第五节　玻璃的丝网印刷

　　玻璃丝网印刷，就是利用丝网印版，使用玻璃釉料，在玻璃制品上进行装饰性印刷。玻璃釉料也称玻璃油墨、玻璃印料，它是由着色料、连结料混合搅拌而成的糊状印料。着色料由无机颜料、低熔点助熔剂（铅玻璃粉）组成；连结料在玻璃丝印行业中俗称为利板油。印刷后的玻璃制品，要放火炉中，以520～600℃的温度进行烧制，印刷到玻璃表面上的釉料才能固结在玻璃上，形成绚丽多彩的装饰图案。
　　如果将丝印与其它加工方法并用的话，会得到更理想的效果。例如利用抛光、雕刻、腐蚀等方法在印刷前或印刷后对玻璃表面进行加工处理，能够加倍地提高印刷效果。
　　一、制版
　　玻璃印刷用的丝网印版与一般的丝网印版完全一样。
　　玻璃丝印版一般选用不锈钢、天然或合成纤维丝网制作，具体使用哪一种材料要根据印刷目的来决定。当玻璃面要印金、银色时，应使用合成纤维丝网，并且要尽量薄一些，这样印刷质量才会提高。如果在印金色时使用不锈钢丝网的话，不锈钢与金墨会发生化学反应，产生多种故障。
　　如果印刷高级品及高精度的玻璃制品，一般使用300～360目的尼龙丝网。这种合成纤维丝网可用于红外线热印色釉印刷。这种印刷对数量少、品种多的承印物是非常经济的，所以被广泛使用。
　　不锈钢丝网对热印色釉有良好的适性，它适用于单一品种、大批量的印刷，一般所使用的不锈钢丝网为165～200目。
　　玻璃印刷通常使用厚膜印板，只是在印金色时尽量使用薄膜印版。
　　二、玻璃釉料
　　玻璃釉料如前所述，是由着色剂和低熔点玻璃粉末状的助熔剂混合后，再与刮板油搅拌成糊状而制成的。
　　1．着色剂。着色剂至少要在500℃的温度下，在助熔剂的参加下被烧制，所以，着色剂不应是低温分解物，并应是与助熔剂不易发生化学反应的物质。现在一般通用的着色剂大致有以下几种。
　　绿色：氧化铬，或在助熔剂中溶入氧化铜，得到绿色助溶剂。
　　蓝色：钻蓝或者在助熔剂中溶入氧化钻，得到钴蓝色助熔剂。
　　黄色：铀盐、硫化钢等。
　　褐色：氧化铁、锰盐等。
　　红色：银红。
　　黑色：混合铬酸铁或钻盐和锰盐，或者用氧化铱。
　　白色：氧化锡、骨灰、氧化锆、高锰土等。
　　2．助熔剂。助熔剂中的玻璃粉一般是在低温下耐水性良好的氧化铅和棚酸系的玻璃。把具有上述性质的原料放入祖涡中熔化，然后使其流入水中，形成玻璃碎片。这些玻璃碎片叫玻璃料，在玻璃料中混入着色剂研成粉末后制成印花釉。
　　助熔剂的性能最重要的是熔于被印玻璃的温度和热膨胀的系数。如果助熔剂的膨胀系数与被印玻璃差距不大时还可以，与被印玻璃差距很大的话，烧制后就会发生剥离。助熔剂成分的增减与半熔融温度及膨胀系数的关系如表4－28所示。
　　表4－28 助熔剂成分的增减与半熔融温度、线膨胀系数的关系

氧化铅玻璃用量（％）	硼酸玻璃用量（％）	半熔融温度（℃）	线膨胀系数 （×10－7）	状态
90	10	340	116	黄色稍透明
80	20	400	90	黄色稍透明
70	30	460	75	黄色稍透明
60	40	520	65	黄色稍透明
50	50	560	58	黄色稍透明
40	60	570	65	透明稍差
30	70	560	75	耐水性稍差
20	80	520	90	耐水性稍差

　　注：半熔融是指助熔剂的微粒随温度的上升而发生软化，并开始在颗粒间发生粘连，全体呈德状的温度，实际烧制时温度要比它高。
　　玻璃彩釉的助熔剂的组成，实际上并不只是两种成分，为了提高性能，还放入了二氧化硅（SiO2）、氧化锌（ZnO）、氧化铝（Al2O3）、氧化锂（Li2O），加入这些物质后，会提高膨胀系数。普通玻璃（钠玻璃）的膨胀系数大约为95～105×10－7。
　　下面将典型的助熔剂的成分列出，以供参考：
　　19．82％ SiO2 2．13％ As2O3 0．46％ MgO
　　62．10％　 PbO　　　　0． 27％　　CaO 　　　　1． 83％　　K2O
　　10．75％ B2O3 1．63％ Al2O3 1．76％ Na2O
　　在助熔剂中混入着色剂进行烧制的时候，为使其色彩鲜明，应加入一些白颜色，这是由于大部分玻璃是透明的，而彩釉一经烧制熔化成的玻璃也呈透明状。
