(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの機能回路（プリント回路）を含む、および／または少なくとも１つの機能基板（回路基板）に類似するフレキシブルセルロース系基材を製造する方法に関する。このプロセスの目的は、導電性インクなどの機能性インクを使用して印刷することにより機能的になり、優れたパフォーマンス（基板の信号速度／誘電特性）を提供し、経済的、熱的、および寸法的に安定しており、簡単かつ再現性のある方法で工業生産速度で生産することができる、フレキシブルセルロース系基板を提供することである。これを達成するために、このプロセスは、紙パルプおよび／または（ミクロ／マクロ）セルロースフィブリルのパルプを含む水性繊維懸濁液を調製または利用するステップと、この懸濁液から湿潤繊維マットを生成するステップと、任意選択的に、この湿潤繊維マットを排水し、任意選択的にこの湿潤繊維マットを圧縮するステップと、信号を循環するための少なくとも１つのトラックを含む少なくとも１つのトポグラフィ、任意選択的に前記信号に作用することができる少なくとも１つの部品を生成するために、少なくとも１つの信号を送信、放出、および／または処理することができる少なくとも１つの機能性インクを使用して、湿潤繊維マットの面の１つに印刷するステップと、任意選択的に、少なくとも１つの湿潤した、好ましくは繊維性の層により、繊維マットの印刷面をコーティング／封入するステップと、ステップｅ）によって任意選択的にコーティングされた繊維マットに含まれる水を少なくとも部分的に除去するステップと、から主に構成される。本発明はまた、本発明によるプロセスによって得られるプリント回路および機能性基板、特に回路基板に関する。このプロセスにより、タッチや呼吸で起動するコンピュータキーボードなどの新しいオブジェクトへのアクセスが可能となる。プロセスを実施するためのセットアップおよびキットは、本発明の他の目的である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機能性回路を含み、かつ／または少なくとも１つの機能性基板に類似しているフレキシブルセルロース系基材を製造するプロセスであって、この回路および／またはこの基板が、信号、特に印刷電気回路または回路基板の場合には電気信号を搬送、循環、および／または処理することができる、プロセスにおいて、
ａ）紙パルプおよび／またはセルロースフィブリルのパルプを含む水性繊維懸濁液を調製または使用するステップと、
ｂ）この懸濁液から湿潤繊維マットを生成するステップと、
ｃ）この湿潤繊維マットを排水するステップと、
ｃ’）任意選択的に、この湿潤繊維マットをプレスするステップと、
ｄ）信号を循環するための少なくとも１つのトラックを含む少なくとも１つのトポグラフィ、任意選択的に前記信号に作用することができる少なくとも１つの部品を生成するために、少なくとも１つの信号を送信、放出、および／または処理することができる少なくとも１つの機能性インクを使用して、前記湿潤繊維マットの面の１つに印刷するステップと、
ｅ）任意選択的に、少なくとも１つの湿潤した、好ましくは繊維性の層により、繊維マットの印刷面をコーティングするステップと、
ｆ）任意選択的に、ステップｅ）によって任意選択的にコーティングされた前記繊維マットに含まれる水を少なくとも部分的に除去するステップと、
ｇ）任意選択的に、無機顔料およびバインダからなる少なくとも１つの層を用いて、前記繊維マットの印刷面をコーティングするステップと、
ｈ）信号の循環のための少なくとも１つのトラックを含む少なくとも１つのトポグラフィ、任意選択的に前記信号に作用することができる少なくとも１つの部品を生成するために、少なくとも１つの信号を送信、放出、および／または処理することができる少なくとも１つの機能性インクを使用して、任意選択的に、ステップｅ）からｇ）の少なくとも１つの結果として得られる基材の面の１つに印刷するステップと、
から基本的になることを特徴とする、プロセス。
【請求項２】
ステップａ）で使用される前記懸濁液が、０．１から１質量％の間の乾物濃度を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
ステップ（ｄ）による印刷が、ステップ（ｃ）の排水の間に水の表面膜が消失した後、繊維マットの面の１つに機能性インクを堆積させることによって実施され、この現象が、１質量％より大きく３０質量％以下、好ましくは１５質量％である繊維マットの全体乾燥度で起こる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
少なくとも１つの分散機と、少なくとも１つのろ過布を備えた少なくとも１つのろ過／排水カラムと、少なくとも１つの較正済み圧縮用シリンダと、荷重下でシートを乾燥させる装置とを必要とする、紙の不連続製造に組み込まれる、請求項１から３のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記機能性インクが、水にわずかに混和性である少なくとも１つの低極性溶媒で構成されるインクから、好ましくは、着色インク、導電性インク、熱伝導性インク、半導電性インク、絶縁性インク、磁気インク、誘電性インク、およびそれらの混合物を含む、理想的にはそれらからなる群から好ましくは選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項６】
ヘッドボックス、好ましくはフラットテーブルを備えた長網ワイヤ、プレスセクション、乾燥機、およびリールを備えた製紙機を使用した紙の工業的連続製造に組み込まれる、請求項１から３および５のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項７】
製造される物体が、少なくとも１つの印刷回路および少なくとも１つの電子部品を備える回路基板であり、後者が好ましくはインターデジタルコンデンサまたはサンドイッチコンデンサである、請求項１から６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか一項に記載のプロセスによって得ることができ、少なくとも１つの機能性回路を含み、かつ／または少なくとも１つの機能性基板、単層または多層に類似し、１００から５００μｍの間の厚さ、好ましくは２００から４００μｍの間の厚さを有する、フレキシブルセルロース系基材。
【請求項９】
グリッドを形成する導電性トラックＰ１、Ｐ２の交点にそれぞれ形成されたサンドイッチコンデンサのグリッドから構成されている、請求項６に記載のプロセスによって製造された回路基板。
【請求項１０】
電子機器、好ましくはコンピュータ、デジタルタブレット、またはスマートフォンのキーボードを構成する、請求項９に記載の回路基板。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか一項に記載のプロセスを実施するためのセットアップであって、
Ｉ．任意選択的に、紙パルプおよび／または（マイクロ／マクロ）セルロースフィブリルのパルプを調製および精製するための少なくとも１つの装置であって、
不連続生成モードの場合：好ましくはＩＳＯ  ５２６９（Ｒａｐｉｄ‐Ｋｏｔｈｅｎ法）で特定されたタイプの、紙のシートを製造するための少なくとも１つのシステム、または連続生成モードの場合：ヘッドボックス、好ましくはフラットテーブルを有する長網ワイヤ、プレスセクション、乾燥機、およびリールを備えた少なくとも１つの製紙機、
ＩＩ．特に押出、噴霧、またはインクジェットによる、非接触式堆積／印刷システム、および／または、特にスクリーン印刷、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷、パッド印刷、グラビア印刷、またはオフセット印刷による、接触式堆積／印刷システム、
ＩＩＩ．水にわずかに混和性のある少なくとも１つの低極性溶媒で構成されるインクから選択され、好ましくは、着色インク、導電性インク、熱伝導性インク、半導電性インク、絶縁性インク、磁気インク、誘電性インク、およびそれらの混合物を含む、理想的にはそれらからなる群から選択された少なくとも１つの機能性インク、
を備えるセットアップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明の分野は、紙ベースの基材を有し、信号、特にプリント電気回路または回路基板の場合には電気信号を搬送、循環、および／または処理することができる機能性基板または回路の製造である。
