陶瓷感光制版工艺探讨

朱建华　姚建华　黄云景　李敏 上海洁润丝新材料股份有限公司

原载: 上海印染新技术交流研讨会论文集（2009年度）；267-269

稿件来源：sh9-267

前言

陶瓷墙地砖印刷是上世纪90年代发展起来的产品，它集天然大理石的丰富装饰效果，其五彩缤纷的色彩和精美纷呈的图案，主要是通过丝网印刷工艺实现的。

陶瓷丝网印刷制版工艺，尤其是陶瓷直接丝网印刷制版工艺，是目前建筑陶瓷行业的主要印刷制版手段之一。与纺织品丝网印花制版相比，两者工艺基本上是一样的。但所用的基材和印料是不同，其印刷的工艺要求也不同，对感光胶的适用性也有很大区别。

陶瓷直接丝网制版虽有十年左右历史，但还属较新的工艺，从目前使用工艺和设备设施上的来看，还不足以形成标准化的操作。本文对陶瓷感光制版工艺进行探讨，抛砖引玉，供大家借鉴。

一、丝网印刷用陶瓷材料应用特征

陶瓷材料主要由粘土、硅石、石灰石等矿物质原料组成，经过1000—1300℃的温度烧制而成。陶瓷所做的制品以工艺品、日用品和建筑类材料为主体，作为直接丝网制版印刷的陶瓷材料以墙面砖、地砖材料占主导地位，属建筑类装饰工艺。

陶瓷墙面砖、地砖的直接丝网印刷，是以简单的色块和单色的网点印刷为主。色块花形可套印，但还未涉及到有层次花形的套印，这是因为陶瓷印刷油墨与素砖坯之间不稳定的结合及工艺上还难以控制造成的，而且，目前陶瓷丝网印刷机械还达不到很高的套印精度。

二、丝网印刷用陶瓷油墨应用特性

陶瓷直接丝网印刷油墨，是一种具有适当粘度，又能稳定存放的流体状物质，它的质量对陶瓷印刷品具有很大影响。

陶瓷丝网印刷油墨可分为两类：一类是冷印油墨，它是由着色料(金属氧化物)、助溶剂和适量连结料轧研后组成，属溶剂型油墨，适用于精度细、套色少印刷，一般情况下釉上、釉中印刷，选用冷印油墨。另一类是热印油墨是由陶瓷颜料、贵金属制剂和热塑性树脂配制而成。树脂中的主要原料为丙烯酸酯类和蜡类物质，不含游离单体，软化度低，一般在50℃左右油墨有良好的流动性，干燥速度快，适用于多套色印刷，一般情况下釉下印刷，选用热印油墨。

陶瓷丝网印刷油墨的物理特性：具有适当的粘度；有良好的流动性；恰当的颗粒度。化学特性：有金属氧化物，对感光制版具有腐蚀性。冷印油墨是溶剂性油墨，选用感光胶时，要考虑到耐溶剂和耐氧化性。热印油墨不含溶剂，选用感光胶时，要考虑耐抗性和耐氧化性。

三、陶瓷丝网制版用感光胶产品

1.陶瓷感光胶产品的性能

这里介绍的是上海洁润丝公司的陶瓷感光胶产品各种理化性能，见表(1)

表(1) ZD800系列感光胶产品性能

性能		自制	标准HFF
外观		半透明乳液，具有蓝光
PH		7	7
固含量/%		42.13	40
游离甲醛		<75ppm	>120ppm
摩擦牢度	干摩	3/4	3
	湿摩	3/4	3/4
手感		4	4+

表(1)中的感光胶产品，可分为二种类型：一种类型为：单组份感光胶 (ZD800)，属感光树脂型，直接使用，显影性好，解像性高，耐印牢度良好，可做预制版。

另一种类型为： 双组份感光胶 (ZD801.802.803)，属重氮型，需配制后使用，易显影，解像性高，耐印牢度良好。

2.固化剂:JF205固化剂；无色、无味透明水溶液，具有良好的固化作用，不影响感光胶的物化性能。

3.绷网胶:JF208-1A绷网胶：橡胶型，快速干燥，耐60℃的高温，耐化学品腐蚀，粘接强度高，适用铝合金、铁框粘接。

四、陶瓷丝网版制作工艺

丝网印刷制版工艺在陶瓷墙地砖生产中的应用，与纺织印染丝网制版工艺相比，基本相同，只是在制版后印刷工序时有区别。其操作工艺流程可参见表(2)