　　用镉红或黄色做着色剂时，必须在助熔剂中加入少量的氧化搞。
　　3．刮板油。因为玻璃釉料是粉状的，所以要混入刮板油使其成为糊状彩釉才可印制。为使印刷容易进行，同时为了印刷后不出现线条紊乱的现象，必须尽量少使用到板油。到板油在印刷后的玻璃器皿火炉烧制之前要挥发掉一部分，另一部分在达到烧制的温度之前应完全挥发掉。
　　4．玻璃彩釉。彩釉依烧制温度可分高温、中温、低温三种。日本的产品中，高温为600℃，中温为580℃，低温为550℃。进口的玻璃彩釉，高温600℃，中温为560℃，低温为520℃。
　　低温彩釉用于薄质玻璃器皿和必须在低温下烧制的玻璃，中温彩釉广泛地应用在大玻璃杯、餐具、化妆瓶及其它一般玻璃印刷上，它比低温彩釉的耐药品性强。高温彩釉具有更强的耐酸、耐碱、耐硫化氢的性能，所以最适合于印刷饮料用瓶。从常识上说，越是高温彩釉它的含铅成分就应越少，但实际上有些中温彩釉比高温彩釉含铅成分还要少。在公害问题日益严重的今天，印刷时必须选用质量优良的彩釉。
　　其它的玻璃釉料还有粉状釉料、糊状釉料、热化釉料、金（白金）光泽釉料、磁漆光泽釉料、透明釉料、消光釉料等多种。使用粉状釉料时可以将其变成糊状，用于吹喷印刷。湖状釉料若长期保存就会沉淀、固化而不能使用，粉状釉料可以克服这一缺点。由于粉状釉料的用量和色调能自由地调节，所以可避免浪费，对于用量少的彩釉和制造厂不生产的中间色也能非常方便地调制出来。
　　热化釉料在常温下是蜡状的固体，加热到75～85℃后就成为糊状，并能在印刷的同时立即固化，即使进行2色、3色的套印也不需要干燥时间，印刷效率高，印刷面也很漂亮，能印出精美的细线。因为，热化釉料是一边加热熔化一边进行印刷的。在实际操作中，是先将它放入别的容器中，在75℃的温度下将其熔化，再把它注入版框中，一边加热到80℃，一边进行印刷。这种加热，一般是使用可谓变压器将电压降低，然后将电流通到不锈钢的丝网上进行加热，这就需要丝网印版具有好的绝缘性能。除此之外，还有红外线加热法和热风吹送加热法。这些方法操作简单，也可以用于合成纤维丝网，特别是印刷量小的时候，更具优点。 使用这种热化釉料时，必须特别注意湿度及加热时的排气。 磁漆光泽釉料又称结冰磁漆，它在画面上能产生像冰块一样的效果。这种彩釉是细小的颗粒，烧制温度分为540℃和560℃两种。用这种彩釉在玻璃上印刷图案时，经过十分钟左右后在彩釉还未完全干燥的情况下摇动彩釉，使其震动，使多余的颜料完全落下，只留下图案部分的颜料。然后放火炉中烧制，应注意在放火炉中烧制之前，绝对不要触摸印刷部分，如果触摸会造成伤痕，无法再修复。另外，如果烧制温度过高的话，结冰体会成为很大的固体。因为温度过低，颜料就会脱落，所以要特别加强温度管理。
　　玻璃彩釉在不使用的时候，要把它们保存在密闭容器中，必须防止污物、水分、污浊空气的混入。
　　三、玻璃丝网印刷机
　　印刷玻璃器具用的印刷机有国产和进口的两种，各有优缺点，可根据用途选择合适的机种。
　　现在主要使用的机械是改良型半自动机和全自动机。全自动印刷机有多色套印用途，装有由光电管控制的自动停止装置。全自动机非常适合于印刷像饮料瓶这样的单一生产的玻璃制品。
　　半自动印刷机在工作效率方面，虽说比不上全自动机，但是上版和附件的更换都非常简单，其精度也比现在的全自动机要优良得多，所以现在仍被广泛使用着。
　　手动印刷机从相当复杂的机器到简单的机架，其种类多种多样。这些具有多种性能的机械，与使用者的经验和技术相配合，能进行精美的印刷上，操作简单，多用于种类多、数量少的玻璃品的印刷。
　　四、烧制
　　烧制的热源是电力、煤气、重油等，其中效果最好的是电热，用于玻璃杯、餐具、化妆瓶等高级品的印刷。另外金色和白金色的特制印刷也少不了电热，但是它的成本比重油和煤气要高一些。
　　重油的成本比电要低，热量也高，适于烧制饮料瓶或重量大的单一性产品。煤气主要用于无法使用电和重油烧制的玻璃制品。使用电力以外的热源时，必须利用火焰炉。
