一种低熔点金属的印刷方法与流程

本发明涉及印刷技术领域，尤其涉及一种低熔点金属的印刷方法。

背景技术

低熔点金属作为一种物理化学性质独特的新兴功能材料，近年来发展迅速。但由于低熔点金属表面张力极大，与多数印刷所用的基材之间均不粘附，使得无法在基材表面上直接印刷低熔点金属，限制了低熔点金属的应用。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种低熔点金属的印刷方法，可以在不粘附低熔点金属的基材表面上印刷低熔点金属，扩大了低熔点金属的应用范围。

本发明实施例提供一种低熔点金属的印刷方法，采用如下技术方案：

所述低熔点金属的印刷方法包括：

步骤s1、提供一基材，所述基材表面不粘附低熔点金属；

步骤s2、选择可粘附所述基材表面，且可粘附所述低熔点金属的油墨；

步骤s3、在所述基材表面用所述油墨印制目标图案；

步骤s4、使所述基材表面的所述油墨固化；

步骤s5、在所述基材表面印刷所述低熔点金属。

可选地，步骤s1中，所述基材为打印纸、卡纸、牛皮纸、铜版纸、芳纶纸、铜箔、铁箔、聚乙烯薄膜、聚碳酸酯片、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯片、棉布、麻布、蚕丝布、涤纶布、锦纶布、丙纶布、粘胶纤维布、无尘布、醋酸纤维布中的一种。

可选地，步骤s2中，所述油墨为水性油墨、油性自挥发油墨、加热固化油墨、紫外固化油墨、电子束固化油墨、激光固化油墨中的一种。

可选地，步骤s3中，通过钢网印刷、丝网印刷、喷墨印刷、紫外打印、凹版印刷、凸版印刷、平板印刷、热转印印刷、静电印刷中的一种方式，用所述油墨印制目标图案。

可选地，步骤s4中，所述油墨固化的方式包括室温固化、加热固化、紫外光照固化、电子束辐照固化、激光固化中至少一种。

可选地，所述低熔点金属的熔点等于或低于室温时，步骤s5中，所述在所述基材表面印刷所述低熔点金属包括：将液态的所述低熔点金属印刷至所述基材表面；所述低熔点金属的熔点高于室温时，步骤s5中，所述在所述基材表面印刷所述低熔点金属包括：对固态的所述低熔点金属进行加热，使所述低熔点金属完全熔化呈液态，将液态的所述低熔点金属印刷至所述基材表面。

进一步地，所述将液态的所述低熔点金属印刷至所述基材表面包括：

在辊筒上均匀涂布液态的所述低熔点金属，用所述辊筒以第一预设压力在所述基材表面上滚动，在所述基材表面印刷低熔点金属；或者，

在水平台上均匀涂布液态的所述低熔点金属，将所述基材贴附于所述水平台上，在第二预设压力的作用下，在所述基材表面印刷低熔点金属，并在印刷之后将所述基材与所述水平台分离；或者，

将液态的所述低熔点金属装入容器内，将所述基材浸入所述容器中进行浸渍处理经预设浸渍时间后取出；或者，

将液态的所述低熔点金属灌装至喷壶中，用所述喷壶在第三预设压力的作用下将液态的所述低熔点金属喷至所述基材表面。

进一步地，根据所述基材的材质和需要印刷的低熔点金属的目标厚度，对所述第一预设压力、所述第二预设压力、所述第三预设压力或者所述预设浸渍时间进行选择。

可选地，所述辊筒为可加热的辊筒，所述水平台为可加热的水平台，所述容器为可加热的容器，所述喷壶为可加热的喷壶。

可选地，所述低熔点金属为熔点在300℃以下的低熔点金属单质，熔点在300℃以下的低熔点合金，或者，熔点在300℃以下的共混物，所述共混物包括所述低熔点金属单质、所述低熔点合金和功能粉体中的至少两种。

