關於光固化樹脂清洗溶劑的三兩事

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前言

這篇文章其實寫好蠻久了，但總是被各種突如其來的事打斷，終於等到今天可以完成它。有鑑於不少人對化學藥品瞭解不多，今天我們就來聊聊那些常用於光固化樹脂的清洗溶劑吧！

這篇文章我也會盡可能以淺顯易懂的方式進行說明，然而有關樹脂對不同溶劑的耐受性，其實需根據具體樹脂的化學結構來判定，不能簡言概括，故只能用一個概略的敘述讓大家理解，這點還請化學界的前輩見諒。

MSDS & SDS

在談化學溶劑之前，我們先來聊聊什麼是 MSDS，也就是 Material Safety Data Sheet (物質安全資料表)。簡單來說，這是化學品的“安全說明書”，詳細列出你應該知道的安全資訊，比如如何使用和處理這些物質，以及遇到意外情況時怎麼應對。

自2016年1月1日起，為了與國際標準接軌，勞動部將原本的 MSDS（Material Safety Data Sheet，物質安全資料表）改為 SDS。這個改名的目的是統一全球化學品的安全指導，雖然名稱不同，但本質仍是提供化學品的危害資訊和安全建議，僅在一些細節和格式上有輕微的改變。

使用化學溶劑前必須瞭解的 SDS 關鍵資訊

  1. 安全處置與儲存方法
    指導你如何正確存放和使用化學品，以防止意外發生，如避免高溫、遠離火源或潮濕環境。
  2. 暴露預防措施
    告訴你使用化學品時應該採取哪些預防措施，例如佩戴手套、護目鏡，或在良好的通風環境下工作。
  3. 物理和化學特性
    描述化學品的狀態（液體、固體、氣體）、顏色、氣味、易燃性等，幫助你更好地評估其潛在風險。
  4. 安定性及反應性
    指出哪些條件可能會使化學品發生危險反應，比如接觸到某些物質會產生爆炸或有害氣體。
  5. 毒性資料
    提供化學品對人體的潛在危害，如皮膚接觸、吸入或吞食後可能引發的症狀，幫助你理解接觸後的健康風險。

在使用任何化學溶劑之前，都建議務必仔細閱讀 SDS，這些資訊能夠幫助你在使用化學溶劑時，做到更全面的安全防護，避免不必要的風險與危險。

取得 SDS 方式

目前取得 SDS 的方式有以下途徑

  1. 台灣勞動部職業安全衛生署GHS危害物質危害數據資料
    這邊特別提醒，想要下載資料，需先註冊個人資料才有辦法下載檔案
  2. Sigma-Aldrich 下載
  3. 向化學品供應商索取
    個人會比較建議對於一些比較特殊的化學溶劑，例如 Phrozen 推出的 Phrozen Wash 樹脂用清潔劑，最好直接向供應商索取 SDS 以確保資訊準確。

樹脂清洗溶劑比較表

市面上常見的樹脂清洗溶劑各有特點，以下是簡單的比較表：

項目 甲醇 乙醇 乙醇 乙醇 異丙醇 (IPA) 異丙醇 (IPA)
濃度 99% 75% 95% 99% 工業級
(95%~99%)		 電子級
(99.9%)
特性 - 溶解能力強，揮發性高 - 殺菌效果佳，揮發速度適中 - 快速揮發，清洗效果較強 - 極低水分含量，快速揮發 - 溶解力強，揮發迅速 - 高純度，無殘留，揮發性高
應用範圍 - 工業清洗，特定用途 - 醫療設備及一般清洗 - 輕微污漬和樹脂殘留去除 - 精密設備及電子器件清洗 - 工業設備和表面清洗 - 電子元件和精密器材清洗
價格 ★★★★★ ★★★★☆ ★★★☆☆ ★☆☆☆☆ ★★★★☆ ★☆☆☆☆
極性 ★★★★★ ★★★★☆ ★★★★☆ ★★★★☆ ★★★☆☆ ★★★☆☆
樹脂清洗能力 ★★★★★ ★★★☆☆ ★★★★☆ ★★★★★ ★★★★☆ ★★★★☆
溶劑氣味1 N/A2 ★★☆☆☆ ★★☆☆☆ ★★☆☆☆ ★★★☆☆ ★★★☆☆
樹脂反應後氣味1 N/A2 ★★★★☆ ★★★★☆ ★★★★☆ ★★☆☆☆ ★★☆☆☆
安全性
八小時日時量平均容許濃度		 200ppm (皮)3 1000ppm 1000ppm 1000ppm 400 ppm 400 ppm
備註 有毒
不建議使用
  1. 星等越多越臭
  2. 甲醇具有毒性，故無法比較
  3. (皮)：這表示該物質可以經由皮膚吸收，而不僅僅是透過呼吸系統進入人體。除了防止吸入外，還需要採取措施防止皮膚接觸，例如佩戴防護手套、防護服等，避免經由皮膚吸收而造成健康危害。

