CN113999570A - 一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油墨技术，具体涉及一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨及其制备方法，油墨包括改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、有机溶剂、分散剂、碳黑、铁蓝、填料、助剂、异氰酸酯固化剂。现有技术中，环氧体系树脂与聚酯体系树脂相容性差，极少部分聚酯树脂可溶于环氧树脂，但所拼接组合的涂膜表观差，难以做到较好的拼用比例；同时现存的溶剂型聚酯体系油墨和环氧体系油墨为保证印刷性、漆膜饱满度以及润湿效果，所使用的有机溶剂均含有酮、酯类强溶剂，气味较大。本发明使用的改性聚酯树脂和饱和聚酯树脂的搭配组合，制备的油墨具有优异的耐化性能以及冲切性能，满足手机金属与薄膜覆合线路板印刷需要的特殊耐化性能和柔韧性。
Description
技术领域
本发明属于油墨技术，具体涉及一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨及其制备方法。
背景技术
随着5G技术的变革更新，电子通讯产业高速发展，高端电子产品的性能要求亦是愈加严格。手机作为最常用的高端通讯设备，其对日常信息传输的稳定性、便捷性、安全性有着严格的要求。新一代智能手机增添的非接触式近距离交流技术对信号短距离排除干扰等有着严格的要求，相关的应用方面有手机非接触式移动支付、快速识别读卡、信息的快捷传输等等。举例其中最常用的非接触式支付功能，用户只需将设备靠近嵌有非接触式的感应区即可进行支付，并确认交易，使得各种信息交流和简易交换提供了便利，在安全性和稳定性上也需要得到保障。
用于手机非接触式天线技术承载的主要材料有金属线圈、金属壳、PI铜箔复合素材以及一些塑料小零件，对于有色彩要求的PI复合铜箔素材，所使用的的油墨在各项性能上有着一定的要求。随着技术进步对元件要求提升，对相关油墨使用的要求也在不断地提升。手机天线元件使用的素材中需要油墨覆盖的素材部分-PI铜箔复合素材，市场上主流的印刷色为黑色，以及客户需求区别度的蓝相绿相等。主要的性能要求有遮盖性、耐冲切、耐化金、耐锡焊、低气味等。
PI铜箔素材对油墨的耐化性能要求高，目前市场上大多使用的是环氧体系油墨搭配氨基树脂固化剂这种组合形式，其油墨漆膜硬且脆，冲切易崩边，柔韧性差，异造成不良；另外聚酯体系由于其本身的线性结构和支链结交联状态，使得油墨面的耐化性能差，常用的酯类、酮类溶剂或酸碱类溶液均能擦拭掉漆膜。另外现有环氧体系油墨市场均为双组分油墨，增加了印刷客户方的加工工艺负担，易造成添加比例失衡，导致油墨的性能差问题，且油墨的成本售价均较高。
现有技术中，环氧体系树脂与聚酯体系树脂相容性差，极少部分聚酯树脂可溶于环氧树脂，但所拼接组合的涂膜表观差，难以做到较好的拼用比例；同时现存的溶剂型聚酯体系油墨和环氧体系油墨为保证印刷性、漆膜饱满度以及润湿效果，所使用的有机溶剂均含有酮、酯类强溶剂，气味较大。
发明内容
本发明使用的改性聚酯树脂和饱和聚酯树脂的搭配组合，制备的油墨具有优异的耐化性能以及冲切性能，满足手机金属与薄膜覆合线路板印刷需要的特殊耐化性能和柔韧性。
本发明采用如下技术方案：
一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，包括改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、有机溶剂、分散剂、碳黑、铁蓝、填料、助剂、异氰酸酯固化剂。
进一步的，按质量分数，特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨具有以下组分：
优选的，按重量份，原料如下：
最优选的，按重量份，原料如下：
选用的聚改性酯树脂为三本化学RP7452、朝宇化工SKP003、SKP-005、华凯化工JY7209、四海SH-022中的一种或几种。为了满足油墨膜达到耐化性能，所选的改性聚酯树脂带有环状结构，且树脂的羟值在10-30之间，保证固化漆膜有足够的交联密度，Tg处于40-60之间，提升耐化性的同时确保柔韧性。
选用的饱和聚酯树脂为SK的ES100、E320、ES120、德固赛DP112N、东洋纺240中的一种或几种。优先选用的饱和聚酯树脂的重均分子量在15000-40000、羟值为5-10的线性聚酯树脂，足够大的分子量保证了树脂对颜填料的包裹性，且漆膜的饱满度高，较低的羟值确保在较短的时间内与异氰酸酯固化剂反应完全；选用树脂Tg点在10-70之间，不同的玻璃化转变温度梯度的组合，保证了柔韧性的同时确保漆膜不返粘问题出现。
