影响丝网印刷质量的工艺参数分析

文 王永秋

丝网印刷属于孔板印刷，其印刷原理是在印刷时，通过一定的压力使油墨通过印版的孔眼转移到承印物上，形成图文信息。随着时代的发展，丝网印刷的应用范围更加广泛，常见的丝网印刷品有：彩色油画、名片、装帧封面、商品标牌及印染纺织品等。丝网印刷的设备简单、制版容易、适应性强、成本低廉且技术容易掌握，此外，丝网印刷的墨层厚，便于把耐光颜料、荧光颜料等加入油墨中，使印刷品的光泽性良好，且不受温度和日光的影响，这也是丝网印刷受到关注的主要原因。本文将对影响丝网印刷质量的几个主要参数进行分析，以便于使印刷质量得到提高。

印版的选择

在印刷中，不仅需要印版能够尽可能大的再现原稿上的图文信息，而且要求其具有一定的耐印力、耐磨损性和耐腐蚀性等。

1.印版厚度

一般情况下，印版的总厚度越大，油墨附着的厚度也越大，若印版的厚度过小，则会造成印迹不全的情况，印版厚度与油墨高度的关系如图1所示[1]：

图1 印版厚度与油墨高度的关系图

2.印版的粗糙度

印版的表面放大图如图2所示，印版的表面粗糙度是指丝网和网版的表面粗糙情况，主要与印版表面涂布的感光胶的特性相关，其粗糙度可以用仪器（如表面光度仪）测量得到[2]。在丝网印刷中，鉴于承印物与网版之间的粗糙情况，通常把印版的粗糙度控制在12-15µm之间，在上机印刷时，若印版表面的粗糙度过大，会使印版与承印物之间不能充分接触，油墨在印刷压力的作用下进入两者间的空隙，导致印迹扩大；若印版表面的粗糙度稍小，那么印迹的扩大也会随之缩小[1,3]。

图2 印版的表面放大图

当然，印迹的扩大与承印物表面的特性也有关系，若印版表面的粗糙度较小，而承印物表面较粗糙，也会致使印迹的扩大；若承印物的吸收性较好，那么印刷的油墨会在短时间内被吸收，由于油墨自身的内聚作用，进入印版和承印物间的几率很小，使得印迹扩大较小[4]。

网距与剥网

因为存在网距，导致印刷中网版会产生拉伸变形，从而引起图像尺寸及位置的变化，这也是不可避免的，在丝网印刷中，剥网力是由丝网所产生的回弹力带来的，油墨和承印物之间的粘合力又妨碍了丝网的剥离。如图3所示，Z表示丝网的张力，P表示Z产生的剥网力，Fi表示油墨的粘合力，L表示剥网点与网框间的距离，H表示网距，θ表示剥网角，在不忽略油墨的粘合力时，可以得到：P=Z×sinθ-Fi=Z×H/L-Fi，剥网力P越大，在刮板刮过时丝网越能及时地弹起[5]。随刮板的刮动，L不断变大，sinθ不断变小，直至P＜Fi，此时，剥网力小于油墨的粘合力，使丝网不能弹起，印刷故障就此产生。此时的刮板行程是刮板的最大行程。

图3 网距与剥网的关系

为使此种情况得到改变，保持剥网角θ不变，即θ1=θ2=……=θn，如图4所示，这种装置被称为可变式离网装置，这种装置适用于张力小、网版大的印刷中[5]。

图4 可变式离网装置

油墨的转移

丝网印刷中，油墨转移的完成依赖的是刮墨板的压力，在此压力下，丝网网孔中的油墨被挤压出来，从而把图文信息呈现在承印物上，油墨的转移过程如图5所示，当刮墨板刮墨时，刮板会向前移动，在刮印角内的油墨会随其而做回转式运动，并且填充在丝网的网孔中，如图A所示；在刮板移动的过程中，填充在网孔中的油墨会不断的被带到刮墨板上，且正好处在其正下方，这样就使油墨承受的压力较大，从而被压缩，而且使其在承印物上得以粘附，如图B所示；在丝网印刷过程中，根据其原理可知，丝网与承印物之间一直是呈线性接触的，由于油墨具有一定的黏度，因此处于刮墨板正下方的油墨会在离版操作时受到来自丝网与承印物一定程度的拉力，致使其伸长，如图C所示；油墨会在离版操作完成的瞬间被分成两段，上面的一段留在网孔中，下面的一段则覆盖在承印物的表面，如图D所示；最后，因油墨自身具有的特性（粘弹性）使被分为两段的油墨由墨丝状复原为原形态，如图E所示[6]。

图5 油墨的转移过程

油墨要从网版转移到承印物上，可大致分为填墨、粘连和释墨三个阶段，粘连阶段处在填墨阶段与释墨阶段之间，是网版与承印物渐渐相接触但还没有被分离的部分。如果粘连阶段为0，那么在经过刮墨板刮墨之后，网版会迅速弹起，虽然这样会在一定程度上减少网版的变形量，但是也会使位于网孔内的油墨出现弹性分裂的情况，从而使油墨的转移率下降，并且在精细印刷中，分裂过程中油墨产生的墨丝会导致脏版现象的发生[7]。若是印刷线条，那么会因为剥网的突然加速，使得细线的释墨程度不足够，从而静墨层在网版的印刷面上产生，且静墨层会越积越厚，致使印迹的边缘出现毛刺或印迹不实，从而对印刷品的印刷质量产生不好的影响。释墨阶段的释墨速度对油墨转移率的大小也会有影响，如若发生释墨的时间少于油墨“缓和时间”的情况，则会使油墨出现弹性分裂，使得留在丝网上的静墨层厚度增加，如若发生释墨的时间多于油墨“缓和时间”的情况，则会使得印迹铺展甚至出现粘脏。要想静墨层最薄，那么只有通过释墨的速度恰好用来保障网孔内油墨的充分剪切流动而得到。释墨的速度与印刷的速度、油墨的剪切速度及网孔的油墨量三个因素相关，印刷速度小、油墨的剪切速度小及网孔的墨量大都会引起释墨速度的减缓，相反，则会引起释墨速度的加快。

