ES3015157T3 - Uv curable thermoformable conductive ink and dielectric ink - Google Patents

Abstract

Se proporcionan tintas curables por UV que comprenden una resina de policarbonato; polímeros u oligómeros acrilados con una estructura principal de policarbonato aromático o alifático, uno o más fotoiniciadores; y uno o más promotores de adhesión. Estas tintas pueden formularse como tintas conductoras o tintas dieléctricas. Estas tintas curables por UV son útiles para la preparación de componentes y dispositivos electrónicos estructurales impresos y moldeados por inyección. Presentan alta elongación y termoformabilidad, y son especialmente adecuadas para su uso en procesos de moldeo por inyección para electrónica impresa y aplicaciones electrónicas impresas termoformadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tinta dieléctrica y tinta conductora termoformable y curable mediante UV

REFERENCIAS CRUZADAS CON OTRAS SOLICITUDES RELACIONADAS

[0001] La presente solicitud reivindica la prioridad sobre la solicitud de patente provisional de EE. UU. n.° 63/389,410, presentada el 15 de julio de 2022.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

[0002] Se proporcionan tintas dieléctricas y tintas conductoras termoformables de alto alargamiento y curables mediante UV para su uso en un proceso de moldeo por inyección para aplicaciones electrónicas impresas termoformadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0003] Anteriormente se han utilizado procesos de termoformado, como el moldeo o el termoformado al vacío, en la preparación de -por ejemplo- dispositivos de decoración en molde (IMD), dispositivos de electrónica en molde (IME), dispositivos electrónicos estructurales moldeados por inyección (IMSE) y similares. Durante el proceso de termoformado, un sustrato plástico, normalmente impreso con una tinta decorativa o funcional -por ejemplo, una tinta conductora-, se calienta hasta el punto de ablandamiento del sustrato y se estira sobre un molde para obtener formas tridimensionales específicas. También puede llevarse a cabo un procesamiento adicional, como el moldeo por inyección, de manera que el objeto tridimensional se introduce en un molde, y se añade -es decir, se inyecta en el molde- resina adicional u otro material adecuado para formar el dispositivo final.

[0004] Los sustratos incluyen láminas o películas de plástico que están hechas de -por ejemplo- tereftalato de polietileno (PET), naftalato de polietileno (PEN), poliimida, policarbonato (PC) o poliuretano termoplástico (TPU). En muchos casos se prefiere el policarbonato, ya que posee propiedades como una alta termoformabilidad, una mayor resistencia a los impactos y una mayor resistencia al calor. Para tener éxito, las tintas deben mantener el contacto con el sustrato durante las etapas de calentamiento y moldeo, lo cual requiere que las tintas tengan una tasa de elongación similar a la del sustrato, además de una adherencia suficiente al sustrato.

[0005] La impresión sobre PC ha planteado algunas dificultades. Se han desarrollado diversos métodos y nuevas composiciones para mejorar el proceso de impresión en PC con tintas y revestimientos curables mediante UV. Por ejemplo, el documento Ep 3663095 desvela un método para imprimir tintas curables mediante radiación -como tintas a base de disolvente curables mediante radiación, tintas curables mediante UV o tintas curables mediante EB- sobre un sustrato de policarbonato. El método incluye tratar primero una lámina o película de policarbonato con un líquido homogéneo que comprende una o más cetonas cíclicas y un alcohol de diacetona, y posteriormente imprimir por inyección de tinta y curar una tinta curable mediante radiación sobre el sustrato de policarbonato tratado, que aún tiene un porcentaje en peso limitado -pero no nulo- de las una o más cetonas cíclicas.

[0006] El documento EP3233477 desvela una composición de inyección de tinta curable mediante radiación para generar un color negro tras el curado por radiación mediante luz UV, de manera que la composición comprende al menos una sal de plata orgánica, al menos un agente reductor para la sal de plata orgánica, y una composición polimerizable de al menos un compuesto polimerizable. La tinta resulta especialmente útil para generar bordes negros de bloqueo de la luz UV en vidrios laminados de seguridad para aplicaciones de automoción, como los laminados que comprenden una capa de policarbonato.

[0007] Por ejemplo, se desvelan tintas decorativas que resultan útiles en un proceso de termoformado en molde en los documentos US 7,763,670 y US 7,364,612, que proporcionan resinas y tintas gráficas de termoformado con una alta elongación en un proceso de decoración en molde. El documento US9458333 también describe una composición para revestimientos o tintas de inyección que pueden usarse como revestimientos y tintas de termoformado que se imprimen sobre sustratos que se someten a procesos de termoformado.

[0008] El documento US 7,763,670 desvela una composición de tinta o barniz curable mediante energía para su uso en un proceso de decoración en molde (IMD), de manera que comprende una resina curable mediante energía, monómeros y/u oligómeros reactivos adicionales y, opcionalmente, un 10% en peso o menos de un solvente, de manera que la resina comprende un oligómero de acrilato de uretano que tiene una estructura central de policarbonato aromático o alifático. Preferiblemente, la tinta se imprime sobre un sustrato de policarbonato. Asimismo, el documento US7763670 desvela la posibilidad de utilizar pequeñas cantidades de resinas inertes o pasivas -como acrílicos, acrilatos de estireno, poliésteres, policarbonatos o celulosas- en la tinta o barniz a fin de mejorar la adherencia de la tinta o barniz. Sin embargo, estas resinas inertes o pasivas tienden a afectar negativamente a la resistencia de la tinta a los efectos de la inyección de una resina de relleno, aumentando las probabilidades de decoloración. Por consiguiente, se recomienda sólo una pequeña cantidad de resina inerte, por ejemplo una cantidad que no supere el 10% en peso de la composición y, preferiblemente, una cantidad que no supere el 7% en peso de la composición.

[0009]El documento US 7,364,612 desvela componentes de tinta y sustratos de policarbonato que ayudan a detener el corrimiento de la tinta y la distorsión del sustrato durante el moldeo por inyección.

[0010]El documento US 9,458,333 desvela una tinta o composición de revestimiento curable mediante energía e imprimible por chorro de tinta que comprende: un monómero de uretano monofuncional, por ejemplo un monómero de acrilato de uretano monofuncional; un monómero monofuncional adicional; y, opcionalmente, un colorante, un fotoiniciador, un estabilizador, un surfactante y/o una resina de vinilo, para su uso como una tinta o un revestimiento de termoformado que, cuando se imprime sobre un sustrato, se alarga durante el termoformado para adoptar la forma de un molde.

[0011]Las tintas funcionales -es decir, las tintas conductoras y dieléctricas- que resultan útiles en los métodos de termoformado y moldeo por inyección son bien conocidas y se han utilizado anteriormente en los circuitos electrónicos de dispositivos termoformados electrónicos impresos.

[0012]El documento US 2014/0151606 desvela una tinta dieléctrica, una tinta conductora y un medio aglutinante que resulta útil en ambos tipos de tinta, de manera que estas tintas resultan útiles en la fabricación de diversos aparatos eléctricos y electrónicos. Una composición representativa de un medio aglutinante curable mediante ultravioleta comprende: un oligómero de acrilato de uretano de policarbonato alifático difuncional; un monómero monofuncional, como un monómero de acrilato de isoforilo o un monómero de éster de acrilato; un monómero difuncional, como un monómero de metacrilato o de acrilato alcoxilado difuncional; un primer fotoiniciador, como un fotoiniciador de ahidroxicetona; y un segundo fotoiniciador, como un fotoiniciador de a-aminocetona. En el medio aglutinante se incluyen una pluralidad de partículas conductoras, como partículas de plata y partículas de grafeno, para proporcionar una tinta conductora curable mediante ultravioleta que, cuando se cura, forma un alambre o capa conductora. Se informa, sin más ejemplos ni análisis, que también pueden usarse otros polímeros o precursores poliméricos adicionales -como copolímero de acetato de polivinilo y polivinilpirrolidona- para crear una tinta para otras aplicaciones, por ejemplo aplicaciones de termoformado.

