太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨粘度和可變性的控制方案

文 | 李樹坤

太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨粘度和可變性的控制方案

文 | 李樹坤

制約太陽能電池板備板絲印質(zhì)量的因素很多，比如材料、技術(shù)、環(huán)境、設(shè)備等，其中溶劑型油墨的可印刷性和好壞是關(guān)鍵因素。而在各種配方的溶劑型油墨中，溶劑型油墨的粘度和可變性對太陽能電池板備板印刷質(zhì)量的保證至關(guān)重要。本文主要介紹在印刷中如何合理地進(jìn)行調(diào)控太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨中粘度和可變性的方法。

溶劑型油墨粘度和可變性

太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨一般包括揮發(fā)性溶劑、樹脂、色料、助劑。溶劑具有溶解樹脂作用，是一種良好的連結(jié)料。還可溶解助劑和顏料，調(diào)節(jié)溶劑型油墨粘度，調(diào)節(jié)干燥速度，溶解滲透承印物和增強(qiáng)附著力等作用。溶劑型油墨的溶劑并非單一品種或單一組分，因考慮到溶解力和干燥速度的問題，并因不同的溶劑型油墨的用途而不同，溶劑多數(shù)為混合物。

所以溶劑型油墨生產(chǎn)廠家都會配有不同類型的溶劑，針對一種溶劑型油墨只有兩種類型的溶劑可以配用。配用溶劑不當(dāng)，會導(dǎo)致溶劑型油墨的顏色不均、凝膠（結(jié)塊）、剝落，抗熱沖擊性、耐化學(xué)性、附著力下降等現(xiàn)象。其中，樹脂是溶劑型油墨性能的重要組成成分。

著名的太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨品牌都有特有專利配方。平時所說的不同品牌溶劑型油墨性能很優(yōu)良其實就是溶劑型油墨中樹脂所起的重要作用，它決定了溶劑型油墨的光澤度、操作性、粘結(jié)性、硬度、耐水性、耐溶劑性、耐酸堿性、耐溫性等。色料是溶劑型油墨呈色的保證，它主要有無機(jī)顏料和有機(jī)顏料。有機(jī)顏料是指非礦物質(zhì)類，其色譜齊全，色彩絢麗，但通常遮蓋力不好；無機(jī)顏料是指礦物質(zhì)類，顏料除作為色料外，同時對于溶劑型油墨的耐溶劑性、耐光性、耐化學(xué)性、耐熱性等方面也起著一定的作用。溶劑型油墨中添加助劑的目的是為了增強(qiáng)溶劑型油墨的可印刷性，改善溶劑型油墨的物理性能，提高印刷效果。助劑包括：消泡劑、均勻劑、分散劑、稀釋劑、牢固劑、沉淀阻止劑、顏色分離阻止劑、增塑劑、紫外線吸收劑、偶聯(lián)劑、催化劑、增稠劑等等。衡量太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨品質(zhì)是否優(yōu)異，是看其配方是否先進(jìn)、環(huán)保以及科學(xué)的綜合體現(xiàn)。只有合理科學(xué)的配方，才能保證溶劑型油墨參數(shù)的可印刷性。在太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨中，可變性和粘度是影響印刷質(zhì)量的主要參數(shù)。

1．可變性

可變性又稱抗流掛性、搖變性，是液體的一種物理特性，是指溶劑型油墨的粘度隨剪切速度的增大而減小或隨剪切速度的減小而增大的性能。它表示溶劑型油墨在靜置時呈現(xiàn)膠狀，而受到觸動（如攪拌）時粘度發(fā)生一定變化的性質(zhì)。

通過攪拌，溶劑型油墨可變性的作用可持續(xù)很長時間，足以使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新建立。要保證達(dá)到高質(zhì)量的網(wǎng)印效果，溶劑型油墨的可變性是十分重要的，特別是在刮板過程中，溶劑型油墨被攪動，進(jìn)而使其變成液態(tài)。這一作用加快溶劑型油墨通過網(wǎng)孔的速度，促使原來網(wǎng)線分開的溶劑型油墨均勻地連成一體。一旦刮板停止運動，溶劑型油墨回到靜止?fàn)顟B(tài)，其粘度就又很快地恢復(fù)到原來所要求的數(shù)值。因此，印刷中要求溶劑型油墨要有一定的可變性，以使印刷后網(wǎng)點清晰。

