KR101974174B1

KR101974174B1 - 고전도성 및 고접착력을 갖는 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101974174B1
Application number: KR1020160129729A
Authority: KR
Inventors: 강문식; 박광룡; 임채민
Original assignee: (주) 파루
Priority date: 2016-10-07
Filing date: 2016-10-07
Publication date: 2019-05-02
Also published as: WO2018066779A1; KR20180039206A

Abstract

본 명세서에는 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면인, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물은, 저온에서 경화될 수 있으므로, 피인쇄물에 가해지는 열 충격을 최소화하여 인쇄할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 조성물은 저점도의 상태에서도 잉크 고유의 특성을 유지하므로, 에어로졸 공법에 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 접착력이 우수하여 경화 후 피인쇄물로부터 박피되는 분리현상을 개선할 수 있고, 전기 전도성이 우수하여, 회로기판 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

고전도성 및 고접착력을 갖는 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물 및 그 제조방법{AEROSOL INK COMPOSIONTION HAVING HIGH CONDUCTIVILITY AND HIGH ADHESIVE STRENGTH FOR LOW TEMPERATURE PROCESS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 인쇄기술은, 종이나, 직물 등에 대한 인쇄와 전통적인 인쇄에서 벗어나, 인쇄전자(Printed Electronics)까지 그 영역을 넓히고 있으며, 사용목적에 따라서 잉크의 조성도 다양해지고 있다.

특히, 인쇄 전자 분야에서는 금속을 함유하는 금속 잉크가 널리 사용되고 있는데, 금속 잉크는 도전성 잉크, 전자파 차폐제, 반사막 형성재료 등 다양한 제품에 사용되고 있다. 특히, 도전성 잉크는 최근에 전기전자 부품회로에서 저저항 금속배선, 인쇄회로기판(PCB), 연성회로기판(FPCB), 무선인식(RFID) 태그용 안테나, 플라즈마디스플레이(PDP), 액정디스플레이(TFT-LCD), 유기발광다이오드(OLED), 플렉시블 디스플레이 및 유기박막트랜지스터(OTFT) 등과 같은 새로운 분야에서, 금속패턴을 필요로 하거나 간편하게 전극을 형성 하고자 할 때 유용하기 때문에 이에 대한 관심이 증가하고 있다.

일반적으로 금속 잉크는 금속 전구체를 이용하거나, 금속의 착화합물을 사용하여 제조되고 있다. 금속 전구체는 금속 화합물과 리간드를 반응시켜 합성되며, 이러한 금속전구체와 착화합물의 합성 과정에서, 반응 부산물 및 미반응 물질이 반응액에 포함되게 되어, 최종 잉크의 물성, 특히, 잉크가 기본적으로 갖추어야하는 물성인 접착력이 크게 떨어진다는 한계에 봉착해 있다. 또한, 잉크의 경화는, 모든 인쇄에 있어서 필연적인 공정인데, 기존의 금속 잉크들은 150℃ 정도의 고온의 열을 가해야만 경화가 이루어지기 때문에, 금속 잉크가 프린팅되는 플라스틱 기판 등이 열로 인해 손상을 입게 되는 한계가 존재하고 있다.

KR

10-2008-0013787

A

일 측면에서, 본 발명의 목적은, 저온 경화시에도 피인쇄물에의 접착력이 우수한 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 잉크의 열경화시 피인쇄물에 전달되는 열 충격을 최소화하여, 피인쇄물의 열 충격에 의한 손상을 최소화하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 전기 전도성이 우수한 잉크 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물; 이소시아네이트; 폴리올; 및 환원제를 포함하며, 금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물의 중량을 100 중량부로 할 때, 상기 이소시아네이트 및 상기 폴리올은, 0.01 내지 1 중량부로 포함되고, 상기 환원제는, 1 내지 50 중량부로 포함되며, 상기 폴리올과 이소시아네이트는 1:1~3의 중량비로 포함되는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물을 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은, 상기 조성물을 40 내지 60℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크의 제조방법을 제공한다.

