玻璃印刷工藝初探

文 王麗娟

玻璃印刷工藝初探

文 王麗娟

玻璃印刷是指以玻璃或者玻璃容器為主要產(chǎn)品的印刷方式。玻璃作為一種透明材料，其制品已經(jīng)滲透到社會(huì)生活的各個(gè)方面。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)用玻璃制品，以及日用玻璃器皿已能大批量生產(chǎn)，它透明、無(wú)色，并可實(shí)現(xiàn)多色印刷盒低價(jià)生產(chǎn)?，F(xiàn)在，玻璃制品的生產(chǎn)正向造型的多樣化和印刷的精美化方向發(fā)展。

玻璃印刷的產(chǎn)品

玻璃印刷技術(shù)廣泛的應(yīng)用于化妝品玻璃容器，家電和家具等玻璃制品，以及建筑等領(lǐng)域如圖1-圖6所示為日常生活中常見(jiàn)的印刷精美的玻璃制品。

圖1 玻璃化妝品瓶

圖2 玻璃掛鐘

圖3 玻璃的壁紙

圖4 玻璃桌板

玻璃印刷工藝

1．玻璃的印刷方式

玻璃制品的印刷可采用絲網(wǎng)印刷、噴墨印刷和轉(zhuǎn)移印刷方式等，目前大多采用絲網(wǎng)印刷方式。這是因?yàn)椴Ａе破繁砻嫫交?、?jiān)硬，其制品大多為透明的，脆性較大，易損壞，所以適于采用軟接觸的絲網(wǎng)印刷方式完成彩色印刷。其次玻璃是無(wú)機(jī)材料，化學(xué)穩(wěn)定性好，它與油墨中連結(jié)料的有機(jī)物合成樹脂結(jié)合力小，附著性和耐久性小，印刷后往往要進(jìn)行燒結(jié)處理，這就需要油墨層應(yīng)有一定的厚度和耐熱性，而絲網(wǎng)印刷方式可滿足這一要求。最后，玻璃是無(wú)機(jī)材料，化學(xué)穩(wěn)定性好。與油墨中有機(jī)樹脂的結(jié)合力小，因此，印刷后需要進(jìn)行燒結(jié)處理，這就需要有一定的厚度和耐熱性。

玻璃表面能較高，即使新制成的玻璃表面遇到空氣也會(huì)很快被一層吸附膜所覆蓋，使玻璃的表面能降低，從而使?jié)櫇裥宰儾?，接觸角增大。另外，吸附膜還使玻璃的斷裂強(qiáng)度降低，所以在印刷前進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚硎潜匾摹?/p>

2．玻璃印刷的關(guān)鍵問(wèn)題

玻璃印刷的關(guān)鍵問(wèn)題是，為了提高玻璃表面對(duì)油墨的附著力，如何正確選用特殊油墨和進(jìn)行必要的后處理，同時(shí)采用合理的絲網(wǎng)印刷方式以實(shí)現(xiàn)玻璃制品的精美印刷。 由于玻璃的表面特性，玻璃印刷油墨要求具有良好的化學(xué)、物理耐久性。玻璃印刷油墨也稱為玻璃釉料或玻璃色釉。油墨的主要成分由著色顏料、助熔劑、連接料組成，印刷工藝如下：

圖5 玻璃屏風(fēng)

圖6 冰箱的玻璃

圖7 玻璃的絲網(wǎng)印刷工藝

為了使油墨能夠牢固的附著于玻璃的表面，需要對(duì)其進(jìn)行印后加工處理，也即燒結(jié)處理。這一過(guò)程在燒結(jié)爐中進(jìn)行。

爐內(nèi)溫度及其分布、燒結(jié)時(shí)間等是決定產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。燒結(jié)溫度一般為600℃左右，與玻璃制品的軟化溫度幾乎相等。燒結(jié)時(shí)間一般不少于1小時(shí)，冷卻時(shí)間只要能保證制品能很好的退火就行。

3．玻璃的表面處理

玻璃表面的處理是為了清除表面的覆層和污物，以改變其表面活性使之有利于潤(rùn)濕和粘接。表面處理的方法包括化學(xué)處理、涂層、機(jī)械處理等。

（1）表面涂布硅氧烷偶聯(lián)劑法

硅氧烷水解生成硅醇基，這些硅醇基和玻璃表面的硅醇基可以形成氫鍵，也可以縮合為硅氧鍵從而形成牢固的化學(xué)縮合。有機(jī)硅氧烷的另一端是有機(jī)基團(tuán)，與油墨中的樹脂有良好的親合力甚至發(fā)生化學(xué)交聯(lián)。

偶聯(lián)劑的使用方法有兩種，一是表面預(yù)處理法，將0.5%～1%硅烷偶聯(lián)劑乙醇溶液涂于被印刷玻璃表面，干燥之后進(jìn)行印刷；二是把偶聯(lián)劑預(yù)先加到油墨中，印刷后自行擴(kuò)散至被印表面、加入量為墨量的1%～5%。

