Обзор адгезии чернил при печати на стеклянной таре
Стекло является одним из наиболее часто используемых упаковочных материалов в косметике наряду с пластиковыми и бумажными изделиями. Печать на стеклянной посуде требует использования чернил с сильной адгезией к стеклянной подложке, гарантируя, что напечатанный слой краски не отслаивается и не растворяется в процессе повседневного использования.
I. Обзор
1. Определение
Метод печати, при котором стекло является основным продуктом.
2. Подложка
Различные стеклянные изделия и посуда.
3. Метод печати
Трафаретная печать (основной метод).
Причины:
Поверхность стекла гладкая, твердая и хрупкая; невозможно применять чрезмерное давление печати, поэтому мягкая-трафаретная печать является единственным подходящим вариантом.
Стекло часто требует обжига после печати, требуя определенной толщины слоя краски и термостойкости, которую лучше всего обеспечивает трафаретная печать.
Характеристики:Использование специальных чернил, соответствующих методов трафаретной печати и необходимой послепечатной-обработки (обжига).
II. Материал подложки
1. Подложка
Стекло представляет собой аморфное твердое вещество, получаемое путем нагревания сырья до расплавленного состояния и последующего охлаждения. Между составляющими его химическими компонентами не существует фиксированного пропорционального соотношения. Основным сырьем являются оксиды некоторых элементов, таких как: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, PbO, B₂O₃, P₂O₅ и др.
Таким образом, фундаментальной проблемой печати на стекле является улучшение адгезии краски к поверхности стекла. Ключом к достижению высокого-качества печати на стеклянной посуде является правильный выбор специальных красок, проведение необходимой пост-обработки и использование соответствующих методов трафаретной печати.
2. Возможность печати на стеклянной поверхности
Поверхность стекла гладкая и гидрофильная, что приводит к ухудшению качества печати. Для улучшения печатных качеств требуется олеофильная обработка.
Пред-допечатная подготовка:Олеофильная обработка поверхности → Повышенная липофильность → Улучшенные печатные свойства.
3. Печатная краска
Для печати на стеклянной посуде важнейшим условием является то, что используемые чернила должны иметь прочную адгезию со стеклом. Кроме того, слой краски на печатных изделиях из стекла не должен отслаиваться или растворяться при ежедневном использовании, а это означает, что краска должна обладать хорошей химической и физической стойкостью. Поэтому необходимо выбирать специальные чернила для печати по стеклу, также известные как стеклянные эмали или стеклянные цветные фритты.
1) Состав
Краску для печати по стеклу еще называют цветной фриттой. Его получают путем смешивания и измельчения красителя с порошком стеклянной фритты с низкой -точкой плавления-, а затем тщательного смешивания его со связующим веществом (синтетической смолой) и органическими растворителями для образования цветной фритты. Этот тип чернил не имеет промежуточных цветов; все цвета являются плашечными.
Краситель:Краситель должен быть обожжен при температуре не ниже 500 градусов с участием флюса. Поэтому краситель не должен разлагаться при низких температурах и должен представлять собой вещество, которое с трудом вступает в химическую реакцию с флюсом.
К распространенным красителям относятся:
Зеленый: оксид хрома или оксид меди, растворенный во флюсе.
Синий: кобальтовый синий или оксид кобальта, растворенный во флюсе.
Желтый: соли урана, сульфид кадмия.
Коричневый: оксид железа, соли марганца.
Красный: хромат свинца, оксид железа, твердый сульфид селена и кадмия (6–7%).
Черный: смешанный хромат железа, соли кобальта и марганца или оксид иридия.
Белый: оксид олова, оксид циркония, каолин.
Поток:Флюс снижает температуру плавления цветной фритты, позволяя ей проникать в размягчающееся стекло во время обжига, обеспечивая прочную адгезию. Обычно используемые флюсы включают оксид свинца и оксид бора (хорошая водостойкость при низких температурах), оксид титана (кислотостойкий-), оксид циркония (устойчивый к щелочам-) и т. д. Наиболее важные свойства флюса заключаются в том, что его температура плавления и коэффициент теплового расширения должны быть близки к температурам плавления печатаемого стекла. Значительное несоответствие может привести к отслоению после обжига.
Связующее:Поскольку стеклянная эмаль порошкообразная, ее смешивают с «маслом для ракеля», образуя пасту для печати. Чтобы облегчить печать и предотвратить размытие линий после печати, следует свести к минимуму использование ракельного масла. Прежде чем печатная посуда попадет в печь для обжига, часть ракельного масла испаряется, а оставшаяся часть должна полностью испариться до достижения температуры обжига. Связующее вещество чернил в основном состоит из синтетических смол и органических растворителей. Основное требование к связующему состоит в том, чтобы оно могло выполнять испарение, сублимацию и сгорание при низких температурах, чтобы избежать образования остатков при плавлении стеклянной фритты. В противном случае напечатанная поверхность может вздуться и потерять гладкость.