【０００２】
特に、本発明は、フレキシブルセルロース系基材上のプリント回路／回路基板の工業規模での製造に関する。
【０００３】
本発明はまた、特に紙ベース基材上にプリントされた、導電性トラックおよび電子部品を備えた回路基板を含む、該製造から得られる物体に関する。
【０００４】
該製造を実行するためのセットアップおよびキットは、本発明の他の態様を構成する。
【背景技術】
【０００５】
従来技術‐技術的問題
プリント回路および回路基板を含むあらゆる種類の電子デバイスの市場の拡大により、導電性トラックおよび電子部品を備える基材の生産を改善する必要性が常に生じている。これらの電子基材は、低コストで非常に効率的に製造する必要がある。
【０００６】
さらに、これらのプリント回路および回路基板の性能は継続的に向上する必要がある。これは、特に信号が伝わる速度に依存し、この場合、これらの回路およびこれらの基板における電気信号である。しかし、この速度は、これらの回路および基板の基材の構成材料の誘電率に直接関係している。
【０００７】
従来には、これらの基材は、繊維状基材、例えば紙に、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂を含浸させることにより製造された硬質複合材で構成されている。
【０００８】
これらの複合材は、製造およびリサイクルの点で比較的高価であり、さらに熱的に不安定であるという欠点を有する。加えて、これらの複合材の誘電率は、特にそれらの製造によってもたらされる困難性に関して、最適ではない。
【０００９】
したがって、米国特許６０４２９３６Ａには、木材パルプ、カチオン性ポリアクリルアミドによって形成された凝集剤、および中空ガラス微小球からなる低誘電率のフィラーを含む不織繊維マットによって形成された基材が記載されている。このフレキシブル繊維基材は、架橋するフェノール樹脂またはエポキシ樹脂を飽和まで含侵することによって、平らな硬質基材に変換される。
【００１０】
これらの複合基材に加えて、よりシンプルで経済的であることを目的とし、非常に大きな表面積に実装することができる、紙に印刷されたエレクトロニクスの技術全体が開発された。
【００１１】
実際、紙、特にセルロースは誘電体、すなわち絶縁体であり、電気的に不活性ではなく、外部の電磁場と相互作用する原子スケールの静電双極子を有する。誘電体を特徴付ける量は、材料の分極を表す誘電率である。
これにより、紙は電子基材の製造の主要な候補となる。
【００１２】
加えて、紙が製紙機を離れると、フレキシブル紙基材上への電気回路および電子部品の印刷は、非常に高速で直接かつ連続的に実行することができる。
このような技術において、紙はコートされていてもいなくてもよい。
【００１３】
非コート紙の粗度および多孔性が非常に高いことに起因して、非コート紙は、導電性トラックのプリントに適さないことが分かっている。これにより、導電性トラックが不連続となり、比較的低い導電率を有するようになる。仏国特許３０１２１５３Ｂ１の６頁の段落５においてこのような考察が行われている。
【００１４】
同文献には、コート紙が合成ラテックスで接着された顔料層を有することが記載されており、これにより多孔性および表面粗さが低減される。しかしながら、コート紙は、使用される導電性インクをアニーリングするために不可欠な熱処理に耐えることができないので、導電性インクによるそのようなコート紙上へのプリントは不都合である。また、これらのコート紙は、１４０℃から黄色に変色するという不都合がある。
【００１５】
代替案として、ＦＲ３０１２１５３Ｂ１では、少なくとも１つの層で覆われた少なくとも１つの面を含む繊維基材を有する紙であって、前記層が、以下を含むかまたは以下からなる紙が提案されている：
・１００乾燥質量部の顔料（カオリン、ＣａＣＯ３…）、
・５から５０乾燥質量部の、１４０℃から２００℃の範囲内の温度への曝露に耐性があり、ガラス転移温度が２０℃未満である、１つまたは複数のバインダ、特に２０℃以下、好ましくは１０℃以下のガラス転移温度を有する１つまたは複数のアクリルバインダ（Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）ＬＮ５７９Ｓ）、
・０から１５乾燥質量部、例えば８質量部のポリビニルアルコールなどの増粘剤。
【００１６】
しかしながら、プリンテッド・エレクトロニクス向けのこのような紙は、特にそのコスト、改善の余地を残すその耐熱性（黄変）、および不十分な寸法安定性（高温でのアニーリング中の変形または収縮）のため、依然として不十分である。
【００１７】
実際、このような特殊なコート紙への従来の印刷技術（スクリーン印刷、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷、またはインクジェットなど）による導電性インクの堆積は、以下の問題を引き起こす：
１）これらの特殊コート紙は、折りたたむと層間剥離や亀裂現象が発生し、印刷の品質に明らかに悪影響を及ぼす。
２）電子印刷用に開発されたこれらの特殊コート紙は本質的に高価である。
３）これらの特殊コート紙に印刷するために使用される導電性インクは、アニーリングなどの追加のステップが必要なため、それ自体が高価であり印刷が複雑になる。
４）多層を製造するためのこれらの紙のシートの積層は、接着剤を用いた接着によって行われ、これは複雑で費用のかかる工業的操作である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
これらの状況下で、本発明は、以下に示される目的の少なくとも１つを満たすことを目的とする。
・本発明の本質的な目的の１つは、少なくとも１つの機能回路を含み、かつ／または少なくとも１つの機能性基板に類似し、この回路および／またはこの基板が信号の搬送、循環、および／または処理が可能である、フレキシブルセルロース系基材を製造するための改善されたプロセスを提供することである。
【００１９】
・本発明の本質的な目的の１つは、少なくとも１つのプリント電子／電気回路を含み、かつ／または少なくとも１つの回路基板に類似するフレキシブルセルロース系基材を製造するための改善された実施が簡単なプロセスを提供することである。
【００２０】
・本発明の本質的な目的の１つは、機能性フレキシブルセルロース系基材（プリンテッド・エレクトロニクス）を製造するための改善された経済的なプロセスを提供することである。
【００２１】
・本発明の本質的な目的の１つは、層間剥離を起こさない／亀裂がほとんどまたは全くない機能性フレキシブルセルロース系基材（プリンテッド・エレクトロニクス）を製造するための改善されたプロセスを提供することである。
【００２２】
・本発明の本質的な目的の１つは、熱的に安定である機能性フレキシブルセルロース系基板（プリンテッド・エレクトロニクス）を製造するための改善されたプロセスを提供することである。
【００２３】
・本発明の本質的な目的の１つは、寸法安定性を有する機能性フレキシブルセルロース系基材（プリンテッド・エレクトロニクス）を製造するための改善されたプロセスを提供することである。
【００２４】
・本発明の本質的な目的の１つは、アニーリングを必要としないインクの使用を可能にする機能性フレキシブルセルロース系基材（プリンテッド・エレクトロニクス）を製造するための改善されたプロセスを提供することである。
【００２５】
・本発明の本質的な目的の１つは、１つまたは複数のレベルの電気回路または回路基板を集積する複数の層を容易に工業的に製造することを可能にする機能性フレキシブルセルロース系基板（プリンテッド・エレクトロニクス）を製造する改善されたプロセスを提供することである。
【００２６】
・本発明の本質的な目的の１つは、上記の目的の１つにおいて言及されるプロセスを実施することにより、信頼性があり、効率的で、経済的で、堅牢な回路基板などの電子部品を提供することである。
【００２７】
・本発明の本質的な目的の１つは、上記の目的の１つにおいて言及されたプロセスを実施するための簡単で経済的なセットアップを提供することである。
【００２８】
・本発明の本質的な目的の１つは、上記の目的の１つにおいて言及されたプロセスを実施するためのキットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
