KR101107397B1

KR101107397B1 - 도전성 잉크 및 이를 사용하여 이루어진 도전성 피막, 도전성 잉크 및 도전성 피막의 제조 방법

Info

Publication number: KR101107397B1
Application number: KR1020107002835A
Authority: KR
Inventors: 타쿠야 토무라; 미츠루 야마다
Original assignee: 반도 카가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2012-01-19
Also published as: WO2009016863A1; EP2174993A1; KR20100028129A; US20100126379A1; JPWO2009016863A1; JP5234826B2; EP2174993A4

Abstract

본 발명의 도전성 잉크는, 금속 콜로이드액 및 당류 화합물을 포함하는 도전성 잉크이며, 상기 당류화합물이, 금속 콜로이드액의 고형분에 대해서 3 중량% 이상 15중량% 이하 포함된다. 이로 인해, 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 나타내는 도전성 피막을 형성 가능한 도전성 잉크 및 이를 이용하여 이루어진 도전성 피막, 및 이들 제조 방법을 제공한다.

Description

도전성 잉크 및 이를 사용하여 이루어진 도전성 피막, 도전성 잉크 및 도전성 피막의 제조 방법{Conductive ink, conductive coating therefrom and method for producing the same}

본 발명은, 당류 화합물을 소정량 함유함으로써, 높은 도전성 및 우수한 밀착성을 갖는 도전성 피막을 형성 가능한 도전성 잉크, 상기 도전성 잉크를 사용하여 이루어진 도전성 피막, 및 이들의 제조 방법에 관한 것이다.

도전성 피막의 제조방법으로는 종래부터, 예를 들면, (1) 금속의 진공 증착, 화학 증착, 이온 스퍼터링 등의 방법, (2) 도금에 의해 도전성 피막을 형성하는 방법, (3) 포토리소그래피(Photolithography)법, 등의 방법이 이용되고 있다.

상기(1)의 방법은 진공계 또는 밀폐계에서의 작업을 필요로 하기 때문에, 조작이 번잡하고, 장치가 대규모이기 때문에 큰 공간을 필요로 하고, 비용이 많이 들며, 양산성이 부족하다는 등의 문제가 있다. 또한 상기(2)의 방법은 다량의 폐수를 처리할 필요가 있어, 재료 손실이 크고 여분의 비용이 들며, 환경에 대한 부하가 크다는 문제가 있다. 또한 상기(3)의 방법은 기재상에 형성된 도전성 피막의 필요 부분을 마스크 하는 공정이 여분으로 필요하다. 또한 이용되는 감광성 수지나 제거된 금속 피막, 및 그것들을 용해시킨 폐수가 다량으로 배출되기 때문에, 처리 비용이 많이 들고, 환경에 대한 부하가 크다는 문제가 있다.

한편 도전성 피막을 형성하는 재료를 코팅제로서 이용하여 기재상에 묘화(描畵)하는 방법은 특별한 장치를 설치할 필요도 없고, 간단한 설비로 생산할 수 있기 때문에, 넓은 공간을 필요로 하지 않고, 비용도 적게 든다. 또한, 재료 손실이나 폐수의 발생도 거의 없기 때문에, 비용면에서도 유리하고, 환경 부하도 작게 할 수 있다. 이 때문에 도전성 피막의 제조 방법으로 상기 방법이 널리 이용되고 있다.

상기 코팅제로는 종래 은이나 다른 금속 입자를 수지 성분이나 유기용매를 이용하여 반죽한 금속 페이스트나, 도전성 잉크라고 칭해지는 것이 이용되며, 이들을 디스펜서나 스크린 인쇄를 이용하여 도포해, 도전성 피막을 형성하는 것이 많다. 또한 최근에는 점도가 낮은 콜로이드상의 금속 분산액을 도전성 잉크로서 이용하여 잉크젯 방식으로 묘화하여, 배선 패턴을 형성하는 방법도 시도되고 있다.

도전성 잉크로는, 예를 들면, 유기용제를 포함하는 수지 조성물 중에, 미세한 평균 입자 지름의 금속 초미립자를 균일하게 분산하여 이루어진 도전성 잉크(특허 문헌 1), 유기용제 중에 소정의 평균 입자 지름의 금속 초미립자가 분산되어 있고, 금속 초미립자 표면은 상기 금속과 배위결합 가능한 관능기를 갖는 화합물에 의해 피복되어 있고, 가열 처리시에 상기 화합물이 해리 가능해져 있는 도전성 잉크(특허 문헌 2), 은 분말과 소정의 에폭시 수지 성분으로 이루어진 도전성 잉크(특허 문헌 3) 등이 알려져 있다.

또한 도전성 잉크의 용매로는, 유기용제, 비유기 용제의 어느 쪽을 이용할 수도 있지만, 비유기용제, 특히 물을 이용함으로써, 인체에 대한 영향이나 환경에 대한 부하를 저감할 수 있다.

특허 문헌 1에 개시된 도전성 잉크는, 각종 기재에 대한 밀착 강도가 유기 수지류(수지 조성물)와의 친화성에 의존하고 있기 때문에, 일반적으로, 저저항인 배선이나 전극을 형성할 때에 이용되는, 수소나 질소를 이용한 환원 소성의 공정에서, 유기 수지 분의 분해에 의해 발생하는 가스에 의해 미소한 크랙이 발생하기 쉽다는 문제점이 있다. 따라서, 상기 도전성 잉크를 이용하여 형성된 도전성 피막은 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 양립할 수는 없다.

또한, 특허 문헌 2에 개시된 도전성 잉크는, 기재와의 밀착 강도를 부여하는 바인더가 함유되어 있지 않기 때문에, 기재와의 밀착 강도가 부족하고, 고온 소성에 의해서 금속가루를 소결시키는 것과 같은 용도 이외에서는 사용이 곤란하다는 문제점이 있다.

또한 특허 문헌 3에 개시된 도전성 잉크는, 밀착성이 뛰어나지만, 밀착성을 부여하기 위해서는 유기 수지를 첨가하는 것이 불가결하다. 그러나, 유기 수지는 절연물로서 기능하기 때문에, 피막의 저항값은 필연적으로 높아져 버린다. 따라서 특허 문헌 3에 개시된 도전성 잉크도, 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 양립하지 못하고, 용도가 한정된다는 문제점이 있다.

이와 같이, 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 양립한 도전성 잉크는 지금까지 발견되지 않고 있어, 상기 도전성 잉크의 개발이 요구되고 있었다.

1.일본공개특허공보「특개2002―324966호공보(공개일2002년11월8일)」 2.일본공개특허공보「특개2002―334618호공보(공개일2002년11월22일)」 3.일본공개특허공보「특개2001―261778호공보(공개일2001년9월26일)」

본 발명은, 상기의 문제점을 감안한 것으로, 그 목적은 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 나타내는 도전성 피막을 형성 가능한 도전성 잉크 및 이를 이용하여 이루어진 도전성 피막, 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 하였다. 그 결과, 당류 화합물을 도전성 잉크에 소정량 함유시켜, 상기 도전성 잉크를 이용하여 도전성 피막을 형성함으로써, 높은 도전성 및 높은 밀착성을 나타내는 도전성 피막이 얻어지는 것을 밝혀내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 또한 상기 도전성 잉크는 낮은 가열 온도에 의해서도 소성 가능한 것이 밝혀졌다.

