在工程塑料的表面上印字或图案时,有以下几种方法:
丝网印刷、曲面印刷、电化铝烫印、渗透印和激光印字(镭雕)。

塑胶产品的表面处理——印刷篇

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一、丝网印刷

1、简介

丝网印刷是一种古老,而又应用很广的印刷方法。根据印刷对象材料的不同可以分为:织物印刷,塑料印刷,金属印刷,陶瓷印刷,玻璃印刷,彩票丝印,广告板丝印,不锈钢制品丝印,丝印版画以及漆器丝印等。
2、塑料丝网印刷
塑料件的丝印,是塑料制品的二次机工(或称再加工)中的一种。塑料制品的种类繁多,但就印刷的方法而言,片材及平面体用平面丝印法;可展开成平面的弧面体用曲面丝印法;异形制品则用间接丝印法。塑料制品固树脂、添加剂及成型方法的不同,其表面性能的差别很大,尤其是表面的平滑性、极性及静电等问题。
塑料丝网印刷的应用范围
1) ABS塑料的丝网印刷。ABS树脂塑料,是一种工程塑料。近年来广泛应用于电视机、计算器等产品以及国民经济许多领域。
2) 电子产品塑料部件的外观面的丝网印刷。电子产品特别是数码相机、MP4、电视机等,对于外观的要求很高的。塑料丝印开发以后,为电子产品的装饰带来了方便。
3) 塑料标牌的丝网印刷。近年来,塑料标牌及塑料成型后进行丝印图形文字的装饰部件发展很快。
4) 软质、硬质塑料件的丝网印刷。
5) 仪器面板的丝网印刷。
6) 彩色涤纶标牌的丝网印刷。
塑胶产品的表面处理——印刷篇
3、丝网印刷原理
其印刷的基本原理是:丝网印版的部分网孔能够透过油墨,漏印至承印物上;印版上其余部分的网孔堵死,不能透过油墨,在承印物上形成空白。
 
传统的制版方法是手工的,现代普遍使用的是光化学制版法。这种制版方法,以丝网为支撑体,将丝网绷紧在网框上,然后在网上涂布感光胶,形成感光版膜,再将阳图底版密合在版膜上晒版,经曝光、显影,印版上不需过墨的部分受光形成固化版膜,将网孔封住,印刷时不透墨;印版上要过墨的部分的网孔不封闭,印刷时油墨透过,在承印物上形成墨迹,印刷时在丝网印版的一端倒入油墨,油墨在无外力的作用下不会自行通过网孔漏在承印物上,当用刮墨板以一定的倾斜角度及压力刮动油墨时,油墨通过网版转移到网版下的承印物上,从而实现图像复制。
4、丝网印刷的特点
丝网印刷的特点很多,最根本的一点是印刷适应性很强。在所有不同材料和表面形状不同的承印物上都能进行印刷,而且不受印刷面积大小的限制。,所以也叫万能印刷法。
 
与其它印刷方法相比具有以下特点:
1) 成本低、见效快。丝网印刷既可以机械化生产,也可以手动作业,它的投资可大可小,从数千元就可以从事个体手工生产,到上千万元兴建一个现代化网印厂。这种印刷方法所需设备和材料费用较其它印刷方法低,另外其制版方法和印刷方法也较简便。  
2) 适应不规则承印物表面的印刷。丝网版富于弹性,除在平面物体上进行印刷之外,还可以在曲面、球面或凹凸不平的异形物体表面进行印刷,比如各种玻璃器皿、塑料、瓶罐、漆器、木器等等,在平印、凸印、凹印方法所不能印刷的,它都能印刷。
3) 附着力强、着墨性好。由于丝网版的特点,油墨透过丝网孔,直接附着于承印物表面。根据承印物材质的要求,既可用油墨印刷,也可用各种涂料或色浆、胶浆等进行印刷。而其它印刷方法则由于对油墨中颜料粒度的细微要求,而受到限制。
4) 墨层厚实、立体感强。在四大印刷方法中,丝网印刷的墨层较厚实,图文质感丰富,立体感强。胶印墨层为1.6微米,凸印约为5微米,凹印的墨层约达到12.8微米,柔性版印刷的墨层厚度为10微米,而丝网印刷的墨层厚度可达到60微米。厚膜丝网印刷的墨层厚度可达到1毫米左右。
5) 耐旋光性强、成色性好。如果按使用黑墨在铜版纸上一次压印后测得的最大密度范围进行比较的话,胶印为1.4凸印为1.6凹印为1.8,而丝网印刷的最大密度值范围可达到2.0。在印品的成色性方面,即使是印色彩相当浅淡的同一件彩色印品,丝网印刷的质感和色泽远远超过了胶印。
6) 印刷对象材料广泛。可以是纸张、纸板、木材、金属、纺织品、塑料、软木、皮革、毛皮、陶瓷、玻璃、贴花纸、转印纸,以及各种材料的结合体,所以丝网印刷除了在印刷工业应用之外,还广泛地分布在印染、服装、标牌、无线电、电子、陶瓷和包装装潢行业。
7)印刷幅面大。现在平印、凸印、凹印和柔性版印刷都受到印刷幅面尺寸的限制,而丝网印刷却可以进行大幅面印刷。特别是目前随广告市场的迅速发展、网印大型户外广告印刷品在广告市场中所占比重日益增大。现在最大幅面的网印户外广告可达到2.2 x 3.8米和2.2 x 4米。
二、曲面印刷
1、简介
作为在塑料成型品的表面进行文字或图案的印刷方法,曲面印刷法常常被采用。曲面印刷是指用一块柔性橡胶,将需要印刷的文字、图案,印刷至含有曲面或略为凹凸面的塑料成型品的表面。
2、曲面印刷的原理
曲面印刷是先将油墨放入雕刻有文字或图案凹版内,随后将文字或图案复印到橡胶上,再利用橡胶将文字或图案转印至塑料成型品表面,最后通过热处理或紫外线光照射等方法使油墨固化。
塑胶产品的表面处理——印刷篇
曲面印刷工艺