[0013]El documento EP 3625295 desvela composiciones de tinta dieléctrica curables térmicamente y mediante UV y serigrafiables, flexibles y estirables que pueden termoformarse o moldearse al vacío para preparar superficies electrónicas estirables. Las composiciones de tinta dieléctrica se aplican sobre una placa de circuito, como una placa de papel/resina fenólica o una placa de plástico (PMMA, PET o similares), por ejemplo mediante serigrafía o similares, a lo que sigue un curado mediante calor y/o UV. Las tintas dieléctricas se pueden usar para crear una pieza de IMD o IME de alta calidad que contiene una pila impresa de capas compatibles entre sí que incluye capas gráficas, capas conductoras y capas dieléctricas. Además, las capas presentan unas propiedades de elongación similares, de modo que no se producen grietas ni hay delaminación durante el proceso de termoformado.

[0014]El documento US 10,544,317 desvela diversas tintas y revestimientos termoformables que resultan adecuados para dispositivos electrónicos impresos y termoformados. El termoformado puede llevarse a cabo mediante cualquier proceso adecuado, como el termoformado al vacío o en molde (por ejemplo, dispositivos decorativos en molde [IMD] o dispositivos electrónicos en molde [IME]). Se analizan y se utilizan diversas tintas conductoras, dieléctricas y gráficas para preparar dispositivos que comprenden múltiples capas apiladas de tintas conductoras y dieléctricas.

[0015]Pueden usarse tintas conductoras termoformables en las capas apiladas impresas de un dispositivo electrónico. Por ejemplo, la patente de EE. UU. 8,514,545 describe diversos métodos para fabricar interruptores capacitivos moldeados en una estructura de plástico y una composición conductora para termoformar circuitos eléctricos y circuitos de interruptores capacitivos. La patente de EE. UU. 8,692,131 proporciona una composición de una película gruesa de polímero conductor para formar circuitos eléctricos conductores para interruptores capacitivos.

[0016]En el proceso de moldeo por inyección, en el que se inyecta sobre el objeto formado un mezclador de resina o una resina fundente a alta temperatura y alta presión, la tinta de impresión debe ser capaz de resistir el calor y la presión de la inyección de resina. El documento US 10,544,317 proporciona tintas y revestimientos conductores termoformables y curables mediante UV que pueden termoformarse y rellenarse mediante moldeo por inyección sin que se produzca una degradación de las propiedades durante los procesos de formación y rellenado, y sin que haya una pérdida de rendimiento del dispositivo.

[0017]Sin embargo, en la técnica de este campo no existe ninguna descripción relacionada con las tintas conductoras termoformables curables mediante UV de alta elongación con una baja resistencia de láminas, ni con las tintas dieléctricas curables mediante UV con una alta resistencia al desplazamiento.

[0018]Aunque se han logrado avances en la preparación de artículos termoformados, especialmente en el campo de los artículos eléctricamente activos, existe una necesidad de mejoras en los materiales de fabricación de dichos artículos y en la propia fabricación de los mismos.

[0019]La mención o identificación de cualquier documento en la presente solicitud no constituye una admisión de que dicho documento represente la técnica anterior con respecto a la presente invención.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0020]Se proporcionan tintas conductoras y dieléctricas curables mediante UV que tienen una alta elongación y una excelente termoformabilidad, de manera que estas tintas son especialmente adecuadas para su uso en aplicaciones electrónicas impresas termoformadas y en procesos de moldeo por inyección para aplicaciones electrónicas impresas. Las presentes composiciones de tintas conductoras y las presentes composiciones de tintas y revestimientos dieléctricos son termoformables y flexibles y presentan una alta elongación, una excelente adherencia y una buena continuidad de la tinta durante y después del proceso de termoformado.

[0021]Las composiciones de tinta y revestimiento de la presente invención comprenden:

a) entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 20 % en peso de resina de policarbonato; b) entre aproximadamente un 2 % en peso y aproximadamente un 50 % en peso de uno o más oligómeros o polímeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático, en base al peso total de la composición;

c) entre aproximadamente un 5 % en peso y aproximadamente un 60 % en peso de uno o más oligómeros o monómeros monofuncionales, bifuncionales, trifuncionales o multifuncionales etilénicamente insaturados que no tienen una estructura central de policarbonato, en base al peso total de la composición;

d) entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 15 % en peso de uno o más fotoiniciadores, en base al peso total de la composición; y

e) entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 5 % en peso de uno o más promotores de adherencia que contienen un metal del grupo IV, particularmente promotores de adherencia de organotitanio -por ejemplo, promotores de adherencia de titanato orgánico-, en base al peso total de la composición.

[0022]En muchas realizaciones también están presentes otros materiales opcionales, por ejemplo uno o más materiales conductores opcionales; uno o más antioxidantes opcionales; y uno o más aditivos opcionales.

[0023]La combinación de los componentes a) resina de policarbonato; b) oligómeros o polímeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático; c) oligómeros o monómeros no sustituidos etilénicamente que no tienen una estructura central de policarbonato; d) uno o más fotoiniciadores; y e) promotores de adherencia de metales del grupo IV, particularmente promotores de adherencia de organotitanio, es común a todas las tintas y recubrimientos conductores y dieléctricos de la presente invención y puede denominarse medio aglutinante o aglutinante de tinta.

[0024]También pueden estar presentes diversos materiales opcionales -como materiales conductores, antioxidantes o aditivos opcionales- dependiendo de la función prevista de la tinta. Por ejemplo, una tinta conductora, además de los componentes del medio aglutinante, incluirá diversos materiales conductores, como plata, cobre, cobre recubierto de plata, oro, polvos bimetálicos, alótropos de carbono y óxidos metálicos.

[0025]Las composiciones de revestimiento o tinta dieléctrica y tinta conductora curables mediante UV se pueden aplicar a sustratos mediante diferentes técnicas de impresión, como flexografía, huecograbado, impresión digital o serigrafía. Las tintas y revestimientos de la invención son particularmente adecuados para su aplicación mediante serigrafía, que es el método de aplicación predominante en el campo de los componentes electrónicos impresos termoformables. El sustrato impreso resultante puede utilizarse tal cual, a menudo como un dispositivo electrónico o como una parte de un dispositivo electrónico, o bien puede transformarse posteriormente mediante un proceso de termoformado y/o moldeo por inyección para obtener un dispositivo electrónico tridimensional o una parte tridimensional de un dispositivo electrónico.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0026]La presente invención proporciona composiciones de tinta conductora curables mediante UV y composiciones de revestimiento y tinta dieléctrica curables mediante UV que comprenden un medio aglutinante que comprende los siguientes componentes: a) resina de policarbonato; b) oligómeros o polímeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático; c) oligómeros o monómeros etilénicamente insaturados que no tienen una estructura central de policarbonato; d) uno o más fotoiniciadores; y e) promotores de adherencia de metales del grupo IV, particularmente promotores de adherencia de organotitanio. Las tintas y revestimientos de la invención presentan una alta elongación y termoformabilidad, y poseen excelentes propiedades para su uso en procesos de moldeo por inyección. Las tintas y revestimientos son adecuados para su uso en estructuras de una sola capa o de múltiples capas y pueden usarse para preparar componentes electrónicos impresos, termoformados y moldeados por inyección.