由於我未實際購買或使用過各廠商推出的清潔劑，這份比較表不包括特定產品資訊。

通常，樹脂的溶解性主要取決於溶劑與樹脂之間的相容性，而不僅僅是溶劑的極性高低。然而，一般來說，我們可以遵循「相似相溶」的原則：極性溶劑更容易溶解極性樹脂。目前常見的 UV 光固化樹脂屬於極性材料，而醇類溶劑則屬於極性溶劑，因此可以用來簡易判斷 UV 光固化樹脂對這些溶劑的耐受性。

以醇類溶劑對光固化樹脂的溶解和破壞能力而言，它們的效果排序如下：

甲醇 > 乙醇 > 異丙醇 (IPA)

但是如果又套用濃度的概念，其對於光固化樹脂的溶解和破壞能力如下

甲醇 > 99%乙醇 > 95%乙醇 > 電子級異丙醇 ≈ 工業級異丙醇 > 75%乙醇

化學溶劑等級的差異性

說到這你可能會疑惑，為什麼同樣叫異丙醇，工業級和電子級的價格差這麼多？這就涉及到溶劑的「等級」問題。簡單說，化學溶劑還可分為多個等級，主要根據純度和污染物含量來區分：

工業級 (Industrial Grade)
這種等級的異丙醇雖然價格便宜，但可能含有微量雜質，適合不需要極高純度的清洗工作。

試藥級 (Special Grad)
通常比工業級純，但不如電子級那麼純，適合一般實驗室應用。

電子級 (Electronic Grade)
此類溶劑經過更嚴格的純化過程，雜質含量極低，非常適合需要高精度的清洗環境，如電子元件清潔，價格也因此更高。

一般來說，我們只是用在 UV 樹脂的清洗使用，並不是用來做任何化學反應、純化或是半導體晶圓清洗，採用工業級溶劑即可。

購買「工業酒精」時，務必確認成分為乙醇。部分賣家所指的「工業酒精」實為甲醇，具有毒性，切勿輕率使用！

何謂變性酒精？

另外你們可能會發現，部份賣家在販售酒精時，會特別標註這是變性酒精 (Denatured Alcohol)，簡單來說，就是經過處理的乙醇，新增了某些物質，使它不能被飲用。這樣的改變主要是為了避免酒精被濫用作為酒精飲用，並且使其免於支付酒精飲用稅。所以我們一般在賣場上看到的 95%～99%濃度的酒精，大部份都是屬於變性酒精，想買未變性酒精，其價格昂貴外，購買5公升以上還要檢附用途證明文件及核對身份證；所以對於用來作為樹脂清洗用途來說，購買變性酒精即可。

樹脂清洗注意事項

接下來我們來談談關於樹脂的清潔，其實從上述的樹脂清洗溶劑比較表可以發現，最符合 CP 值，適合用來做樹脂的清潔溶劑無非是 95% 乙醇 亦或者 工業級的異丙醇，這兩款溶劑都是我目前在使用的清潔溶劑，但是很多人在使用時往往會忽略一個關鍵的參數，就是安全性，異丙醇，俗稱 IPA，在純溶劑的狀態，它其實富有刺鼻性，其揮發的蒸氣會造成嚴重的眼睛刺激，而且它對於人體的容許安全濃度僅為 400 ppm，不到乙醇的 1/2，所以在使用過程中需要特別小心，盡可能在通風處使用，並配備好相關防護器具。

使用高濃度溶劑進行清洗時，建議採用 短時間多次清洗 的方法，以確保效果最佳且減少溶劑揮發和材料損傷。例如，使用 Phrozen 樹脂搭配 95% 乙醇時，每次清洗時間不應超過 30 秒。若使用極性較差的異丙醇，可以適當延長清洗時間至 40 至 60 秒。清洗完成後，使用風槍迅速吹乾殘留液體，並重複清洗 2 至 3 次，以達到最佳效果。