　　烧制炉的型式，除有输送带隧道型和台车隧道型以外，还有方炉、圆炉等单室类型，各具有不同的特征。
　　输送带隧道型烧制炉效率高、产量高、热量容易调整、温度适宜、作业性能良好。
　　台车式隧道炉主要用于不适合用输送带输送的在炉中容易歪倒的玻璃器皿，以及小型的、面积大而平的、高的、种类多数量少的玻璃品，例如：把很小的平整的玻璃制品分成二层、三层放在台车上，一次就可完成烧制。同时也可烧制无法放进其它炉中的高大的玻璃制品。这种烧制炉在操作上虽然多少有些不便，但对于烧制数量多、体积小的玻璃品其效率比输送带隧道炉能提高一倍。从这种意义上说是一种方便的、应用范围很广的烧制炉。
　　各种单炉主要用于烧制试验用的小口径物品以及只生产一个的工艺玻璃品。
　　烧制温度约520～600℃，当彩釉中的有机烃化合物被完全烧尽后，釉料就开始显色，玻璃质就熔在玻璃面上。这时，如急速加热，在热力冲击下玻璃品会发生破裂；冷却太快，玻璃品也会发生歪斜和破裂。因此，在使玻璃品不致于破裂的范围内，可慢慢升高温度，达到炉中最高温度后，再慢慢地降低温度。由于500～600℃之间是最容易发生歪斜的温度带，所以必须根据玻璃品的厚度、重量等情况调整速度。通过烧制隧道的时间，根据炉的构造和玻璃品的重量而应有所不同，但大体上需要90分钟左右。
　　金色和白金色的粘着力较差，所以最好控制在不至歪斜或产生裂纹的高温下完成烧制，但是当与其它彩釉一起烧制时，特别是在混合色的情况下，较弱的釉料容易失去颜色而变淡，色调易发生变化，因此这时要特别注意温度控制。
　　烧制用热化釉料印刷的玻璃制品时，由于介质和有机化合物的燃烧而会产生煤气，产生各种不良影响，所以加强炉子的排气是非常必要的。如果长时间烧制，煤气和油烟会粘在炉衬上，给下面的烧制带来不良影响。如连续烧制，色彩会发生变色，失去光泽，金色变成黑色等，克服的方法是：在输送带上放置制品时至少要隔开3米的距离，且温度不能降低。另外，向输送带上摆放制品时，如果空隙不均一，则会发生颜色的差异和其它种种障碍，因此，在可能的情况下，最理想的还是把制品放在热化釉料的专用炉中进行烧制为直。
　　关于烧制温度，众说不一。各个炉都应有各自的温度标准，即使是设计上完全相同的炉，由于其电阻的插入位置、炉内凸出部的长度的差别，其温度也会相差30～50℃左右。由于炉的设计、热量、速度的不同，虽然烧制同样的玻璃品，A炉可能是500℃，B炉就可能是600℃。所以，重要的不是注意别人的温度，而是掌握好自己使用的炉子的温度标准。
　　五、玻璃丝印的注意事项
　　关于玻璃印刷应注意的事项列举如下：
　　①印刷前要擦掉玻璃面上的水分、油分和污物。
　　②金色和白金色在向重要的玻璃制品上印刷前，必须对制品进行酸洗处理。
　　③由于硫化氢的原因而使成品的颜色发生变化时可用布沾上草酸溶液进行擦拭即可修正。
　　④变色严重的时候，可用480℃以上的温度重新烧制即可恢复。
　　⑤雨季（夏季）容易发生变色，所以材料要保存在安全的地方。
　　⑥为防止铅中毒，必须设有良好的排气设备。
　　⑦工作时严禁吸烟与饮食。
　　⑧饭前必须洗手、漱口。
　　⑨不能用手直接接触彩釉。
　　新彩釉必须经过铅毒试验，呈阳性反应的不能使用。
　　六、铅毒试验
　　近年来，公害一天比一天严重，因铅、锡等重金属而中毒是非常严重的问题。玻璃印刷为了防止公害，要尽可能地使用含铅量少的彩釉，同时必须安装排气装置。
　　如果印刷后的玻璃餐具查出含铅，这不仅对使用者产生不良影响，也对生产者的信誉产生影响，所以事前要对彩釉进行充分的铅毒试验，必须使其达到使用的指标。
　　把烧制后的玻璃杯，用水认真地清洗后作为试样，然后在烧杯中放入加热到50℃的蒸馏水1000毫升，把试样放在烧杯中，保持50℃的温度，并不停地搅动30分钟后，取出试样，再把蒸馏水作试验液。
　　将试验液10毫升放入试管中，加入醋酸3毫升及2滴5％的铬酸钾溶液，放置30分钟。如果这时液体呈现混浊的黄色或发生沉淀，那么就是阳性反应，是不合格的。

[时间：2001-05-14  作者：郑德海　郑军明　沈　  来源：《丝网印刷工艺》·玻璃的丝网印刷]