これらおよび他の目的は、第１に、少なくとも１つの機能性回路を含み、かつ／または少なくとも１つの機能性基板に類似しているフレキシブルセルロース系基材を製造するプロセスであって、この回路および／またはこの基板が、信号、特に印刷電気回路または回路基板の場合には電気信号を搬送、循環、および／または処理することができる、プロセスであって、
ａ）紙パルプおよび／または（マイクロ／マクロ）セルロースフィブリルのパルプを含む水性繊維懸濁液を調製または使用するステップと、
ｂ）この懸濁液から湿潤繊維マットを生成するステップと、
ｃ）この湿潤繊維マットを排水するステップと、
ｃ’）任意選択的に、この湿潤繊維マットをプレスするステップと、
ｄ）信号を循環するための少なくとも１つのトラックを含む少なくとも１つのトポグラフィ、任意選択的に前記信号に作用することができる少なくとも１つの部品を生成するために、少なくとも１つの信号を送信、放出、および／または処理することができる少なくとも１つの機能性インクを使用して、前記湿潤繊維マットの面の１つに印刷するステップと、
ｅ）任意選択的に、少なくとも１つの湿潤した、好ましくは繊維性の層により、繊維マットの印刷面をコーティング／封入するステップと、
ｆ）任意選択的に、ステップｅ）によって任意選択的にコーティングされた前記繊維マットに含まれる水を少なくとも部分的に除去するステップと、
ｇ）任意選択的に、無機顔料およびバインダからなる少なくとも１つの層を用いて、前記繊維マットの印刷面をコーティングするステップと、
ｈ）信号の循環のための少なくとも１つのトラックを含む少なくとも１つのトポグラフィ、任意選択的に前記信号に作用することができる少なくとも１つの部品を生成するために、少なくとも１つの信号を送信、放出、および／または処理することができる少なくとも１つの機能性インクを使用して、任意選択的に、ステップｅ）からｇ）の少なくとも１つの結果として得られる基材の面の１つに印刷するステップと、
から基本的になることを特徴とする、プロセスに関連する本発明によって実現される。
【００３０】
本発明によるプロセスは、製造の間に、紙のシートまたは湿潤セルロースマイクロフィブリルのフィルム上に、機能性インク、例えば導電性インク（銀または炭素、溶媒系または水系）で印刷し、続いて第２の紙のシートまたは湿潤セルロースマイクロフィブリルのフィルムを積層することによって印刷回路を封入することからなることが特に効率的であり、有利である。２層または複合紙は、次いで、圧縮および荷重下での乾燥によって固定される。
【００３１】
紙のシート内に３Ｄ回路が集積された多層構造を得るために、湿潤状態における印刷［ステップｄ］］／積層［ステップｅ］のシーケンスは数回反復される。このプロセスは、接着剤（結合）を必要とする積層プロセスを排除することを可能にする。
【００３２】
さらに、堆積された機能性インクは液体排出物に流出せず、これは生態的観点において実質的な利点を構成する。
【００３３】
最終製品は、数百ミクロンの厚さを有し、紙に埋設された例えば導電性の機能性トラックのネットワークを有する紙のフレキシブルシートの形態である。
【００３４】
他の態様において、本発明は、以下に関連する。
・本発明によるプロセスによって得ることができ、少なくとも１つの機能性回路を含み、かつ／または少なくとも１つの機能性基板、単層または多層に類似し、１００から５００μｍの間の厚さ、好ましくは２００から４００μｍの間の厚さを有する、フレキシブルセルロース系基材。
・グリッドを形成する導電性トラックＰ１、Ｐ２の交点にそれぞれ形成されたサンドイッチコンデンサのグリッドを備える、本発明によるプロセスによって製造された回路基板。
・この回路基板はまた、グリッドがＮのトラックＰ１およびＮのトラックＰ２を備え、ＮのトラックＰ１がそれぞれ発電機（入力電圧）の端子の１つに接続できること、およびＮのトラックＰ２がそれぞれ、前記コンデンサに供給された水分に対する反応における各コンデンサの静電容量の変化を評価するために出力電圧を測定する装置に接続できることを特徴し、この水分は、好ましくは人間の指のタッチまたは人間の口から吹き込まれる空気によって供給されることを特徴とする。
・この回路基板はまた、電子機器、好ましくはコンピュータ、デジタルタブレット、またはスマートフォンのキーボードを構成することを特徴とする。
・本発明によるプロセスを実施するためのセットアップであって、
Ｉ．任意選択的に、紙パルプおよび／または（マイクロ／マクロ）セルロースフィブリルのパルプを調製および精製するための少なくとも１つの装置、
ＩＩ．不連続生成モードの場合：好ましくはＩＳＯ  ５２６９（Ｒａｐｉｄ‐Ｋｏｔｈｅｎ法）で特定されたタイプの、紙のシートを製造するための少なくとも１つのシステム、または
連続生成モードの場合：ヘッドボックス、好ましくはフラットテーブルを有する長網ワイヤ、プレスセクション、乾燥機、およびリールを備えた少なくとも１つの製紙機、
ＩＩＩ．特に押出、噴霧、またはインクジェットによる、非接触式堆積／印刷システム、および／または、特にスクリーン印刷、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷、パッド印刷、グラビア印刷、またはオフセット印刷による、接触式堆積／印刷システム、
ＩＶ．水にわずかに混和性のある少なくとも１つの低極性溶媒で構成されるインクから選択され、好ましくは、着色インク、導電性インク、熱伝導性インク、半導電性インク、絶縁性インク、磁気インク、誘電性インク等、およびそれらの混合物を含む、理想的にはそれらからなる群から選択された少なくとも１つの機能性インク、
を備えるセットアップ。
・本発明によるプロセスを実施するためのキットであって、本発明によるセットアップの全てまたは一部を含むキット。
【００３５】
［定義］
本明細書全体を通じて、単数形は単数形または複数形を指す。例として以下に示す定義は、本明細書の解釈を補助し得る。
【００３６】
・「セルロース系」：セルロース繊維および／またはフィブリルを含む。
・「機能性」：フレキシブルセルロース系基材に印刷されたパターン／トポグラフィを説明する。信号を搬送、循環、および／または処理できるこのパターン／このトポグラフィは、色、電気信号、熱信号、電磁信号、磁気信号、誘電信号、半導体信号であってよい。
・「紙パルプ」：セルロース繊維またはセルロース繊維および／またはタルク、カオリン、炭酸カルシウムなどの無機粒子、および／またはガラス繊維など、ポリマー材料と再生セルロース（ビスコースタイプまたはより一般的には、セルロースパルプの溶解および紡糸のプロセスによって得られる）の合成繊維の混合物の水性懸濁液。
・「セルロースフィブリルのパルプ」：マクロおよび／またはミクロセルロースフィブリルの水性懸濁液。
・「湿潤繊維マット」：乾燥度が少なくとも３％と同等のセルロース繊維の層。
・「乾燥度」：繊維性懸濁液中の乾燥物質の質量分率（ＩＳＯ  ６３８：２００８に従って測定）。
・「低極性溶媒」：非プロトン性溶媒またはμ≦＜２Ｄ（デバイ）の双極子モーメントを有する非プロトン性溶媒。
・「水にわずかに混和する溶媒」：溶媒の水への溶解度が≦２５％ｗ／ｖである。［使用した溶解度試験：ｈｔｔｐ：／／ｆｕｌｌ．ｃｈｅｍｗａｔｃｈ．ｎｅｔ／ｇａｌｌｅｒｉａ／ＬＥＧＳＲＥＧＳ／００−０−０−１４８−０−０−ＡＳ−２００７０４１７．ｐｄｆ］
・「極性溶媒」：双極子モーメントがμ＞２Ｄ（デバイ）のプロトン性溶媒または非プロトン性溶媒。
・「水混和性溶媒」：溶媒の水への溶解度が＞２５％％ｗ／ｖである。［使用した溶解度テスト：ｈｔｔｐ：／／ｆｕｌｌ．ｃｈｅｍｗａｔｃｈ．ｎｅｔ／ｇａｌｌｅｒｉａ／ＬＥＧＳＲＥＧＳ／００−０−０−１４８−０−０−ＡＳ−２００７０４１７．ｐｄｆ］
・「およそ」または「実質的に」とは、使用される測定単位に対して１０％以内、または５％以内であることを意味する。
・「Ｂ１とＢ２との間」とは、エンドポイントＢ１、Ｂ２の一方および／または他方が、間隔［Ｂ１、Ｂ２］に含まれる場合または含まれない場合を意味する。
【００３７】
プロセス
好ましい実施形態において、本発明による方法は、少なくとも１つの分散機、少なくとも１つのろ過布を備えた少なくとも１つのろ過／排水カラム、圧縮（プレス）用の少なくとも１つの較正済みシリンダ（例えば３ｋｇ）、および荷重下でシートを乾燥させるための装置を含む紙の不連続製造に組み込まれる。
【００３８】
