Ricerca sui parametri del processo di stampa serigrafica dell'antenna Smart Label
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In primo luogo, Introduzione
Allo stato attuale, l'antenna tag RFID stampata con inchiostro conduttivo è principalmente progettata e prodotta da serigrafia o rotocalco. L'antenna con tag RFID ha requisiti sempre più elevati sulla sua conduttività, ed è spesso richiesto che l'inchiostro conduttivo contenga un alto contenuto di particelle metalliche. Nel caso di rapporto solido-liquido relativamente alto, la serigrafia presenta una linea di antenna di alta qualità con densità uniforme, superficie liscia e alta risoluzione. Tuttavia, è raro studiare le proprietà elettriche dell'antenna dell'etichetta per i parametri del processo di stampa. Un problema affrontato dalle aziende che producono antenne tag. Al fine di determinare i parametri chiave per il miglioramento del processo, è necessario analizzare attentamente la relazione tra processo e prestazioni nel processo di stampa a inchiostro conduttivo. In questo documento, l'antenna dell'etichetta viene stampata mediante inchiostro conduttivo e serigrafia contenenti argento e viene analizzata l'influenza dei parametri chiave dell'inchiostro conduttivo e della stampa serigrafica sul processo.
In secondo luogo, la scelta del metodo di stampa serigrafica conduttiva
La stampa serigrafica è generalmente suddivisa in tipo di contatto e stampa senza contatto. Nella stampa a contatto, il substrato è direttamente in contatto con lo schermo. Quando il tergipavimento si sposta sullo schermo, lo schermo non è inclinato e deformato; stampa senza contatto, c'è una distanza fissa tra lo schermo e il substrato. Quando il raschietto spinge la sospensione attraverso lo schermo, lo schermo viene inclinato e toccato con il substrato per stampare il motivo. Poiché lo schermo viene rimbalzato dopo la stampa, la stampa non verrà stampata. Il modello è sfocato. Per ottenere una buona qualità di stampa per evitare sbavature, la stampa senza contatto viene generalmente utilizzata come metodo di stampa di etichette conduttive, e la FIG. 1 è un diagramma schematico di un processo di stampa senza contatto.
Figura 1 Schema schematico del processo di stampa senza contatto
In terzo luogo, il calcolo dello spessore dello strato di inchiostro serigrafico
Allo stato attuale, lo spessore dello strato di inchiostro della bobina del transponder ad alta efficienza è generalmente pari o superiore a 6 μm e lo spazio tra i fili della bobina viene determinato in base alle dimensioni del transponder e il transponder di piccole dimensioni è un trend di sviluppo . Lo spessore dello strato di inchiostro serigrafico varia da 4 μm a 70 μm e ha un'ampia gamma regolabile. Attualmente è la tecnologia più adatta per la stampa di bobine di transponder RFID. Nella stampa serigrafica, il controllo dello spessore dello strato di inchiostro gioca un ruolo importante.
Secondo la connotazione della quantità di permeazione dell'inchiostro, la quantità di permeazione dell'inchiostro può essere divisa in due tipi, vale a dire, la quantità teorica di permeazione dell'inchiostro e la quantità effettiva di permeazione dell'inchiostro.
1. Penetrazione teorica dell'inchiostro
La quantità teorica di permeazione dell'inchiostro si riferisce alla quantità totale di inchiostro che passa attraverso la maglia dello schermo per unità di area determinata dai parametri tecnici dello schermo. Poiché la quantità teorica di inchiostro è determinata dai parametri tecnici dello schermo, i parametri tecnici di base dello schermo includono il diametro del filo, il numero di maglie e lo spessore dello schermo. Altri parametri possono essere calcolati da questi parametri.
Pertanto, l'espressione teorica della quantità teorica di inchiostro può essere scritta come segue:
(1) Tra questi, la quantità teorica di permeazione dell'inchiostro, unità cm3 / m2, è il numero di mesh mesh, mesh unitaria / cm, è il diametro del filo della rete metallica, l'unità è μm, lo spessore della rete metallica , l'unità è μm. La figura 2 è un diagramma schematico dei parametri tecnici dello schermo
Figura 2 Schema schematico dei parametri della tecnologia della rete metallica
Dalla precedente analisi si può vedere che il numero di mesh dello schermo è il fattore principale che determina la permeabilità teorica dell'inchiostro. Se è possibile trovare la relazione corrispondente tra il numero di maglie e la permeabilità teorica dell'inchiostro, è possibile determinare sostanzialmente la permeabilità teorica dell'inchiostro. Gamma approssimativa.
