which is a general coating agent configuration, seven rectangular discharge ports of 500 μm in length × 500 μm in width mounted on the dispense controller and the desktop robot were formed at a pitch of 1000 μm. A 6 mm long stripe pattern was ejected from the line coater head onto the dielectric elastomer film with a discharge port of 0.3 mm away from the film surface at a discharge pressure of 360 kPa and a head speed of 10 mm / sec.
その結果、図7(a)〜(c)に示すように、ストライプパターン(吐出物)130の4つの角(図中、破線で表示)130eにおいて半径50μm以上の円弧を持つ丸味を帯びたライン形成となった。この結果から、縦500μm×横500μmの矩形吐出口から一般的な塗布剤構成である同じ極性溶剤の混合塗布剤を吐出すると吐出流路、吐出出口付近のコーターヘッドと塗布剤との摩擦によるせん断応力によって、吐出流路中央の流速(せん断速度)と吐出流路側面の流速(せん断速度)との差が生じることによって、吐出口径の寸法よりも外側へ広がって吐出されてしまうことが判った。
従って、さらに小さい縦50μm×横50μmの矩形の吐出口から吐出した比較例1の塗布剤は、図7(a)〜(c)に示すように、断面形状の角部に着目すると既に丸味を帯びているので、矩形の形を維持したままの吐出ができる可能性は限りなく低いことが判った。
As a result, as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), a rounded line having an arc having a radius of 50 μm or more at the four corners (indicated by a broken line in the figure) 130e of the stripe pattern (discharge) 130. It became a formation. From this result, when a mixed coating agent of the same polar solvent, which is a general coating agent composition, is discharged from a rectangular discharge port of 500 μm in length × 500 μm in width, shearing due to friction between the coater head near the discharge flow path and the discharge outlet and the coating agent. It was found that the stress causes a difference between the flow velocity in the center of the discharge flow path (shear velocity) and the flow velocity on the side surface of the discharge flow path (shear velocity), so that the flow velocity spreads outward from the size of the discharge port diameter and is discharged. ..
Therefore, as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), the coating agent of Comparative Example 1 discharged from the smaller rectangular discharge port of 50 μm in length × 50 μm in width is already rounded when focusing on the corners of the cross-sectional shape. Since it is tinged, it was found that the possibility of discharging while maintaining the rectangular shape is extremely low.
(実施例2)
実施例1の塗布剤を使って、基材へ塗布する過程でZ方向へコーターヘッド、ディスペンサーを速度可変させて動作させることを繰り返すことで、伸縮基材上面に対しZ方向にアーチ状又はループ状の矩形の導電配線を連続的に形成することを行った。例えば、コーターヘッドをY軸方向へ本発明の塗布剤を吐出しながら10mm送り、吐出を止めずにZ軸方向へ2mm、Y軸マイナス方向に1mmヘッドを移動させ、次にZ軸をそのままの座標で維持させて、Y軸方向プラス側へ3mm移動、次にY軸マイナス方向に1mmヘッドを移動させながら伸縮基材上面に吐出口を着地させ、Y軸プラス方向へ1mm送るといった動作を繰り返すことで、Y軸方向に対し、ループ状の配線が連続して繋がったラインを形成できた。これにより矩形のため、底辺である接地面積も広く伸縮性基材を伸縮させてもアーチ又はループ状の導電配線が伸びることなくフレキシブルに対応する、ほとんど配線抵抗が変わらない回路、センサーなどの形成が可能となった。
(Example 2)
