CN114015370B - 一种超薄印刷网格胶带及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超薄印刷网格胶带，该超薄印刷网格胶带包括印刷层、基材层、胶层和网纹层；印刷层厚度为3‑7μm，材质为遮蔽型黑油墨；基材层厚度为12μm，材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯；胶层厚度为13‑15μm，材质为胶黏剂S12；网纹层网纹深度为15±3μm；印刷层、基材层、胶层总厚度为30μm。还提供了胶带的生产方法：在基材层表面形成印刷层；在基材层未形成印刷层表面涂布胶黏剂溶液，经烘烤形成半固态的胶层；将网纹底材贴合到半固态的胶层表面；将胶带进行熟成。上述超薄印刷网格胶带能达到：初粘力#5～7，黏性900～1300g/in，2kg/cm²压力贴合排气效果可达100%。

Description

一种超薄印刷网格胶带及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种超薄印刷网格胶带及其生产方法，属于胶带制备技术领域。

背景技术

胶带的使用在电子产品及其它消费产品中是非常广泛的；于产品内部组装，不同功能性的胶带更是在各个模组及位置四处可见。在电子产品设计越趋于轻薄设计的现今，功能性胶带逐渐取代螺丝及焊接的连接作用。面对新的应用，胶带面临的挑战也更高；除了需要在有限空间设计中更进一步提升粘着性能以成功替代传统螺丝及焊接工艺，还要能兼顾美观设计。

目前，标贴胶带在触控马达上的应用逐渐出现。为满足需求，这款标贴胶带表面将带有品牌的印刷Logo及字样，在产品拆解开封后会直接呈现于使用者眼前，具有推广品牌作用，因此在外观及美感上有高要求。但因产品设计本身走轻薄路线，内部空间局限，标贴胶带的厚度设计也极薄，因为极薄难以加工黏贴，在黏贴时会时时发生气泡或鼓包等不平整现象。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种超薄印刷网格胶带及其制备方法，该超薄印刷网格胶带能够达到30μm的厚度，并且能够保证良好的性能，并且不会影响Logo字样的印刷性。

为达到上述目的，本发明提供了一种超薄印刷网格胶带，其包括印刷层、基材层、胶层和网纹层；

其中，印刷层的厚度为3-7μm（优选5μm），材质为遮蔽型黑油墨；

基材层的厚度为12μm，材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯；

胶层的厚度为13-15μm（优选13μm），材质为胶黏剂S12；

网纹层的网纹深度为15±3μm；

该超薄印刷网格胶带的印刷层、基材层、胶层的总厚度为30μm。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述超薄印刷网格胶带的印刷层的遮蔽性为18000Lux以上。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述胶黏剂S12是余姚市维特胶粘制品有限公司生产的。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述超薄印刷网格胶带的印刷层、基材层、胶层的总厚度为30μm。

本发明还提供了上述超薄印刷网格胶带的生产方法，其包括以下步骤：

在基材层表面涂布两层遮蔽型黑油墨，形成印刷层；

在基材层未形成印刷层的一侧表面涂布胶黏剂溶液，经过烘烤进行第一次交联，形成半固态的胶层；

将网纹底材贴合到半固态的胶层表面，形成网纹层，收卷；

将胶带进行最后的熟成，熟成条件优选为温度40℃、时间24h。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在上述生产方法中，在所述胶黏剂溶液中，胶黏剂与溶剂的质量比为1:0.8，所述胶黏剂溶液的固含量为25%、粘度为1000±500 cps。更优选地，所述溶剂为醋酸乙酯。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在上述生产方法中，所述烘烤采用七节烘箱进行，温度分别为60℃/70℃/80℃/90℃/90℃/80℃/65℃，烘烤过程中的传送速度控制为13 m/min，溶剂挥发时长112秒，架桥时长为64秒，溶剂残余量<5mg/Kg或ND。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在上述生产方法中，采用直涂的方式涂布胶黏剂溶液。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在上述生产方法中，贴合过程中，网纹底材的离型力控制为40-80 g/in ，网纹底材与胶层的被剥离力为20-30 g/in。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在上述生产方法中，所述贴合的压力控制为2kg/cm²。

根据本发明的具体实施方案，优选地，在上述生产方法中，贴合所采用的不锈钢贴合轮的表面温度为60℃，硅胶贴合轮的肖氏硬度为26-33。

本发明制备的超薄印刷网格胶带能够达到以下性能：

初粘力#5～7，黏性900～1300 g/in，2kg/cm²压力贴合排气效果可达100%（含板材SUS, PET, Acrylic, PC粗砂/中砂/细砂, 玻璃)，无压力贴合排气效果可达≥90%（含板材SUS, PET, Acrylic, PC粗砂/中砂/细砂, 玻璃)。