別の実施形態において、本発明による方法は、少なくとも１つのヘッドボックス、好ましくはフラットテーブルを有する少なくとも１つの長網ワイヤ、少なくとも１つのプレスセクション、少なくとも１つの乾燥機、および少なくとも１つのリールを備える製紙機を使用する紙の工業的連続生産に組み込まれる。
【００３９】
［ステップａ）］
繊維マットは、セルロース繊維の水性懸濁液から、ＩＳＯ−５２６９規格に記載されている調製方法に従って調製することができる。特に、これは、いわゆる「Ｇｅｒｍａｎ」または「Ｒａｐｉｄ−Ｋｏｔｈｅｎ」法を含み得る。
【００４０】
１つの代替案によれば、この繊維マットは、ろ過による排水のシステムを使用する任意のタイプの技術によって得ることができる。
【００４１】
本発明の有利な特徴によれば、ステップａ）で使用される懸濁液は、０．１から１質量％の間、好ましくは０．２から０．５質量％の間の乾物濃度を有する。
【００４２】
有利には、使用されるセルロース繊維は、２０から８０°ＳＲの間、好ましくは３０から７０°ＳＲの間、より好ましくは４０から６０°ＳＲの間の精製度を特徴とする。
【００４３】
この繊維懸濁液は、例えば、漂白針葉樹クラフトパルプ、または、代替的には未漂白針葉樹クラフトパルプ、漂白広葉樹クラフトパルプ、未漂白広葉樹クラフトパルプであってよい。
【００４４】
［ステップｂ）−ステップｃ）およびｃ’）］
実施の好ましい不連続モードによれば、ステップｂ）による湿潤繊維マットの製造は、ステップａ）からの懸濁液をろ過布の幅全体に分配する前部ろ過カラムで行われる。
【００４５】
実施の連続モードによれば、ステップｂ）による湿潤繊維マットの製造は、ステップａ）からの懸濁液を長網ワイヤの幅全体に分配するヘッドボックスによって行われる。
【００４６】
ステップｂ）からのセルロース繊維の懸濁液の、好ましくはろ過による排水ステップｃ）は、ろ過布上で行われる。
【００４７】
本発明の有利な実施形態によれば、好ましくはろ過による排水（ｃ）の終わりでの繊維マットの乾燥度は、質量％で、優先度の高い順に、１から６０の間、１から４０の間、１０から２０の間、５から２０の間、１０から１５の間である。
【００４８】
ステップ（ｃ）のこの排水は、好ましくは、製紙で使用されるタイプの布または長網ワイヤで行われる。
【００４９】
変形例によれば、この排水は、１から２００μｍの間のカットオフ閾値を有する任意のタイプの布または長網ワイヤ、膜、フィルタによって行われるろ過であり得る。また、本発明によれば、この湿潤繊維マットは、３０から１００ｇ／ｍ２の間、好ましくは４０から８０ｇ／ｍ２の間、より好ましくは５０から７０ｇ／ｍ２の間の乾物面積密度を有することが適切である。
【００５０】
有利には、排水ｃ）は、実際には、布または長網ワイヤを通して、調製によって供給された水の特定の割合を吸引する真空ポンプによって行われる。
【００５１】
布または長網ワイヤでこのタイプの成形を行うと、シートの厚さが非対称となる。それぞれ、布側とフェルト側と呼ばれる紙のシートの２つの面は区別され、布側は、パルプの分配中に布またはワイヤと接触する側である。この非対称性は、シートが２つの長網ワイヤもしくは布の長さの間で形成される場合、または非常に短いテーブルで、次に２つの長網ワイヤまたは布の長さの間で成形が行われるハイブリッド産業システムによって形成される場合に低減され得る。シリンダ形成と呼ばれる別のタイプの形成もあり、シートが水の一部を同時に吸引している大きなシリンダ上で形成される。
実際には、プレスｃ’）は、プレスローラ（カレンダ）を用いて行うことができる。
【００５２】
［ステップｄ）］
本発明の好ましい構成によれば、ステップｄ）による印刷は、ステップ（ｃ）の排水中に水の表面膜が消失した後、繊維マットの面の１つに機能性インクを堆積させることによって実行され、この現象は、１質量％より大きく３０質量％以下、好ましくは１５質量％である繊維マットの全体的な乾燥度で発生する。
【００５３】
水の膜の消失は、繊維マットの乾燥度が１から３０％の間であることだけでなく、繊維マットの表面外観の変化によっても示される。表面の繊維は水の膜で覆われなくなり、繊維マットの表面の外観はくすむ。これは、特に、表面の光反射の変化をもたらす。光学表面特性のこの変化は、特に、点光源で表面を照らし、慣例により設定された角度で反射光線の強度を測定することによって達成される輝度の客観的な測定によって分析することができる。この特定のケースでは、水線を通過した後に、輝度の急激な低下が観察される。好ましくは、機能性／印刷インクの堆積は、以下によって行われる。
・非接触堆積／印刷プロセス、特に押し出しプロセス、噴霧プロセス、またはインクジェットプロセス、または
・接触堆積／印刷プロセス、特にスクリーン印刷プロセス、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷プロセス、パッド印刷プロセス、グラビア印刷プロセス、またはオフセットプロセス。
【００５４】
機能性インクは、水とわずかに混和する少なくとも１つの低極性溶媒で構成されるインクであることが好ましく、このインクは、理想的には、カラーインク、導電性インク、熱伝導性インク、半導電性インク、絶縁インク、磁気インクなど、およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【００５５】
導電性インクは、有利には、有機ポリマー系インク（有機インク）、金属粒子系インク（無機インク）、または炭素系インクのいずれかである。
有機インクは、例えば、小分子またはポリマーで構成され得る。
【００５６】
【表１】
2020536390.tif 000002
【００５７】
ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ：ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）およびポリスチレンスルホン酸ナトリウム（ＰＳＳ）の２つのポリマーのブレンド
【００５８】
【化１】
2020536390.tif 000003
【００５９】
無機インクは、例えば、導電性金属：銀、金、ニッケル、プラチナまたはパラジウムなどの粒子ベースのインクである。
金属は、球状、管状、平らなどのミクロ粒子またはナノ粒子の形態でインク中に存在する。
【００６０】
炭素系インクは、例えば、任意選択的にカーボンブラックでドープされた、カーボンナノチューブ系インクである。
【００６１】
これらすべての機能性インクは、水にわずかに混和する少なくとも１つの低極性溶媒で構成されることが好ましい。
これらは、有利には、溶媒が非水性、例えば有機のインクである。
【００６２】
例えば、それらは、１‐メトキシ‐２‐プロピルアセテートなどのグリコールエーテル‐エステル（特にアセテート）であってもよい。この溶剤は、物理化学的親和性の結果として、印刷後にインクが湿った繊維マット上に広がることを防ぐ。
【００６３】
これらのインクはすべて、以下の目的のために、水に混和性の共溶媒、例えば（２‐ブトキシエトキシ）エタノールなどのグリコールエーテルの一群からの化合物を含むと有利である。
・インクの粘度を印刷プロセスに適合させる。特に、噴霧、インクジェット、フレキソ印刷などのプロセスのためにインクを希釈する。
‐印刷後に共溶媒を基材に選択的に移動させることにより、繊維マットの表面上の機能性材料の濃縮および分離を容易にする。
【００６４】
これらすべてのインクは、印刷後の粘度が非常に高く、たとえば１０、１５、または２０Ｐａ．ｓ以上であることを特徴としており、加圧ステップ中の毛管作用による繊維マットへのインクの浸透を最小限に抑える。
【００６５】
有利には、これらのインクの粘度は、使用する印刷プロセスに適合される。したがって、これらは、５から１００ｍＰａ．ｓの粘度を有するニュートンインク、または１ｓ（‐ｌ）で２０から５００Ｐａ．ｓの粘度および１０００ｓ（‐ｌ）で０．５から１０Ｐａ．ｓの間の粘度を有するずり減粘インクであり得る。
【００６６】
粘度およびレオロジー挙動は、Ａｎｔｏｎ  Ｐａａｒ  ＭＣＲ−３０２レオメータなどのコーン‐プレーンまたはプレーンプレーンレオメーター（特性化されたインクの種類に応じて）で測定される。
【００６７】
［任意選択ステップｅ）］
このステップｅ）は、フレキシブルの「サンドイッチ」基材構造を作りたい場合に行われ、繊維マットの印刷面に少なくとも１つの湿潤層を重ねることからなる。
【００６８】
この湿潤層は有利には：
・セルロース繊維のマットで構成され、