Definiciones

[0027] En la presente solicitud, el uso del singular incluye el plural, a menos que se indique expresamente lo contrario. Tal y como se utilizan en el presente documento, las formas singulares "un", "una", "el" y "la" pretenden incluir también las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

[0028] En la presente solicitud, "o" significa "y/o", a menos que se indique lo contrario.

[0029] Tal y como se utilizan en el presente documento, los términos "comprende(n)" y/o "que comprende(n)" especifican la presencia de las características, números enteros, pasos, operaciones, elementos y/o componentes indicados, pero no excluyen la presencia o la adición de una o más características, números enteros, pasos, operaciones, elementos, componentes y/o grupos adicionales de los mismos. Además, cuando los términos "incluye(n)", "tiene(n)", "que tiene(n)", "con", "compuesto(s) de", "formado(s) por" o diversas variantes de los mismos se utilizan en la descripción detallada o en las reivindicaciones, se pretende que dichos términos sean inclusivos de una manera similar al término "(que) comprende(n)".

[0030] Cuando los términos "consta de", "constan de" o "que consta(n) de" se utilizan en el cuerpo de una reivindicación, el término de reivindicación establecido con "consta de", "constan de" o "que consta(n) de" se limita a incluir los elementos mencionados inmediatamente después de "consta de", "constan de" y/o "que consta(n) de", y excluye los elementos no mencionados relacionados con dicho término de reivindicación en particular. La expresión "combinaciones de los mismos", cuando se incluye en la lista de los elementos mencionados que siguen a "consta de", "constan de" y/o "que consta(n) de", significa una combinación de dos o más de los elementos mencionados.

[0031] Tal y como se utilizan en el presente documento, los intervalos y cantidades pueden expresarse como "aproximadamente" un valor o intervalo particular. "Aproximadamente" también incluye la cantidad exacta. Por consiguiente, "aproximadamente el 5 por ciento" significa "aproximadamente el 5 por ciento" y también "el 5 por ciento". "Aproximadamente" significa dentro del error experimental típico para la aplicación o el propósito previstos.

[0032] Debe entenderse que, cuando se menciona un intervalo numérico, este incluye todos los valores dentro de dicho intervalo, y también todos los intervalos más estrechos dentro de dicho intervalo, tanto si se mencionan específicamente como si no.

[0033] Tal y como se utilizan en el presente documento, los términos "(met)acrilato", "ácido (met)acrílico" y "acrilato" incluyen tanto los compuestos de acrilato como los compuestos de metacrilato, y tanto el ácido acrílico como el ácido metacrílico, a menos que se especifique lo contrario.

[0034] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "aglutinante" hace referencia a un componente polimérico o resinoso que ayuda a unir los componentes de la tinta unos con otros y al sustrato impreso. El aglutinante puede ser un componente polimérico o resinoso, o una combinación de más de un componente polimérico o resinoso. El aglutinante puede servir para adherir el pigmento al sustrato, o para mantener un pigmento dispersado de manera uniforme en un vehículo de tinta fluida. Cuando se hace referencia a la cantidad de aglutinante en una composición, esta se refiere al peso del material utilizado, incluida la resina aglutinante real y cualquier diluyente u otros aditivos que estén presentes en la forma en la que se utiliza (por ejemplo, un aglutinante en etanol), cuando el peso indicado se basa en el peso total de la composición. Cuando la cantidad de aglutinante se indica en base a un peso sólido, esta se refiere a la cantidad de resina real (el sólido) después de que se hayan eliminado los demás componentes (por ejemplo, el etanol). Por ejemplo, una composición puede comprender un 30% en peso de un material aglutinante que es una solución con un 25% de sólidos en etanol, en base al peso total de la composición. La resina aglutinante real (el sólido) que está presente en base al peso sólido es de 30(0,25) = un 7,5% en peso.

[0035] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "polímero" incluye tanto los homopolímeros como los copolímeros.

[0036] Tal y como se utiliza en el presente documento, el término "artículo" (o "artículos") hace referencia a un sustrato o un producto de fabricación.

[0037] La resistencia laminar (Rs), también denominada resistencia de superficie, es la resistencia de una pieza cuadrada de un material delgado medida por los contactos en dos lados opuestos del cuadrado y suele ser una medida de la resistencia eléctrica de películas finas con un grosor uniforme. La resistencia laminar es una propiedad eléctrica crucial y es una medida de la resistencia lateral por área cuadrada de una película con un grosor uniforme, y cuantifica la capacidad de la carga eléctrica para viajar por el plano de la película.

[0038] La resistividad volumétrica es la resistencia a la corriente de fuga a través del cuerpo de un material aislante y es igual a la resistencia laminar multiplicada por el grosor del material en centímetros.

[0039] La ruptura dieléctrica es el fallo de un material aislante para evitar el flujo de corriente bajo una tensión eléctrica aplicada. El voltaje de ruptura es el voltaje al que se produce el fallo, de manera que el material deja de ser eléctricamente aislante.

[0040] La migración electroquímica de la plata es el movimiento iónico de la plata entre dos trazas adyacentes que se produce cuando hay un medio conductor y una diferencia de potencial entre los conductores; se atribuye a un puente dendrítico entre conductores adyacentes y da como resultado la degradación de la resistencia del aislamiento superficial.

[0041] A lo largo de la presente divulgación, todas las partes y porcentajes se expresan en peso (porcentaje en peso o porcentaje en masa en función del peso total) y todas las temperaturas se expresan en °C, a menos que se indique lo contrario.

Composiciones y métodos

[0042] Las composiciones de tinta conductora termoformable curable mediante UV y las composiciones de revestimiento y tinta dieléctrica de la invención comprenden:

a) entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 20 % en peso de resina de policarbonato; b) entre aproximadamente un 2 % en peso y aproximadamente un 50 % en peso (por ejemplo, entre aproximadamente un 3 % en peso y aproximadamente un 40 % en peso, o entre aproximadamente un 4 % en peso y aproximadamente un 35 % en peso) de uno o más oligómeros o polímeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático, normalmente un oligómero o un polímero de acrilato de uretano que tiene una estructura central de policarbonato aromático o alifático, en base al peso total de la composición; c) entre aproximadamente un 5 % en peso y aproximadamente un 60 % en peso de uno o más oligómeros o monómeros monofuncionales, bifuncionales, trifuncionales o multifuncionales etilénicamente insaturados que no tienen una estructura central de policarbonato, en base al peso total de la composición;

d) entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 15 % en peso de uno o más fotoiniciadores, en base al peso total de la composición;

e) entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 5 % en peso de uno o más promotores de adherencia de titanato orgánico, en base al peso total de la composición; y

opcionalmente,

f) entre aproximadamente un 20 % en peso y aproximadamente un 90 % en peso de uno o más materiales conductores, en base al peso total de la composición;

g) entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 40 % en peso de uno o más antioxidantes, en base al peso total de la composición; y/o

h) entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 5 % en peso de uno o más aditivos, en base al peso total de la composición.

[0043] Por lo general, al menos un monómero u oligómero que no comprende una estructura central de policarbonato del componente c) es un monómero u oligómero monofuncional, bifuncional, trifuncional o multifuncional de acrilato, ácido acrílico o acrilamida.

Tintas conductoras

[0044] Las realizaciones que comprenden las tintas conductoras de la invención comprenden los componentes a) a e) enumerados anteriormente, y además contienen entre aproximadamente un 20 % en peso y aproximadamente un 90 % en peso de uno o más materiales conductores, como plata, cobre, cobre revestido de plata, oro, polvos bimetálicos, alótropos de carbono y óxidos metálicos.

