KR20070085253A

KR20070085253A - 잉크젯 인쇄가능한 조성물

Info

Publication number: KR20070085253A
Application number: KR1020077008479A
Authority: KR
Inventors: 아르카디 가르바르; 드미트리 레크트만; 라 베가 페르난도 드; 쉴로모 마그다가시; 알렉산더 카미쉬니; 프리지타 카하나
Original assignee: 시마 나노 테크 이스라엘 리미티드; 이섬 리서치 디벨러프먼트 컴파니 오브 더 히브루 유니버시티 오브 예루살렘
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2007-08-27
Also published as: CN101116149A; IL181840A0; EP1805770A1; US20100068409A1; JP2008513565A; EP1805770A4; WO2006030286A1

Abstract

본 발명은 액체 담체 중에 분산된 나노 금속 분말을 포함하고 있는 잉크젯 인쇄가능한 조성물에 관한 것이다.

Description

잉크젯 인쇄가능한 조성물{INK JET PRINTABLE COMPOSITIONS}

본 발명은 잉크젯 인쇄가능한 조성물에 관한 것이다.

잉크젯 인쇄는 널리 사용되는 인쇄 기법이다. 구체적인 예로는 연속식(continuous) 잉크젯 인쇄 및 드롭 온 디맨드(drop on demand) 잉크젯 인쇄를 들 수 있다.

발명의 개요

본 발명자들은 잉크 분사되어 다양한 기판 상에 전도성 패턴을 형성할 수 있는 조성물을 개발하였다. 따라서 분산액은 액체 담체 중에 분산된 나노 금속 분말이다. 잉크는 추가의 첨가제를 포함한 분산액으로서, 이 추가의 첨가제는 인쇄 공정 및 최종 제품 특성의 요건을 충족시키기 위해 분산액에 추가 특성을 부여하기 위한 것이다. 최종 인쇄된 제품은 소정의 용도에 따라 추가 특성을 보유할 수 있는 전도성 패턴의 형태이다. 본원에 기재되어 있는 MCP(Metallurgic Chemical Process) 공정에 의해 생산되는 나노 금속 분말은 첨가제의 유무 하에 액체 담체(유기 용매, 물, 또는 이들의 임의 조합물) 중에서 분말을 탈응집 및 분산시킬 수 있는 특별한 특성을 가지고 있다. 본 발명자들은 이러한 속성을 이용하여, MCP로 생산한 나노 금속 분말을 사용하고, 나노 금속 분말, 액체 담체, 및 경우에 따라 첨가제의 적절한 조합물을 선택하여, 고 금속 농도에서의 잉크젯 인쇄를 위해 요구되는 점도가 매우 낮은 조성물을 고안할 수 있었다. 고 금속 농도와 매우 낮은 점도를 결합시킬 수 있는 능력은 상기 조성물을 잉크젯 인쇄용으로 특히 유용하게 만든다.

본 발명은 (a) 물, 수혼화성 유기 용매, 또는 이들의 조합물, 또는 (b) 유기 용매, 또는 유기 용매 및 (c) 계면활성제, 습윤제, 안정화제, 휴멕턴트(humectant), 레올로지(rheology) 제제, 및 이들의 조합물을 포함하는 액체 담체 중에 실질적으로 균일하게 분산된 나노 금속 입자를 포함하는 분산제에 관하여 설명한다.

상기 분산액을 주성분으로 하고 또한 특성-개질 첨가제(예, 접착 증진제, 레올로지 조절 첨가제 등)를 추가로 포함하는 잉크에 대해서도 설명한다.

상기 조성물은 분사성(jettability) (소형 노즐, 대개 마이크론 범위의 소형 노즐을 보유하는 잉크젯 프린트 헤드를 통한 인쇄)을 가능하게 하는 특성들을 갖고 있다. 이들 특성으로는 다음과 같은 것들: (실온 또는 분사 온도에서) 1 내지 200 cP의 저 점도, 용매계 분산액의 경우 20 내지 37 dyne/cm의 표면 장력 및 수계 분산액의 경우 30 내지 60 dyne/cm의 표면 장력, 1 중량% 내지 70 중량%의 나노 입자의 금속 하중(loading), 입도 분포(PSD: particle size distribution) D90이 150 nm 미만, 바람직하게는 80 nm 미만인 나노 금속 입자 물질의 저 입도 분포를 들 수 있다. 상기 조성물은, 프린트 헤드를 막히게 하거나(clogging) 또는 조성물 특성을 변화시키는 일 없이, 침강을 최소화하면서 분사를 가능하기에 충분한 안정성을 갖고 있다. 상기 조성물은 연속식 잉크젯 기법, 드롭 온 디맨드 잉크젯 기법(예, 피에조(piezo) 및 열), 및 에어 브러시, 플렉소(flexo), 정전 침착, 왁스 핫 멜트(wax hot melt) 등과 같은 부가 기법을 비롯한 다른 기법에 의해 인쇄될 수도 있다.

본 발명의 1 이상의 구체예에 대한 상세사항은 첨부된 도면과 하기의 상세한 설명에 기술되어 있다. 본 발명의 다른 특성, 목적 및 이점은 본 발명의 상세한 설명, 도면 및 청구의 범위로부터 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

도면의 간단한 설명

도 1은 대표적인 잉크젯 인쇄 패턴이다.

도 2 내지 도 6은 잉크 분사성 조성물을 제조하기 위해 사용한 나노 금속 입자의 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다.

도 7 내지 도 8은 잉크 분사성 조성물의 TEM(Transmission Electron Microscopy) 사진이다.