印刷压力和印刷速度

印刷压力是指在油墨转移的过程中，压印体在压印面上所承受的压力，它是向承印物表面转移油墨的基础，是实现印刷的基本保证，并且在很大程度上决定着印刷的质量。印刷压力并非固定不变的，要根据承印物的不同、网版性质的差异、印刀软硬度的区别等来对印刷压力进行适当的调整[8]。例如当承印物为印刷太阳能电池板时，印刷压力的改变对其印刷效果有明显的影响，通常在印刷时选择50N-100N的印刷压力较为合适，当印刷刮刀比较新或比较硬时，应选择稍小的印刷压力值；当承印物为陶瓷片时，印刷压力可由调节大气压来改变，通过观察印刷的效果，来选择恰当的大气压，但印刷压力依旧保持在50N-100N之间[9]。通过表1可以得出，若印刷压力过小，则会导致虚印；若过大，则会导致网版磨损，使用期限缩短，同时，也有可能会使刮墨刀变形或承印物损坏等，所以合适压力值的选择，不仅可以降低网版的磨损、印刀的损坏、材料的浪费，而且可以提高印刷质量，使成本得到降低，提高转化效率。

表1 印刷高度与印刷速度一定时，印刷压力对印刷质量的影响

印刷速度是衡量印刷机生产能力的主要指标，它是指印刷过程中的印刀移动的速度。从表2可以看出，印刷质量受印刷速度的影响较小，但印刷速度若过小，会使印刷效率下降；若过大，会出现印迹发虚、花边等情况。在丝网印刷中，印刷速度通常选择为150mm/s-300mm/s[11]。对于对油墨吸收性较小的承印物选择印刷速度时应稍快，若速度慢可能会出现油墨渗透承印物而出现花边。

表2 印刷高度与印刷压力一定时，印刷速度对印刷质量的影响

加网线数与网点增大

加网线数是指沿着网线角度的方向，单位长度内含有的网点数目，常用lpi（每英寸的线数）来表达。网点增大是一种在制版和印刷过程中产生的网点尺寸改变的现象，指印刷出的图像中间调部分的网点面积与晒版软片上网点面积的差值。设在单位面积内(1cm2)网点增大的面积为ΔM(mm2)，若网点为圆形网点，则ΔM可以按此公式计算：

式中：R1表示原网点半径；R2表示增大后的网点半径；L表示加网线数[10]。

网点面积率为：(ΔM /100)×100%

用上述公式分别计算出20cm-1、40cm-1、40%的圆形网点在直径增加0.01mm时，网点面积增大的百分比，然后对计算结果进行对比得出加网线数对网点增大的影响。此处计算过程省略，计算结果为20cm-1的情况下，网点面积率增大了9.1%；40cm-1的情况下，网点面积率增大了18.4%，后者是前者网点面积率增大的两倍。对于20cm-1的网点来说，虽然网点面积率相同时网点的直径是后者的两倍，但后者的网点数量是前者的四倍，总周长是前者的两倍，在网点增大尺寸相同的情况下，网点增大面积是前者的两倍。因此，加网线数越高，网点增大现象越严重。对于丝网印刷中加网线数如何选择，首先必须要满足观视距离的要求，其次，由于加网线数越高，网点增大现象越严重，并且在网点百分比相同的情况下，网点的尺寸越小，越易出现网点丢失，从而影响阶调的再现。因此，在满足观视距离的前提下，使丝网印刷的加网线数越小越好[11]。

总结

本文主要分析了在丝网印刷中对印刷质量影响较大的五个参数，即印版的选择、网距与剥网、油墨的转移、印刷压力和印刷速度、加网线数与网点增大，它们不仅可以决定印刷质量的高低，同样会影响印刷成本及印刷效率，通过本文的介绍，方便在相对较小的范围内尽快确定印刷参数，使得丝网印刷的质量得到提高。

[1] 李婧伟. 精细丝网印刷技术研究[D]. 江苏:江南大学,2009:3-13.

[2] 李栋才.晶体硅太阳能电池丝网印刷工艺优化的研究[D]. 北京:北京交通大学,2011:43-45.

[3] 陈德山. 丝网印刷网版对丝网参数选用的影响[J]. 网印工业,2003(1):22-26.

[4] 汪峰. 网印墨层厚度及其用量计算[J]. 丝网印刷,2003.(1):38-41.

[5] 李飞. 丝网印刷工艺与参数研究-精细丝网印刷工艺研究[D]. 江苏:江南大学,2007:15-16.

[6] 郑德海. 我国丝网印刷油墨的现状[J]. 网印工业,2003(3):28-33.

[7] 冯瑞乾. 印刷原理与工艺[M]. 北京:印刷工业出版社,1999.4.

[8] 余竹. 印刷压力对印品质量影响的研究[J]. 印刷世界,2013(2):37-41.

[9] 杨泳. 现代印刷企业印刷品质量控制方法及手段(上)[J]. 印刷世界,2009(10):42-43.

[10] 邴守东,黄帅. 丝网印刷中几种印刷参数与印刷质量关系的研究[J]. 光伏制造工艺与设备,2013,219:13-15.

[11] 邢云飞,钱军浩.数字印刷中调频加网线数对印刷质量的影响[J].包装工程,2009,04:79-81.