特殊材质网印全攻略

闵耀霞 编译

特殊材质网印全攻略

闵耀霞 编译

管理与所使用基材相关的变量对于质量至关重要。作者盖尔·弗劳尔与约翰尼·谢尔先生将告诉我们处理一些常用但“难伺候”材料的方法。

印刷商可以控制印刷过程中的许多变量，但是客户通常会预先确定哪种基材适合其用途，因此你对各种基材类型及其热销市场了解的越多，你就越有把握在任何一种材料上印刷。

本文将讨论在塑料、金属、木材和玻璃上的丝网印刷，并针对生产注意事项、某些基材的增长市场以及要避免的事故三个方面提供来自生产一线的真知灼见。

一、塑料

你可以在印刷和工业领域使用各种塑料。根据物理性质通常将之划分为热固性和热塑性塑料。这两类塑料在印刷过程中表现迥异。

1．热固性塑料在生产过程中经历了化学和物理变化，固化或硬化成最终的形状；一旦化学交联发生，就无法再次改变形状。适合热固性塑料的油墨系统依靠机械粘结力使油墨与塑料的表面裂隙相粘。常见的热固性塑料包括氨基（三聚氰胺和尿素塑料）、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯（醇酸树脂）、有机硅树脂和聚氨酯。

2．热塑性塑料可反复成形，与热固性塑料不同，它们的形状并不固定；不过，反复暴露在与再成形相关的高温下最终将导致材料老化。以下是最流行的热塑性塑料及其应用。

（1）ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）ABS可被注塑、挤出、砑光、吹塑和真空吸塑成形，用于户外销售点标牌、家用电器、塑料垃圾桶等。由于它具有良好的抗冲击强度，以及耐热性和耐化学腐蚀性，因而适合许多要求严苛的场合。

（2）亚克力多用途的展示架、销售点招牌、背光式标牌、飞机座舱盖以及挡风玻璃都由亚克力制成。谨防溶剂与亚克力材料的边缘接触，以免边缘出现裂纹。亚克力经过加热，可变成各种形状的展架和资料展示架。

（3）聚碳酸酯这种材料适合制作招牌的防破损护板、飞机内饰板、安全帽、面罩和背打灯标牌面板。

图1 在聚碳酸酯面板上印刷标签

图2 印刷控制面板

（4）聚乙烯 高密度和低密度吹塑容器，包括可确保危险材料安全装卸的高密度聚乙烯（HDPE）包装材料，以及具有良好阻隔氧气和二氧化碳性能的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

聚乙烯的低表面能导致必须对材料进行预处理或对油墨进行改性，以使油墨附着容易。

图3 在聚乙烯基材上印刷

（5）聚丙烯可制成塑料瓶、波纹塑料板、房地产标牌、存储箱以及许多其他临时性的室内或室外销售点/购买点展示架。低表面能导致必须对材料进行预处理或对油墨进行改性，以使油墨附着容易。

（6）聚氯乙烯这种材料因其耐久性和强度而备受青睐。身份证、容器和医疗用品是几个适合聚氯乙烯材料的应用实例。

3．油墨兼容性

除了在干燥或固化时产生机械粘结之外，用于热塑性塑料的油墨还在基材表面形成了化学键结。溶剂型多功能油墨都能轻而易举地在绝大多数热塑性塑料上实现良好粘结。

油墨无法充分粘结表面能（单位：达因）低于油墨表面张力的材料。达因笔将帮助你测出基材的表面能。

我们的目标是：从一组达因笔中取出一支，测试基材的表面能直至油墨开始向外铺展，而不是像水在打过蜡的表面形成水珠一样。你可以通过添加特殊的改性剂来改变油墨的润湿性；或者在上机前使用空气等离子（电晕）系统对塑料进行预处理从而调节基材的表面能。

UV油墨也能用于热塑性塑料，原因在于丙烯酸单体的固化作用产生了牢固的机械粘结力，这种机械粘结力对网印热塑性塑料的真空吸塑成型有益。无论使用何种UV油墨，你都要咨询生产商以确保获得正确的固化参数。

乙烯基塑料将溶出增塑剂，尤其当封装在密闭包装或者长期受热时。增塑剂是一种污染物，会导致出现透明圆点、印刷模糊或者使油墨在干燥期间或干燥之后出现分层。

二、金属

金属是一种极其耐久的材料，不过需要高度预加工。一些比较流行的网印金属产品包括会员卡、优惠卡、桌上的标示牌、办公室和饭店标牌、奖牌、钟面、刻度盘、器具、销售点图像和户外招牌。