도 9는 잉크 분사성 조성물을 제조하기 위해 사용한 나노 금속 입자의 x-선 회절 스캔이다.

다양한 도면에서의 유사한 참조 기호는 유사한 요소를 나타낸다.

발명에 관한 상세한 설명

잉크 분사성 조성물은 액체 담체 중 나노 금속 입자를 특징으로 한다. 적절한 나노 금속 입자로는 은, 은-구리 합금, 은-팔라듐 합금, 및 모두 본원에 그 전문이 참조 인용된 US 5,476,535("고순도 초미립 금속 분말의 제조 방법") 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2("고순도 금속성 나노-분말의 제조 방법, 및 상기 방법으로 제조된 나노-분말")에 기재되어 있는 공정에 의해 제조되는 기타 금속 및 금속 합금을 들 수 있다. 나노 금속 입자는 "불균일 구형"의 형태이며, 그 화학 조성은 알루미늄을 0.4 중량% 이하로 포함하는데, 이들 2가지는 상기 제조 방법에 대해 특이한 점이다. 대표적인 나노 금속 입자의 SEM 사진은 도 2 내지 도 6에 도시되어 있다. 액체 담체 중에 나노 금속 입자를 분산시켜 제조한 대표적인 조성물의 TEM 사진은 도 7 내지 도 8에 도시되어 있다. 상기 입자의 불균일(변형 타원체) 형태는 도 9에 도시되어 있는 XRD 데이터 및 입도 분포 측정으로부터 명백하게 나타난다.

유용한 액체 담체로는 물, 유기 용매, 및 이들의 조합물을 들 수 있다. 유용한 첨가제로는 계면활성제, 습윤제, 안정화제, 휴멕턴트, 레올로지 조정제, 접착 증진제 등을 들 수 있다. 시판 중인 다수의 구체적인 예로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다:

- 유기 용매: DPM(디(프로필렌글리콜)메틸 에테르), PMA(1,2-프로판디올 모노메틸 에테르 아세테이트), Dowanol DB(디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르), BEA(부톡시에틸 아세테이트).

- 용매계 분산액의 경우 안정화제 및 분산제: BYK-9077, Disperbyk-163, PVP K-15.

- 수계 분산액의 경우 안정화제 및 분산제/습윤제: BYK-154, BYK-162, BYK-180, BYK-181, BYK-190, BYK-192, BYK-333, BYK-348, Tamol T1124, SDS, AOT, Tween 20, Tween 80, L-77, 베타인, 나트륨 라우레트 설포숙시네이트 및 설페이트, Tego 735W, Tego 740W, Tego 750W, Disperbyk, PDAC(폴리(디알릴디메틸암모늄 클로라이드)), Nonidet, CTAC, Daxad 17 및 19(나프탈렌 설포네이트 포름알데히드 응축물의 나트륨 염), BASF 104, Solspers 43000, Solspers 44000, Atlox 4913, PVP K-30, PVP K-15, Joncryl 537, Joncryl 8003, Ufoxan, STPP, CMC, Morwet, LABS W-100A, Tamol 1124.

- 수계 분산액의 경우 휴멕턴트: PMA, DPM, 글리세롤, 설폴람, 디에틸렌 글리콜, 트리에탄올아민, Dowanol DB, 에탄올, DMF(디메틸 포름아미드), 이소프로판올, n-프로판올, PM(1-메톡시-2-프로판올), Diglyme(디(에틸렌 글리콜)디에틸 에테르), NMP(1-메틸 피롤리디논).

생성된 인쇄 패턴은 이의 전도성을 증가시키기에 적절한 임의의 방식으로 인쇄 후 처리할 수 있다. 상기 처리는 PCT 출원 WO 2004/005413 A1("저 소결 온도 전도성 잉크 - 이를 제조하기 위한 나노 기법") 및 WO 03/106573("전도성 및 투명성 나노-코팅 및 나노 잉크의 제조 방법, 및 상기 방법으로 제조한 나노-분말 코팅 및 잉크")에 기재되어 있는 방법, 방사선, 마이크로파, 광, 플래시 광, 레이저 소결, 가압, 러빙(rubbing), 마찰 소결(friction sintering), 서멀 히트(thermal heat)(임의 형태, 예컨대 강제 공기 오븐, 열판 등으로 가함), 연속 방사선, 주사 빔, 펄스 빔 등을 가하는 방법 중 어느 한 방법, 또는 이들을 조합한 방법일 수 있다. 상기 처리는 본 출원과 동시에 출원된 것으로 발명의 명칭이 "기판 상에 전도성 인쇄 패턴을 제조하기 위한 저온 소결 방법, 및 이에 기초한 물품"인 가 특허 출원 제_호 및 WO 03/106573에 기재되어 있는 "화학 소결법(CSM)"인 것이 바람직하다.

분산액 및 잉크는 연질, 경질, 탄성 및 세라믹 표면을 비롯한 다양한 범위의 표면 상에 인쇄할 수 있다. 구체적인 예로는 종이, 중합체 필름, 직물(textile), 플라스틱, 유리, 패브릭(fabric), 인쇄 회로 기판, 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

본 발명은 하기 실시예를 들어 더 설명될 것이다.

실시예 1

은 나노 분말(#471-G51)(US 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 30 중량%, 0.7% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 5.3% BYK® 190(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.35% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 3.15% DPM(디프로필렌 글리콜 메틸 에테르), 25.5% 이소프로판올(IPA), 및 잔량의 물(balance water)로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 한, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 입도 분포(PSD)를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트(dissolver shaft)가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 분산액은 휴렛-패커드(Hewlett-Packard) Deskjet 690 프린터로 인쇄하였다.

