影響絲網印刷質量的工藝參數分析

文 王永秋

絲網印刷屬于孔板印刷，其印刷原理是在印刷時，通過一定的壓力使油墨通過印版的孔眼轉移到承印物上，形成圖文信息。隨著時代的發展，絲網印刷的應用范圍更加廣泛，常見的絲網印刷品有：彩色油畫、名片、裝幀封面、商品標牌及印染紡織品等。絲網印刷的設備簡單、制版容易、適應性強、成本低廉且技術容易掌握，此外，絲網印刷的墨層厚，便于把耐光顏料、熒光顏料等加入油墨中，使印刷品的光澤性良好，且不受溫度和日光的影響，這也是絲網印刷受到關注的主要原因。本文將對影響絲網印刷質量的幾個主要參數進行分析，以便于使印刷質量得到提高。

印版的選擇

在印刷中，不僅需要印版能夠盡可能大的再現原稿上的圖文信息，而且要求其具有一定的耐印力、耐磨損性和耐腐蝕性等。

1.印版厚度

一般情況下，印版的總厚度越大，油墨附著的厚度也越大，若印版的厚度過小，則會造成印跡不全的情況，印版厚度與油墨高度的關系如圖1所示[1]：

圖1 印版厚度與油墨高度的關系圖

2.印版的粗糙度

印版的表面放大圖如圖2所示，印版的表面粗糙度是指絲網和網版的表面粗糙情況，主要與印版表面涂布的感光膠的特性相關，其粗糙度可以用儀器（如表面光度儀）測量得到[2]。在絲網印刷中，鑒于承印物與網版之間的粗糙情況，通常把印版的粗糙度控制在12-15μm之間，在上機印刷時，若印版表面的粗糙度過大，會使印版與承印物之間不能充分接觸，油墨在印刷壓力的作用下進入兩者間的空隙，導致印跡擴大；若印版表面的粗糙度稍小，那么印跡的擴大也會隨之縮小[1,3]。

圖2 印版的表面放大圖

當然，印跡的擴大與承印物表面的特性也有關系，若印版表面的粗糙度較小，而承印物表面較粗糙，也會致使印跡的擴大；若承印物的吸收性較好，那么印刷的油墨會在短時間內被吸收，由于油墨自身的內聚作用，進入印版和承印物間的幾率很小，使得印跡擴大較小[4]。

網距與剝網

因為存在網距，導致印刷中網版會產生拉伸變形，從而引起圖像尺寸及位置的變化，這也是不可避免的，在絲網印刷中，剝網力是由絲網所產生的回彈力帶來的，油墨和承印物之間的粘合力又妨礙了絲網的剝離。如圖3所示，Z表示絲網的張力，P表示Z產生的剝網力，Fi表示油墨的粘合力，L表示剝網點與網框間的距離，H表示網距，θ表示剝網角，在不忽略油墨的粘合力時，可以得到：P=Z×sinθ-Fi=Z×H/L-Fi，剝網力P越大，在刮板刮過時絲網越能及時地彈起[5]。隨刮板的刮動，L不斷變大，sinθ不斷變小，直至P＜Fi，此時，剝網力小于油墨的粘合力，使絲網不能彈起，印刷故障就此產生。此時的刮板行程是刮板的最大行程。

圖3 網距與剝網的關系

為使此種情況得到改變，保持剝網角θ不變，即θ1=θ2=……=θn，如圖4所示，這種裝置被稱為可變式離網裝置，這種裝置適用于張力小、網版大的印刷中[5]。

圖4 可變式離網裝置

油墨的轉移

絲網印刷中，油墨轉移的完成依賴的是刮墨板的壓力，在此壓力下，絲網網孔中的油墨被擠壓出來，從而把圖文信息呈現在承印物上，油墨的轉移過程如圖5所示，當刮墨板刮墨時，刮板會向前移動，在刮印角內的油墨會隨其而做回轉式運動，并且填充在絲網的網孔中，如圖A所示；在刮板移動的過程中，填充在網孔中的油墨會不斷的被帶到刮墨板上，且正好處在其正下方，這樣就使油墨承受的壓力較大，從而被壓縮，而且使其在承印物上得以粘附，如圖B所示；在絲網印刷過程中，根據其原理可知，絲網與承印物之間一直是呈線性接觸的，由于油墨具有一定的黏度，因此處于刮墨板正下方的油墨會在離版操作時受到來自絲網與承印物一定程度的拉力，致使其伸長，如圖C所示；油墨會在離版操作完成的瞬間被分成兩段，上面的一段留在網孔中，下面的一段則覆蓋在承印物的表面，如圖D所示；最后，因油墨自身具有的特性（粘彈性）使被分為兩段的油墨由墨絲狀復原為原形態，如圖E所示[6]。

