WO2017026717A2 - 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜 - Google Patents

친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜 Download PDF

Info

Publication number
WO2017026717A2
WO2017026717A2 PCT/KR2016/008390 KR2016008390W WO2017026717A2 WO 2017026717 A2 WO2017026717 A2 WO 2017026717A2 KR 2016008390 W KR2016008390 W KR 2016008390W WO 2017026717 A2 WO2017026717 A2 WO 2017026717A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ink composition
conductive ink
friendly water
eco
water
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/008390
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2017026717A3 (ko
Inventor
안정호
신영일
이채윤
안병록
Original Assignee
주식회사 네패스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 네패스 filed Critical 주식회사 네패스
Publication of WO2017026717A2 publication Critical patent/WO2017026717A2/ko
Publication of WO2017026717A3 publication Critical patent/WO2017026717A3/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/16—Writing inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Definitions

  • the present invention relates to an environmentally-friendly water-based conductive ink composition and a conductive pen including the same, and more particularly, to an environmentally-friendly water-based conductive ink composition, which is environmentally friendly and excellent in conductivity, and which is easy to form and coat by various wet coating methods. It relates to a conductive pen.
  • a wearable device refers to anything that can be attached to a body and perform computing actions, and includes an application capable of performing some computing functions. Since the wearable device is in direct or indirect contact with the body, environmentally friendly and flexible materials are required. In particular, electrode forming materials that can connect electrical circuits in wearable devices are also required to develop materials that are environmentally friendly and can maintain conductivity.
  • Patent Document 0001 Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2010-0042766
  • the present invention aims to provide an eco-friendly water-based conductive ink composition which is environmentally friendly using an aqueous solvent, has excellent conductivity, and is easily coated and patterned by various wet coating methods.
  • a conductive pen comprising the eco-friendly water-based conductive ink composition.
  • the average particle size includes 40 to 90% by weight of the conductive material having an average particle size of 2um or less, 5 to 10% by weight of the aqueous binder and the remainder of the aqueous solvent.
  • the conductive material may be any one or more selected from the group consisting of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), and palladium (Pd). It may include.
  • the conductive material may have any one or more shapes selected from the group consisting of spherical, plate-like, fibers, bar (bar), fine particles.
  • the aqueous binder a cellulose resin (acrylic resin), acrylic resin (acrylic resin), alkyd resin (alkyd resin), saturated polyester resin (saturated polyester resin), Butyral resin, it may include any one or more selected from the group consisting of polyvinyl alcohol resin (polyvinyl alcohol resin).
  • the cellulose-based resin is methyl cellulose (methylcelluose), ethyl cellulose (ethylcelluose), nitrocellulose (nitrocelluose), hydroxy cellulose (hydroxycelluose), hydroxypropyl cellulose (hydroxypropylcelluose) It may include any one or more selected from the group consisting of.
  • the acrylic resin is methyl methacrylate (methylmethacrylate), n-butyl methacrylate (n-butyl methacrylate), ethyl methacrylate (ethylmethacrylate), isobutyl methacrylate ( isobutylmethacrylate) may include any one or more selected from the group consisting of.
  • the weight average molecular weight of the aqueous binder may be 1,000 to 200,000.
  • the aqueous solvent isopropyl alcohol (isopropyl alcohol), ethylene glycol (ethylene glycol), an organic containing any one or more selected from the group consisting of ethanol (ethanol)
  • the solvent may further comprise 0.01 to 5% by weight.
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition may further include 0.01 to 10% by weight of an additive based on the total weight of the eco-friendly water-based conductive ink composition.
  • the additive may include any one or more selected from the group consisting of a dispersant, antifoaming agent, surfactant, thickener, colorant.
  • thixotropic index (TI) may be less than 2.0.
  • the volume resistance value of the conductive pattern formed using the conductive ink composition may be 20 mPa / sq or less.
  • the conductive pen according to the embodiment of the present invention includes the eco-friendly water-based conductive ink composition.
  • the conductive pen may be a ball type or a tube type pen.
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition may include water and an aqueous binder as an aqueous solvent, thereby minimizing the content of the organic solvent, thereby improving affinity for the environment, and using the conductive pen including the same.
  • the electrode pattern By forming the pattern, it is not necessary to use soldering or iron, and the electrode pattern can be easily formed on various substrates such as paper and plastic.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a ball-type conductive pen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a tube-type conductive pen according to an embodiment of the present invention.
  • the average particle size includes 40 to 90% by weight of the conductive material having an average particle size of 2um or less, 5 to 10% by weight of the aqueous binder and the remainder of the aqueous solvent.
  • 1 is a cross-sectional view of a ball-type conductive pen according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view of a tube-type conductive pen according to an embodiment of the present invention.
  • Ball type conductive pen 1000 is an environmentally-friendly water-based conductive ink composition 100 injected into the pen body, the environmentally-friendly water-based conductive ink composition 100 is to be provided to the outside
  • the ball 200 and the eco-friendly water-based conductive ink composition 100 includes a backflow preventer 300 filled in the pen body to prevent backflow to the rear end.
  • a tube type conductive pen 2000 may be provided with an eco-friendly water-based conductive ink composition 100 injected into a tube body, and the eco-friendly water-based conductive ink composition 100 may be provided to the outside. Tube opening 210.
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition 100 includes 40 to 90% by weight of the conductive material, 5 to 10% by weight of the aqueous binder, and the balance of the aqueous solvent.
  • the conductive material has an average particle size of 2 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the conductive material varies depending on the thickness and size of the conductive pattern to be formed, and generally, an average particle size of 5 ⁇ m or less is used. However, more preferably, by using the average particle size of 2um or less to form a fine conductive pattern, it is possible to further reduce the resistance value after drying of the conductive pattern, it is possible to form a conductive pattern excellent in surface smoothness.
  • the conductive material may be used as long as the material provides electrical conductivity.
  • the conductive material includes, but is not limited to, any one or more selected from the group consisting of gold (Au), platinum (Pt), silver (Ag), copper (Cu), and palladium (Pd). can do. More preferably, the conductive material may include silver (Ag) in terms of lower cost and higher electrical and thermal properties than other conductive materials and excellent stability.
  • the conductive material is not limited thereto, but may have, for example, any one or more shapes selected from the group consisting of spherical shape, plate shape, fiber, bar shape, and fine particles. More preferably, the conductive material may have a spherical or plate shape in order to obtain excellent electrical conductivity and dispersibility.
  • the conductive material may be included in an amount of about 40 wt% to about 90 wt% based on the total weight of the eco-friendly water-based conductive ink composition.
  • the conductive material may be included in an amount of 60 to 70 wt% based on the total weight of the eco-friendly water-based conductive ink composition.
  • the aqueous binder may be a cellulose resin, an acrylic resin, an alkyd resin, a saturated polyester resin, a butyral resin, or a polyvinyl alcohol. It may include any one or more selected from the group consisting of polyvinyl alcohol resin.
  • the cellulose-based resin may be methyl cellulose (methylcelluose), ethyl cellulose (ethylcelluose), nitro cellulose (nitrocelluose), hydroxy cellulose (hydroxycelluose), hydroxypropyl cellulose (hydroxypropylcelluose).
  • the acrylic resin may be methyl methacrylate (methylmethacrylate), n-butyl methacrylate (n-butyl methacrylate), ethyl methacrylate (ethylmethacrylate), isobutyl methacrylate (isobutylmethacrylate).
  • the weight average molecular weight of the aqueous binder may be 1,000 to 200,000. More preferably, the weight average molecular weight of the aqueous binder may be 1,000 to 30,000.
  • the amount of the aqueous binder may be included in an amount of 5 to 10 wt% based on the total weight of the eco-friendly aqueous conductive ink composition.
  • the content of the aqueous binder is less than 5% by weight, it is difficult to obtain sufficient adhesive force, so that the adhesion with the substrate to be applied when the conductive ink composition is applied has a problem of easily peeling off, and the content of the aqueous binder is more than 10% by weight. In this case, there is a problem that the ink flowability of the conductive ink composition is lowered.