可變性太大會影響溶劑型油墨的轉(zhuǎn)移，使小網(wǎng)點丟失?？勺冃院驼扯仁莾蓚€不同的物理概念，可以這樣來理解，可變性是溶劑型油墨粘度發(fā)生變化的表征。粘度與時間沒有關(guān)系，它是一個常數(shù)。當(dāng)溶劑型油墨在外力作用（攪拌）下，粘度即發(fā)生變化，隨著作用力的延續(xù)，粘度會繼續(xù)變小，但不會繼續(xù)的下降，到了一定的程度而停止。可變性是一個在外力作用下，與時間有關(guān)的變量。在外力作用下，作用力持續(xù)時間越短，粘度下降越明顯的，則稱這種溶劑型油墨的可變性大；相反，如果粘度下降不明顯，則稱可變性小。

2．粘度

所謂粘度就是液體的內(nèi)摩擦力，表示在外力的作用下，使一層液體在另一層液體上滑動，內(nèi)層液體所施加的摩擦力。較稀的液體阻力較小，反之，稠的液體內(nèi)層滑動遇到的機(jī)械阻力較大。粘度有動力粘度、相對粘度和運動粘度之分，過去常誤將三者統(tǒng)稱為粘度，其實溶劑型油墨參數(shù)中的粘度只指動力粘度，即流體流動的剪切應(yīng)力除以流層方向的速度梯度。對粘度影響最重要的是溫度，因此，要求印刷環(huán)境的溫度變化不能太大，否則會影響到溶劑型油墨的粘度和網(wǎng)印質(zhì)量及效果。若是溶劑型油墨在戶外存放或在不同溫度下存放時，為了防止使用冷溶劑型油墨引起網(wǎng)印故障，在使用前就必須將其放在環(huán)境溫度下適應(yīng)幾天或使溶劑型油墨桶內(nèi)達(dá)到合適的溫度。因此，要保持溶劑型油墨的質(zhì)量，必須存放在常溫的條件下。

在太陽能電池板備板生產(chǎn)中，是指溶劑型油墨受到外力推動產(chǎn)生的流動性，是流體分子間相互作用產(chǎn)生阻礙分子相對運動的量度，常以單位面積所受的剪切應(yīng)力來表達(dá)。溶劑型油墨的粘度是測定印刷溶劑型油墨流變性的重要方法，也是溶劑型油墨印刷適應(yīng)性的一個主要指標(biāo)。溶劑型油墨的許多流變性能與應(yīng)用性能都與粘度有關(guān)。溶劑型油墨的粘度與印刷質(zhì)量相關(guān)聯(lián)，對網(wǎng)點成形和溶劑型油墨的轉(zhuǎn)移有利，粘度大，但要控制適度，粘度過大或過小都不利于印刷。此外切勿混淆溶劑型油墨粘度與溶劑型油墨粘性這兩個不同的概念。溶劑型油墨的粘性是指墨層在剝離轉(zhuǎn)移時的阻礙能力，是阻止流動中液體層分離的量度。粘性與溶劑型油墨墨膜的分離比例有關(guān)，粘度是分子內(nèi)部的阻抗，兩者沒有必然的聯(lián)系。雖然大多數(shù)粘度大的溶劑型油墨其粘性也大，但也有溶劑型油墨的粘性并不隨粘度的增大而增大，甚至還降低。

溶劑型油墨粘度和可變性控制方法

溶劑型油墨的可變性和粘度是太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨性能的重要指標(biāo)，與網(wǎng)印的實際操作過程相關(guān)。粘度的大小，制約著絲網(wǎng)印刷是否順暢。所以在太陽能電池板備板溶劑型油墨中，粘度是非常值得關(guān)注的，指明具體條件下，應(yīng)使用多大的粘度，應(yīng)使用哪種類型的粘度測試儀等。在實際印刷過程中，溶劑型油墨粘度偏高，會造成漏印困難，圖形邊緣鋸齒嚴(yán)重，這時就要加入稀釋劑調(diào)節(jié)粘度，使之達(dá)到所需的要求，確保較好的印刷效果。但在很多場合下采用多大的粘度，可以獲得理想的分辨率（解像力），始終都無法實現(xiàn)。這主要是由于還有可變性這個重要因素制約著印刷精度。決定溶劑型油墨是否具備可變性的必要條件，首先是帶有粘性的樹脂，其次是填充有一定體積比例的填料及色料粒子。色料、樹脂、填料、助劑等經(jīng)過研磨加工之后，非常均勻的混合在一起，形成一種混合物。在未接受外來熱能或紫外線光能作用的狀態(tài)下，它們以一種不規(guī)則的狀態(tài)存在。