附图说明

图1-图2为表12所示的2kg/cm2压力贴合、无压力贴合得到的网纹层的图片。

图3-图6为表7中的不同网纹底材得到的网纹胶面的x50倍图片。

图7示出了本申请实施例中胶带涂布贴合设备的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

本发明研究发现：超薄印刷网格胶带的设计主要遇到两个问题点：(1) 胶带结构厚度设计 (2)胶层涂布工艺设计；如采取常规直涂上胶工艺，网格纹路会转移至印刷材料表观，凹凸不平的印刷材料表面会导致后续Logo字样的印刷性，除了不符合美观设计之外还影响性能；如采取转涂上胶工艺，胶层厚度太薄无法填平网格底材，因此无法被转移至印刷薄膜基材。最后本发明通过以下结构及生产工艺设计来实现：

一、胶带结构厚度设计

本发明的胶带总厚为30μm，以适应实际需要，具体厚度可以预留适当的公差（例如5μm），以便为网纹胶面平整度预留适当的空间，以保证其效果。

1、印刷层：要求光遮蔽性达到18000Lux。采用遮蔽型黑油墨（能够实现光遮蔽性要求的本领域常用的常规油墨即可，例如昆山新美光油墨有限公司生产的型号为PS020001的油墨），单层涂布厚度2-2.5μm，两层涂布厚度达到4.5-5μm，可满足光遮蔽性18000Lux不透。

2、基材层：采用聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜作为基材层能够带来以下技术效果：一是，PET薄膜的润湿张力高、投锚率优、平整度高，所制备的基材层也会具有相应的效果，二是，PET薄膜的极致厚度的可选择性高，目前可生产的最薄厚度为2μm。本发明所提供的超薄印刷网格胶带需要考虑网纹胶层的性能及应用，因此，PET薄膜的厚度倾向于选择越薄越好，但若需同时考虑网纹转移至薄膜影响外观及后续印刷加工，薄膜厚度应倾向于选择越厚越好。

3、胶层：胶层的材质、厚度需要确保网纹清晰排气性良好，同时还要保证优良的服贴性及接着强度。而且，由于本发明的胶带是超薄胶带，总厚度为30μm（不含网纹层），因此，胶层的厚度不能像常规胶带那样选择越厚越好，不然就会与薄膜基材相互冲突，从而造成在胶带结构的总厚度仅30μm的情况下难以将两者兼顾。

胶带结构对比实验

采用常规直涂及转涂两种生产模式，在印刷层厚度不变的状况下，改变网纹胶层（亚克力胶材质）的厚度及所搭配的薄膜基材，以测试胶层生产模式的影响，结果如表1所示，NA表示无法检测。

表1

根据以上实验结果，转涂生产法并不适用，因胶层厚度在<20μm时已低于网纹底材的网格深度，导致胶黏剂内陷无法转移，因此，直涂生产为较优选择。在直涂生产的实验过程，当胶层低于13μm时，难以保证网格纹路，然而网格纹路的完整性是保证排气性及黏着力的基础，因此，胶层的厚度应该在13μm以上。

对于网纹转印及分层问题，本发明通过工艺改良设计及原材性能设计予以解决，具体如下。

二、胶黏剂的选择及涂布设计

根据实验结果得出，印刷薄膜基材厚度在≤20μm时都会有网纹转印的问题，而因产品内部结构空间限制，无法采用厚度>20μm的薄膜基材，在保证网纹胶的性能及应用下，薄膜基材的厚度极限设定在12μm。本发明研究发现，涂布方式限于直涂，但薄膜基材非常薄，以传统方式涂布上胶紧接着贴合网纹底材后，网格纹路完全显现在印刷表面，除了破坏外观美感之外也破坏了平整度，影响后续表面的印刷加工性。

为解决上述问题，本发明利用胶层架桥未熟成的时间段，配合最适合的胶层软硬度值，继而在完成网纹成型同时预防网纹转印，以便使网格纹路完全显现在印刷表面，并且不会破坏外观美感、平整度，也不会影响后续表面的印刷加工性。

本发明研究发现，为了制备得到合格的超薄印刷网格胶带，胶黏剂的选择应着重高粘性，因薄胶层结合网纹设计会大大影响黏性、低内聚（耐温性较差），以助于后段“熟成阶段二次热压贴合”加工时网纹的成型性。本发明的对比实验采用的各种胶黏剂的性能如表2所示。