・ろ過による排水、噴霧、またはより一般的には非接触コーティング技術によって得られる。
【００６９】
本発明によるプロセスを実施する不連続モードによれば、この繊維層の適用は、好ましくは規格ＩＳＯ−５２６９に記載されている調製方法に従って作成された少なくとも１つの湿潤繊維マットの積層によって行うことができる。特に、いわゆる「Ｇｅｒｍａｎ」または「Ｒａｐｉｄ−Ｋｏｔｈｅｎ」法が含まれ得る。
【００７０】
本発明による方法を実施する連続モードによれば、この繊維層の適用は、いくつかの形成システム（ヘッドボックスおよび長網ろ過布）を並列に含む多層製紙機で行うことができる。
【００７１】
［ステップｆ）］
印刷ステップｄ）および／または可能なコーティング／封入ステップｅ）の後、水の除去のこのステップｆ）が行われ、好ましくは以下のように分解される。
ｆ１．湿潤繊維マットをプレスして、その乾燥度を５から４０質量％、好ましくは８から３５質量％にする。
ｆ２．プレスした繊維マットを乾燥させて、その乾燥度を質量％で、優先度の高い順に、３５、４５、６０、８０、９５、９８以上とし、この乾燥は、好ましくは５０から１８０℃の間、好ましくは６０から１５０℃の間の温度で行う。
ｆ３．任意選択的に、好ましくは１８０℃以上、より好ましくは１９０から２５０℃の間の温度で後処理熱処理を行う。
【００７２】
ｆ１．プレスは、好ましくは、製紙機のプレス部で起こり得ることによって、印刷または非印刷の少なくとも１つの湿潤繊維層でコーティングされた、印刷または非印刷の湿潤繊維マットに含まれる水を除去するために圧力を使用して行われる。この操作の目的は、シートに一定の抵抗を与え、乾燥機に到達する前に水をできるだけ減らすことである。プレスは、吸収材料、フェルトで単に覆われるか、または水の一部を吸い出すことができるようにさらに穿孔されるか、または溝を付けられるか、または中間のプラスチック布を有する、異なるタイプのものであり得る。
【００７３】
ｆ２．乾燥は、有利には、製紙機の乾燥部に見られるタイプのものであり得る。
これは、熱と空気を使用して、蒸発によって残りの水を除去する。いくつかの技術が使用可能であり、いくつかは接触性（伝導乾燥）であり、他は非接触性（対流、放射）である。最初のケースでは、乾燥機は、例えば、蒸気で内部が加熱された鋳鉄の巨大なシリンダである。他の技術は、シートに向けられた熱風の循環を意味する対流法を使用する。ＩＲ、電気、またはガス放射を使用する乾燥機もある。
このステップは、フレキシブルプリント基材に望ましい機械的特性（剛性、引張強度、引裂強度もしくは破裂強度、または寸法安定性）が与えられるように制御される。
【００７４】
ｆ３．後処理熱処理は、例えば、高温および低圧でのカレンダ加工であってもよい。
【００７５】
［ステップｇ）］
このステップは、繊維マットの印刷面を、無機顔料およびバインダから構成される少なくとも１つの層でコーティングするステップから構成される。
【００７６】
本発明による方法を実施する好ましい不連続モードでは、このステップは、噴霧ノズルを用いて、またはより一般的にはカーテンコーティング、エアナイフコーティングなどの非接触コーティング技術によって行われる。
【００７７】
有利には、無機顔料は、タルク、炭酸カルシウムおよび／または炭酸マグネシウム、カオリン、より一般的には金属酸化物、硫酸塩、およびケイ酸塩の一群に属する任意のタイプの顔料を含む群から選択される。バインダに関しては、それらは好ましくは合成ラテックス（スチレンブタジエンまたはポリビニルアルコールなど）、デンプンなどの天然由来のバインダ、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース、ポリ乳酸、動物または植物由来のタンパク質（たとえばカゼイン、大豆、など）から選択される。
【００７８】
［任意選択ステップｈ）］
この任意選択のステップ（ｈ）は、印刷ステップ（ｄ）を補足することができる。
したがって、それは、信号の循環のための少なくとも１つのトラックを含む少なくとも１つのトポグラフィ、任意選択的に、信号に作用することができる少なくとも１つの部材を生成するために、少なくとも１つの信号を送信、放出、および／または処理することができる少なくとも１つの機能性インクによって、ステップｅ）、ｆ）、ｇ）の少なくとも１つから生じる基板の面の１つに印刷することを含む。
上記のステップ（ｄ）の特徴は、必要な変更を加えてこのステップ（ｈ）に適用される。
【００７９】
「サンドイッチ」または「多層」構造を有する機能性フレキシブル紙基材、たとえば電子機器を製造するために、本発明の一変形例によれば、印刷ステップ（ｄ）、コーティング／封入ステップ（ｅ）、および／または無機顔料およびバインダによるコーティングステップ（ｇ）、さらには水の除去ステップ（ｆ）および／または追加の印刷ステップ（ｈ）を含むシーケンスを反復することが可能である。
【００８０】
［任意選択ステップｉ）］
これは、プリントの少なくとも一部を露出させるために、コーティング／封入層の少なくとも１つの区画を取り除くステップを含む。
【００８１】
この「ストリッピング」ステップは、ステップｃ）で得られた基本的な湿式繊維マットの印刷面、またはステップ（ｅ）のコーティング／封入層が印刷された面のコーティング／封入が行われた場合に実行される。
【００８２】
本発明の注目すべき特徴の１つによれば、例えば電子機器などの機能性フレキシブル紙基材を製造するためのプロセスは、インライン連続工業プロセスであり得る。
【００８３】
この場合、得られた機能性フレキシブル基材は、製紙において行われるのと同様に、リール上でパッケージ化することもできる。
【００８４】
これらのリールは親リールであってよく、エンドユーザが要求する特性（長さ、直径、通常の張力、無塵カット、仕様に準拠したマンドレル、トレーサビリティ、可視スプライス）を備えたロールセットに巻き戻されて切断され得る。
【００８５】
ロールセットは、所望の機能性プリント回路／機能性基板、例えば回路基板の仕様に対応する、決定された正確な幅と長さを備えたシートまたはフォーマットに変換することができる。本発明による方法の１つの特定の実施形態において、製造された物体は、少なくとも１つのプリント回路および少なくとも１つの電子部品を含む回路基板であり、後者は好ましくはインターデジタルコンデンサまたはサンドイッチコンデンサである。
【００８６】
有利には、この特定の実施形態では、
・ステップｄ）の間に、Ｎの平行な導電性トラックＰ１が湿潤繊維マットに印刷され、
・次に、印刷されたトラックを湿潤繊維層でコーティング／封入するステップｅ）が実行され、
・ステップｄ）は、湿潤繊維層の自由面上に、トラックＰ１に垂直なＮ個の平行な導電性トラックＰ２を印刷することによって再現され、
・ステップｆ）に従って水が除去され、
・任意選択的に、ステップのシーケンス全体が繰り返され［ステップｅ）／ステップｄ）］、ステップｆ）がシーケンスの少なくとも一部の終わり、および／または最後のシーケンスの終わりに行われる。
【００８７】
［プロセスから生じる、または生じる可能性のある物体］
これらの物体は、少なくとも１つの機能性回路を含み、かつ／または５０から５００μｍ、好ましくは２００から４００μｍの間の厚さを有する、少なくとも１つの機能性基板、単層または多層に類似するフレキシブルセルロース系基材である。
【００８８】
これらのフレキシブル基材の平方メートルあたりの平均グラムは、例えば１０から２００ｇ／ｍ２、好ましくは３０から１００ｇ／ｍ２、より好ましくは５０から７０ｇ／ｍ２の間である。本発明の注目すべき特徴の１つによれば、これらのフレキシブル基材の比誘電率は、例えば１から１０、好ましくは２から８、より好ましくは３から５の間である。
【００８９】
この比誘電率は、ＡＳＴＭ  Ｄ１５０‐１１、固体電気絶縁体のＡＣ損失特性および誘電率（誘電率）の標準試験法に従って測定される。
【００９０】
本発明によるプロセスは、機能性インクをフレキシブルな単層または多層紙基材上に印刷または封入するためのプロセスであり、多くの技術分野、特にプリンテッド・エレクトロニクスの分野に機会を与える。プロセスによって得られた基材の導電性機能性インクは、前記基材の一体部分を形成する。
【００９１】
印刷パターンまたはトポグラフィは、導電性トラック（印刷回路）だけでなく、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、トランジスタ、ＬＥＤ、チップ、マイクロコントローラセンサ、およびその他のプロセッサなどの電子部品も含み得る。