실시예 2

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 40 중량%, 0.6% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 4.6% BYK® 190(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.1% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 11% NMP, 0.5% AMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 분산액은 휴렛-패커드 Deskjet 690 프린터로 인쇄하였다.

실시예 3

은 나노 분말(#471-G51)(US 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 50 중량%, 0.5% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 3.8% BYK® 190(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.25% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 0.25% Tween 20(Aldrich로부터 입수 가능함), 9.1% NMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 분산액은 휴렛-패커드 Deskjet 690 프린터로 인쇄하였다.

실시예 4

은 나노 분말(#471-G51)(US 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 0.4% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 3% BYK® 190(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.1% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 7.3% NMP, 0.4% AMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 분산액은 휴렛-패커드 Deskjet 690 프린터로 인쇄하였다.

실시예 5

은 나노 분말(#473-G51)(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 0.4% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 3% BYK® 190(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.1% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 0.4% AMP, 7.3% 이소프로판올(IPA) 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 분산액은 휴렛-패커드 Deskjet 690 프린터로 인쇄하였다.

실시예 6

은 나노 분말(#473-W51)(US 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 0.4% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 3% BYK® 190(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.1% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 0.4% AMP, 11% NMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 분산액은 휴렛-패커드 Deskjet 690 프린터로 인쇄하였다.

실시예 7

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 10 중량%, 0.5% Disperbyk® 163(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.007% BYK® 333(BYK-Chemie로부터 입수 가능함) 및 잔량의 BEA(부톡시 에틸아세테이트)로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 76 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 균질기 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH)로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 표면 장력 26 mN/m은 Dunoy 고리법(ring method)에 따라 측정하였다.

실시예 8

은 나노 분말(#473-G51)(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 3% Disperbyk® 163(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.04% BYK® 333(BYK-Chemie로부터 입수 가능함) 및 잔량의 BEA(부톡시 에틸아세테이트)로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 76 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Laboratory Dispersator Series 2000 Model 90)(Premier Mill Corp. USA)으로 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 17 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 26.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 5 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 9

은 나노 분말(#473-G51)(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 10 중량%, 0.6% Disperbyk® 190(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.015% BYK® 348(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.015% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 0.93% NH₃ 수용액, 18.66% NMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 76 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 4 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다.

실시예 10

은 나노 분말(#473-G51)(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 40 중량%, 2.4% Disperbyk® 190(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.06% BYK® 348(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.06% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 0.6% NH₃ 수용액, 12% NMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 17 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다.

실시예 11

은 나노 분말(#473-G51)(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 3% Disperbyk® 190(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.08% BYK® 348(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.2% PVP K-15(Fluka로부터 입수 가능함), 0.147% AMP(2-아미노-2-메틸-프로판올), 7.343% NMP(1-메틸 피롤리디논) 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 15 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다.

실시예 12

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 10 중량%, 1.14% Disperbyk® 190(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.15% Tween 20(Aldrich로부터 입수 가능함), 0.15% NH₃ 수용액, 1.5% PMA 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D50 50 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 3 cP인 것으로 측정되었다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 11 μΩcm인 것으로 측정되었 다.

실시예 13

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 3% Disperbyk® 190(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.08% BYK® 348(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.2% PVP K-30(Alfa Aesar - Johnson Matthey로부터 입수 가능함), 0.147% AMP, 7.343% NMP 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D50 50 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 18 cP인 것으로 측정되었다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 11 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 14

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 50 중량%, 0.3% Disperbyk® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.5% NH₃ 수용액 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 19 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 15

은 나노 분말(#473-G51)(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 20 중량%, 1% Disperbyk® 190(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.027% BYK® 348(BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.067% PVP K-15(Fluka로부터 입수 가능함), 0.313% AMP(2-아미노-2-메틸-프로판올), 15.76% NMP(1-메틸 피롤리디논) 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 15 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다. 전도성 패턴은 Lexmark 프린터 Z602, 블랙 잉크가 상기 분산액으로 교체된 카트리지 Lexmark 블랙 17 및 16을 사용하여 상기 분산액으로 인쇄하였다. 분산액은 HP photoquality 반광택지(C6984A) 상에 인쇄하였다. 2 패스(pass)를 수행하였다. 상기 전도성 패턴은 90분간 150℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 70 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 16

실시예 15의 절차를 따르되, 분산액을 엡손 프리미엄 광택 사진 용지(S0412870) 상에 인쇄하였다. 전도성 패턴은 30분간 80℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 70 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 17

실시예 15의 절차를 따르되, 조성물은 HP 프리미엄 잉크젯 투명양화(transparency) 필름(C3835A) 상에 인쇄하였다. 전도성 패턴은 30분간 150℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 70 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 18

은 팔라듐 나노 분말(#455)(특허 US 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 20 중량%, 4% Disperbyk® 163(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함) 및 잔량의 BEA로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 팔라듐 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D50 50 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 3 cP인 것으로 측정되었다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 113 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 19

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 40 중량%, 0.3% BYK® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.6% NH₃ 수용액 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 200 rpm에서 일정한 전단 콘 스핀들(shear cone spindle) #4가 장착된 Brookfield 점도계를 사용하여 20 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 17 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 20

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 0.3% BYK® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.4% NH₃ 수용액 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 200 rpm 에서 일정한 전단 콘 스핀들 #4가 장착된 Brookfield 점도계를 사용하여 78 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 24 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 21