Подготовка включает в себя сначала равномерное смешивание флюса и красителя (флюс: 85%-94%, краситель: 6%-15%), затем медленное добавление к смеси соответствующего количества связующего вещества и перемешивание до получения пасты с подходящей для печати вязкостью.
2) Классификация
Двух-реактивные чернила:Состоит из двух отдельно хранящихся компонентов, смешанных перед применением. Подходит для косметических бутылочек.
Цветные фритты стекла:Классификация по температуре обжига:
Низко-фритта(температура обжига ~550 градусов): используется для тонкой стеклянной посуды и стеклянных изделий с более низкими требованиями к качеству печати.
Средне-фритта средней температуры(Температура обжига ~ 580 градусов): широко используется для стаканов, посуды, косметических бутылок и общей печати на стекле. Обеспечивает лучшую химическую стойкость, чем низкотемпературные-фритты.
Высокотемпературная-фритта(Температура обжига ~600 градусов): Обладает более высокой устойчивостью к кислоте, щелочи и сероводороду, что делает его наиболее подходящим для изготовления бутылок для напитков.
Классификация по форме:
Вставить фритту:Может осаждаться и затвердевать при длительном хранении, становясь непригодным для использования.
Порошковая фритта:Можно превратить в пасту для распылительной печати. Позволяет свободно регулировать количество и тон, избегая отходов.
Термопластичная фритта:Твердый и восковой при комнатной температуре, при нагревании до 75–80 градусов становится пастообразным и затвердевает сразу после печати. Печатается в нагретом и расплавленном состоянии.
Эмалевая глянцевая фритта (Кракле глазурь):Создает эффект ледяного-потрескивания рисунка.
Классификация по характеристикам печати:
Термопластичные чернила:Содержит термопластичные смолы или воск в связующем; твердый при комнатной температуре, нагретый до состояния пасты для печати.
Золото, серебряные жидкости и золотая паста:Изготовлено путем добавления в связующее чернил различных металлических органических соединений.
Пигмент блеска эмали:После печати на стекле и сушки на воздухе-излишки пигмента удаляются внешней силой до того, как фритта полностью высохнет.
Радужная фритта:Чернила, изготовленные путем добавления к жидкому связующему стеклянных пигментов, содержащих олово, висмут и др. органику.
3) Требования к качеству
① Соответствующая температура обжига (плавления).
② После обжига слой эмали должен обладать достаточной устойчивостью и нерастворимостью в кислотах, щелочах и воде.
③ Цветная фритта должна иметь подходящую вязкость для облегчения печати.
④ После обжига напечатанная цветная фритта не должна отслаиваться или вздуваться.
III. Процесс печати
1. Ключевые моменты
Храните чернила при комнатной температуре (20-23 градуса), чтобы предотвратить седиментацию.
Отрегулируйте вязкость, добавив разбавитель и используя низкоскоростную-мешалку.
Измерьте вязкость при стандартной температуре (21 градус).
После разведения и перемешивания дать чернилам (суспензии) постоять 30 минут для устранения пузырьков, образующихся при смешивании.
Стекло должно быть чистым, сухим и иметь ту же температуру, что и в печатном помещении.
Всегда печатайте на одной и той же стороне стекла (жестяной или не-жестяной стороне), чтобы избежать различий в цвете.
Измерьте толщину печати, чтобы обеспечить единообразие; вариации могут привести к изменению цвета.
Высушите сразу после печати, чтобы предотвратить прилипание пыли.
Для наложения печати дайте стеклу нагреться до комнатной температуры, прежде чем печатать второй цвет.
2. Общие проблемы
Плохая адгезия после обжига.
Причина: недостаточный-обжиг.
Контрмера: увеличить температуру/продолжительность обжига.
Пинхолы
Причина: Засорение экрана.
Меры противодействия: добавьте разбавитель и переключитесь на растворитель с более медленным-высыханием.
Причина: Загрязнение.
Меры противодействия: Содержите стекло в чистоте.
Пузыри
Причина: Перемешивание без отстаивания, замена растворителя.
Низкая непрозрачность
Причина: Тонкий слой печати.
Меры противодействия: увеличьте толщину печати.
Причина: Недостаточное содержание фритты в чернилах.
Контрмера: Добавляйте меньше разбавителя.
Причина: Недостаточное количество пигмента в чернилах.
Контрмера: Замените чернила.
Тусклые чернила после обжига
Причина: недостаточный-обжиг.
Контрмера: увеличить температуру/продолжительность обжига; переключитесь на чернила с более низкой-температурой обжига-.