  • the aqueous solvent includes water.
  • the aqueous solvent may include the composition of the conductive material, the aqueous binder, and the like, wherein the environment-friendly aqueous conductive ink composition may include a remainder of the solvent to adjust viscosity.
  • the amount of the aqueous solvent may be included in an amount of 5 to 50 wt% based on the total weight of the environmentally friendly aqueous conductive ink composition.
  • the amount of the aqueous solvent may be included in an amount of 10 to 30% by weight based on the total weight of the eco-friendly aqueous conductive ink composition.
  • water is used for improving coating properties and controlling flowability and drying characteristics.
  • the aqueous solvent may be, for example, distilled water, ion exchange water, pure water, ultrapure water, or the like.
  • the water solvent may be used alone or in a small amount of other organic solvents.
  • the organic solvent that can be used is, for example, mono alcohols such as isopropyl alcohol, ethylene glycol, ethanol, or polyhydric alcohols. Can be.
  • the organic solvent may further include 0.01 to 5 wt% based on the total weight of the environmentally friendly water-based conductive ink composition.
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition may further include 0.01 to 10 wt% of an additive based on the total weight of the eco-friendly water-based conductive ink composition.
  • the environmentally-friendly water-based conductive ink composition according to an embodiment of the present invention is an amount used within a range that does not adversely affect the dispersion stability of the ink, the wettability or leveling property to the substrate, and the performance of the film after firing.
  • Conventional additives for improving coating properties and coating properties such as dispersants, antifoaming agents, surfactants, thickeners, and coloring agents can be contained.
  • the dispersant may be used to have dispersibility and storage stability, and various dispersants capable of having good solubility in solution and good dispersing of the conductive material may be used.
  • the said dispersing agent is not limited to this,
  • hydrocarbon-based polymer dispersing agent which has a carboxylic acid group in molecules such as amine dispersing agents, such as polyethyleneimine and polyvinylpyrrolidone, and polyacrylic acid and carboxymethylcellulose, etc.
  • the polymer dispersing agent which has polar groups such as a polyvinyl alcohol or the copolymer which has a polyethyleneimine part and a polyethylene oxide part in 1 molecule, is mentioned.
  • the molecular weight of the said dispersing agent is 100,000 or less.
  • the Solsper Spurs 20000, the Solspers 24000, the Solsperths 26000, the Solsperths 27000, the Solsperths 28000, the Solsperth 41090 (above, made by Avecia), and the Dispervic 160, dispervic 161, dispervic 162, dispervic 163, dispervic 166, dispervic 170, dispervic 180, dispervic 181, dispervic 182, dispervic-183, dispervic 184, dispervic 190, dispervic 191 , Dispervic 192, dispervic -2000, dispervic -2001 (above, made by BIC Chem Corporation), polymer 100, polymer 120, polymer 150, polymer 400, polymer 401, polymer 402, polymer 403, polymer 450, polymer 451, polymer 452, polymer 453, EFKA-
  • Ajisper PA111 Ajisper PA111
  • John Krill 678 John Krill 679
  • John Krill 62 Above, Johnson polymer
  • the thickener may be used to prevent precipitation of binders, pigments and the like which are one of the problems of storage stability.
  • Urethane type thickener and the general thickener used in the conductive ink composition to minimize the volatile organic compounds of the environmentally-friendly water-based conductive ink composition in order to maintain the environmentally friendly properties of the environmentally-friendly water-based conductive ink composition according to an embodiment of the present invention The acrylic acid type is excluded and a thickening agent of the cellulose type which is a powder type is included.
  • the cellulose type thickeners are, for example, oligosaccharides, polysaccharides, cellulose ethers, cellulose-based gums, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethylmethyl cellulose, dextran, carboxymethyl dextran, dextran- Sulfonates, chitosan, xanthan gum, carboxymethyl cellulose or salts thereof, carrageenan, hydroxyethylhydroxypropyl cellulose, hydroxypropylmethyl cellulose, methylhydroxypropyl, cellulose ethylhydroxyethyl cellulose (BERMOCOLL®, EBS 451 FQ ).
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition according to an embodiment of the present invention may be used as a colorant when color is required, and both pigments and dyes that can be dissolved or dispersed in an aqueous medium may be used.
  • the colorant is not limited thereto, but in addition to inorganic pigments such as carbon black and ultramarine, and organic pigments such as copper phthalocyanine blue and benzidine yellow, a water medium is stably and stably used using a surfactant or a water-soluble resin.
  • a water-disperse pigment, fluorescent pigment, metallic gloss pigment, etc. dispersed in the above can be used.
  • a water-disperse pigment it is C.I. Pigment Yellow 81 (trade name: TC Yellow FG, manufactured by Dainichi Seika Industry Co., Ltd.), C.I. Pigment Red 146 (brand name: Sandye Super Pink FBL, Sanyo Dyestuffs Co., Ltd.) etc. are mentioned.
  • C.I. Pigment Green 7 brand name: WA-S color Green, Daiichi Seika Industrial Co., Ltd.
  • C.I. Pigment Violet 23 brand name: micropigmo WMVT-5, pigment content 20%, Orient Chemical Industry Co., Ltd. product) etc. are mentioned.
  • a fluorescent pigment in the form of a synthetic resin fine particle obtained by solidifying various fluorescent dyes in a resin matrix can be used.
  • a metallic luster pigment metallic luster pigments, such as aluminum and brass, and metallic luster pigment which coat
  • a white pigment such as a photoluminescent pigment, titanium dioxide, silica, calcium carbonate, a capsule pigment containing a thermochromic composition, a capsule pigment containing a fragrance, and the like can be exemplified.
  • Dyes include acid dyes New Coxin (CI 16255), Tatrazine (CI 19140), Acid Blue Black 10B (CI 20470), Guinea Green (CI 42085), Brilliant Blue FCF (CI42090), Acid Violet 6BN (CI 43525 ), Soluble blue (CI 42755), naphthalene green (CI 44025), eosin (CI 45380), phloxine (CI 45410), erythrosin (CI 45430), nigrosine (CI 50420), acid flavin (CI 56205) ) Is used.
  • Basic dyes include Chrysoidine (CI 11270), Methyl Violet FN (CI 42535), Crystal Violet (CI 42555), Malachite Green (CI 42000), Victoria Blue FB (CI 44045), Laudermin B (CI 45170), Acridine orange NS (CI 46005), methylene blue B (CI 52015) and the like can be used.
  • a direct dye Congo red (CI 22120), direct sky blue 5B (CI 24400), violet BB (CI 27905), direct deep black EX (CI 30235), kayaras black G conk (CI 35225), direct first black G (CI 35255), phthalocyanine blue (CI 74180) and the like can be used. These can be used independently and can also be used in combination of 2 or more type.
  • Example 1 In addition to water (23.7 wt%, DI), conductive metal silver powder (70 wt%, Chang HAG-200S, average particle size 1 ⁇ m) in an aqueous binder (10 wt%, Techwin, 10420, urethane), the remainder was the same as in Example 1. It was carried out by the method. The results are shown in Table 1 below.
  • Example 1 Conductive ink composition Conductive powder Ag (HAG-200S) 70 wt% Ag (HAG-200S) 70 wt% Water based binder Pesresin A-645GH 5wt% Pesresin A-645GH 10wt% Dispersant BYK-191 1wt% BYK-191 1wt% Aqueous solvent DI 23.7wt% DI 18.7wt% Thickener BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% Ink flow ⁇ ⁇ Volume resistivity value 10 m ⁇ / sq 10 m ⁇ / sq Adhesiveness ⁇ ⁇ Film thickness (um) 5 5 5 5
  • the conductive ink was weighed into a predetermined amount container by a balance, and the viscosity of 6 rotations and 60 rotations was measured under 25 environments using a type B clay meter.
  • TI value thixotropic index value
  • a cellophane adhesive tape (manufactured by Nichiban Co., Ltd., width 12 mm) is pasted to a conductive circuit formed by printing on a polyester film ("E5100" manufactured by Toyobosei Co., Ltd., 50 ⁇ m thick), and a cellophane adhesive tape When peeled off sharply, the grade of the peeled coating film was evaluated.
  • the film thickness of the electroconductive film was measured by the film thickness ("MH-15M type" by Sendai Nikon Corporation).
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition according to an embodiment of the present invention can obtain an eco-friendly conductive ink composition by removing or minimizing an organic solvent.
  • the thixotropic index (TI) of the eco-friendly water-based conductive ink composition is less than 2.0 to ensure sufficient ink flow, and the volume resistivity value of the conductive pattern formed using the conductive ink composition is 20 mPa / sq ( ⁇ ) Below, sufficient conductive characteristics can be obtained.
  • the eco-friendly water-based conductive ink composition and the conductive pen including the same may be applied to an electrode forming material that can connect an electrical circuit in a wearable device.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수계 전도성 잉크 조성물에 따르면, 평균입자크기는 2um 이하인 도전성 물질 40 내지 90 중량%, 수계 바인더 5 내지 10 중량% 및 잔부의 수계 용매로서 물을 포함한다. 따라서, 수계 용매로서 물과 수계 바인더를 포함하여, 유기 용매의 함량을 최소화할 수 있어 환경에 대한 친화력을 향상시킬 수 있고, 이를 포함하는 전도성 펜을 이용하여 전극 패턴을 형성함으로써, 납땜이나 인두를 사용할 필요가 없어 종이, 플라스틱 등 다양한 기재 상에 용이하게 전극 패턴을 형성할 수 있다.

