DE60018378T2

DE60018378T2 - Druckempfindliche, leitfähige Tintenzusammensetzung

Info

Publication number: DE60018378T2
Application number: DE2000618378
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Yamatokouriyama Ueda; Toshikazu Yamatokouriyama Ooue
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2020-12-29
Also published as: HK1037662A1; EP1116754B1; US6555024B2; EP1484771B1; DE60018378D1; DE60027485T2; EP1484771A1; JP3787717B2; JP2001184944A; EP1116754A3; HK1071228A1; EP1116754A2; DE60027485D1; US20010015423A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung, die für druckempfindliche Sensoren und dergleichen, welche beispielsweise Druck und/oder dessen Verteilung messen, eingesetzt werden kann.
Für druckempfindliche Sensoren und dergleichen ist bisher eine herkömmliche druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung verwendet worden, die ein Druckfarbenbindemittel anwendet, worin ein thermoplastisches Harz mittels Erhitzen in einem hochsiedenden Lösungsmittel gelöst wird.
Ein Beispiel des druckempfindlichen Sensors 1 wird in einer in den 2 und 3 dargestellten Form verwendet. Der druckempfindliche Sensor 1 umfasst auf einer Seite ein Blechsubstrat 4, worauf in vorbestimmten Abständen Zeilenelektroden 2 gedruckt sind, wobei eine druckempfindliche leitfähige Druckfarbe 3 aufgebracht wird, um die Zeilenelektroden 2 zu umgeben. Auf der anderen Seite sind auf einem Blechsubstrat 7 Spaltenelektroden 5 im rechten Winkel zu den Zeilenelektroden 2 gedruckt. Eine druckempfindliche Druckfarbe 6 ist aufgebracht, um die Spaltenelektroden 5 zu umgeben.
Die Oberflächen der jeweiligen druckempfindlichen leitfähigen Druckfarbenschichten sind einander gegenüberliegend.
Bei herkömmlichen druckempfindlichen leitfähigen Druckfarbenzusammensetzungen ergibt sich jedoch bei hohen Temperaturen die Schwierigkeit, die gewünschten Druckempfindlichkeitseigenschaften aufrechtzuerhalten.
Deshalb ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung bereitzustellen, die ihre Druckempfindlichkeitseigenschaften bei hohen Temperaturen beibehalten kann.
Um dieses Ziel zu erreichen, wurden in vorliegender Erfindung nachstehende technische Maßnahmen ergriffen.
(1) Die erfindungsgemäße druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung umfasst ein thermoplastisches Harz, einen leitfähigen Füllstoff und einen Härter, der das thermoplastische Harz teilweise vernetzt, worin das thermoplastische Harz ein, wie nachstehend in Abschnitt (4) dargestellt, ein Polyhydroxyether ist.
In der vorliegenden Erfindung wird das thermoplastische Harz mittels Härter teilweise vernetzt, um ein Duroplast zu bilden, damit die Glastemperatur verbessert werden kann.
(2) Das thermoplastische Harz ist ein Polyhydroxyether. Dieses stellt eine Etherbindung statt einer Esterbindung bereit, die eine schlechtere Hydrolysierbarkeit aufweisen, womit eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständigkeit erzielt wird.
(3) Die erfindungsgemäße druckempfindliche leitfähige. Druckfarbenzusammensetzung kann auch einen nichtleitenden Füllstoff aufweisen.
(4) Das Polyhydroxyether weist die Struktur der nachstehenden allgemeinen Formel auf (aus Tetrabrombisphenol A und Epichlorhydrin synthetisiert):
worin n etwa 1 bis etwa 500, vorzugsweise etwa 50 bis etwa 250, noch bevorzugter etwa 80 bis etwa 150, ist.
Diese Struktur verbessert die Hitzebeständigkeit bei gleichbleibender Flexibilität auf vorteilhafte Weise und verleiht Flammhemmung.
(5) Der Härter kann ein oder mehrere aus der aus TDI (Tolylendiisocyanat), IPDI (Isophorondiisocyanat), HDI (Hexamethylendiisocyanat) und XDI (Xylylendiisocyanat) bestehenden Gruppe ausgewählte Isocyanate sein. Diese Härter verbessern die Hitzebeständigkeit auf vorteilhafte Weise.
(6) Der Härter kann ein oder mehrere aus der aus Isocyanaten vom Biuret-Typ, Addukt-Typ und Isocyanurat-Typ von TDI (Tolylendiisocyanat), IPDI (Isophorondiisocyanat), HDI (Hexamethylendiisocyanat) und XDI (Xylylendiisocyanat) be stehenden Gruppe ausgewählte Polyisocyanate sein. Diese Härter verbessern die Beständigkeit und stellen (bezüglich Toxizität) eine einfache Handhabung bei der Herstellung bereit.
(7) Der Härter kann als Blockiermittel eine oder mehrere aus der aus Methylethylketon, ε-Caprolacton, Ethylacetacetat und Phenol bestehenden Gruppe ausgewählte aktive Wasserstoffverbindungen enthalten. Diese Blockiermittel verleihen auf vorteilhafte Weise eine längere Topfzeit (Lagerbeständigkeit).
(8) Die Zusammensetzung kann so gemischt sein, dass das Verhältnis zwischen (NCO/OH) von NCO im Isocyanathärter zu OH im Polyhydroxyether im Bereich von etwa 0,2 bis 2,0 liegen kann. Dieses Verhältnis ermöglicht eine geeignete Vernetzungsreaktionsgeschwindigkeit.