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 40 중량%, 0.3% BYK® 348(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함), 0.6% NH₃ 수용액 및 잔량의 물로 된 분산액은 용매 및 물과 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 200 rpm에서 일정한 전단 콘 스핀들 #4가 장착된 Brookfield 점도계를 사용하여 20 cP인 것으로 측정되었다. 표면 장력 47.5 mN/m은 Dunoy 고리법을 사용하여 측정하였다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 17 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 22

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 40 중량%, 2% BYK® 9077(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함) 및 잔량 의 PMA로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 200 rpm에서 일정한 전단 콘 스핀들 #4가 장착된 Brookfield 점도계를 사용하여 20 cP인 것으로 측정되었다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 17 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 23

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 50 중량%, 2.5% BYK® 9077(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함) 및 잔량의 PMA로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 200 rpm에서 일정한 전단 콘 스핀들 #4가 장착된 Brookfield 점도계를 사용하여 24 cP인 것으로 측정되었다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 14 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 24

은 나노 분말(#471-W51)(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%, 3% BYK® 9077(독일 Wesel 소재의 BYK-Chemie로부터 입수 가능함) 및 잔량의 PMA로 된 분산액은 용매와 첨가제를 혼합한 후, 은 나노 분말을 부분씩 첨가하는 동시에, 최소 PSD를 얻을 때까지(D1OO 77 nm) 직경이 47 mm인 디솔버 샤프트가 장착된 고속 프리미어 밀 레보레이토리 디스퍼세이터 시리즈 2000 모델 90(Premier Mill Corp. USA)으로 4,000 rpm에서 혼합하여 제조하였다. 통상적으로 균질화는 6,000 rpm에서 10분간 수행하였다. 조성물의 점도는 200 rpm에서 일정한 전단 콘 스핀들 #4가 장착된 Brookfield 점도계를 사용하여 40 cP인 것으로 측정되었다. 상기 조성물을 사용하여 제조한 전도성 패턴은 30분간 300℃에서 소결시킨 후, 저항을 측정하였으며, 이는 14 μΩcm인 것으로 측정되었다.

실시예 25 내지 실시예 28은 다양한 나노 금속 분말의 제조법을 설명한다.

실시예 25(MCP 공정 #440을 통한 나노 분말 제조)

은 나노 분말은 적어도 661℃의 온도에서 공기 하에 유도 용해로(induction melting furnace)에 있어 교반된 흑연 도가니에서 은 30 중량% 및 알루미늄 70 중량%(예, 은 300 g 및 알루미늄 700 g)의 용융물을 만들어 제조하였다. 상기 용융물은 강철로 만든 14 mm 두께의 주형에 부었다. 주조된 주괴(ingot)는 실온에 두어 냉각시킨 후, 2시간 동안 400℃의 전기로에서 어닐링(annealing)시켰다. 어닐링된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 롤링 머신(22 패스에서 두께가 13 mm에서 1 mm임)으로 실온에서 롤링하였다. 시트(sheet)를 절단하고, 4시간 동안 560℃의 전기로에서 열 처리하였다. 열 처리된 시트는 실온에서 물로 켄칭하였다. 그 후, 상기 시트는 28℃의 출발 온도에서 과량의 NaOH 용액(탈이온수 중 25 중량% - 실온에서의 밀도 1.28 g/㎖, 합금 0.1 ㎏ 당 NaOH 용액 1.92 ㎏)에 담그고(leach), 냉각시키는 중에는 온도를 12시간 동안 70℃ 미만으로 유지시켰다(외부 교반 없이 반응기를 담금).

이어서, 상기 NaOH 용액을 경사 분리(decanting)하고, 새로운 25% NaOH 용액 일부를 첨가한 후(출발 합금 0.1 ㎏ 당 40 g), 샘플을 2시간 동안 두었다. 슬러리는 여과시키고, 탈이온수를 사용하여 pH 7로 세척하였다. 그 후, 분말은 온도가 45℃ 미만인 공기 대류식 오븐에서 건조시켰다. 이 단계에서 생산된 분말은 XRD 및 SEM으로 측정하였을 때 주요 입도가 80 nm 미만이었으며, 통상의 화학 조성은 은 99.7%, 알루미늄 0.3%, 그리고 미량의 나트륨, 철, 구리 및 기타 불순물로 이루어졌다.

에탄올 용액은 750 ㎖ 에탄올 중에 Span 20 15.66 g 및 헥사데칸올 2.35 g을 용해시켜 제조하였다. 걸러낸 건조한 분말 500 g은 에탄올성 용액에 첨가하고 2시간 동안 교반시켰다. 슬러리는 트레이에 붓고, 에탄올은 45℃ 미만의 온도에서 증발시켰다. 그 후 코팅된 분말을 제트 밀(jet mill)을 통해 통과시켜, 레이저 회절법으로 측정했을 때 입도(D90)가 80 nm 미만인 탈응집화된 은 나노 분말을 얻었다.

실시예 26(MCP 공정 #473-G51을 통한 나노 분말 제조)

은 나노 분말은 적어도 661℃의 온도에서 공기 하에 교반된 흑연 도가니에서 은 24.4 중량%, 구리 0.6 중량% 및 알루미늄 75 중량%(예, 은 243.8 g, 구리 6.3 g 및 알루미늄 750 g)의 용융물을 만들어 제조하였다. 상기 용융물은 강철로 만든 14 mm 두께의 주형에 부었다. 주조된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 2시간 동안 400℃의 전기로에서 어닐링시켰다. 어닐링된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 롤링 머신(22 패스에서 두께가 13 mm에서 1 mm임)으로 실온에서 롤링하였다. 시트를 절단하고, 4시간 동안 440℃의 전기로에서 열 처리하였다. 열 처리된 시트는 실온에서 물로 켄칭하였다. 그 후, 상기 시트는 28℃의 출발 온도에서 과량의 NaOH 용액(탈이온수 중 25 중량% - 실온에서의 밀도 1.28 g/㎖, 합금 0.1 ㎏ 당 NaOH 용액 1.92 ㎏)에 담그고, 냉각시키는 중에는 온도를 12시간 동안 70℃ 미만으로 유지시켰다(외부 교반 없이 반응기를 담금).

