Паста для нанесения покрытий на субстраты и способ ее получения

 

Описывается паста для нанесения покрытий на субстраты, включающая по меньшей мере одно порошковое вещество, по меньшей мере одно разбавляемое водой неионогенное реологическое вещество и воду, отличающаяся тем, что в качестве порошкового вещества она содержит порошковое вещество, выбранное из группы, включающей ниобий, тантал, молибден, вольфрам, никель, хром, бор, индий, олово, их оксиды, силициды и сплавы и двуокись кремния, а в качестве разбавляемого водой неионогенного реологического вещества - вещество, выбранное из группы, включающей ассоциативный загуститель на основе полиуретана, водную дисперсию кремниевой кислоты и простой полигликолевый эфир при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: указанное порошковое вещество - 32-90,6; указанное неионогенное реологическое вещество - 0,3-12,5; вода - остальное. Технический результат - упрощение технологии процесса и его удешевление при сохранении качественных характеристик известной пасты. 2 с. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к композициям для нанесения покрытий на субстраты, в частности к пасте для нанесения покрытий на субстраты и к способу ее получения.

Известна паста для нанесения покрытий на субстраты, содержащая порошкообразные вещества, такие, как, например, порошкообразный молибден, органическое связующее, органический растворитель и целевые добавки (см. патент DE N 25 58 361 C2, МКИ: H 05 K 3/36, 1982 г.).

Известную пасту приготовляют путем простого смешивания ингредиентов.

Недостаток известной пасты заключается в том, что из-за наличия органических связующего и растворителя она является экологически опасной, огнеопасной, частично токсичной, загрязняет сточные воды и имеет интенсивный запах. Поэтому при ее использовании следует предпринимать соответствующие меры по охране труда, а также предусматривать приспособления для предотвращения эмиссий.

Наиболее близким изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является паста для нанесения покрытий на субстраты, содержащая по меньшей мере одно порошковое вещество, выбранное из группы, включающей медь, алюминий, серебро, латунь и графит, водорастворимую смолу или водную эмульсию смолы, силикат лития в качестве пленкообразующего вещества, неионогенное реологическое вещество, выбранное из группы, включающей алкилбензолсульфонаты и полиоксиэтиленалкилфенолы, и воду (см. JP 74 00 7330 B, C 07 D, H 01 B, 1974 г.).

Известную пасту приготовляют путем суспендирования и диспергирования компонентов в воде.

Недостатком известной пасты является то, что она включает пять обязательных компонентов.

Задачей изобретения является разработка пасты для нанесения покрытий на субстраты, которая позволяет упростить технологию изготовления и удешевить стоимость при сохранении качественных характеристик известной пасты.

Поставленная задача решается предлагаемой пастой для нанесения покрытий на субстраты, включающей по меньшей мере одно порошковое вещество, по меньшей мере одно разбавляемое водой неионогенное реологическое вещество и воду, за счет того, что в качестве порошкового вещества она содержит порошковое вещество, выбранное из группы, включающей ниобий, тантал, молибден, вольфрам, никель, хром, бор, индий, олово, их оксиды, силициды и сплавы и двуокись кремния, а в качестве разбавляемого водой неионогенного реологического вещества - вещество, выбранное из группы, включающей ассоциативный загуститель на основе полиуретана, водную дисперсию кремниевой кислоты и простой полигликолевый эфир, при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: Указанное порошковое вещество - 32 - 90,6 Указанное неионогенное реологическое вещество - 0,3 -12,5 Вода - Остальное В качестве ассоциативного загустителя на основе полиуретана предлагаемая паста предпочтительно содержит загуститель на основе толуилендиизоцианатов и/или гексаметилендиизоцианатов.

Предлагаемая паста может еще содержать стандартный смачиватель в количестве 0,3 -11,0 мас.%.

Предлагаемую пасту приготовляют путем диспергирования в воде по меньшей мере одного из вышеуказанных порошковых веществ и по меньшей мере одного из вышеуказанных разбавляемых водой неионогенных реологических веществ.