다른 측면에서, 본 발명은, 상기 조성물이 도포된 피인쇄물을 70~120℃에서 열처리하여 경화시키는 단계를 포함하는, 인쇄방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면인, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물은, 저온에서 경화될 수 있으므로, 피인쇄물에 가해지는 열 충격을 최소화하여 인쇄할 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 조성물은 저점도의 상태에서도 잉크 고유의 특성을 유지하므로, 에어로졸 공법에 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 조성물은 접착력이 우수하여, 경화 후 피인쇄물로부터 박피되는 분리현상을 개선할 수 있고, 전기 전도성이 우수하여, 회로기판 등에 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은, 본 발명의 폴리이소시아네이트와 금속 미립자의 프리폴리머를 보이는 도이다.
도 2는, 본 발명 잉크의 경화 온도에 따른 잉크의 접착력을 확인한 도이다.
도 3은, 본 발명 잉크를 80℃에서 경화시켰을 때 접착력을 확인한 도이다.
도 4는, 본 발명 잉크의 피인쇄물인 기판의 도막 두께에 따른 접착력을 확인한 도이다.
도 5는, 본 발명의 잉크의 내열성, 내한성 및 내염성을 확인한 도이다(도 5a: 내열성 및 내한성, 도 5b: 내염성).
도 6은, 본 발명의 일 구현예에 따른 조성물을 인쇄하여 제조한 안테나를 보이는 도이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 일 측면에서, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물로서, 상기 조성물은 금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물; 이소시아네이트; 폴리올; 및 환원제를 포함하며, 금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물의 중량을 100중량부로 할 때, 상기 이소시아네이트 및 상기 폴리올은, 0.01 내지 1 중량부로 포함되고, 상기 환원제는, 1 내지 50 중량부로 포함되며, 상기 폴리올과 이소시아네이트는 1:1~3의 중량비로 포함되는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물에 관한 것이다.

일 구현예에서, 상기 이소시아네이트 및 폴리올은, 금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물의 중량을 100중량부로 할 때, 0.05 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게, 0.1 내지 0.5 중량부로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.3 중량부로 포함될 수 있다.

상기 환원제는 금속 미립자 함유 화합물의 중량을 100 중량부로 할 때, 1 내지 50 중량부로 포함될 수 있고, 바람직하게는 25 내지 35 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 일 구현예에서, 상기 폴리올과 이오시아네이트는, 폴리올 중량:이소시아네이트 중량이 1:1~2.5의 비율로 포함될 수 있고, 바람직하게, 1:1.5~2.0, 더욱 바람직하게는 1:1.7~1.9의 비율로 포함될 수 있다.

상기와 같은 측면에서 상기 조성물은 디올을 더 포함할 수 있다. 상기 디올은, 상기 이소시아네이트와 상기 폴리올의 반응물 1 당량을 기준으로, 1내지 3 당량으로 포함될 수 있다. 본 명세서에서 이소시아네이트와 폴리올의 반응물이란, 이소시아네이트와 폴리올이 결합하여 형성된 프리폴리머를 의미할 수 있다. 예컨대, 이소시아네이트와 폴리올의 반응물은, 분자량이 400g/mol인, 프리폴리머를 의미할 수 있다. 상기 폴리올은, 상기 반응물의 1당량을 기준으로, 바람직하게 1.5 내지 2.5 당량, 더욱 바람직하게, 1.8 내지 2.3 당량으로 포함될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 디올은, 상기 반응물 1당량을 기준으로 2당량으로 포함될 수 있다. 상기 조성물에 디올이 포함될 때, 조성물이 더욱 우수한 전기 전도성과 부착력을 가질 수 있다.

일 구현예에서, 상기 금속은 은(Ag) 일 수 있다. 상기 금속이 은일때, 전도성이 우수한 잉크 조성물을 제조할 수 있다.

본 발명의 일 측면인 상기 조성물은, 조성물 내 함유되는 성분들이 상기 함량 범위로 포함될 때, 저온에서 우수한 경화성을 보일 수 있다. 일반적으로, 잉크의 경화를 위해서는, 130℃ 이상의 열을 가하는 것이 필요한데, 상기 조성물은 약 80~110℃의 온도에서도 우수한 접착력을 보유한채 경화될 수 있다.

