Innovaties bij het drukken met geleidende inkten

Gepubliceerd door Markéta Držková in het ‘Journal of Print and Media Technology Research – Vol. 10 No. 1 (2021)’ (IARIGAI).

Grafische producenten investeren in nieuwe innovatieve printtoepassingen, zoals het drukken met elektrisch-geleidende inkten. Zo heeft Heidelberger Druckmaschinen AG een aantal nieuwe druktoepassingen voor de automobielmarkt toegelicht. Op een Gallus (flexo) drukpers worden folies met functionele inkten bedrukt. De aldus gedrukte elektrisch geleidende patronen zijn drukgevoelig. Je hiermee zien waar en hoeveel druk er op een positie op de bedrukte folie wordt uitgeoefend. De praktische toepassing zit dan bijvoorbeeld in autozetels waarmee je hiermee een slim detectiesysteem kan uitbouwen: een autogordel-alarm laten afgaan als via de drukgevoelige folie een persoon wordt detecteert, het deactiveren van de airbag bij het detecteren van een kind, enz. Markéta Držková (Pardubice, Tsjechië) heeft in het “Journal of Print and Media Technology Research” een overzicht gemaakt van de recent gepubliceerde patenten op vlak van ‘printed electronics’.

Fig. 1. Een drukinstallatie om folies met elektrisch geleidende inkten te bedrukken (Heidelberg).

Dit beknopte overzicht geeft de patenten weer die zijn opgehaald voor de gezochte term “printed electronics” en die sinds begin 2020 zijn gepubliceerd. Van de meer dan 500 patenten zijn de VS (37 %), China (21 %) en Korea, Japan en Europa (elk 10%) het meest vertegenwoordigd. Kijken we naar de organisaties en bedrijven met de meeste vermeldingen.

TAKTOTEC

Taktotek is een spin-off van VTT, Technical Research Centre of Finland. Ze zetten sterk in op ‘slimme’ oppervlakken, met hierbij ook een focus op de automobielindustrie. De innovatie zit in ‘in-mould electronics’, waarbij elektronica wordt geïntegreerd bij het spuitgieten van onderdelen (denk aan inmould-labels). Onder hun talrijke patenten vind je een “in-mould electronics”- technologie die minder plastic gebruikt en de uitstoot van broeikasgassen vermindert (US 10.849.235 B1). Andere patenten zitten in het opbouwen van meerlaagse structuren voor detectietoepassingen (US 10.675.834 B2),  en lichteffecten (US 10.928.583 B2).

Fig. 2. Een futuristisch dashboard waarbij de elektronica verwerkt is in het oppervlak (Taktotek).

XEROX

Xerox heeft al geruime tijd in diepdruk vervaardigde labels met een geïntegreerd 8-bits geheugen. Deze kennis vind je terug in het patent “geheugencellen en -apparaten, vervaardigd op een flexibel substraat en gebruikmakend van een ferro-elektrische geheugen laag en een kleef laag bestaande uit een verknoopt mengsel van acrylpolyol, een alkyleen-ureum-glyoxaalhars en een zure katalysator” (CA 3 006 257 C en US 10.593.684 B2).

Fig. 3. In gravure gedrukte geheugenelementen van Xerox.

Een andere toepassing is een Point-of-purchase (POP)-display met daarin geïntegreerde gedrukte elektronica en andere gebruikscomponenten, terwijl het kan worden verzonden als platte panelen of vellen zoals gebruikelijke POP-displays (US 10.799.042 B2). Verder is er gewerkt aan elektrisch geleidende 3D-objecten, geprint met een combinatie van structureel materiaal en geleidende inkt (US 10.821.658 B2). Een aantal recente Xerox-patenten bevatten verdere ontwikkelingen in het drukken met stroom-geleidende inkten. Hier vinden we een methode uit high-speed inkjet terug: eerst een primer printen op het substraat en daarna geleidende inkt (US 10.899.940 B2), een UV-uithardende variant van de primer (US 10.723.887 B2). Andere innovaties in inkten zijn di-elektrische (isolerende) UV-inkten voor inkjet en aerosol-jet (US 10,577,515 B1), Nano-carbon inkt op waterbasis voor weerstanden (US 10,767,069 B2) en geleidende lijm (US 10,800,948 B2).

Beijing Dream Ink Technology

Dit bedrijf ontwikkelt technologie voor het printen van (gekleurd) vloeibaar metaal in plaats van te werken met inkten met zilverdeeltjes of geleidende polymeren (CN 107 337 964 B en CN 210 478 087 U).

NTN corporation

NTN is een Japanse producent van kogellagers en heeft op het eerste zicht weinig gemeen met print. Desalniettemin besteden ze aandacht aan onderzoek en ontwikkeling op andere gebieden. Dit wordt weerspiegeld in een reeks recentelijk verleende patenten die betrekking hebben op een fijne coatingmethode met behulp van een speciaal naaldmechanisme. Hiermee kan een coating met een breed viscositeitsbereik aangebracht worden, waaronder hoog-viskeuze vloeistoffen met metaalpoeder (JP 6 835 506 B2).

South China University of Technology

Deze universiteit heeft een flink aantal Chinese patenten op vlak van geleidende inktformuleringen met o.a. Rapid-gelation zirconia ink-jet printing inkt (CN 107 739 554 B) en zilver-nanowire transparante geleidende inkt (CN 108 587 326).

Stora Enso

De onlangs aan Stora Enso verleende patenten in verschillende Europese en Amerikaanse landen hebben betrekking productiemethoden van gedrukte elektronica (US 10.887.998 B2).

Deze recente patenten tonen dat er nog flink wat ontwikkeling aan de gang is op vlak materialen voor gedrukte elektronica. Hiermee opent de deur voor zowel innovatieve grafische toepassingen (o.a. POS-displays) als bijvoorbeeld in de automobielsector. Wil je je kennis over deze specifieke materie bijspijkeren dan kan dit op onze Masterclass ‘slimme verpakkingen en labels’. Hierin krijg je voormiddag een introductie in gedrukte elektronica, in de namiddag worden een aantal markttoepassingen getoond.