在移印工藝中, 油墨往往被認為是影響印刷質量的最關鍵的一個因素。不過, 其他因素的控制也很重要, 印刷人員經常把由其他因素引起的印刷問題歸結到油墨上, 他們有時花幾個小時都解決不了問題,這主要是因為他們忽視了其他變數如機械設置、環境條件等因素。所以, 印刷人員要對移印過程和油墨的作用徹底搞清楚, 在問題出現時,將所有影響質量的因素都考慮到, 而不是一味地尋找油墨方面的問題
1 移印油墨的類型
專門用於移印的油墨不同於一般的溶劑型油墨、水基型油墨和uv光固化絲網印刷油墨。儘管移印油墨和絲印油墨有一些相似的特性,但它們還是有很大的差別。與絲印油墨不同,移印油墨乾燥速度要快一些, 這也是移印油墨最突出的特點。同時,移印油墨很多時候是印在薄膜上,這種用途導致移印油墨很容易受到一些因素例如溫度、濕度和靜電的影響。專門為移印配製的油墨包括單組分油墨、雙組分油墨、烤幹型、氧化型和昇華型油墨等。
1) 單組分油墨
單組分油墨(也叫溶劑揮發型油墨)的乾燥靠溶劑揮發,這種油墨不一定要加入催化劑。單組分油墨有光澤型和非光澤型兩種,它們主要用於塑膠承印物的印刷。
2)雙組分油墨
雙組分油墨也叫化學反應型油墨,印刷之前一定要加入催化劑,催化劑和油墨中的樹脂發生反應,通過聚合反應來達到油墨乾燥的目的。
在移印中便用雙組分油墨時,有必要添加一定比率的催化劑,通常用重量來度量。催化劑的添加比率一定要嚴格掌握,加的過多,會大大縮短油墨的“適應期” 加的過少, 可能會導致油墨在乾燥時候達不到最佳的乾燥性能。一般來說,如果油墨和催化劑的調配比例不當, 會導致油墨附著不均勻和印刷圖像的耐久性不夠等印品缺陷。
3) 烤幹型油墨
烤幹型油墨分為兩種:一種是在標準雙組分油墨基礎上添加另外的催化劑;另外一種是專門調配用於玻璃、陶瓷和金屬等承印物的油墨。正如其名字那樣,烤幹型油 墨必須加溫並在一定溫度下進行乾燥。使用這種油墨的時候要計算乾燥時間,溫度越高,乾燥時間越短,但乾燥溫度太高會使墨膜產生脆性, 所以要在能夠保持油墨柔性的溫度下烤幹油墨。
4) 氧化型油墨
氧化型油墨吸收周圍環境中的氧氣進行聚合反應從而形成墨膜, 不需要添加催化劑。氧化型油墨典型應用是軟包裝承印物和合成材料承印物, 如橡膠製品或鍵盤。由於氧化型油墨的乾燥速度慢、時間長,所以使用量有限。
5)昇華型油墨
昇華型油墨在使用過程中需要特殊的加工, 就是在印刷之後要對其進行加熱, 使承印物呈現出多孔性, 這樣當染料接觸到加熱的承印物表面時,油墨中的染料變成氣態,然後進入到承印物的表面,實際上改變了承印物的表面顏色。一旦承印物冷卻之後油墨就黏著在承印物的表面上了。
昇華型油墨最常見的應用是電腦鍵盤印刷, 以及那些對耐油性、耐磨性要求較高的印刷品,而這是採用雙組分油墨所達不到的。尤其值得注意的問題是, 因為昇華型油墨實際上是改變了承印物的表面顏色,所以承印物和油墨顏色之間的匹配較為困難。因此承印物的顏色必須比最後印刷出來需要的顏色淺,因為昇華型油墨在顏色較深的承印物表面之上的顏色變化往往不太明顯。
6)特種油墨和助劑
移印特種油墨包括可食性油墨、矽酮樹脂油墨、潤滑油墨、耐蝕油墨、導電油墨和uv 光固化油墨, 這些油墨迅速變粘的能力將決定是否能夠有效地把油墨轉移到承印物表面上。同時,為了調節油墨的印刷適性和性能,除了添加溶劑和催化劑之外,還有可能會使用很多助劑, 如粘度調墨劑、抗靜電劑、流變劑等。不過助劑的使用將對油墨印刷性能產生很大的影響,使用時一定要謹記。
2 移印印刷過程
第一步, 對印版的蝕刻凹陷區域添加油墨,此時標誌著印刷週期的開始(如圖1)。有些移印機使用開口的著墨孔,有些則使用封閉的著墨孔(這樣的著墨孔可以阻止溶劑在著墨孔中揮發掉)。此時的油墨粘度必須足夠低,使油墨能夠平整地鋪展在轉印印版的表面上,並且能夠進入凹陷的蝕刻圖像區域中。
第二步,用刮墨刀把移印印版凸起部分(空白部分)上的油墨刮乾淨,只讓油墨進入到蝕刻的凹陷圖像區域中。由於溶劑的揮發速度很快, 這將導致圖像凹陷區表面上的油墨比下面的油墨要粘一些。