또한, 상기 조성물은 금속의 착화합물을 조성물의 성분으로 함유하거나, 바인더를 이용하지 않고도, 저온에서 경화성을 얻을 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에서 용어 '경화'란, 조성물 피막이 굳으면서 건조되는 현상을 의미할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 조성물의 용매는, 물, 알코올류, 글리콜류, 에스테르류, 에테르류, 케톤류, 아마이드류, 지방족 탄화수소류, 방향족 탄화수소류, 아민류, 카보네이트류, 디메틸술폭사이드 또는 이들 중 하나 이상의 혼합 용매일 수 있다.

상기와 같은 측면에서, 상기 금속 미립자의 평균 입경은, 1nm 내지 50 ㎛ 일 수 있다. 또한, 상기 금속 미립자의 평균 입경은 1nm 내지 500nm가 가장 바람직하다. 상기 조성물 내 금속 미립자의 평균 입경이 상기 범위 내에 있을 때, 조성물이 저온 소성시에도 높은 전도성, 고 분산성을 가질수 있고 소결에 유리 할 수 있다.

본 명세서에서 용어 "미립자"란, 입자의 평균 입경이 나노 단위 또는 그 이하 단위로 측정되는 입자를 의미할 수 있다.

본 명세서에서 용어 '평균 입경'이란, 개개 입자의 입경을 측정했을 때, 가장 긴 축과 가장 짧은 축의 길이를 제외하고, 다른 지점에서 측정한 두개 축의 평균값을 의미할 수 있다.

상기 금속 미립자 함유 화합물은, 산화은, 티오시아네이트화은, 시안화은, 시아네이트화은, 탄산은, 질산은, 아질산은, 황산은, 인산은, 과염소산화은, 사불소보레이트화은, 아세틸아세토네이트화은, 초산은, 젖산은, 및 옥살산은으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히, 상기 금속 미립자 함유 화합물은 질산은이 바람직할 수 있다.

또한, 일 측면에서, 상기 이소시아네이트는, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 중합 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(Polymeric methylene diphenyl diisocyanate, PMDI), m-자일렌 디이소시아네이트(m-xylene diisocyanate, XDI), 1,1 메틸렌 bis(4,4' 이소시아네이트)시아노헥산(1,1 methylene bis(4-4' isocyanate)cyclohexane, H12MDI), 노보난 디이소시아네이트(Norbornane diisocyanate, Mixture of 1,3 and 1,4 diisocyanate methyl norbornane)(NBDI)), 트리메틸 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Trimethyl hexamethylene diisocyanate , TMDI) 및 이들 중 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 폴리올은, 폴리에테르 폴리올류, 폴리에스터 폴리올류, 아크릴 폴리올류, 불소함유 폴리올류및 폴리프로필렌 함유 폴리올류로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 디올은,폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리에틸렌글리콜 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 디올은 폴리에틸렌글리콜이 바람직할 수 있다.

