丝网印刷的核心原理与设备构成
丝网印刷作为一种柔性印刷技术,凭借可在多种基材(如纸张、塑料、金属、玻璃)上印刷的特性,广泛应用于电子电路、包装装潢、纺织印染等领域。其核心优势在于墨层厚(10-100μm)、附着力强、成本低,尤其适合大面积、个性化图案印刷。深入理解其工作原理与设备构成,是确保印刷质量、提升生产效率的基础。
一、丝网印刷的核心原理
丝网印刷的本质是 “漏印”,通过外力挤压油墨,使油墨透过丝网版上的图文区域(网孔未堵塞)转移至基材表面,形成固化的墨层。整个过程需经历 “制版 - 上墨 - 刮印 - 干燥” 四大阶段,各阶段的技术逻辑紧密关联:
油墨转移原理:
丝网版由 “丝网基材 + 感光胶” 构成,图文区域的感光胶被去除(网孔导通),非图文区域的感光胶保留(网孔堵塞)。印刷时,将油墨倒在丝网版一端,刮刀以一定角度(15°-75°)和压力(10-50N/cm2)沿丝网版移动,挤压油墨穿透图文区域的网孔,转移至下方的基材表面。油墨转移量与网孔大小、油墨粘度、刮刀压力正相关 —— 网孔越大(如 80 目丝网)、油墨粘度越低(如 300cP)、刮刀压力越大,转移量越多,墨层越厚。
墨层固化原理:
转移至基材的湿墨层需通过物理或化学方式固化,形成稳定的印刷图案。物理固化(如溶剂挥发)适用于溶剂型油墨,通过加热(40-80℃)或吹风加速溶剂挥发,墨层干燥时间通常为 5-30 分钟;化学固化(如紫外线固化)适用于 UV 油墨,通过 UV 灯(波长 200-400nm)照射引发油墨树脂聚合反应,固化时间可缩短至 1-5 秒,适配高速生产。
二、丝网印刷的设备构成
一套完整的丝网印刷生产线需具备 “制版 - 印刷 - 干燥 - 后处理” 全流程能力,核心设备包括五大模块,各模块的性能直接决定印刷精度与效率:
丝网版制作设备:
丝网印刷的核心是丝网版,其制作需经过 “绷网 - 涂胶 - 曝光 - 显影” 四步,对应设备如下:
绷网机:将丝网(尼龙、聚酯或不锈钢材质)固定在网框(铝合金或木质)上,通过机械或气动方式施加张力(20-30N/cm),张力均匀性偏差需≤5%,确保印刷时网版无变形。设备配备张力计(精度 ±0.1N/cm),实时监测张力值。
涂胶机:采用刮刀式或滚轮式涂胶,将感光胶(厚度 5-50μm)均匀涂覆在丝网上,涂胶速度 10-30cm/s,厚度偏差≤±5%。对于高精度印刷(如电子电路),需采用双面涂胶,确保图文区域网孔均匀覆盖。
曝光机:通过紫外线灯(功率 1000-3000W)照射涂胶后的丝网版,使图文区域的感光胶感光固化,非图文区域保留未固化胶层。曝光精度 ±0.01mm,曝光时间根据感光胶类型调整(通常 10-60 秒)。
显影机:用清水(压力 0.1-0.3MPa)冲洗曝光后的丝网版,去除非图文区域的未固化感光胶,露出网孔,形成可印刷的图文模板。显影后需烘干(50-60℃,10-20 分钟),避免网版受潮。
印刷主机:
印刷主机是油墨转移的核心设备,根据自动化程度分为手动、半自动与全自动机型,核心组件包括:
工作台:用于固定基材,配备真空吸附装置(真空度≥-0.08MPa),确保基材平整(翘曲度≤0.1mm),适配不同尺寸基材(最小 50mm×50mm,最大 1500mm×2000mm)。
网版固定机构:可调节网版与基材的距离(即 “网距”,通常 1-5mm),网距过大易导致墨层不均,过小易磨损网版。机构具备水平微调功能(±0.05mm),确保网版与基材精准对齐。
刮刀系统:由刮刀、刮刀架与驱动装置组成。刮刀材质根据油墨类型选择(橡胶刮刀适用于溶剂型油墨,聚氨酯刮刀适用于 UV 油墨),硬度 50-90 Shore A;驱动装置采用伺服电机,控制刮刀速度(10-50cm/s)与压力(10-50N/cm2),精度 ±0.1N/cm2。
回墨刀:位于刮刀反方向,用于将印刷后的残留油墨刮回网版一端,避免油墨干涸堵塞网孔,回墨压力通常为刮刀压力的 50%-70%。
干燥固化设备:
根据油墨类型选择对应的干燥设备,核心类型包括:
热风干燥机:适用于溶剂型油墨,采用电加热或蒸汽加热产生热风(40-80℃),风速 1-3m/s,干燥时间 5-30 分钟,配备温度控制系统(精度 ±2℃),避免基材过热变形。
UV 固化机:适用于 UV 油墨,配备 UV 汞灯或 LED UV 灯(功率 300-1000W),照射距离 10-20cm,固化时间 1-5 秒。LED UV 灯能耗比汞灯低 50%,且无臭氧排放,符合环保要求。
红外干燥机:适用于水性油墨,通过红外辐射(波长 2-10μm)加热墨层,干燥速度快(3-10 分钟),且受热均匀,避免墨层开裂。
后处理设备:
根据产品需求选择后处理设备,如:
覆膜机:在印刷后的基材表面覆透明膜(PET 或 BOPP 材质),提升耐磨性与光泽度,覆膜速度 10-30m/min,膜与基材的附着力≥5N/25mm。
模切机:对印刷后的片状基材(如包装卡纸)进行异形切割,模切精度 ±0.05mm,适配不同形状的产品(如标签、包装盒)。
检测设备:采用视觉检测系统(像素≥200 万),实时检测印刷图案的套印偏差、墨层缺陷,检测精度 ±0.01mm,不合格品自动标记剔除。
辅助设备:
包括油墨搅拌机(搅拌速度 500-1000rpm,确保油墨均匀)、网版清洗机(用溶剂清洗废旧网版,重复利用)、基材裁切机(将大尺寸基材裁切成印刷所需尺寸,裁切精度 ±0.1mm)。