Description

친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜
본 발명은 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경적이고 도전성이 우수하며, 다양한 습식 코팅 방법으로 코팅 및 패턴 형성이 용이한 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜에 관한 것이다.
최근 IT 산업은 기존 인터넷, 스마트폰 등의 주요 시장에서 지능화된 사물들이 인터넷에 연결되어 네트워크를 통해 사람과 사물, 사물과 사물간에 상호 소통하고 상호인식 기반의 지식이 결합되어 지능적인 서비스를 제공하는 사물인터넷(Internet of things)으로 발전해 나가고 있다. 이러한 시장변화에 맞춰서 웨어러블 디바이스의 연구 및 개발이 이뤄지고 있다.
웨어러블 디바이스란, 신체에 부착해 컴퓨팅 행위를 할 수 있는 모든 것을 지칭하며, 일부 컴퓨팅 기능 수행이 가능한 어플리케이션까지 포함한다. 이러한 웨어러블 디바이스는 신체에 직간접적으로 접촉이 되기 때문에 환경친화적이고 플렉서블한 재료들이 요구되고 있다. 특히, 웨어러블 디바이스에서 전기적인 회로를 연결 할 수 있는 전극 형성소재 또한 친환경적이면서도 전도성을 유지할 수 있는 소재의 개발이 필요하다.
종래에는 전극형성을 위해서 PCB와 납땜을 이용하여 전극을 형성하는 방법이 사용되어 왔다. 하지만, 이는 중금속을 이용하기 때문에 환경적인 유해성이 있고 또한, 인두를 사용하다 보니 화상에 대한 위험성이 있었다.
(특허문헌 0001) 한국 공개특허문헌 제10-2010-0042766호
본 발명은 수계 용매를 사용하여 친환경적이고, 도전성이 우수하며, 다양한 습식 코팅 방법으로 코팅 및 패턴 형성이 용이한 친환경 수계 전도성 잉크 조성물을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물을 포함하는 전도성 펜을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은, 평균입자크기는 2um 이하인 도전성 물질 40 내지 90 중량%, 수계 바인더 5 내지 10 중량% 및 잔부의 수계 용매로서 물을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도전성 물질은, 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도전성 물질은, 구형, 판상, 섬유, 바(bar)형, 미립자로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수계 바인더는, 셀룰로오스계 수지(cellulose resin), 아크릴계 수지(acrylic resin), 알키드계 수지(alkyd resin), 포화폴리에스테르계 수지(saturated polyester resin), 부티랄계 수지(butyral resin), 폴리비닐알콜 수지(polyvinyl alcohol resin)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀룰로오스계 수지는 메틸셀룰로오스(methylcelluose), 에틸셀룰로오스(ethylcelluose), 나이트로셀룰로오스(nitrocelluose), 하이드록시셀룰로오스(hydroxycelluose), 하이드록시프로필셀룰로오스(hydroxypropylcelluose)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 아크릴계 수지는 메틸메타아크릴레이트(methylmethacrylate), n-부틸 메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate), 에틸메타아크릴레이트(ethylmethacrylate), 이소부틸메타아크릴레이트(isobutylmethacrylate)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수계 바인더의 중량평균분자량은 1,000 내지 200,000 일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수계 용매는, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 에탄올(ethanol)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 유기 용매 0.01 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 첨가제 0.01 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 첨가제는 분산제, 소포제, 계면 활성제, 증점제, 착색제로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 틱소트로픽 인덱스(thixotropic index, TI)가 2.0 미만 일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 잉크 조성물을 이용하여 형성한 도전 패턴의 체적저항값이 20mΩ/sq 이하 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 펜은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물을 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 펜은 볼 타입(ball type) 또는 튜브 타입(tube) 타입의 펜 일 수 있다.
본 발명에 따르면, 친환경 수계 전도성 잉크 조성물이 수계 용매로서 물과 수계 바인더를 포함하여, 유기 용매의 함량을 최소화할 수 있어 환경에 대한 친화력을 향상시킬 수 있고, 이를 포함하는 전도성 펜을 이용하여 전극 패턴을 형성함으로써, 납땜이나 인두를 사용할 필요가 없어 종이, 플라스틱 등 다양한 기재 상에 용이하게 전극 패턴을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 타입의 전도성 펜의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 타입의 전도성 펜의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은, 평균입자크기는 2um 이하인 도전성 물질 40 내지 90 중량%, 수계 바인더 5 내지 10 중량% 및 잔부의 수계 용매로서 물을 포함한다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 타입의 전도성 펜의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 타입의 전도성 펜의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 다른 볼 타입(ball type)의 전도성 펜(1000)은 펜 본체에 주입된 친환경 수계 전도성 잉크 조성물(100), 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물(100)이 외부로 제공되기 위한 볼(200), 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물(100)이 후단부로 역류되는 것을 방지하기 위하여 상기 펜 본체에 충진된 역류방지제(300)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 다른 튜브 타입(tube type)의 전도성 펜(2000)은 튜브 본체에 주입된 친환경 수계 전도성 잉크 조성물(100), 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물(100)이 외부로 제공되기 위한 튜브 개구부(210)를 포함한다.
