如何控制丝网印刷的工艺参数与质量影响因素?
丝网印刷的质量(如墨层厚度均匀性、图案精度、附着力)直接取决于工艺参数的精准控制,参数偏差可能导致墨层不均(偏差 > 10%)、套印不准(偏差 > 0.05mm)等问题。同时,基材特性、油墨性能、设备精度等因素也会显著影响印刷质量。需建立 “参数 - 质量” 关联模型,通过科学控制实现产品达标。
一、核心工艺参数的控制要点
丝网版参数:
丝网版是印刷图案的 “模板”,其参数直接决定图文分辨率与墨层厚度:
丝网目数:指每英寸丝网的网孔数量,常见目数 20-500 目。低目数(20-80 目)网孔大(如 80 目丝网网孔约 180μm),适配厚墨层印刷(如广告牌、纺织印花),墨层厚度可达 50-100μm;高目数(200-500 目)网孔小(如 500 目丝网网孔约 25μm),适配高精度印刷(如电子电路、精细标签),墨层厚度 5-20μm。目数选择需与油墨颗粒度匹配 —— 油墨颗粒直径需≤网孔直径的 1/3(如 80 目丝网适配颗粒≤60μm 的油墨),避免网孔堵塞。
丝网张力:绷网张力需控制在 20-30N/cm,张力过低会导致印刷时网版变形,图案精度下降(偏差 > 0.05mm);张力过高易导致丝网断裂,寿命缩短。张力均匀性偏差需≤5%,可通过张力计多点测量(每 10cm 测一个点)确保均匀。
感光胶厚度:涂胶厚度 5-50μm,薄胶层(5-15μm)适配高精度图案(如线条宽度≤0.1mm),厚胶层(20-50μm)适配厚墨层印刷。胶层厚度偏差需≤±5%,可通过涂胶机的厚度调节旋钮控制。
刮刀参数:
刮刀是油墨转移的关键执行部件,参数控制需兼顾油墨转移量与图案精度:
刮刀角度:常见角度 15°-75°,角度越小(如 15°-30°),刮刀与丝网接触面积大,油墨转移量多,墨层厚(适合厚墨层需求);角度越大(如 45°-75°),接触面积小,转移量少,墨层薄(适合高精度需求)。例如,印刷电子电路的导电油墨(需薄且均匀),刮刀角度设为 60°-75°;印刷纺织面料的图案(需厚墨层),角度设为 20°-30°。
刮刀压力:范围 10-50N/cm2,压力过小会导致油墨转移不足,图案缺墨;压力过大易磨损丝网与刮刀,且可能导致油墨渗透至非图文区域(糊版)。压力需与丝网张力匹配 —— 张力高(25-30N/cm)时,压力可适当降低(10-20N/cm2);张力低(20-25N/cm)时,压力需提高(20-30N/cm2)。
刮刀速度:范围 10-50cm/s,速度过快会导致油墨转移不充分,墨层薄且不均;速度过慢会导致油墨在网版停留时间长,易堵塞网孔。高精度印刷(如线条宽度≤0.1mm)速度设为 10-20cm/s;大面积印刷(如广告牌)速度设为 30-50cm/s。
油墨参数:
油墨性能直接影响墨层的流动性、附着力与固化效果:
粘度:溶剂型油墨粘度通常 500-5000cP,UV 油墨粘度 1000-10000cP。粘度过低易导致油墨渗透(糊版),过高会导致转移量不足,图案缺墨。可通过添加稀释剂(降低粘度)或增稠剂(提高粘度)调节,粘度偏差需≤±10%,用旋转粘度计(精度 ±1%)实时监测。
干燥 / 固化条件:溶剂型油墨热风干燥温度 40-80℃,时间 5-30 分钟,温度过低或时间过短会导致墨层发粘(附着力 < 3N/25mm);UV 油墨固化 UV 灯功率 300-1000W,照射时间 1-5 秒,功率不足或时间过短会导致固化不完全,墨层易脱落。
