玻璃印刷工艺初探

2016-12-02王丽娟

网印工业 2016年11期

文王丽娟

玻璃印刷工艺初探

文王丽娟

玻璃印刷是指以玻璃或者玻璃容器为主要产品的印刷方式。玻璃作为一种透明材料，其制品已经渗透到社会生活的各个方面。进入20世纪以来，工业用玻璃制品，以及日用玻璃器皿已能大批量生产，它透明、无色，并可实现多色印刷盒低价生产。现在，玻璃制品的生产正向造型的多样化和印刷的精美化方向发展。

玻璃印刷的产品

玻璃印刷技术广泛的应用于化妆品玻璃容器，家电和家具等玻璃制品，以及建筑等领域如图1-图6所示为日常生活中常见的印刷精美的玻璃制品。

图1 玻璃化妆品瓶

图2 玻璃挂钟

图3 玻璃的壁纸

图4 玻璃桌板

玻璃印刷工艺

1．玻璃的印刷方式

玻璃制品的印刷可采用丝网印刷、喷墨印刷和转移印刷方式等，目前大多采用丝网印刷方式。这是因为玻璃制品表面平滑、坚硬，其制品大多为透明的，脆性较大，易损坏，所以适于采用软接触的丝网印刷方式完成彩色印刷。其次玻璃是无机材料，化学稳定性好，它与油墨中连结料的有机物合成树脂结合力小，附着性和耐久性小，印刷后往往要进行烧结处理，这就需要油墨层应有一定的厚度和耐热性，而丝网印刷方式可满足这一要求。最后，玻璃是无机材料，化学稳定性好。与油墨中有机树脂的结合力小，因此，印刷后需要进行烧结处理，这就需要有一定的厚度和耐热性。

玻璃表面能较高，即使新制成的玻璃表面遇到空气也会很快被一层吸附膜所覆盖，使玻璃的表面能降低，从而使润湿性变差，接触角增大。另外，吸附膜还使玻璃的断裂强度降低，所以在印刷前进行适当的表面处理是必要的。

2．玻璃印刷的关键问题

玻璃印刷的关键问题是，为了提高玻璃表面对油墨的附着力，如何正确选用特殊油墨和进行必要的后处理，同时采用合理的丝网印刷方式以实现玻璃制品的精美印刷。由于玻璃的表面特性，玻璃印刷油墨要求具有良好的化学、物理耐久性。玻璃印刷油墨也称为玻璃釉料或玻璃色釉。油墨的主要成分由着色颜料、助熔剂、连接料组成，印刷工艺如下：

图5 玻璃屏风

图6 冰箱的玻璃

图7 玻璃的丝网印刷工艺

为了使油墨能够牢固的附着于玻璃的表面，需要对其进行印后加工处理，也即烧结处理。这一过程在烧结炉中进行。

炉内温度及其分布、烧结时间等是决定产品质量的重要因素。烧结温度一般为600℃左右，与玻璃制品的软化温度几乎相等。烧结时间一般不少于1小时，冷却时间只要能保证制品能很好的退火就行。

3．玻璃的表面处理

玻璃表面的处理是为了清除表面的覆层和污物，以改变其表面活性使之有利于润湿和粘接。表面处理的方法包括化学处理、涂层、机械处理等。

（1）表面涂布硅氧烷偶联剂法

硅氧烷水解生成硅醇基，这些硅醇基和玻璃表面的硅醇基可以形成氢键，也可以缩合为硅氧键从而形成牢固的化学缩合。有机硅氧烷的另一端是有机基团，与油墨中的树脂有良好的亲合力甚至发生化学交联。

偶联剂的使用方法有两种，一是表面预处理法，将0.5%～1%硅烷偶联剂乙醇溶液涂于被印刷玻璃表面，干燥之后进行印刷；二是把偶联剂预先加到油墨中，印刷后自行扩散至被印表面、加入量为墨量的1%～5%。

（2）脱脂法

用丙酮、甲乙酮清洗脱脂，或用三氯乙烯蒸汽脱脂。用棉球蘸取溶剂擦拭玻璃表面进行脱脂。

4．玻璃印刷油墨

玻璃丝网印刷，就是利用丝网印版，使用玻璃釉料，在玻璃制品上进行的装饰性印刷。玻璃釉料也称玻璃油墨、玻璃印料，它是由着色料、连结料混合搅拌而成的糊状印料。着色料由无机颜料、低熔点助熔剂（铅玻璃粉）组成；连结料在玻璃丝印行业中俗称为利板油。印刷后的玻璃制品，要在火炉中，以520～600℃的温度下进行烧制，印刷到玻璃表面上的釉料才能固结在玻璃上，形成绚丽多彩的装饰图案。

玻璃釉料如前所述，是由着色剂和低熔点玻璃粉末状的助熔剂混合后，再与刮板油搅拌成糊状而制成的。

彩釉依烧制温度不同可分高温、中温、低温三种。日本的产品中，高温为600℃，中温为580℃，低温为550℃。进口的玻璃彩釉，高温600℃，中温为560℃，低温为520℃。