By repeating the operation of the coater head and the dispenser at variable speeds in the Z direction in the process of applying to the base material using the coating agent of Example 1, an arch shape or a loop in the Z direction with respect to the upper surface of the stretchable base material. A rectangular conductive wiring having a shape was continuously formed. For example, the coater head is fed 10 mm while discharging the coating agent of the present invention in the Y-axis direction, the head is moved 2 mm in the Z-axis direction and 1 mm in the Y-axis minus direction without stopping the discharge, and then the Z-axis remains as it is. Keeping the coordinates, move 3 mm to the plus side in the Y-axis direction, then land the discharge port on the upper surface of the elastic base material while moving the
(実施例3)
図7(a)に示すように、1ピッチ1000μm、幅500μm、高さ500μmの吐出口15を13本有するヘッド14を作製した。吐出口15は、等間隔で7本の吐出口15Aを下に、6本の吐出口15Bを上に500μmピッチずらし互い違いに構成した。
実施例1と同様の要領で、吐出口15A,15Bから同時に実施例1の塗布剤を吐出し、ライン形成を行った。上下の塗布条件を変えて最適な条件で吐出した結果、図7(b)に示すように、矩形でほぼ縦及び横の寸法が1対1の矩形(アスペクト比1)で底辺及び基材20に直交する辺、上辺全てにおいてシャープにかつフラットに、4隅も鋭角になったラインが、隙間無く横一列に合計13本の構造体42を形成できた。
本実施例3では、同じ材質の塗布剤を使用したが、異なった材質の塗布剤の構成を実施することによって、例えばリチウムイオン電池の構成である正極活物質層と導電材層をセパレートに吐出することで、遠くのイオンが到達する速度を速くすることができるなどの応用展開が可能なことが判った。
(Example 3)
As shown in FIG. 7A, a
In the same manner as in Example 1, the coating agent of Example 1 was simultaneously discharged from the
In the third embodiment, the coating agents of the same material are used, but by implementing the coating agents of different materials, for example, the positive electrode active material layer and the conductive material layer, which are the constituents of a lithium ion battery, are separately discharged. By doing so, it was found that it is possible to develop applications such as increasing the speed at which distant ions reach.
以上説明したように、本発明の一態様によれば、以下の効果を奏する。
(a)矩形のパターンが形成できるため、導電性インキで形成した場合、断面積を縦×横の寸法のみで計算することができ、非破壊でかつ安定した電気抵抗値を示す導線を形成できる。
(b)吐出口の形状に近い形状で塗布剤を吐出することができるため、形状による視覚的効果(光学的効果含む)を持つパターン形成ができる。
(c)基材に対し、垂直に切立った面を形成できるため、ライン吐出の場合、例えば矩形のラインの間隙を極限まで詰めた構造体を作ることができる。
(d)アスペクト比(高さ/底辺)が1以上の矩形パターンを形成することができ、狭い幅により多くのライン形成が可能である。
(e)XYZ系ロボットに塗布剤を使用したコーターヘッド、ディスペンサーを搭載することで、立体的な矩形ライン構造物の形成ができる。例えば、伸縮性基材(エラストマー)に対し、伸縮性導電性を有する本発明塗布剤を使って、基材へ塗布する過程でZ方向へコーターヘッド、ディスペンサーを速度可変させて動作させることを繰り返すことで、伸縮基材上面に対しZ方向にアーチ状又はループ状の矩形の導電配線を連続的に形成することが可能となり、矩形のため、底辺である接地面積も広く伸縮性基材を伸縮させてもアーチ又はループ状の導電配線が伸びることなくフレキシブルに対応することで、ほとんど配線抵抗が変わらない回路、センサーなどの形成が可能である。
すなわち、エレクトロニクス分野、高機能フィルム分野、セキュリティー分野などへの利用の可能性があり、フォトリソやナノインプリントで形成ができない構造物まで形成できる可能性がある。
As described above, according to one aspect of the present invention, the following effects are obtained.
(A) Since a rectangular pattern can be formed, when formed with conductive ink, the cross-sectional area can be calculated only by the vertical and horizontal dimensions, and a conducting wire showing a non-destructive and stable electric resistance value can be formed. ..
(B) Since the coating agent can be discharged in a shape close to the shape of the discharge port, it is possible to form a pattern having a visual effect (including an optical effect) depending on the shape.