즉, 본 발명에 따른 도전성 잉크는, 금속 콜로이드액 및 당류 화합물을 포함한 도전성 잉크이며, 상기 당류 화합물이 금속 콜로이드액의 고형분에 대해서 3 중량%이상 15 중량%이하 포함되는 것을 특징으로 하고 있다.

당류 화합물은 1 분자 내에 다수개의 수산기를 갖고, 수소 결합능이 뛰어나다. 본 발명에 따른 도전성 잉크는 당류 화합물을 소정량 함유하고 있기 때문에, 수용성이 우수하며 수소 결합능이 뛰어난 것이 된다. 따라서, 글라스, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PEN(폴리에틸렌나프탈레이트), PI(폴리이미드)등의 기재에 대해서 양호한 밀착성을 나타낼 수 있다.

그러므로, 금속 콜로이드에 기인하는 높은 도전성을 유지하면서, 기재에 대한 높은 밀착성을 나타낼 수 있어, 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 양립할 수 있다.

또한 당류 화합물은 비교적 강직한 구조를 하고 있지만, 본 발명에 따른 도전성 잉크는 당류 화합물을 소정량 함유하고 있기 때문에, 도전성 피막에 비교적 강직한 구조를 제공할 수 있다. 따라서 비교적 융점이 높고, 강인한 도전성 피막을 형성할 수도 있다. 또한 본 발명에 따른 도전성 잉크는 당류 화합물을 소정량 함유 하고 있기 때문에, 당류 화합물과 마찬가지로 수산기를 갖는 화합물인 히드록시산과의 친화성이 좋다. 따라서 히드록시산을 분산제로 한 도전성 잉크의 분산 안정성을 손상하지 않는 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 잉크에서는 상기 당류 화합물은 6원환 구조 및/또는 5원환 구조를 갖는 것이 바람직하다.

6원환 구조 및/또는 5원환 구조를 갖는 당류 화합물은, 3원환 구조나 4원환 구조를 갖지만 6원환 구조 및/또는 5원환 구조를 갖지 않는 당류 화합물보다 강직한 구조가 되어 1 분자내의 수산기수도 많다. 따라서 상기 구성에 의하면, 도전성 잉크는 보다 양호한 밀착성을 가지며, 또한 더욱 강인한 피막을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 잉크에서는, 상기 당류 화합물은 글루코오스, 트레할로오스, 말토실트레할로오스, 이소말토올리고당, 환원 맥아당, 환원 전분 당화물, 당알코올 및 히알론산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 이상의 당류 화합물인 것이 바람직하다.

상기 당류 화합물은 모두 수용성이 뛰어난 당류 화합물이기 때문에 이들 당류 화합물을 소정량 함유하는 도전성 잉크를 이용하여 형성된 도전성 피막의 밀착성을 더욱 높일 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 잉크에서는, 상기 금속의 이온화 계열이 수소보다 높은 것이 바람직하다.

상기 금속을 이용한 금속 콜로이드 액으로 이루어진 피막은 도전성이 양호하다고 알려져 있다(예를 들면, 일본 특개 2002-245854호 공보를 참조). 따라서 상기 구성에 의하면, 당류 화합물에 기인하는 양호한 밀착성과 함께 높은 도전성도 갖춘 도전성 피막을 형성 가능한 도전성 잉크를 더욱 확실히 제공할 수 있다.

상기 금속 콜로이드 액은 금속 성분과 유기 성분으로 이루어진 입자를 주성분으로 하는 고형분과 용매를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의하면, 금속 콜로이드 액이 유기 성분을 포함하고 있으므로, 용액 중에서의 금속 콜로이드 입자의 분산 안정성을 향상시킬 수 있다. 따라서 금속 콜로이드 중의 금속 함량을 늘려도 금속 콜로이드 입자가 응집하기 어렵고, 양호한 분산성을 유지할 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 잉크를 제조하는 방법은 금속 콜로이드 액과 당류 화합물을 혼합하는 공정을 포함하고, 상기 당류 화합물을 상기 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3 중량% 이상 15 중량% 이하가 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 도전성 잉크에 당류 화합물이 소정량 함유되므로, 금속 콜로이드에 기인하는 높은 도전성과 당류 화합물의 수용성에 기인하는 기재에의 높은 밀착성을 양립한 도전성 잉크를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 피막은 본 발명에 따른 도전성 잉크를 이용하여 이루어진 도전성 피막이며, 상기 당류 화합물이 1 중량% 이상 15 중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 피막 중에 당류 화합물이 상기 함량이 포함되어 있으므로, 높은 도전성과 높은 밀착성을 양립할 수 있다. 따라서 기재의 종류의 제약이나 용도의 제약을 받지 않고, 도전성이 뛰어난 도전 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 피막의 제조 방법은, 본 발명에 따른 도전성 잉크를 기재에 도포 후 또는 본 발명에 따른 도전성 잉크를 이용하여 기재에 묘화한 후, 상기 도전성 잉크를 300℃이하의 온도에서 소성시켜 피막을 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 소성이 비교적 저온에서 행해지므로, 당류 화합물의 분해를 막으면서, 도전성 잉크의 소성을 행할 수 있다. 따라서 높은 도전성과 높은 밀착성을 양립한 도전성 피막을 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 우수한 점은, 이하에 나타낸 기재에 의해서 충분히 알 수 있다. 또한 본 발명의 이점은 첨부 도면을 참조한 다음의 설명에 의해 명백해 질 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다. 또한 본 명세서에서 「중량」은 「질량」과 동의어로 사용되며, 「중량%」는 「질량%」와 동의어로 사용된다. 또한 범위를 나타내는 「A~B」는, A이상 B이하인 것을 나타내고, 주성분이란 조성물 중에서 가장 많이 포함되어 있는 성분을 의미하며, 바람직하게는 50 중량% 이상 함유하고 있다는 의미이다.

실시 형태에 따른 도전성 잉크는 금속 콜로이드 액 및 당류 화합물을 포함한 도전성 잉크이며, 상기 당류 화합물이 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3 중량% 이상 15 중량% 이하 포함되는 것이다.

(1) 금속 콜로이드 액

본 발명에 이용되는 금속 콜로이드 액 및 그 성분을 이하에 설명한다.

(1-1) 금속 콜로이드 입자 및 고형분

본 명세서에 있어서, 금속 콜로이드 액은 금속 성분을 포함하고, 본 발명에 따른 도전성 잉크에 도전성을 부여할 수 있는 콜로이드 액이면 특별히 한정되는 것은 아니다. 다만 금속 성분의 분산성을 향상시킬 수 있기 때문에, 금속 성분과 유기 성분으로 이루어진 입자를 주성분으로 하는 고형분 (이하 「금속 콜로이드 입자」라고 한다)과 용매를 포함하는 것이 바람직하다.