低温彩釉用于薄质玻璃器皿和必须在低温下烧制的玻璃，中温彩釉广泛地应用在大玻璃杯、餐具、化妆瓶及其它一般玻璃印刷上，它比低温彩釉的耐药品性强。高温彩釉具有更强的耐酸、耐碱、耐硫化氢的性能，所以最适合于印刷饮料用瓶。从常识上说，越是高温彩釉它的含铅成分就应越少，但实际上有些中温彩釉比高温彩釉含铅成分还要少。在公害问题日益严重的今天，印刷热化釉料在常温下是蜡状的固体，加热到75～85℃后就成为糊状，并能在印刷的同时立即固化，即使进行2色、3色的套印也不需要干燥时间，印刷效率高，质量高，能印出精美的细线。热化釉料是一边加热熔化一边进行印刷的，在实际操作中，先将它放入别的容器中，在75℃时将其熔化，再把它注入版框中，一边加热到80℃，一边进行印刷。这种加热，一般是使用可调变压器将电压降低，然后将电流通到不锈钢丝网上进行的，这就需要丝网印版具有好的绝缘性能。

除此之外，还有红外线加热法和热风吹送加热法。这些方法操作简单，也可以用于合成纤维丝网，特别是印刷量小的时候，更具优点。使用这种热化釉料时，必须特别注意湿度及加热时的排气。磁漆光泽釉料又称结冰磁漆，它在画面上能产生像冰块一样的效果。这种彩釉是细小的颗粒，烧制温度分为540℃和560℃两种。用这种彩釉在玻璃上印刷图案时，经过十分钟左右后在彩釉还未完全干燥的情况下摇动彩釉，使其震动，使多余的颜料完全落下，只留下图案部分的颜料。然后放火炉中烧制，应注意在放火炉中烧制之前，绝对不要触摸印刷部分，如果触摸会造成伤痕，无法再修复。另外，如果烧制温度过高的话，结冰体会成为很大的固体。温度过低，颜料就会脱落，所以要特别加强温度管理。

玻璃彩釉在不使用的时候，要把它们保存在密闭容器中，必须防止污物、水分、污浊空气的混入。

玻璃印刷后的烧制

烧制的热源可采用电力、煤气、重油等，其中效果最好的是电热，用于玻璃杯、餐具、化妆瓶等高级品的印刷。另外金色和白金色的特制印刷也少不了电热，但是它的成本比重油和煤气要高。

重油的成本比电要低，热量也高，适于烧制饮料瓶或大批量的单一性产品。煤气主要用于无法使用电和重油烧制的玻璃制品。使用电力以外的热源时，必须利用火焰炉。

烧制炉的型式，除有输送带隧道型和台车隧道型以外，还有方炉、圆炉等单室类型，各具有不同的特点。

输送带隧道型烧制炉效率高、产量高、热量容易调整、温度适宜、作业性

能良好。台车式隧道炉主要用于不适合用输送带输送的在炉中容易歪倒的玻璃器皿，以及小型的、面积大而平的、高的、种类多数量少的玻璃品。例如：把很小的平整的玻璃制品分成二层、三层放在台车上，一次就可完成烧制。同时也可烧制无法放进其它炉中的高大的玻璃制品。这种烧制炉在操作上虽然多少有些不便，但对于烧制数量多、体积小的玻璃品其效率比输送带隧道炉能提高一倍。从这种意义上说是一种方便的、应用范围很广的烧制炉。

各种单炉主要用于烧制试验用的小口径物品以及只生产一个的工艺玻璃品。烧制温度约520～600℃，当彩釉中的有机烃化合物被完全烧尽后，釉料就开始显色，玻璃质就熔在玻璃面上。这时，如急速加热，在热力冲击下玻璃品会发生破裂；冷却太快，玻璃品也会发生歪斜和破裂。因此，在使玻璃品不至于破裂的范围内，可慢慢升高温度，达到炉中最高温度后，再慢慢地降低温度。由于500～600℃之间是最容易发生歪斜的温度带，所以必须根据玻璃品的厚度、重量等情况调整速度。通过烧制隧道的时间，根据炉的构造和玻璃品的重量而应有所不同，但大体上需要90分钟左右。

金色和白金色的粘着力较差，所以最好控制在不至歪斜或产生裂纹的高温下完成烧制，但是当与其它彩釉一起烧制时，特别是在混合色的情况下，较弱的釉料容易失去颜色而变淡，色调易发生变化，因此这时要特别注意温度控制。

烧制用热化釉料印刷的玻璃制品时，由于介质和有机化合物的燃烧而会产生煤气，产生各种不良影响，所以加强炉子的排气是非常必要的。如果长时间烧制，煤气和油烟会粘在炉衬上，给下面的烧制带来不良影响。如连续烧制，色彩会发生变色，失去光泽，金色变成黑色等，克服的方法是：在输送带上放置制品时至少要隔开3米的距离，且温度不能降低。另外，向输送带上摆放制品时，如果空隙不均一，则会发生颜色的差异和其它种种障碍，因此，在可能的情况下，最理想的还是把制品放在热化釉料的专用炉中进行烧制为直。

关于烧制温度，各个炉都应有各自的温度标准，即使是设计上完全相同的炉，由于其电阻的插入位置、炉内凸出部的长度的差别，其温度也会相差30～50℃左右。