第三步, 移印頭向滾動的凹版均勻地施加壓力, 同時把凹版上的空氣擠出去。這時由於圖像凹陷區域中表層油墨的粘度較大, 所以能夠使油墨離開蝕刻凹陷區域而黏著在移印頭上。
第四步, 當移印頭離開移印凹版之後,移印頭的表層油墨中的溶劑揮發掉,這使得移印頭表面墨層變得更粘。
第五步, 當移印頭的表面接觸到承印物的表面時, 由於移印頭表層油墨的粘度較大,使油墨離開移印頭而粘附在承印物表面上。在這一步,儘管移印頭可能會施加非常大的壓力,但是移印頭是設計成弧形的而且有彈性,使圖像可以曲面方式而不是平面方式與承印物接觸。實際上, 一個設計得當的移印頭與承印物的接觸不會形成0。角, 這樣可以防止空氣殘留在移印頭與承印物之間, 如果空氣殘留在圖像部分, 會造成圖像轉移不完全。
第六步, 移印頭離開承印物的表面,恢復原狀。如果這六個步驟中涉及到的變化因素能夠得到適當的控制, 移印頭會乾淨地離開承印物,此時一個完整的移印週期就結束了,移印頭準備迎接下一個移印週期。
從以上的六個步驟可以看出,移印油墨所固有的一個顯著特點是這種油墨變粘的能力很突出,而且顏料顆粒大小和顏料所占比例與其他類型的油墨差別很大。許多移 印中凹版蝕刻圖像的深度為25 u tn,甚至更小一些。這樣的話,移印油墨中所含的顏料顆粒必須比大部分的絲網印刷油墨要小。另外,由於移印印刷的墨膜厚度約為絲網印刷的20% ,為了獲得足夠的遮蓋力,移印油墨中的顏料濃度必須足夠高。
既然移印油墨對粘度變化的要求非常高, 這就使得移印油墨中所用溶劑的揮發速度要比普通絲網印刷油墨所用溶劑快得多,否則很難得到理想的印刷效果。
3 移印油墨的調配
通常, 油墨生產商會給出油墨適用於哪種承印物的指導意見,但這種意見僅供參考。要選擇一種合適的油墨, 需要明白幾件事情: 使用什麼樣的承印物;承印物是否需要印刷之前的預處理;需要印什麼樣的顏色;油墨的耐磨性、耐化學性、耐氣候性等印刷要求;以及油墨的推薦乾燥或固化的方式。
一旦選定了適合承印物的油墨, 記住一定要按照油墨生產商推薦的方法來調配油墨。很多油墨生產廠商都提供了一份技術資料的說明書, 上面有油墨能夠相容的催化劑、助劑和溶劑,以及油墨調配的正確比率等。許多油墨的調配是按重量來調配,而不是按體積來調配, 因此最好用一個稱重精確度至少達到o.1 g的數位儀器來精確稱重量。如果要進行配色,應該使用一個能夠精確到o.o1g的儀器來稱重, 這樣可以避免配色試驗時油墨的浪費。
正確地將油墨與助劑混合之後, 是把油墨稠度沖淡的最佳時機, 可以用一種合適的溶劑或者幾種溶劑混合來沖淡。標準的移印油墨通常有很多合適的沖淡劑可選擇, 包括揮發速度快、中、慢三種沖淡劑。油墨生產廠商一般都有一個添加沖淡劑的範圍值,一般按油墨10-20% 的比例來添加沖淡劑。
決定使用哪種沖淡劑和添加多少沖淡劑, 對大多數人來說是一種猜測, 這其實是不正確的。在開始印刷一批活件之前, 要進行沖淡劑的試驗。首先把印刷機械的印刷速度調節到需要的速度,把移印頭的壓力調節到看起來處於最佳狀態。然後就可以測試,
首先加入一種揮發速度中等的沖淡劑,添加比例取一個推薦範圍值的中間數值。例如, 如果推薦範圍值是10-20% ,則添加1 5% 的沖淡劑。要試著印刷幾次,使蝕刻凹版得到充分的潤濕以及讓移印頭適當膨脹,至少要在承印物上試印1 2次, 有必要的話還要調節移印頭的壓力。如果印刷出來的圖像有質量問題,可以採用下面的兩個步驟來試驗。
第一步: 拿一個在正常印刷速度之下印刷出來的圖像, 關掉印刷機。檢查移印頭上的圖像,用一個小鏡子去觀察移印頭下面的圖像。檢查移印頭上的圖像是否完整, 以及圖像位置是否正確。如果移印頭上的圖像沒有問題,繼續第二步。(注意:如果移印頭上的圖像部分發生丟失, 或者圖像邊緣看起來有鋸齒狀,一般說來是由於油墨太稠了。加入一定數量的沖淡劑,重復這個工作直到能在移印頭上獲得可接受的圖像:如果發現移印頭上的圖像位置不在它應該在的位置上,