본 명세서에서 사용되는 경우, 금속 콜로이드 액의 「고형분 」은 금속 콜로이드 액으로부터 대부분의 용매를 실리카겔 등에 의해 제거한 후, 30℃ 이하의 온도에서 건조시켰을 때에 잔존하는 고형분이 의도되고, 통상 금속 콜로이드 입자, 잔류 분산제 및 잔류 환원제 등으로 이루어진다. 본 발명에 이용되는 금속 콜로이드 액에 있어서, 바람직한 고형분의 농도는 1~70 중량%이다. 고형분의 농도가 1 중량% 미만이면, 제조한 도전성 잉크에서의 금속 함유량이 너무 적으므로, 도전 효율이 낮다. 또한, 고형분의 농도가 70 중량%를 넘으면, 금속 콜로이드 액의 점성이 상승하여 취급이 곤란해지므로, 공업적으로 불리하다. 더욱 바람직하게는 고형분의 농도가 10~65 중량%이다.

본 발명에 사용되는 금속 콜로이드 액은 고형분에 대해서 10℃／분의 승온 속도에서 열중량분석을 실시했을 때의 100~500℃에서의 중량 손실이 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 고형물을 500℃까지 가열하면, 유기물 등이 산화 분해되어 대부분의 것은 가스화되어 소실한다. 이 때문에 500℃까지의 가열에 의한 감량은 거의 고형분 중의 유기물의 양에 상당할 수 있다.

상기 중량 손실이 많은 만큼 금속 콜로이드의 분산 안정성은 뛰어나지만, 너무 많으면 유기물이 불순물로서 도전성 잉크 중에 잔류하여, 도전성 피막의 도전성을 저하시킨다. 특히 100℃정도의 저온에서의 가열에 의해 도전성이 높은 도전성 피막을 얻기 위해서는 상기 중량 손실이 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 한편, 상기 중량 손실이 너무 적으면 콜로이드 상태에서의 분산 안정성이 저해되기 때문에, 0.01 중량% 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 고형분의 농도는 0.05 중량% 이상, 4.5 중량% 이하이다.

금속 콜로이드의 고형분에 포함되어야 할 금속 콜로이드 입자의 형태로는, 예를 들면, 금속성분으로 이루어진 입자의 표면에 유기성분이 부착하고 있는 것, 상기 금속성분으로 이루어진 입자를 코어로서 그의 표면이 유기성분으로 피복되어 있는 것, 금속성분과 유기성분이 균일하게 혼합되어 이루어진 입자 등을 들 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다. 금속성분으로 이루어진 입자를 코어로서 그 표면이 유기 성분으로 피복되어 있는 것, 금속성분과 유기성분이 균일하게 혼합되어 이루어진 입자가 바람직하다. 또한 당업자는 상술한 형태를 갖는 금속 콜로이드 입자를, 상기 분야에서의 주지기술을 이용하여 적절히 제작할 수 있다.

상기 금속 콜로이드 입자의 평균 입경은, 1~400 nm인 것이 바람직하고, 70 nm이하인 것이 더욱 바람직하다. 상기 금속 콜로이드 입자의 평균 입경이 1 nm미만이어도, 양호한 도전성 피막을 형성 가능한 도전성 잉크를 얻을 수 있지만, 일반적으로 그러한 미금속 콜로이드 입자의 제조는 고비용이므로 실용적이지 않다. 400 nm를 넘으면, 금속 콜로이드 입자의 분산 안정성이 경시적으로 변화하기 쉽다.

(1-2) 금속 성분

상기 금속 성분으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 피막의 도전성을 양호하게 할 수 있기 때문에, 상기 금속의 이온화 계열이 수소보다 높은 것이 바람직하다. 상기 금속의 이온화 계열이 수소보다 높은 금속으로는, 예를 들면, 금, 은, 동, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 오스뮴, 루테늄, 레늄 등을 들 수 있다. 그 중에서도 은, 동, 백금, 팔라듐이 더욱 바람직하다. 이들 금속은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

예를 들면, 상기 금속 콜로이드 액으로 은 콜로이드 액을 사용하는 경우, 도전성 잉크를 사용하여 형성한 피막의 도전율이 양호하게 되지만, 미그레이션(migration)의 문제를 고려할 필요가 있다. 여기서 은 및 그 외의 금속으로 이루어진 혼합 콜로이드 용액을 사용함으로써, 미그레이션이 일어나기 어렵게 할 수 있다. 상기 「그 외의 금속」으로는, 상술한 이온화계열이 수소보다 높은 금속, 즉 금, 동, 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 오스뮴, 루테늄, 레늄 등이 바람직하고, 동, 백금, 팔라듐이 더욱 바람직하다.

(1-3) 유기 성분

본 명세서 중에 사용되는 경우, 금속 콜로이드 입자중의 「유기성분」은 금속성분과 함께 실질적으로 금속 콜로이드 입자를 구성하는 유기물이며, 금속 중에 처음부터 불순물로서 포함되는 미량 유기물, 후술하는 제조과정에서 혼입한 미량의 유기물이 금속 성분에 부착한 것, 세정과정에서 다 제거할 수 없었던 잔류 환원제, 잔류 분산제 등과 같이, 금속 성분에 미량 부착한 유기물 등은 포함되지 않는다. 또한 상기 「미량」은 구체적으로는 금속 콜로이드 입자 중 1 중량% 미만이 의도된다.

금속 콜로이드 입자는 유기성분을 포함하고 있으므로, 용액 중에서의 금속 콜로이드 입자의 분산 안정성이 높다. 이 때문에 금속 콜로이드 중의 금속 함량을 올려도 금속 콜로이드 입자가 응집하기 어렵고, 그 결과, 양호한 분산성이 유지된다.

금속 콜로이드 입자 중의 유기성분의 함유량은 0.5~30 중량%가 바람직하다. 유기성분의 함유량이 0.5 중량% 미만이면, 얻어지는 금속 콜로이드 입자의 저장 안정성이 나쁘게 되는 경향이 있고, 30 중량%를 넘으면, 얻어지는 금속 콜로이드 입자를 이용하여 제조되는 도전성 잉크의 도전성이 나쁘게 되는 경향이 있다. 유기 성분의 더욱 바람직한 함유량은 1 중량% 이상, 20 중량% 이하이며, 더욱 바람직한 함유량은 1 중량% 이상, 10 중량% 이하이다.

상기 유기성분으로는 예를 들면 분산제 또는 환원제로 사용되는 유기물을 들 수 있다. 분산제로는 유기산(예를 들면, 구연산, 사과산, 주석산, 글리콜산 등)；이온성 화합물(예를 들면, 구연산 3나트륨, 구연산 3칼륨, 구연산 3리튬, 구연산 1칼륨, 구연산 수소 2나트륨, 구연산 2수소 칼륨, 사과산 2나트륨, 주석산 2나트륨, 주석산 칼륨, 주석산 나트륨 칼륨, 주석산 수소 칼륨, 주석산 수소 나트륨, 글리콜산 나트륨 등); 계면활성제(예를 들면, 도데실벤젠설폰산 나트륨, 올레인산 나트륨, 폴리옥시 에틸렌 알킬 에테르, 퍼플루오로알킬 에틸렌 옥시드 부가물 등)；고분자 물질(예를 들면, 젤라틴, 아라비아검(gum Arabic), 알부민, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐 셀룰로오스류, 알칸티올류 등)을 들 수 있지만, 분산매에 용해하며, 분산 효과를 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않고, 이들은 단독으로 사용하여도 좋고, 2종류 이상이 병용하여도 좋다.