表(2) 陶瓷丝网制版工艺流程

1.丝网选择

目前陶瓷丝网制版，都选用合成纤维制成的丝网，材料有尼龙和涤纶两种，首选要了解它们的特性再选择使用。见表(3)

表(3) 尼龙和涤纶丝网特性

品名	抗张强度	油墨通过性	耐酸性	耐碱性	耐温性	耐磨性	抗静电性
尼龙	较大	好	较差	优	中	优	良
涤纶	大	较好	优	中	良	优	中

通过两者的特性对比，在油墨通过性，耐碱性，抗静电性方面尼龙网要优于涤纶网。在抗张强度，耐酸性，耐温性方面涤纶网要优于尼龙网，可根据实际生产需要选择使用。

陶瓷丝网制版的目数选择，一般为80-160目。低目数采用双丝网，高目数采用单丝网。

2、绷网、洗网

绷网是制版上的一项粘接技术。采用机械绷网，将丝网紧绷在网框上，丝网的经纬线要平衡，用张力仪测定丝网张力，达到规定要求后，建议用JF208-1A绷网胶直接涂于丝网与铝合金框接触面，一次成型。JF208-1A绷网胶粘接强度和抗剥离强度高，耐温性高、可耐60℃温度。

也可采用缩醛型绷网胶，但有两个方面显示工艺缺陷，(1)需预涂2-3遍干燥，然后与丝网粘接时要用酮类或醇类溶剂活化粘接，工艺繁，时间长。(2)软化点低，在承受50℃以上温度焙烘时，粘接面会发生软化现象，造成丝网松懈。

在印刷中，除网版与砖坯距离要控制适当外，丝网的张力显然很重要。从理论上讲，当刮板刮印时，张力太大、绷网太紧，会影响到丝网反弹张力的速度，丝网离开砖坯表面的速度加快，油墨渗入到坯体的量就会相对减少，使图案颜色变浅。张力太小、绷网太松，丝网反弹张力慢，离开砖坯表面的速度变慢，油墨渗入到坯体量就会相对增大，造成图像边缘模糊，同时依附在丝网上的油墨集聚，溶剂挥发，引起网孔堵塞。这些因素都会影响到印花的效果。

洗网：采用织物洗涤剂，在洗涤中加入少量的纯碱，对擦洗丝网版上的油脂和污渍起着增强去污能力。同时能使丝网达到较好的脱脂效果，改善它的润湿性和粘着性，增强感光胶与丝网的结合力，避免上胶后出现斑点和砂眼现象。

3.配胶、涂布、干燥

在黄色慢射光下配制感光胶，避免紫外线降低光敏胶液的感光度，引起光交联，

陶瓷用感光胶配制：

光敏剂 (JF204) 4 g

净水 80 ml(加水量可根据胶液粘度和网目数高低调整)

乳 胶 (ZD801) 1 kg

将光敏剂放入净水中搅至溶解，过滤后置入乳胶中顺时搅匀。搅拌时因空气流动会产生气泡，自然静止，使空气从胶体的底部上移至表面消泡。光敏胶液在温度15℃避光存放2周，大于15℃时存放时间将缩短。

涂布：涂布用不锈钢刮斗或铝合金刮斗，在刮斗内倒入2/3光敏胶液，在网版的承印面上呈一定角度匀速刮涂1-2次，在刮印面匀速刮涂1次。刮涂次数，可根据图案花型及印刷基材的要求来确定。一般来说陶瓷素坯体表面粗糙，感光胶宜涂厚一些，表面也会光泽些。涂布的厚薄，要考虑到网目数、花型精度、清晰度、油墨的透过量等因素。

做厚膜制版时，使用SL406双组份厚膜感光胶，较高的固含量，较高的粘度。制版时可以干对干重复2-3次涂布，使网版达到50-500um的厚膜网版，印刷时产生立体感效应。

