快干制版涂料的研制

   日期:2021-09-28     浏览:197    
核心提示:在塑料印刷制版行业,目前广泛应用的制版技术有电子雕刻、蚀刻制版以及近两年在国内得到普及化的激光雕刻工艺。激光雕刻工艺与蚀
在塑料印刷制版行业,目前广泛应用的制版技术有电子雕刻、蚀刻制版以及近两年在国内得到普及化的激光雕刻工艺。激光雕刻工艺与蚀刻法均通过酸性蚀刻液与铜反应,使网穴处的铜层裸露出来,待腐蚀后即可获得凹下的网穴。但由于其他原因在进行蚀刻前需对多余的露铜部分如多雕图案采用耐酸涂料进行填涂。国内外还未见相关快干修版涂料方面的报道,为达到克服错涂修正及快干从而提高生产效率,减少返工的目的,有必要研制一种用于修版的快干涂料。

1 实验部分
1. 1 仪器与原材料
仪器: 秒表; 测厚仪; 涂膜机; 卧式砂磨机; 日本2#浸入式粘度杯。
原材料: 二甲苯、丙酮、二丙二醇二甲醚、氯化铜、盐酸、氢氧化钠、分散黑染料,紫铜片( 5 × 5 cm) 。精制松香( 酸值180 mg /g,软化点84 ℃) ; 除精制松香为工业产品外,其它化学品均为市售分析纯试剂。
1. 2 马来松香的制备
向附有温度计、电动搅拌器和冷凝器的四口烧瓶中,加入一定量的精制松香,升温使松香熔融,开动搅拌,加入适量马来酸酐,升温至160 ℃,并保持一定时间后升温到180 ~ 200 ℃,保温2 h,真空减压除去低沸点馏分,出料。
1. 2. 1 酸值和软化点的测定
参照国标GB/T 8146 - 2003 《松香试验方法》,测定酸值、软化点。
1. 2. 2 干燥时间的测定
采用涂膜机均匀地涂覆在紫铜片上,在28 ℃室温下自然干燥,以表面干燥( 不粘手) 为计时终点,用秒表测其时间。
1. 3 修版涂料的制备
先将马来松香树脂、丙酮、二甲苯、二丙二醇二甲醚及染料按比例混合,经砂磨机研磨,制得色浆,后兑稀成粘度为16 s。
1. 4 产品性能测定
按CuCl2·2H2O 浓度为80 g /L,HCl 浓度为35 g /L 配成蚀刻液。采用涂膜机均匀地涂覆在紫铜薄片上,涂层厚度为0. 05 mm,28 ℃下自然干燥,表干后浸入蚀刻液2 min,取出用自来水冲洗后用5% ( ω) 氢氧化钠溶液洗脱涂料,清洗后用15 倍放大镜观察试片表面。
 
2 结果与讨论
2. 1 马来酸酐用量对马来松香软化点的影响
马来酸与天然松香的反应属于Diels - Alder 双烯合成反应。当亲双烯试剂的双键碳原子上有吸电子基,化学反应在加热的条件下就可以顺利进,不需要任何催化剂。马来酸和富马酸的双键碳上均有两个吸电子的羰基,因此,它们都能在加热的条件下与松香进行双烯加成反应。
马来树脂由于用作该涂料的成膜剂且用于铜层防腐蚀,在满足产品快干性能条件的情况下,提高软化点有利于保证防腐膜层在35 ~ 45 ℃蚀刻液中保持涂层稳定,制备了一组加成量不同的马来松香,并对其软化点进行了分析,实验结果见图1。从图1 可以看出,随着马来酸加成量的增大,软化点均逐渐提高。因此涂料的制备采用马来酸加成量为15% ( ω) 的马来树脂作成膜剂较理想。

2. 2 着色剂的筛选
电镀铜层的颜色为紫红色,涂料的颜色与之形成强烈对比的话,则容易发现遗留填涂处或涂层质量问题,所以在日光灯下用黑色涂料对控制质量有好处。选用着色剂还需考虑到在洗脱此涂层是在稀碱液中进行,为减少对洗脱液垃圾的积累,选用能溶于洗脱液的着色剂对工艺管理及废液处理带来便利。综合上述两点要求,选用分散黑染料一方面遮盖力强,另一方面满足上述要求,其用量为2 g /L。
2. 3 混合溶剂对涂层质量及表干时间的影响
当涂料中溶剂的挥发速度过快时,涂层容易出现缩孔、流平性差等疵病; 当挥发速度过慢时,易出现流挂现象以及直接响干燥时间,对此须选用挥发速度为高速、中速及低速的溶剂以一定的比例进行复配,有利于涂料质量及生产效率的提高。根据溶度参数相近则可互溶的原则及沸程可筛选出丙酮、二甲苯及二丙二醇二甲醚三种溶剂进行复配,丙酮的沸点为56. 2 ℃,属高挥发溶剂; 二甲苯沸点为135 ~ 145 ℃为中速溶剂; 二丙二醇二甲醚沸点是175 ℃属低速挥发溶剂。丙酮、二甲苯、二丙二醇二甲醚的溶度参数分别为20. 25 ( J /cm2) 1 /2、18( J /cm2 ) 1 /2、23. 22( J /cm2 ) 1 /2 ,且三者差值不超过6,相容性较好。为复配后的混合溶剂溶解能力、涂层质量及表面干燥时间见表1。

从表1 可看出当丙酮、二甲苯与二丙二醇二甲醚的溶积比为2∶1∶1 时,溶解能力、涂层质量及涂料的表干时间都较为理想。根据Hansen 提出的两阶段挥发理论,由于丙酮的挥发速度较快,完全扩散到涂膜表面,再从实际上干的涂膜表面逃逸,所以表干速度快。
2. 4 耐腐蚀性能
所做5 块试片,铜表面未发现有被腐蚀现象,从马来松香分子结构中含有三个羧基,因此它不可能与无机酸发生反应,另一方面采用的分散黑染料是耐酸不耐碱,所以涂层对氯化铜蚀刻液具有防酸蚀功能。
2. 5 洗脱效率
涂料可全部溶解在稀碱液中。马来松香分子结构中含有三个羧基,活性大大增强,与氢氧化钠反应较容易,所以涂层易洗脱,实验表明,2 min 内涂层全部被剥落溶解,这个过程反应式为:

2. 6 与铜面的附着力
由于该涂料作暂时的防腐,因此不采用涂料附着力国标进行测试,从试片蚀刻后未出现腐蚀情况看来,它在整个蚀刻过程中未见有脱落现象,虽然经过抛光处理的铜层表面光滑,粗糙度小于0. 05,马来松香树脂的极性相当强,在涂层/铜界面作用中存在化学键的作用主要是范德华力的影响,其附着力足以符合工艺需要。
2. 7 粘度对产品质量的影响
当树脂含量过少时,涂层表面由于有孔隙,基层铜表会被腐蚀。本产品由于未加入如气相二氧化硅等增稠剂,控制粘度由树脂的加入量进行控制。实验表明,16S 的粘度在涂料的流平性较好,易施工。试验的结果如表2 所示。

3 结论
( 1) 制备的修版涂料对35 ~ 45 ℃蚀刻液耐腐蚀,能被5% ( ω)氢氧化钠溶液溶解。
( 2) 丙酮、二甲苯与二丙二醇二甲醚的溶积比为2∶1∶1时,溶解能力、涂层质量及涂料的表干时间均达到设计要求。
( 3) 该涂料能在28 ℃室温下4 min 自然表干,满足蚀刻工艺的要求。
 









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