选用的有机溶剂为乙二醇二乙酸酯(EGDA)、丙二醇二醋酸酯(PGDA)、3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)、混合二元酸二甲酯(DBE)、丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)中的一种或几种。所选溶剂的沸点在150-220℃之间，通过搭配不同溶解力和沸点溶剂有利于油墨的固化，也利于油墨的印刷润湿存储；所选用的溶剂均为环保型酯类溶剂或处理添加了气味遮蔽剂，极大地改善了油性油墨气味大的问题。
选用的分散剂为BYK-163、BYK-110、路博润32500、TR-300、Efka-4310中的一种或几种。所选分散剂为高固含的氨基树脂体系分散剂，其易分散吸附于颜填料颗粒表面，使凝聚的固体颗粒表面润湿，在固体表面形成双分子层结构，外层分散剂与基体树脂结合作用分散，使体系中固体颗粒均匀分布排列，避免了沉降问题，提高了油墨的稳定性。
选用的碳黑为三菱MA-11、三菱10#、德固赛4A级黑、卡博特M-120、哥伦比亚350中的一种或几种。由于此款油墨对绝缘性没有要求，优先选择吸油值在50-100之间、黑度高、粒径低于100纳米的碳黑，合适的高色素黑，在不影响印刷的情况下可以更多的添加碳黑比例提升遮盖，粒径小易于加工分散研磨，分散后的稳定性好不易返粗。
选用的铁蓝为东莞优彩化工的一款铁蓝色粉，可均匀分散于油墨中，透光轻微露出蓝相，对油墨整体起到颜色调整的作用。
选用的填料为硫酸钡6300A、碳酸钙L-300、蜡粉JIC-305、硫酸铝钠820A、消光粉E-1011中的一种或几种。所添加的填料，在性能方面提升了油墨的印刷效果、漆膜的饱满度表面流平效果，物理指标上有效管控了油墨的流动性、粘度、光泽、膜厚等等，有效解决黑粉沉淀问题，所使用的填料价格也远小于其它组分，有效减少了制成成本。
选用的助剂为消泡剂SF-200、BYK-024、流平剂SO46、润湿助剂Wet500中的一种或几种。助剂的添加主要是解决油墨中的气泡问题、印刷漆膜的流平效果以及油墨与素材之间的润湿效果；所选助剂对最终的印刷外观有着重要的作用。
选用的固化剂为巴斯夫HI190、拜耳N-3390、旭化成MF-K60X、万华HT-100中的一种或几种。优选固化剂为解封温度为80-100℃、-NCO含量大于15％的封闭型异氰酸酯型固化剂，80-100℃的解封温度完好保证在常温稳定存储且烘烤温度稍稍大于100℃即可完成固化；-NCO含量大于15％的封闭型异氰酸酯固化剂可以在制成工艺的最后阶段分散混入，少量添加就可确保油墨在一定烘烤条件下完全固化，同时减少了后续分装包装成本。
本发明的创造性在于以上组分的配合，从而取得显著的技术进步，具体如下：
①本发明使用的改性聚酯树脂和饱和聚酯树脂的搭配组合，保证柔韧性的同时有效改善了聚酯体系油墨在耐化性能上的不足，改变PI铜箔线路板素材油墨体系单一的局面，进一步的，在主体树脂结合分散剂、碳黑、铁蓝、填料配合下，油墨耐酸碱以及耐锡焊性能优异，且所制成的聚酯体系油墨为单组分的印刷油墨，更大化的减少了制成成本，简化了客户加工工艺。
②本发明所使用的低气味有机溶剂组合，通过不同溶剂的高低沸点梯度差和溶解力不同组合调整，保证了油墨印刷性和润湿性，极大程度上的降低了油墨的气味，改善了生产方和使用方的工作环境。
③本发明突出特点在于兼顾了环氧体系油墨的耐化性和聚酯体系油墨的柔韧性，且极大的改善了气味问题，可以适用于市场上大多手机线路板的印刷作业。
附图说明
图1为带有本发明油墨涂层的素材揉搓不掉黑；
图2为基材；
图3为带有本发明油墨涂层的素材钻孔、冲切后，无崩边、无脱落；
图4为带有现有市售油墨涂层的素材钻孔、冲切后，出现崩边与脱落。
具体实施方式
作为优选，本发明公开的特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨由改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、有机溶剂、分散剂、碳黑、铁蓝、填料、助剂、异氰酸酯固化剂组成。与现有技术相比，本申请所生产的这种特殊的手机线路板印刷油墨在于兼顾了市场现有环氧油墨的耐化性和聚酯油墨的柔韧性，且极大程度上降低了这款油性油墨的气味；使用的单组份形式稳定性好、存储周期长、更易施工使用、节约了成本。
一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其制备方法如下：
①按照比例混合改性聚酯树脂和饱和聚酯树脂分散剂、有机溶剂，分散机600-800r/min预分散10-15min，使得分散剂均匀分布于树脂溶液中；
②加入碳黑、铁蓝，放置分散机上1000-1200r/min高速分散20-30min，保证碳黑与铁蓝在分散盘高速剪切力作用下打破团聚状均匀分布在整个体系中呈流动态，加快了后续研磨；
③调整砂磨机转速至1000r/min，气压0.2kPa，打开循环冷水，砂磨至细度测试小于5μm；