本发明实施例提供的一种低熔点金属的印刷方法，使用该印刷方法在不粘附低熔点金属的基材表面印刷低熔点金属的过程如下：首先选择可粘附基材表面，且可粘附低熔点金属的油墨，然后在基材表面用油墨印制目标图案，接着使基材表面的油墨固化，最后在基材表面印刷低熔点金属，由于低熔点金属不粘附基材表面，但粘附油墨，因此，在基材表面印刷低熔点金属后，仅油墨上覆盖有低熔点金属，基材表面其他位置均无低熔点金属覆盖，使得低熔点金属的图形与预设图形相同，即实现了低熔点金属在不粘附低熔点金属的基材表面上印刷，扩大了低熔点金属的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的低熔点金属的印刷方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下本发明实施例中的各技术特征均可以相互结合。

本发明实施例提供一种低熔点金属的印刷方法，具体地，如图1所示，图1为本发明实施例提供的低熔点金属的印刷方法的流程图，该低熔点金属的印刷方法包括：

步骤s1、提供一基材，基材表面不粘附低熔点金属；

本发明实施例中的低熔点金属的熔点在300℃以下。

可选地，基材为打印纸、卡纸、牛皮纸、铜版纸、芳纶纸、铜箔、铁箔、聚乙烯薄膜、聚碳酸酯片、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯片、棉布、麻布、蚕丝布、涤纶布、锦纶布、丙纶布、粘胶纤维布、无尘布(70％涤纶，30％尼龙梭织布)、醋酸纤维布等中的一种。

其中，可以根据实际应用确定具体选择哪种基材。例如，应用于织物(例如服装)中，则可以选择棉布、麻布、蚕丝布、涤纶布、锦纶布、丙纶布、粘胶纤维布、无尘布、醋酸纤维布等中的一种；应用于包装中，则可以选择牛皮纸、聚乙烯薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚四氟乙烯片等中的一种；应用于功能电路中，则可以选择铜版纸、聚碳酸酯、棉织物等；应用于薄膜开关中，则可以选择聚碳酸酯片等。

需要说明的是，基材表面是否粘附低熔点金属可以通过实验进行印刷确定，也可以通过以下较为简单的方式确定：将基材倾斜放置于测试台上，基材的倾斜角度为20°，使低熔点金属液滴(体积为80μl～120μl，以80μl为例)从一定高度(2cm～5cm，以2cm为例)滴落至基材表面上，若基材表面无低熔点金属残留，则表示基材表面不粘附低熔点金属，若基材表面有低熔点金属残留，则表示基材表面粘附低熔点金属。

步骤s2、选择可粘附基材表面，且可粘附低熔点金属的油墨；

其中，可以根据油墨与基材表面的粘附性，以及与低熔点金属的粘附性等进行选择。可选地，步骤s2中，油墨为水性油墨、油性自挥发油墨、加热固化油墨、紫外固化油墨、电子束固化油墨、激光固化油墨中的一种。

类似地，油墨是否粘附低熔点金属，以及油墨是否粘附基材表面可以通过实验进行印刷确定，也可以通过与之前所述的确定基材表面是否粘附低熔点金属类似的方式进行确定，此处不再进行赘述。

步骤s3、在基材表面用油墨印制目标图案；

其中，可以根据选择的基材，以及选择的油墨对所需的方式进行选择。可选地，步骤s3中，通过钢网印刷、丝网印刷、喷墨印刷、紫外打印、凹版印刷、凸版印刷、平板印刷、热转印印刷、静电印刷中的一种方式，用油墨印制目标图案。

步骤s4、使基材表面的油墨固化；

其中，可以根据选择的油墨，以及选择的基材对油墨固化的方式进行选择。可选地，步骤s4中，油墨固化的方式包括室温固化、加热固化、紫外光照固化、电子束辐照固化、激光固化中至少一种。

步骤s5、在基材表面印刷低熔点金属。

可选地，低熔点金属的熔点等于或低于室温时，步骤s5中，在基材表面印刷低熔点金属包括：将液态的低熔点金属印刷至基材表面；低熔点金属的熔点高于室温时，步骤s5中，在基材表面印刷低熔点金属包括：对固态的低熔点金属进行加热，使低熔点金属完全熔化呈液态，将液态的低熔点金属印刷至基材表面。

为了防止印刷过程中低熔点金属温度过低固化或者粘稠度太大无法印刷，步骤s5中在基材表面印刷低熔点金属时的工作温度可以高于低熔点金属的熔点。具体可以结合基材的可承受温度，以及低熔点金属的熔点进行合理选择。