При этом может быть целесообразно дополнительно влиять на реологические свойства пасты добавлением смачивателя. Вышеуказанный полиуретановый загуститель может уже содержать пригодный смачиватель. Предлагаемый способ можно проводить в атмосфере инертного газа.

Содержащиеся в пасте ингредиенты целесообразно выбирают с таким расчетом, что сухая масса пасты после термообработки до 550^oC больше не содержит органических веществ.

Предлагаемая паста хорошо пригодна для нанесения покрытий на неорганические субстраты, как, например, стекло, керамику, стеклокерамику, эмаль и металлы, а также на органические субстраты, как, например, пластмассы. При этом нанесение покрытий на субстраты предпочтительно осуществляют путем печатания, особенно предпочтительно трафаретного печатания, и/или литья, и/или погружения, и/или напрыскивания, и/или электростатическим путем, и/или нанесение осуществляют с помощью ракелей. Необходимое структурирование покрытий можно осуществлять предпочтительно техникой печатания или литографией, а также УФ-литографией. При этом можно использовать любую технику печатания. Особенно пригодна предлагаемая паста для металлизации субстратов.

Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1. Для получения молибденовой пасты 70 вес.% порошка металлического молибдена со средней величиной зерен около 2 мкм, 5 вес.% ассоциативного загустителя Борхигель ЛВ44 (товарный знак фирмы Гебр. Борхерс АГ, г. Гослар, DE), представляющего собой 44%-ную водную эмульсию гексаметилендиизоцианата, 8 вес.% Борхиген ДФН (товарный знак фирмы Гебр. Борхерс АГ, Гослар, DE), представляющий собой полигликолевый эфир, и 3 вес.% смачивателя Борхиген НД (товарный знак фирмы Гебр. Борхерс АГ, г. Гослар, DE), представляющего собой аминовую соль сложного эфира фосфорной кислоты диспергируют в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получаемая таким образом паста пригодна для изготовления проводящих полосок в керамических многочипных модулях на основе окиси алюминия и при этом позволяет, в частности, и заполнить контакты между отдельными слоями за одну операцию печатания.

Пример 2. 75 вес.% порошка металлического вольфрама со средней величиной зерен 1,4 мкм и 12,5 вес. % ассоциативного загустителя Борхигель ДП40 (товарный знак фирмы Гебр. Борхерс АГ, г. Гослар, DE), представляющего собой 44%-ую водную эмульсию толуилендиизоцианата, диспергируют в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получаемая таким образом паста пригодна для металлизации субстратов.

Пример 3. Аналогично примеру 1 получают дисперсию 60 вес.% дисилицида молибдена со средней величиной зерен 10 мкм и 11 вес.% Борхигена ДФН в воде, взятой в количестве до 100%. Реологическую характеристику пасты устанавливают путем добавления 5%-ной по весу водной дисперсии кремниевой кислоты. Получаемая таким образом паста пригодна для нанесения нагревательных продуктов на керамические субстраты, как, например, нитрид кремния.

Пример 4. Аналогично вышеприведенным примерам получают дисперсию 65 вес. % окиси ниобия со средней величиной зерен 2 мкм, 5 вес.% Борхигель ЛB44, а также 11 вес.% Борхиген НД в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получают пасту, пригодную для получения диэлектрического покрытия.

Пример 5. 75 вес.% порошкового сплава никеля, хрома и бора со средней величиной зерен 15 мкм, 8 вес.% Борхитен ДФН, а также 3 вес.% Борхиген НД диспергируют посредством вальцового станка в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получают пригодную пасту для металлизации субстратов.

Пример 6. 81,6 вес.% порошкового серебра со средней величиной зерен 0,3 - 5 мм и 7,4 вес.% Борхиген ДФН диспергируют в атмосфере аргона в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получают пасту, пригодную для нанесения проводящих покрытий, например, для металлизации кромок керамических конденсаторов или для нанесения полосок сопротивления на стекло.

Пример 7. 72,3 вес.% порошкового никеля со средней величиной зерен < 3 мм, имеющих сферическую конфигурацию, и 8,9 вес.% Борхиген ДФН диспергируют в атмосфере аргона в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получаемая таким образом никелевая паста пригодна для получения проводящих покрытий, например, внутренних проводящих полосок керамических конденсаторов.