또한 분산제는 COOH기와 OH기를 갖으며, 기의 수가 COOH≥OH인 히드록시산 또는 그 염인 것이 바람직하다. 이와 같은 분산제를 사용하면, 100℃정도의 저온에서 소성하여도 고도전성을 나타내는 도전성 피막을 형성 가능한 도전성 잉크를 제공할 수 있다. 특히, COOH기와 OH기를 합하여 3개 이상 가지며, COOH기의 수가 OH기의 수 이상인 히드록시산 또는 그의 염을 사용하면 금속 콜로이드 입자의 분산 안정성이 향상하므로 도전성이 우수한 도전성 피막을 얻을 수 있다.

이러한 분산제로는, 유기산(예를 들면, 구연산, 사과산, 주석산, 글리콜산 등)；이온성 화합물(예를 들면, 구연산 3나트륨, 구연산 3칼륨, 구연산 3리튬, 구연산 1칼륨, 구연산 수소 2나트륨, 구연산 2수소칼륨, 사과산 2나트륨, 주석산 2나트륨, 주석산 칼륨, 주석산 나트륨 칼륨, 주석산 수소 칼륨, 주석산 수소 나트륨, 글리콜산 나트륨 등을 들 수 있고, 구연산 3나트륨, 구연산 3칼륨, 구연산 3리튬, 사과산 2나트륨, 주석산 2나트륨 등이 바람직하다.

환원제로는 적당한 용매에 용해하여 환원작용을 나타내는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 타닌산 및 히드록시산이 매우 적합하게 이용된다. 타닌산 및 히드록시산은 환원제로서 기능하는 것과 동시에, 분산제로서의 효과를 발휘한다. 이들 환원제 또는 분산제는 단독으로 사용되어도, 복수 조합하여 사용되어도 좋다.

타닌산으로는 일반적으로 「타닌산」으로 분류되는 것이면 특별히 한정되지 않고, 갈로타닌산, 오배자 타닌 등도 포함된다.

타닌산의 함유량은 금속이온 1가/g에 대하여, 0.01~6g인 것이 바람직하다. 예를 들면 1가의 은이온의 경우, 은이온 1g당 타닌산의 함유량은 0.01~6 g이며, 3가의 금이온의 경우는, 금이온 1g당 타닌산의 함유량은 0.03~18g이다. 타닌산의 함유량이 너무 적으면 환원반응이 불충분하며, 너무 많으면 과잉으로 흡착하여 도전성 잉크 중에 잔존할 수 있다. 타닌산의 더욱 바람직한 함유량은 0.02g이상, 1.5g이하이다.

(1-4) 금속 콜로이드 액의 그 외의 구성요소

본 발명에 이용되는 금속 콜로이드 액은 계면활성제를 함유하고 있어도 좋다. 다성분 용매계의 도전성 잉크에서는 건조 시의 휘발 속도의 차이에 의해 피막 표면이 거칠어지거나 고형분의 편향이 생기기 쉽다. 본 발명에 사용되는 금속 콜로이드는 계면활성제를 함유함으로써 이러한 불이익을 억제하며, 균일한 피막을 형성할 수 있는 도전성 잉크를 제공할 수 있다.

포함되어야 할 계면활성제로서는 특별히 한정되지 않고, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제의 어느 것이 사용되어도 좋고, 예를 들면, 알킬 벤젠 설폰산염, 4급 암모늄염 등을 들 수 있지만, 소량의 첨가로 효과를 얻을 수 있으므로, 불소계 계면활성제가 바람직하다.

계면활성제의 함유량은 너무 적으면 효과를 얻지 못하고, 너무 많으면 피막 중에서 잔량 불순물이 되므로, 도전성이 저해된다. 바람직한 계면활성제의 함유량은 용매 100 중량부에 대해서 0.01~5 중량부이다.

또한 본 발명에 사용되는 금속 콜로이드는 용액의 특성을 개질하기 위한 다른 첨가제를 더욱더 함유하고있어도 좋다. 상기 다른 첨가제로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 물과 임의로 상용하는 다가알코올(예를 들면, 1,3-프로판디올, 글리세린, 에틸렌글리콜 등)이나, 소포제, 레벨링제, 증점제 등을 들 수가 있다.

또한 본 발명에 사용되는 금속 콜로이드 액을 구성하는 용매로는 상술한 금속 콜로이드 입자를 순조롭게 분산할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 물 및/또는 수용성 용제를 들 수 있다. 용매로서 물 및/또는 수용성 용제를 사용하면, 본 발명에 따른 도전성 잉크를 제조할 때의, 환경에 대한 악영향이 적기 때문에 바람직하다.

(2) 금속 콜로이드 액의 제조

본 발명에 사용되는 금속 콜로이드 액을 제조하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 금속 콜로이드 입자를 포함한 용액을 조제하고, 이어서 그 용액의 세정을 행하는 방법 등을 들 수 있다. 금속 콜로이드 입자를 포함하는 용액을 조제하는 공정으로는, 예를 들면, 분산제를 사용하여 용액 중에 분산시킨 금속염 또는 금속이온을 환원시키면 좋고, 환원 순서로는 화학 환원법에 근거한 순서가 채용되어 있으면 좋다.

금속 콜로이드 액에 함유시키기 위한 금속성분을 얻기 위한 출발재료로는, 예를 들면, 은염(예를 들면, 질산은, 황산은, 염화은, 산화은, 초산은, 아질산은, 염소산은, 황화은 등); 금염(예를 들면, 염화금산, 염화금 칼륨, 염화금 나트륨 등); 백금염(예를 들면, 염화 백금산, 염화 백금, 산화 백금, 염화 백금산 칼륨 등); 팔라듐염(예를 들면, 질산 팔라듐, 초산 팔라듐, 염화 팔라듐, 산화 팔라듐, 황산 팔라듐 등)등을 들 수 있지만, 적당한 분산매 중에 용해할 수 있으며 환원 가능한 것이면 특별히 한정되지 않는다. 또한 이들은 단독으로 사용되어도 좋고, 복수개 병용하여도 좋다.

금속염을 환원하는 방법으로는, 특별히 한정되지 않고, 환원제를 사용하여 환원해도, 빛(예를 들면, 자외선), 전자선, 열에너지 등을 사용하여 환원해도 좋다.

상기 환원제로는 아민 화합물(예를 들면, 디메틸 아미노에탄올, 메틸 디에탄올 아민, 트리에탄올 아민, 페니돈, 히드라진 등); 수소화합물(예를 들면, 수소화 붕소 나트륨, 요오드화 수소, 수소가스 등); 산화물(예를 들면, 일산화탄소, 아황산 등); 저원자가 금속염(예를 들면, 황산제일철, 산화철, 푸말산철, 젖산철, 슈우산철, 황화철, 초산 주석, 염화 주석, 2인산주석, 슈우산주석, 산화 주석, 황산 주석 등); 유기 화합물(예를 들면, 포름알데히드, 하이드로퀴논, 피로가롤, 타닌, 타닌산, 살리실산, D-글루코오스 등의 당 등)등을 들 수 있지만, 분산매에 용해하여 상기 금속염을 환원할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 상기 환원제를 사용하는 경우는, 빛 및/또는 열을 첨가하여 환원 반응을 촉진시켜도 좋다.