(9) Der leitfähige Füllstoff kann ein leitfähiger Ruß mit einer entwickelten Struktur mit einer DBP-Ölabsorption von etwa 200 bis 480 ml/100 g sein. Dies verleiht der Zusammensetzung eine stabile Leitfähigkeit.
(10) Ein nichtleitfähiger Füllstoff, der als eine Ausführungsform verwendet werden kann, ist gegebenenfalls ultrafeines Siliciumdioxid mit einem Primärteilchendurchmesser von etwa 7 bis 40 nm. Dies verbessert die Dispergierbarkeit des Rußes sowie die Druckbarkeit der Zusammensetzung.
(11) Im erfindungsgemäßen druckempfindlichen Sensor kommt die oben beschriebene druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung zum Einsatz.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden im Folgenden erfindungsgemäße praktische Beispiele beschrieben, worin:
1 die Temperaturstabilität der Druckempfindlichkeitseigenschaften verschiedener Proben des erfindungsgemäßen druckempfindlichen Sensors, verglichen mit dem Vergleichsbeispiel, darstellt;
2 eine Vorderansicht der Struktur eines druckempfindlichen Sensors darstellt; und
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Struktur von Zeilenelektroden und der um die Zeilenelektroden aufgebrachten druckempfindlichen leitfähigen Druckfarbe im druckempfindlichen Sensor aus 2 darstellt.
Die druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung der bevorzugten Ausführungsform zur Durchführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein thermoplastisches Harz und einen leitfähigen Füllstoff. Dem thermoplastischen Harz wird ein Härter zugesetzt, der teilweise Vernetzungsreaktionen hervorrufen kann.
(Beispiel 1)
Zu 21,1 Gewichtsteilen Phenoxyharz (Phenototo YPB43, hergestellt von Toto Kasei Co., Ltd.) mit der Struktur der nachstehend angeführten allgemeinen Formel (n ist wie im Vorangegangen definiert), 2,8 Gewichtsteilen Ruß (Furnace Black 3950B, hergestellt von Lion Corporation) und 4,3 Gewichtsteilen Siliciumdioxidteilchen (Aerosil R812, hergestellt von Nippon Aerosil Co., Ltd.) wurden 49,0 Gewichtsteile Lösungsmittel (Butylcellosolveacetat) zugesetzt. Diese Materialien wurden zuvor vermischt und dann ausreichend in einer Walzenmühle geknetet.
Die DBP-Ölabsorption des Rußes betrug 310 ml/100 g und der Primärteilchendurchmesser des Siliciumdioxids 7 nm.
Dem oben erhaltenen gekneteten Material wurden als Härter 22,9 Gewichtsteile Polyisocyanat vom Blocktyp (Duranate MF-K60X, hergestellt von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.) zugesetzt und mit einem Rührwerk ausreichend gerührt. Das resultierende geknetete Material wurde als Druckmaterial mittels einer Siebdruckeinrichtung auf einem Polyimidfilm aufgebracht, vorläufig in einem Ofen 4 Minuten lang bei 100 °C gehärtet und anschließend 4 weitere Minuten lang bei 145 °C fest gehärtet, um eine Probe eines druckempfindlichen Sensors herzustellen.
(Vergleichsbeispiel)
Zu 25 Gewichtsteilen Polyesterharz (Vylon RV200, hergestellt von Toyobo Co., Ltd.) wurden 1,4 Gewichtsteile des gleichen Rußes wie aus Beispiel 1 und 5,6 Gewichtsteile der gleichen Siliciumdioxidteilchen wie aus Beispiel 1 zugesetzt, wonach diesem Gemisch weitere 68 Gewichtsteile Lösungsmittel (ein Lösungsmittelsgemisch aus 2-Ethoxyethylacetat und γ-Butyrolacton) zugesetzt wurden. Diese Materialien wurden vorläufig gemischt und in einer Walzenmühle geknetet, um auf gleiche Art und Weise wie in den Beispielen eine Probe eines druckempfindlichen Sensors herzustellen.
(Bewertungstest)
Die Proben des druckempfindlichen Sensors wurden jeweils in einer in ein thermostatisches Bad und Humidistatbad montierte Drucktestmaschine unter Druck gesetzt und die Druckempfindlichkeitseigenschaften gemessen. Die Temperaturen waren auf 25 °C, 45 °C, 65 °C und 95 °C eingestellt, und auf die Proben wurde ein Druck von 0,5 kp/cm² angelegt.
Wie aus dem Diagramm in 1 hervorgeht veränderte sich der Widerstand der Probe aus Beispiel 1 bei Temperaturen von 25 bis 95 °C kaum, während der Widerstand der Probe aus dem Vergleichsbeispiel bei Temperaturen über 65 °C stark abnahm.
Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der jeweiligen Sensorproben wurde untersucht, indem deren Druckempfindlichkeitseigenschaften (bei 25 °C) gemessen wurden, nachdem diese 1.000 Stunden lang bei 85 °C und einer relativen Feuchte von 85 % stehen gelassen worden waren. Die Probe aus Beispiel 1 behielt ihre Druckempfindlichkeit bei, während die Probe aus dem Vergleichsbeispiel unter druckfreien Bedingungen eine starke Verminderung des Widerstands aufwies und bei Wiederanlegung des Drucks keine Widerstandsveränderungen auftraten.
Wie oben erläutert verbessert die vorliegende Erfindung die Glastemperatur und stellt eine druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung bereit, die ihre Druckempfindlickeitseigenschaften sogar in einer Atmosphäre mit hohen Temperaturen beibehalten kann, bei der herkömmliche Zusammensetzungen scheitern.