附着力:油墨与基材的附着力需≥5N/25mm(胶带测试无脱落),可通过添加附着力促进剂(如硅烷偶联剂)提升,尤其对光滑基材(如玻璃、金属),需提前对基材表面进行 corona 处理(增加表面张力至≥38mN/m)。
网距与印刷间隙:
网距是丝网版与基材的距离(1-5mm),印刷间隙是刮刀刮印时网版与基材的瞬时接触距离。网距过小(<1mm)会导致网版与基材粘连,磨损网版;网距过大(>5mm)会导致油墨转移时网版回弹不均,墨层厚度偏差 > 15%。网距需根据丝网张力调整 —— 张力高(25-30N/cm)时,网距可设为 1-2mm;张力低(20-25N/cm)时,网距设为 3-5mm。
二、关键质量影响因素分析
基材特性影响:
表面张力:基材表面张力需≥油墨表面张力(通常≥38mN/m),否则油墨易收缩(缩孔缺陷)。例如,聚乙烯(PE)基材表面张力低(约 30mN/m),需进行 corona 处理(表面张力提升至 40mN/m 以上),否则油墨附着力 < 2N/25mm。
平整度:基材翘曲度需≤0.1mm,否则印刷时网版与基材接触不均,墨层厚度偏差 > 10%。如金属薄板(厚度 0.1-0.5mm)翘曲时,需用校平机预处理(翘曲度降至≤0.05mm)。
吸墨性:纸张等多孔基材吸墨性强,需选择快干型油墨(干燥时间 < 10 分钟),避免油墨渗透至基材背面;塑料、玻璃等无孔基材吸墨性弱,需选择附着力强的油墨(如 UV 固化油墨),并进行表面处理。
设备精度影响:
定位精度:印刷主机的 X/Y 轴定位精度需≤±0.01mm,否则套印偏差 > 0.05mm(如多色印刷时颜色错位)。需定期校准线性导轨(磨损量 > 0.005mm 时更换),确保定位精准。
刮刀压力稳定性:压力波动需≤±0.5N/cm2,波动过大(>±1N/cm2)会导致墨层厚度偏差 > 10%。需采用伺服电机驱动刮刀,配备压力传感器实时反馈,动态调整压力。
干燥温度均匀性:热风干燥机的温度均匀性需≤±2℃,UV 固化机的光照均匀性需≤±5%,否则墨层固化不均(部分区域发粘)。需定期用温度记录仪或 UV 能量计校准,确保均匀性达标。
操作因素影响:
油墨搅拌:油墨未充分搅拌(搅拌时间 <5 分钟)会导致颜料分散不均,印刷图案出现色差(ΔE>2)。需设定搅拌时间(5-10 分钟),搅拌速度 500-1000rpm,确保油墨均匀。
网版清洁:网版图文区域残留油墨(未及时清洗)会导致网孔堵塞,图案缺墨(缺墨面积 > 1%)。需每印刷 100-200 件产品清洗一次网版,用溶剂(如乙醇、乙酸乙酯)擦拭网孔。
基材放置:基材未居中放置或真空吸附不足(真空度 <-0.07MPa),会导致基材偏移,图案位置偏差> 0.1mm。需确保基材居中放置,真空度≥-0.08MPa,避免偏移。
三、参数优化与质量验证
参数优化需采用 “正交实验法”,例如针对电子电路印刷,选择丝网目数(300/400/500 目)、刮刀角度(60°/65°/70°)、压力(20/25/30N/cm2)三个因素,每个因素 3 个水平,通过测试墨层厚度均匀性(偏差≤5%)、线条精度(偏差≤0.02mm),确定最佳参数组合。
质量验证需检测关键指标:
图案精度:用二次元影像测量仪测量线条宽度、套印偏差,精度偏差≤±0.05mm(普通印刷)或≤±0.01mm(高精度印刷);
墨层质量:厚度均匀性偏差≤±10%(用膜厚仪检测),无缺墨、糊版、气泡(显微镜放大 50 倍观察);
附着力:胶带测试(3M 610 胶带,拉力 5N)后墨层无脱落,附着力≥5N/25mm;
固化效果:溶剂型油墨干燥后无发粘(手指触摸无残留),UV 油墨固化后硬度≥2H(铅笔硬度测试)。