第六章 凹版印刷、柔性版印刷和丝网印刷的油墨转移

第三节 丝网印刷的油墨转移

　　丝网印刷属于孔版印刷，它与平版印刷、凸版印刷、凹版印刷一直被称为四大印刷方法。

　　丝网印刷适应性非常广泛，不仅适合一般的纸张印刷，而且适合于印刷玻璃、陶瓷、织物、金属等。通常人们按照承印物的不同将丝网印刷划分为纸张类印刷、塑料类印刷、陶瓷类印刷、玻璃类印刷、金属类印刷、纺织类印刷等几大类。尽管各类丝网印刷因承印物质地不同，各有其独自的特殊性，但油墨转移的原理是相同的，即将丝织物、合成纤维织物或金属丝网绷在网框上，采用手工刻漆膜或利用感光材料通过光化学方法制成丝网印版。印刷时通过刮板的挤压，使油墨从图文部分的网孔漏印到承印物上，完成油墨的转移。

一、丝网

　　丝网是丝网印刷的基础，丝网的材质、厚度、开口度、开口率等对丝网印刷的油墨转移都有很大影响，根据印刷品的要求，选择合适的丝网，是获得高质量印刷产品的首要问题。

　　1．丝网的种类。丝网印刷用的丝网有蚕丝丝网、尼龙丝网、涤纶丝网和不锈钢丝网等。

　　蚕丝丝网也叫绢网，由天然蚕丝编织而成。绳网耐水性强，具有一定的吸湿性，易于绷网操作，和感光胶的结合性好。但是，耐磨性和耐化学性差，容易老化发脆，绷网时很难达到较高的张力，成本也较高，故现在用量较少，大部分已被合成纤维取代。 尼龙丝网也叫锦纶丝网，是尼龙单丝编织品。尼龙丝网具有很高的强度，耐磨性、耐化学药品性、耐水性、弹性都比较好。由于丝径均匀，表面光滑，故油墨的通过性也极好。但绷网后一段时间内，因应力松弛，绷网张力下降，印版精度下降，所以不适宜印刷尺寸精度要求很高的印刷品。

　　涤纶丝网，也叫聚酯丝网。涤纶丝网具有耐溶剂、耐高温、耐水、耐化学药品等优点，而且拉伸性小、物理性能稳定。和尼龙丝网相比，不足之处是耐磨性差，适合于印刷尺寸精度高的印刷品。

　　不锈钢丝网，由不锈钢材料制作而成。不锈钢丝网耐磨性好、强度高、拉伸性小，丝径精细，油墨的透过率高，尺寸精度稳定，不足之处是弹性较差，价格较贵。

　　编织丝网的丝有单股（不锈钢网）、双股和多股（绢网）等。由单股丝编织的丝网表面没有毛刺，具有优良的油墨通过性能。由多股丝编织的丝网质地柔软，但因丝径较粗，对丝网厚薄影响较大，和单股丝网相比强度较低，透墨性较差一些。

　　丝网的编织形式有如图6－24所示的平纹织、斜纹织、拧织、纱罗织等几种。

　　2．丝网的目数、开口度和开口率。每平方厘米丝网所具有的网孔数目，叫做丝网的目数，也可以用每平方英寸的网孔数目来表示。通常丝网是由等径横线和竖线交织形成网孔，因而丝网的目数表示了丝与丝之间的疏密程度。目数愈高丝网愈密，网孔愈小，油墨通过的性能也愈差。为了区别于网点线数，丝网目数一般写成根／英寸或根／cm。


图6－24 丝网的编织形式

　　丝网的目数可以用网目尺来测定。常用的网目尺用塑料片制成，如图6－25右图所示。测量时，将丝网放在看版台上，使丝网处于透光的状态下，再将网目尺放在丝网上，在丝网上慢慢地移动网目尺，使网目尺上的线条与网的经线或纬线平行，由于丝网的经线与网目尺的线条产生重叠，在网目尺上形成棱形花纹，如图6－25左图所示，花纹对角所指的网目尺上对应的刻度数字34根／cm，即是所测丝网的目数，即1英寸或1厘米丝网所具有的网孔数目。