1)成型品的脱脂

2)成型品的表面处理(必要时)

3)印刷

a. 将油墨放入凹版内
b. 刮去过量的油墨
c. 挤压曲面取得油墨
d. 将曲面的油墨转印到成型品的表面
e. 清洗曲面、版面(必要时)

4)油墨的固化处理

5)  涂布过多等后处理(必要时)

6)印刷流程

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3、前处理工艺
要想得到美观、耐久性的印刷品,则有必要对成型品进行前处理。前处理包括成型品表面的油脂及垃圾的清洗,以及为了改善油墨的润湿性和粘合性的表面处理。
 
前清洗(脱脂):
采用有机溶剂清洗成型品表面渗出的油污。因为成型品的表面易受模具防锈剂、脱模剂、人的油脂,树脂的添加剂等的污染,导致油墨开裂,降低了油墨与成型品的密接性。特别是当出现印刷不均匀问题时,则表明成型品表面受污染的可能性极高。
表面处理:
绝大多数的合成树脂与油墨的密接性不如金属和纸。为此有必要对成型品的表面进行适性处理。
4、油墨固化处理
在多数情况下,采用某些方法使油墨固化。特别是工程塑料,为了防止受油或溶剂等的污染,仅靠单纯的干燥不能得到良好的印刷效果。为此,使用反应性的油墨可以提高树脂与油墨的密接性。
硬化处理方法则有热硬化处理与UV硬化处理二种。无论采用何种方法,都利用了油墨的化学反应性能,请务必选用合适的油墨。
热固化处理
将印刷后的成型品放入恒温槽内,使印刷品被远红外线照射或热风加热,因热反应使油墨固化。通常温度控制在60~100℃左右,有时温度也会达到150℃左右。一般来说,固化的温度高,则可得到良好的印刷效果。但是,承印物为塑料成型品时,如果采用高温处理的话,则会引起成型品的收缩及变形。
此外,印刷后干燥不充分的话,加热会造成溶剂起泡。
 
UV固化处理
被印刷的成型品在特定波长的紫外线(UV)照射下,利用光化学反应使油墨固化的方法。
5、后处理工艺
为了提高印刷品的耐久性,有时会实施表面涂布等后处理。
表面涂布方法,一般以涂布热固化性或UV固化性的透明涂布液最为常见。
 

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三、电化铝烫印
1、简介
电化铝烫印是利用专用箔,在一定的温度下将文字及图案转印到塑料制品的表面。
其优点在于该方法不需要对表面进行处理,使用简单的装置即可进行彩印。此外,还可以印刷出具有金、银等金属光泽的制品。
其缺点是印刷品不耐磨损,且树脂与箔的相溶性会影响其的印刷适性。
2、电化铝烫印方法
适用于成型品形状的电化铝烫印方法有模压印和橡胶压印。
模压印:
利用热的模版将箔压印在成型品光洁的表面上(平面、曲面),从而得到精美的文字及图案的方法。
如图所示,将金属模版放在电热板上加热后使箔转移到成型品的表面。模印所用材料为不因加热而被氧化且热传导性较大的金属材料。
 
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橡胶压印:
由橡胶等所制成的箔加热后压印至凸面的方法。
如图所示,将耐热橡胶板(硅胶)贴在加热板上,加热后将箔转印到成型品表面。在选用橡胶压印时,必须对箔的种类、压箔条件进行选择。
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此外,由于与箔相接触部分是选用热传导性较低的橡胶,故电热板的设定温度要高于模压印,一般为230~240℃左右。我们必须依照不同的模压材料相应地提高温度。
在对凸部进行电化铝烫印时,对温度、加压条件的控制比较困难,有时不一定能得到精美的制品。为此,用铝箔来替代橡胶箔是一种比较有效的方法。所以,在对凸部进行电化铝烫印,必须做好充分讨论。
四、渗透印刷
1、简介
由于渗透印刷是采用具有升华性能的特殊油墨,使油墨渗透到成型品内部的印刷方法,故比较适用于有耐磨损要求的场合。由于采用的是特殊的油墨,所以在转印方法上没有问题。转印方法可分为直接法及热转印法二种。无任采用何种方法,印刷后通过加热处理使油墨渗透至成型品内部 30~50μm。
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2、转印方法及工艺