在常態(tài)下，它們由于互相吸引而有序的排列，表現(xiàn)出高粘度的狀態(tài)，但并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而一旦受到外來機(jī)械作用力，切斷了互相的吸引鏈，打亂了原有的排列，成為無序的混亂狀態(tài)，粘度變低。但為了使它變成具有可變性的溶劑型油墨，采取添加一種助劑方法，使溶劑型油墨的粘度發(fā)生變化，稱之為觸變劑。所以溶劑型油墨的可變性是可控的。這就是我們平時所看到的溶劑型油墨由稠變稀的現(xiàn)象。不難發(fā)現(xiàn)，溶劑型油墨中固體的含量決定著溶劑型油墨的可變性能。當(dāng)然，對于原來粘度就非常低的液體，就談不上什么可變性了。最初出現(xiàn)的可變性網(wǎng)印溶劑型油墨具有較高的粘度，印刷廠要降低溶劑型油墨的粘度，但并不經(jīng)常需要這樣。可以采用以下辦法：添加少量稀釋劑到溶劑型油墨里，不斷攪拌，直到稀釋劑均勻地分散到溶劑型油墨中。但是可變性溶劑型油墨經(jīng)攪拌后粘度下降。因此需要小心，不能使溶劑型油墨過稀。決不能在網(wǎng)版上將稀釋劑添加到溶劑型油墨中。

在實際應(yīng)用中，也不是越小越好，并非可變性越大越好，需適可而止。溶劑型油墨由于具有可變性能，非常適用于采用網(wǎng)印的工藝。溶劑型油墨網(wǎng)印時，在網(wǎng)上的溶劑型油墨在刮板推動下，發(fā)生滾動和擠壓，溶劑型油墨的粘度變低，利于透墨。溶劑型油墨網(wǎng)印到太陽能電池板備板絲印基板后，由于粘度未能很快恢復(fù)，存在一個適當(dāng)?shù)牧髌娇臻g，使溶劑型油墨緩慢流動，而恢復(fù)平衡時，圖形邊緣就會得到滿意的平直度。目前，可變性絲網(wǎng)印刷溶劑型油墨的生產(chǎn)已達(dá)到一定水準(zhǔn)?？勺冃越z網(wǎng)印刷溶劑型油墨對減少廢品率和提高商業(yè)陶瓷裝飾制品的印刷速度和絲網(wǎng)印刷精度都有很大的作用。可變性是溶劑型油墨中要引起重視的一個因素，例如，在EL片的可變性溶劑型油墨網(wǎng)印中，要預(yù)噴涂銦錫氧化物的聚酯膜EL片要完全包裝。將可變性溶劑型油墨作為底料，使EL片的所有涂層材料分別與其混合，所有的粉末和顏料顆粒在可變性溶劑型油墨底料中都保持懸浮狀態(tài)（即使是最難溶的組分，如膠囊狀的磷發(fā)光材料和預(yù)噴涂的ITO也不會產(chǎn)生沉淀）。在市場競爭中，溶劑型油墨制造商通過開發(fā)可變性網(wǎng)印溶劑型油墨（又可進(jìn)行冷印，這種溶劑型油墨既是熱塑性的），以保證自己在技術(shù)上的領(lǐng)先地位。由于EL片的整體結(jié)構(gòu)內(nèi)使用相同的可變性溶劑型油墨樹脂做底料，各層之間有很好的粘著力并且在各類承印材料上的附著力都很好，使其成為一個層疊層式的整體結(jié)構(gòu)。所開發(fā)的可變性網(wǎng)印溶劑型油墨既可用于陶瓷面磚、餐具、玻璃，也可用于搪瓷制品的印刷。歸納起來，可變性溶劑型油墨具有以下優(yōu)點：