상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물(100)은 도전성 물질 40 내지 90 중량%, 수계 바인더 5 내지 10 중량% 및 잔부의 수계 용매를 포함한다.
상기 도전성 물질은 평균입자크기가 2um 이하이다.
상기 도전성 물질의 평균입자크기는, 형성하고자 하는 도전 패턴의 두께 및 사이즈에 따라 달라지며, 일반적으로 평균입자크기가 5um 이하인 것을 사용한다. 다만, 보다 바람직하게는, 미세 도전 패턴을 형성하기 위하여 평균입자크기 2um 이하로 사용하여, 도전 패턴의 건조 후 저항치를 보다 감소시킬 수 있고, 표면 평활성이 뛰어난 도전 패턴을 형성할 수 있다.
상기 도전성 물질은 전기 전도성을 제공하는 물질이라면 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 물질은, 이에 한정되는 것은 아니나, 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 은(Ag) 가격적으로 보다 저렴한 동시에, 전기적 성질이나 열적인 성질이 다른 도전성 물질들 보다 뛰어나며, 안정성도 뛰어난 점에서, 상기 도전성 물질은 은(Ag)을 포함할 수 있다.
상기 도전성 물질은, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 구형, 판상, 섬유, 바(bar)형, 미립자로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 형상을 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 도전성 물질은 우수한 전기 전도성 및 분산성을 얻기 위해서는 구형 또는 판상의 형상을 가질 수 있다.
상기 도전성 물질의 함량은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 40 내지 90 중량%로 포함될 수 있다. 상기 도전성 물질의 함량이 40 중량% 미만인 경우, 도전 패턴의 체적저항값이 증가하는 문제점이 있고, 상기 도전성 물질의 함량이 90 중량% 초과인 경우, 도전 패턴의 체적저항값이 개선되는 측면은 미비하며, 잉크의 유동성이 저하되는 문제점이 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 도전성 물질의 함량은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 60 내지 70 중량%로 포함될 수 있다.
상기 수계 바인더는, 셀룰로오스계 수지(cellulose resin), 아크릴계 수지(acrylic resin), 알키드계 수지(alkyd resin), 포화폴리에스테르계 수지(saturated polyester resin), 부티랄계 수지(butyral resin), 폴리비닐알콜 수지(polyvinyl alcohol resin)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 셀룰로오스계 수지는 메틸셀룰로오스(methylcelluose), 에틸셀룰로오스(ethylcelluose), 나이트로셀룰로오스(nitrocelluose), 하이드록시셀룰로오스(hydroxycelluose), 하이드록시프로필셀룰로오스(hydroxypropylcelluose) 일 수 있다.
예를 들어, 상기 아크릴계 수지는 메틸메타아크릴레이트(methylmethacrylate), n-부틸 메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate), 에틸메타아크릴레이트(ethylmethacrylate), 이소부틸메타아크릴레이트(isobutylmethacrylate) 일 수 있다.
예를 들어, 상기 수계 바인더의 중량평균분자량은 1,000 내지 200,000 일 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 수계 바인더의 중량평균분자량은 1,000 내지 30,000 일 수 있다.
상기 수계 바인더의 함량은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.
상기 수계 바인더의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 충분한 접착력을 얻기 어려워 상기 전도성 잉크 조성물이 적용시 도포되는 기재와의 밀착성이 감소하여 쉽게 박리되는 문제점이 있고, 상기 수계 바인더의 함량이 10 중량% 초과인 경우, 상기 전도성 잉크 조성물의 잉크 유동성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 수계 용매는 물을 포함한다. 상기 수계 용매는 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물이 상기 도전성 물질, 수계 바인더 등 구성을 포함하고 이에 잔부의 용매를 포함하여 점도를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 수계 용매의 함량은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 5 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
상기 수계 용매의 함량이 5 중량% 미만인 경우, 점도가 상승하여 잉크의 유동성이 감소하고, 기재 밀착성이 감소하는 문제점이 있고, 상기 수계 용매의 함량이 50 중량% 초과인 경우, 상기 전도성 잉크 조성물의 건조시간이 길어지는 문제점이 있다. 보다 바람직하게는, 상기 수계 용매의 함량은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 10 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은, 코팅성을 향상시키고 흐름성 및 건조 특성 조절을 위해서 물이 사용된다. 상기 수계 용매는, 예를 들면, 증류수, 이온교환수, 순수, 초순수 등 일 수 있다.
상기 수계 용매는, 상기 물을 단독으로 사용할 수도 있고, 기타 유기 용매를 소량 첨가하여 사용할 수도 있다. 여기서, 사용 가능한 상기 유기 용매는, 예를 들어, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 에탄올(ethanol) 등의 모노 알코올(mono alcohol), 또는 다가 알코올(polyhydric alcohol) 일 수 있다. 상기 유기 용매는, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 0.01 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 첨가제 0.01 내지 10 중량%를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 수계 전도성 잉크 조성물에는, 잉크의 분산 안정성이나, 기재에의 젖음성이나 레벨링성, 소성 후의 피막의 성능에 악영향을 주지 않는 범위 내의 사용량으로, 필요에 따라, 분산제, 소포제, 계면 활성제, 증점제, 착색제 등의 코팅 특성이나 피막 특성을 개선하는 관용적인 첨가제를 함유시킬 수 있다.