　　丝网的开口度用以度量网孔的大小，表示的是网孔的宽度，用网的经纬两线围成的网孔面积的平方根来表示。若横、竖双向的网目一样，如图6－26所示，开口度表示网孔一边的长度。因此，网孔一边长度愈长开口度也愈大。

　　开口度可以用下式计算：

　　O＝A^1/2＝ab^1/2

　　或 O＝Ｌ／Ｍ－ｄ

　　式中O为开口度，单位为微米（μm），A为网孔面积，a、b为网孔相邻两边的宽度，M为丝网目数，d为丝网的线径，L为计量丝网目数的单位长度，采用公制计量单位的为1cm，采用英制计量单位的为1英寸。


图6－25 网目尺


图6－26 丝网的尺寸示意图

　　丝网的开口率，也叫丝网通孔率、有效筛滤面积、网孔面积百分率等，即单位面积的丝网内，网孔面积所占的百分比。根据图6－26所示，开口率可以用下式计算

　　开口率＝ａ·ｄ／Ｃ·Ｄ×１００％＝ａ·ｂ／（ａ＋ｄ）·（ｂ＋ｄ）×１００％

　　或

　　开口率＝（ＯＭ）^２／Ｌ^２

　　式中C·D为丝网面积。

　　在丝网印刷中，再现0.1～0．2mm之间宽度的精细线条，和丝网目数有直接的关系。在选择丝网时，可以根据下式粗略计算出再现最细线条的宽度，该计算公式为

　　K=2d＋a

　　式中K为能够再现最细线条的宽度，d为丝径网的线径，a为网孔的宽度。

　　丝网被绷在网框上后，受到张紧力的作用丝径伸长，表6-9和表6－10中的数据表明丝网的目数愈高，相对张力伸长率愈大。

　　表6－9 尼龙丝网的同目数、张紧力及伸长率

丝网目数（根／英寸）	张紧力（N）	伸长率（％）
300	41．2	7.0～8．5
250	49．0	6．0～7．5
225	49．0	6.0～7.5
200	58.8	5．5～7.0
150	68．6	5．0～6.5

　　表6－10 涤纶丝网的网目数、张紧力及伸长率

丝网目数（根／英寸）	张紧力（N)	伸长率
300	49．0	4．0～5．5
250	49．0	3．5～4．0
225	68.6	3．5～4．0
200	68.6	3．0～3．5

　　丝网在张紧力作用下伸长，导致丝网的丝径变细，则丝网的目数和开口度发生变化。在张力作用下的丝网目数和开口度可按下列公式计算。

　　在张力作用下的丝网目数M′为

　　M′＝M/1＋伸长率

　　在张力作用下的丝网开口度O′为

　　O′＝O×（1＋伸长率）

　　上两式中M和O分别为无张力作用时，丝网的目数和开口度。

　　3．丝网的厚度和过墨量。丝网的厚度指丝网表面与底面之间的距离，一般用mm或μm计算。厚度的数值是在丝网无张紧力作用下测定的，其值的大小取决于丝网的丝径。丝网的过墨量与丝网的厚度有关。

　　在丝网印刷中，转移到承印物表面上的油墨量取决于过墨量的多少。在实际印刷过程中，通过丝网的油墨量受到丝网的材质、性能，油墨的粘度、刮板的硬度、压力、速度，以及印版与承印物的间隙等多种因素的影响，因此没有确定的标准。一般像图6－26所示的那样，假设一个透过体积，它叫做过墨量，以过墨体积计量，计为cm³／m²。

　　丝网的目数、厚度、过墨体积、开口度等技术规格，在丝网印刷技术手册中可以查到。

　　表6－11列出了聚酯单丝丝网TNP（TXX）的技术规格。

　　表6－11 聚酯单丝丝网TNP（TXX）的技术规格

型号	目数（目／英寸2）	厚度（μm）	过墨体积（cm3／ m2）	开口度	开口率（％）	线径（μm）
25	196	80	19	63	23	67
20	175	80	23	78	29	23
18	162×165	105	23	72	22	23
16	148×150	105	28	87	26	28
14	140×138	105	31	100	30	31
12	128×124	120	34	107	28	34
10	110×116	120	43	140	36	43
8	78×83	185	63	185	34	63
6	70	185	76	233	41	76