상기 금속염, 분산제 및 환원제를 사용하여 금속 콜로이드 액을 제조하는 방법으로는, 예를 들면, 상기 금속염을 순수한 물 등에 녹여 금속염 용액을 조제하여, 그 금속염 용액을 서서히 분산제와 환원제가 용해한 수용액 중에 적하하는 방법 등을 들 수 있다.

상기와 같은 방법으로 얻어진 금속 콜로이드 액에는, 금속 콜로이드 입자 외에, 환원제의 잔류물이나 분산제가 존재하고 있고, 액 전체의 전해질 농도가 높아져 있다. 이러한 상태의 액은, 전도도가 높기 때문에, 금속 콜로이드 입자의 응석(凝析)이 일어나, 침전하기 쉽다. 상기 금속콜로이드 입자를 포함하는 용액을 세정하여 여분의 전해질을 제거함으로써, 전도도가 10 mS/cm이하의 금속 콜로이드 액을 얻을 수 있다.

상기 세정 방법으로는, 예를 들면, 얻어진 금속 콜로이드 액을 일정시간 정치하여 생긴 상청액을 제거한 다음, 순수한 물을 첨가하여 재차 교반한 후, 일정기간 정치하여 생긴 상청액을 제거하는 공정을 여러 번 반복하는 방법, 상기 정치 대신에 원심분리를 실시하는 방법, 한외 여과장치나 이온 교환 장치 등에 의해탈염 하는 방법 등을 들 수 있다. 그 중에서, 탈염하는 방법이 바람직하다. 또한, 탈염한 액은 적절히 농축해도 좋다.

(3) 당류 화합물

본 발명에 따른 도전성 잉크는 당류 화합물을 포함하고, 상기 당류 화합물은 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3중량% 이상 15중량% 이하 포함된다. 또한 「상기 당류 화합물은, 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3중량% 이상 15중량% 이하 포함된다」란, 당류 화합물의 고형분이 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3중량% 이상 15중량% 이하 포함되는 것을 의미한다. 예를 들면, 후술하는 실시예 2에서는 당류 화합물 첨가량을 대금속 콜로이드 액의 고형분 중량부=8로 하고 있지만, 이것은 (상품명 마빗트(고형분 75%)의 고형분 중량/금속 콜로이드 액의 고형분 중량)× 100=8 중량부인 것을 의미하고 있다.

상술한 것처럼, 당류 화합물은 1분자 내에 다수개의 수산기를 갖고, 수소결합능이 뛰어나기 때문에, 본 발명에 따른 도전성 잉크는 글래스, PET, PEN, PI 등의 기재에 대해서 양호한 밀착성을 구비하게 된다. 그러므로 본 발명에 따른 도전성 잉크를 사용함으로써, 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 양립한 도전성 피막을 형성할 수가 있다.

본 명세서에서 「당류 화합물」이란, 당질 및/또는 그의 유도체를 말한다. 당질 또는 그의 유도체는 단독으로 사용해도 좋고, 복수 개를 조합하여 사용해도 좋다. 또한 당질이란, 알데히드기 또는 케톤기와 2개 이상의 알코올성 수산기를 갖고, 3개 이상의 탄소로 이루어진 화합물과 그 유도체 및 그들을 탈수 축합한 것을 말한다.

상기 당질로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 단당류, 이당류 및 올리고당류로 이루어진 군에서 선택되는 1개 이상의 당질인 것이 바람직하다. 또한 당질은 알도스여도 케토스여도 좋다. 당질을 구성하는 단당류는 3단당 이상이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 6단당(6원환 구조) 및/또는 5 단당(5원환 구조)을 갖는 것이 바람직하다.

단당류로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 세도헵툴로오스, 글루코오스, 프룩토스, 리불로오스, 갈락토오스, 타로오스, 만노오스, 아피오스, 리보스, 크실로오스, 에리트로스, 트레오스, 글리세르알데히드, 디히드록시 아세톤 등을 이용할 수가 있다.

이당류로는 환원성 이당류여도 비환원성 이당류여도 좋고, 말토오스, 락토오스, 수클로오스, 세로비오스, 니게로오스, 소호로오스, 메리비오스, 라미나리비오스, 타가토오스, 트레할로오스 등을 사용할 수가 있다.

올리고당류로는, 말토실트레할로오스, 이소말토올리고당, 후르크트올리고당, 갈락토올리고당, 유과올리고당 등을 사용할 수가 있다.

상기 유도체로는, 예를 들면 아미노당, 당 알코올, 우론산, 아르돈산 등을 들 수 있다.

아미노당으로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 글루코오스의 수산기의 일부가 아미노기로 치환된 글루코사민 외에, 갈락토사민, 만노사민, 뉴라민산, 무람산 등을 들 수가 있다. 또한 아미노당은 N－아세틸화 되어 있어도 좋다. 예를 들면, N－아세틸글루코사민이나 N－아세틸갈락토사민 등이어도 좋다.

또한 우론산으로는 특별히 한정되는 것은 아니지만 글루크론산, 이즈론산, 갈락투론산, 글루론산, 만누론산 등을 이용할 수가 있고, 글루코사민과 글루쿠론산이 결합한 히알론산을 사용할 수도 있다. 당 알코올로는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 글리세린, 에리스리톨, 아라비톨, 크실리톨, 리비톨, 솔비톨, 만니톨, 갈락티톨, 말티톨, 락티톨, 이노시톨, 케르시톨, 환원 맥아당, 환원 전분당화물(環元水飴), 환원 덱스트린 등을 사용할 수가 있다.

그 중에서, 당류 화합물로는 글루코오스, 트레할로오스, 말토실트레할로오스, 이소말토올리고당, 환원 맥아당, 환원 전분 당화물, 당 알코올 및 히알론산으로 이루어진 군에서 선택되는 1 이상의 당류 화합물인 것이 바람직하다.

또한 상기 「환원 맥아당」이란 말토오스(맥아당)를 환원하여 얻을 수 있는 당 알코올이며, 주성분은 말티톨이다. 후술하는 실시예에서는 상품명；「마빗트」(하야시바라 상사(주) 제)를 사용하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 「환원 전분당화물」이란 전분의 카르보닐기를 환원하여 얻을 수 있는 쇄상 다가 알코올이다. 후술하는 실시예에서는 상품명；「HS500」(하야시바라 상사(주) 제)를 사용하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 당류 화합물의 함유량은, 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3 중량%이상 15 중량% 이하이다. 상기 함유량이 3 중량% 미만이면, 당류 화합물에 의한 도전성 피막의 밀착성 향상 효과를 충분히 얻을 수 없고, 도전성 피막과 기재와의 밀착성이 부족하게 되어 버리는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편 상기 함유량이 15 중량%를 넘으면, 도전성 피막과 기재와의 밀착성은 양호하지만, 200℃이하의 저온에서 도전성 잉크를 소성하는 것에 의해 형성한 도전성 피막의 도전성이 악화되는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다.

상기 당류 화합물의 더욱 바람직한 함유량은 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 5 중량% 이상 10 중량% 이하이며, 더욱 바람직하게는 6 중량% 이상 9 중량%이하이다.