상기 분산제는 분산성 및 보관안정성을 갖기 위해 사용할 수 있으며, 용액에 대하여 양호한 용해성을 가짐과 도전성 물질을 양호하게 분산시킬 수 있는 다양한 분산제가 모두 사용 가능하다. 상기 분산제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 폴리에틸렌이민, 폴리비닐피롤리돈 등의 아민계의 분산제나, 폴리아크릴산, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 분자 중에 카르복실산기를 갖는 탄화수소계의 고분자 분산제, 폴리비닐알코올 또는 1분자 중에 폴리에틸렌이민 부분과 폴리에틸렌옥사이드 부분을 갖는 공중합체 등의 극성기를 갖는 고분자 분산제를 들 수 있다. 또한, 상기 분산제의 분자량은 100,000 이하인 것이 바람직하다. 또한, 시판되고 있는 것을 사용할 수도 있으며, 예를 들어, 상기 시판품으로서는 솔스퍼스 20000, 솔스퍼스 24000, 솔스퍼스 26000, 솔스퍼스 27000, 솔스퍼스 28000, 솔스퍼스 41090(이상, 아베시아사제), 디스퍼빅 160, 디스퍼빅 161, 디스퍼빅 162, 디스퍼빅 163, 디스퍼빅 166, 디스퍼빅 170, 디스퍼빅 180, 디스퍼빅 181, 디스퍼빅 182, 디스퍼빅-183, 디스퍼빅 184, 디스퍼빅 190, 디스퍼빅191, 디스퍼빅 192, 디스퍼빅-2000, 디스퍼빅-2001(이상, 빅케미사제), 폴리머 100, 폴리머 120, 폴리머 150, 폴리머 400, 폴리머 401, 폴리머 402, 폴리머 403, 폴리머 450, 폴리머 451, 폴리머 452, 폴리머 453, EFKA-46, EFKA-47, EFKA-48, EFKA-49, EFKA-1501, EFKA-1502, EFKA-4540, EFKA-4550(이상, EFKA 케미컬사제), 플로우렌 DOPA-158, 플로우렌 DOPA-22, 플로우렌 DOPA-17, 플로우렌 G-700, 플로우렌 TG-720W, 플로우렌-730W, 플로우렌-740W, 플로우렌-745W(이상 쿄에이샤 카가쿠사제), 아지스퍼 PA111, 아지스퍼 PB711, 아지스퍼 PB811, 아지스퍼 PB821, 아지스퍼 PW911(이상, 아지노모토사제), 존크릴 678, 존크릴 679, 존크릴 62(이상, 죤슨 폴리 머사제) 등이 있다. 이들은 단독으로 사용할 수 있으며, 2종 이상을 병용하여 사용할 수도 있다.
상기 증점제는 저장안정성의 문제점 중의 하나인 바인더, 안료 등의 침전을 방지하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물의 친환경적인 특성을 유지하기 위하여 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물의 휘발성 유기화합물을 최소화시키기 위해 상기 전도성 잉크 조성물에 사용되는 일반적인 증점제 중에 우레탄 타입 증점제와 아크릭산 타입은 배제하고, 분말 타입인 셀롤로우즈 타입의 증점제를 포함한다.
상기 셀룰로우즈 타입의 증점제는, 예를 들어, 올리고당, 다당류, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스-계 검, 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시에틸메틸 셀룰로오스, 덱스트란, 카르복시메틸 덱스트란, 덱스트란-술폰산염, 키토산, 잔탄 검, 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 이들의 염, 카라기난, 히드록시에틸히드록시프로필 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 메틸히드록시프로필, 셀룰로오스 에틸히드록시에틸 셀룰로오스(BERMOCOLL®, EBS 451 FQ)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은 색상이 필요한 경우 착색제를 사용할 수 있으며, 수성매체에 용해 또는 분산 가능한 안료 및 염료가 모두 사용 가능하다. 예를 들어, 상기 착색제는, 이에 한정되는 것은 아니나, 카본블랙, 군청 등의 무기안료나 구리프탈로시아닌 블루, 벤지딘 옐로우 등의 유기안료 외에, 이미 계면활성제나 수용성 수지를 사용하여 미세하게 안정적으로 물매체 중에 분산된 수분산 안료, 형광 안료, 금속광택 안료 등을 사용할 수 있다.
수분산 안료로는, 예를 들어 C.I. Pigment Yellow 81(상품명: TC Yellow FG, 다이니치세이카공업(주)제), C.I. Pigment Red 146(상품명: Sandye Super Pink FBL, 산요색소(주)제) 등을 들 수 있다. 수용성 수지를 사용한 수분산 안료로는, 예를 들어, C.I. Pigment Green 7(상품명: WA-S color Green, 다이니치세이카공업(주)제), C.I. Pigment Violet 23(상품명: 마이크로피그모 WMVT-5, 안료분 20%, 오리엔트 화학공업(주)제) 등을 들 수 있다. 형광 안료로서는, 각종 형광 염료를 수지 매트릭스 중에 고용체화한 합성 수지 미세 입자 형상의 형광 안료를 사용할 수 있다. 금속 광택 안료로서는, 알루미늄이나 놋쇠 등의 금속 광택 안료, 심(芯) 물질로서 천연운모, 합성운모, 유리조각, 알루미나, 투명성 필름조각의 표면을 산화티탄 등의 금속 산화물로 피복한 금속 광택 안료(펄 안료), 투명 또는 착색 투명 필름에 금속 증착막을 형성한 금속 광택 안료, 투명성 수지층을 복수 적층한 홍채성 필름을 가늘게 재단한 홍채성을 가지는 금속 광택 안료를 예시할 수 있다. 그 밖에, 축광성 안료, 이산화티탄, 실리카, 탄산칼슘 등의 백색 안료, 열변색성 조성물을 내포한 캡슐안료, 향료를 내포한 캡슐 안료 등을 예시할 수 있다.
염료로는 산성염료인 뉴콕신(C.I. 16255), 타트라진(C.I. 19140), 애시드 블루 블랙 10B(C.I. 20470), 기니아 그린(C.I. 42085), 브릴리언트 블루 FCF(C.I.42090), 애시드 바이올렛 6BN(C.I. 43525), 솔루블 블루(C.I. 42755), 나프탈렌 그린(C.I. 44025), 에오신(C.I. 45380), 플록신(C.I. 45410), 에리스로신(C.I. 45430), 니그로신(C.I. 50420), 애시드플라빈(C.I. 56205) 등이 사용된다. 염기성 염료로는 크리소이딘(C.I. 11270), 메틸 바이올렛 FN(C.I. 42535), 크리스탈 바이올렛(C.I. 42555), 말라카이트 그린(C.I. 42000), 빅토리아 블루 FB(C.I. 44045), 로더민 B(C.I. 45170), 아크리딘 오렌지 NS(C.I. 46005), 메틸렌 블루 B(C.I. 52015) 등이 사용될 수 있다. 직접 염료로서는, 콩고 레드(C.I. 22120), 다이렉트 스카이블루 5B(C.I. 24400), 바이올렛 BB(C.I. 27905), 다이렉트 딥블랙 EX(C.I. 30235), 카야라스 블랙 G 콩크(C.I. 35225), 다이렉트 퍼스트 블랙 G(C.I. 35255), 프탈로시아닌 블루(C.I. 74180) 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수 있으며, 2종 이상을 병용하여 사용할 수도 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.
실시예
실시예 1
수계 바인더 (5wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(23.7wt%, DI)을 넣고 상온에서 30분간 교반시켜 용해시켰다. 교반한 상기 수용액에 증점제(0.3wt%, BERMOCOLL EBS 451 FQ)와 분산제(1wt%, BYK-191, 아크릴레이트계 공중합체), 도전성 금속 은분말 (70wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)를 넣고 5분간 pre mixing 후 3roll mill을 통해 분산시켰다. 이후, 상기 수득물을 2um 필터로 여과한 후 screen printer를 이용하여 폴리에스테르 필름 위에 두께 10um로 코팅하였다. 코팅된 기재는 상온에서 10초간 방치하여 건조시켰다. 이후, 잉크유동성, 체적저항값, 기재 밀착성, 막 두께을 분석하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
수계 바인더 (10wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(18.7wt%, DI)을 넣고 상온에서 30분간 교반시켜 용해시켰다. 이를 제외하고 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