　　4．丝网印刷对丝网性能的要求。丝网印刷中的制版和印刷工艺要求丝网具有高的抗张强度、低的断裂伸长率和良好的回弹性，以便制作耐高张力、平面性稳定的丝网印版。

　　常用的不锈钢丝网、涤纶丝网和尼龙丝网拉伸率小。强度高的是不锈钢丝网，但回弹性却比涤纶、尼龙丝网差。

　　丝网在制版和印刷中要和多种化学药品、有机溶剂相接触，用于丝网印刷中的丝网必须具有对化学药品的抗蚀力，才能保证制版和印刷质量。涤纶丝网的伸长率比尼龙丝网的伸长率低，耐化学药品的性能也优于尼龙丝网，是制作精细印版的丝网。此外，为了使丝网印版的质量稳定，丝网还应具备软化点高、吸湿率小的性能。

　　丝网有白色、黄色、掳拍色、红色等。若用白色丝网制版，晒版时由白色丝网漫反射的是白光，由于感光材料对紫外线有较大的吸收，使印版出现浮射现象（即晕影）。如果用有色丝网制版，晒版时，有色丝网一方面减少了照射光的漫反射强度，一方面反射的是色光，对感光材料来说是不活性光，则不会在印版上出现晕影。由此可见，丝网的颜色对制版质量有着很大的影响，这一点在印刷精细产品时尤为重要。

二、刮板

　　刮板，在丝网印刷中包括刮墨板、回墨板。刮墨板由橡胶条和夹具两部分组成。油墨在刮墨板挤压力的作用下，漏过丝网印版的网孔，将油墨转移到承印物上。回墨板多用铝或其它金属制成，它的作用是将刮墨板挤压到丝网印版一端的油墨送回刮墨刀工作的起始位置。

　　手工印刷时，回墨也用刮墨板完成。在没有指明的一般情况下，将刮墨板简称为刮板，本教材只讲述刮墨板。刮板在丝网印刷中具有填墨、匀墨、刮墨、压印的作用。

　　1．刮板的材质和性能要求。用于制作刮板的材料一般有天然橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶等。其中，天然橡胶和氯丁橡胶制作的刮板价格低廉、印刷时产生的静电行少，但耐磨性差，多用于手工或极性溶剂的油墨印刷。聚氨酯橡胶制作的利板耐磨性好，具有较高的强度，但对极性溶剂十分敏感。

　　在丝网印刷中，刮板的性能直接影响印刷效果。选择刮板时，要考虑不同的承印物以及承印物的表面形状。

　　丝网印刷中，油墨转移量和图文再现性的好坏与刮板的硬度有关。一般在硬质承印物上印刷时，选用软质刮板；相反，印刷软质承印物时，选用硬质刮板，通过刮板施加压力使印版与承印物接触良好。对平滑度较高的承印物可选用较硬性的刮板。通常刮板的硬度在肖氏硬度60～90度的范围内选择为较好。刮板在刮印过程中会因摩擦而产生热量，使温度升高硬度发生变化，在选择刮板材料时应选择受热不易变形的材料。

　　刮板与丝网印版是直接接触来转移油墨的，每次刮印时都有摩擦，随着摩擦次数的增多，刮板的变形也不断加剧，印刷中油墨的过墨量也随之变化。为了保证稳定的印刷条件，要求刮墨板有良好的耐磨性和一定的机械强度。

　　刮板在使用过程中要接触各类油墨和溶剂，例如乙醇、汽油等。刮板接触了油墨和溶剂后会发生程度不同的变化，常见的是硬度改变、体积膨胀。如果刮板出现膨胀，则刮板边缘的精度下降，印刷时就会漏墨不均匀使墨色深淡不一。一般认为硬度大的橡胶交联密度大，油墨反溶剂分子难以浸入橡胶分子之中，因此膨胀系数小。选择刮板时，在尽量满足印刷质量要求的条件下，可选择硬度较高的橡胶刮板，使刮板的变形降低到最低限度。