（1）減少廢品。任何印刷過程中都有可能由于機(jī)械或操作人員的原因而出現(xiàn)停機(jī)的情況。使用傳統(tǒng)的溶劑型油墨，重新開機(jī)往往會造成印品蹭臟或其它缺陷。由于可變性網(wǎng)印溶劑型油墨具有良好的流變性能，因此使用這種溶劑型油墨有助于解決上述問題。當(dāng)刮板刮過溶劑型油墨，溶劑型油墨的流動性便增大，從而使溶劑型油墨均勻地沉積到印品上。印刷完畢，從而防止了溶劑型油墨在網(wǎng)版上溢流，溶劑型油墨的流動性下降。

應(yīng)該注意的是，刮墨后可變性絲網(wǎng)印刷溶劑型油墨有足夠的流動性來滿足連續(xù)高速印刷的要求。同時，可變性網(wǎng)印溶劑型油墨也適用于印刷速度較慢的半自動絲網(wǎng)印刷機(jī)。

（2）改變印刷精度。顆粒度細(xì)的顏料與可變性連結(jié)料配成溶劑型油墨，可用于更高目數(shù)的網(wǎng)版。盡管顏料的透過量降低了，卻可以直接在面磚以及盤碟上進(jìn)行彩色階調(diào)絲網(wǎng)印刷。用可變性網(wǎng)印溶劑型油墨可印刷出較厚的墨膜。采用任何傳統(tǒng)的連結(jié)料配成的溶劑型油墨，在通過較粗的網(wǎng)版時，由于溶劑型油墨堆積過厚，從而使圖像的清晰度下降。但使用可變性溶劑型油墨，網(wǎng)版就不會被溶劑型油墨填滿，從而圖像也不會因變糊而失真。

可變性溶劑型油墨既可印刷色塊，又可以印刷精細(xì)加網(wǎng)印件。這種可變性網(wǎng)印溶劑型油墨直接在承印物上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷可以產(chǎn)生模擬噴墨印刷的效果。當(dāng)印刷高精度的多套色圖像時，采用可變性網(wǎng)印溶劑型油墨直接印刷到器物上后，墨層可保持一定的厚度而不會影響圖像的細(xì)微層次。印刷太陽能電池板備板時要求溶劑型油墨具有適當(dāng)?shù)目勺冃?，溶劑型油墨由于具有可變性能，非常適用于網(wǎng)印。但在使用中要注意控制溶劑型油墨可變性的適性，過大或過小都會對印刷產(chǎn)生不良的影響。控制溶劑型油墨的可變性可通改變工藝技術(shù)進(jìn)行。如在印刷時可根據(jù)印機(jī)的特點和氣溫的高低情況，調(diào)整好適度的溶劑型油墨流動性。當(dāng)印刷速度低，氣溫低的情況下，由于可變性小，不利于均勻地傳墨和著墨，其流動性也小，這時可將溶劑型油墨適當(dāng)調(diào)稀一點，以適應(yīng)印刷工藝的要求。為了防止溶劑型油墨過多的觸變給印刷帶來的不良影響，要控制好印刷工藝條件，使溶劑型油墨的可變性控制在印刷適性范圍內(nèi)。

此外，太陽能電池板備板絲印溶劑型油墨在使用前必須充分仔細(xì)地對溶劑型油墨進(jìn)行手工或機(jī)械攪拌均勻。如果溶劑型油墨中進(jìn)入空氣，使用時要靜置一段時間。首先要充分進(jìn)行混合，需要進(jìn)行稀釋，然后再檢測其粘度。用后必須立即把墨桶封好，同時不要將網(wǎng)版上溶劑型油墨放回到溶劑型油墨桶內(nèi)與未用過的溶劑型油墨混在一起。

小結(jié)

電路板在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用較廣泛，其穩(wěn)定性和質(zhì)量直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量。印制太陽能電路板是電子絲網(wǎng)印刷中的重要印刷內(nèi)容。在太陽能電池板備板印刷中，溶劑型油墨的主要性能（如溶劑型油墨的粘度和可變性）直接影響著太陽能電池板備板的印刷質(zhì)量和生產(chǎn)速度，因此，在印刷中要注意調(diào)控和熟悉溶劑型油墨的粘度與可變性，只有這樣才能保證太陽能電池板備板絲網(wǎng)印刷的質(zhì)量。