本发明实施例中可以通过多种方式，将液态的低熔点金属印刷至基材表面，以下进行举例描述：

在第一个例子(对应后续实施例1，2，3，4)中，在辊筒上均匀涂布液态的低熔点金属，用辊筒以第一预设压力在基材表面上滚动，在基材表面印刷低熔点金属。

在实际使用过程中，可以根据基材的材质和需要印刷的低熔点金属的目标厚度，对第一预设压力进行选择，以使得第一预设压力不会超过基材不粘附时的压力极限，使低熔点金属不会印刷到油墨以外的位置，且能够在基材表面印刷具有目标厚度的低熔点金属。

可选地，辊筒为可加热的辊筒，不仅可以在印刷低熔点金属的过程中对低熔点金属进行加热，防止低熔点金属凝固或者粘稠度过大无法印刷，还可以直接将固态的低熔点金属加热至其熔点以上，使其成为液态，并进行后续的印刷。

在第二个例子(对应后续实施例5)中，在水平台上均匀涂布液态的低熔点金属，将基材贴附于水平台上，在第二预设压力的作用下，在基材表面印刷低熔点金属，并在印刷之后将基材与水平台分离。

在实际使用过程中，可以根据基材的材质和需要印刷的低熔点金属的目标厚度，对第二预设压力进行选择，以使得第二预设压力不会超过基材不粘附时的压力极限，使低熔点金属不会印刷到油墨以外的位置，且能够在基材表面印刷具有目标厚度的低熔点金属。

可选地，水平台为可加热的水平台，不仅可以在印刷低熔点金属的过程中对低熔点金属进行加热，防止低熔点金属凝固或者粘稠度过大无法印刷，还可以直接将固态的低熔点金属加热至其熔点以上，使其成为液态，并进行后续的印刷。

在第三个例子(对应后续实施例7，8)中，将液态的低熔点金属装入容器内，将基材浸入容器中进行浸渍处理经预设浸渍时间(例如10s)后取出。

在实际使用过程中，可以根据基材的材质和需要印刷的低熔点金属的目标厚度，对预设浸渍时间进行选择，以使得低熔点金属不会印刷到油墨以外的位置，且能够在基材表面印刷具有目标厚度的低熔点金属。

可选地，容器为可加热的容器，不仅可以在印刷低熔点金属的过程中对低熔点金属进行加热，防止低熔点金属凝固或者粘稠度过大无法印刷，还可以直接将固态的低熔点金属加热至其熔点以上，使其成为液态，并进行后续的印刷。

在第四个例子(对应后续实施例6)中，将液态的低熔点金属灌装至喷壶中，用喷壶在第三预设压力的作用下将液态的低熔点金属喷至基材表面。

在实际使用过程中，可以根据基材的材质和需要印刷的低熔点金属的目标厚度，对第三预设压力进行选择，以使得第三预设压力不会超过基材不粘附时的压力极限，使低熔点金属不会印刷到油墨以外的位置，且能够在基材表面印刷具有目标厚度的低熔点金属。

可选地，喷壶为可加热的喷壶，不仅可以在印刷低熔点金属的过程中对低熔点金属进行加热，防止低熔点金属凝固或者粘稠度过大无法印刷，还可以直接将固态的低熔点金属加热至其熔点以上，使其成为液态，并进行后续的印刷。

其中，使用第一个例子和第二个例子中的方式印刷得到的低熔点金属的厚度较小，最小可达1～2μm。使用第三个例子和第四个例子中的方式印刷得到的低熔点金属的厚度较大，通常为10μm以上。在第一个例子至第四个例子中都可以通过重复印刷的次数调节印刷得到的低熔点金属的厚度。

此外，本发明实施例中的低熔点金属的印刷方法还可以包括对步骤s5所得制品进行后处理以得到所需产品的步骤，上述后处理可以包括元器件贴装、封胶、固化、剪裁、包装等中的一个或多个。

可选地，本发明实施例中的低熔点金属为熔点在300℃以下的低熔点金属单质，熔点在300℃以下的低熔点合金，或者，熔点在300℃以下的共混物，共混物包括低熔点金属单质、低熔点合金和功能粉体中的至少两种，即共混物包括低熔点金属单质和低熔点合金，或者，共混物包括低熔点合金和功能粉体，或者，共混物包括低熔点金属单质和功能粉体，或者，共混物包括低熔点金属单质、低熔点合金和功能粉体。