④再次上分散机加入剩余的填料、助剂、固化剂，600-800r/min分散10-15min；
⑤在砂磨机口绑上300目滤布，再次砂磨一次，砂磨的同时可以过滤掉少量无法磨细的杂质，出料口即可得到成品油墨。
本发明油墨应用为常规技术，具体的印刷工艺比如200目丝网印刷，150℃*20-30min烤干。
本发明的原料都是市售产品，符合油墨的常规要求，具体制备操作以及测试为本领域常规方法。
实施例一 一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨
按重量份，原料如下：
助剂为等质量比的消泡剂BYK-024、流平剂SO46、润湿助剂Wet500，一共2Kg。
上述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨的制备方法如下：
按照比例混合环氧改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、分散剂、有机溶剂，分散机700r/min预分散15min，使得分散剂均匀分布于树脂溶液中；再加入碳黑、铁蓝，1200r/min高速分散20min；再利用砂磨机，1000r/min，气压0.2kPa，打开循环冷水，砂磨至细度测试小于5μm；再次上分散机加入填料、助剂、固化剂，600r/min分散10min；在砂磨机口绑上300目滤布，再次砂磨一次，砂磨的同时可以过滤掉少量无法磨细的杂质，出料即可得到成品油墨。
本发明油墨应用为常规技术，具体的印刷工艺为200目丝网印刷，150℃*30min烤干，基材为铜/PI薄膜覆合线路板。
上述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨的性能测试如下：
| 检测项目 | 标准/指标/测试条件 | 操作仪器/检测方法 |
| 外观 | 黑色流动液体 | 目视、涂膜 |
| 细度 | ＜5μm | 刮板细度计 |
| 漆膜外观 | 黑色、平整均匀、无油点、不发花 | 目测 |
| 附着力 | 5B | 3M600胶带，百格 |
| 光泽 | 5Gs | BYK光泽仪 |
| 耐化金 | 化金后，附着力5B | 化金溶液池，3M600 |
| 气味 | 无明显刺激性气味 | 鼻子嗅 |
| 耐冲切 | 钻孔、冲切后，无崩边、无脱落 | 目测 |
| 柔韧性 | 素材揉搓，不掉黑 | 目测 |
| 耐酸性 | 10％盐酸浸泡30min，测试附着力5B | <u>3M</u>600胶带，百格 |
| 耐碱性 | 10％氢氧化钠浸泡30min，测试附着力5B | <u>3M</u>600胶带，百格 |
| 耐焊锡 | <u>288℃</u>＊10s，3次锡炉热冲击无变色，测试附着力5B | <u>3M</u>600胶带，百格 |
本发明油墨细度、外观、附着测试、耐化性能测试等均达到合格标准；最后三项的测试都是通过测试附着力5B说明耐酸碱以及耐锡焊，素材揉搓不掉黑，参见图1，基材如图2。钻孔、冲切后，无崩边、无脱落，参见图3。
现有市售应用较好的用于铜/PI薄膜覆合线路板的油墨是双组份，在生产加工上较本发明繁琐，成本高，冲切良率以及柔韧性也相对差，参见图4，冲切边缘油墨有脱落，揉搓后存在掉黑，且耐锡焊测试后达不到5B；在气味上本发明使用的环保酯类溶剂极大降低了油墨的气味，改善了客户使用环境。
对比例
在实施例一的基础上，将环氧改性聚酯树脂RP7452全部替换为饱和聚酯树脂ES100，即主体树脂全部为饱和聚酯树脂，制备方法一样，得到的油墨经过同样的测试，耐化金、耐锡焊性能不过，掉墨严重。
在实施例一的基础上，将饱和聚酯树脂ES100全部替换为环氧改性聚酯树脂RP7452，即主体树脂全部为环氧改性聚酯树脂，制备方法一样，得到的油墨经过同样的测试，油墨漆膜的柔韧性不如混合复配使用的效果好，整体的印刷性能、附着力也会变差，达不到5B，光泽4.2GS。
在实施例一的基础上，将环氧改性聚酯树脂RP7452全部替换为环氧树脂，制备方法一样，得到的油墨经过同样的测试，耐化学、耐锡焊性能不错，但是揉搓、冲切掉墨严重。如果更换为丙烯酸树脂，耐化性变差，不符合应用要求。
在实施例一的基础上，将固化剂全部替换为聚氨酯固化剂，影响附着力和相应的耐化性能，最高为4B。
在实施例一的基础上，省略填料，其余不变，得到的油墨经过同样的测试，耐化金性能不过，光泽4.3GS。
实施例二一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨
按重量份，原料如下：
助剂为等质量比的消泡剂BYK-024、流平剂SO46、润湿助剂Wet500。
上述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨的制备方法如下：