干燥：光敏胶膜干燥要控制温度，在35-40℃带循环风的干燥箱内20-30min。

当干燥温度超过50℃以上，光敏胶层会发生热交联反应，这反应主要是在高温的作用下，使胶层固化，胶层的溶解性变得越来越小，显影变得困难，影响了图案解像性。干燥时，网版承印面朝下平放，有利于液态胶液填满网孔；干燥后，胶膜显得均匀。感光胶在液态时，胶层感光度低，完全干燥后才能达到所需要的感光度，所以网版要充分干燥，并在短时间内曝光。

4.曝光

曝光可采用菲林片制版和喷墨制版。

感光胶曝光体系的主体部份是感光性和光源，它的曝光时间涉及到敏化度问题。重氮树脂型感光胶，波长在350-420mu，峰值在380mu近紫外光波段。一般认为，在这个波段区域的光化学作用即引发游离基的作用最强。相匹配的曝光光源有紫外晒版灯和高压汞灯。

紫外晒版灯又称黑光灯，光源波长在330—390mu，峰值在360mu。其功率在40W，合适的曝光距离在8-10cm。紫外光晒版灯价格便宜，耗电量小，是比较合适的曝光光源。

高压汞灯所发出的光波吸收峰较多， 最高的峰值在365mu，在近紫外范围。其功率在1000-2000W，作为高功率的光源，也是比较合适的曝光光源。

曝光敏化度，过量的曝光会使感光胶过度敏化，使胶层产生硬化，未感光区域膨胀性变差，造成花型不易显现。曝光量不足会使感光胶敏化度不够，感光区域胶层固化不足，造成砂眼、锯齿、严重时脱膜。曝光时间参考表(4)：

表(4)　曝光时间参考表

光源	功率(w)	距离(cm)	感光时间(s)
紫外晒版灯	40	8/10	60/90
金属卤素灯	2000	100/150	80/120

由于曝光时间受感光机种类、光源、功率、距离、胶膜厚度、丝网目数、光敏剂用量等因素影响，准确的曝光时间试验后再确定。紫外光源对人的皮肤和眼睛有害处，应避光操作。

5.显影、干燥、修版

把曝光后网版浸入20-30℃ 左右水槽里1-2min， 或用水管将网版正、反两面反复淋洗。末曝光部分吸收水分后膨胀，网版上有明显花纹图案呈现，用稍有压力的水呈喷雾状在承印面冲洗至图纹轮廓清晰，在刮印面用无压力水将残留浆水淋洗于净，网版显示出了良好的解像性。除去网孔内的水分后，放在低温烘箱内干燥。冷却后，可用剩余感光胶或树脂进行修版。

修版：选用耐水性的聚氨酯、丙烯酸酯、过氯乙烯等树脂对网版四周空隙处进行涂刮封边。

6、二次曝光与固化

修正后的网版要进行二次曝光，使尚未完全达到曝光量的网版进一步敏化交联。可在太阳光下或感光机上曝光，目测胶层呈原胶的颜色为好，这是提高网版牢度的一个很重要过程。如果曝光后网版浸入固化剂中，未经过二次曝光，这样会影响网版的耐印牢度。

固化，用固化剂溶液涂于承印面和刮印面，除去网孔中残留溶液，40℃干燥1小时或自然干燥4小时。固化剂是酸性水溶液，它对感光胶层有良好的坚膜作用，能提高胶层耐水、耐氧化和耐磨性。固化后的网版与陶瓷釉料不会发生不良反应。

五、结束语

虽然陶瓷墙面砖的丝网印刷制版是一个较新的课题，但近年来发展很快。要正确地、系统地了解陶瓷丝网制版工艺，不仅要对绷网、涂布、干燥、曝光、二次曝光、固化等生产工序熟悉掌握；要对设备、陶瓷油墨、感光胶种类等基材熟悉了解；也要对清晰度、解像性、耐印率等工艺机理方面学习了解。这样，陶瓷丝网印刷技术进步将更显著。

参考文献：

现代丝网印刷应用实例集锦,北京：印刷工业出版社,2003年3月。