无涂层钢是一种具有成本效益的材料（通常选择24号和30号钢材）。它最大的不足在于无耐蚀性、重量以及锐利边缘所带来的危险。钢材的重量牵涉到在机拾取、传送和收料系统以及在工厂周围的搬运。由于金属，尤其是钢材也具有导热性，因此将影响固化和搬运。边缘的状况会影响丝网的寿命、定位和搬运。材料平直度可影响套印以及印刷机的给料和脱料系统。金属材料也要求使用特殊的切割、成形、压凹凸、包装和运输设备。

在印刷前绝对有必要清洁平坦、无涂层的钢材。磷酸盐洗涤剂可去除盐，并轻度腐蚀表面以利于保护层的粘结。钢材最常用于户外，此时通常要进行刷漆或涂粉预处理以防快速氧化。

刷漆或涂粉方法有多种，包括喷涂、浸涂、辊涂或粉末涂布。“粉末涂布”顾名思义，是指在金属带有电荷时用一层薄薄的粉末（通常是聚酯）覆盖金属。粉末涂料带有相反电荷，当它被喷到钢材表面时，钢材就会被覆盖上粉末。然后将粉末涂料加热到华氏350~450°F保持15~20min。聚酯涂料熔化在钢材表面，一旦冷却就会产生牢固的粘结。结果是获得了牢固、耐久、有益环境的金属表面。人们通常将溶剂型热固油墨熔入粉末涂层的坚固表面。也可以使用UV油墨，不过前提是与油墨制造商密切合作，唯此才能选择正确的油墨。

相比钢材，铝具有更好的强度重量比、抗腐蚀性和优异的可成形性。标准标牌材料的厚度在0.020~0.060inch范围内变化，通常是硬度为H12~14的3XXX系列铝。在要求使用轻质、防锈金属的活件中，常常见到铝的身影。

铝有卷材和预切板材两种形式，在铝材的一面或两面有一层可印刷的涂层。无涂层铝材用“亮/亮”表示，单面涂布铝材则用“白/亮”表示。通过对阳极氧化铝使用粉末涂料、搪瓷涂料或有机/无机着色剂，可赋予铝材不同的颜色。如果铝材涂有搪瓷涂料，通常要经历名为“转化膜或钝化”的过程，以便形成涂布表面。在许多情况中，要使用专为外部应用而设计的热固丙烯酸磁漆。涂有白色涂料的铝材在变黄前只能经过一次烤箱。粉末涂布铝材和钢材一样都能经受几次热处理而不变黄。

当把铝暴露在空气中，经过一个受控的自然氧化过程便可得到阳极氧化铝。电流和化学品双管齐下，生成了一个坚固、透明、与基础铝材不可分割的表面。阳极氧化过程包括清洁和腐蚀等预处理以及阳极氧化膜在铝表面的积聚；接着用有机/无机着色剂给坚固、多孔的阳极氧化膜上色；后期的热水浴处理使孔封闭，从而固定着色剂。

钢材和铝材的问题包括：当水汽凝结成水或截留在板材之间时会在金属表面留下水痕，导致在镀锌钢材上生成白锈或者在阳极氧化铝上出现污点。当金属暴露在大量的湿气下时，会粘结在一起而使表面受损。当固化不当时，涂层硬度低以及过多的热量也会在磁漆或粉末涂料上生成结块。佩戴手套以防手上的油脂分泌物转移到涂料上。在多色活件开始套印之前，务必要使材料的四边平直，并使材料尽可能平坦以确保油墨印刷均匀。

图4 在博物馆墙壁上印刷

三、木材

你可以在硬木材、软木材、刨花板和胶合板上印刷。木材都以不同的速度吸收湿气。在印刷前用掺砂封剂处理木材，可使油墨固着在它的表面。软木材要求在印刷前涂布更多的掺砂封剂。大多数商用木材掺砂封剂都能满足要求。涂布方法有喷涂、刷涂或辊涂。

除非胶合一层薄板，否则刨花板很少用作装饰件。胶合板通常辊涂有一层透明的UV涂料。磁漆最常用于胶合板的装饰印刷。最终结果完全取决于油墨和掺砂封剂之间的兼容性，因此要在印刷前进行试验。

当使用热风循环带式干燥器时，木材表面的油墨干燥尤其棘手，原因在于木纤维的干燥和收缩太快，导致出现裂纹。风干方式则更为安全，这是因为溶剂型油墨快速干燥，而木材则在更长的时间内自然释放出水分。在印刷时你还必须考虑木材的纹理方向。轻度掺砂密封处理的木材表面在印刷后会出现界限非常清晰的木纹理。实际上你可以通过彻底密封木材而消除木纹理。