表2

其中，胶黏剂SR31H是昆山石梅新材料科技有限公司生产的；

胶黏剂SR37是泰州亚德胶粘制品有限公司生产的；

胶黏剂SR17是泰州亚德胶粘制品有限公司生产的；

胶黏剂N67是南宝树脂（中国）有限公司、中国台湾南宝树脂化学工厂股份有限公司生产的；

胶黏剂S12是余姚市维特胶粘制品有限公司生产的。

根据表2的内容可以看出：S12是为最佳选择。从软化温度及保持力指标来看，属于内聚力较低胶体偏软，结合低温长时熟成条件，最适合后段网纹加工。

胶层生产工艺：

如前面提及，涂布方式限于直涂，但薄膜基材非常薄，以传统方式涂布上胶紧接着贴合网纹底材后，网格纹路完全显现在印刷表面。因此，在第一道涂布上胶，本发明选择贴合常规平面离型膜。通过隧道烘箱温度的设置，能够在确保胶层溶剂得到完整挥发的同时，最大程度地保持其湿软度、避免干硬现象。

本发明研究发现：因胶层非常薄，为确保胶厚的精准度，胶黏剂的流平性非常重要，对不同浓度、固含量、粘度的胶黏剂溶液的流平性进行观察测试，测试结果如表3所示，其中，胶黏剂为S12，原始固含量为45%，粘度为6000cps左右；溶剂采用沸点低的醋酸乙酯，醋酸乙酯能够更好地搭配胶黏剂低温长时的熟成条件。

表3

根据表3的实验结果可以看出：胶黏剂与溶剂的稀释比例1：0.8，粘度控制在500-1500 cps最为合适，干燥后的胶层厚度可控制在13±1μm最佳范围且外观平整目视无涂布线条。

溶剂挥发条件对比实验

在确认胶黏剂与溶剂的稀释比例之后，能够得出对应于干胶厚度13μm的湿胶厚度（或总重量）的量，对溶剂挥发所需要的条件进行对比测试，以醋酸乙酯的沸点温度77℃作为烘烤温度进行实验，确认湿胶干燥时长，并测定溶剂残余率，结果如表4所示。

由表4的实验结果可以看出：烘烤时间90秒可保证溶剂残余率无（或<5mg/kg标准无法侦测，即ND）。

表4

烘箱温度及机速对比实验

以77℃×90秒为基准，对实际涂布生产时的烘箱温度及机速进行对比实验，采用七节烘箱进行（#1-#7分别代表不同的烘箱位置），结果如表5所示。因胶黏剂S-12的架桥温度为80℃，因此烘箱最高温度设定为80℃。溶剂挥发时长是否足够以溶剂残余率结果来判定，胶黏剂架桥时长是否足够以其定荷重来判定，而初粘有助于判定是否因为熟化时间而过长导致胶层较为干硬初粘下降。

表5

根据以上实验，溶剂挥发时长达到≥84秒时溶剂可挥发完全，架桥时长达到≥96秒时胶层熟化完整但已显现过干现象。

根据以上第一阶段实验数据，在第二阶段实验对温度及机速进行调整，以通过对比实验确定最合适的比例，基于表5中溶剂挥发时长112.0s的实验组别，提高一节或两节烘箱（#4、#5）的最高温度设置、适当调整机速，在满足溶剂挥发的同时缩短架桥效果，以确保胶层最佳软硬度，测试结果如表6所示。

表6

由表6的结果可以看出：60℃/70℃/80℃/90℃/90℃/ 80℃/65℃与机速15 m/min组合的技术方案较好。

三、半固态网纹热压印工艺

本发明采用的胶黏剂属于低温长时熟化型，在胶层完成第一阶段交联后还需经过第二阶40℃× 24h后段交联（即熟成过程），胶层才算完整固化。本发明利用胶层尚未进入第二阶后段交联，胶层尚未完整固化时，对其加温进一步物理软化胶层，进行网纹热压，以此实现网纹热压印，即半固态网纹热压印工艺。

网纹底材的选择

常规来说，所选择的网格底材的网格深度应低于胶层厚度至少5μm，来确保网格与胶层紧密贴合，确保胶面网纹的清晰度及无进空气现象。但对于本发明的超薄网纹胶带来说有些不同，原因在于胶层厚度薄仅13μm且已经过第一阶段交联处于半固化状态，选用≤13μm网纹底材进行贴合会发生胶面网纹不清晰或不明显直接影响了排气功效因网纹深度太浅。