圖5 油墨的轉移過程

油墨要從網版轉移到承印物上，可大致分為填墨、粘連和釋墨三個階段，粘連階段處在填墨階段與釋墨階段之間，是網版與承印物漸漸相接觸但還沒有被分離的部分。如果粘連階段為0，那么在經過刮墨板刮墨之后，網版會迅速彈起，雖然這樣會在一定程度上減少網版的變形量，但是也會使位于網孔內的油墨出現彈性分裂的情況，從而使油墨的轉移率下降，并且在精細印刷中，分裂過程中油墨產生的墨絲會導致臟版現象的發生[7]。若是印刷線條，那么會因為剝網的突然加速，使得細線的釋墨程度不足夠，從而靜墨層在網版的印刷面上產生，且靜墨層會越積越厚，致使印跡的邊緣出現毛刺或印跡不實，從而對印刷品的印刷質量產生不好的影響。釋墨階段的釋墨速度對油墨轉移率的大小也會有影響，如若發生釋墨的時間少于油墨“緩和時間”的情況，則會使油墨出現彈性分裂，使得留在絲網上的靜墨層厚度增加，如若發生釋墨的時間多于油墨“緩和時間”的情況，則會使得印跡鋪展甚至出現粘臟。要想靜墨層最薄，那么只有通過釋墨的速度恰好用來保障網孔內油墨的充分剪切流動而得到。釋墨的速度與印刷的速度、油墨的剪切速度及網孔的油墨量三個因素相關，印刷速度小、油墨的剪切速度小及網孔的墨量大都會引起釋墨速度的減緩，相反，則會引起釋墨速度的加快。

印刷壓力和印刷速度

印刷壓力是指在油墨轉移的過程中，壓印體在壓印面上所承受的壓力，它是向承印物表面轉移油墨的基礎，是實現印刷的基本保證，并且在很大程度上決定著印刷的質量。印刷壓力并非固定不變的，要根據承印物的不同、網版性質的差異、印刀軟硬度的區別等來對印刷壓力進行適當的調整[8]。例如當承印物為印刷太陽能電池板時，印刷壓力的改變對其印刷效果有明顯的影響，通常在印刷時選擇50N-100N的印刷壓力較為合適，當印刷刮刀比較新或比較硬時，應選擇稍小的印刷壓力值；當承印物為陶瓷片時，印刷壓力可由調節大氣壓來改變，通過觀察印刷的效果，來選擇恰當的大氣壓，但印刷壓力依舊保持在50N-100N之間[9]。通過表1可以得出，若印刷壓力過小，則會導致虛印；若過大，則會導致網版磨損，使用期限縮短，同時，也有可能會使刮墨刀變形或承印物損壞等，所以合適壓力值的選擇，不僅可以降低網版的磨損、印刀的損壞、材料的浪費，而且可以提高印刷質量，使成本得到降低，提高轉化效率。

表1 印刷高度與印刷速度一定時，印刷壓力對印刷質量的影響

印刷速度是衡量印刷機生產能力的主要指標，它是指印刷過程中的印刀移動的速度。從表2可以看出，印刷質量受印刷速度的影響較小，但印刷速度若過小，會使印刷效率下降；若過大，會出現印跡發虛、花邊等情況。在絲網印刷中，印刷速度通常選擇為150mm/s-300mm/s[11]。對于對油墨吸收性較小的承印物選擇印刷速度時應稍快，若速度慢可能會出現油墨滲透承印物而出現花邊。

表2 印刷高度與印刷壓力一定時，印刷速度對印刷質量的影響

加網線數與網點增大

加網線數是指沿著網線角度的方向，單位長度內含有的網點數目，常用lpi（每英寸的線數）來表達。網點增大是一種在制版和印刷過程中產生的網點尺寸改變的現象，指印刷出的圖像中間調部分的網點面積與曬版軟片上網點面積的差值。設在單位面積內(1cm2)網點增大的面積為ΔM(mm2)，若網點為圓形網點，則ΔM可以按此公式計算：

式中：R1表示原網點半徑；R2表示增大后的網點半徑；L表示加網線數[10]。

網點面積率為：(ΔM /100)×100%

用上述公式分別計算出20cm-1、40cm-1、40%的圓形網點在直徑增加0.01mm時，網點面積增大的百分比，然后對計算結果進行對比得出加網線數對網點增大的影響。此處計算過程省略，計算結果為20cm-1的情況下，網點面積率增大了9.1%；40cm-1的情況下，網點面積率增大了18.4%，后者是前者網點面積率增大的兩倍。對于20cm-1的網點來說，雖然網點面積率相同時網點的直徑是后者的兩倍，但后者的網點數量是前者的四倍，總周長是前者的兩倍，在網點增大尺寸相同的情況下，網點增大面積是前者的兩倍。因此，加網線數越高，網點增大現象越嚴重。對于絲網印刷中加網線數如何選擇，首先必須要滿足觀視距離的要求，其次，由于加網線數越高，網點增大現象越嚴重，并且在網點百分比相同的情況下，網點的尺寸越小，越易出現網點丟失，從而影響階調的再現。因此，在滿足觀視距離的前提下，使絲網印刷的加網線數越小越好[11]。

總結

本文主要分析了在絲網印刷中對印刷質量影響較大的五個參數，即印版的選擇、網距與剝網、油墨的轉移、印刷壓力和印刷速度、加網線數與網點增大，它們不僅可以決定印刷質量的高低，同樣會影響印刷成本及印刷效率，通過本文的介紹，方便在相對較小的范圍內盡快確定印刷參數，使得絲網印刷的質量得到提高。

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