Uso de la técnica de SCREEN PRINTING en la fabricación de recubrimientos a partir de nanopartículas de dióxido de titanio

Abstract

En el presente trabajo, se fabricaron recubrimientos de dióxido de titanio (Ti02) por la técnica de screen printing a partir de pastas preparadas con nanopartículas de Ti02. Estas pastas de Ti02 estuvieron compuestas de alfa-terpineol (α-T), etil celulosa (EC) y ácido acético (HAc). Luego de imprimir estas pastas por screert printing sobre sustratos de vidrio, se sinterizaron siguiendo un proceso de calentamiento con una rampa de 5°C/min a cuatro temperaturas: 120°C por 10 min, 230°C por 15 min, 380°C por 15 min y 550°C por 30 min. Se variaron sistemáticamente los porcentajes en peso de Ti02 y de EC en las pastas para investigar qué efecto tenían sobre la calidad de los recubrimientos impresos. Para caracterizar Teológicamente las pastas, se diseñó y construyó un reómetro extensional de acción capilar (CABER, por los términos en inglés capillary breakup extensional rheometer). Por medio de este instrumento, fue posible registrar la evolución en el tiempo del adelgazamiento de las pastas debido a las fuerzas capilares. Estos datos fueron convertidos a valores de viscosidad extensional de las pastas, encontrando que un mayor contenido de Ti02 producía una viscosidad mayor. El CABER construido también se usó para extender hasta la ruptura las pastas con distinto porcentaje de EC. En este caso, un contenido más alto de EC generaba una mayor deformación de la pasta antes de romperse. Los recubrimientos fabricados por screen printing fueron caracterizados por microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido de emisión de campo. Se determinó que, a medida que la cantidad de Ti02 en la pasta aumentaba, la homogeneidad superficial y el espesor de los recubrimientos impresos era mayor, siendo los espesores de los recubrimientos con 12% y 28% de Ti02 iguales a 1,6 pm y 4,2 pm, respectivamente. De manera similar, una mayor concentración de EC resultó en mayor uniformidad de los recubrimientos.

In this work, titanium dioxide (TiO2) films were fabricated using screen printing technique from Ti02 nanoparticle pastes. These Ti02 pastes were composed of alpha-terpineol (a-T), ethyl cellulose (EC) and acetic acid (HAc). After printing the pastes onto glass substrates, the printed films were sintered with a heating rate of5°C/min at 120°Cfor 10 min, 230‘Cfor 15 min, 380°C for 15 min and 550°Cfor 30 min. TI02 and EC weight percentages were varied systematically to investigate if there was any effect over the quality of the printed films. A capillary breakup extensional rheometer (CABER) was builtfor rheological characterization of the pastes. Using this instrument, it was possible to record the thinning process of the paste over time due to capillary forces. The data extracted from these experiments was then converted to an extensional viscosity of the pastes. It was found that a higher content of Ti02 produced a higher viscosity. The CABER was also used to extend the pastes with different concentration of EC until their breakup. In this case, a higher EC concentration resulted in a larger deformation of paste before breakup. The screen-printed films were characterized using optical and field emission scanning electrón microscopy. It was determined that as the percentage of Ti02 was increased, the surface homogeneity and the thickness of the printed films were higher. The thicknesses of the printed films with 12% and 28% ofT¡02 were 1,6 pm and 3,7 pm, respectively. In a similar way, a bigger content of EC resulted in a better uniformity of the printed films.