汽車蓄電池塑殼絲網印字淺識

陶永亮

（重慶川儀工程塑料有限公司，重慶，400712）

1 前言

我國汽車用干荷起動型蓄電池和免維護、少維護起動型蓄電池外殼由蓋子和槽子組成（下簡稱蓋或槽）用料是共聚級聚丙烯(PP)，熔融指數2--8（克/10分鐘）為較好的制作材料[1]。聚丙烯耐熱性能好，可在超過100℃溫度下使用，當沒有外界作用力時甚至在150℃高溫下也不變形，具有優良的化學穩定性，耐強酸、強堿，耐有機溶劑，電絕緣性能優良，彈性好。堅韌耐磨，其制品不易變形，是蓄電池外殼較好的材料。其中，大多數槽兩個正表面需要印字，蓄電池生產廠家商標，規格，加液液面線等需要讓用戶知道，如圖一所示。本文就槽表面印字在制作過程中情況進行討論，供大家分享。

圖1 ，表面印字示意圖

2 絲網印刷原理

圖2 , 絲網印刷原理示意圖

圖3 ，生產現場操作示意圖

電池槽的絲網印刷通常稱為塑料件的二次加工，通過電池槽的二次加工可以增加其色彩效果，改善其外觀裝飾效果。圖2為絲網印刷原理示意圖，槽絲網印刷由絲網、刮刀、油墨、槽等組成。絲網印刷基本原理是：利用絲網圖形部分網孔透油墨，非圖文部分網孔不透油墨的基本原理進行印刷。印刷時在絲網一端倒入油墨，用刮刀在絲網的油墨部位施加一定壓力P，同時朝絲網另一端移動。油墨在移動中被刮板從圖形部分的網孔中擠壓到槽表面上。由于油墨的粘性作用而使印跡固著在一定范圍之內，印刷過程中刮板始終與絲網印版和槽表面呈線接觸，接觸線隨刮刀移動而移動，由于絲網與槽表面之間保持一定的間隙，使得印刷時的絲網通過自身的張力而產生對刮板的反作用力，這個反作用力稱為回彈力。由于回彈力的作用，使絲網與槽表面只呈移動式線接觸，而絲網其它部分與槽表面為脫離狀態，保證了印刷尺寸精度和避免蹭臟承印物。當刮板刮過整個印刷區域后抬起，同時絲網也脫離槽表面，返回到上升位置，至此為一個印刷行程[2]。生產現場操作如圖3所示。

3 絲網印刷工藝過程

蓄電池槽絲網印刷工藝過程，實際上是一種操作工藝的體現。實現這一過程除了人的操作外，還有絲網、刮刀、油墨、槽等組成，構成整個絲印工藝過程。

3.1 絲網制作

常用的絲網材料是尼龍布，尼龍網布是由化學合成纖維制作而成，具有很高的強度，耐磨性、耐化學藥品性、耐水性、彈性都比較好，由于絲徑均勻，表面光滑，故油墨的通過性也極好。其不足是尼龍網布的拉伸性較大，在繃網后的一段時間內，張力有所降低，使絲網印版松馳，精度下降，而報廢。 絲布的質量以絲直徑均勻，網目數準確一致，為質量穩定。一般選用250-300目就可以了，對字體細小，密度大時選用的網目是400～450目。細線、油墨細度高、吸收性差的承印物，應選用網目數高的網版，反之，應選用網目數低的網版。

