Brevet FR3090002A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Encre à base de nanoparticules d'argent [0001] La présente invention a pour objet des formulations d'encre à base de nanoparticules d'argent. En particulier, la présente invention concerne des formulations d'encre à base de nanoparticules d'argent, les dites encres étant stables, à conductivité améliorée et particulièrement adaptée à la technologie d'impression sans contact de type jet d'encre [0002] Des encres similaires ont déjà été décrites par la Demanderesse dans sa demande de brevet W02016184979 (Al) publiée le 24 novembre 2016. [0003] Plus particulièrement, la présente invention concerne des formulations d'encre à base de nanoparticules (l'argent, les dites encres étant caractérisées par un ensemble de propriétés améliorées parmi lesquelles nous citerons à titre illustratif : [0004] Une stabilité supérieure, et/ou [0005] Une tension de surface améliorée, et/ou [0006] Un meilleur recuit (homogénéité du dépôt), et/ou [0007] Une absence de génération de bulles/mousses lors de l'impression, et/ou [0008] Une excellente conductivité après séchage à température ambiante. [0009] Plus particulièrement, la présente invention se rapporte au domaine des encres à base de nanoparticules conductrices adaptées à la fois à la technologie d'impression sans contact de type jet d'encre ainsi qu'au slot die, spray, blade coating, la tampographie, la flexographie et/ou la gravure. [0010] Les encres à base de nanoparticules conductrices selon la présente invention peuvent être imprimées sur tous types de supports. On citera à titre d'exemple les supports suivants : polymères et dérivés de polymères, matériaux composites, matériaux organiques, et/ou matériaux inorganiques ; en particulier le papier. [0011] Les encres à base de nanoparticules conductrices selon la présente invention présentent de nombreux avantages parmi lesquels nous citerons à titre d'exemples non limitatifs : [0012] une stabilité dans le temps supérieure aux encres actuelles ; [0013] une tension de surface améliorée ; [0014] une non-toxicité des solvants et des nanoparticules ; [0015] une conservation des propriétés intrinsèques des nanoparticules ; et, en particulier, [0016] une conductivité améliorée pour des températures de recuit généralement comprises entre 120°C et 300°C ; et/ou [0017] une excellente conductivité après séchage à température ambiante. [0018] La présente invention se rapporte également à une méthode de préparation améliorée des dites encres ; enfin, la présente invention se rapporte aussi à l'utilisation des dites encres dans le domaine de l'impression sans contact de type jet d'encre, du slot die, 2 spray, Made coating, la tampographic, la flexographie et/ou de la gravure. [0019] A la vue de la littérature de ces dernières années, les nanocristaux colloïdaux conducteurs ont reçu beaucoup d'attention grâce à leurs nouvelles propriétés optoélectroniques, photovoltaïques et catalytiques. Cela les rend particulièrement intéressants pour de futures applications dans le domaine de la nanoélectronique, des cellules solaires, des capteurs et du biomédical. [0020] Le développement de nanoparticules conductrices permet de recourir à de nouvelles mises en oeuvre et d'entrevoir une multitude de nouvelles applications. Les nanoparticules possèdent un rapport surface! volume très important et la substitution de leur surface par des tensioactifs entraîne le changement de certaines propriétés, notamment optiques, et la possibilité de les disperser. [0021] Leurs faibles dimensions peuvent amener dans certains cas des effets de confinement quantique. Le terme de nanoparticules est employé lorsqu'au moins une des dimensions de la particule est inférieure ou égale à 250 mn. Les nanoparticules peuvent être des billes (de 1 à 250 nm), des bâtonnets (L (nanoparticules d'argent) dans une teneur comprise entre 15% et 25% en poids, [0087] un composé « c » (alcool monohydrique aliphatique, alcool terpénique, et polyol et/ ou dérivé de polyol) dans une teneur comprise entre 60% et 80% en poids, [0088] un composé « W» (eau) dans une teneur comprise entre 4% et 10% en poids et [0089] un composé « p» (promoteur d'adhésion) dans une teneur comprise entre 0,1 et 5 % en poids. [0090] Ainsi, selon la présente invention, la somme des composés «a », «e », et « W» constitue au moins 80% en poids de la composition d'encre. Selon une variante particulière de la présente invention, la somme des composés « a », REVENDICATIONS[Revendication 1] 1. Composition d'encre comprenant 1. un composé « a » consistant en des nanoparticulcs d'argent, 2. un composé «e » consistant en un mélange de solvants, ct 3. un composé « W » consistant en de l'eau, caractérisée en ce que A. le composé « a » constitue au moins 10% en poids de la composition d'encre, B. le composé « e » constitue au moins 55% en poids de la composition d'encre et consiste en B.1. au moins un alcool monohydrique aliphatique, et B.2. au moins un alcool terpénique, et B.3. au moins un polyol et/ou un dérivé de polyol, et C. le composé « W» constitue au moins 2,5% en poids de la composition d'encre, et D. la somme des composés « a », « e », et « W » constitue au moins 80% en poids de la composition d'encre. [Revendication 2] Composition d'encre selon la revendication 1 dans laquelle la concentration en eau est d'au moins 4% en poids et est inférieure à 10% en poids. [Revendication 3] Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes dans laquelle la concentration en nanoparticules d'argent est comprise entre 15% et 25% en poids. [Revendication 4] Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes dans laquelle la concentration en alcool monohydrique aliphatique est d'au moins 10% en poids et est inférieure à 20% en poids. [Revendication 5] Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes dans laquelle la concentration en alcool terpénique est d'au moins 15% en poids et est inférieure à 30% en poids. [Revendication 6] Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes dans laquelle la concentration en polyol et dérivé de polyol est d'au moins 30% en poids et est inférieure à 45% en poids. [Revendication 7] Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes dans laquelle l'alcool monohydrique aliphatique est sélectionné parmi le groupe constitué des éthanol, propanol, butanol, pentanol et hexanol ainsi que de leurs isomères (par exemple l'isopropanol, le n-butanol, le tert-butanol), et/ou un mélange de deux ou 15 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] plusieurs des dits alcools monohydriques aliphatiques précités. Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle l'alcool terpénique est sélectionné parmi les menthol, nérol, cineol, lavandulol, myrcénol, terpinéol (alpha-, beta-, gamma-terpinéol, et/ou terpinén-4-ol ; de préférence, l'alpha-terpinéol), isobornéol, citronellol, linalol, borncol, géraniol, et/ou un mélange de deux ou plusieurs des dits alcools précités. Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le polyol et/ou dérivé de polyol possède un point d'ébullition inférieur à 260°C. Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le polyol est un glycol et le dérivé de polyol est un éther de glycol. Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le polyol est absent et le dérivé de polyol consiste en un mélange d'éthers de glycol, par exemple un mélange de 2-(2-(2-Méthoxyéthoxy)éthoxy)éthanol et de 2-(2-Butoxyethoxy)ethan- 1 -ol Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un composé « p» consistant en un promoteur d'adhésion sélectionné parmi les polymères acryliques, silanes, siloxanes, et/ou polysiloxanes et dont la concentration est comprise entre 0,1 et 5 % en poids. Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes ayant une viscosité mesurée à 20 degrés C comprise entre 5 et 25 mPa.s. Composition d'encre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les nanoparticules d'argent (composé « a ») sont sphéroïdales et ont des valeurs de D50 comprises entre 10 et 150 nm. Utilisation d'une encre selon l'une quelconque des revendications précédentes en impression sans contact par jet d'encre.