　　刮板的厚度一般为6～10mm，宽为50mm。刮板的长度是按照所印图文的尺寸和网框的大小确定的。基本原则是刮板要长于印刷图文画面宽度尺寸，如果刮板长度小于画面宽度，则刮印时就无法保证整个画面都有油墨；刮板过长，不利于印刷，而且造成浪费。理想的刮板是比网版上图文画面尺寸两端各长5cm。

　　刮板刃口的形状有方头、尖头、圆头三种。方头刮板的刃口为90°，横断面为短形，常用于平面承印物的印刷。尖头刮板的刃口有45°、60°、70°等几种，横断面为三角形，通常用于曲面印刷。在油墨粘性、粘度木变的条件下，刮板刃口的角度越小，印迹的清晰度越高，但利板的使用寿命也愈短，故制作锐角刃口的刮板时，应选择硬度较高且耐磨的橡胶材料。圆头刮板的刃口有大圆头和小圆头之分，横断面为圆弧形。小圆头刮板一般用于低粘度油墨印刷精度要求不高的印刷品；大圆头刮板适用在纺织物上印刷大面积的花纹。

　　2.刮板压力与丝网印版的关系。刮板在丝网印刷中要保持一定的压力，使丝网印版与承印物表面呈线接触来完成油墨的转移。若压印力小时，丝网印版接触不到承印物表面，无法实施印刷；压力过大则会使刮板弯曲变形，加剧刮板和丝网印版的磨损，同时导致丝网印版松弛，印刷图像变形。因此，当印刷条件确定之后，正确掌握刮板的压印力，对提高印刷质量是非常重要的。

　　在丝网印刷中，刮板不仅要以一定的角度向丝网印版施加一定的压力而且还要有一定的力使刮板移动。假定刮板在刮印过程中不弯曲，刮板与丝网印版之间的角度，即刮板角度为a，刮板受到推力F的作用，F垂直于刮板的轴线，如图6－27（a）所示，F的水平分力F2为Fsinα，使刮板在网面上移动，F的沿铅垂的分力F1为Fcosα，相当于刮板作用于网面上的压印力。图中的α越大，压印力越小，α越小，压印力就愈大。在实际生产中，刮板在压印时会有一定的弯曲，如图6-27（b）刮板角度为α0，则压印力为Fcosα0。

　　α0的大小与刮板刮印速度有着直接的关系。刮板刮印的速度越快，刮板与丝网印版的磨擦阻力和油墨的粘性增大，刮板的弯曲变形也就越大，而刮板角度则变小，刮板对丝网印版的压力降低，影响了油墨转移量和图像的再现性。简单地说，刮板角度大，漏墨量少。

　　为了防止由α0变化引起的压印力变化，保持印刷的稳定性，有的丝网印刷机上，采用刮板轴线与丝网印版的网面呈90°，而将刮板刃口研磨成α0角度的方法。这样可避免由于刮印速度引起刮板角度的变化，保证油墨供给量的均匀性。但是，确定刮板角度是丝网印刷中比较复杂的问题，在实际印刷中，要根据承印物的形状、特性以及刮板硬度和压力的大小来确定。


图6-27 刮板压印力和刮板角度

　　一般来说平面印刷刮板角度取20°～70°为宜；曲面印刷时刮板角度在30°～65°之间为好。
时尤为重要。

三、丝网印刷工艺参数的确定

　　丝网印刷的应用范围日趋广泛，印刷品的需求量不断增加。但是，影响丝网印刷质量的因素很多，印刷过程的规范化、数据化还没有得到解决。因此，欲得到上乘的印刷质量，确定丝网印刷的工艺参数十分重要。

　　1．阳图片加网线数的确定。丝网印刷使用阳图底片晒版，在彩色原稿分色加网之前，首先要确定加网线数。一般根据印刷品的观现距离、承印物的种类以及印刷品对阶调、颜色再现性的要求来确定。

