包材技术丨玻璃容器印刷,油墨附着力的体现简述

科技   2024-09-05 07:57   浙江  
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玻璃是化妆品包材中,除塑料制品、纸制品之外的最常用的包材之一,在玻璃制品上进行印刷,关键条件是印刷时所用的油墨的性质必须与玻璃的结合力强,要求玻璃印刷制品的墨层不会脱落和溶出,本文分享玻璃印刷的相关知识,供优品包材系统的采供朋友们参考:



概述




1、定义

是以玻璃为主要产品的印刷方式.

2、承印物

各种玻璃制品及玻璃器皿

3、印刷方式

丝网印刷(主要)    

原因:

1)玻璃表面光滑坚硬、易碎,印刷压力不能大,只能采用软接触的丝网印刷。

2)玻璃印后还要烧结,要求油墨层有一定厚度和耐热性,只有丝网印刷最适合。

特点:选用特殊油墨,合理的丝网印刷方式,必要的印后处理(烧结)。






承印材料




1、承印物玻璃是一种由原料加热成熔融状态再经冷却而制成的无定形固体,各构成化学成分之间没有恒定的比例关系。主要原料是某些元素的氧化物,例如:SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、PbO、B2O3、P2O3等。


由此可见,玻璃印刷的根本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,是实现玻璃制品精美印刷的关键。


2、玻璃表面的印刷适性
玻璃表面光滑,亲水性强,印刷适性差,需要进行感脂化处理,提高印刷适性。
印前处理:表面进行感脂化处理→亲油性增强→改善印刷适性
3、印刷油墨
要在玻璃制品上进行印刷,关键条件是印刷时所用的油墨的性质必须与玻璃的结合力强,而且要求玻璃印刷制品的墨层在日常生活使用中不会脱落和溶出,即要求油墨具有良好的化学和物理耐久性,为此必须选用特殊的玻璃印刷油墨,也称为玻璃釉料或玻璃色釉。
 
1)成分
玻璃印刷油墨又叫色釉。是将着色剂与低熔点的玻璃粉料混合并磨细,然后再与连接料合成树脂及有机溶剂充分搅拌均匀而成色釉。这种油墨没有中间色,所有颜色均为专色。
 
着色剂
着色剂至少要在500℃的温度下,在助熔剂的参加下被烧制,所以,着色剂不应是低温分解物,并应是与助熔剂不易发生化学反应的物质。
一般通用的着色剂主要有以下几种:
绿色:氧化铬,或在助熔剂中溶入氧化铜,得到绿色助溶剂
蓝色:钴蓝或者在助熔剂中溶入氧化钴,得到钴蓝色助熔剂
黄色:铀盐、硫化镉等。
褐色:氧化铁、锰盐等。
红色:铬酸铅、氧化铁、固体硒硫化镉6%~7%。
黑色:混合铬酸铁或钻盐和锰盐,或者用氧化铱。
白色:氧化锡、氧化镐、高锰土等。
 
助溶剂
助熔剂的作用是降低色釉的熔点,即在玻璃呈软化状态时色釉可潜入其中使之牢固附着。因此使用的助溶剂一般为低温下耐水性良好的氧化铅和氧化硼、抗酸性氧化钛、抗碱性氧化锆等。
助熔剂的性能最重要的是熔点要与被印玻璃的温度和热膨胀系数接近。如果助熔剂的膨胀系数与被印玻璃差距较大烧制后就会发生剥离。
 
连结料
因为玻璃釉料是粉状的,所以要混入刮板油使其成为糊状彩釉才可印制。为使印刷容易进行,同时为了印刷后不出现线条紊乱的现象,必须尽量少使用刮板油。刮板油在印刷后的玻璃器皿火炉烧制之前要挥发掉一部分,另一部分在达到烧制的温度之前应完全挥发掉。
油墨的连接料主要是合成树脂和有机溶剂,对连接料的基本要求是,能在低温下完成蒸发、升华和燃烧过程,避免在玻璃粉熔化时产生连接料的残留物,否则,印刷表面就会发泡而失去平滑性。
先将助熔剂与色料混合拌匀,助熔剂约占85%~94%,色料占6%~15%,再把适量连接料缓慢加入混合物中搅拌成糊状,达到适当黏度便于印刷即可。
 
2)分类
 
两液反应型油墨
由两种原料组成,分别存放,使用前再混合,适用于化妆瓶
 
玻璃彩釉
依烧制温度可分为高温、中温、低温三种
低温彩釉(烤花温度约为550度):用于薄质玻璃器皿和用于对印花要求不高的玻璃品印刷
中温彩釉(烤花温度约为580度):广泛地应用在大玻璃杯、餐具、化妆瓶及其他一般玻璃印刷上,它比低温彩釉的耐药品性强。
高温彩釉(烤花温度约为600度):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
 