【００９２】
これらの電子部品は外部性であり、本発明によるフレキシブル基材によって形成される回路基板に統合され得るが、基材内に導電性インクを使用してトポグラフィおよびパターンを印刷することにより、紙の電気的特性を使用して内部性電子部材を製造することも可能である。
【００９３】
このようにして得られた機能性フレキシブル基材は、エンドユーザと相互作用することができる完成した電子デバイスとなる。
【００９４】
プロセスから生じる別の物体は、トラックＰ１およびＰ２の交差部にそれぞれ形成されたサンドイッチコンデンサのグリッドから構成される、本発明のプロセスによって製造された回路基板であり得る。
【００９５】
特定の一実施形態では、この回路基板は、Ｎ個のトラックＰ１がそれぞれ発電機（入力電圧）の端子の１つに接続できること、およびＮ個のトラックＰ２がそれぞれ、前記コンデンサに供給された水分に対する反応における各コンデンサの静電容量の変化を評価するために出力電圧を測定する装置に接続できることを特徴し、この水分は、好ましくは人間の指のタッチまたは人間の口から吹き込まれる空気によって供給される。
【００９６】
したがって、この回路基板はタッチ検出アプリケーションに使用することができる。より具体的には、このアプリケーションは、紙基材の領域をアクティブ化するために、紙基材の誘電特性を使用して水分変動センサを作成することを目的とする。そして、目的は、ユーザの呼吸またはタッチに反応するキーボードを得ることである。
【００９７】
したがって、そのような回路基板は、本発明によれば、電子デバイス、好ましくはコンピュータ、デジタルタブレット、またはスマートフォンのキーボードを構成することができる。
【００９８】
フレキシブル印刷紙基材上のこれらの電子デバイスに加えて、本発明によるプロセスから生じるまたは生じる可能性のある物体は、ＲＦＩＤアンテナ、磁気ストリップ、または  湿度センサを封入できる、インテリジェントパッケージ、安全パッケージ、医療パッケージなどであり得る。
【００９９】
本発明による紙基材のベースに堆積された機能性インクがトレーサ（着色、磁気、抵抗性）であり、紙基材の構造に隠されたままである場合、「セキュリティペーパー」用途のための特定の署名を有する紙への道が開かれる。
【０１００】
本発明のこの技術の他の潜在的な用途および利点には、以下が含まれる。
Ａ１．強力な凝集力を有する２層シートの作成であり、これにより、第１のシートに最初に印刷されたパターンを、リサイクルを複雑にするラミネーションステップを必要とせずに隠すことができる。
Ａ２．上記のＡ１で説明された用途および他の用途において、高い導電率は必要ない。したがって、本発明は、噴霧可能な経済的な水性インクを開発することを可能にする。
Ａ３．繊維組成、精製、およびさまざまな添加剤の最適化により、導電性、印刷パターンの精細度、および繊維層への浸透の観点から一定レベルの性能を達成できる。この後者の点は、曲げ強度に関して優れた性能を可能にし得る。
Ａ４．特に（ｉ）センシングフロアカバーを製造するためのフラットコンデンサの印刷および封入、（ｉｉ）ひずみゲージとして使用できるインターデジタルコンデンサのパッケージボックスへの印刷と封入を介して、負荷分散を測定するための機能性フレキシブル基材。
Ａ５．帯電防止手段または電磁スクリーンの潜在的な製造に使用できる、構造化パターンまたは連続層（フラット）を湿潤繊維マット上に堆積することにより得られる導電性機能性フレキシブル基材。
【０１０１】
［セットアップ］
これらの別の態様では、本発明は、説明されたプロセスを実施するための２つのセットアップに関する。
・個々のシートの不連続生成を可能にし、低い生成速度に適したセットアップであり、以下を含む（図２）。
Ｉ．任意選択的に、紙パルプおよび／またはセルロースフィブリルのパルプを調製および精製するための少なくとも１つの装置。
ＩＩ．ＩＳＯ−５２６９に記載されている紙のシートを調製する方法による少なくとも１台の機械。特に、これにはいわゆる「Ｇｅｒｍａｎ」または「Ｒａｐｉｄ−Ｋｏｔｈｅｎ」法が含まれ得る。
ＩＩＩ．特に押出、噴霧、またはインクジェットによる非接触式の堆積／印刷システム、および／または、特にスクリーン印刷、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷、パッド印刷、グラビア印刷、またはオフセット印刷による接触式の堆積／印刷システム。
ＩＶ．水にわずかに混和する少なくとも１つの低極性溶媒で構成される少なくとも１つの機能性インク。このインクは、カラーインク、導電性インク、熱伝導性インク、半導電性インク、絶縁性インク、磁気インクなど、およびそれらの混合物を含み、理想的にはそれらからなる群から選択されることが好ましい。
【０１０２】
・シートの連続生成を可能にする連続製紙機のセットアップであって、以下を含む（図３）。
Ｉ．任意選択的に、紙パルプおよび／またはセルロースフィブリルのパルプを調製および精製するための少なくとも１つの装置。
ＩＩ．ヘッドボックス、好ましくはフラットテーブルを有する長網ワイヤ、プレスセクション、乾燥機、およびリールを備えた少なくとも１台の製紙機。
ＩＩＩ．特に押出、噴霧、またはインクジェットによる非接触式の堆積／印刷システム、および／または、特にスクリーン印刷、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷、パッド印刷、グラビア印刷、またはオフセット印刷による接触式の堆積／印刷システム。
ＩＶ．水にわずかに混和する少なくとも１つの低極性溶媒で構成される少なくとも１つの機能性インク。このインクは、カラーインク、導電性インク、熱伝導性インク、半導電性インク、絶縁性インク、磁気インクなど、およびそれらの混合物を含み、理想的にはそれらからなる群から選択されることが好ましい。
【０１０３】
添付の図２および３は、これらのセットアップの一実施形態を示す。
図２は、Ｒａｐｉｄ−Ｋｏｔｈｅｎ繊維マット製造プロトコルを使用した不連続な実験室プロセスに従って封入された回路の製造を示す。（ａ）実験室の分散機（Ｌｈｏｍａｒｇｙまたは類似のもの）でセルロース繊維を懸濁させる。（ｂ）懸濁液をＲａｐｉｄ−Ｋｏｔｈｅｎろ過ボウルに入れる。（ｃ１）繊維マットを形成し、湿潤繊維マットを排水する。（ｃ２）湿潤繊維マットをプレスする。（ｄ）導電性インクを押出により堆積する。（ｅ）第２の湿潤繊維マットを印刷された繊維マットの上に重ねる。（ｆ）二層紙を荷重下で乾燥させ、インクをアニールする。
【０１０４】
図３は、ヘッドボックス３１、長網ワイヤ３２、印刷システム３３（例えば、押出、インクジェット、スクリーン印刷、好ましくは回転スクリーン印刷、フレキソ印刷など）、プレス部３４、乾燥機３５、カレンダ３６、およびリール３７を備えたフラットテーブル付き製紙機械３０を示す。
【０１０５】
繊維マット３８は、長網ワイヤ３２上を移動する。このワイヤは、水ライン３９から始まる水の膜をワイヤ３２から取り除くことを可能にする。
【０１０６】
［キット］
本発明はまた、プロセスを実施するためのキットに関する。このキットは、本発明によるセットアップのすべてまたは一部、ならびに本発明による製造において使用されるインクおよび／または構成要素のすべてまたは一部を含むことを特徴とする。
【０１０７】
販売用のパッケージ化されたユニットを形成するこのキットはさらに、キットに含まれているセットアップならびにインクおよび／または構成要素を使用してプロセスを実施するための指示リーフレットを含み得る。
【０１０８】
〔実施例〕
以下の実施例は、機能性インクで印刷された４つのフレキシブルセルロース系基材を作成するための、本発明によるプロセスの使用を例示する。
・例１：３Ｄプリンタを使用してカーボン系インクで印刷され、封入された回路：図１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、および１ｆ。
・例２：フラットインターデジタルコンデンサと、ＬＥＤおよび封入された外部ＬＥＤに電力を供給する２つのトラックとを形成するように、堆積ノズル付きのスクリューポンプを使用してカーボン系インクで印刷された回路を備えた回路基板：図４、５、および６。
・例３：封入されたフラットコンデンサのマトリクスを形成するために、３Ｄプリンタによってカーボン系インクで印刷された回路を備える回路基板：４×４給電トラックのグリッド：図７、８、および９。