（2）脫脂法

用丙酮、甲乙酮清洗脫脂，或用三氯乙烯蒸汽脫脂。用棉球蘸取溶劑擦拭玻璃表面進(jìn)行脫脂。

4．玻璃印刷油墨

玻璃絲網(wǎng)印刷，就是利用絲網(wǎng)印版，使用玻璃釉料，在玻璃制品上進(jìn)行的裝飾性印刷。玻璃釉料也稱玻璃油墨、玻璃印料，它是由著色料、連結(jié)料混合攪拌而成的糊狀印料。著色料由無(wú)機(jī)顏料、低熔點(diǎn)助熔劑（鉛玻璃粉）組成；連結(jié)料在玻璃絲印行業(yè)中俗稱為利板油。印刷后的玻璃制品，要在火爐中，以520～600℃的溫度下進(jìn)行燒制，印刷到玻璃表面上的釉料才能固結(jié)在玻璃上，形成絢麗多彩的裝飾圖案。

玻璃釉料如前所述，是由著色劑和低熔點(diǎn)玻璃粉末狀的助熔劑混合后，再與刮板油攪拌成糊狀而制成的。

彩釉依燒制溫度不同可分高溫、中溫、低溫三種。日本的產(chǎn)品中，高溫為600℃，中溫為580℃，低溫為550℃。進(jìn)口的玻璃彩釉，高溫600℃，中溫為560℃，低溫為520℃。

低溫彩釉用于薄質(zhì)玻璃器皿和必須在低溫下燒制的玻璃，中溫彩釉廣泛地應(yīng)用在大玻璃杯、餐具、化妝瓶及其它一般玻璃印刷上，它比低溫彩釉的耐藥品性強(qiáng)。高溫彩釉具有更強(qiáng)的耐酸、耐堿、耐硫化氫的性能，所以最適合于印刷飲料用瓶。從常識(shí)上說(shuō)，越是高溫彩釉它的含鉛成分就應(yīng)越少，但實(shí)際上有些中溫彩釉比高溫彩釉含鉛成分還要少。在公害問(wèn)題日益嚴(yán)重的今天，印刷熱化釉料在常溫下是蠟狀的固體，加熱到75～85℃后就成為糊狀，并能在印刷的同時(shí)立即固化，即使進(jìn)行2色、3色的套印也不需要干燥時(shí)間，印刷效率高，質(zhì)量高，能印出精美的細(xì)線。熱化釉料是一邊加熱熔化一邊進(jìn)行印刷的，在實(shí)際操作中，先將它放入別的容器中，在75℃時(shí)將其熔化，再把它注入版框中，一邊加熱到80℃，一邊進(jìn)行印刷。這種加熱，一般是使用可調(diào)變壓器將電壓降低，然后將電流通到不銹鋼絲網(wǎng)上進(jìn)行的，這就需要絲網(wǎng)印版具有好的絕緣性能。

除此之外，還有紅外線加熱法和熱風(fēng)吹送加熱法。這些方法操作簡(jiǎn)單，也可以用于合成纖維絲網(wǎng)，特別是印刷量小的時(shí)候，更具優(yōu)點(diǎn)。使用這種熱化釉料時(shí)，必須特別注意濕度及加熱時(shí)的排氣。磁漆光澤釉料又稱結(jié)冰磁漆，它在畫面上能產(chǎn)生像冰塊一樣的效果。這種彩釉是細(xì)小的顆粒，燒制溫度分為540℃和560℃兩種。用這種彩釉在玻璃上印刷圖案時(shí)，經(jīng)過(guò)十分鐘左右后在彩釉還未完全干燥的情況下?lián)u動(dòng)彩釉，使其震動(dòng)，使多余的顏料完全落下，只留下圖案部分的顏料。然后放火爐中燒制，應(yīng)注意在放火爐中燒制之前，絕對(duì)不要觸摸印刷部分，如果觸摸會(huì)造成傷痕，無(wú)法再修復(fù)。另外，如果燒制溫度過(guò)高的話，結(jié)冰體會(huì)成為很大的固體。溫度過(guò)低，顏料就會(huì)脫落，所以要特別加強(qiáng)溫度管理。

玻璃彩釉在不使用的時(shí)候，要把它們保存在密閉容器中，必須防止污物、水分、污濁空氣的混入。

玻璃印刷后的燒制

燒制的熱源可采用電力、煤氣、重油等，其中效果最好的是電熱，用于玻璃杯、餐具、化妝瓶等高級(jí)品的印刷。另外金色和白金色的特制印刷也少不了電熱，但是它的成本比重油和煤氣要高。

重油的成本比電要低，熱量也高，適于燒制飲料瓶或大批量的單一性產(chǎn)品。煤氣主要用于無(wú)法使用電和重油燒制的玻璃制品。使用電力以外的熱源時(shí)，必須利用火焰爐。