이어서, 상기 NaOH 용액을 경사 분리하고, 새로운 25% NaOH 용액 일부를 첨가한 후(출발 합금 0.1 ㎏ 당 40 g), 샘플을 2시간 동안 두었다. 이 단계에서 생산된 분말은 XRD 및 SEM으로 측정하였을 때 주요 입도가 80 nm 미만이었으며, 표면적은 5 mt²/g 이상이었다. 에탄올 용액은 750 ㎖ 에탄올 중에 Span 20 15.66 g 및 헥사데칸올 2.35 g을 용해시켜 제조하였다. 걸러낸 건조한 분말 500 g은 에탄올성 용액에 첨가하고 2시간 동안 교반시켰다. 슬러리는 트레이에 붓고, 에탄올은 45℃ 미만의 온도에서 증발시켰다. 그 후 코팅된 분말을 제트 밀을 통해 통과시켜, 레이저 회절법으로 측정했을 때 입도(D90)가 80 nm 미만인 탈응집화된 은 나노 분말을 얻었다.

이전 단계에서 제조한 분말은 고온의 에탄올로 수회(3회 내지 5회) 더 세척한 후, 모든 에탄올이 45℃ 미만의 온도에서 증발될 때까지 트레이에서 건조시켰 다. 레이저 회절법으로 측정했을 때 입도(D90)가 80 nm 미만이고, TGA로 측정했을 때 유기 코팅이 1.2 중량% 미만인 탈응집화된 은 나노 분말을 수득하였다.

실시예 27(MCP 공정 #473-SH를 통한 나노 분말 제조)

은 나노 분말은 적어도 661℃의 온도에서 공기 하에 교반된 흑연 도가니에서 은 24.4 중량%, 구리 0.6 중량% 및 알루미늄 75 중량%(예, 은 243.8 g, 구리 6.3 g 및 알루미늄 750 g)의 용융물을 만들어 제조하였다. 상기 용융물은 강철로 만든 14 mm 두께의 주형에 부었다. 주조된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 2시간 동안 400℃의 전기로에서 어닐링시켰다. 어닐링된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 롤링 머신(24 패스에서 두께가 13 mm에서 1 mm임)으로 실온에서 롤링하였다. 시트를 절단하고, 4시간 동안 440℃의 전기로에서 열 처리하였다. 열 처리된 시트는 실온에서 물로 켄칭하였다. 그 후, 상기 시트는 28℃의 출발 온도에서 과량의 NaOH 용액(탈이온수 중 25 중량% - 실온에서의 밀도 1.28 g/㎖, 합금 0.1 ㎏ 당 NaOH 용액 1.92 ㎏)에 담그고, 냉각시키는 중에는 온도를 12시간 동안 70℃ 미만으로 유지시켰다(외부 교반 없이 반응기를 담금).

이어서, 상기 NaOH 용액을 경사 분리하고, 새로운 25% NaOH 용액 일부를 첨가한 후(출발 합금 0.1 ㎏ 당 40 g), 2시간 동안 두었다. 이 단계에서 생산된 분말은 XRD 및 SEM으로 측정하였을 때 주요 입도가 80 nm 미만이었으며, 표면적은 5 mt²/g 이상이었다. 에탄올 용액은 750 ㎖ 에탄올 중에 Span 20 15.66 g 및 헥사데칸올 2.35 g을 용해시켜 제조하였다. 걸러낸 건조한 분말 500 g은 에탄올성 용액에 첨가하고 2시간 동안 교반시켰다. 슬러리는 트레이에 붓고, 에탄올은 45℃ 미만의 온도에서 증발시켰다. 그 후 코팅된 분말을 제트 밀을 통해 통과시켜, 레이저 회절법으로 측정했을 때 입도(D90)가 80 nm 미만인 탈응집화된 은 나노 분말을 얻었다.

실시예 28(MCP 공정 #471-W51을 통한 나노 분말 제조)

은 나노 분말은 적어도 661℃의 온도에서 공기 하에 교반된 흑연 도가니에서 은 10 중량%, 구리 0.1 중량% 및 알루미늄 89.9 중량%(예, 은 99 g, 구리 1 g 및 알루미늄 899 g)의 용융물을 만들어 제조하였다. 상기 용융물은 강철로 만든 14 mm 두께의 주형에 부었다. 주조된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 2시간 동안 400℃의 전기로에서 어닐링시켰다. 어닐링된 주괴는 실온에 두어 냉각시킨 후, 롤링 머신(24 패스에서 두께가 13 mm에서 1 mm임)으로 실온에서 롤링하였다. 시트를 절단하고, 4시간 동안 440℃의 전기로에서 열 처리하였다. 열 처리된 시트는 실온에서 물로 켄칭하였다. 그 후, 상기 시트는 28℃의 출발 온도에서 NaOH 용액(탈이온수 중 25 중량% - 실온에서의 밀도 1.28 g/㎖, 합금 0.1 ㎏ 당 NaOH 용액 1.92 ㎏)에 담그고, 냉각시키는 중에는 온도를 95℃ 미만으로 유지시켰다. 온도가 95℃에 이르렀을 때, 상기 용액을 10분간 방치한 후, NaOH 용액을 경사 분리하였다(외부 교반 없이 반응기를 담금). 이 단계에서 생산된 분말은 XRD 및 SEM으로 측정하였을 때 주요 입도가 80 nm 미만이었으며, 표면적은 11 mt²/g 이상이었다.