以形态分:
糊状釉料若长期保存就会沉淀、固化而不能使用。
粉状釉料可以将其变成糊状,用于吹喷印刷。由于粉状釉料的用量和色调能自由地调节,可避免浪费。 
热化釉料在常温下是蜡状的固体,加热到75~80℃后就成为糊状,并能在印刷的同时立即固化。热化釉料是一边加热熔化一边进行印刷的。
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。
 
根据印花特性分类
①热塑性油墨,此油墨是在连接料中加入热塑性树脂或石蜡,常温下呈固体,印刷时加热成膏状;
②金液、银液和金膏,通过在油墨的连接料中加入各种金属有机化合物制成不同的玻璃油墨;
③磁漆光泽颜料,将含有磁漆光泽颜料的油墨印刷在玻璃表面后,在室温下干燥,在彩釉未完全干燥的情况下,通过外力使彩釉上多余的颜料脱落。
④彩虹釉,将含有锡、铋等有机物的玻璃颜料加入液态的连接料中制成的油墨。
 
3)质量要求
①烧花温度,即玻璃料熔融温度要适当。
②烤花后,釉层对酸、碱和水等应有足够的抗侵蚀性及不溶性。
③ 色釉应有适当的粘度,易于进行印花。
④烤花后,印花色釉不应产生剥离、起泡等。





印刷工艺




1、须知
1)室温 (20-23°C)储存油墨 防止沉淀
2)通过加稀释剂,使用低速搅拌机来调节粘度
3)保持在标准温度 (21°C)测粘度
4)稀释,搅拌后的油墨 (悬浊液) 静置30分钟以消除搅拌中产生的气泡
5)玻璃必须清洁干燥,保持与印刷室温度相同
6)确保总是印刷在玻璃的同一面 (锡面或非锡面)以避免色差
7)测量印刷厚度,确保厚度一致,厚度的变化可能导致颜色的变化
8)印刷后立即烘干,以防粘结灰尘.
9)对于套印,玻璃必须恢复至室温,再进行第二种颜色的印刷


2、常见问题


烧结后粘结力差     
产生原因:欠烧 
对策:提高烧结温度,时间


 针孔               
产生原因:堵网
对策:添加稀释剂、改用慢干油剂
产生原因:污染
对策:保持玻璃洁净     
 气泡
产生原因:搅拌后静置、转换油剂.


遮光度低  
产生原因:印刷厚度薄
对策:增加印刷厚度
产生原因:油墨中粉剂含量不足
对策:少加稀释剂
产生原因:油墨中色素不够
对策:更换油墨


烧结后油墨无光泽
产生原因:欠烧
对策:提高烧结温度,时间;转换为低烧结温度的油墨.


开裂
产生原因:玻璃与油墨间热膨胀系数不匹配
对策:换油墨或换玻璃


变色
产生原因:油墨印在锡面;玻璃质地不同
对策:改印在空气面;使用相同质地的玻璃  
产生原因:烧结温度变化
对策:保持温度不变
产生原因:炉膛气氛问题
对策:加强通风


3、玻璃制品印刷
主要是指圆柱形和圆锥形成型物印刷,大多采用曲面丝网印刷机进行印刷。制版采用直接制版法和间接制版法为主,所用的丝网多为金属丝网。
中、高档多色印刷的玻璃制品,以选用间接制版法为宜。玻璃制品通常使用厚膜印版,只是在印金色时尽量使用薄印版。
承印物为圆柱形和圆锥形成型物,采用曲面丝网印刷机.
1)玻璃的表面处理
玻璃是无机材料,化学稳定性良好,表面平滑、坚硬,其制品大多为透明。它与油墨中连结料的有机物合成树脂的结合力很小,不符合附着性和耐久性的基本要求。
目的:第一是为了清除表面的覆盖物和污物;第二:改变其表面活性使之有利于润湿和粘接。
2)制版:
采用感光制版法(直接制版法和间接制版法)
根据选用的油墨、印刷对象不同选择丝网;
根据承印物的形状和印刷要求,选择印刷装置,并制造专用网框和承印物支撑装置。
3)印刷装置
根据承印材料的形状合理选择丝网印刷设备。玻璃承印材料有平板和曲面两种类型。
玻璃曲面制品主要有圆柱形和圆锥形,印刷圆柱形玻璃制品时,选择圆柱形曲面丝网印刷机,根据丝网印版与承印物之间传动类型的不同,分为摩擦传动式和强制传动式两种;印刷圆锥体玻璃制品时,选择圆锥形曲面丝网印刷机
4、治具和刮板的平行方法
1)确认治具平衡后,将刮胶调整到快要接触到治具的位置。
2)在治具和刮胶间夹入与治具宽度相同的复印纸,压到微小的力,向与刮胶的方向用两手慢慢拉复印纸。
3)在拉的过程中如果发现拉力不均的话,则转动螺丝,再一次进行②动作,将拉力调整均等。