　　印刷品上的加网线数取决于观视距离。一般情况下，网点越大，观视距离越大。如果加网线数越高，即网点越小，单位面积内网点个数则越多，再现的阶调就愈丰富，而观视距离随之减小。可见，在一定的观视距离内所反映的视觉效果优劣，就成为衡量或评价印刷质量的关键。也就是说，一幅大网点的巨幅广告画挂在远距离的地方来观看，比同样幅面的小网点广告画挂在相同距离的地方观看，其印刷效果要好的多。表612列出了网目调印刷品加网线数与观视距离的对应关系，可供参考。

　　表6－12 加网线数与观视距离的关系

加网线数	线／cm	59	52	39	33	24	20	18	11	10	6
	线／英寸	150	133	100	85	60	50	45	35	25	15
观视距离	最小距离（mm）	279	330	432	508	711	864	965	1245	1727	2870
	最大距离（mm）	1600	2057	2743	4115	5715	11430	23860	45720	68580	37160

　　对于大多数的丝网印刷品，一般的观视距离在457mm之内，阳图底片的加网线数选用33线／cm，印刷品可获得最佳的阶调再现性，如果印刷品的观视距离大于或等于730mm，可选用24线/cm的加网线数制作阳图底片。

　　承印物的材质、形态不同，所选择的加网线数也不同。一般而言，大面积的普通网点印刷，加网线数可为12～14线／cm；网点面积不太大，包括细线条的印刷，加网线数可为20～24线／cm。粗面的纺织品印刷，加网线数可为10～14线／cm；在细面料的纺织品上印刷细线条图案或网点，加网线数可为15～18线／cm。在T恤衫上印刷数字和色块，加网线数可为10～12线／cm；印刷细线图案加网线数可为12～14线/cm；网点叠印图案加网线数可为15～18线／cm。

　　在成型的物体表面印刷高线数的网点，其加网线数可为24～35线／cm。

　　彩色印刷品亮调部分和暗调部分的阶调和颜色，分别依靠网点的并列和叠合得到再现。

　　若阳图底片的加网线数过低，则难以通过改变网点的大小来控制印刷品的阶调和颜色的再现性。

　　如果加网线数过高，单位面积内的数目增多，网点密度不易控制，印刷品的阶调颜色再现性很难稳定。由表6－13可以看出，85线／英寸的加网线数为55线／英寸的1．5倍，而单位面积内网点的数目却是55线／英寸的2．4倍。因此，为了得到阶调颜色再现性好的丝网印刷品，应考虑选择加网线数低、网点大的阳图片。

　　表6－13 加网线数与网点数目的关系

加网线数	线/cm	13	18	22	26	30	33	39	47	52	59
	线／英寸	32	45	55	65	75	85	100	120	133	150
网点数目（网点数／英寸2)		1021	2025	3025	4225	5625	7225	10000	14000	17689	22500

　　2．丝网的选择。在丝网印刷中，因受到丝网本身线径的限制，无法再现极亮和极暗的阶调。如果印刷的最小网点直径小平或等于丝网的线径，这样的网点则印不出来。生产实践表明，无论丝网开口率与丝网线径的关系如何，只要使所能印刷的最小网点直径D与丝网的线径d保持D≥3d的关系，就能印出网点。表6－14列出了丝网线径与丝网目数的关系，利用表中的关系按以下步骤可以确定丝网的目数。首先根据阳图底片的加网线数和亮调／暗调的网点百分比确定印刷的最小网点的直径；再按照D≥3d关系式计算出丝网线径d，最后在表6－14中查出丝网的号数。

　　表6－14 丝网线径与丝网目数的关系

丝网线径d（μm ）	120	100	80	65	56	55	54	48	38	35	33	33	33
丝网目数（线／英寸）	76	83	140	137	156	175	195	230	240	305	330	350	390

　　在丝网印刷中，印刷亮调的网点时，油墨通过网孔时被丝网线径阻隔越少，印刷的网点再现性越好；印刷暗调的网点时，油墨被丝网线径阻隔越多，印刷的网点再现性则越好。为了避免亮调和暗调部位网点的大量丢失，采用20％～80％范围的网点百分比复制彩色印刷品，不应采用≤5％和≥95%的网点百分比。由于上述原因，丝网目数的选择应与加网线数、印刷尺寸、网点直径保持表6－14和表6－15的关系。