(C) Since a steep surface can be formed perpendicular to the base material, in the case of line ejection, for example, it is possible to create a structure in which the gaps between rectangular lines are closed to the utmost limit.
(D) A rectangular pattern having an aspect ratio (height / base) of 1 or more can be formed, and more lines can be formed due to a narrow width.
(E) By mounting a coater head and a dispenser using a coating agent on an XYZ robot, a three-dimensional rectangular line structure can be formed. For example, the coater head and the dispenser are repeatedly operated by varying the speed in the Z direction in the process of applying the coating agent of the present invention having elastic conductivity to the elastic base material (epolymer). This makes it possible to continuously form an arch-shaped or loop-shaped rectangular conductive wiring with respect to the upper surface of the stretchable base material, and because of the rectangular shape, the ground contact area at the bottom is wide and the stretchable base material can be expanded and contracted. It is possible to form circuits, sensors, etc. with almost the same wiring resistance by flexibly responding to the fact that the arch or loop-shaped conductive wiring does not extend even if it is made to do so.
That is, it may be used in the fields of electronics, high-performance films, security, etc., and may be able to form structures that cannot be formed by photolithography or nanoimprint.
本発明は精密で均一な膜厚のラインパターンやストライプパターン又は立体的な構造のパターンが要求される分野において、例えば、抵抗器、コンデンサー等の小型電子部品、液晶表示素子(LCD)用のカラーフィルター、燃料電池電極、リチウムイオン電池電極、ストレッチャブル電極、センサーなどの構造体を、簡単に、品質よく、コストも安価に製造することができる等幾多の作用効果を示す。基材の表面にコーターヘッドに形成された吐出口を介して、一種類又は複数の種類の塗布剤、例えば、銀、カーボン、銅粉などで構成された導電性ペースト、絶縁ペースト、ウレタン系素材などで開発されたストレッチャブル導電インキ、カーボンエラストマー材料、誘電エラストマー、貼着剤や非貼着剤等の塗布剤を吐出して基材の表面にラインパターン、立体的構造パターン、ストライプ状に塗布剤を塗布する塗布装置に利用可能である。 The present invention relates to a field where a line pattern, a stripe pattern, or a three-dimensional structure pattern having a precise and uniform film thickness is required, for example, a color for a small electronic component such as a resistor or a capacitor, or a liquid crystal display element (LCD). Structures such as filters, fuel cell electrodes, lithium ion battery electrodes, stretchable electrodes, and sensors can be easily manufactured with good quality and at low cost. A conductive paste, an insulating paste, or a urethane-based material composed of one or more types of coating agents such as silver, carbon, and copper powder via a discharge port formed on the surface of the base material in a coater head. Discharge coating agents such as stretchable conductive inks, carbon elastomer materials, dielectric elastomers, adhesives and non-adhesives developed in the above, and apply them in line patterns, three-dimensional structural patterns, and stripes on the surface of the base material. It can be used as a coating device for coating agents.
1…塗布剤
10…コーターヘッド
11…吐出口
12…吐出流路
13…油膜
14…コーターヘッド
15…吐出口
20…基材
21…伸縮性基材
30…吐出物
40…構造体
41…構造体
42…構造体
1 ...
Claims (4)
フィラーを分散したバインダーと、添加溶剤と、を有し、
前記バインダーの分散媒が非水溶性であり、前記添加溶剤が水溶性であり、
前記バインダーがシリコーンポリマーであり、前記分散媒がシリコーンであり、前記添加溶剤がジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートであることを特徴とする塗布剤。 A conductive coating agent for coater heads and dispensers.
It has a binder in which a filler is dispersed and an additive solvent.
The dispersion medium of the binder is water-insoluble, and the additive solvent is water-soluble.
A coating agent, wherein the binder is a silicone polymer, the dispersion medium is silicone, and the additive solvent is diethylene glycol monoethyl ether acetate.
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