Il fattore chiave che determina lo spessore dello strato di inchiostro serigrafico Thv è la quantità di inchiostro G dell'apertura dello schermo. La quantità di permeazione dell'inchiostro è proporzionale al volume V della mesh dello schermo. Il volume della mesh mesh V è determinato principalmente dal numero di mesh M, come mostrato nella Figura 3.
Figura 3 Parametri tecnici della rete metallica
Il numero di maglie M si riferisce al numero di maglie per unità di lunghezza e la lunghezza del lato di maglia L è:
(2) Area mesh
(3) Quando statico, lo spessore dello schermo t è approssimativamente:
(4) Pertanto, quando lo schermo è statico, la quantità di inchiostro G di una mesh di schermo è anche il volume V della mesh dello schermo, e il suo valore è circa:
(5) Quando l'inchiostro viene trasferito sulla superficie del materiale di stampa, lo spessore dello strato di inchiostro sul materiale di stampa è approssimativamente la quantità di inchiostro per canale:
(6) Attualmente, la rete metallica ha un diametro minimo del filo di 30 μm. In generale, più piccola è la dimensione della maglia M, maggiore è il diametro del filo d della rete metallica. Pertanto, si può vedere dalla formula (6) che lo spessore dello strato di inchiostro teoricamente calcolato Thv dovrebbe diminuire man mano che aumenta il numero di mesh dello schermo.
2. Quantità effettiva di inchiostro
Poiché i fattori che influenzano la quantità di permeazione dell'inchiostro sono complicati, oltre ai parametri tecnici dello schermo, ci sono altri fattori nella stampa che avranno una grande influenza sulla quantità di inchiostro. Pertanto, la stampa viene in genere ottenuta in determinate condizioni di stampa. La quantità di inchiostro è chiamata quantità effettiva di inchiostro. Lo spessore effettivo dello strato di inchiostro della serigrafia è determinato dall'influenza combinata dei parametri strutturali dello schermo e delle condizioni di stampa effettive. Pertanto, lo spessore dello strato di inchiostro serigrafato dipende dai parametri tecnici dello schermo e dalle condizioni di elaborazione della stampa. che è:
(7) Dove: spessore dello strato di inchiostro stampato da Thv-screen; Maglia a maglie M; materiale dello schermo m; forma a maglia δ; angolo θ-raschiamento; ξ-raschiatura di durezza; τ-viscosità dell'inchiostro; Caricamento dell'inchiostro; ρ pressione di stampa; ν-velocità di stampa; ambiente di stampa ε. Come mostrato in Fig. 4, quando viene aumentata la pressione di stampa, lo schermo è compresso e il filo circolare diventa ellittico.
Figura 4 Schema schematico della deformazione della pressione dello schermo
La durezza del tergipavimento influisce anche sulla quantità di inchiostro sullo schermo. Generalmente, la durezza del materiale del raschietto deve essere scelta in modo che sia di circa 60 gradi di durezza Shore. Maggiore è l'angolo del tergipavimento del tergipavimento sulla piastra, minore è la quantità di inchiostro permeabile, minore è l'angolo del tergipavimento e maggiore è la quantità di inchiostro permeabile. L'angolo tra lo squeegee e la piastra di stampa è generalmente di circa 70 gradi al momento della stampa piatta, e l'angolo di tergipavimento è preferibilmente di circa 50 gradi quando viene stampata la superficie. La velocità di movimento del tergipavimento è anche la velocità di stampa dello schermo e la velocità di movimento del tergipavimento ha una certa influenza sulla quantità di inchiostro trasferito e sull'uniformità del trasferimento di inchiostro. Più veloce è il movimento del tergipavimento, minore è la quantità di inchiostro permeabile; al contrario, più inchiostro è permeabile. In generale, quando lo schermo a maglie viene stretto, il volume della mesh viene ridotto del 15% rispetto allo stato statico e il volume della mesh dopo la deformazione dello schermo si riduce di circa il 15% in condizioni di stampa normali. Pertanto, il livello di inchiostro effettivo sullo schermo è ridotto. Lo spessore è ridotto di circa il 25% dallo spessore teorico dello strato di inchiostro.