示例性地，低熔点金属单质可以为汞单质、镓单质、铟单质或者锡单质。

示例性地，低熔点合金可以为镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、铋铟锡铅合金、铋锡镉合金、铋铅锡合金、铋锡铅镉合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌合金、锡锌铜合金和锡银铜合金中的一种。

示例性地，功能粉体可以为镍单质、铁单质、钛单质、锌单质、银单质、铜单质、氧化铁、氧化铜、氧化锌、碳粉、石墨烯、碳纳米管、氧化硅、氮化硼、膨润土、高岭土中的至少一种。

本发明实施例提供的一种低熔点金属的印刷方法，使用该印刷方法在不粘附低熔点金属的基材表面印刷低熔点金属的过程如下：首先选择可粘附基材表面，且可粘附低熔点金属的油墨，然后在基材表面用油墨印制目标图案，接着使基材表面的油墨固化，最后在基材表面印刷低熔点金属，由于低熔点金属不粘附基材表面，但粘附油墨，因此，在基材表面印刷低熔点金属后，仅油墨上覆盖有低熔点金属，基材表面其他位置均无低熔点金属覆盖，使得低熔点金属的图形与预设图形相同，即实现了低熔点金属在不粘附低熔点金属的基材表面上印刷，扩大了低熔点金属的应用范围。

为了便于本领域技术人员理解和实施本发明实施例中的低熔点金属的印刷方法，下面本发明实施例以几个具体实施例进行举例描述。

实施例1，铜版纸表面印刷低熔点金属功能电路，具体过程如下：

(1)用丝网印刷法将环氧类丝印油墨在铜版纸表面印刷出电路图；

(2)将步骤(1)中印刷有电路图的铜版纸在室温下放置30s，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为11℃(ga67％in20.5％sn12.5％，以上均为重量百分比)的低熔点金属预先滚涂在聚氨酯辊筒上，利用上述均匀涂布低熔点金属的辊筒以0.5mpa的压力在步骤(2)所得的铜版纸表面上滚动，以使低熔点金属粘附在油墨上。

(4)对步骤(3)所得制品进行元器件贴装、封胶处理，胶固化、剪裁后即得低熔点金属功能电路。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属的厚度为2微米，线宽为0.5毫米，长度为100毫米的线条的电阻约为2.8欧姆，导电性较好。

实施例2，牛皮纸表面印刷低熔点金属包装图案，具体过程如下：

(1)用丝网印刷法将水性聚氨酯类丝印油墨在牛皮纸表面印刷出图案；

(2)将步骤(1)中印制了图案的牛皮纸在室温下放置60s，待其上的油墨完全固化；

(3)将包含4％镍粉和熔点为11℃的低熔点合金(ga67％in20.5％sn12.5％，以上均为重量百分比)低熔点金属预先滚涂在聚氨酯辊筒上，利用上述均匀涂布低熔点金属的辊筒以1.0mpa的压力在步骤(2)所得的牛皮纸表面上滚动，以使低熔点金属粘附在油墨上。

(4)对步骤(3)所得制品进行封胶处理，胶固化后，即得低熔点金属包装图案。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属包装图案的厚度可达1微米，且低熔点金属中的镍粉使得低熔点金属包装图案的光泽度很好，可媲美烫银工艺。

实施例3，聚碳酸酯片表面印刷低熔点金属电路制备薄膜开关，具体过程如下：

(1)用喷墨打印法将紫外固化油墨在聚碳酸酯片表面印刷出电路图；

(2)将步骤(1)中印刷有电路图的聚碳酸酯片在紫外光下照射2s，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为11℃(ga67％in20.5％sn12.5％，以上均为重量百分比)的低熔点金属预先滚涂在聚氨酯辊筒上，利用上述均匀涂布低熔点金属的辊筒以0.2mpa的压力在步骤(2)所得的聚碳酸酯片表面上滚动，以使低熔点金属粘附在油墨上。

(4)对步骤(3)所得制品进行胶接，即得包括低熔点金属电路的薄膜开关。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属的厚度仅为5微米，且可通过按压实现薄膜开关的功能。