상기 환원제는 (수소, 요오드화수소, 일산화탄소, 소디움 또는 포타슘 보로하이드라이드, 디메틸아민보란(Dimethylamineborane), 부틸아민보란과 같은 아민화합물; 제1염화철, 유산철과 같은 금속 염; 메틸포르메이트, 부틸포르메이트, 트리에틸-o-포르메이트와 같은 포르메이트 화합물; 히드라진, 히드라진모노히드레이트, 메틸히드라진, 페닐히드라진, 2-히드록시에틸하이드라진의 히드라진류; 에틸렌글리콜, 에탄올아민, 2-아미노-1-프로판놀, 1-아미노-2-프로판올, 2-아미노-1-부탄올, 1-아미노-2-부탄올, 2-아미노-1-펜탄올, 2-아미노-1-헥산올, 루이시놀(leucinol), 이소루이시놀, tert-루이시놀, 세리놀(serinol), 2-(메틸아미노)에탄올, 3-아미노-1,2-프로판디올, 1,3-디아미노-2-히드록시프로판의 아미노알콜류; 1,2-디히드록시아세톤 다이머, 1,2-디히드록시아세톤, 아세톨, 1-히드록시-2-부타논, 에리쓰룰로오즈(erythrolse)의 알콜류; 1-아미노프롤린, 1-아미노피페리딘, 1-아미노-2,6-디메틸피페리딘, 1-아미노호모피페리딘, 2,4-디아미노피페라진, 1-아미노피페리디놀, 1-아미노-4-(2-히드록시에틸)-피페라진, 1-아미노-4-메틸-피페라진, 4-아미노-1,2,4-트리아졸, 4-아미노 모폴린의 N-아미노화합물; 옥사믹히드라자이드(oxamichydrazide), 아세트히드라자이드(acetehydrazide), 아세틱이드라자이드(acetic idrazide), 탄소 2내지 12의 알킬히드라자이드, 석시닉디히드라자이드, 아디픽디히드라자이드, 에틸3-히드라지노-3-옥소프로피오네이트, 세미카바자이드(semicarbazide), 4-메틸-3-세미카바자이드, 티오세미카바자이드, 4-메틸-3-티오세미카바자이드, 4,4-디메틸-3-티오세미카바자이드의 히드라자이드류; 포름알데히드, 아세트알데히드, 탄소수 2 내지 16의 알킬알데히드, 탄소수 6 내지 20의 방향족 알데히드, 1,3-디포르밀히드라진, 글리옥살, 글리콜알데히드의 알데히드류; 아세트알데히드 하이드라존, 부티르알데히드 하이드라존, 벤즈알데히드 하이드라존, 아세톤 하이드라존, 메틸에틸케톤 하이드라존, 시클로헥사논 하이드라존, 아세토페논, 하이드라존의 알데히드나 케톤의 하이드라존류; 글루코스, 과당, 말토오스, 갈락토오스, 락토오스의 환원당; 아스코빅산(ascorbic acid), 히드로퀴논 등일 수 있다. 상기 환원제는 소디움 보로하이드라이드, 아민, 포름알데하이드, 또는 하이드라진이 바람직할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 하이드라진일 수 있다.

일 구현예에서, 상기 조성물은, 금속 미립자, 예컨대 은 미립자 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 프리폴리머(Ag-polyisocyante prepolymer)를 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 조성물은, 110℃에서, ASTM D3359 표준에 의해 측정시, 기재(substrate)에 대한 접착력이 5B일 수 있다. 예컨대, 상기 접착력은, 2 × 2inch의 기판에 잉크 조성물을 코팅, 노광 및 현상하여 포스트 베이크(post bake)한 후, 일부분에만 100개의 1 × 1㎜ 박편이 형성되도록 크로스 커팅(cross cutting)하고, 이를 고압반응기(highpressure reactor)에 넣고 크로스 커팅된 부분이 잠기지 않을 만큼의 양으로 증류수를 채우고 마개를 밀봉한 후, 이를 오븐에 장착하여 80℃의 온도와 80% 상대습도, 2기압의 압력 하에서 78시간 유지시킨 후, 오븐에서 빼내고 실온으로 냉각시켜 엘코미터(elcometer)를 이용하여 크로스 커팅 테입 테스트(cross cutting tape test, ASTM D3359)를 실시한 후, 기판에 남아 있는 조성물의 전체 유리 기판 면적 대비 비율로 접착력을 평가할 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 상기 조성물은, 상기 조성물을 110℃에서 경화시킨 후, 약 70~100℃에 1~3시간 노출시킨 후, -50~-30℃의 극저온에서 2시간 노출시키는 열 충격을 4회 이상 가한 후, ASTM D3359에 따라 접착력을 측정하였을 때, 5B일 수 있다.

또한, 일 구현예에서, 상기 조성물은, 상기 열 충격을 가한 후, 염수에 60~90시간 담구어 염분에 노출시킨 후, ASTM D3359에 따라 접착력을 측정하였을 때, 5B의 접착력을 가질 수 있다.

즉, 본 발명의 일 측면에 따른 상기 조성물은, 내한성, 내열성 및 내염성이 우수하다.

상기 ASTM D3359에 따른 접착력은 아래 표 1에 기재된 기준에 따라 판단할 수 있다.