비교예 1
수계 바인더 (1wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(23.7wt%, DI), 도전성 금속 은분말 (74wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)외에 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 2
수계 바인더 (3wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(3.7wt%, DI), 도전성 금속 은분말 (92wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)외에 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 3
수계바인더 (4wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(24.7wt%, DI), 도전성 금속 은분말 (70wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)외에 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 4
수계 바인더 (11wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(22.7wt%, DI), 도전성 금속 은분말 (70wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)외에 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 5
수계 바인더 (12wt%, Takamatsu oil&fat社, pesresin A-645GH)에 물(48.7wt%, DI), 도전성 금속 은분말 (38wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)외에 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
비교예 6
수계 바인더 (10wt%, Techwin社, 10420, urethane계)에 물(23.7wt%, DI), 도전성 금속 은분말 (70wt%, 창성 HAG-200S, 평균 입자 사이즈 1um)외에 나머지는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
　 실시예 1 실시예 2
전도성 잉크 조성물 도전성 분말 Ag (HAG-200S) 70 wt% Ag (HAG-200S) 70 wt%
수계 바인더 Pesresin A-645GH 5wt% Pesresin A-645GH 10wt%
분산제 BYK-191 1wt% BYK-191 1wt%
수계 용매 DI 23.7wt% DI 18.7wt%
증점제 BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt%
잉크유동성 ○ ○
체적저항값 10mΩ/sq 10mΩ/sq
기재밀착성 ○ ○
막 두께(um) 5 5
　 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
전도성 잉크 조성물 도전성 분말 Ag (HAG-200S) 74 wt% Ag (HAG-200S) 92 wt% Ag (HAG-200S) 70 wt% Ag (HAG-200S) 70 wt% Ag (HAG-200S) 38 wt% Ag (HAG-200S) 70 wt%
수계 바인더 Pesresin A-645GH 1wt% Pesresin A-645GH 3wt% Pesresin A-645GH 4wt% Pesresin A-645GH 11wt% Pesresin A-645GH 12wt% Techwin 10420 10wt%
분산제 BYK-191 1wt% BYK-191 1wt% BYK-191 1wt% BYK-191 1wt% BYK-191 1wt% BYK-191 1wt%
수계 용매 DI 23.7wt% DI 3.7wt% DI 24.7wt% DI 22.7wt% DI 48.7wt% DI 8.7wt%
증점제 BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt% BERMOCOLL EBS 451 FQ 0.3wt%
잉크유동성 △ × △ ○ ○ ○
체적저항값 10mΩ/sq 10mΩ/sq 10mΩ/sq 50mΩ/sq 200mΩ/sq 30mΩ/sq
기재밀착성 × △ △ ○ ○ ○
막 두께(um) 5 5 5 5 5 5
상기 실시예 및 비교예에 따른 잉크 및 도전 패턴의 물성 측정방법은 하기와 같다.
잉크유동성
도전성 잉크를 소정량 용기에 저울로 칭량하고, B형 점토계를 사용하여, 6회전 및 60회전의 점도를 25 환경하에서 측정하였다. 다음에, 틱소트로픽(thixotropic) 인덱스값(TI값), 즉 (6회전시의 점도)÷(60회전시의 점도)의 값을 각각 산출하여, 3단계로 평가하였다.
○: 유동성 양호, TI값＜2.0
△: 사용 가능한 범위, 2.0≤TI값≤8.0
×: 유동성 나쁨, TI값＞8.0
체적저항값
도전 패턴을 30㎜ 간격으로 4개소 두고, 그 저항값을 4탐침 저항 측정기(산와덴키기기 가부시키가이샤 제 「DR-1000CU형」)로 측정하였다. 도전 회로의 막 두께를 막두께계(가부시키가이샤 센다이 니콘제 「MH-15M형」)로 측정하고, 얻어진 저항값과 막 두께로부터 체적저항값을 산출하였다. 또, 도전성 피막의 경우는, 피막을 3㎜폭으로 가공한 후, 상기와 동일하게 하여 체적저항값을 측정하였다.
기재 밀착성
폴리에스테르 필름(도요보우세키 가부시키가이샤 제 「E5100」, 두께 50㎛) 상에 인쇄에 의해서 형성된 도전 회로에, 셀로판 점착 테이프(니치반 가부시키가이샤 제, 폭 12㎜)를 붙이고, 셀로판 점착 테이프를 급격하게 당겨 벗겼을 때, 박리된 도막의 정도를 평가하였다.
○：거의 박리되지 않는다(박리 면적 10％미만)
△：부분적으로 박리되었다(박리 면적 10％이상 50％미만)
×：대부분 박리되었다(박리 면적 50％ 이상)
막 두께
도전성 피막의 막 두께를, 막두께(주식회사 센다이 니콘 제 「MH-15M형」)로 측정하였다.
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은 유기 용매를 제거하거나 최소화하여 친환경적인 전도성 잉크 조성물을 얻을 수 있다.
이러한 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물의 틱소트로픽 인덱스(thixotropic index, TI)가 2.0 미만으로서 충분한 잉크 유동성을 확보할 수 있으며, 상기 전도성 잉크 조성물을 이용하여 형성한 도전 패턴의 체적저항값이 20mΩ/sq(ㅁ) 이하로서, 충분한 도전 특성을 얻을 수 있다.
상기 표 1에서 알 수 있듯이, 바인더 함량이 5wt% 미만이면 잉크의 유동성이 떨어지거나 기재 밀착성이 떨어지며, 10wt% 를 초과하면 최종적으로 형성된 코팅도막의 저항값이 증가하여 요구되는 기준치를 만족시키기 어렵다. 따라서 바람직하게는 5 내지 10wt%의 함량이 적절하다.
또한, 실시예 1과 비교예 6를 비교하면, 폴리에스테르 아크릴레이트계 수계바인더(Pesresin A-645GH)를 사용한 실시예 1에 비해 우레탄계 수계바인더(Techwin 10420)를 사용한 비교예 6의 경우 저항값이 상대적으로 높아 원하는 물성을 얻는데 용이하지 않다. 따라서, 바인더 종류에 따라 전도성을 나타내는 분말의 분산성의 차이가 발생하여 우레탄계 보다는 아크릴레이트계 바인더가 요구되는 기준치를 만족시키는데 용이함을 알 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜은 웨어러블 디바이스에서 전기적인 회로를 연결 할 수 있는 전극 형성소재 등에 적용 가능하다.