燒制爐的型式，除有輸送帶隧道型和臺(tái)車隧道型以外，還有方爐、圓爐等單室類型，各具有不同的特點(diǎn)。

輸送帶隧道型燒制爐效率高、產(chǎn)量高、熱量容易調(diào)整、溫度適宜、作業(yè)性

能良好。臺(tái)車式隧道爐主要用于不適合用輸送帶輸送的在爐中容易歪倒的玻璃器皿，以及小型的、面積大而平的、高的、種類多數(shù)量少的玻璃品。例如：把很小的平整的玻璃制品分成二層、三層放在臺(tái)車上，一次就可完成燒制。同時(shí)也可燒制無(wú)法放進(jìn)其它爐中的高大的玻璃制品。這種燒制爐在操作上雖然多少有些不便，但對(duì)于燒制數(shù)量多、體積小的玻璃品其效率比輸送帶隧道爐能提高一倍。從這種意義上說(shuō)是一種方便的、應(yīng)用范圍很廣的燒制爐。

各種單爐主要用于燒制試驗(yàn)用的小口徑物品以及只生產(chǎn)一個(gè)的工藝玻璃品。燒制溫度約520～600℃，當(dāng)彩釉中的有機(jī)烴化合物被完全燒盡后，釉料就開始顯色，玻璃質(zhì)就熔在玻璃面上。這時(shí)，如急速加熱，在熱力沖擊下玻璃品會(huì)發(fā)生破裂；冷卻太快，玻璃品也會(huì)發(fā)生歪斜和破裂。因此，在使玻璃品不至于破裂的范圍內(nèi)，可慢慢升高溫度，達(dá)到爐中最高溫度后，再慢慢地降低溫度。由于500～600℃之間是最容易發(fā)生歪斜的溫度帶，所以必須根據(jù)玻璃品的厚度、重量等情況調(diào)整速度。通過(guò)燒制隧道的時(shí)間，根據(jù)爐的構(gòu)造和玻璃品的重量而應(yīng)有所不同，但大體上需要90分鐘左右。

金色和白金色的粘著力較差，所以最好控制在不至歪斜或產(chǎn)生裂紋的高溫下完成燒制，但是當(dāng)與其它彩釉一起燒制時(shí)，特別是在混合色的情況下，較弱的釉料容易失去顏色而變淡，色調(diào)易發(fā)生變化，因此這時(shí)要特別注意溫度控制 。

燒制用熱化釉料印刷的玻璃制品時(shí)，由于介質(zhì)和有機(jī)化合物的燃燒而會(huì)產(chǎn)生煤氣，產(chǎn)生各種不良影響，所以加強(qiáng)爐子的排氣是非常必要的。如果長(zhǎng)時(shí)間燒制，煤氣和油煙會(huì)粘在爐襯上，給下面的燒制帶來(lái)不良影響。如連續(xù)燒制，色彩會(huì)發(fā)生變色，失去光澤，金色變成黑色等，克服的方法是：在輸送帶上放置制品時(shí)至少要隔開3米的距離，且溫度不能降低。另外，向輸送帶上擺放制品時(shí)，如果空隙不均一，則會(huì)發(fā)生顏色的差異和其它種種障礙，因此，在可能的情況下，最理想的還是把制品放在熱化釉料的專用爐中進(jìn)行燒制為直。

關(guān)于燒制溫度，各個(gè)爐都應(yīng)有各自的溫度標(biāo)準(zhǔn)，即使是設(shè)計(jì)上完全相同的爐，由于其電阻的插入位置、爐內(nèi)凸出部的長(zhǎng)度的差別，其溫度也會(huì)相差30～50℃左右。

玻璃印刷機(jī)械

目前，玻璃器具用的絲印機(jī)主要是改良型的半自動(dòng)機(jī)和全自動(dòng)機(jī)。全自動(dòng)印刷機(jī)自動(dòng)控制程度較高，適合于印刷像飲料瓶這樣的單一生產(chǎn)的玻璃制品。

半自動(dòng)印刷機(jī)工作效率較低，但是上版和附件的更換都非常簡(jiǎn)單，其精度也比全自動(dòng)機(jī)要優(yōu)良得多，所以仍被廣泛使用。

手動(dòng)印刷機(jī)從復(fù)雜的機(jī)器到簡(jiǎn)單的機(jī)架，種類多種多樣。這些具有多種性能的機(jī)械，與使用者的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)相配合，能進(jìn)行精美的印刷，操作簡(jiǎn)單，多用于種類多、數(shù)量少的玻璃品的印刷。

結(jié)語(yǔ)：日常生活的玻璃產(chǎn)品很多，有些印刷精美的玻璃用于建材、室內(nèi)家具、家用電器的各種屏。本文著重從絲網(wǎng)印刷工藝入手，介紹玻璃絲網(wǎng)印刷的生產(chǎn)工藝、玻璃絲網(wǎng)印刷油墨和玻璃絲網(wǎng)印刷機(jī)械，為系統(tǒng)的了解絲網(wǎng)印刷提供依據(jù)。

*課題項(xiàng)目: 天津市高等職業(yè)技術(shù)教育研究會(huì)2015年度課題+基于知識(shí)發(fā)現(xiàn)的包裝技術(shù)與設(shè)計(jì)專業(yè)資源獲取與合法利用研究+XV455

（作者單位 天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ）

10.19436/j.cnki.1007-2160.2016.11.01