Пример 8. 90,6 вес.% пригодного для применения в конденсаторах порошкового тантала, 0,3 вес.% Борхиген ДФН и 0,3 вес.% Борхиген НД диспергируют посредством месителя в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получаемая таким образом паста пригодна для изготовления анодов для электролитсодержащих конденсаторов.

Пример 9. 48 вес. % порошка индия и окиси олова со средней величиной зерен < 800 нм и 8 вес.% Борхигена ДФН (торговый знак фирмы Гебр. Борхерс АГ, г. Гослар, DE) диспергируют посредством диспергирующего аппарата в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получаемая таким образом паста пригодна для нанесения проводящих, прозрачных структур на стекло.

Пример 10. 32 вес.% окиси ниобия со средней величиной зерен 0,3 - 0,6 мкм и 3 вес. % Борхигеля ЛВ, а также 8 вес.% Борхигена НД (торговые знаки фирмы Гебр. Борхерс АГ, г. Гослар, DE) диспергируют при помощи мельницы в воде, взятой в количестве до 100 вес.%. Получаемая таким образом паста пригодна для нанесения покрытий на стекло, служащих для повышения показателя преломления.

Пример 11. 50 вес.% двуокиси кремния со средней величиной зерен 50-100 нм и 4 вес. % Борхигеля ЛВ 44 (торговый знак фирмы Гебр. Борхерс АГ, г. Гослар, DE) диспергируют в воде, взятой в количестве до 100 вес%. Получаемая таким образом паста пригодна для нанесения покрытий на стекло, служащих для уменьшения отражения.

Приведенные в примерах пасты наносят методом трафаретной печати на соответствующие субстраты и сушат при температурах до 550^oC. Сушку содержащих окислы паст осуществляют на воздухе. Содержащие металлы пасты сушат в атмосфере защитного газа или в вакууме. При этом во всех случаях содержащиеся органические добавки удаляют полностью. Дополнительная очистка не требуется. Затем повышают температуру, так что твердое вещество спекает до тех пор, пока оно не достигло требуемых свойств.

Формула изобретения

1. Паста для нанесения покрытий на субстраты, включающая по меньшей мере одно порошковое вещество, по меньшей мере одно разбавляемое водой неионогенное реологическое вещество и воду, отличающаяся тем, что в качестве порошкового вещества она содержит порошковое вещество, выбранное из группы, включающей ниобий, тантал, молибден, вольфрам, никель, хром, бор, индий, олово, их оксиды, силициды и сплавы и двуокись кремния, а в качестве разбавляемого водой неионогенного реологического вещества - вещество, выбранное из группы, включающей ассоциативный загуститель на основе полиуретана, водную дисперсию кремниевой кислоты и простой полигликолевый эфир при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: Указанное порошковое вещество - 32 - 90,6 Указанное неионогенное реологическое вещество - 0,3 - 12,5 Вода - Остальное 2. Паста по п. 1, отличающаяся тем, что она в качестве ассоциативного загустителя на основе полиуретана содержит загуститель на основе толуилендиизоцианатов и/или гексаметилендиизоцианатов.

3. Паста по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит смачиватель в количестве 0,3 - 11,0 мас.%.

4. Способ получения пасты для нанесения покрытия на субстраты путем смешивания по меньшей мере одного порошкового вещества с водой и по меньшей мере одним разбавляемым водой неионогенным реологическим веществом, отличающийся тем, что в качестве порошкового вещества используют порошковое вещество, выбранное из группы, включающей ниобий, тантал, молибден, вольфрам, никель, хром, бор, индий, олово, их оксиды, силициды и сплавы и двуокись кремния, а в качестве разбавляемого водой неионогенного реологического вещества - вещество, выбранное из группы, включающей ассоциативный загуститель на основе полиуретана, водную дисперсию кремниевой кислоты и простой полигликолевый эфир.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что процесс проводят в атмосфере инертного газа.