Claims (14)

  1. 평균입자크기는 2um 이하인 도전성 물질 40 내지 90 중량%;
    수계 바인더 5 내지 10 중량%; 및
    잔부의 수계 용매로서 물을 포함하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 물질은, 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 구리(Cu) 및 팔라듐(Pd)으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 도전성 물질은, 구형, 판상, 섬유, 바(bar)형, 미립자로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수계 바인더는, 셀룰로오스계 수지(cellulose resin), 아크릴계 수지(acrylic resin), 알키드계 수지(alkyd resin), 포화폴리에스테르계 수지(saturated polyester resin), 부티랄계 수지(butyral resin), 폴리비닐알콜 수지(polyvinyl alcohol resin)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 셀룰로오스계 수지는 메틸셀룰로오스(methylcelluose), 에틸셀룰로오스(ethylcelluose), 나이트로셀룰로오스(nitrocelluose), 하이드록시셀룰로오스(hydroxycelluose), 하이드록시프로필셀룰로오스(hydroxypropylcelluose)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  6. 제4항에 있어서, 상기 아크릴계 수지는 메틸메타아크릴레이트(methylmethacrylate), n-부틸 메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate), 에틸메타아크릴레이트(ethylmethacrylate), 이소부틸메타아크릴레이트(isobutylmethacrylate)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 수계 바인더의 중량평균분자량은 1,000 내지 200,000인 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수계 용매는, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol), 에틸렌 글라이콜(ethylene glycol), 에탄올(ethanol)로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 유기 용매 0.01 내지 5 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물은,
    상기 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 전체 중량에 대하여, 첨가제 0.01 내지 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 첨가제는 분산제, 소포제, 계면 활성제, 증점제, 착색제로 이루어진 그룹에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  11. 제1항에 있어서, 틱소트로픽 인덱스(thixotropic index, TI)가 2.0 미만인 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전도성 잉크 조성물을 이용하여 형성한 도전 패턴의 체적저항값이 20mΩ/sq 이하인 친환경 수계 전도성 잉크 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 친환경 수계 전도성 잉크 조성물을 포함하는 전도성 펜.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전도성 펜은 볼 타입(ball type) 또는 튜브 타입(tube) 타입의 펜인 것을 특징으로 하는 친환경 수계 전도성 잉크 조성물을 포함하는 전도성 펜.
PCT/KR2016/008390 2015-08-13 2016-07-29 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜 WO2017026717A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150114430A KR20170020630A (ko) 2015-08-13 2015-08-13 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜
KR10-2015-0114430 2015-08-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2017026717A2 true WO2017026717A2 (ko) 2017-02-16
WO2017026717A3 WO2017026717A3 (ko) 2017-05-11

