UV特种油墨与工艺品制作

精密金属图型的感光蚀刻与多色填漆UV特种油墨与工艺品制作杭州科望特种油墨有限公司2008-12-2916:14:45作者:何平来源:文字大小:[大][中][小]2004年天津国际网印展技术讲座资料精密金属图型的感光蚀刻与多色填漆UV特种油墨与工艺品制作第一部分精密金属图型的感光蚀刻与多色填漆一、金属图型的精细蚀刻方法金属蚀刻是生产标牌、电路板、金属工艺品、金属版画等过程中的关键步骤，不同的金属材料，性质各不相同，蚀刻图型的精度不同，蚀刻深度不同，所采用的蚀刻方法、工艺以及所用蚀刻液的配方大不一样，所采用的感光抗蚀材料也各不相同。例如蚀刻线宽/线间距0.2毫米以上的铜板，可以用300目的丝网，直接印刷耐酸抗蚀油墨，以盐酸/氯化铜或三氯化铁溶液喷淋蚀刻，蚀刻图型的边沿总存在着锯齿缺陷，优点是生产成本低。不锈钢和铝是两种性质不同的金属，不锈钢只能用混合强酸溶液腐蚀，而蚀刻同样精度的铝材时，既可采用稀酸水溶液，也可用烧碱水蚀刻。这里所述的精密金属图型蚀刻，是指线宽或线间距≤0.1mm腐蚀工艺。所使用的方法主要有三种：化学蚀刻法、电化学蚀刻及激光蚀刻。1、化学蚀刻法—用强酸或强碱溶液直接进行化学腐蚀，这也是目前使用最多的一种方法，优点是蚀刻深度可深可浅，但腐蚀液对环境有污染，对操作工人的身体健康有害，侧蚀有时会很严重。2、电化学蚀刻—这是一种使用电解质通电蚀刻的方法，其优点在于环保方面，对环境污染很小，对操作工人的身体健康无害，缺点是蚀刻深度较小，大面积蚀刻时，深度不易控制。3、激光蚀刻法—优点是线性边沿整齐无侧蚀现象，但成本很高，约为化学蚀刻法的一倍。印刷电路板行业印刷锡膏时，所用的不锈钢丝网大多是用激光蚀刻法制作的。今天所介绍的重点不是蚀刻工艺，而是抗蚀材料的感光性能和使用工艺。二、感光抗蚀材料的性能与用途精密金属图型蚀刻常用的光致抗蚀材料主要有三种：液态感光抗蚀耐电镀油墨,感光显影型电泳抗蚀剂(阴离子光致抗蚀电泳漆),光致抗蚀干膜1、液态感光抗蚀耐电镀油墨液态感光抗蚀（耐电镀）油墨是蚀刻精密金属图形时，最常用的感光抗蚀材料，它使用方便、分辨率高、显影后不易产生余胶，价格相对较便宜，耐腐蚀性能优异，容易保存。技术特性颜色：G550绿Green,BL7072蓝Cyan,105大红Red,Y208黄Yellow,BR104鲜红brightred,R236品红Magenta,W170白White,Y02透明金Gold,BK250黑Black,Y152透明黄TransparentYellow,800N无色透明Clear.含固量(%)：75%粘度：（cps,25℃）：4000-4500稀释：请使用环己酮稀释感光条件：80瓦/厘米高压汞灯，灯距50-90厘米，曝光时间20-50秒显影条件：1%Na2CO3，20-30℃，15-60s固化膜特性附着力（%）：100/100铅笔硬度（H）：1-2H（曝光前）2-3H（曝光后）耐蚀刻性能：盐酸等酸性腐蚀\酸性氯化铜、酸性氯化铁、电蚀刻及PH≤10碱性蚀刻耐电镀性能：酸性电镀铜、锡/铅、镍、镍/金储存期：大于6个月（25℃以下保存）。储存条件：产品须保存于通风、干燥、阴凉处，严禁受热或见光。使用工艺流程尽管生产厂家不同，油墨颜色不一样，但工艺流程基本相同，大致都包扩以下几个步骤：基板的清洗与表面处理酸洗、碱洗、磨刷、除油、表面改性等↓感光油墨的涂布如丝网满版印刷800型感光抗蚀耐电镀油墨（100-350目）或滚涂↓热风预烘干（75-85℃，20-60分）↓曝光（高压汞灯、碘镓灯、金属卤素灯）↓显影（1%碳酸钠水溶液，温度25-30℃，手工显影或喷射显影↓水洗除去残留的显影液↓干燥90-110℃/5-10分，增加固化膜对底材的结合力，提高耐腐蚀或耐电镀性能。