본 발명에 따른 도전성 잉크의 점도는 1~1000cps의 점도 범위인 것이 바람직하고, 5~900cps의 점도 범위가 보다 바람직하며, 30~800cps의 점도 범위인 것이 특히 바람직하다. 상기 점도범위로 함으로써, 기재상에 도전성 잉크를 도포하는 방법 또는, 도전성 잉크를 사용하여 기재상에 묘화하는 방법으로 폭넓은 방법을 적용할 수가 있게 된다. 예를 들면, 디핑, 스크린 인쇄, 스프레이 방식, 바코트법, 스핀코트법, 잉크젯법, 디스펜서법, 솔에 의한 도포 방법 등을 적용할 수가 있게 된다. 본 발명에 따른 도전성 잉크는, 이와 같이 비교적 높은 점도라도, 높은 도전성과 높은 밀착성을 겸비할 수가 있다.

(4) 도전성 잉크의 제조

본 발명에 따른 도전성 잉크는, 상기 금속 콜로이드 액을 포함하므로, 전도도를 10mS/cm 이하로 할 수가 있다. 종래의 도전성 잉크는 존재하는 전해질 성분의 농도에 민감하게 반응하여 응집 침강하므로, 저장 안정성이 저해되는 일이 있었다. 그러나, 10mS/cm 이하의 전도도를 가지고 있으므로써, 본 발명에 따른 도전성 잉크는 충분한 저장 안정성을 갖고, 유리 용기 중에서의 보관에 의한 알칼리 분의 유출, 공기중의 탄산가스의 용해에 의한 경시적인 전해질 농도의 상승에 따른 저장 안정성의 악화 등을 방지할 수가 있다.

또한 10mS/cm 이하의 전도도를 갖는 도전성 잉크는 분산 안정성이 높기 때문에, 고형분 농도가 높은 도전성 잉크의 제작이 용이해져 용적을 줄일 수 있어 유통시 및 운반시의 취급을 용이하게 할 수가 있다. 고농도의 도전성 잉크는, 나중에 적당한 용매를 사용하여, 사용에 최적인 농도로 조정해도 좋다.

본 발명에 따른 도전성 잉크를 제조하는 방법은, 금속 콜로이드 액과 당류 화합물을 혼합하는 공정을 포함하고, 상기 당류화합물을 상기 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3중량% 이상 15 중량% 이하가 되도록 혼합하는 방법이다.

금속 콜로이드 액과 당류 화합물과의 혼합 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 교반기 등을 사용하여 종래 공지의 방법에 의해 실시할 수가 있다.

복수개의 금속으로 이루어진 도전성 잉크를 제조하는 방법으로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 은과 그 외의 금속 등으로 이루어진 도전성 잉크를 제조하는 경우에는, 「(2) 금속 콜로이드 액의 제조」에 기재한 방법에서, 은 콜로이드 액과 그 외의 금속의 콜로이드 액을 별개로 제조하여, 그 후에 혼합해도 좋고, 은 이온용액과 그 외의 금속 이온 용액을 혼합하여, 그 후에 환원해도 좋다.

(5) 도전성 피막 및 그 제조 방법

본 발명에 따른 도전성 피막은, 본 발명에 따른 도전성 잉크를 사용하여 이루어진 도전성 피막이며, 상기 당류 화합물이 1중량% 이상 15중량% 이하 포함되는 것이다.

상기 도전성 피막은 본 발명에 따른 도전성 잉크를 기재에 도포 후, 또는 본 발명에 따른 도전성 잉크를 사용하여 기재에 묘화한 후, 상기 도전성 잉크를 300℃이하의 온도에서 소성시켜 피막을 형성함으로써, 형성할 수가 있다.

상기 기재로는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 열에 강한 금속, 글래스, 세라믹 등으로 이루어진 비교적 열에 강한 기재; 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리카보네이트 수지, 비닐 수지 등의 고온을 거치면 변형이나 분해의 우려가 있는 고분자계의 기재 등을 들 수가 있다.

상기 도전성 잉크를 기재상에 도포하는 방법, 또는 상기 도전성 잉크를 사용하여 기재상에 묘화하는 방법으로는 특별히 한정되는 것은 아니고, (3)에서 설명한 디핑 등의 종래 공지의 방법을 사용할 수가 있다. 상기 소성을 실시하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 종래 공지의 기어 오븐 등을 사용하여, 기재 상에 도포 또는 묘화한 상기 도전성 잉크의 온도가 300℃ 이하가 되도록 소성하는 것에 의해 도전성 피막을 형성할 수가 있다. 상기 온도가 300℃이하이면, 상기 도전성 잉크에 포함되는 당류 화합물의 분해를 억제할 수가 있어 도전성 피막에 높은 도전성 및 밀착성을 부여한다는 본 발명의 목적을 달성할 수 있기 때문에 바람직하다. 따라서 상기 소성의 온도의 하한은 반드시 한정되지 않고, 기재 상에 도전성 피막을 형성할 수 있는 온도이면 좋다.

본 발명에 따른 도전성 잉크에 의하면, 100℃정도의 저온 가열 처리에서도 높은 도전성을 발현하는 도전성 피막을 형성할 수가 있으므로, 비교적 열에 약한 기재상에도 도전성 피막을 형성할 수가 있다. 상기 기재의 형상으로는, 예를 들면, 판상, 필름상 등을 들 수 있다.

또한 소성시간은 특별히 한정되는 것은 아니고, 소성온도에 따라 기재상에 도전성 피막을 형성 가능하고, 당류 화합물의 함유량을 1중량% 이상 15 중량% 이하로서 확보 가능한 소성시간이면 좋다.

제작한 도전성 피막 중에서의 당류 화합물의 함유량은, 이하의 수법에 의해 산출할 수가 있다. 우선, 공백으로 당류 화합물을 포함하지 않는 도전성 잉크를 제작했다. 상기 도전성 잉크를 기재에 도포한 후, 또는 상기도전성 잉크를 사용하여 기재에 묘화한 후 소성하여, 기재상에 형성된 도전성 피막을 금속 헤라 등을 이용하여 긁어내어, 열중량분석(TG) 측정(승온속도 10℃/분, 질소 분위기)에 제공했다. 열중량분석 전후의 상기 피막의 중량으로부터, 중량 감소율을 구했다. 다음에 당류 화합물을 포함한 본 발명에 따른 도전성 잉크를 제작하고, Blank와 같은 조건에서 처리한 피막을, Bland와 같은 조건에서 열중량 분석을 실시하여, 식(1)에 따라 중량 감소율의 차분을 구하고, 상기 차분을, 도전성 피막 중에서의 당류 화합물의 함유량으로 한다.

당류 화합물의 함유량(중량%)=(본 발명에 따른 도전성 피막의 중량 감소율(%))-(공백의 도전성 피막의 중량 감소율(%))···식(1)

본 발명에 따른 도전성 피막에는 당류 화합물이 1중량% 이상 15중량% 이하 포함되기 때문에, 기재와의 밀착성이 높다. 상기 기재와 도전성 피막과의 밀착성을 높이기 위해, 상기 기재의 표면 처리를 해도 좋다. 상기 표면처리 방법으로는, 예를 들면, 코로나 처리, 플라스마 처리, UV처리, 전자선 처리 등의 드라이 처리; 기재상에 미리 프라이머층이나 도전성 잉크 수용층을 설치하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 도전성 피막은 높은 도전성 및 기재에의 높은 밀착성을 가지므로, 브라운관의 전자파 차폐, 건축재료 또는 자동차의 적외선 차폐, 전자기기나 휴대전화의 정전기 대전 방지재료, 흐린 유리의 열선, 회로기재나 IC카드의 배선, 플랫 패널 디스플레이의 전극, 수지에 도전성을 부여하기 위한 코팅, 스루홀 또는 회로 자체 등에 매우 적합하게 사용된다.