5、印刷网版固定架和治具间隙的设定方法
1)将治具移动到印刷版固定架下方。
2)在治具上的右侧放上和设定值同样厚度的板,将印刷版固定架的下表面和板的表面调整到平整的高度。
3)在治具上的左侧同样放上板,将印刷网版固定架的下表面和板的表面调整到平整的高度。
4)为了确认,要反复②~③的动作。
6、油墨的确认事项
通过完成品的层构造状态确认密着性是否无问题
是否确认了油墨的遮光性
油墨稀释黏度是否考虑了作业性和外观的影响
干燥温度是否是考虑了制程内的作业性和密着性而设定的
油墨树脂和材料的选定是否考虑了生产性
自然干燥的必要性和时间是否得到验证
油墨树脂和材料是否满足客户的要求(不含有害物质)
混合调配油墨时,须注意开瓶后的使用期限,稀释,橘皮,针孔等外观不良点。
考虑油墨颗粒直径,验证过滤的必要性





网印工艺






1、平板玻璃网印

2、丝网热印工艺

玻璃丝网热印油墨所用的连接料,在室温中是固体的,印刷时,通过加热丝网,使釉料色粉均匀地分散在连接料中,呈流体状。油墨一旦转印到玻璃上,立即固化成膜。

进行丝网热印时,丝印印版可通过电流加热、红外线加热。

玻璃热印所用的不锈钢丝网,要比玻璃冷印用的丝网更精细,一般选用200~250目的丝网。

热印开始前,油墨应放在有恒温控制的电炉中熔融,熔融的油墨搅拌均匀后,才可放到丝网上。为确保最好的热印效果,工作间的温度不能低于10℃,玻璃也应在同样的温度下待印,玻璃待印件应清洁干燥。

 

3、异型玻璃器皿网印贴花印刷

1)普通日用玻璃器皿网印贴花纸印刷

对该类器皿来说,需经过成型工艺和贴花彩烧工艺两个阶段。只有经过彩烧后,才能达到图案纹样的装饰效果。

由于花纸是贴附在已成型的玻璃器皿表面上,为防止彩烧烤花时玻璃器皿变形,印刷花纸所用颜料的彩烧温度不能高于玻璃器皿的软化温度,一般为550~600℃。

玻璃器皿质地透明,当贴花纸印刷墨膜较薄时,色彩效果差;墨层厚实时,色彩鲜艳、醒目、光亮。用丝网印刷工艺生产的玻璃贴花纸具有这一特点。丝网印刷墨层厚,起呈色作用的颜料成分相应多;在网印油墨调制中,调墨油比例小,颜料比例大,网印颜料黏结性好,彩烧后形成的玻璃体结构紧密,因此网印贴花纸发色鲜艳、光亮。

普通日用玻璃器皿贴花纸的彩烧工艺为先贴花再进炉烧烤。日用玻璃器皿贴花晾干后,即可装箱进炉,按要求的温度烧烤。烧烤的预热炭化阶段,升温不能过快。

 

2)特殊日用器皿贴花纸

特殊日用玻璃器皿贴花纸用于未成型的平板玻璃片,花纸图案纹样的彩烧过程与玻璃器皿的成型过程同步进行,成型与彩烧一次完成。当玻璃从平板状经高温软化凹陷进模具中成型为某种造型的器皿时,该器皿的装饰纹样的彩烧工作也已完成。

与普通玻璃器皿贴花纸不同的是颜料的彩烧温度应用玻璃的软化温度一致。






烧结






1、目的
油墨能牢固地附着于玻璃的表面,而且使墨层变得平滑、色彩鲜艳并富有光泽。


2、影响因素
温度、分布、烧结时间、烧结温度的高低和烧结时间的长短主要取决于玻璃色釉的熔化温度和玻璃制品的软化温度。


1)20~100℃  送入烧结炉内后,玻璃色釉基本无变化。
2)100~200℃ 溶剂中的挥发成分开始挥发。
3)200~500℃ 溶剂开始挥发,并进一步燃烧碳化,气化而使溶剂消失。
4)500~580℃ 玻璃色釉中的易燃玻璃开始熔化,同时玻璃制品表面也稍稍软化。
5)580~600℃ 易燃的玻璃料完全熔化,着色颜料发出颜色,玻璃制品表面软化并与着色玻璃料结合在一起,色调变的非常鲜艳。
6)620~520℃ 为玻璃制品应力消除的温度。
7)520~20℃  玻璃制品逐渐冷却,烧结过程完成。
4、工艺关键
控制烧结炉内的温度、加热时间和冷却速度
 
烧结温度:600 ℃左右,与玻璃制品软化温度几乎相等
烧结时间:不少于1小时,保证溶剂在玻璃颜料油墨融化前得到充分燃烧
冷却速度:能很好退火为宜
5、注意事项
玻璃粉料中含有重金属氧化物(铅、铬、镉、砷、硼等),应控制油墨中重金属的含量,避免其熔出对餐用玻璃制品的印刷,规定在容器内表面及瓶口、杯口下部一定范围不能印刷。
 
6、设备
烧结炉
组成:热源、煤气控制阀、加热烧结室、温度自动控制装置及制品输送带






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