[0045] En aquellas realizaciones en las que está presente un material conductor en la composición:

a) la resina de policarbonato, el componente a), está presente generalmente en una proporción de aproximadamente un 1-6 % en peso, por ejemplo de aproximadamente un 1,2 % a aproximadamente un 5 % en peso, en base al peso total de la composición;

b) los polímeros u oligómeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático, el componente b), generalmente están presentes en una proporción de aproximadamente un 2% a aproximadamente un 15% en peso, de aproximadamente un 3% a aproximadamente un 12% en peso, o de aproximadamente un 4% a aproximadamente un 10 % en peso, en base al peso total de la composición; y

c) el oligómero o monómero multifuncional etilénicamente insaturado que no comprende una estructura central de policarbonato, el componente c), generalmente está presente en una proporción de aproximadamente un 5 % a aproximadamente un 20%en peso, o de aproximadamente un 6% aaproximadamente un 15%en peso, en base al peso total de la composición.

Revestimientos y tintas dieléctricas

[0046]Las realizaciones que comprenden las tintas y revestimientos dieléctricos de la invención comprenden los componentes a) a e) enumerados anteriormente, pero no contienen un material conductor. Durante el desarrollo de la invención, se descubrió que los antioxidantes -por ejemplo, los antioxidantes de fenol impedido- confieren o mejoran las propiedades antimigración de la plata a las tintas dieléctricas, que presentan una resistencia TQ -por ejemplo, 1012 ohmios- bajo pruebas de vida acelerada a 85 °C y un 85 % de humedad a 20 V de polarización durante 1200 horas.

[0047]En aquellas realizaciones en las que un material conductor está ausente de la composición:

a) la resina de policarbonato, el componente a), generalmente está presente en una proporción de aproximadamente un 5-15 % en peso, por ejemplo de aproximadamente un 6 % a aproximadamente un 12 % en peso, o de aproximadamente un 6 % a aproximadamente un 10 % en peso, en base al peso total de la composición; b) los polímeros u oligómeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático, el componente b), generalmente están presentes en una proporción de aproximadamente un 12 % a aproximadamente un 50 % en peso, por ejemplo de aproximadamente un 15 % a aproximadamente un 40 % en peso, o de aproximadamente un 20 % a aproximadamente un 35 % en peso, en base al peso total de la composición; y

c) el oligómero o monómero multifuncional etilénicamente insaturado que no comprende una estructura central de policarbonato, el componente c), generalmente está presente en una proporción de aproximadamente un 20 % a aproximadamente un 60 % en peso, o de aproximadamente un 25 % a aproximadamente un 55 % en peso, o de aproximadamente un 30 % a aproximadamente un 52 % en peso, en base al peso total de la composición.

[0048]Además de los componentes a-c), cada una de las tintas de la presente invención comprende uno o más fotoiniciadores, lo cual es habitual en la mayoría de las composiciones curables mediante UV, y uno o más promotores de adherencia de metales del Grupo IV, por ejemplo promotores de adherencia de titanato orgánico, que no son habituales en las tintas curables mediante UV similares a las tintas termoformables de la presente invención.

[0049]Si bien se conocen diversas tintas conductoras curables mediante UV y diversas tintas y revestimientos dieléctricos, muchos de ellos no pueden usarse para las aplicaciones electrónicas impresas que incluyen un proceso de termoformado o moldeo por inyección debido a los estrictos requisitos de procesamiento y criterios de rendimiento.

[0050]Además, si bien los promotores de adherencia de metales del Grupo IV son bien conocidos en una variedad de composiciones, no se conocen en composiciones de revestimientos y tintas termoformables similares a las de la presente invención, en las que tanto la adherencia como la capacidad de estiramiento de una tinta son características importantes.

[0051]Se ha descubierto que los promotores de adherencia basados en metales, como los titanatos orgánicos, pueden usarse en combinación con los materiales fotocurables anteriores y una resina no activa mediante UV para crear una tinta o revestimiento curable mediante UV que combina una excelente termoformabilidad, flexibilidad y adherencia y una alta elongación, de manera que esta tinta, cuando se utiliza en un proceso de termoformado o moldeo por inyección, también presenta una excelente continuidad de tinta, lo que resulta crucial en los componentes y dispositivos eléctricos en los que es esencial una vía conductora ininterrumpida. Las composiciones también presentan una buena resistencia laminar (Q/sq) y resistividad eléctrica (Q/sq/mil) cuando se miden para composiciones conductoras, y una buena resistividad volumétrica a 500 V del orden de GQ-pm y un voltaje de ruptura dieléctrica del orden de KV/mm cuando se miden para composiciones dieléctricas.

[0052]En la presente invención, los polímeros, oligómeros y monómeros curables mediante UV seleccionados se combinan con una resina de policarbonato no reactiva, es decir, una resina de PC que es inerte durante el curado, a fin de mejorar las propiedades generales del material, como una alta termoformabilidad, una mejor resistencia a los impactos y una mayor resistencia al calor. También pueden estar presentes otras resinas inertes además de la resina de policarbonato no reactiva, pero normalmente no son necesarias.

[0053]Otras resinas conocidas en la técnica de este campo incluyen poliuretanos, ácido poliacrílico, copolímeros de ácido carboxílico, homopolímeros y copolímeros de poliésteres, acrilatos, metacrilatos, epoxis, resinas fenoxi, fenólicos, policetonas y similares.

[0054]La cantidad total de resina de policarbonato -o la mezcla de resina de policarbonato con una o más resinas adicionales- que puede estar presente en las composiciones de tinta conductora curable mediante UV y las composiciones de revestimiento y tinta dieléctrica que se han descrito es de entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 20 % en peso, en base al peso total de la composición.

[0055]Algunas resinas de policarbonato que resultan particularmente útiles en la presente invención incluyen polímeros de PC lineales con un Mw de aproximadamente 30000 g/mol a aproximadamente 50000 g/mol, por ejemplo de aproximadamente 35000 a aproximadamente 45 000 g/mol, y un punto de fusión de entre aproximadamente 310 °C y aproximadamente 350 °C, por ejemplo de aproximadamente 320 °C a aproximadamente 340 °C. Las resinas disponibles comercialmente que pueden usarse incluyen resinas de PC APEC de Covestro.

[0056]Los monómeros que son útiles para la invención incluyen acrilato de isobornilo, acrilato de fenoxietilo, acrilato de tetrahidrofurano, acrilato de (tetrahidro-2-furanil)metilo, N-vinilpirrolidona, N-vinilcaprolactama, acriloilmorfolina, metacrilato de hidroxietilo, acrilato de diciclopenteniloxietilo, (tetrahidro-2-furanil)metil éster, diacrilato de tripropilenglicol, diacrilato de 1,6-hexanodiol, diacrilato de neopentilglicol, acrilato de n-hexilo, acrilato de isooctilo, triacrilato de trimetilolpropano, triacrilato de pentaeritritol, acrilato de etoxi o propoxi trimetilolpropano, y combinaciones de los mismos. Pueden usarse uno o más monómeros del grupo anterior. Uno o más monómeros pueden ser acrilatos monofuncionales, acrilatos bifuncionales, acrilatos trifuncionales o acrilatos multifuncionales.

[0057]Las composiciones de la invención no contienen solventes, pero los monómeros cíclicos, como el acrilato de isobornilo, resultan útiles para reducir la viscosidad de las tintas y los revestimientos.

