[发明专利]传导性油墨

说明书

本发明涉及一种传导性油墨，所述油墨包含至少一种溶剂型聚氨酯、 传导性材料和可选至少一种可辐射固化材料；并且涉及由上述油墨制成的 射频识别天线。

传导性油墨意指干膜形式的油墨具有传导性。处于“湿”态的油墨可 以具有传导性或者不具有传导性。本文中，传导性指导电性。上述传导性 油墨适用于各种印刷技术，诸如柔版印刷、凹版印刷和喷墨印刷，并且可 以用在各种应用中，所述传导性油墨包括例如柔性包装基材(如同时用于 表面印刷和层压应用两者的纸、板和塑料)的传导性油墨。上述传导性油 墨可用于制备印刷电子设备，例如射频识别(RFID)器件(诸如标牌和标 签)的天线。一般而言，RFID标签粘附到表面上，而标牌通过诸如塑料 扣件或绳的其它方式进行固定。RFID器件使用印刷电路来存储它们所附 装到其上的产品的信息。RFID器件通常包括含有上述信息的半导体芯片 和一个或多个印刷天线。可以使用射频在中心芯片上产生电流，从而访问 RFID器件上的信息。

通常，用于制备诸如RFID天线和电路板的电子组件的传统方法是多 步削减工艺(subtractive processes)，其包括刻蚀或冲压铜片。相对于这 些传统的削减方法，采用添加印刷工艺制备的印刷电子组件具有经济上和 环境上的优点。随着例如低成本印刷的RFID器件的印刷电子组件的市场 不断扩大，需要一种在涂敷后具有传导性并且可以通过便利的诸如柔版印 刷、凹版印刷和喷墨印刷的印刷工艺涂敷到各种基材上的油墨。在传统的 厚膜技术中，本领域已知的含有粘结剂和传导性材料的油墨通常是糊状 的，其通过筛网印刷涂敷，随后通常在涂敷后除去粘结剂以增强传导性。 通常通过在非常高的温度(通常高于650℃)下固化来实现粘结剂的去 除，这是一个费时费力的工艺，并且排除了采用温度敏感的低成本基材 (诸如纸张和塑料箔)的可能性。或者，可以在降低的温度(通常150至 300℃)下涂敷并固化基本上没有粘结剂材料的反应性金属溶液，这导致 传导性较好，但是最终的膜性质较差。然而，我们发现，为了防止对传导 性材料造成不利的化学或机械损害(该损害可以导致传导性损失)，粘结 剂材料对于保护传导性材料是很重要的。而且我们还发现，为了使所得膜 具有良好的柔性以及耐磨损性并且为了使传导层对基材具有良好的粘附 性，需要合适的粘结剂材料。

此外，对印刷线速度的要求越来越高，特别是希望线速度大于200 m/min，甚至大于300m/min。然而，在如此高的线速度下，会出现适印性 问题，例如对于柔性印刷会出现网纹(cob webbing)，对于凹版印刷工艺 会出现脏版。引起这些问题的一个原因是，在这些应用中所用的常规溶剂 中，油墨中所用的粘结剂的再溶解性(也称为再分散性)较差。再溶解性 是印刷工业中公知的一种由水性聚合物或溶剂型聚合物组合物得到的干燥 聚合物可以再分散或再溶解于相同的组合物(当该组合物被涂覆到该聚合 物上时)的性质。下面更详细地定义再溶解性。再溶解性对于通常涉及利 用各种滚筒(平滑版、雕版或柔性版)涂覆油墨制剂的印刷工艺十分重 要，液体介质(溶剂和/或水)的蒸发可使这些滚筒与聚合物粘连和/或油 墨制剂在辊表面上干燥(例如当工艺出于某种原因而短暂停顿时)，很明 显，如果聚合物不可再次溶解，当工艺重新开始时就会出现问题。

尽管可以通过使用溶剂(例如酮或具有较慢蒸发速率的溶剂)来解决 一部分上述问题，但这些溶剂具有其它固有问题，例如安全和环境问题以 及干燥缓慢的问题，这可导致溶剂迁移到被包装材料中。因此，使用具有 较快的蒸发速率的溶剂是有利的，但是蒸发速率过快也会导致不适于印 刷。

当由于印刷难度而用聚氯乙烯基油墨和聚乙烯醇缩丁醛基油墨来印刷 包装或RFIF器件时，还应注意燃烧时释放氯气的问题。

克服这些问题的一种方法是使用粘结剂的组合，对于特定的薄膜选择 合适的粘结剂。然而，这种方法的缺点是，针对涂覆到层压薄膜上的各种 不同类型的油墨需要制备和存储大量的粘结剂。此外，如果各种油墨彼此 不相容，则在每次变换油墨后均需要对印刷设备进行彻底的清洁。

WO04/069941公开了一种传导性组合物，其包括金属薄片和粘附促进 添加剂。WO03/068874公开了一种适于制备诸如RFID天线的印刷传导结 构的传导性油墨。没有文件教导使用溶剂型聚氨酯。WO02/076724公开了 含有纳米管的导电膜。