若要永久保留固化膜，可进行140-160℃/30分钟以上热烘烤↓蚀刻/电镀化学腐蚀（酸性或碱性）或电蚀刻↓填色电泳填漆（热固化电泳漆科望公司SR-DE-202，光固化电泳漆如科望UV-DE-2002；感光填漆如LPR-820多功能液感光油墨及LPR-830液态感光彩砂油墨；手工填漆如热固耐酸碱金属油墨或烤漆↓固化热烘干150-180℃/30-50分钟或光固化80瓦/厘米高压汞灯照射10-15秒↓脱墨3-5%氢氧化钠水溶液/室温↓印刷其它装饰油墨如UV锤纹、UV皱纹、UV折光、UV磨砂、UV冰花、UV发泡，UV蒙砂、热固银砂、金砂等特种油墨↓。。。。。。2感光显影型电泳抗蚀剂特点与用途感光显影型电泳抗蚀剂是一种通过电泳方法，在金属底材或已金属化了的塑料基材上沉积一层感光抗蚀膜，此感光膜经热风干燥后，通过菲林片感光显影，形成抗蚀刻保护图形。此工艺的独特之处在于：(1)它可以在复杂工件表面、非常均匀地沉积一层感光抗蚀膜，而液态感光抗蚀油墨一般只能在平面基材上印刷和蚀刻。因此感光显影型电泳抗蚀剂，可以用来蚀刻各种曲面形状的精密金属图案，如各种工艺品，曲面金属蚀刻版画。(2)比液态感光抗蚀油墨更环保。感光显影型电泳抗蚀剂以水作溶剂，无气味，无挥性有机溶剂，使用过程中对环境无污染。(3)图型分辨率更高。由于电泳感光膜比丝印感光膜更薄、更均匀，既使基材有少量缺陷，电泳层同样可以覆盖完全，附着牢度更优，对于精细图案，蚀刻成品率更高。(4)光致抗蚀电泳漆使用方便，无需添置昂贵的设备。(5)利用率高（95-99%）。感光显影型电泳抗蚀剂的电泳工艺流程基板表面处理、除油—溶剂除油、化学除油（强碱）、乳液除油（采用表面活性↓水洗↓除锈—般采用酸洗法除锈，酸液中加入少量缓蚀剂。↓水洗↓磷化↓水洗/纯净水↓烘干/90-110℃↓电泳—工作漆液的不挥发分以10-15%为佳↓水洗↓热风预干燥，70-90℃↓曝光（高压汞灯、碘镓灯、金属卤素灯）↓显影（1%碳酸钠水溶液，温度25-30℃，手工显影或喷淋显影↓干燥90-110℃，5-10分↓蚀刻/电镀化学腐蚀（酸性或碱性）或电蚀刻↓去膜3-5%氢氧化钠水溶液3光致抗蚀干膜光致抗蚀干膜是由感光层、PET底层和PE覆盖膜组成的三层夹心结构。使用时须用专门的真空贴膜机，在100℃左右的温度下把感光膜粘贴在金属底板上，其它的使用工艺与液态感光抗蚀耐电镀油墨相似，在精密电路板的蚀刻工艺中应用得较多。与液态感光抗蚀耐电镀油墨相比，感光膜与基板的附着牢度较差，对于表面有凹坑的基板容易产生气泡。图6—光致抗蚀干膜的结构三、精密金属蚀刻图型的填色1、填色方法金属图型蚀刻好以后，无论是标牌还是蚀刻金属版画，通常需要在被蚀刻的凹陷部位填上不同的颜色，以使产品更加丰富多彩。对于近几年出现的高精度彩色金属蚀刻版画，分辨率高达175-200线，填充色彩的种类有时多达7种，为了使画面更逼真，常常要使用C、M、Y、K标准四色墨进色彩叠加。不同精度的蚀刻图型，所采用的填色方法也各不相同，常用的方法有以下几种：手工填色法、丝网印刷法、电泳填色和感光填色法。手工填色法是最传统的方法，只适合于非常粗大蚀刻图案颜色的填充。丝网印刷法———只适合于平面图案的印刷，对于已经蚀刻的凹凸不平的产品，无法套印。电泳填色法————在电场的作用下，使有色带电粒子有选择性地沉积在蚀刻的金属图型上。这是标牌行业目前使用较多的一种方法，所用的电泳漆均为热固化电泳漆，既电沉积、水洗后，通过150-180℃/30-60分仲的烘烤使漆层固化。根据电泳漆中树脂所带电荷的不同，可将电泳漆分为阴极电泳漆和阳极电泳漆二种，下面重电介绍阴极电泳漆。电泳填色的原理：电泳过程伴随电解、电泳、电积、电滲等四种电化学现象。（1）电泳（Electrolysis）：在胶体溶液中，分散在介质中的带电胶体粒子，在直流电场的作用下，向着带异种电荷的电极方向移动，由于胶体粒子在运动过程中受到分散介质的阻力，相对于真溶液在电场中离子迁移的阻力要大得多，移动速度较慢，犹如在分散介质中泳动，称为电泳。例如：在阴极电泳过程中，R（HNR2）和H因带正电荷，故向阴极泳动，相反，RCOO和OH等向阴离子向阳极移动。