[0058]Los oligómeros curables mediante UV que son útiles para la invención incluyen acrilato de uretano, uretano alifático, acrilatos de poliéster, metacrilato de uretano, acrilatos de epoxi, acrilatos modificados con mercapto, y mezclas de los mismos. Los oligómeros anteriores pueden tener o no una estructura central de policarbonato aromático o alifático. Pueden usarse uno o más oligómeros del grupo anterior.

[0059]Los fotoiniciadores que son útiles para la invención incluyen óxidos de fósforo de acilo, benzofenonas y derivados de las mismas, alfa-aminocetona, alfa-hidroxicetonas, tioxantonas y sinergistas de aminas acriladas. Preferiblemente, el fotoiniciador es uno de los siguientes compuestos o una combinación de los mismos: 4,4'-isopropilidendifenol, óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, isopropiltioxantona, 1-hidroxi-ciclohexil-fenilcetona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenil-propanona, 2-bencil-2-(dimetilamino)-1-[4-(morfolinil)fenil)]-1-butanona, y combinaciones de los mismos. Pueden usarse uno o más iniciadores del grupo anterior.

[0060]Opcionalmente, en la formulación también se puede incluir un sinergista amínico. Los ejemplos adecuados incluyen -pero no se limitan a- los siguientes: aminas aromáticas, como 2-(dimetilamino)etilbenzoato; N-fenilglicina; ácido benzoico, 4-(dimetilamino)-, 1,1'-[(metilimino)di-2,1 -etanodiil] éster; y ésteres de alquilo simples de ácido 4-(N,N-dimetilamino)benzoico y otros isómeros posicionales de ésteres de ácido (N,N-dimetilamino)benzoico, siendo particularmente preferidos los ésteres de etilo, amilo, 2-butoxietilo y 2-etilhexilo; aminas alifáticas, como N-metildietanolamina, trietanolamina y tri-isopropanolamina; aminoacrilatos y acrilatos de poliéter modificados con amina, como EBECRYL 80, EBECRYL 81, EBECRYL 83, EBECRYL 85, EBECRYL 880, EBECRYL LEO 10551, EBECRYL LEO 10552, EBECRYL LEO 10553, EBECRYL 7100, EBECRYL P115 y EBECRYL P116, disponibles en ALLNEX; CN501, CN550, CN UVA421, CN3705, CN3715, CN3755, CN381 y CN386, todos ellos disponibles en Sartomer; GENOMER 5142, GENOMER 5161, GENOMER 5271 y GENOMER 5275, de RAHN; PHOTOMER 4771, PHOTOMER 4967, PHOTOMER 5006, PHOTOMER 4775, PHOTOMER 5662, PHOTOMER 5850, PHOTOMER 5930 y PHOTOMER 4250, todos ellos disponibles en IGM; LAROMER LR8996, LAROMER LR8869, LAROMER LR8889, LAROMER LR8997, LAROMER PO 83F, LAROMER PO 84F, LAROMER PO 94F, LAROMER PO 9067, LAROMER PO 9103, LAROMER PO 9106 y LAROMER PO77F, todos ellos disponibles en BASF; AGISYN 701, AGISYN 702, AGISYN 703, NeoRad P-81 y NeoRad P-85, todos ellos disponibles en DSM-AGI.

[0061]Los materiales conductores ejemplares que son útiles para la invención incluyen plata, cobre, una combinación de metales, como cobre revestido con plata, oro, polvos bimetálicos, grafito, grafeno, nanotubos de carbono u otros alótropos de carbono, otros metales u óxidos metálicos, u otros materiales conductores, como cobre revestido con plata, grafito, o carbono. Los ejemplos de morfología incluyen -pero no se limitan a- partículas esféricas, copos, varillas, dendríticas, alambres, nanopartículas o una combinación de estos.

[0062]Los titanatos orgánicos han demostrado ser promotores de adherencia del Grupo IV muy eficaces para la invención, incluidos los ésteres de alcoxititanio, los quelatos de titanio y los acilatos de titanio. Los compuestos útiles incluyen acetilacetonato de titanio, titanatos de alcoxi orgánicos, titanatos de monoalcoxi, titanatos de quelato de oxiacetato, titanatos de quelato de etileno A, b, titanatos quat, titanatos coordinados, titanatos de neoalcoxi, titanatos cicloheteroatómicos, fosfato de butil(dialquiloxi) (dibutoxifosforiloxi) titanio(trialquiloxi) titanio, titanato de tetra-n-butilo, complejo de titanio y acetoacetato de etilo, complejo de trietanolamina y titanio, bis(etilacetoacetato)bis(alcanolato) titanio, complejo de titanio y glicol alcanolamina, polititanato de n-butilo, complejo de titanio y acetoacetato de etilo, tris isooctadecanoato-O 2-propanolato de titanio IV, bis 2-metil-2-propenoato-O de titanio IV, isooctadecanoato-O 2-propanolato de titanio IV, 2-propanolato de titanio IV, tris(dodecil)bencenosulfanato-O, titanio IV 2-propanolato, tris(dioctil)fosfato-O, titanio IV, tris(2-metil)-2-propenoato-O, metoxidiglicolilato, titanio IV 2-propanolato, tris(dioctil)pirofosfato-O, titanio IV, tris(2-propenoato-O), metoxidiglicolilato-O, titanio IV 2-propanolato, tris(3,6-diaza)hexanolato, titanio IV bis[4-(2-fenil)2-propil-2]fenolato oxoetilendiolato, titanio IV bis(dioctil)pirofosfato-O, oxoetilendiolato, (aducto) (dioctil) (hidrógeno)fosfito, titanio IV oxoetilendiolato, tris(2-metil)-2-propenoato-O, titanio IV bis(butil, metil)pirofosfato-O, oxoetileno-diolato, (aducto) bis(dioctil)hidrógeno fosfito, titanio IV bis(dioctil)fosfato-O, etilendiolato, titanio IV bis(dioctil)pirofosfato-O, etilendiolato (aducto), bis(dioctil)hidrógeno fosfito, titanio IV bis(butil, metil)pirofosfato-O, etilenodiolato, (aducto), bis(dioctil)hidrogenofosfito, titanio IV bis(dioctil)pirofosfato-O, oxoetilendiolato (aducto), 2 moles de 2-N,N-dimetilamino-2-metilpropanol, titanio IV bis(butilmetil)pirofosfato-O (aducto), 2 moles de 2-N,N-dimetilamino-2-metilpropanol, titanio IV etilenodiolato, bis(dioctil)pirofosfato-O, sal de bis(trietil)amina, titanio IV etilenodiolato bis(dioctil)pirofosfato-O bis(dialquil)amino alquil-2-metilpropenoato, titanio IV bis(dioctil)pirofosfato-O etilenodiolato, (aducto) 2 moles de amina activa de acrilato-O, titanio IV bis(dioctil)pirofosfato-O etilendiolato, (aducto) 2 moles de 2 metilpropenoamido N amina activa, titanio IV bis(butil, metil)pirofosfato, etilendiolato, sal de bis(dialquil)amino alquil acrilato, titanio IV (bis-2-propenolatometil)-1-butanolato, bis(dioctil) pirofosfato-O (aducto) 3 moles de N,N-dimetilamino-alquil propenoamida, titanio IV tetrakis 2-propanolato, aducto de 2 moles de (dioctil)hidrogenofosfato, titanio IV tetrakis octanolato aducto de 2 moles de (ditridecil)hidrogenofosfito, titanio IV tetrakis(bis 2-propenolato metil)-1-butanolato aducto 2 moles de (di-tridecil)hidrogenofosfito, titanio IV 2,2(bis 2-propenolatometil)butanolato tris neodecanoato-O, titanio IV 2,2(bis 2-propenolatometil)butanolato, iris(dodecil)bencenosulfonato-O, titanio IV 2,2(bis 2-propenolatometil)butanolato, tris(dioctil)fosfato-O, titanio IV 2,2(bis 2-propenolatometil)butanolato, tris(dioctil)pirofosfato-O, tris(2-etilendiamino)etilato, titanio IV 2,2(bis 2-propenolatometil)butanolato, tris(3-amino)fenilato, titanio IV bis octanolato, ciclo(dioctil)pirofosfato-O, titanio IV bis ciclo(dioctil)pirofosfato-O, O, isopropoxi etil titanio bis(acetilacetonato), titanio diisopropóxido bis(acetilacetonato), isopropoxietoxititanio bis(acetilacetonato), y combinaciones de los mismos.