絲網制作先用木料釘好尺寸合適網框架，要保證繃網后不變形，便于操作使用；按照網框的尺寸裁剪網布，一般網布尺寸比網框周邊多60mm（雙面）以上，以便繃網的需要；繃網在大型的專業公司采用機械繃網，能夠保證有很好的張力水平，但是一臺繃網機的價格昂貴，如果設備上沒有尺寸變換系統，絲網浪費較大。大多數都是采用手工繃網框，先將網布用特制，專用重力訂書機固定好兩邊，再用專用拉網器拉緊網布，用訂書機訂好，邊拉邊訂，可以檢查張力大小（松緊程度），應保證刮涂感光膠液的平整程度和絲印中網布回彈均勻程度，繃好絲網修剪多余的網布剩邊，并檢查網布有破損的情況。通常在手工繃網時沒有張力儀，張力確定主要憑經驗而定，繃網時一邊將絲網拉伸，一邊用手指壓絲網，感覺到絲網有一定彈性就可以；繃緊好的絲網放在水里清洗或者自來水沖洗，去掉殘留的膠以及其他贓物等，洗好要晾干透；晾干透絲網應涂上粘網膠，要涂均勻，將整個網布面全部涂上，一般上的是感光膠，并晾干放在黑屋里；制版的圖文一般是先應做好，將需要制版的要求復制在膠片上，采用黑色字畫，現在采用硫酸紙代用，節約了膠片的成本，制版時圖文在網版上的位置和網版大小應根據承印物的結構、尺寸和承印物上圖文所處的位置而確定。如設計不好，會影響絲印質量，甚至無法絲印。另外，同一個被印物上的圖文，最好用一個網版印刷。如分成兩個以上網版印刷，工序多會降低絲印合格率；將硫酸紙圖片放在曬版架的玻璃上，放正要作的絲網，在絲網的另一面（即朝上面）放好兩面黑色的遮光紙板，再蓋上玻璃板，將要感光的區域壓住，玻璃板上可以壓寫重物，將絲網，硫酸紙圖片，遮光紙等壓平整，也使感光面與圖片緊密結合，然后開動光源，進行曝光，從圖感光膠到曝光完的時間段都是在黑屋里完成的，屋里可裝一盞很暗的紫燈便于操作。一般曝光時間1小時，但可根據絲網大小而調整時間。絲網曝光后，應將絲網放在清水里浸泡和沖洗，目的讓需要透光的部分亮出來，再晾干；最后對光檢查絲網，有的曝光地方多了可用封網膠用小毛筆細心的涂覆，大面積地方貼膠帶紙，這樣所需的絲網就完成了（如圖4所示）。

圖4 ，絲網示意圖

絲網做完了還用電池槽進行定位，先在電池槽劃線好位置，再用絲網去對位置，最后在絲網的底部三面用細小的木條固定定位，保持電池槽左右和底面定位，上面作為放取絲網用。先在許多廠家為提高蓄電池的吸引力，采用兩色或三色作絲印表面。如是紅藍兩色，應做兩套絲網，一套印紅色，一套印藍色的，其中在不印的部分用封網膠涂覆遮掉。定位時先印好一種顏色多的部分，再用顏色少的部分去套顏色多的部分，吻合后釘定位條固定。先印顏色多的部分，等晾干后再印顏色少的部分。

3.2 刮刀

刮板是用來刮擠絲網上的油墨，使之漏印在承面上的一種工具，刮板由膠刮條和刮刀夾組合而成。一般刮板常用聚氨酯類膠刮，它的強度高，耐磨性及耐溶劑性非常好，厚度為6—10mm，長度根據需要決定，形狀選用直角型，便于線接觸。

通常膠刮的硬度狀況用顏色表示，隨其硬度的增加顏色逐漸加深，目前市售多為進口材料，一般紅色代表硬度60—650為軟膠刮， 70—750中硬度膠刮，絲印電池槽用軟膠刮為宜。

有針對性地選擇合適硬度的刮板，有利于改善網印品質，如果選擇不當，會造成印刷不良故障，

安裝刮板時，要選擇平直無缺陷的膠刮條，刮板露出刮刀夾高度10—25mm,硬度越軟露出得越少，使刮板硬一些，不容易彎曲。這樣就不會在印刷中因施加壓力于較軟硬度的刮板上與承印面成面接觸，致使印刷圖像模糊不清。

刮板長度的選擇應根據適用原則盡量短些，若太長，刮板刀端兩邊就會出現變形狀態，在網印過程中自然會越來越彎曲不平，造成整個油墨涂層不均勻；若刮板過短，在印制過程中來回次數增多，影響效益，還會減少絲網的使用壽命。絲網失效的形式主要是兩種，一種是網布松了，一種網破了造成漏墨現象發生。

要得到良好的印刷效果，在印刷前先檢查刮板刃口是否平直，刮板在使用完后馬上洗凈，由于油墨的溶劑性強，時間浸久會使刮板膠條變軟，加快其磨損程度。如圖5所示。

3.3 油墨

油墨是絲網印刷中重要的材料之一。絲網印刷的重要特點之一，就是能對不同性質、不同形狀的承印物進行印刷。正確掌握和了解絲印油墨的性能，有針對地選擇和使用合適的絲印油墨，是順利進行絲網印刷并達到預期效果的必不可少的條件[3]。目前國內使用的絲網印刷油墨品種很多，分類方法也是多樣的。電池槽絲網印刷油墨主要是塑料類油墨，專門是聚丙烯用油墨。