本发明将厚度13μm的胶层与不同深度的网纹底材进行贴合（贴合压力2Kg/cm²，温度为60℃），尺寸为500mm × 500mm，以比较网纹深度对于贴合效果的影响，具体结果如表7所示。

表7

由表7的实验结果可以看出：网纹深度控制为15±3μm效果最佳，胶面格型完整且无纹理转印。

在确认网纹底材的网格深度之后，接下来对网纹底材的剥离力进行对比实验，在12μm厚的PET薄膜表面形成13μm厚的胶层（胶黏剂溶液中，胶黏剂与溶剂的质量比为1:0.8，所述胶黏剂溶液的固含量为25%、粘度为1000±500 cps），以网纹底材在胶层中形成网纹，网格深度15μm，离型力为10-20 g/in，结果如表8所示。其中，具体按照以下过程进行：将形成了胶层的PET薄膜（即半成品）放于涂布机的涂布头，放卷同时撕去离型膜；涂布尾放网纹底材，采用不锈钢贴合轮将二者贴合收卷成成品。

表8

根据表8的实验结果可以看出，常规10-20g/in剥离力并不适合，因不论施予多少贴合压力，胶面皆有分层问题。且在实验过程得知，贴合压力必须控制于≤2kg/cm²以确保印刷薄膜表面的平整度要求。

下一轮实验将贴合压力固定于2kg/cm²，其余条件同表8的实验，确认网纹底材剥离力及被剥离力，结果如表9所示。

表9

根据表9的实验结果可以看出：网纹底材离型力40-80g/in最为合适，与胶层的被剥离力最为合适。但同时也能发现，只是加重底材的离型力并不能解决分层或进空气的问题，随着时间分层或进空气问题越明显，主要原因在于胶层与网纹底材的附着密度不足。

针对此问题，本发明从改良网纹底材的贴合工艺予以解决。

“半固态网纹热压印工艺”：

在胶层已完成第一阶段交联呈现半固态状态，再与胶层贴合网纹底材会发生进空气或分层问题。加重网纹底材的离型力会有所帮助，但在胶带收卷时或经过时长，依然会出现或逐渐出现分层问题。对此，本发明通过设备改造及工艺改进解决：采用可调节温度的胶带涂布贴合设备，该设备针对不锈钢贴合轮利用其空心设计增加“水流循环加热”功能，以实现对于不锈钢贴合轮的表面温度的控制，使胶带在经过加热的贴合轮时，借助温度软化胶层增加与网纹底材的附着力。胶带涂布贴合设备可以参照图7所示，其包括储水槽1，所述储水槽1设有第一进水口11和第一出水口12，所述第一出水口12处设有泵体4；加热器2，所述加热器设2有第二进水口21连接所述第一出水口12，且可调节流入所述加热器2中的水的温度，所述加热器2设有第三出水口24用于排水；贴合轮3，所述贴合轮3设有第四进水口31与所述加热器2的第二出水口22连接，且所述贴合轮3内设有空腔，所述空腔可装入所述加热器2流出的水，所述贴合轮3还设有与所述加热器2的第三进水口23连接第四出水口32；管道，所述管道用于所述储水槽1、加热器2和贴合轮3之间的连接；阀门，所述阀门设置在所述管道上，用于控制管道内的流通情况。本发明所采用的设备不限于此，任何能够实现对于不锈钢贴合轮的表面温度控制的设备或方法均可以采用。基于此，对不同表面温度进行对比实验，在12μm厚的PET薄膜表面形成13μm厚的胶层（胶黏剂溶液中，胶黏剂与溶剂的质量比为1：0.8，所述胶黏剂溶液的固含量为25%、粘度为1000±500 cps），以网纹底材在胶层中形成网纹，网格深度15μm，离型力为40-80 g/in，其中，采用不同温度的不锈钢贴合轮进行贴合，贴合压力为2kg/cm²，实验结果如表10所示。

表10

 根据表10的实验结果可以看出：不锈钢贴合轮加温至60℃能够有效改善分层问题，已不见明显进空气或气胫现象，但边缘仍有因进空气而引起的波浪现象，再提高温度来增加胶层的服贴性也不适合，因为在70℃热贴合时已发现印刷薄膜面有纹路转印现象。本发明进一步利用调整硅胶贴合轮的硬度来解决这一问题。