Family

ID=57983368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/008390 WO2017026717A2 (ko) 2015-08-13 2016-07-29 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20170020630A (ko)
WO (1) WO2017026717A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180282566A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-04 Nano And Advanced Materials Institute Limited Water-based conductive ink for rapid prototype in writable electronics

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6541837B1 (ja) * 2018-05-01 2019-07-10 億奇生物科技責任有限公司Ａｉｄｍｉｃｓ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｈｋ） Ｃｏ．， Ｌｉｍｉｔｅｄ 手作りの回路基板

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07276878A (ja) * 1994-04-08 1995-10-24 Dainippon Printing Co Ltd 導電性サインペン
KR20100042766A (ko) 2008-10-17 2010-04-27 대주전자재료 주식회사 도전성 페이스트 조성물, 이를 이용한 전극의 제조방법 및 이를 포함하는 태양전지
JP2010269516A (ja) * 2009-05-21 2010-12-02 Dic Corp 導電性水性インクを充填した筆記具、銀配線回路及びその製造方法
KR20140094690A (ko) * 2013-01-21 2014-07-31 엘에스전선 주식회사 전도성 잉크 조성물 및 이로부터 전극을 형성하는 방법
KR102169003B1 (ko) * 2013-06-20 2020-10-22 주식회사 잉크테크 전도성 잉크 조성물, 이를 포함하는 투명 전도성 필름 및 투명 전도성 필름의 제조방법
US9374907B2 (en) * 2013-06-24 2016-06-21 Xerox Corporation Method of improving sheet resistivity of printed conductive inks

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180282566A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-04 Nano And Advanced Materials Institute Limited Water-based conductive ink for rapid prototype in writable electronics
EP3385342A1 (en) * 2017-04-03 2018-10-10 Nano and Advanced Materials Institute Limited Water-based conductive ink for rapid prototype in writable electronics
CN108707369A (zh) * 2017-04-03 2018-10-26 纳米及先进材料研发院有限公司 用于可书写的快速电子器件原型的水基导电油墨
US10442946B2 (en) 2017-04-03 2019-10-15 Nano And Advanced Materials Institute Limited Water-based conductive ink for rapid prototype in writable electronics
CN108707369B (zh) * 2017-04-03 2021-04-30 纳米及先进材料研发院有限公司 用于可书写的快速电子器件原型的水基导电油墨

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017026717A3 (ko) 2017-05-11
KR20170020630A (ko) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Ni‐GaIn amalgams enabled rapid and customizable fabrication of wearable and wireless healthcare electronics
CN104160455B (zh) 透明导电膜、导电性元件、组合物、输入装置、显示装置和电子仪器
WO2013094926A1 (en) Nano wire composition and method for fabrication transparent electrode
KR101570398B1 (ko) 투명 도전성 잉크 및 투명 도전 패턴형성방법
WO2014092501A1 (ko) 공중합물 캡핑제를 이용한 은 나노와이어 제조방법
WO2017026717A2 (ko) 친환경 수계 전도성 잉크 조성물 및 이를 포함하는 전도성 펜
WO2014092220A1 (ko) 이온성 액체를 이용한 은 나노와이어 제조방법
CN104145312B (zh) 透明导电膜、导电性元件、组合物、有色自组织材料、输入装置、显示装置和电子设备
KR101316253B1 (ko) 도전성 페이스트 조성물, 이를 포함하는 전극 및 상기전극의 제조방법
WO2013147442A1 (ko) 인쇄용 구리 페이스트 조성물 및 이를 이용한 금속패턴의 형성방법
WO2017026722A1 (ko) 고온 소결형 도전성 페이스트용 은 분말의 제조방법
WO2015178696A1 (ko) 전도성 조성물
WO2010067949A1 (en) Conductive paste containing silver-decorated carbon nanotubes
WO2010110626A2 (en) Composition for conductive paste containing nanometer-thick metal microplates with surface-modifying metal nano particles
WO2011142558A2 (ko) 전도성 금속 잉크 조성물 및 전도성 패턴의 형성 방법
CN102768464A (zh) 感光导电银浆及制备方法
JP2010047716A (ja) スクリーン印刷用導電性インキ組成物及び導電性塗膜
TW202100671A (zh) 抗氧化導電銅漿及其製造方法與應用
EP3547332B1 (en) Flexible transparent conductive electrode
CN111128434A (zh) 一种银电极及其制备方法
CN103044974A (zh) 白色无机涂料组合物及包含其所形成的涂层的装置
WO2013157900A1 (ko) 도전성 패턴 형성용 기재 및 이를 이용하여 형성된 도전성 패턴
WO2014035172A1 (ko) 나노와이어-탄소나노튜브 하이브리드 필름 및 이의 제조 방법
EP3118265A1 (en) Conductive transparent coating
WO2020021872A1 (ja) 導電性ペースト、電極及びチップ抵抗器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16835357

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16835357

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2