Крекинг
Причина: несоответствие коэффициентов теплового расширения стекла и чернил.
Меры противодействия: замените чернила или стекло.
Изменение цвета
Причина: чернила напечатаны на стороне банки; разный состав стекла.
Меры противодействия: печать на воздушной стороне; используйте стекло идентичного состава.
Причина: Изменение температуры обжига.
Меры противодействия: Поддерживать постоянную температуру.
Причина: Проблема с атмосферой в печи.
Меры противодействия: Улучшите вентиляцию.
3. Печать на стеклянной посуде
В основном относится к печати на объектах цилиндрической и конической формы, в основном с использованием машин для трафаретной печати с изогнутой поверхностью. При изготовлении пластин в основном используются прямые и косвенные методы, часто с использованием металлических сит. Для-многоцветной-печати среднего/высокого качества предпочтителен непрямой метод. Толстопленочные трафареты обычно используются для стеклянной посуды, за исключением печати золотом, где предпочтительны тонкие трафареты.
Субстрат:Объекты цилиндрической и конической формы с использованием машин для трафаретной печати с изогнутой поверхностью.
1) Обработка поверхности стекла
Стекло — неорганический материал с хорошей химической стабильностью, гладкой, твердой поверхностью и большей частью прозрачный. Он имеет минимальную силу сцепления со связующими органическими синтетическими смолами в чернилах и не соответствует основным требованиям к адгезии и долговечности.
Цель:Во-первых, для удаления поверхностных покрытий и загрязнений; во-вторых, изменить поверхностную активность, чтобы способствовать смачиванию и связыванию.
2) Изготовление тарелок:
Использует фотомеханические методы (прямые и непрямые).
Выберите сетку экрана на основе выбранных чернил и объекта печати.
В зависимости от формы носителя и требований к печати выберите печатное оборудование и изготовьте специальные рамки трафаретов и устройства поддержки носителя.
3) Печатное оборудование
Выберите подходящее оборудование для трафаретной печати в зависимости от формы подложки. Стеклянные подложки бывают плоскими и изогнутыми.
Изогнутые стеклянные предметы в основном бывают цилиндрическими и коническими.
Дляцилиндрическийобъекты: выберите трафаретные принтеры с цилиндрической изогнутой поверхностью, которые делятся на типы с фрикционным приводом и с положительным приводом в зависимости от механизма привода между экраном и подложкой.
Дляконическийобъекты: выберите трафаретные принтеры с конической изогнутой поверхностью.
4. Метод выравнивания приспособления и параллельности швабры
Убедившись, что приспособление выровнено, отрегулируйте швабру так, чтобы оно почти касалось приспособления.
Поместите лист копировальной бумаги (той же ширины, что и приспособление) между приспособлением и ракелем. Слегка надавите и медленно потяните бумагу в направлении движения ракеля обеими руками.
Если во время вытягивания обнаруживается неравномерность тягового усилия, отрегулируйте винты и повторяйте шаг 2, пока тянущее усилие не станет равномерным.
5. Метод установки зазора между держателем экрана и приспособлением
Переместите приспособление под держатель экрана.
Поместите прокладку желаемой толщины зазора на правую сторону приспособления. Отрегулируйте высоту нижней поверхности держателя экрана так, чтобы она находилась на одном уровне с верхней частью прокладки.
Аналогичным образом поместите прокладку на левую сторону светильника и соответствующим образом отрегулируйте высоту держателя экрана.
Повторите шаги 2–3 для проверки.
6. Точки проверки чернил
Убедитесь, что адгезия-безопасна, проверив структуру слоев готового продукта.
Подтверждена ли непрозрачность чернил?
Учитывает ли вязкость разбавления чернил влияние на работоспособность и внешний вид?
Установлена ли температура сушки с учетом технологичности процесса и адгезии?
Были ли выбраны смола и материалы для чернил с учетом производительности?
Проверена ли необходимость и продолжительность естественной сушки?
Соответствуют ли смола и материалы для чернил требованиям заказчика (не содержат вредных веществ)?
При смешивании чернил обращайте внимание на срок годности после открытия, разбавления, эффекта апельсиновой корки, дырок и других дефектов внешнего вида.
Учитывайте диаметр частиц чернил и убедитесь в необходимости фильтрации.
IV. Процессы трафаретной печати
1. Трафаретная печать на плоском стекле.
2. Процесс горячей трафаретной печати
Связующее, используемое в красках для трафаретной печати по стеклу, остается твердым при комнатной температуре. Во время печати нагревание трафарета плавит связующее, равномерно распределяя цветной порошок фритты в жидкое состояние. После переноса на стекло чернила сразу же затвердевают, образуя пленку.