（2）电沉积(Electrodeposition)：漆离子在电极上的沉积析出现象称为电沉积。在阴极电泳中，带正电荷的粒子在阴极上凝聚，带负电荷的粒子在阳极聚集。由于在阳极上的初始反应是水电解形成氢气和氢氧根离子，致使阴极表面区产生高碱性界面，此时阳离子（树脂和颜料）与氢氧根离子反应变成容性时，就会产生涂膜的沉积，阴极电泳反应机理如下：PR2N+RCOOH→PR2NH+RCOO2H2O+2e→H2↑+2OHPR2NH+OH→PRN↓+H2O（3）电渗在电场作用下使涂膜内所含的水份从涂膜中渗析出来移向槽液，使涂膜脱水。热固电泳漆热固电泳填色工艺流程：蚀刻好的金属基板表面清洗、除油↓水洗—去离子水或纯净水↓热风干燥↓电泳填色—10-20伏/3-5分钟↓水洗↓烘干—150-180℃/30-60分仲↓退除感光固化膜↓第二次印刷感光保护层、感光、显影、水洗↓电泳填第二色电泳漆↓电泳漆的使用方法：以科望公司SR-ED-202为例，产品采用色浆和乳液双组分包装，分开包装可以避免颜料下沉，大大延长产品的保存期。混合—使用前，先将色浆和乳液按1：4比例混合均匀↓稀释—再加入总重量4倍的纯净水稀释并搅拌均匀↓电泳—电泳漆使用一段时间后，需要补加新的原液，放置一段时间不用的电泳漆重新使用时，应添加少量的助溶剂热固电泳填色存在的问题A--烘烤温度过高，时间长，不仅费电，同时使电泳固化膜的颜色变暗；B—使用范围受到局限，对于热敏基材无法使用电泳填色。光固化电泳漆光固电泳漆的优点和使用范围：A紫外光电泳漆电泳后可直接UV固化，无需加热，瞬间干燥，具有快速、高效、节能、省时、少污染的特点。B既可用于金属器件的涂饰，也可用于金属化处理的热敏基材的涂覆，如各种塑料产品。克服了热固化电泳漆不能用于热敏材料的缺点，用紫外光固化将成为电泳漆发展的新方向。C电泳漆填色光固后，色彩鲜艳，有多种颜色，如黑、兰、大红、鲜红、绿、金黄、珠光等，高光泽。D电泳和UV固化后，感光抗蚀固化膜去除方便。E电泳过程中，无需添加助溶剂。助溶剂是一种有机溶剂。光固电泳填色工艺流程和使用方法：光固电泳填色工艺流程、使用方法与热固电泳工艺流程基本相同，除光固机外，所用设备也一样。蚀刻好的金属基板表面清洗、除油↓水洗—去离子水或纯净水↓热风干燥↓电泳填色—10-80伏/3-5分钟↓水洗↓热风干燥↓光固化—高压汞灯↓退除感光固化膜↓第二次印刷感光保护层、感光、显影、水洗↓电泳填第二色电泳漆↓。。。。。。电泳填色的缺陷：从电泳填色的工艺流程可以看出，电泳法只适合于填单色或双色，电泳涂层较薄，对于以下几种情况电泳法显得很困难或无能为力。1）三种以上颜色填漆；2）不同颜色之间有交叉时；3）彩色画面需要四色网点叠加。(4)金属效果图案,含有金属粉沫如金砂,银砂等导电性填料;(5)当蚀刻深度较大如1毫米以上,要求填充墨层较厚时。感光填色法感光填色法----使用多功能液态感光油墨LPR-820,830系列油墨,对已蚀刻金属图形,通过感光,显影等步骤进行颜色填充。多功能液态感光油墨的特点：1、高分辨率：最小线宽/线间距可达0.05mm。最高网线可达250线。适合于制作高分率、高清晰度图案。2、显影后的感光固化膜高光泽、色彩鲜艳。3、经加热后感光膜具有高硬度，耐酸又耐碱，可永久保留在基板上,常被用于制作彩色金卡或背景填色,代替手工填色和电泳填色。4、LPR-820有多种颜色，根据用途分为4个系列（1）C、M、Y、K四色感光油墨该系列产品具有高透明性，色彩纯正，符合PANTONE色标要求。配方中采用标准色相的颜料及透明性的填料、树脂，感光固化后不发生黄变，以保证四色油墨网点叠加时，颜色还原的准确性，适合于制作彩色图案。具体颜色见表1。表1LPR-820四色油墨颜色与型号对照表型号LPR-820R236LPR-820Y208LPR-820BL7072LPR-820BK250LPR-820W170LPR-820N颜色品红黄青黑白冲淡光油820四色系列感光油墨主要用于制作彩色金属（铜、不锈钢、钛金板等）、玻璃、陶瓷