丝印装饰面板立体效果工艺应用研究

曹建平 李治坤 李文龙

（作者单位：内蒙古工业大学轻工与纺织学院）

随着信息传播技术的发展和人们生活需求的提高，消费者不再满足二维的画面效果，开始追求更具视觉的冲击感、层次感和立体感的画面效果，特别是室内装修装饰更加注重立体感。本文把丝网印刷技术延伸到室内装饰领域，研究如何使得立体感更加强烈，从而印刷具有立体效果的装饰面板，同时也避免了立体印刷中采用光学镜片、激光立体印刷获得立体感的画面分辨率低、清晰差等工艺难、成本高的缺陷。

一、理论分析

（一）丝网原理

丝网印刷的原理很简单，非图文部分在感光胶曝光时发生反应封住网孔，油墨不能透过丝网，在承印物上形成空白部分；图文部分的油墨在刮板作用下透过丝网，在承印物上形成墨迹，实现图像复制。丝网印刷适应性强，墨层厚实、丝网印刷的墨层厚度远比其他印刷方式厚，一般条件下可达20-30um，立体感强。同时在丝网印刷油墨中非常容易添加增强油墨的耐性的助剂，更利于长久保存不褪色。因此，在具有立体感的装饰面板印制时，丝网印刷是最佳选择。

在其他条件限定的情况下，丝网印刷的墨层厚度是影响视觉立体感的主要因素，因此在此过程中，保证图文清晰不糊版的前提下，印刷最佳墨层厚度即可。根据唐宝玲2007年的研究，认为丝网印刷理论透墨量是由丝径 、目数及丝网厚度等丝网基本技术参数决定的单位面积内透过丝网网孔油墨的总量。经过王森和汪峰等人的一系列变换，得到：理论墨量 = 通孔面积×丝网厚度－-(1)

将丝网的关键参数代入后，公式（1）可改写为：D=K2×M2×H--(2)

式中D —理论墨量（cm3/m2） ；K —丝网孔宽（cm）；M —丝网目数（目 /cm） ；H —丝网厚度（cm）。

设丝网丝线形成的每个网孔都为边长相等的正方形， 每根丝线的直径都相等为 d（cm），根据丝网编织结构，丝网厚度可近似认为是同一高度上两根丝径重叠在一起，所以丝网厚度 H = 2d--（3），而丝网目数M、孔宽K、和丝径d 满足如下关系：K = 1/M - d --（4），可得：墨层厚度D =（1/M - d）2*2d*M2--（5）

丝网印刷的墨层厚度，理论上应该等于丝网的厚度，但是在印刷的时候，墨层厚度总是小于丝网厚度，这是由于丝网本身对油墨有一定的吸附性。但大量的实验表明，通过公式（1）计算所得到的墨层厚度及用墨量近似值与实测数值很接近，因此，本文采用公式（1）的推导公式（5）计算丝网印刷墨层厚度。

所以，由上分析可知：在保持其他因素不变的情况下，丝网印刷墨层厚度主要由丝网目数和丝网丝径来决定。根据丝网网孔的孔宽K 与油墨的粒径L 之间的关系，即K ≥3L--（6），K+d =1/M--（7）

结合普通丝印油墨颗粒直径（5 微米）和网孔面积率（≥30%），计算得出采用普通丝印油墨印刷时最好选用124 目/cm 以下的丝网版才能获得较好的油墨漏印量。

胶片加网线数的选取合理性影响着丝网选择的合理性，合理的加网线数是实现网目调丝网印刷的前提。为了避免引起类似龟纹的复制缺陷，丝网制版胶片加网线数G 和丝网版的目数M 间一般应满足如下关系：M ≈3G--（8）

普遍认为原稿胶片输出时图像的分辨率越高越好，但是较高的分辨率不一定提高图像的质量，反而过多的占用系统资源，影响图像的处理速度。采用调幅加网的方式输出，输出分辨率计算公式如下：B=G*Q*C--（9）

其中：B—需要设定的分辨率（dpi），G—输出时的加网线数 (lpi)，Q—加网质量因子（取值为 1.5 ～2.0），C—图像的缩放系数 。

（二）工艺路线设计

本工艺路线利用胶印50%网点面积率的透明UV 光油的凸起小颗粒在视觉特性上带来的立体感和丝网印刷由墨层厚带来的立体感的综合空间感，研究在装饰面板上采用印刷技术实现立体效果的应用工艺。具体工艺设计如下：

1.丝印装饰面板的图案原稿不必十分精细、层次丰富，只要在合适的视距里能够充分体现原稿意图即可，除了可采用文字、线条的单色稿，还可采用反差较大、层次清晰的彩色原稿。如果十分精细的话，特别是高光区域，不仅会丢失原稿数据，还会增加再现难度。同时，颜色数量不宜太多。