본 발명에 따른 도전성 잉크에 의해, 높은 도전성을 발현하는 피막을 형성할 수 있는 것과 동시에, 기재에의 높은 밀착성을 갖는 피막을 형성하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 기재의 종류에 제약을 받는 일 없이 도전성이 뛰어난 도전 패턴을 형성할 수가 있으며, 피막의 박리가 일어나기 어렵기 때문에, 폭넓은 묘화장치, 인쇄기계 등에 사용할 수가 있다.

[실시예]

이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

(1) 금속 콜로이드액의 조제

(1-1) 은 콜로이드액A의 조제

10N NaOH 수용액을 3mL첨가하여 알칼리성으로 한 물 50mL에, 구연산 3나트륨 2수화물 17g, 타닌산 0.36g를 용해했다. 얻어진 용액에 대해서 3.87mol/L 질산은 수용액 3mL를 첨가하고, 2시간 교반을 실시하여 은 콜로이드 수용액을 얻었다. 얻어진 은 콜로이드 수용액에 대해, 도전율이 30μS/㎝ 이하가 될 때까지 투석하는 것으로 탈염을 실시했다. 투석 후, 3000rpm(920 G), 10분의 조건에서 원심분리를 함으로써, 거대한 금속 콜로이드 입자를 제거하고, 은 콜로이드액A로 했다. 이 은콜로이드 액 A중의 고형분을, 건조 중량법에 의해 구했다. 여기서 얻어진 고형분에 대해, 세이코 전자공업사 제조의 TG/DTA300을 사용하여 온도상승 속도 10℃/분에서 실온으로부터 500℃까지의 대기 중에서의 열중량 변화를 구해 100℃에서 500℃까지의 중량감소를 계산했다. 은 콜로이드액 A중의 고형분은 55 중량%이며, 열중량 분석에 의한 500℃ 승온시의 중량 감소는 1.9 중량%였다.

(1-2) 은 콜로이드액 B의 조제

질산은 1.97g를 이온 교환수 100ml에 용해하여 질산은 수용액을 조제했다. 다음에, 몰식자산 0.8g을 이온 교환수 100ml에 첨가하여 교반하면서, 먼저 조제한 질산은 수용액과 pH조제용의 1N NaOH 수용액 10ml를 첨가하여, 1시간 교반함으로써 은 콜로이드 수용액을 얻어, 은 콜로이드액 B로 했다. 은 콜로이드액 B를, 분획 분자량 5만의 한외여과막(아드반택토요 제조)을 사용해 여과하여, 불순물 이온을 제거했다. 은 콜로이드액 B의 고형분은 55중량%이며, 열중량분석에 의한 500℃ 승온시의 중량 감소는 5.0 중량%였다.

(1-3) 은콜로이드액 C의 조제

글리신(와코순약공업 제조, 시약특급) 0.44g과 황산제일철7수화물(와코순약공업 제조, 시약특급) 3.2g를 90ml의 이온 교환수에 용해하여, 수산화 나트륨 수용액(와코순약공업 제조, 시약특급을 이온 교환수에서 적당한 농도로 조정한 것)에서 pH7로 조정한 후, 이온 교환수를 첨가하여 전량을 128 ml로 했다.

다음에, 상기 128ml의 용액을, 실온하에 자력교반기(Magnetic Stirrers)에서 교반하면서, 1g의 질산은(와코순약공업 제조, 시약특급)을 포함한 수용액 2ml를 적하시켜 은 콜로이드액 C를 조제했다. 얻어진 은 콜로이드액 C는, 분획 분자량 5만의 한외여과막(아드반택토요 제조)을 사용해 여과하여, 불순물 이온을 제거했다. 은콜로이드액 C의 고형분은 55중량%이며, 열중량 분석에 의한 500℃ 승온시의 중량감소는 9.7 중량%였다.

(1-4) 금 콜로이드액 D의 조제

분산제로서 구연산 나트륨2수화물(와코순약공업 제조, 시약특급) 6.82g, 환원제로서 황산제일철7수화물(와코순약공업 제조, 시약특급) 5.82g을 사용하여 상기 분산제와 상기 환원제를 이온교환수에 용해하여, 액 량을 100 ml로 했다. 다음에, 상기 100ml의 용액을 실온하에 자력교반기로 교반하면서, 염화금산4수화물(와코순약공업 제조, 시약특급) 2.89g을 포함한 수용액 100 ml를 적하하여, 금 콜로이드액 D를 조제했다. 얻어진 금 클로이드액 D는, 분획 분자량 5만의 한외여과막(아드반택토요 제조)을 사용해 여과하여, 불순물 이온을 제거했다. 상기 여과는 100ml의 이온 교환수를 20회, 합계 2000ml의 이온 교환수를 이용하여 실시했다. 금 콜로이드액 D의 고형분은 55중량%이며, 열중량분석에 의한 500℃ 승온시의 중량감소는 9 중량%였다.

(2) 도전성 잉크의 조제

상기 금속 콜로이드액에, 표1에 나타낸 각종 당류화합물을 첨가한 후, 추가로 이온 교환수 및 그 외의 첨가물을 첨가하여, 최종 고형분이 40중량%가 되도록 조정하여, 도전성 잉크로 했다. 은 콜로이드액 A는 실시예 1, 4~7 및 비교예 1~7로, 은 콜로이드액 B는 실시예 2로, 은 콜로이드액 C는 실시예 3, 8로, 금 콜로이드 D는 실시예 9로 사용했다. 또한 히드록시 에틸 셀룰로오스(HEC)를 첨가한 계는, 첨가제가 용해하는데 충분한 시간을 정치하고나서 사용했다.

또한 표1에 기재한 글루코오스는 시약특급(와코순약공업 제조), 상품명 「마빗트」는 환원 맥아당(주성분: 말티톨, 하야시바라상사(주) 제조), 상품명 「HS500」은 환원 전분당화물(하야시바라상사(주) 제조), 상품명 「파노랍」은 이소말토올리고당(하야시바라상사(주)), 상품명 「HEC SP-900」은 히드록시 에틸셀룰로오스(다이셀화학공업 제조), 상품명 「하이드란AP-40N」은 수성 우레탄 수지(다이니폰잉크공업 제조)이다. 표 1에서의 「당류 화합물 첨가량(대금속 콜로이드액의 고형분 중량부)」은, 당류 화합물의 고형분의, 금속 콜로이드액의 고형분에 대한 중량%를 나타내고 있다.