등급	박리정도
5B	0%
4B	5% 미만
3B	5~15%
2B	15~35%
1B	35~65%
0B	65% 이상

본 명세서에서 용어 '기재'는, 잉크 조성물이 도포되는 피인쇄물을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 기재는 기판을 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 잉크는, 3차원 인쇄용 잉크를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 '3차원 인쇄'는, 3차원 형상의 물품을 인쇄하는 것 뿐만 아니라, 3차원 형상의 물품 상에 인쇄하는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 일 측면인 조성물은, 전도성과 접착력이 우수하며, 에어로졸 형태로 분사될 수 있기 때문에 직접 인쇄가 어려운 3차원 형상의 물품 자체를 인쇄할 수 있을 뿐만 아니라, 3차원 형상의 물품의 곡면상에 인쇄할 수 있는 장점이 있다.

일 구현예에서, 상기 인쇄는, 기존의 평판의 기재에 인쇄하는 그라비아, 옵셋, 스크린 인쇄 뿐만 아니라 3차원 인쇄가 가능한 에어로졸젯, 디스펜싱 또는 Electrohydrodynamic(EDH) 젯 방식에 의한 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 조성물이 사용되는 피인쇄물은 유리 섬유 또는 플라스틱으로 형성된 물품을 포함할 수 있다. 예컨대, 피인쇄물은 회로기판, 안테나 등을 포함할 수 있고, 플라스틱을 주원료로 사용하여 제조된 것일 수 있다. 예컨대, 상기 플라스틱은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리아마이드 및 아크릴로나이트릴 부타다이엔 스티렌(Acrylonitrile butadiene styrene, ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 기재는, 예컨대, 유리섬유로 제조된 기판, 유리섬유화 플라스틱의 혼합물로 제조된 기판을 의미할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 잉크 조성물은 저온에서 우수한 전도성과 접착력을 갖기 때문에, 열에 취약한 플라스틱 제품에 대한 인쇄에 유리하다.

상기 조성물은, 안정제, 분산제, 바인더 수지(binder resin), 계면활성제(surfactant), 습윤제(wetting agent), 칙소제(thixotropic agent) 또는 레벨링(levelling)제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 다른 측면에서, 상기 조성물을 40 내지 60℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크의 제조방법에 관한 것이다.

다른 측면에서, 본 발명은, 상기 조성물이 도포된 기재를 70~120℃에서 열처리하여 경화시키는 단계를 포함하는, 인쇄방법에 관한 것이다.

이하, 실시예 및 시험예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예 및 시험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 예에 의해 제한되는 것은 아니다.

[제조예] 잉크 조성물의 제조

은 화합물(질산은)을 포함하는 50℃의 수용액에 은 화합물 중량 대비 0.25%의 양으로 이소시아네이트와 폴리올을 첨가하였다. 이소시아네이트와 폴리올은 1.8:1의 비율로 첨가하고, 환원제를 은 화합물 중량 대비 25% 첨가하여, 잉크 조성물을 제조하였다(실시예 1). 또한, 실시예 1에 디올을 이소시아네이트와 폴리올 반응물의 1 당량 기준으로 2당량 첨가한 잉크 조성물을 제조하였다(실시예 2).

한편, 조성물 내 은 화합물의 함량은 고정시키고, 이소시아네이트와 폴리올의 함량을 조절하여 추가적인 실시예와 비교예들을 제조하였다. 제조된 잉크 조성물들의 조성은 아래 표 2에 기재된 바와 같다.

[실험예 1] 경화 온도에 따른 접착력 확인

경화 온도에 따른 잉크 조성물의 접착력을 확인하기 위하여, 실시예 1의 잉크 조성물의 경화 온도를 조절하여 잉크의 접착력을 확인하였다. 기판은 시중의 폴리아미드를 기판을 사용하였다. 기존의 은 나노 잉크는 통상적인 방법에 의해 1종의 은 화합물을 이용 하거나 또는 1종 이상의 화합물을 반응시켜 은 착화합물을 만들고 이를 환원제를 반응시키거나 열을 가하여 환원 또는 열분해 시켜 은나노입자를 만들고 첨가제들을 이용하여 제조하였다. ASTM(American Society for Testing and Materials) D3359에 의하여 측정하였다.

