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模压全息真的能够摆脱“无镍压印”吗?


最近,受俄乌战争影响,期货市场掀起一股“妖镍”,镍金属现货价格也出现“史诗级”暴涨,这对于以激光全息为核心的微纳结构模压包装行业来说,可以说是一个雪上加霜冲击。

 

 

自上个世纪九十年来以来,激光全息在防伪与包装行业蓬勃发展,形成了较大的市场规模,近些年来特别是在烟草、酒类、药妆等包装行业拥有每年数百亿规模的产值的规模,随着技术的发展和进步,激光全息已经发展成微纳结构制造技术的综合性应用,并向着消费电子、汽车、时尚穿戴、居家生活等领域装饰领域拓展。

 

光刻制版

 

然而,以激光全息延伸而来的微纳结构制造绝大部分还是采用半导体光刻技术,其光刻(PR)制层本身没有机械强度,不能够直接用于大批量模压复制,因此广泛采用了电铸镍母板技术线路,而电铸就是一种电化学反应过程,通过阳极放置可溶性镍金属材料,通过含镍电解液,在电流的作用下,镍金属离子持续向阴极方向移动并堆积在阴极材料上,形成非常致密的电铸镍层,由于阴极微纳结构表面进行了氧化处理,因此堆积在阴极表面的电铸层很容易被剥离下来,这就是超高精度的电铸复制工艺。传统应用可见于CD、DVD、碟片表面数据结构模具复制。

 

 

▲图片来自苏州印象

 

多年来,激光模压全息就是采用了这个工艺来复制加工金属母板、工作板,其优点如下:

 

1、复制损失小,

2、韧性好,强度高。

3、不易氧化,便于翻版保存复制。

4、复制效率高,成本相对较低

 

因此,电铸镍工艺一直被业界广泛应用于微纳结构的母版制作、翻制、工作压印版的制造,成为模压产品生产不可或缺的重要工艺环节。

 

▲图片来自苏州印象

 

暴风雪来临

 

早期的模压全息工作者怎么都没有想到,电铸母板这一工艺竟然在如今会成为过街老鼠,担惊受怕。原来,电解镍是一种极易造成一类重金属污染渗透的高污染工艺制层,随着社会经济发展,人们对可持续生态环境要求不断提高,各地政府环保责任意识加强,国家强制性限制污染排放政策出台,对电镀行业的监管越来越严格。对于模压全息行业来说,电铸本身仅仅是一个工艺环节,体量都不算大,因此很难建立完备的电铸排放处理管控标准,各地环保部门也不可能为此发放环保生产许可证, 通常采用一刀切,严格实施关停措施,于是众多电铸镍车间纷纷转入当地政府划定的电镀工业园,更有许多企业将这套工艺过程偷偷转入“地下”作业,要知道这种风险带来的直接危害可能遭遇顶级处罚,甚至判罚至入刑。

 

相关法律关于主要包括以下规定:

 

《中华人民共和国刑土壤污染防治法》

第八十七条违反本法规定,向农用地排放重金属或者其他有毒有害物质含量超标的污水、污泥,以及可能造成土壤污染的清淤底泥、尾矿、矿渣等的,由地方人民政府生态环境主管部门责令改正,处十万元以上五十万元以下的罚款;情节严重的,处五十万元以上二百万元以下的罚款,并可以将案件移送公安机关,对直接负责的主管人员和其他直接责任人员处五日以上十五日以下的拘留;有违法所得的,没收违法所得。

 

第八十九条违反本法规定,将重金属或者其他有毒有害物质含量超标的工业固体废物、生活垃圾或者污染土壤用于土地复垦的,由地方人民政府生态环境主管部门责令改正,处十万元以上一百万元以下的罚款;有违法所得的,没收违法所得。

 

《中华人民共和国刑法》

(一)第三百三十八条

违反国家规定,排放、倾倒或者处置有放射性的废物、含传染病病原体的废物、有毒物质或者其他有害物质,严重污染环境的,处三年以下有期徒刑或者拘役,并处或者单处罚金;后果特别严重的,处三年以上七年以下有期徒刑,并处罚金。

 

因此,近年来在模压全息行业早已谈镍色变,对电铸翻版之工艺噤若寒蝉,在企业生产环评上,基本上都把这一道工艺流程给雪藏了。

 

雪上加霜

 

俄乌战争一声炮响,带来大宗原材料商品一路飞涨,其领头羊就有镍金属,并被广泛戏称为战争催生下的一股妖“镍”,不幸的是,模压全息这个行业也被躺着中枪了。

 

镍被称之为“工业的维生素”,而中国是全球最大的镍消费国,镍消费量占全球50%以上。但与之对应的,却是我国镍储量和镍产量的相对匮乏,因此大量的镍资源依赖进口,因而这次波及全球的“疯狂镍盘”使得原本10多万人民币一吨的镍球(丸)一下子飙升到了近40万一吨。这对于广泛依赖于镍版模压工艺的镭射、全息包装生产企业来说真可谓是雪上加霜。

 

曙光初现

 

如何消除国内一大批以激光全息为核心的微纳结构材料生产企业所面临的"镍障",实现全生产流程的安全环保,很多企业都在寻求新的技术工艺突破,并尝试用其他非金属材料来代替金属镍版,这一方法目前在UV模压生产工艺取得了一些应用实践案例。但是对于目前广泛的热模压成型复制工艺来说,还没有实现真正意义上的量产突破。

 

 

▲图片来自苏州印象

 

实现这一革命性破障目标,至少需要过攻克以下几道难关:

 

1,从玻璃光刻胶板开始进行无镍复制,工艺材料要严格控制微结构母板槽形的损失。

 

2,提高非镍母板的复制效率,缩短制版出样周期。

 

3,可以进行正版、反版的多循环复制。

 

4,表面具备擦拭、保存、抗老化的强度。

 

5,模压工作版需要能够适合传统擦版膏(液)的擦拭清洗。

 

6,需要能够承受不低于150度,10小时以上的耐温性,并保持表面刚度。

 

7,模压工作版需要承受软压、中压甚至硬压带来的长时间挤压而不开裂破损。

 

8,无镍压印工艺最好能改善目前镍版模压的辊周接缝质量。

 

9,无镍压印实现在金属板辊上直接制作模压结构图文。

 

10,无镍压印必须是一项不太增加生产制造成本的创新。

 

以上这些能惠及整个模压全息行业的十全十美的要求,真的能做到吗?

 

苏州印象长期致力于全环保生产过程的结构色无墨印刷应用技术研究和推广工作,并在2019年启动了“无镍压印”这项基础工艺研究工作,经过持续的项目负责人轮战,不断地研发资金投入,2020年实现了饱含光刻胶玻璃版在内的全流程无镍化母版复制。2021年开始逐步开展无镍压印工作板的攻坚工作,不断优化工艺线路和工艺配方,初步实现了无镍压印工作板的测试验证工作。2022年始,360度无镍压印辊投入实用测试阶段,到目前为止已经基本实现了上述十大功能目标,从而向着无墨印品全产业链制造安全环保的目标迈进了一大步。

 

 

微纳光学技术产品

▲图片来自苏州印象

 

为了共同推进行业的这项技术进步,尽快破除阻碍模压印刷产业推广的“镍障”,苏州印象现面向全行业征集测试用户,首批将优选邀请5家企业参与我们应用测试工作。让我们共同推动节能环保的结构色模压印刷技术的发展,让我们的天更蓝,水更美,人民更加健康!

 

 

苏州印象光刻版

▲图片来自苏州印象

 

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