1) 直接法
象曲面印刷一样,采用普通的油墨及印刷方法。加热后使其冷却,并必须用溶剂清洗表面上过多的油墨。
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2) 热转印法
事先用升华性油墨将图案印刷于特殊的离型纸上,而后再将图案转印到塑料薄膜上,印刷图案在离型纸的印刷时已被确定,这时还可以使用彩印。
将离型纸粘贴在印刷表面后,于纸面上加热并适当加压,离型纸上的染料会渗透至成型品的内部。
塑胶产品的表面处理——印刷篇
热印转写纸是从英文HEAT TRANSFER PAPER 翻译过来;原理是用热力把图案或花纹从胶膜或纸膜转印到工作表面。转印或烫印过程,只需对被印物烫印一次,便可把多种颜色图案转印在胶件上。这样可以减低胶件不良率。
3)水转印法
A. 将图形剪下,撕去离性膜,浸入温水中
B. 20秒后发现图案可以在纸面上滑动时,用拖拉方式将图形贴在产品表面。对准位置后用擦胶皮均匀刮掉图形水分,再用干净吸水纸擦干水分
c. 充分干燥后,喷光油
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五、激光印字
 
1、简介
激光印字技术是利用激光所持有的高能源,直接将文字、图案打印至材料表面的印刷方法。我们可以依据所使用的激光种类(波长)或打印方式,分成数种类型。与一般的油墨印刷相比较,由于不需要周边设备,所以也就不需要使用溶剂,因此,激光印字技术是属于环保型的装饰技术。此外,它利用制品本身的质变进行雕刻,印刷品因不易被磨损而备受瞩目。
 
2、激光印字特点
  • 由于不使用油墨与溶剂,也不需要进行清洗或表面处理,故不需要周边设备、保管设备、废溶剂等处理设备,成本低。
  • 由于使用激光进行打印,因此可描绘出精致的图案与细小文字。但不适用于涂布或粗体字。
  • 特别是扫描式,由于受电脑的控制,可自由描绘,并可针对每一种产品的不同文字进行自动打印。
  • 色彩与清晰度会受激光种类(波长)与印字材料的组合所影响,可印刷的颜色也是有限的。由于其印刷原理与黑白印刷相似,因此无法进行多色或彩色印刷。
  • 目前的激光印字设备价格昂贵,成本高。
  • 由于是雕刻印刷,耐磨损性好。
 
3、激光印字原理
激光印字是利用下列工序进行配色、雕刻:
1)将图案或文字印刷在承印物上,激光会被照射物所吸收。
2)被吸收的激光能量会转为热能或引起光化学反应。
3)被照射部分会因受热或化学反应,而分解、蒸发、碳化、变色、发泡。
由于周边及颜色与表面状态不同,因此我们可以清晰地看到文字或图样。
激光所产生的作用,会因激光波长或照射物质而异。有时也会因激光波长与照射物质不相吻合,不发生任何变化。
4、激光印字装置(激光机)
依据激光发光装置的不同,可分为以下几种:
  • 二氧化碳激光机

  • 钇铝石榴石激光机

  • 激太原子激光机

  • 高频钇铝石榴石激光机

 
依据打印方式的不同,可分为扫描式激光机和屏蔽式激光机。
 
1)扫描式激光机
扫描式激光机是采用相当于X轴与Y轴的2块镜片来控制激光的光线,在承印物上打印出所要图案或文字的方法。
扫描式的优点
  • 善长打印细小文字。
  • 绘图数据由电脑控制,适用于少批量生产。也可在每一个产品上分别打印文字或符号。
  • 以划线或细小文字为主进行打印时,可采用高速打印。
  • 与屏蔽式相比较,可打印的面积较大
 
扫描式的缺点
  • 遇到粗体字或涂布图形时,打印所需的时间较长。
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2)屏蔽式激光机
使用屏蔽式激光机时,必须事先将要印刷的图案、文字制作在模板,然后使激光透过模板,根据其投影进行雕刻的方法。 
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屏蔽式的优点
  • 每一次打印所需时间极短,适用于量产。
  • 因采用屏蔽式,可提高打印图案及文字的清晰度。
  • 与扫描式相比较,可高速打印粗体字与涂布图形。
 
屏蔽式的缺点
  • 进行其他图案的打印作业时,必须更换模板。
  • 制作模板时需要一定的费用。
  • 由于激光是通过透镜分散的,
  • 在进行大面积的印刷时,会因无法完全获得激光能源,而无法获得反差

来源:工业设计

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