수용액은 물 170 ㎖ 중에 Tamol T1124(Rohm & Hass로부터 입수 가능함) 13.5 g을 용해시켜 제조하였다. 걸러낸 건조한 분말 300 g은 수용액에 첨가하고 100분간 교반시켰다. 슬러리는 트레이에 붓고, 에탄올은 45℃ 미만의 온도에서 증발시켰다. 코팅된 분말은 제트 밀을 통해 통과시켜, 레이저 회절법으로 측정했을 때 입도(D90)가 70 nm 미만인 탈응집화된 은 나노 분말을 얻었다.

실시예 29: 안정성

상기 실시예 15에서 제조한 조성물은 14일 후 5 ㎛ 필터를 통해 여과시켰다. 여과 전후의 금속 하중은 TGA법을 사용하여 측정했을 때 각각 19.7 중량% 및 19.6 중량%였다. PSD 또한 측정하였으며, 변화는 발견되지 않았다. 이는 상기 조성물이 우수한 안정성 및 분산성을 나타낸다는 점을 뜻한다.

실시예 30 내지 실시예 34

실시예 30 내지 실시예 34는 다양한 용매계 조성물에 대해 기재한다. 각 조성물의 성분 및 특성은 하기 표 1에 열거되어 있다. 은 나노 분말 No. 471-W51(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%가 각각 포함되어 있는 조성물은 다음과 같이 제조하였다: 하기 표 1에 개시되어 있는 조성물을 갖고 있는 액체 담체 6 g은 4,000 rpm에서 Dispermat(VMA-GETZMAKN GMBH)을 사용하여 균질화시켰다. 은/구리 합금 나노 분말 9 g을 첨가한 후, 6,000 rpm에서 10분간 균질화를 수행하였다. 입도 측정은 액체 중에 희석되어 있는 분산액에 대해 HPPS(Malvern Instruments)를 사용하여 분산액의 입도 측정과 유사하게 측정하였다. 상기 측정은 액상 분산액에 대해서만 수행하였다. 몇몇 분산액은 균질화를 수행한 후 페이스트를 형성하였다; 상기 페이스트는 추가 연구하지 않았다.

표 1에 기재되어 있는 바와 같이, PMA, Dowanol DB + PMA, 또는 BEA에 분산되어 있는 Ag/Cu 합금 나노 분말로 이루어지고, 분산제로서 BYK 9077 또는 Disperbyk 163, 및 습윤제로서 BYK-333을 함유하는 제형이 잉크젯 잉크로 사용되기에 우수한 후보 물질이다. 이들 제형은 크기 분포 그래프에서 2 내지 3개의 피크(15∼35 nm, 230∼235 nm 및 450 nm)를 특징으로 한다. 점도는 25℃에서 14∼18 cP 및 45℃에서 11 cP의 범위에서 발견되고, 표면 장력은 약 24∼25 mN/m이다. 약 10일 후, 약간의 침전이 일어났으나(교반에 의해 쉽게 재분산됨), 명백하게 가시적인 분리는 없었으며, 이는 액체 중에 여전히 다량의 작은 입자가 분산되어 있음을 나타낸다.

실시예 35 내지 실시예 43

실시예 35 내지 실시예 43은 다양한 수계 조성물에 대해 설명한다. 각 조성물의 성분 및 특성은 하기 표 2에 열거되어 있다. 은 나노 분말 No. 473-G51(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%가 각각 포함되어 있는 조성물은 다음과 같이 제조하였다: 하기 표 2에 개시되어 있는 조성물을 갖고 있는 액체 담체 6 g은 4,000 rpm에서 Dispermat(VMA-GETZMAKN GMBH)을 사용하여 균질화시켰다. 은 나노 분말 9 g을 첨가한 후, 6,000 rpm에서 10분간 균질화를 수행하였다. 입도 측정은 액체 중에 희석되어 있는 분산액에 대해 HPPS(Malvern Instruments)를 사용하여 분산액의 입도 측정과 유사하게 측정하였다. 상기 측정은 액상 분산액에 대해서만 수행하였다. 몇몇 분산액은 균질화를 수행한 후 페이스트를 형성하였다; 상기 페이스트는 추가 연구하지 않았다.

표 2에 기재되어 있는 결과는, 유용한 수계 잉크 제형이 은 나노 분말 473-G51을 사용하여 제조할 수 있음을 입증한다. 상기 분말은 실질적으로 유기 성분이 완전하게 제거될 때까지 에탄올로 세척한 후 헥사데칸올 중 Span의 존재 하에 수득하였다. BYK 190(습윤제 BYK 348과 조합)은 PVP K-15 및 K-30과 함께 상기 나노 분말용으로 유용한 분산제임이 밝혀졌다. 또한, NMP, PMA, Dowanol DB 및 n-프로판올은 공용매 및 휴멕턴트로서 사용하였다.

상기 조성물의 pH는 AMP(2-아미노-2-메틸-프로판올)로 조정하였다. 수중 1% AMP를 사용하여 수차례 실험을 수행하였다(pH 11.5). 분산액은 대개 4개의 피크(약 20 nm, 230 nm, 및 1 ㎛ 및 2.7 ㎛에서의 2개의 약한 피크)를 포함하는 크기 분포를 특징으로 하였다. AMP 농도의 0.5%까지의 감소로 인해 pH 값이 10.9로 감소하였다. 이러한 pH의 보정으로 인해 분산액의 특성이 개선되었다.