絲網油墨的基本要求：①油墨的流動性好，順利通過絲網，不有堵網現象；②油墨干燥適度，不產生結網、拉絲和著墨不良現象；③粘度適宜，不產生滋墨現象，適應環境的需要；④附著力好，耐酸腐蝕等。前面三點可以在實際操作中進行調配，也是調配油墨的基本要求。

電池槽用油墨一般由處理的油墨，即對電池槽表面處理好的再使用油墨印刷的，這種油墨國產的價位不是很高，進口的價位就比較高些。前些年，有的塑料油墨廠家研制出免處理的油墨，現在有許多公司選用這種免處理油墨，只需要對電池槽用汽油對表面進行擦拭就可以，絲印效果也是很好的。

油墨的附著力是人們關心的問題，這與電池槽表面處理有關。但油墨的附著力檢查方法參照國家GB/T9286-1998 色漆和清漆漆膜的劃格試驗，用鋒利的刀片(刀鋒角度為15-30度),在被測試樣品的表面劃格10*10個1mm小格，100格的小方塊（稱為百格試驗），切割都應劃透至底材表面，用黏附力350-400g/cm2的膠紙（此處采用3M的Scotch膠紙），牢牢的黏住被測試的小方格，用手按住膠紙的另一端，以60°方向迅速拉下膠紙。測試評定：切削邊緣刀口處平整，無油墨粘在膠紙上為合格[4]。

耐酸性主要是蓄電池里酸液流在絲印的油墨上不發生溶解等，造成表面不美觀。檢查一般采用濕擦法，用蓄電池的酸液在絲印字表面上進行濕擦，濕擦次數在20次以上，看絲印字有無變樣的情況；還有在印字表面涂覆酸液，放在40-50℃溫度的烘箱里烘10分鐘，看絲印字有無變樣的情況。

印字后油墨的干燥主要是在空氣中自然晾干，晾干的速度取決于在油墨中加稀釋劑型號，有慢干型，中干型和快干型，這要根據氣候和操作的技能全面考量的。一般采用中干型比較合適。

3.4 電池槽

電池槽PP是非極性表面，結晶度高，表面張力低，印刷效果和粘附牢度難以達到要求，印刷前極性應表面處理[5]，必需經過表面處理才能改善油墨附著力。表面處理方法有機械法（噴砂及磨毛）；物理法（火焰、電暈、高能輻射）；化學法（表面氧化、接枝、置換及交聯）等。針對蓄電池槽產品的特點，一般采用火焰或電暈處理提高表面能力。

火焰處理法是用強氧化焰使塑料表面氧化的過程。用于提高PP的印刷特性和膠接特性等。 一般要求表面的張力值達到41達因左右，而PP材料本身的表面張力值僅為31達因，遠遠無法達到要求，而通過火焰處理技術，可以改變其表面張力，使其表面致密度超過48達因左右。通過火焰處理改變其表面張力還可以提高工件后續絲印的質量[6]。

火焰處理可用來調整塑料的表面性質，在高溫下使塑料表面的大分子發生氧化反應產生極性基團，另外還對表面分子聚集的結構形態產生影響，使水基覆蓋膜附著在塑料表面上。火焰處理是用自制的噴燈，燃燒用天然氣罐，按一定組成和配比的天然氣和空氣，形成溫度高達1100～1800℃的氧化火焰，來達到瞬間改變薄膜表面性能的目的，在實際處理過程中，火焰的溫度、火焰與薄膜之間的距離和處理時間是影響處理效果的重要因素。

火焰處理常見的處理方法是人為操作的，按照一定軌跡，在塑料件表面上進行移動，使火焰處理頭在電池槽表面上20厘米距離處進行覆蓋，因為這個距離可以使火焰的外延接觸塑料表面，使其瞬間達到1000攝氏度的高溫，否則由于接觸不良發生欠燒。而且不能有重復的現象。電池槽處理后在30分鐘內完成絲印，效果比較好。