硅胶贴合轮的硬度对比实验

对不同表面温度进行对比实验，在12μm厚的PET薄膜表面形成13μm厚的胶层（胶黏剂溶液中，胶黏剂与溶剂的质量比为1：0.8，所述胶黏剂溶液的固含量为25%、粘度为1000±500 cps），以网纹底材在胶层中形成网纹，网格深度15μm，离型力为40-80 g/in，贴合过程中的压力控制为2Kg/cm²，贴合温度控制为60℃，其中，采用不同硬度的硅胶贴合轮进行实验，实验结果如表11所示。

表11

根据表11的实验结果可以看出：将硅胶贴合轮的硬度控制为26-33，能够解决分层问题。

最后阶段，将胶带送入烘箱进行最后的熟成，熟成条件40℃ ×24h。

对制备得到的胶带进行排气效果验证，结果如表12所示。排气效果验证可以按照以下方式进行：贴合制备100×100mm大小的胶带样品，贴合后静置30分钟，在10倍放大镜下观察气泡情况，以确定不含气泡的区域所占的比例。

表12

实施例

本实施例提供了一种超薄印刷网格胶带，其包括印刷层、基材层、胶层和网纹层；

其中，印刷层的厚度为5μm，材质为遮蔽型黑油墨，该印刷层的遮蔽性为18000Lux以上；

基材层的厚度为12μm，材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯；

胶层的厚度为13μm，材质为胶黏剂S12；

网纹层的网纹深度为15±3μm。

上述超薄印刷网格胶带的生产方法包括以下步骤：

在基材层表面涂布两层遮蔽型黑油墨，形成印刷层；

在基材层未形成印刷层的一侧表面涂布胶黏剂溶液（在胶黏剂溶液中，胶黏剂与溶剂醋酸乙酯的质量比为1:0.8，胶黏剂溶液的固含量为25%、粘度为1000±500 cps），经过烘烤进行第一次交联，形成半固态的胶层；其中，烘烤采用七节烘箱进行，温度分别为60℃/70℃/80℃/90℃/90℃/80℃/65℃，烘烤过程中的传送速度（机速）控制为13m/min，溶剂挥发时长112秒，架桥时长为64秒，溶剂残余量<5mg/Kg或ND；

将网纹底材（网纹底材的离型力控制为40-80 g/in ，网纹底材与胶层的被剥离力为20-30 g/in）贴合到半固态的胶层表面进行网纹层，收卷；其中，贴合所采用的不锈钢贴合轮的表面温度为60℃，硅胶贴合轮的肖氏硬度为26-33；

将胶带进行最后的熟成，得到超薄印刷网格胶带，其中，熟成条件为温度40℃、时间24h。

Claims (4)

1.一种超薄印刷网格胶带，其包括印刷层、基材层、胶层和网纹层；

其中，所述印刷层的厚度为3~7μm，材质为遮蔽型黑油墨；

所述基材层的厚度为12μm，材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯；

所述胶层的厚度为13~15μm，材质为胶黏剂S12；

所述网纹层的网纹深度为15±3μm；

该超薄印刷网格胶带的印刷层、基材层、胶层的总厚度为30μm；

所述超薄印刷网格胶带的生产方法包括以下步骤：

在基材层表面涂布两层遮蔽型黑油墨，形成印刷层；

在所述基材层未形成所述印刷层的一侧表面采用直涂的方式涂布胶黏剂溶液，经过烘烤进行第一次交联，形成半固态的胶层；在所述胶黏剂溶液中，胶黏剂S12与溶剂的质量比为1:0.8，所述胶黏剂溶液的固含量为25%、粘度为1000±500 cps；所述烘烤采用七节烘箱进行，温度分别为60℃/70℃/80℃/90℃/90℃/80℃/65℃；烘烤过程中的传送速度控制为13 m/min，溶剂挥发时长112秒，架桥时长为64秒，溶剂残余量<5mg/Kg或ND；

将网纹底材贴合到半固态的胶层表面，收卷；其中，贴合过程中，所述网纹底材的离型力控制为40-80 g/in ，所述网纹底材与所述胶层的被剥离力为20-30 g/in；贴合所采用的不锈钢贴合轮的表面温度为60℃，硅胶贴合轮的肖氏硬度为26-33；

将胶带进行最后的熟成，熟成条件为温度40℃、时间24h。

2.根据权利要求1所述的超薄印刷网格胶带，其中，所述印刷层的遮蔽性为18000Lux以上。

3.根据权利要求1所述的超薄印刷网格胶带，其中，所述溶剂为醋酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的超薄印刷网格胶带，其中，所述贴合的压力控制为2kg/cm²。

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