상기 표 2에 나타나 있는 바와 같이, 실시예 41 및 실시예 42는 크기 분포 그래프에서 단지 2개의 피크로 특징지어진다: 20∼25 nm(70∼86%) 및 230 nm(13∼29%). 이들 제형은 잉크젯 인쇄용으로 특히 유용한 점도를 나타내었다.

실시예 44 내지 실시예 145

실시예 44 내지 실시예 145는 추가의 수계 조성물에 대해 설명한다. 각 조성물의 성분 및 특성은 하기 표 3에 열거되어 있다. 은 나노 분말 No. 471-W51(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 60 중량%가 각각 포함되어 있는 조성물은 다음과 같이 제조하였다: 하기 표 3에 개시되어 있는 조성물을 갖고 있는 액체 담체 6 g은 4,000 rpm에서 Dispermat(VMA-GETZMAKN GMBH)을 사용하여 균질화시켰다. 은 나노 분말 9 g을 첨가한 후, 6,000 rpm에서 10분간 균질화를 수행하였다. 입도 측정은 액체 중에 희석되어 있는 분산액에 대해 HPPS(Malvern Instruments)를 사용하여 분산액의 입도 측정과 유사하게 측정하였다. 상기 측정은 액상 분산액에 대해서만 수행하였다. 몇몇 분산액은 균질화를 수행한 후 페이스트를 형성하였다; 상기 페이스트는 추가 연구하지 않았다.

표 3에 기재되어 있는 결과는, 최상의 분산액은 예컨대 약 10의 높은 pH 값에서 수득할 수 있다는 점을 나타낸다. 따라서, 실험은 암모니아 용액을 첨가한 후, NH₃ 증발을 피하기 위해 유기 아민(AMP)을 첨가하여 수행하였다. 저농도의 AMP를 사용하였다(예, 수중 0.04% AMP로 인해 pH는 10임). 은 나노 분말 분산액의 제조로 인해 pH가 9로 감소하기 때문에, 모든 실험에서의 AMP 농도는 1%였다. 최상의 분산액(분산제 또는 습윤제 없이 매우 희석되어 있는 분산액)은 휴멕턴트로서 이소프로판올 및 에탄올을 사용하여 수득하였다; 최적 농도는 상기 첨가제 둘 다에 대해 40%인 것으로 관측되었다. 또한 여러 제형은 DPM을 첨가제로서 함유하여, 증발을 억제하였다.

상기 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제형의 대부분은 컴팩트한 침전물을 함유하였으며, 상대적으로 점도가 높았다. 은 나노 분말 농도가 60%에서 40%로 감소하면 침전물의 양이 감소하여 덜 컴팩트하게 된다. 은 나노 분말(예, 실시예 137 및 실시예 138) 40%를 함유하고 있는 제형의 점도는 25℃에서 10.9 cP 및 45℃에서 6.9 cP였다.

실시예 146 내지 실시예 167

실시예 146 내지 실시예 167은 추가의 수계 조성물에 대해 설명한다. 각 조성물의 성분 및 특성은 하기 표 4에 열거되어 있다. 은 나노 분말 No. 1440(U.S. 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 일반적으로 기재되어 있는 절차에 따라 Daxad 19 안정화제의 존재 하에 제조함) 60 중량%가 각각 포함되어 있는 조성물은 다음과 같이 제조하였다: 하기 표 4에 개시되어 있는 조성물을 갖고 있는 액체 담체 6 g은 4,000 rpm에서 Dispermat(VMA-GETZMAKN GMBH)을 사용하여 균질화시켰다. 은 나노 분말 9 g을 첨가한 후, 6,000 rpm에서 10분간 균질화를 수행하였다. 입도 측정은 액체 중에 희석되어 있는 분산액에 대해 HPPS(Malvern Instruments)를 사용하여 분산액의 입도 측정과 유사하게 측정하였다. 상기 측정은 액상 분산액에 대해서만 수행하였다. 몇몇 분산액은 균질화를 수행한 후 페이스트를 형성하였다; 상기 페이스트는 추가 연구하지 않았다.

표 4에 기재되어 있는 바와 같이, 제형의 대부분은 크기가 약 1 ㎛ 및 2.7 ㎛인 입자를 함유하였다. 또한, 각각의 제형은 페이스트 또는 벌키(bulky) 침전물을 형성하였다.

실시예 168 내지 실시예 172

실시예 168 내지 실시예 172는 추가의 수계 및 용매계 조성물에 대해 설명한다. 각 조성물의 성분 및 특성은 하기 표 5에 열거되어 있다. 은 나노 분말 No. 473-SH 또는 44-052(U.S. 5,476,535 및 PCT 출원 WO 2004/000491 A2에 일반적으로 기재되어 있는 절차에 따라 제조함) 60 중량%가 각각 포함되어 있는 조성물은 다음과 같이 제조하였다: 하기 표 5에 개시되어 있는 조성물을 갖고 있는 액체 담체 6 g은 4,000 rpm에서 Dispermat(VMA-GETZMAKN GMBH)을 사용하여 균질화시켰다. 은 나노 분말 9 g을 첨가한 후, 6,000 rpm에서 10분간 균질화를 수행하였다. 하기 표 5에 기재되어 있는 바와 같이, 각각의 제형은 페이스트를 형성하였다.