添付の図を参照して、これらの実施例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１ａ】実施例１で実施されるプロセスのステップｂ）に従って、湿潤繊維マット上に、改良されたＰｒｕｓａ  ｉ３  ３Ｄプリンタを使用した導電性カーボン系インクの堆積を示す写真である。
【図１ｂ】それぞれ実施例１で実施されたプロセスのステップ（ｆ．１）および（ｆ．２）に従って、プレスおよび乾燥後に湿潤紙に封入されたプリント回路の一部の写真である。
【図１ｃ】実施例１で使用したプロセスに従って製造された、巻き取り後の湿潤紙に封入されたプリント回路の写真である。
【図１ｄ】図１ｂの断面線Ｄ−Ｄに沿った横断面の倍率４００倍での光学顕微鏡下の写真である。
【図１ｅ】プリント回路を封入する図１ｂの紙の上面図の倍率４００倍での光学顕微鏡下の写真であり、電気的接触を暴露するための封入層の一部の摩耗による剥離［ステップ（ｉ）］を示す。
【図１ｆ】実施例１で実施された、本発明によるプロセスによって印刷および封入された回路の写真であり、プリント回路は、幅３ｍｍ、長さ４４ｍｍ、厚さ０．２０９ｍｍの直線導電性トラックである。
【図２】本発明によるプロセスを実施する好ましい不連続モードの例示的なセットアップを示す図である。
【図３】本発明によるプロセスを実施する連続モードの例示的なセットアップを示す図である。
【図４】実施例３による、インターデジタルコンデンサ、およびＬＥＤに電力を供給する導電性トラックによって形成されるプリントフラットセンサと、このプリント回路に取り付けられたＬＥＤ部材と、を備える回路基板の要素の図である。
【図５】人間の指とコンデンサの直上に位置する紙封入層の部分との間の接触の前後で、時間の関数として図４のインターデジタルコンデンサの静電容量（ｐＦ）を示す曲線である。
【図６】図５の説明で言及したコンデンサの上での人間の指のタッチを示す写真であり、前記コンデンサは、図４で参照したものと同一のいくつかの要素を備える回路基板の一部である。
【図７】タッチキーボードを形成するために、実施例４に従って印刷および封入された４×４の導電性平行トラックの交点に形成されたフラットコンデンサのマトリクスを備える回路基板の要素の図である。
【図８】前記コンデンサの真上に位置する紙封入層の部分に人が吐き出す短い呼吸の前後で、時間の関数として図７のマトリクスのフラットコンデンサの静電容量（ｐＦ）を示す曲線である。
【図９】本発明によるプロセスを実施する実施例４に従って製造された、タッチキーパッドを形成する回路基板の上からの一般的な写真である。
【発明を実施するための形態】
【０１１０】
〔実施例１〕
湿潤繊維マット上に、１つまたは複数の印刷導電性トラックによって形成された回路で構成されたフレキシブルセルロース系基材の製造であって、前記トラックは積層された湿潤繊維層によって封入され、全体が荷重下で乾燥されて二重層の凝集を強化する、フレキシブルセルロース系基材の製造。（図１ｂ）
【０１１１】
図２に示されている、水性セルロース懸濁液を調製するためのシステムおよび印刷システムによって補足された不連続なセットアップ。
原料：セルロースパルプ（５０°ＳＲに精製された漂白広葉樹繊維）および市販の非水溶媒中のカーボン系導電性インク。
【０１１２】
方法論：この例で使用される実施形態では、以下の操作が実行された。
ａ）標準装置（Ｌｈｏｍａｒｇｙタイプ）で作成されたセルロース繊維の懸濁液（ＩＳＯ−５２６３−１：２００４に準拠）
ｂ）およびｃ）ＩＳＯ−５２６９に記載されている調製方法に従って、機械を使用して作成された固化繊維マット。これは、いわゆる「Ｇｅｒｍａｎ」または「Ｒａｐｉｄ  Ｋｏｔｈｅｎ」法であり、排水段階の最後に、約１０〜１５％の乾燥度と約６０ｇ／ｍ２の乾物含量を得ることができる。
ｃ’）任意選択的に、３ｋｇのフレキシブルローラ（１５ｋｇ／ｍの線圧に対応）を使用して繊維マットをプレスする。
ｄ）湿潤シートは、ステップ（ｄ）に従って印刷される。
容量式投入システム（シリンジポンプまたはＭｏｉｎｅａｕ容積式マイクロポンプなど）を使用して、ステップ（ｃ’）の湿潤繊維マットに導電性トラックが印刷される。
ｅ）ステップ（ｂ）に従って事前に調製された湿潤シートの積層。
ｆ）ＩＳＯ−５２６９手順の終わりに続いて、二重層を乾燥させる。
ｉ）表面のセルロース層の局所的な摩耗によって接点が露出される。この例の場合、炭化ケイ素ロッド上の円錐形の研磨ホイール（４．８ｍｍのＤｒｅｍｅｌホイール）が使用された。
【０１１３】
得られた製品の顕微鏡による特性評価に使用される方法と機器
開発されたサンプルは、光学顕微鏡（Ｄｉｎｏ−Ｌｉｔｅタイプの機器）で分析され、導電性トラックの電気抵抗は、Ｆｌｕｋｅ  １１６タイプのマルチメータを使用して測定される。
【０１１４】
図１：
ａ）改良されたＰｒｕｓａ  ｉ３  ３Ｄプリンタを使用した非水溶媒中の市販のカーボン系導電性インクの堆積、ｂ）乾燥後の湿潤紙に封入された印刷回路、ｃ）ロールされた封入回路、ｄ）封入されたトラックの横断面、ｅ）紙の層の摩耗によって露出されたトラックの画像、ｆ）トラックの導電率測定（トラック幅３ｍｍ、平均厚さ０．２０９ｍｍ、長さ４４ｍｍ、抵抗１７０オーム、導電率約４１０Ｓ／ｍ）。
【０１１５】
実施例２：タッチセンサとして有用な印刷フラットインターデジタルコンデンサを備える回路基板
２．１  ＬＥＤコントローラなし
紙、より具体的にはセルロースは、電気的に不活性ではない誘電体、つまり絶縁体であり、原子スケールでは、外部の電磁場と相互作用する静電双極子を有する。誘電体を特徴付ける量は、材料の分極を表す誘電率である。
【０１１６】
この実施例は、本発明による、印刷フラットインターデジタルコンデンサの誘電体としての紙の使用を示す。より具体的には、紙の多孔度および湿潤度の変動は、これらのコンデンサの静電容量を変化させる効果を有する。
【０１１７】
したがって、この実施例では、本発明の目的である印刷／封入プロセスを使用して、ＬＥＤインジケータにそれぞれ関連付けられたタッチセンサ（スイッチ）を組み込んだ３１４ｃｍ２の紙の円形シート（ハンドシートと称される）が製造される。
【０１１８】
［ステップａ）］
５７°ＳＲに精製された２ｇ／ｌの漂白クラフトセルロース繊維（樹脂）の繊維懸濁液１リットルを使用する。
【０１１９】
［ステップｂ）‐ステップｃ）］
ろ過／排水（Ｒａｐｉｄ−Ｋｏｔｈｅｎ法）により３１４ｃｍ２（直径２０ｃｍ）の円形の湿潤繊維マットを製造し、約１０〜１５％の乾燥度および約６０ｇ／ｍ２の乾物含量を得た。
【０１２０】
［ステップｃ’）］
次いで、３ｋｇのフレキシブルローラ（１５ｋｇ／ｍの線圧に対応）を使用して、繊維マットをプレスする。
【０１２１】
［ステップｄ）］
市販の非水溶媒中のカーボン系導電性インクは、内径４００μｍの堆積ノズルを備えたスクリューポンプによる直接投与システムを使用して堆積される（ノズルと繊維マットの距離が約３００から５００μｍ、堆積速度が約２００ｍｍ／ｍｉｎ）。
【０１２２】
図４に示すように、各印刷コンデンサ１は、正のコーム２および負のコーム３を備える。各コームは、相互に入れ子になっていることを意味するインターデジタル方式でその端部から延びる垂直歯５．１および５．２を有するステム４．２および４．３によって形成される。
【０１２３】
この回路は、ＬＥＤ８に接続された並列印刷コネクタ６および７を備える。
インターデジタルコンデンサ１を形成するトラック４．２、４．３、５．１、５．２およびＬＥＤのコネクタ６、７は、１ｍｍの幅および４００μｍの厚さ（乾燥前）を有する。
【０１２４】
式（１）Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ、式中、Ｃはコンデンサの静電容量、εはセパレータ（紙）の比誘電率、Ｓは電極断面積、ｄは電極間の距離、を使用すると、コンデンサ１は、約１ｐＦの静電容量に達する寸法に設定され、これは、コンデンサ１の歯５．１と５．２との間の間隔が５００μｍであり、インターデジタル電極の累積長さが９ｃｍであることを規定する（図４）。
【０１２５】
［ステップｅ）］
トラックが堆積された後、ＬＥＤが配置され、印刷回路を封入するために、（ステップａ、ｂ、ｃ、ｃ’に従って調製された）湿潤繊維マットの層が積層される。
【０１２６】
［ステップ（ｆ．１）］
マット／回路／封入層アセンブリは、３ｋｇのフレキシブルローラ（１５ｋｇ／ｍの線圧に対応）を使用してプレスされる。