Для горячей трафаретной печати экран можно нагревать электрическим током или инфракрасным излучением.
Сита из нержавеющей стали для горячей печати на стекле тоньше, чем для холодной печати, обычно 200–250 меш.
Перед началом горячей печати чернила следует расплавить в электрической печи с-контролируемой температурой. Расплавленные чернила необходимо равномерно перемешать перед нанесением на трафарет. Для достижения оптимальных результатов температура в мастерской не должна быть ниже 10 градусов, а стекло должно быть такой же температуры, чистым и сухим.
3. Печать наклеек на стеклянную посуду-нестандартной формы.
1) Ежедневно-используйте наклейки с трафаретной печатью на стеклянной посуде
Для таких изделий процесс включает формование и обжиг декалей. Только после обжига достигается эффект декоративного рисунка.
Поскольку декаль наносится на поверхность уже-сформованной стеклянной посуды, чтобы предотвратить деформацию при обжиге, температура обжига декальных пигментов не должна превышать температуру размягчения стеклянной посуды, обычно 550–600 градусов.
Стеклянная посуда прозрачна. Тонкая печатная красочная пленка приводит к ухудшению цветового эффекта, а толстый сплошной слой обеспечивает яркие,-привлекательные и глянцевые цвета. Трафаретная печать позволяет получить наклейки с этой характеристикой. Толстый слой-печати содержит больше пигмента. В рецептуре чернил доля связующего меньше, а пигмента больше. Пигменты для трафаретной печати обладают хорошими связующими свойствами, образуя после обжига плотную стекловидную структуру, в результате чего получаются яркие глянцевые наклейки.
Процесс обжига наклеек на стеклянную посуду для обычного ежедневного-использования включает сначала нанесение наклейки, а затем обжиг в печи. После высыхания декали посуду можно загружать в печь и обжигать при необходимой температуре. На этапе предварительного нагрева/карбонизации повышение температуры не должно быть слишком быстрым.
2) Специальное ежедневное-использование наклеек на продукцию
Эти наклейки наносятся на плоские стеклянные листы перед формовкой. Обжиг рисунка декали происходит одновременно с формованием стеклянной посуды, причем оба процесса выполняются за один этап. Когда плоский лист стекла размягчается при высокой температуре и погружается в форму с образованием фигурного изделия, декоративный рисунок также обжигается.
В отличие от обычных декалей, температура обжига пигментов должна соответствовать температуре размягчения стекла.
V. Стрельба
1. Цель
Обеспечивает плотное прилегание чернил к поверхности стекла, делая слой чернил гладким, ярким и глянцевым.
2. Факторы влияния
Температура, распределение, время обжига. Температура и продолжительность обжига в первую очередь зависят от температуры плавления стеклянной фритты и температуры размягчения стекольного изделия.
Типичная кривая температуры обжига:
20–100 градусов: после попадания в печь стеклянная фритта остается практически неизменной.
100–200 градусов: Летучие компоненты растворителя начинают испаряться.
200–500 градусов: Растворитель испаряется дальше, подвергается сгоранию/карбонизации и газификации, полностью исчезая.
500–580 градусов: легкоплавкое стекло во фритте начинает плавиться, и поверхность стеклянной подложки слегка размягчается.
580–600 градусов: легкоплавкая стеклянная фритта полностью плавится, красящий пигмент приобретает свой цвет, поверхность стеклянной подложки смягчается и связывается с цветной стеклянной фриттой, и цвет становится очень ярким.
620–520 градусов: температура снятия напряжений стеклянного изделия.
520–20 градусов: Стеклянное изделие постепенно остывает, завершая процесс обжига.
4. Обработка ключевых моментов
Контролируйте температуру внутри обжиговой печи, время нагрева и скорость охлаждения.
Температура обжига:Около 600 градусов, что почти соответствует температуре размягчения стеклянного изделия.
Время стрельбы:Не менее 1 часа, чтобы растворитель полностью сгорел до того, как стеклянные пигментные чернила расплавятся.
Скорость охлаждения:Должен быть пригоден для правильного отжига.
5. Меры предосторожности
Стеклянные фритты содержат оксиды тяжелых металлов (свинца, хрома, кадмия, мышьяка, бора и др.). Содержание тяжелых металлов в чернилах необходимо контролировать, чтобы предотвратить их выщелачивание. Что касается печати на стеклянной посуде для пищевых продуктов/напитков, правила часто запрещают печать на внутренней поверхности и в определенном диапазоне ниже горлышка контейнеров/чашек.
6. Оборудование
Обжиговая печь
Компоненты: источник тепла, газовый регулирующий клапан, камера нагрева/обжига, устройство автоматического контроля температуры и конвейерная лента для продукции.