2.传统丝网印刷在制版时采用激光照排机输出激光照排银盐胶片作为制版的底片，激光照排工艺成本高、有污染、流程长，且在暗室操作不便。本工艺为了避免在激光照排、显影等过程中对图像复制造成不利影响，采用喷墨打印全透明防水型丝网胶片制作丝网印版，可在明室操作，具有流程简化、快速高效、操作简便、节能减排的特点，符合当前绿色印刷背景下的印刷优化工艺。打印的胶片灰雾度＜0.05、 密度＞3.0 即可满足丝印制版要求。

3.承印物为可做室内装饰面板的透明材料，如PC、PMMA、钢化玻璃等；在承印物背面利用胶印机印刷网线角度为45°的175Lpi 网点面积率为50%的透明光油凸点，再满版打底反光油墨，形成有立体感的小颗粒，印刷区域具有一定的纵深感、空间感；在承印物正面采用普通丝印油墨印刷起装饰作用的图文信息。观察时通过自然光线反射，能够产生三维效果。本工艺实验阶段印刷双色，分别采用30°和45°的加网角度的胶片晒制印版。

4.由于尼龙丝网的尺寸稳定性差，给套印带来一定的困难，因而采用透明玻璃作为承印平台，用边角定位法进行定位，印刷时用湿抹布擦拭承印平台产生水膜吸住透明承印物不动。

二、实验与实验结果

本实验采用2mm 厚度亚克力作为承印物，双色印刷，采用黄色尼龙丝网绷网。

网目数为124 目 /cm 以上的丝网版印刷普通的丝印油墨会造成油墨转移率低下，难以漏印；124 目/cm 以下的丝网目数可以获得较好的油墨漏印量，即可以满足较好的油墨墨层厚度。结合本课题实际，本文丝网目数分别选取120 目/cm、100 目/cm、80 目/cm、60 目/cm。

由公式（8）可以推算出合适的胶片加网线数。由公式（9）可以推导出喷墨打印胶片的分辨率数据，其中等比打印、质量因子取2。本文中丝网版目数M、胶片线数G 和分辨率的对应关系如表1。结合加网线数和观视距离之间的关系，胶片加网线数在20-40L/cm 时，最大的观视距离为11.5m，最小观视距离约为0.5m。因此，本文选取的加网线数符合室内装饰面板的观看的实际要求。

表1 目数、胶片加网线数和分辨率对照表

使用表2 的实验设备和材料，采用工艺路线设计的实验，每种丝网目数下获得一个合格样品，采用主、客观评价法评价所得样品的立体效果，得表4 。主观评价法采用5 位视觉正常的观察者在标准看样台上观察样品的立体效果并打分，计算平均值并取整，对照表见表 3 。客观评价数据采集采用两种方法，一种是通过公式（5）计算，一种是用电镜测量5 点的墨层厚度取平均值。计算过程假设叠印处的油墨为两种油墨的墨层厚度之和，丝径可以查询丝网生产公司的技术参数获得，或者获得孔径数据通过公式计算得到。

表2 实验设备与材料

表3 评分与主观感受对照表

为了对照新工艺主观的立体感效果，同等丝网印刷条件，在承印物正面采用普通丝印油墨印刷起装饰作用的图文信息，获得了不同网目数的4 个合格样品。此工艺叫旧工艺，本文工艺叫新工艺，经相同的主观评价法，效果对比见表4 中旧工艺主观视觉立体感。

表4 主、客观评价结果

主观方面，新、旧工艺的视觉立体感对比总体来看，新工艺比旧工艺的立体感明显，尤其是网线目数高于100Lpcm 后，新工艺的立体效果优于旧工艺的立体效果，新工艺对主观的立体感效果提升有效。

客观数据方面，墨层厚度计算值和测量值之间存在一定的差距，但不是很大。原因一是在叠印时油墨不能100 叠印，会有一些油墨没有转移到承印物上，原因二是测量时产生的随机误差，这是不可避免的，只能增加测量采样点减小测量误差。总之，通过表4 的主、客观评价后，总体上能够说明设计的工艺路线在亚克力装饰面板上印刷后具有立体效果，且在给定的加网线数、丝网目数、刮板角度等条件下，随着加网线数的增加，立体感在减弱，图文精细度增加。在实际应用时，可根据观视距离，在立体效果和图文精细度间权衡选择丝网目数，在总体效果上达到最优。

当然，对墨层厚度带来影响的不止上面提到的因素，如感光胶厚度、原稿颜色的丰富度等都会影响墨层厚度的大小，后期会逐渐优化。

三、结语

本文设计采用丝网印刷方式在亚克力透明装潢面板上印刷获得立体感效果的工艺，考虑了丝网目数、丝径、加网线数等对丝网立体效果的影响，利用给定的套印定位方法可有效控制套印精度，采用主、客观评价实验后获得样张的立体效果，实验结果表明设计的工艺路线的获得的墨层厚度和立体感明显，可为具有立体效果的装饰面板制作提供一种低成本方法。