그 결과, 기존의 은나노 잉크는 110℃에서 경화시, ASTM D3359 기준에 의할 때 0B의 접착력을 보이는 반면, 본 발명의 잉크 조성물은 5B의 접착력을 나타내었다. 또한 80℃ 및 80%의 상대습도 환경에서 78시간 방치 후 테스트한 경우에도, 기존의 잉크는 대부분 0B의 접착력을 보이는 반면, 본 발명의 잉크 조성물은 5B의 접착력을 나타내었다. 실험은 실험의 정확성을 확보하기 위해, 총 5회 실험하였고, 각각을 샘플 1~5로 표시하였다. 즉, 본 발명 잉크 조성물은 경화온도가 낮을 때에도 접착력이 우수함을 알 수 있었다(도 2 및 도 3).

[실험예 2] 잉크 조성물 내 성분의 함량 변화에 따른 저온에서의 접착력 및 전도성확인

실험예 1과 동일한 경화 온도 조건(110℃)에서, 아래 표 2에 기재된 조성으로 은, 폴리올 및 이소시아네이트를 함유하는 실시예 2~5, 비교예 1~12에 대하여 잉크 조성물들의 접착력과 전도성을 확인하였다. 또한, KS L 1619 및 KS C IEC 60093 시험방법을 통해 전도성을 측정하였다.

	성분				물성
조성물	은	폴리올	이소시아네이트	디올	접착력	비저항
실시예 1	100	0.09	0.16	-	5B	3.3
실시예 2	100	0.1	0.15	0.01	5B	3.1
실시예 3	100	0.1	0.2	-	5B	3.3
실시예 4	100	0.3	0.5	-	4B	3.2
실시예 5	100	0.05	0.08	-	4B	3.2
비교예 1	100	1	2	-	2B	6
비교예 2	100	1	5	-	2B	5.7
비교예 3	100	1	10	-	0B	7
비교예 4	100	10	1	-	0B	6.3
비교예 5	100	10	2	-	1B	6.4
비교예 6	100	10	5	-	1B	6.5
비교예 7	100	0.005	0.01	-	1B	6.6
비교예 8	100	0.005	0.005	-	1B	6.5
비교예 9	100	0.01	0.01	-	2B	6.3
비교예 10	100	0.2	0.05	-	2B	6.2
비교예 11	100	0.2	0.001	-	0B	6.2
비교예 12	100	0.15	0.1	-	2B	5.9
비교예 13	100	0.05	0.2	-	2B	6.4

*비저항값의 단위: mohm/sq/mil

그 결과, 실시예 1과 비교하여 디올이 포함되지 않는 점만 제외하고 동일한 조성을 갖는 실시예 2는 4B와 5B 사이의 접착력을 보였으며, 실시예 3~5는 모두 4B의 접착력을 보여, 저온에서 우수한 접착력을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1~5는 모두 비저항값이 3.5 mohm/sq/mil 이하로, 전도성이 우수함을 확인할 수 있었다.

그러나, 은 함량 대비 폴리올 및/또는 이소시아네이트의 함량이 실시예에 비하여 극소량이거나(비교예 7 및 8), 높은 경우(비교예 1~5)에는, 잉크 조성물의 저온에서의 접착력이 크게 떨어짐을 알 수 있었다. 또한, 폴리올과 이소시아네이트의 총함량이 실시예와 유사하더라도, 폴리올과 이소시아네이트 간의 함량비가 1:1~3을 벗어나게 되면, 저온에서의 접착력이 현저히 떨어짐을 알 수 있었다. 또한, 비저항값도 평균 6.0을 초과하여, 실시예 1~5에 비하여 전도성이 떨어짐을 확인할 수 있었다(비교예 10 내지 13).

[실험예 3] 도막 두께에 따른 접착력 확인

실시예 1의 조성물과 기존의 은나노 잉크 조성물을 도포하고, 도포된 도막의 두께에 따른 접착력을 확인하였다. 접착력은 ASTM(American Society for Testing and Materials) D3359에 의하여 측정하였다.