　　表6－15 印刷面积、加网线数与丝网目数的关系

印刷尺寸（mm）	加网线数		丝网目数
	线／cm	线／英寸	线／cm	线／荚寸
841×1189	14	35	95	240
594×841	18	45	120	305
420×594	22	55	130	330
297×420	28	70	165	420
210×297	31	86	195	495

　　承印材料和使用的油墨不同，在选用同一目数的丝网时要考虑丝网的级数，即丝网纱线的粗细。目前国内外使用的丝网级数有S－细级，M－中细级，T－中级，HD－粗级，SL－大开口级等多种。表6－16的内容可供选择丝网时参考。

　　表6－16 不同承印材料的丝网选择

承印材料	高分辨力的网点或细线印品	精密套印印品	耐用性长的印品	使用粗金属粉粗油墨
选择丝网	S级或T级染色单股丝网	高张力单股丝网	HD丝网	SL级开口丝网

　　3.绷网工艺参数的确定。绷网工艺参数主要是绷网力的大小和斜同角度。

　　绷网力对丝网印刷有较大的影响。如果绷网力不足或不均匀，会造成套印精度下降，丝网印版使用寿命减短。绷网力的大小取决于丝网的种类、印刷图像的承印材料等。使用聚酯丝网制作精细套印的丝网印版，手工印刷的绷网力约为6N／cm；一般广告、美术装潢印刷的绷网力约为8～16N／cm；电路版印刷的绷网力约为12～18N／cm，绷网力允许的误差为±2N／cm。使用尼龙丝网制作成型物印刷用的丝网印版，平面成型物的印刷绷网力约为6～10N／cm；不规则表面或圆形成型物印刷的绷网力约为0～6N／cm。在实际印刷中如果没有特殊的要求，一般彩色印刷多色套印的印版，绷网力控制在10N／cm左右，各色网版的绷网力保持一致就可以满足套印的精度。

　　彩色印刷品各色版采用不同的网线角度可防止龟纹的发生，绷网时采用如图6－28所示的斜绷网法，倾斜角度α一般不超过15％为好。


图6－28 绷网的方法

　　4．叠印色序的安排。彩色丝网印刷的色序安排主要考虑两个因素，一是印在承印物上的油墨透明度，二是人眼视觉对颜色的敏感程度。大量的印刷实践表明，采用透明性能好的油墨，四色网版的色序按C→Y→M→BK可以得到上乘的颜色再现效果。必须将C放在第一色序，BK放在第四色序，而Y和M版的色序可以互换。

　　5．确定丝网印版与承印物之间的间隙。丝网印版是以丝网为版基的，丝网被绷在网框上处于水平时会出现一定的垂度，在刮板刮印油墨时，垂度值还会增大。为了使承印物在未刮印时不粘油墨，丝网印版、刮板在刮印前和刮印后不能与承印物接触。如果丝网印版在刮印前后始终不离开承印物，就会造成印刷图文的油墨扩展。若是在成型的曲面承印物上印刷，承印物在印刷的同时还要作圆周运动，丝网印版和承印物之间有一定的间隙不会出现印刷图文模糊或线条变形的现象。因此，丝网印版的最低部分必须离开承印物。

　　确定丝网印版和承印物之间间隙量的主要依据是，丝网印版尺寸、绷网张力、丝网印版的中心垂度、承印物的形状、承印物材料的性质、油墨的粘度等。一般油墨吸收能力较低的陶瓷、金属、硬质塑料等承印材料，丝网印版和承印物之间的间隙值要求比较高，而对油墨吸收能力较大的棉布、纸张、丝织品等承印材料，间隙值要求就不那么严格。一般来说，精细的丝网印刷品，丝网印版和承印物间的间隙值约在1～3mm之间；普通印刷品间隙值可为2～6mm；曲面承印物间隙值要小一些；平面的承印物间隙值则大一些。

[时间：2001-07-09  作者：冯瑞乾  来源：《印刷原理及工艺》·第六章 凹版印刷、柔性版印刷和丝网印刷的]