實際清洗時，還是建議遵循供應商的具體說明，並根據所使用的溶劑類型和濃度進行適當調整。

此外，完成所有清洗作業和二次固化後，建議參考我的另一篇文章關於回火處理，這有助於避免模型的彎曲、變形或斷裂問題。

建議使用的防護設備

不論是使用何種化學溶劑，在操作過程中都要做好防護措施，雖然大家都知道乙醇對於人體的安全性較高，但是進行樹脂清潔的過程，會參與化學，這些化學反應所釋放出來的物質其實都具有毒性，對於眼睛、口、鼻都有刺激、危害性，所以別輕忽防護措施。以下是我建議配備的個人防護裝備 (PPE)：

  1. NBR 丁腈橡膠手套
    建議使用耐化學腐蝕的手套，比如丁腈手套，能有效隔絕化學物質。
  2. 護目鏡
    避免開啟溶劑的蒸氣沖眼、液體飛濺，最好選擇能完全密封的護目鏡，單純的眼鏡並不能保護眼睛，除此以外溶劑的蒸氣會對眼鏡鍍膜會有強烈的腐蝕性，造成鍍膜脫落
  3. 呼吸面罩
    呼吸面罩可以有效保護呼吸道，避免化學刺激，我個人使用 3M 6502QL 面罩 + 3M 6001 濾毒罐，之前曾有同好詢問說，是不是可以購買綜合型的濾毒罐，其實我是相當的不建議，越全面的東西，對於特定化學品吸附濃度就會有所下降，樹脂清潔是相當單純的使用環境， 6001 有機氣體濾毒罐就可以符合我們使用需求。
  4. 工作圍裙
    選擇防潑水材質，防止溶劑接觸皮膚引起過敏或灼傷。

不論使用何種溶劑，安全始終優先。閱讀 SDS、使用合適的防護裝備，並保持良好的通風，這樣才能又安全又高效地完成清洗工作！

Q&A

同好提出幾個問題，後續在這做補充回覆

  1. 95%酒精不建議拿來浸泡或用超音波機清洗嗎？

    是的，任何高濃度的醇類溶劑（如甲醇、乙醇、異丙醇等）都不建議直接使用超音波清洗機進行清洗或長時間浸泡。

    超音波清清洗會產生空洞現象 (Cavitation Effect)，即液體中產生和崩裂微小氣泡的過程。這個過程會產生局部高溫和高壓，並釋放大量熱能。如果使用高濃度的醇類，由於這些溶劑的閃火點很低（例如，乙醇的閃火點約在 12°C），在這種環境下，溶劑極容易因局部高溫或火花而被點燃，從而引發火災或爆炸危險。

    如果要在超音波清洗機中使用高濃度酒精，建議採用隔水震盪法來進行。
    隔水震盪法是在超音波清洗機的水槽內加滿水，然後將裝有高濃度酒精的容器（例如不銹鋼或耐化學的玻璃容器）放入水槽中。超音波通過水傳遞到容器內的酒精中，從而實現間接清洗效果。

    為什麼這樣做更安全？

    1. 高濃度酒精的閃火點低，直接用於超音波清洗機中可能因空洞現象產生的高溫而引發火災或爆炸。隔水震盪法可以避免酒精直接接觸超音波機所產生的高頻震動進而產生高溫，從而有效降低火災風險。

    2. 水槽中的水可以幫助吸收超音波過程中產生的熱量，防止酒精迅速過熱或蒸發過快。

      使用超音波震盪法雖然能降低火災風險，但是仍然需要在旁觀察作業狀況，並隨時監控溶劑溫度，避免溶劑溫度過高。

  2. 聽說低濃度酒精在超音波的效率不好？
    是的，超音波清洗運作原理依賴於空洞現象，即液體中的超音波波動使液體內部產生和崩裂微小氣泡，這些氣泡會釋放強大的衝擊力，將污垢從物體表面剝離。而空洞現象的形成和效果與溶劑的表面張力密切相關。表面張力越高，越容易形成穩定而強有力的空穴現象，從而提升清潔效果。當酒精濃度較低時，酒精的極性就會減弱，表面張力也會降低。這導致空洞現象的產生變得較弱，從而降低超音波清洗效率。換句話說，低濃度酒精溶液無法提供足夠的衝擊力來有效去除污垢。