실시예 173 내지 실시예 178

실시예 173 내지 실시예 178에서 설명하는 제형은 하기 표 6에 열거되어 있으며, 이들은 은 나노 분말 471-W51(실시예 28에 기재되어 있는 바와 같이 제조함) 또는 473-G51(실시예 26에 기재되어 있는 바와 같이 제조함)을 사용하여 실시예 168 내지 실시예 172에 기재되어 있는 절차에 따라 제조하였다.

사전 인쇄 실험은 휴렛-패커드 Deskjet 690 프린터를 사용하여 수행하였다. 카트리지 #29는 물/이소프로판올/프로필렌글리콜(60:30:10)을 사용하여 세척한 후 적절한 샘플액으로 세정하였다. 카트리지의 내부 여과 영역에 잉크 1 ㎖를 넣고 노즐을 통해 진공상태로 만들었다. 이어서, 프린트헤드를 잉크 1∼2 ㎖로 다시 채우고, 종이 또는 폴리이미드("Capton") 상에 인쇄하였다(표준 표 5×50, 선 두께 0.5 mm). 인쇄된 패턴은 공기-건조시켰다.

일반적으로, 인쇄된 패턴은 여러 제형으로 수득할 수 있으나, 약 5∼10 페이지를 인쇄한 후 기능 불량이 관찰되었다(클로깅, 유출 또는 습윤 문제). 실시예 176 및 실시예 178에 기재되어 있는 잉크로 최상의 인쇄 패턴을 얻었다. 실시예 173 및 실시예 174에 기재되어 있는 잉크는 여러 페이지를 인쇄한 후, 단시간의 초음파 처리(sonication)에 의해 프린트 헤드를 부분 복원시킬 수 있었다.

실시예 179 내지 실시예 182

추가의 조성물을 제조하고 상기 기재한 바와 같이 테스트하였다. 제형 및 이의 특성은 하기 표 7에 열거되어 있다.

본 발명의 여러 구체예를 기재하였다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서 기타 구체예는 하기의 청구의 범위 내에 속한다.

Claims

액체 담체 중에 분산된 나노 금속 분말 1∼70 중량%를 포함하는 조성물로서,

조성물은 잉크젯 인쇄 온도에서 약 200 cP 이하의 점도를 갖고, 잉크젯 인쇄가능한 것인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말 10∼60 중량%를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말 20∼60 중량%를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 잉크젯 인쇄 온도에서 1∼200 cP인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 잉크젯 인쇄 온도에서 1∼100 cP인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 잉크젯 인쇄 온도에서 2∼20 cP인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말 약 60 중량%를 포함하고, 잉크젯 인쇄 온도에서 약 18 cP의 점도를 갖는 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 실온에서 약 200 cP 이하인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 실온에서 1∼200 cP인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 실온에서 1∼100 cP인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 점도가 실온에서 2∼20 cP인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말 약 60 중량%를 포함하고, 실온에서 약 18 cP의 점도를 갖는 조성물.
제1항에 있어서, 액체 담체는 물을 포함하고, 조성물은 약 30∼60 dynes/cm의 표면 장력을 갖는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 액체 담체는 유기 용매를 포함하고, 조성물은 약 20∼37 dynes/cm의 표면 장력을 갖는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말의 평균 입도가 약 150 nm 이하인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말의 평균 입도가 약 100 nm 이하인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말의 평균 입도가 약 80 nm 이하인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 분말은 MCP 공정에 따라 제조되는 것인 조성물.
제1항 또는 제18항에 있어서, 나노 금속 분말은 은을 포함하는 것인 조성물.
제1항 또는 제18항에 있어서, 나노 금속 분말은 은-구리 합금을 포함하는 것인 조성물.
제18항에 있어서, 나노 금속 분말은 불균일 구형 입자를 포함하고, 알루미늄 약 0.4 중량% 이하를 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물은 입자 침강에 대해 안정성을 갖는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 액체 담체는

(a) 1 이상의 유기 용매, 및

(b) 계면활성제, 습윤제, 레올로지 개질제, 접착 증진제(adhesion promoter), 휴멕턴트(humectant), 결합제, 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로 부터 선택된 1 이상의 제제

를 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 액체 담체는

(a) 물, 수혼화성 유기 용매, 또는 이들의 조합물, 및

(b) 계면활성제, 습윤제, 레올로지 개질제, 접착 증진제, 휴멕턴트, 결합제, 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 이상의 제제

를 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 액체 담체는

(a) 1 이상의 유기 용매,

(b) 경화성 단량체, 및

(c) 계면활성제, 습윤제, 레올로지 개질제, 접착 증진제, 휴멕턴트, 결합제, 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 1 이상의 제제

를 포함하는 것인 조성물.
잉크젯 프린터를 사용하는 기재 상에 제1항의 조성물을 인쇄하는 단계를 포함하는 방법.
제26항에 있어서, 잉크젯 프린터가 연속식(continuous) 잉크젯 프린터인 방 법.
제26항에 있어서, 잉크젯 프린터가 드롭 온 디맨드(drop on demand) 잉크젯 프린터인 방법.
제26항에 있어서, 기재는 종이, 중합체 필름, 직물, 플라스틱, 유리, 인쇄 회로 기판, 에폭시 수지, 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로부터 선택하는 것인 방법.
제26항에 있어서, 조성물을 기재에 도포한 후 상기 조성물을 소결시키는 단계를 포함하는 방법.
제26항에 있어서, 조성물을 기재에 도포한 후 상기 조성물을 전자기 방사선, 압력, 열 방사선, 또는 이들의 조합을 가하여 처리하는 단계를 포함하는 방법.