電暈處理（又稱電火花處理）是將高壓（2-100Kv）、高頻（2-20kHz）電施加于電極上，在兩電極間產生電暈放電，以產生大量的等離子氣體及臭氧，這些等離子氣體和臭氧與塑料表面作用，從而達到表面處理的目的[7]。電池槽表面經過電暈處理后，使表面產生游離基反應而使聚合物發生交聯.表面變粗糙并增加其對極性溶劑的潤濕性，這些離子體由電擊和滲透進入被印體的表面破壞其分子結構，進而將被處理的表面分子氧化和極化，離子電擊侵蝕表面，表面由光滑變得粗糙，并且表面存在著大量細小的空隙。當絲印油墨涂在電池槽表面的空隙內，固化后被機械地鑲嵌在孔隙中，形成許許多多微小的機械聯接點，從而大大地提高了油墨的粘接力，以致增加絲印表面的附著能力。電池槽電暈處理表面后，其表面張力顯著提高，但張力值很不穩定，隨著放置時間的增長，表面張力呈指數規律下降，因此在處理后應及時進行印字。

電暈處理對電池槽表面所產生的物理及化學影響是復雜的，其效果主要通過三方面來控制：①特定的電極系統，②導輥上的物介質，③特定的電極功率。一般由專用的工裝和機器來完成電池槽表面處理。

脫脂處理：電池槽表面沾上油污或脫模劑會影響油墨的附著力。可以通過堿性水溶液、表面活性劑、溶劑進行清洗，達到表面脫脂清潔的目的。選擇溶劑時一般是對塑料不溶解的溶劑如甲醇、乙醇、異丙醇等，電池槽也可以用汽油（C5H12-C12H26脂肪烴和環烴)擦拭，這樣簡單用汽油擦拭即可達到脫脂目的。

4 絲印操作注意點

絲印操作是一項熟練操作過程，需要對油墨的調制，電池槽表面處理，絲印過程中用力大小，絲印過程中相互配合等工作。

油墨的調制主要是調濃稀的程度判斷方法：濃的程度以油墨通過絲網后，印刷面上不出現絲網網紋或拉絲為好。稀的程度以放在絲網上，油墨憑著自身重量能達到通過網孔但不至于下滴為最好。印刷的線條細時，應調稀點，反之，應調濃點。

絲印過程中刮印壓力高，則出墨量多，但網版易變形，所以刮印壓力不宜高。刮印速度常為60～200mm/s。刮印速度快，出墨量少，但不易堵網。因此易堵網的油墨，刮印速度應快些。

刮印路線為直線、斜線和曲線三種。應根據承印物平整性和圖文在承印物上分布的情況來選擇。刮印路線長和油墨耗量大時，刮墨量應多些甚至先刮一層油墨，后刮印。

有雙色套用時先印顏色多的部分，后印顏色少的部分。對好的油墨應盡量在當時用完，否則油墨揮發性很大的。對印錯的部分可以及時用汽油清洗干凈，等干了后只有用稀釋劑擦洗干凈，重新進行印字。

5 結束語

電池槽表面絲印是蓄電池出廠時必不可少的工序，它事關蓄電池外觀要求，也是宣傳廠家的載體之一，很多蓄電池生產廠家都很重視表面絲印質量。隨著科技的進步，電池槽絲印技術也得到了一定的發展，逐步有人工印刷發展到半自動印刷，減輕操作者勞動強度，提高絲印電池槽的質量。手工絲印中絲網制作很關鍵，油墨選用涉及到電池槽的處理，這對提高手工絲網印刷都有重要的作用。

[1]陶永亮. 調整澆口解決電池槽產品缺陷的方法[J]. 工程塑料應用，2011，39（9）；81-84

[2]張世強，李萬河，徐品烈. 硅太陽能電池的絲網印刷技術 [J]. 電子工業專用設備 , 2007，148（5）；55-59+68

[3]藏廣州.絲網印刷技術分冊（上卷）[M].合肥：安徽音像出版社.2003.11；459

[4]陶永亮. 燈具注塑件真空鍍膜附著力等檢查方法[J].塑料制造，2011，200（4）；93-97

[5]藏廣州.絲網印刷技術分冊（上卷）[M].合肥：安徽音像出版社.2003.11；770

[6]江陰市亞太涂料有限公司.塑料表面的處理方法[EB/OL]. http://www.jyyatai.com/index.asp；2012-1-15

[7]何煒德.電暈處理[J]. 塑料，1989,18（5）；38-41+52