(3) 도전성 피막의 성능 평가

(3-1) 도전성 평가

상기(2)로 조제한 도전성 잉크를, 슬라이드 글래스 상에 디스펜서(무사시 엔지니어링 제조, SHOTMASTER 300, 니들:FSNA-30 G(내경 0.14mm))를 사용하여 선폭 300μm, 길이 10cm의 라인을 그어 도포하여, 피막을 얻었다. 얻어진 피막을 자연 건조한 후, 기어 오븐((주) 도요정기제작소 제조, 형식:FSTD)에서, 이하에 나타내는 소정의 조건에서 가열을 하여 도전성 피막을 얻었다. 그 후, 요코가와전기사 제조 PORTABLE DOUBLE BRIDGE 2769를 사용하여, 더블 브릿지법에 의해 체적 저항값을 구했다. 결과는 표 2에 나타냈다.

(가열 조건)

실시예 1, 4~7, 비교예 1~5:150℃× 1시간

실시예 2:200℃× 1시간

실시예 3, 9:250℃× 1시간

(3-2) 도전성 피막 중의 당류 화합물 함유량의 측정

도전성 피막 중의 당류 화합물의 함유량은, 상술한 것처럼 열중량분석(TG) 측정(측정장치:세이코인스틀(주) 제조 EXSTAR6000 TG/DTA6300, 승온 속도 10℃/분, 질소분위기)을 실시하여, 실시예 및 비교예의 도전성 잉크로부터 제작한 도전성 피막의 열중량분석 전후의 중량 감소율과 당류 화합물을 첨가하지 않고 제작한 공백의 도전성 피막에서의 열중량분석 전후의 중량 감소율과의 차분을 식(1)에 따라 구하여 산출했다.

(3-3) 밀착성 평가

상기(2)로 조제한 도전성 잉크를 슬라이드 글라스 상에 솔로 칠하여, 자연 건조한 후, 기어 오븐((주)도요정기제작소 제조, 형식:STD)에서, 이하에 나타내는 소정의 조건에서 가열을 하여, 도전성 피막을 얻었다. 다음에 상기 도전성 피막을 셀로테이프(등록상표) 박리 시험에 제공했다.

셀로테이프(등록상표) 박리 시험은, 기재에 대한 피막의 밀착성을, 멘딩테이프 No.810(스미토모3M(주) 제조)를 사용하여 평가하는 시험이다. 멘딩테이프를 피막에 완전히 부착시키고 나서 1분 후에, 상기 테이프의 한쪽 구석을 잡고, 기재에 대해서 90도의 각도를 유지하면서 단번에 당겨 벗기는 것에 의해, 박리를 행하였다. 평가 기준으로는 시험면에 대해서 전혀 박리하지 않았던 경우에서, 시험면에 대해서 박리하지 않았던 면의 비율이 90% 이상이었을 경우까지를, 「O」으로 하고, 시험면에 대해서 박리하지 않았던 면의 비율이 90%미만의 경우를 「X」라고 했다. 결과는 표 2에 나타냈다.

표1, 표2에 나타났듯이, 당류 화합물을 금속 콜로이드액의 고형분에 대해서 2중량% 포함한 도전성 잉크를 사용하여 도전성 피막 중에 포함되는 당류 화합물이 1중량% 미만이였던 비교예 6에서는, 피막의 도전성은 뛰어나지만, 밀착성에 문제가 있었다. 또한, 당류 화합물을 금속 콜로이드액의 고형분에 대해서 20 중량% 포함한 도전성 잉크를 사용하여 도전성 피막 중에 포함되는 당류 화합물이 17 중량%였던 비교예 7에서는, 밀착성에 문제는 없지만, 체적 저항값이 크고, 도전성은 뒤떨어져 있었다.

한편 당류 화합물을 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 15 중량% 포함한 도전성 잉크를 사용하여 도전성 피막 중에 포함되는 당류 화합물이 7 중량%였던 실시예 8에서는 도전성 및 밀착성이 모두 양호했다.

이러한 결과 및 다른 실시 예의 결과를 감안하면, 당류 화합물을 금속 콜로이드 액의 고형분에 대해서 3 중량% 이상 15중량% 이하 포함한, 본 발명에 따른 도전성 잉크를 이용하여 제작한 도전성 피막이며, 상기 당류화합물이 1중량% 이상 15중량% 이하 포함되는 도전성 피막은, 도전성이 뛰어나며, 기재에의 밀착성이 뛰어나다고 하는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상술한 각 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타난 범위에서 여러 가지로 변경 가능하고, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합하여 얻을 수 있는 실시형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

본 발명에 따른 도전성 잉크는, 금속 콜로이드액 및 당류 화합물을 포함한 도전성 잉크이며, 상기 당류 화합물이, 금속 콜로이드액의 고형분에 대해서 3 중량% 이상 15중량% 이하 포함된다는 구성이다.

이 때문에, 금속 콜로이드에 기인하는 높은 도전성을 유지하면서, 기재에 대한 높은 밀착성을 나타낼 수가 있고, 높은 도전성과 기재에의 높은 밀착성을 양립한 도전성 피막을 제공할 수가 있다는 효과를 나타낸다.

발명의 상세한 설명의 항에 기재된 구체적인 실시형태 또는 실시예는, 어디까지나, 본 발명의 기술 내용을 분명히 하는 것이며, 그러한 구체적인 예로만 한정하여 협의하게 해석되어야 할 것은 아니고, 본 발명의 정신과 다음에 기재하는 청구의 범위 내에서, 여러 가지로 변경하여 실시할 수가 있는 것이다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 따른 도전성 잉크는, 당류 화합물을 소정량 함유함으로써, 높은 도전성 및 뛰어난 밀착성을 갖는 도전성 피막을 만들 수가 있다. 그러므로, 폭넓은 묘화 장치, 인쇄 기기 등에 매우 적합하게 적용할 수가 있다.

Claims

금속 콜로이드액 및 당류 화합물을 포함하는 도전성 잉크이며, 상기 당류 화합물이, 글루코오스, 트레할로오스, 말토실트레할로오스, 이소말토올리고당, 환원맥아당, 환원 전분당화물, 당 알코올 및 히알론산으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 당류 화합물이며, 상기 당류 화합물이, 금속 콜로이드액의 고형분에 대해서 3중량% 이상 15중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 도전성 잉크.
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제1항에 있어서, 상기 금속의 이온화계열이 수소보다 높은 것을 특징으로 하는 도전성 잉크.
제1항에 있어서, 상기 금속 콜로이드 액은, 금속 성분과 유기성분으로 이루어진 입자를 50 중량% 내지 100 중량%로 함유하는 고형분과 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전성 잉크.
제1항에 기재된 도전성 잉크를 제조하는 방법이며, 금속 콜로이드 액과 당류 화합물을 혼합하는 공정을 포함하고, 상기 당류 화합물을, 상기 금속콜로이드 액의 고형분에 대해서 3 중량% 이상 15 중량% 이하가 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 기재된 도전성 잉크를 사용하여 이루어진 도전성 피막이며, 상기 당류 화합물이 1 중량% 이상 15 중량% 이하 포함되는 것을 특징으로 하는 도전성 피막.
제7항에 기재된 도전성 피막의 제조 방법이며, 제1항에 기재된 도전성 잉크를 기재에 도포한 후, 또는, 제1항에 기재된 도전성 잉크를 이용하여 기재에 묘화(猫畵)한 후, 상기 도전성 잉크를 300℃ 이하의 온도에서 소성시켜 피막을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.