3. Dimostrare la relazione tra il numero di maglie dello schermo e lo spessore del livello di inchiostro
Secondo le conclusioni dell'analisi di cui sopra, questo esperimento utilizza una macchina da stampa a schermo piatto, schermo in rete di poliestere, la durezza del raschietto è di 60 gradi Shore, l'angolo del raschietto è 650, la velocità di spostamento del raschietto è di 4 m / min, conduttivo La viscosità dell'inchiostro è 90pa.s. Nelle stesse condizioni di altre condizioni di stampa e di elaborazione, modificare solo il numero di mesh dello schermo, misurare lo spessore del livello dell'inchiostro, analizzare la relazione tra lo spessore H dello strato di inchiostro e il numero di mesh n, e individuare Il teorico la permeabilità dell'inchiostro corrispondente a diversi numeri di maglie delle maglie (da 10T mesh / inch a 700T mesh / inch) è mostrata nella Tabella 1. Si trova che esiste una buona correlazione tra i due, e viene disegnata la curva di relazione, come mostrato in Figura 5. Mostra.
Tabella 1 Stampa dei parametri del processo di fabbricazione dell'antenna tag RFID
Figura 5: La curva più rilevante tra il numero di maglie e la permeabilità teorica dell'inchiostro
L'analisi di questa curva rivela le seguenti regole:
3.1 Man mano che aumenta il numero di maglie, la quantità teorica di inchiostro trasmesso diminuisce di conseguenza.
3.2 Quando il numero di mesh è a bassa mesh (10 ~ 50T mesh / inch), cioè 1 ~ 2 segmenti della curva, la permeabilità teorica dell'inchiostro diminuisce bruscamente con l'aumento del numero di mesh e la permeabilità teorica dell'inchiostro è da 40 μm è sceso a 20 μm, a indicare che la dimensione della mesh ha una grande influenza sul rendimento teorico dell'inchiostro. In questo caso, si dovrebbe prestare particolare attenzione quando si seleziona la dimensione della mesh.
3.3 Quando il numero di maglia è da media a bassa (50T ~ 200T mesh / pollice), cioè da 2 a 3 segmenti della curva, la permeabilità teorica dell'inchiostro diminuisce corrispondentemente con l'aumento del numero di mesh e la permeabilità teorica dell'inchiostro è da 20μm. Passare a 12 μm, a indicare che l'effetto della dimensione della mesh sulla produttività teorica dell'inchiostro è stato alleviato.
3.4 Quando lo schermo è una mesh medio-alta (200T ~ 450T mesh / inch), cioè da 3 a 4 segmenti della curva, all'aumentare del numero di mesh, la permeabilità dell'inchiostro teorica diminuisce leggermente e la permeabilità teorica dell'inchiostro è di 12 μm . Passare a 8μm.
3.5 Quando il numero di maglie è da 450 a 700 mesh T / pollice, ovvero la curva da 4 a 5, la variazione dello spessore dello strato di inchiostro Thv è piccola, ed è pressoché invariata da 8 μm a 7 μm. Mostra che l'influenza del numero di maglie sulla permeabilità teorica dell'inchiostro è più graduale. Pertanto, quando si seleziona uno schermo all'interno di questo intervallo, provare a selezionare uno schermo con un numero di mesh inferiore.
A causa dell'elevata uniformità della bobina del transponder RFID sull'intera gamma di fili, l'autore ha utilizzato uno schermo in poliestere per eseguire un gran numero di stampe sperimentali e ha scoperto che le bobine ottenute con la serigrafia inferiore a 200 mesh / pollice erano ruvide . Non può soddisfare i requisiti di lavoro della RFID. Con uno schermo da 250 mesh / pollice e inchiostro conduttivo di alta qualità, lo spessore dello strato di inchiostro della bobina ottenuto dalla stampa può soddisfare i requisiti di lavoro della tecnologia RFID.