그 결과, 본 발명의 잉크 조성물은, 도막의 두께가 15~20㎛인 후막일 때도 접착력이 5B로 우수한 반면, 기존의 잉크 조성물은, 도막의 두께가 두꺼워지면, 접착력이 0B로 측정되어 후막에서는 접착력이 저하됨을 확인할 수 있었다. (도 4).

[실험예 4] 내열성, 내한성 및 내염성 확인

[실험예 4-1] 내열성 (열충격성)

상기 조성물을 기판에 도포한 후 110℃에서 경화시킨 후, 85에서 2시간 노출시킨 후, -40℃ 에서 2시간 노출시키는 열 충격을 총 5회 가한 후, ASTM D3359에 따라 접착력을 측정하였다. 기판은, 폴리카보네이트 100% 함유 기판, 폴리카보네이트 및 ABS 함유 기판 및 폴리카보네이트 및 유리섬유 함유 기판을 사용했고, Sabic사와 Samsung SDI의 기판을 시중에서 구입하여 사용하였다.

그 결과, 모든 기판에서 5B의 접착력을 확인하였고, 본 발명의 조성물이 온도변화에 대한 내성도 우수함을 확인할 수 있었다(도 5a).

[실험예 4-2] 내염성

상기 내열성 실험을 수행한 기판을, 30℃ 상태의 5wt% 염수에 72시간 담군 후, ASTM D3359에 따라 접착력을 측정하였다. 그 결과, 모든 종류의 기판에서 5B의 접착력을 확인하였고, 본 발명의 조성물이 내염성, 즉, 화학적 저항성도 우수함을 확인할 수 있었다(도 5b).

Claims

저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물로서,
상기 조성물은,
금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물;
이소시아네이트;
폴리올; 및
환원제를 포함하며,
금속 미립자 또는 금속 미립자 함유 화합물의 중량을 100중량부로 할 때,
상기 이소시아네이트 및 상기 폴리올은, 0.05 내지 0.8 중량부로 포함되고,
상기 환원제는, 1 내지 50 중량부로 포함되며,
상기 폴리올과 이소시아네이트는 1:1~3의 중량비로 포함되는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은,
디올을 더 포함하며,
상기 디올은, 이소시아네이트와 폴리올의 반응물 1당량을 기준으로 1.5 내지 3 당량으로 포함되는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 금속 미립자의 평균 입경은,
1nm 내지 50 ㎛ 인, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 금속 미립자는, 은 미립자를 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 금속 미립자 함유 화합물은,
산화은, 티오시아네이트화은, 시안화은, 시아네이트화은, 탄산은, 질산은, 아질산은, 황산은, 인산은, 과염소산화은, 사불소보레이트화은, 아세틸아세토네이트화은, 초산은, 젖산은, 및 옥살산은으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 이소시아네이트는,
메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate), 톨루엔 디이소시아네이트(toluene diisocyanate), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate) 및 이들 중 하나 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리올은,
폴리에테르 폴리올류, 폴리에스터 폴리올류, 아크릴 폴리올류, 불소함유 폴리올류및 폴리프로필렌 함유 폴리올류로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제2항에 있어서,
상기 디올은,
폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리에틸렌글리콜 중 하나 이상을 포함하는 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 환원제는 소디움 보로하이드라이드, 아민, 포름알데하이드, 및 하이드라진으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 조성물은,
금속 미립자 및 폴리이소시아네이트를 포함하는 프리폴리머를 포함하는,
저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항에 있어서,
상기 잉크는, 3차원 인쇄용 잉크를 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제11항에 있어서,
기재는, 플라스틱으로 형성된 물품을 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제12항에 있어서,
상기 플라스틱은,
폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리아마이드(Polyamide) 및 아크릴로나이트릴 부타다이엔 스티렌(Acrylonitrile butadiene styrene, ABS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제12항에 있어서,
상기 기재는, 회로기판을 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크 조성물.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 조성물을 40 내지 60℃의 온도에서 혼합하는 단계를 포함하는, 저온 공정용 에어로졸 잉크의 제조방법.