[0063]Los antioxidantes que son útiles para las composiciones dieléctricas de la invención incluyen tetrakis(3-(3,5-di-terbutil-4-hidroxifenil)propionato) de pentaeritritol, fosfito de tris(2,4-di-terbutilfenil), bis(3-terbutil-4-hidroxi-5-metilfenil)propionato de trietilenglicol, 2-metil-4,6-bis(octilsulfanilmetil)fenol, 1,2-bis(3,5-di-terbutil-4-hidroxihidrocinamoil)hidrazina, éster tiodi-2,1 -etanodiílico del ácido 3,5-bis(1,1-dimetiletil)-4-hidroxibencenopropanoico. Pueden usarse uno o más antioxidantes del grupo anterior.

[0064]Se pueden incluir aditivos en las tintas y composiciones de revestimiento a fin de mejorar diversas propiedades. Los aditivos ejemplares incluyen siliconas, estabilizadores de luz, agentes desgasificadores, ceras, promotores de flujo, antiespumantes, estabilizadores, surfactantes, dispersantes, plastificantes, aditivos reológicos, ceras, agentes niveladores, etc. Pueden usarse uno o más aditivos del grupo anterior.

[0065]Los ejemplos de compuestos aditivos específicos incluyen polidimetilsiloxano modificado con poliéter, polidimetilsiloxano funcional acrílico modificado con poliéter, polidimetilsiloxano modificado, polidimetilsiloxano modificado con poliéster funcional acrílico, polidimetilsiloxano funcional acrílico modificado con poliéter, polidimetilsiloxano modificado con poliéter, polidimetilsiloxano funcional multiacrílico modificado, y poliéter modificado sin silicona.

[0066]Opcionalmente, las tintas de la presente invención pueden contener rellenos, como talco, arcilla, sílice, nitruro de boro, mica, carbonato de calcio o pigmentos de color. Pueden usarse uno o más rellenos del grupo anterior. La cantidad total de relleno que puede estar presente en las composiciones de revestimiento y las tintas dieléctricas curables mediante UV que se han descrito puede ser de entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 30 % en peso, en base al peso total de la composición.

[0067]Al fabricar componentes electrónicos impresos, las tintas conductoras curables mediante UV y las tintas o revestimientos dieléctricos curables mediante UV que se han descrito pueden aplicarse en una o más capas. Por ejemplo, una composición de revestimiento o tinta dieléctrica curable mediante Uv o una tinta conductora curable mediante UV se pueden aplicar directamente al sustrato. Después se pueden aplicar capas adicionales de tintas conductoras curables mediante UV y de tintas o revestimientos dieléctricos curables mediante UV, a menudo en capas alternas, para proporcionar circuitos cruzados. Las capas de las tintas y revestimientos dieléctricos curables mediante UV que se han descrito pueden colocarse para aislar y proteger una o más capas de tintas conductoras curables mediante UV, con el fin de formar circuitos fiables para aplicaciones de electrónica impresa.

[0068]Los ejemplos de sustratos incluyen películas de plástico como PET, PEN, poliimida, policarbonato (PC) y poliuretano termoplástico (TPU). Para algunas aplicaciones de electrónica impresa se puede utilizar papel e incluso cuero o papeles sintéticos.

[0069]En un aspecto de la presente divulgación, los componentes eléctricos se fabrican mediante técnicas de impresión, como la serigrafía. La tinta se puede imprimir en máquinas de serigrafía manuales, semiautomáticas o totalmente automáticas. Pueden usarse rejillas de poliéster o acero inoxidable con un número de malla de 200-640 hilos/pulgada, dependiendo del grosor de película de tinta deseado. La tinta conductora curable mediante UV o la composición de revestimiento o tinta dieléctrica curable mediante UV se serigrafían y se curan mediante la exposición a la energía emitida por una lámpara UV.

[0070]Las tintas de la presente invención se pueden usar en cualquier proceso de termoformado o moldeo por inyección adecuado, y son útiles en una variedad de artículos y dispositivos producidos de este modo, incluyendo la decoración en molde, los dispositivos electrónicos en molde y los dispositivos estructurales moldeados por inyección.

[0071]Por ejemplo, las tintas y los revestimientos de la presente invención se utilizan para proporcionar circuitos electrónicos termoformables de partes funcionales de dispositivos electrónicos en molde. En un proceso, el circuito se imprime -preferiblemente utilizando un patrón en una pantalla-, la tinta se cura sobre el sustrato y, posteriormente, se termoforma en una estructura tridimensional, de manera que todo el circuito está intacto y es conductor. El circuito permanece intacto y conductor sobre el sustrato tras el moldeo por inyección, allá donde la resina plástica fundida se ha inyectado en el molde y fluye lejos del sustrato bajo el calor y la presión. Los ejemplos de aplicaciones para el termoformado incluyen los interruptores capacitivos moldeados, las partes interiores de los automóviles (como los paneles de instrumentos), los paneles de control de los electrodomésticos, las molduras y las molduras de visualización. Las tintas de la presente invención también se pueden usar en dispositivos electrónicos de tipo no termoformado, incluyendo las antenas de identificación por radiofrecuencia (RFID), las placas de circuito impreso, los componentes de las tarjetas inteligentes (tarjetas con chip sin contacto), las etiquetas inteligentes, la electrónica impresa, los materiales antiinterferencias electromagnéticas (EMI) y los materiales antielectrostáticos.

EJEMPLOS

[0072]La invención se describe con mayor detalle -y los principios de la presente divulgación se demuestran más claramente- mediante los siguientes ejemplos no limitativos, incluidas las composiciones y los artículos impresos, que ilustran con más detalle la invención, y que no pretenden limitar el alcance de la misma.

[0073]Se prepararon diversastintas conductoras curables mediante UVde acuerdo con las formulaciones que se muestran en la Tabla 1.

[0074]Los ejemplos 1 a 4 son las tintas conductoras termoformables curables mediante UV de la invención fabricadas de acuerdo con la presente invención. Los ejemplos 7 y 8 son ejemplos comparativos de otras tintas conductoras termoformables curables mediante UV.

[0075]Se prepararon diversastintas y revestimientos dieléctricos curables mediante UVde acuerdo con las formulaciones que se muestran en la Tabla 2. Los ejemplos 5 y 6 son las tintas o revestimientos dieléctricos termoformables curables mediante UV de la invención fabricados de acuerdo con la presente invención. Los ejemplos 9 y 10 son ejemplos comparativos de otras tintas o revestimientos dieléctricos termoformables curables mediante UV.

[0076]Las muestras se sometieron a un termoformado al vacío y se midieron las propiedades antes y después de termoformar las muestras.