Claims

Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung, umfassend ein thermoplastisches Harz, einen leitfähigen Füllstoff und einen Härter, der das thermoplastische Harz teilweise vernetzt, worin das thermoplastische Harz ein Polyhydroxyether mit der folgenden Formel ist:
worin n 1 bis etwa 500 ist.
Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Härter ein oder mehrere aus TDI (Tolylendiisocyanat), IPDI (Isophorondiisocyanat), HDI (Hexamethylendiisocyanat) und XDI (Xylylendiisocyanat) ausgewählte Isocyanate ist.
Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Härter ein oder mehrere aus Isocyanaten vom Biuret-Typ, Addukt-Typ und Isocyanurat-Typ von TDI (Tolylendiisocyanat), IPDI (Isophorondiisocyanat), HDI (Hexamethylendiisocyanat) und XDI (Xylylendiisocyanat) ausgewählte Polyisocyanate ist.
Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 3, worin der Härter ein Blockiermittel enthält, das eine oder mehrere aus Methylethylketon, ε-Caprolacton, Ethylacetacetat und Phenol ausgewählte aktive Wasserstoffverbindungen umfasst.
Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach Anspruch 1, worin der Härter ein Isocyanat-Härter ist und das Verhältnis zwischen NCO/OH des Isocyanats im Härter und Hydroxy im Polyhydroxyether im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 2,0 liegt.
Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der leitfähige Füllstoff leitfähiger Ruß mit einer entwickelten Struktur mit einer DBP-Ölabsorption von etwa 200 bis etwa 480 ml/100 g ist.
Druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die einen nichtleitfähigen Füllstoff umfasst, der ultrafeines Siliciumdioxid mit einem Primärteilchendurchmesser von 7 bis 40 nm ist.
Druckempfindlicher Sensor, umfassend die druckempfindliche leitfähige Druckfarbenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7.