按照比例混合环氧改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、分散剂、有机溶剂，分散机600r/min预分散10min，使得分散剂均匀分布于树脂溶液中；再加入碳黑、铁蓝，1200r/min高速分散20min；再利用砂磨机，1000r/min，气压0.2kPa，打开循环冷水，砂磨至细度测试小于5μm；再次上分散机加入填料、助剂、固化剂，600r/min分散15min；在砂磨机口绑上300目滤布，再次砂磨一次，砂磨的同时可以过滤掉少量无法磨细的杂质，出料口即可得到成品油墨，光泽4.5GS。
实施例三一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨
按重量份，原料如下：
助剂为等质量比的消泡剂SF-200、流平剂SO46、润湿助剂Wet500。
上述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨的制备方法如下：
按照比例混合环氧改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、分散剂、有机溶剂，分散机700r/min预分散15min，使得分散剂均匀分布于树脂溶液中；再加入碳黑、铁蓝，1200r/min高速分散20min；再利用砂磨机，1000r/min，气压0.2kPa，打开循环冷水，砂磨至细度测试小于5μm；再次上分散机加入填料、助剂、固化剂，600r/min分散10min；在砂磨机口绑上300目滤布，再次砂磨一次，砂磨的同时可以过滤掉少量无法磨细的杂质，出料口即可得到成品油墨，光泽4.3GS。
本发明油墨综合两种树脂，并加入添加剂，保证油墨整体的耐化性能，硬度较好，提升综合的柔韧性、附着力以及后续工艺上的冲切，达到油墨各项性能合格。
Claims (10)
1.一种特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，包括改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、有机溶剂、分散剂、碳黑、铁蓝、填料、助剂、异氰酸酯固化剂。
2.根据权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，由改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、有机溶剂、分散剂、碳黑、铁蓝、填料、助剂、异氰酸酯固化剂组成。
3.根据权利要求2所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，按质量份数，特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨具有以下组分：
4.根据权利要求3所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，按质量份数，特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨具有以下组分：
5.根据权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，所述聚改性酯树脂带有环状结构，羟值在10-30之间；饱和聚酯树脂的重均分子量为15000-40000、羟值为5-10。
6.根据权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，有机溶剂的沸点在150-220℃之间；分散剂为氨基树脂体系分散剂；碳黑的吸油值在50-100之间，粒径低于100纳米；填料为无机填料或者有机填料。
7.根据权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨，其特征在于，助剂为消泡剂、流平剂、润湿剂中的一种或几种；固化剂为；异氰酸酯型固化剂。
8.权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨的制备方法，其特征在于，混合改性聚酯树脂、饱和聚酯树脂、分散剂、有机溶剂，分散后加入碳黑、铁蓝，然后砂磨；再次分散，得到成品油墨。
9.权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨在制备涂层中的应用。
10.权利要求1所述特殊的手机金属与薄膜覆合线路板印刷油墨在制备金属与薄膜覆合线路板印刷涂层中的应用。
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| 李小燕主编: "《汽车养护与美容》", 31 December 2015, 吉林大学出版社 * |
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