Métodos de prueba

[0077]Las tintas impresas se termoformaron usando una máquina de termoformado (una máquina de termoformado al vacío o una máquina de termoformado a presión) para termoformar la lámina de policarbonato impresa en una estructura de forma tridimensional, utilizando para ello una máquina de termoformado al vacío de sobremesa/permanente 508DT/FS. La muestra se calentó hasta su punto de ablandamiento y después se conformó sobre un molde con formas específicas. Después de enfriarse, el plástico moldeado se recortó para obtener la pieza terminada.

Resistencia laminar (Q/sq)

[0078]La resistencia laminar se midió con un multímetro digital Fluke modelo 289 usando una serigrafía -curada mediante UV- de la tinta sobre un sustrato de policarbonato. Para medir la resistencia, se colocaron sondas en ambos<extremos de cada resistor de meandro de>600<unidades cuadradas y el valor de la resistencia se mostró en el>multímetro. Para obtener el valor de la resistencia en ohmios por cuadrado (Q/sq), la resistencia medida (Q) se dividió por el área de superficie de 600 unidades cuadradas.

Resistividad eléctrica (Q/sq/mil)

[0079]La resistividad eléctrica se determinó midiendo el grosor de la impresión con un medidor de rugosidad superficial Mitutoyo SJ-400 (Proflometer), y dividiendo posteriormente la resistencia laminar medida (Q/sq) por el grosor de la impresión en milésimas de pulgada.

Porcentaje de elongación

[0080]Una vez finalizado el proceso de termoformado, se midieron las dimensiones finales de la pieza formada, incluida su longitud o cualquier otra dimensión relevante. El porcentaje (%) de elongación se calculó usando la siguiente fórmula: Porcentaje de elongación = ((Longitud final - Longitud inicial) / Longitud inicial) x 100.

[0081]Se puede usar una cinta métrica flexible o sistemas ópticos de medición para medir una superficie curva. En muchos casos, se imprime un patrón cuadriculado sobre un sustrato y pueden usarse la cinta métrica o los sistemas ópticos de medición para medir la deformación del patrón cuadriculado y determinar la longitud de los objetos termoformados curvos.

Voltaje de ruptura

[0082]El voltaje de ruptura se midió de acuerdo con ASTM D149, un método de prueba estándar diseñado para determinar el voltaje de ruptura para capas dieléctricas. Se colocó una muestra de prueba entre electrodos y el voltaje se incrementó 500 V por segundo hasta que se produjo la ruptura. La resistencia al voltaje de ruptura se obtiene dividiendo el voltaje de ruptura por el grosor de la capa dieléctrica.

Resistividad volumétrica

[0083]La resistividad volumétrica se midió de acuerdo con el método de prueba de resistencia o conductancia de materiales aislantes de la norma ASTM-D-257 D-C, que está diseñado para determinar la resistividad volumétrica de capas dieléctricas. La muestra de prueba se colocó entre electrodos, se aplicó un voltaje de 500 V a través de los electrodos y se registró el correspondiente flujo de corriente a través de la muestra de tinta dieléctrica durante una duración específica de 60 segundos. La resistencia de la muestra se calculó usando la Ley de Ohm, que establece que la resistencia es igual al voltaje dividido por la corriente. La resistividad volumétrica del material se calculó usando la medición de la resistencia y la geometría de la muestra (grosor de las impresiones y área efectiva del electrodo). La resistividad volumétrica se obtuvo multiplicando la resistencia por el área efectiva del electrodo y dividiendo por el grosor de la capa dieléctrica.

Migración electroquímica de la plata

[0084]La resistencia a la migración electroquímica de la plata se midió de acuerdo con ASTM F1996 - 06 (a 85 °C, cámara con un 85 % de humedad relativa y una polarización de 20 V durante 1200 horas). La prueba de resistencia a la migración (O, a un 85 %/85 °C, polarización de 20 V durante 1200 horas) comprendió la aplicación y el curado de una capa de tinta dieléctrica curable mediante UV sobre trazas de plata utilizando serigrafía. La muestra impresa se colocó en una cámara ambiental ajustada a una temperatura de 85 °C y una humedad relativa del 85 % y se conectó una fuente de alimentación a la muestra, asegurando que se mantuviera una polarización constante de 20 V a lo largo de las trazas de plata. Después de un período de prueba de 1200 horas en las condiciones ambientales especificadas, los valores de resistencia a la migración se determinaron usando un megóhmetro M1501M.

Muestras de tinta conductora

[0085]Las tintas conductoras curables por UV se serigrafiaron utilizando un patrón de 50-600 resistores cuadrados y una malla de 325 a 400. Las tintas se imprimieron con un grosor de 25 a 35 pm, dependiendo del tipo de malla utilizado. Las tintas conductoras se curaron usando una o más pasadas a través de una unidad de curado mediante radiación UV con una exposición total de aproximadamente 600 a 2400 mJ/m2, o bien se curaron usando una pasada de radiación UV y después un curado térmico durante 1 min a 120°C. La resistencia -en ohmios- de los resistores impresos se midió antes y después del termoformado usando un multímetro digital Fluke modelo 289 de dos sondas. Antes del termoformado, la resistencia laminar se indicó en unidades de ohmios por cuadrado de resistores. La longitud de los resistores impresos se midió después del termoformado para determinar el porcentaje (%) de elongación. Después del termoformado, la resistencia laminar se indicó en ohmios por cuadrado.

Muestras de revestimientos y tintas dieléctricos

[0086]Las tintas dieléctricas curables mediante UV se imprimieron como un patrón sólido de área de cobertura total y se curaron mediante UV usando una sola pasada o dos o más pasadas a través de la unidad de curado por UV para una exposición total de aproximadamente 600 a 1300 mJ/cm2. Tanto las tintas conductoras como las tintas dieléctricas se curaron de tal manera que presentaran un curado adecuado (por ejemplo, resistencia a la prueba de la cinta, resistencia a la torsión del pulgar y/o resistencia al rayado con la uña del pulgar) a fin de evitar una posible delaminación durante la posterior estratificación en capas. Normalmente, las tintas conductoras y dieléctricas de la presente invención se curan utilizando lámparas de vapor de mercurio tradicionales. De manera alternativa, sería posible realizar el curado usando fuentes de luz LED (normalmente de 365 nm-405 nm, como bien sabrán los expertos en la materia). En una realización opcional, podría usarse un curado térmico en combinación con el curado mediante UV.

[0087]Para evaluar las propiedades de aislamiento eléctrico de los dieléctricos curables mediante UV, se midió el voltaje de ruptura de acuerdo con ASTM D149, y se midió la resistividad volumétrica después de aplicar 500 voltios de corriente continua a la muestra durante 60 5, -0 segundos, de acuerdo con el método de prueba IPC-TM-650. La resistencia a la migración electroquímica de la plata se midió de acuerdo con ASTM F1996 - 06 (a 85 °C, cámara con una humedad relativa del 85 % y una polarización de 20 V durante 1200 horas). La prueba de vida acelerada a 85 °C/con un 85 % de humedad relativa ayuda a identificar los fallos eléctricos causados por la migración electroquímica de la plata que pueden producirse debido a la exposición a condiciones húmedas durante la operación.

[0088]La relación entre 'la diferencia entre la longitud final y la longitud original' y la longitud original en sí se conoce como porcentaje de elongación. El grado de termoformabilidad se calificó como "excelente" si el porcentaje de elongación era superior al 100 % sin agrietamiento y/o pérdida de la conductividad hasta el punto de romper el circuito. El grado de termoformabilidad se calificó como "bueno" si el agrietamiento o la pérdida de conductividad hasta el punto de romper el circuito estaban presentes con una elongación del 50%-100%. El grado de termoformabilidad se calificó como "malo" si el agrietamiento o la pérdida de conductividad hasta el punto de romper el circuito estaban presentes con una elongación inferior al 50 %.