实施例4，棉布表面印刷低熔点金属rfid(radiofrequencyidentification，射频识别)标签，具体过程如下：

(1)用喷墨打印法将紫外固化油墨在棉布表面印刷出rfid标签图；

(2)将步骤(1)中印刷有rfid标签图的棉布在紫外光下照射5s，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为15.5℃(ga75.5％in24.5％，以上均为重量百分比)的低熔点金属预先滚涂在聚氨酯辊筒上，利用上述均匀涂布低熔点金属的辊筒以0.6mpa的压力在步骤(2)所得的面部上滚动，以使低熔点金属粘附在油墨上。

(4)对步骤(3)所得制品进行芯片贴装，即得低熔点金属rfid标签。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属的厚度仅为3.5微米，贴装芯片后可实现识别功能。

实施例5，无尘布表面印刷低熔点金属可拉伸弹性电路，具体过程如下：

(1)用丝网印刷法将聚脲类丝印油墨在无尘布表面印刷出电路图；

(2)将步骤(1)中印刷有电路图的无尘布在60℃烘箱中放置30min，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为15.5℃(ga75.5％in24.5％，以上均为重量百分比)的低熔点金属预先在水平台上均匀涂布，将步骤(2)中所得的无尘布贴附于上述水平台上，用干净的辊筒以0.3mpa的压力使无尘布与水平台上的低熔点金属紧密贴合10s后将无尘布与水平台分离；

(4)对步骤(3)所得制品进行弹性胶封装处理，胶固化、剪裁后即得低熔点金属可拉伸弹性电路。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属的厚度可达30微米。由于低熔点金属的可流动性，可以保证电路在拉伸过程中仍保持导电状态。宽2毫米，长100毫米的导线在无尘布伸长率为20％时，导线的电阻由18欧姆变为38欧姆，导电性能仍然较好。

实施例6，丙纶布表面印刷低熔点金属rfid标签，具体过程如下：

(1)用丝网印刷法将水性丙烯酸油墨在丙纶布表面印制出rfid标签图；

(2)将步骤(1)中印刷有标签图的丙纶布在室温下放置2min，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为15.5℃(ga75.5％in24.5％，以上均为重量百分比)的低熔点金属预先灌装在喷壶内，将喷壶喷嘴与步骤(3)中所得的丙纶布保持15cm，以3.0mpa的压力进行喷射，将低熔点金属喷至丙纶布表面；

(4)对步骤(3)所得制品进行芯片贴装、封胶处理，即得低熔点金属rfid标签。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属的厚度仅为4微米，贴装芯片后可实现识别功能。

实施例7，聚四氟乙烯(ptfe)片表面印刷低熔点金属包装图案，具体过程如下：

(1)用喷墨打印法将紫外固化环氧丙烯酸酯类油墨在ptfe片表面印刷出包装图案；

(2)将步骤(1)中印刷有包装图案的ptfe片在紫外光下照射5s，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为130℃的低熔点金属(sn40％bi56％in4％，以上均为重量百分比)放入加热至200℃的容器内，待低熔点金属熔化为液态后，将步骤(2)中所得的ptfe片浸入上述装有低熔点金属的容器中浸渍10s后取出；

(4)步骤(3)所得制品室温下放置5min即得低熔点金属包装图案。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属包装图案的厚度为1.5微米，且具有较好的金属光泽，可媲美烫银工艺，可直接用于商品包装。

实施例8，打印纸(纤维素纸)表面印刷低熔点金属电路，具体过程如下：

(1)用静电印刷法将由碳素和环氧树脂类静电印刷油墨在打印纸(纤维素纸)表面印刷出电路图；

(2)将步骤(1)中印刷有电路图的打印纸在室温下静置1s，待其上的油墨完全固化；

(3)将熔点为11℃的含25％碳粉和低熔点合金(ga67％in20.5％sn12.5％)的低熔点金属倒入容器内，将步骤(2)中所得的打印纸浸入上述装有低熔点金属的容器中浸渍10s后取出；

(4)步骤(3)所得制品进行封胶处理，干燥、剪裁后即可。

该印刷方法印刷所得的低熔点金属电路可导电，厚度为20微米，宽2mm，长100mm的线条的电阻为5.6欧姆。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。