則對移印頭的位置進行調整。)
第二步: 如果在移印頭上的圖像沒有什麼問題,接著在正常的操作速度下把圖像移印到承印物上。如果印刷品的質量還可以,就可以開始正式印刷生產;如果移印出來的圖像看起來有點髒、透明、或者模糊, 以及油墨還附著在移印頭上,說明油墨太稀。可以加少量的油墨, 也可以把印刷速度降低。
在控制油墨性能的過程中,要注意溫度和相對濕度對油墨性能的影響是很大的, 溫度越高,溶劑揮發越快, 油墨變粘的越快。但是, 相對濕度的兩個極端(濕度非常大和濕度非常小)卻不是這樣的情況。相對濕度的兩個極端是印刷人員在印刷機上控制油墨性能時一個很頭痛的問題。濕度超過80 -85% 會使油墨變粘的速度變得很慢i而濕度低於1 5~2o% 也會使油墨變粘的速度很慢。但環境處於兩個極端時,單純控制油墨溶劑的特性對改善油墨的粘度基本 為力。
對於一些經常重復印刷的活件, 可以採用一種辦法來加快油墨的調配過程, 這個方法被稱為調墨矩陣法。如果印刷的每一批活件都是採用相同的印速, 可以用一個圖表記錄下每一批印刷活件的溫度和濕度,溫度作為一個軸, 相對濕度作為另一個軸。兩個方向的相交點處添上印出可接受的印刷質量所需要的沖淡劑比例。過一段時間收集了足夠多的資料之後,就可直接從表1(見下頁)上 查找而不用再次試驗
開始時, 你可能覺得收集和記錄這些資訊太花費時間。其實,過一段時間後你就會發現這種方法節省的時間要比收集資料花費的時間多得多。並且, 有了這個表格將使油墨的調配變得更加簡單。
4 印刷環境的控制
我們已經看到移印過程中控制油墨性能的重要性。然而,要印刷出符合質量要求的移印印刷品, 必須對所有的變化因素給予控制。這首先要從移印機和油墨的調節開始。
正如圖1到圖6所示, 在上墨、刮墨、移印頭吸墨和圖像轉移過程中,移印機和油墨會發生很多變化。移印中的每一步在某些方面都是與?不同的, 所以要在調節移印機分外注意, 為使每一次調節都獲得需要的印刷結果, 就要控制環境條件、移印機的速度、移印凹版的蝕刻深度和蝕刻質量、移印頭的硬度和回彈度。
在需要的印刷速度下, 以及必需的最小的移印頭壓力調節好之後, 接下來要考慮的問題就是印刷環境。
印刷車間裏溫度和相對濕度每天都可能會有變化。研究發現, 移印的最佳環境是: 溫度20~22℃之間, 而相對濕度在50-60% 之間。但是, 在現實的工作環境中,我們很少能達到這樣最佳的工作環境。溫度和相對濕度的變化會明顯地影響整個移印過程,因此有必要盡可能地減少環境因素對移印工藝的影響。
如果在印刷車間和存儲油墨、承印物、助劑、移印頭等物料的車間裏沒有環境調控設施,這裏有一些辦法可以在印刷過程中讓環境問題引起的變化因素減少到最小:
(1)把機器和材料放得離房間的牆壁遠一些。房間靠牆處是溫度變化更顯著的地方。一天之中或季節變化中此處的溫度變化比較大。
(2)不要讓機器和材料受到陽光的直接照射, 以及避免空調的熱氣流和冷氣流直接吹到機器和材料上。
(3)把同一批印刷活件需要用到的油墨、移印頭、催化劑、承印物存放在同一個地方。如果沒有這樣的條件, 要在印刷之前的幾個小時把這些材料放到印刷車間中。這樣,油墨、承印物等可以提前與印刷車間的環境相適應,避免一些印刷問題的出現。因為材料從較熱環境突然放到較冷的環境中時, 會發生凝聚反應, 同時承印物中的水分也會發生很大變化。
(4)盡可能保持車間環境的清潔。即使是包裝材料中抖落的灰塵,如果進入到油墨中或者是在移印頭表面上也會使印刷質量降低。經常用吸塵器和拖把拖洗印刷車間, 可以保持潔淨的空氣,記住不要用掃帚, 這樣會使灰塵飄落到印刷機和承印材料上。另外,在對印刷車間進行局部清潔時,要用吸塵器將灰塵清除, 而不要用空調, 這會使灰塵的範圍擴大。
5 結語
雖然控制和保持正確的油墨性能看起來很複雜, 可事實並非如此。通過仔細的正確的調節移印機和環境變化等因素, 在問題出現時,綜合考慮可能導致問題出現的各種因素,就可以避免大量問題的出現, 即使出現問題也能做到對症下藥。