[0089]En la Tabla 1 pueden hallarse los resultados de las pruebas para las tintas conductoras. En la Tabla 2 pueden hallarse los resultados de las pruebas para las tintas y los revestimientos dieléctricos.

Tabla 1.TINTAS CONDUCTORAS - Formulaciones y propiedades de rendimiento

(continuación)

Tabla 2.TINTAS DIELÉCTRICAS - Formulaciones y propiedades de rendimiento

(continuación)

1Se midió la resistividad volumétrica para demostrar la idoneidad del uso de las composiciones dieléctricas de la presente invención.

2Se midió la ruptura dieléctrica para demostrar la idoneidad del uso de las composiciones dieléctricas de la presente invención.

[0090] Los ejemplos 1-4 muestran diversas tintas conductoras curables mediante UV basadas en resina de policarbonato y un oligómero o polímero acrilado que tiene una estructura central de policarbonato aromático o alifático. Estas tintas conductoras curables mediante UV contienen una variedad de materiales conductores y presentan tamaños de partículas con una baja resistencia laminar y una termoformabilidad de buena a excelente.

[0091] Los ejemplos 5-6 muestran diversos revestimientos o tintas dieléctricos curables mediante UV basados en resina de policarbonato y un oligómero o polímero acrilado que tiene una estructura central de policarbonato aromático o alifático. Estas tintas dieléctricas curables mediante UV contienen una variedad de aditivos y antioxidantes con un aislamiento y una termoformabilidad excelentes. Obsérvese que el Ejemplo 5 contiene un 29,27% del antioxidante tetrakis(3-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil)propionato) de pentaeritritol, que confiere propiedades antimigración de la plata y presenta una resistencia TQ con un método de prueba de vida acelerada a 85 °C y un 85 % de humedad a 20 V de polarización durante 1200 horas.

[0092] Los Ejemplos 7-8 son tintas conductoras comparativas que muestran una resistencia laminar inestable y una termoformabilidad deficiente.

[0093] Los Ejemplos 9-10 son tintas dieléctricas comparativas que muestran una baja resistencia a la migración y una termoformabilidad deficiente.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una composición de tinta termoformable curable mediante UV, que comprende:

a) entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 20 % en peso de resina de policarbonato; b) entre aproximadamente un 2 % en peso y aproximadamente un 50 % en peso de uno o más oligómeros o polímeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático, en base al peso total de la composición;

c) entre aproximadamente un 5 % en peso y aproximadamente un 60 % en peso de uno o más oligómeros o monómeros monofuncionales, bifuncionales, trifuncionales o multifuncionales de acrilato, ácido acrílico o acrilamida, en donde el monómero u oligómero no comprende una estructura central de policarbonato, en base al peso total de la composición;

d) entre aproximadamente un 0,5 % en peso y aproximadamente un 15 % en peso de uno o más fotoiniciadores, en base al peso total de la composición; y

e) entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 5 % en peso de uno o más promotores de adherencia de titanato orgánico, en base al peso total de la composición.

2. La composición de tinta termoformable de la reivindicación 1, en donde al menos un monómero u oligómero que no comprende una estructura central de policarbonato del componente c) es un monómero u oligómero monofuncional, bifuncional, trifuncional o multifuncional de acrilato, ácido acrílico o acrilamida.

3. La composición de tinta termoformable de la reivindicación 1 o 2, en donde los uno o más oligómeros o polímeros acrilados que tienen una estructura central de policarbonato aromático o alifático, b), comprenden un oligómero o polímero de uretano acrilado que tiene una estructura central de policarbonato aromático o alifático.

4. La composición de tinta termoformable de la reivindicación 1,2 o 3, que además comprende entre aproximadamente un 20 % en peso y aproximadamente un 90 % en peso de uno o más materiales conductores, en base al peso total de la composición; en donde opcionalmente:

(i) los uno o más materiales conductores se seleccionan de un grupo que incluye plata, cobre, cobre revestido de plata, oro, polvos bimetálicos, alótropos de carbono, óxidos metálicos y combinaciones de los mismos; de manera que, opcionalmente, los alótropos de carbono comprenden grafito, grafeno o nanotubos de carbono; y/o (ii) los uno o más materiales conductores presentan una morfología seleccionada de entre un grupo que incluye partículas esféricas, copos, varillas, dendríticas, alambres, nanopartículas o una combinación de los mismos.

5. La composición de tinta termoformable de la reivindicación 1,2 o 3, que además comprende entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 40 % en peso de uno o más antioxidantes.

6. La composición de tinta termoformable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los uno o más promotores de adherencia de titanato orgánico se seleccionan de entre un grupo que incluye ésteres de alcoxititanio, quelatos de titanio y acilatos de titanio.

7. La composición de tinta termoformable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 5 % en peso de uno o más aditivos seleccionados de entre estabilizadores de luz, agentes desgasificadores, ceras, promotores de flujo, antiespumantes, estabilizadores, surfactantes, dispersantes, plastificantes, aditivos reológicos, ceras y agentes niveladores, en base al peso total de la composición;

de manera que, opcionalmente, los uno o más aditivos se seleccionan de entre un grupo que incluye polidimetilsiloxano modificado con poliéter, polidimetilsiloxano con funcionalidad acrílica modificado con poliéter, polidimetilsiloxano modificado, polidimetilsiloxano modificado con poliéster con funcionalidad acrílica, polidimetilsiloxano con funcionalidad acrílica modificado con poliéter, polidimetilsiloxano modificado con poliéter, polidimetilsiloxano modificado con funcionalidad multiacrílica, y poliéter modificado sin silicona.

8. La composición termoformable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, de manera que los uno o más fotoiniciadores se seleccionan de entre un grupo que incluye óxidos de fósforo de acilo, benzofenonas y derivados de las mismas, alfa-aminocetona, alfahidroxicetonas y tioxantonas;

en donde, opcionalmente, los uno o más fotoiniciadores comprenden óxido de difenil(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, óxido de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina, isopropiltioxantona, 1-hidroxi-ciclohexil-fenilcetona, 2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropanona y 2-bencil-2-(dimetilamino)-1-[4-(morfolinil)fenil)]-1-butanona, y combinaciones de los mismos.

9. La composición termoformable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un sinergista de amina;

en donde, opcionalmente, el sinergista de amina está acrilado.

10. La composición termoformable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, de manera que la composición es adecuada para aplicarse sobre un sustrato mediante serigrafía, flexografía, huecograbado e impresión digital.

11. La composición termoformable de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende uno o más colorantes y/o entre aproximadamente un 0,1 % en peso y aproximadamente un 30 % en peso de uno o más rellenos, en base al peso total de la composición;

en donde, opcionalmente, los uno o más rellenos se seleccionan de entre un grupo que incluye talco, arcilla, sílice, nitruro de boro, mica, carbonato de calcio y combinaciones de los mismos.

12. Un proceso para preparar un artículo termoformado, que incluye imprimir sobre un sustrato la composición de cualquiera de las reivindicaciones anteriores; curar la composición; y, posteriormente, termoformar el sustrato impreso y curado.

13. El proceso de la reivindicación 12, en donde el curado comprende un curado mediante UV, un curado mediante UV-LED, o una combinación de un curado térmico con un curado mediante UV o un curado mediante UV-LED.

14. Un artículo impreso que comprende la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.

15. El artículo impreso de la reivindicación 14:

(i) que es un artículo termoformado; y/o

(ii) que es un componente electrónico o un dispositivo electrónico terminado; y/o

(iii) que además comprende una o más tintas gráficas adicionales.