四、玻璃

用于玻璃装饰的油墨配方有好几种。陶瓷油墨含有磨成细粉的玻璃料和无机颜料，可在超过华氏1112°F的温度下进行烧结。瓷釉含有可分散无机颜料、玻璃粉和添加剂的油性介质，能够穿越钢材、聚酯或尼龙网布。油比颜料先烧掉，玻璃粉被烧入玻璃或陶瓷中。整个过程花费1~1.5h，期间有10min的时间温度会升高到华氏1112~1202°F，然后再使玻璃冷却。这种方法的缺点是多色印刷缺乏真实感。先前印刷的颜色会被后一色“轰跑”。

图5 在压敏乙烯基材料上印刷车贴

专为玻璃印刷设计的双组份环氧油墨也是如此。不过对于单色应用，陶瓷油墨因其网印图像的视觉冲击力以及所表现出的油墨厚度而受到饮料和化妆品生产企业的推崇。

先丝网印刷陶瓷油墨，然后在退火炉中将釉料烧入玻璃中，可产生耐久、高质量的图像。不过，这一过程对于装饰饮料或化妆品的玻璃容器来说显得缓慢和昂贵。退火炉耗用了大量能源，炉内温度变化会导致出现色差。由于印刷图像的分辨率受限于瓷釉所需的最小丝网尺寸，因此油墨系统也对设计有所限制。

热塑性油墨也被称作热熔油墨，在室温下呈现为固态，加热后才能印刷。油墨被预先加热到华氏149~167°F，接着将熔化的瓷釉倒入使用电流加热的金属丝网中。熔化的油墨在穿越丝网时表现得与常规油墨别无二致，不过一旦油墨到达温度更低的玻璃，就会凝固成固态。热塑性油墨非常适用于多色自动丝网印刷机。然而美中不足的是，多色图像在印刷后会变得有点易碎，仍然需要在退火炉中以华氏392°F的温度烧有机颜料和树脂。

经过烧结的油墨具有一个大的优势，即油墨熔合成基材的组成部分。金属如金、银、钯和铂也可作为颜料被印刷在装饰、工业用的玻璃和陶瓷上。主要的劣势在于工艺的复杂性和燃气退火炉的运行成本。

在玻璃上印刷UV油墨的方法与在塑料和木材上的印刷方法无丝毫区别。有机颜料和树脂用紫外线固化。紫外线固化耗用的能量远低于退火炉，并且油墨可瞬间固化。UV油墨在经过预处理的玻璃上具有非凡的粘结力，在未处理的玻璃上粘结力也不错。虽然UV油墨不如烧结瓷釉一样坚固，但在许多应用中仍然是一种可接受的替代方案。

印刷复杂、多色图案最有效的方法是先在转印纸上印刷，然后通过水转印或热转印的方法将图像转移到材料上。转印图像的质量无与伦比，并且你可以使用许多颜色。四原色印刷要求先在材料上打白底。

汽车是玻璃印刷重要的应用领域。在挡风玻璃的边缘印有滤光器，以及电路（除霜器）和天线。建筑玻璃是另一个常见的玻璃印刷应用领域。网印效果可为建筑物带来重要的增加价值。内部间隔即使装饰以充满异国情调的图画，也能使工作环境焕然一新。

案例链接

有益的启示

据GM Nameplate公司网印部技术经理迈克·麦克丹尼尔先生介绍，当在聚碳酸酯和聚酯材料上印刷时，务必要在生产和运输期间制定完善的物料搬运流程，以防材料出现凹痕或刮伤。精确控制并记录油墨厚度，确保批量之间的一致性。正确记录丝网参数，如平织/斜织网布、线径、丝网目数。控制油墨固化参数，以确保固化良好、颜色一致。确保良好的可追溯性，包括基材批号、油墨批号和产品有效期。务必要设立一个可放置不符合油墨和基材的区域，使之与受控物料相隔离。

清洁至关重要。定期清洁干燥器的内部；佩戴发套，穿着长外衣以防污染。安装良好的静电控制器，使用增湿器和空调控制环境。

在开始印刷活件前对印刷机进行彻底检查，并检查油墨的固化和粘结情况。在印刷前，要在油墨实验室对预匹配油墨实现良好的控制，确保在实验室匹配的油墨与上机印刷的油墨一致。

最佳应用

对于聚碳酸酯和聚酯基材的印刷，最好的应用领域是汽车、医疗、器具、控制面板、航空和RFID等。

常见故障

丝网张力小、固化不当、丝网成像差都会导致图像变形。固化差、丝网目数错误或者油墨选择不正确会造成油墨分层。野蛮搬运将产生刮伤和凹痕。固化不当、油墨沉积过厚会导致在压凹凸时油墨碎裂。最后，固化不当可产生出人意料的色偏现象。