【０１２７】
［ステップ（ｆ．２）］
プレスされたマット／回路／封入層アセンブリは、負荷（約０．５から２ｂａｒ）の下で９５℃で２０分間乾燥される（Ｒａｐｉｄ  Ｋｏｔｈｅｎ法、フランク型乾燥機、ＴＡＰＰＩ  Ｔ  ２０５の標準的な方法）。
いくつかのフレキシブルセルロース系基材シートが得られ、それぞれがいくつかのコンデンサ１／ＬＥＤ８アセンブリを備える。
【０１２８】
特徴
このようにして作成されたインターデジタルコンデンサは、人間の指が接近すると（比誘電率約６０）、初期静電容量の値の７５％を超える変化（つまり、図４の１５から３５ｐＦ）を示す。静電容量値のこの変化により、人間の指によるセンサへの接近および接触を非常に明確に検出することが可能になる。
【０１２９】
封入されたＬＥＤ８に接続されたコネクタ６、７の端子間に５Ｖの電圧を印加すると、ダイオードを点灯させることができ、これにより、封入プロセスが良好な電気的接触を保証し、ＬＥＤ８を導電性接着剤またははんだペーストを使用する必要なく所定の位置に維持することが可能になる。
【０１３０】
図５は、センサに触れた後、コンデンサの初期状態に戻るために、紙の繊維構造における湿度の蒸発／分散にいくらかの時間（約２秒）が必要であることを示している。
【０１３１】
２．２  ＬＥＤコントローラあり
実施例２．１は、各インターデジタルコンデンサ１／ＬＥＤ８アセンブリに、コンデンサの静電容量が大幅に変化した場合に（検出しきい値は約２５ｐＦに固定され、したがって、外部干渉によって生成される小さな変動は検出されない）、ＬＥＤ８に電力を供給することができる外部コントローラ（Ａｒｄｕｉｎｏ  ＭＥＧＡ  ２５６０）を統合して再現される。ＬＥＤ８の使用は、センサが作動したことを説明する簡単な方法を提供する（図６を参照）。この回路が完全に紙に統合されていることを認識することが重要である。
【０１３２】
実施例３：呼吸センサとして有用な印刷フラットサンドイッチコンデンサを備える回路基板‐この基板を使用して得られる呼吸感知キーボード
３．１  呼吸センサとして有用な印刷フラットサンドイッチコンデンサ
この例は、本発明による回路基板の製造に関するものであり、この回路基板は呼吸感知センサを備えており、ストローによる局所的な吹き付けによって活性化されるキーボードのキーを作成することが目標である。この応用は、特に四肢麻痺のユーザに関係する。
【０１３３】
この例の印刷コンデンサは、マトリクスにおけるサンドイッチセンサである。図７および９に示される回路基板１０は、それぞれがその一端で静電容量の変化を検出できるＡｒｄｕｉｎｏ  ＭＥＧＡ  ２６５０コントローラ１２に接続されている、４つの平行な導電性トラック１１、およびトラック１１に垂直であり、それぞれの一端が、図７および８に示されていない発電機の電極の１つにそれらの一端によって接続されている、４つの平行な導電性トラック１３によって形成された印刷回路を含む。
【０１３４】
方法：
［ステップａ）］
５７°ＳＲに精製された２ｇ／ｌの漂白クラフトセルロース繊維（樹脂）の繊維懸濁液１リットルを使用する。
【０１３５】
［ステップｂ）−ステップｃ）］
ろ過（Ｒａｐｉｄ‐Ｋｏｔｈｅｎ法）により３１４ｃｍ２（直径２０ｃｍ）の円形の湿潤繊維マットを製造し、約１０〜１５％の乾燥度および約６０ｇ／ｍ２の乾物含量を得た。
【０１３６】
［ステップｃ’］
次に、３ｋｇのフレキシブルローラ（１５ｋｇ／ｍの線圧に対応）を使用して、繊維マットをプレスする。
【０１３７】
［ステップｄ］
平行トラック１１は、溶媒ベースの（非水性）カーボン系導電性インクと、４００μｍの内径を有する堆積ノズルを備えたスクリューポンプによる直接投与のシステムを使用して、湿潤繊維マット上に印刷さる（ノズル‐繊維マット距離は約３００から５００μｍ、堆積速度は約２００ｍｍ／分）。
印刷条件を以下の表にまとめる。
【０１３８】
【表２】
2020536390.tif 000004
【０１３９】
印刷トラックは、（ステップａ、ｂ、およびｃ’に従って調製された）積層繊維封入層で覆われ、次いで、平行なトラック１３が、その自由面上に印刷される。
【０１４０】
［ステップｅ］
次に、ステップａ、ｂ、ｃおよびｃ’に従って調製された、積層繊維封入層が、平行なトラック１３上に配置され、圧縮される。
トラック１１および１３は、４ｍｍの幅および１００ｍｍの長さを有する。
トラック１１および１３の交点に位置する領域は、１６個のコンデンサ１４を形成する。
【０１４１】
このマトリクス形状により、センサの密度を高めながら、コントローラ１２への必要な接続数を減らすことができる（つまり、１６個のコンデンサのグリッドの場合、４行と４列のみ、または８のコントローラへの接続が必要である）。
インターデジタルセンサには、コンデンサごとに２つ、すなわち１６のコンデンサ１４のグリッドに対して３２の接続が必要である。
【０１４２】
［ステップｆ］
１５ｋｇ／ｍの線圧を加えることで多層構造を圧縮し、９５℃で圧縮乾燥した（Ｒａｐｉｄ‐Ｋｏｔｈｅｎ法）。
【０１４３】
特徴
Ａｒｄｕｉｎｏ  ＭＥＧＡ  ２５６０コントローラは、コンデンサの静電容量の変動を測定し、データをスプレッドシートに転送して、図８での表示を可能にする。この図は、ユーザがキーボードのキーをストローで吹いた瞬間の対応する静電容量の急激な増加（３．８から６．２ｐＦ）を示す。実施例３．１と同様に、初期静電容量の値に戻るまでに約４秒を要する。
【０１４４】
したがって、サンドイッチコンデンサを使用すると、呼吸を検知できるという点で非常に有利である。したがって、感知キーボードが製造された。フラットインターデジタルコンデンサを使用した実施例２．１に示すように、サンドイッチコンデンサはまた、指が接近したときに静電容量が変化するため、タッチおよび呼吸感知シートの製造に使用できる。
【０１４５】
３．２  呼吸（または接触）感知キーボード
図９に示す呼吸感知キーボード１０は、実施例３．１の紙（封入）に統合されたサンドイッチコンデンサのグリッドを含む回路基板１０とほぼ同じである。回路基板の上面には、標準的なコンピュータのキーボードの右側にあるような数字キー（キーパッド）が示されている。したがって、１６個のキーは、１６個のコンデンサ１４に対応する。
【０１４６】
４つのトラック１３（水平電極）に連続して電力が供給され、４つのトラック１１（垂直電極）の出力電圧が測定されて、各コンデンサ１４の静電容量の変化が評価され、ユーザの呼吸（または紙への指の接触）によって生成される紙の湿度の変化が検出される。
【０１４７】
１６個のコンデンサ１４の静電容量変動は、図９には示されていないが、実施例４のボードを示す図８に示されている、コントローラ１２によって検出される。それを超えて事象が検出される静電容量の変化率の限界を定義することを可能にする閾値がコントローラ１２に実装および統合され、ＵＳＢ接続を介してコンピュータと通信することにより、標準キーボードの場合と同様に、呼吸によってアクティブ化されるキーに対応する記号が書き込まれる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  コンデンサ
２  コーム
３  コーム
４．２  ステム
４．３  ステム
５．１  垂直歯
５．２  垂直歯
６  コネクタ
７  コネクタ
８  ＬＥＤ
１０  キーボード
１１  トラック
１２  コントローラ
１３  トラック
１４  コンデンサ
３０  製紙機
３１  ヘッドボックス
３２  長網ワイヤ
３３  印刷システム
３４  プレス部
３５  乾燥機
３６  カレンダ
３７  リール
【図１ａ）】
2020536390.tif 000005
【図１ｂ）】
2020536390.tif 000006
【図１ｃ）】
2020536390.tif 000007
【図１ｄ）】
2020536390.tif 000008
【図１ｅ）】
2020536390.tif 000009
【図１ｆ）】
2020536390.tif 000010
【図２】
2020536390.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020536390.tif 000018
【国際調査報告】
2020536390.tif 000019
2020536390.tif 000020
2020536390.tif 000021
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