Panoramica sull'adesione dell'inchiostro nella stampa di contenitori di vetro
Il vetro è uno dei materiali di imballaggio più comunemente utilizzati nei cosmetici, insieme ai prodotti in plastica e carta. La stampa su vetreria richiede l'uso di inchiostro con forte adesione al substrato di vetro, garantendo che lo strato di inchiostro stampato non si stacchi o si dissolva durante l'uso quotidiano.
I. Panoramica
1. Definizione
Un metodo di stampa in cui il vetro è il prodotto principale.
2. Substrato
Vari prodotti in vetro e vetreria.
3. Metodo di stampa
Serigrafia (metodo principale).
Motivi:
La superficie del vetro è liscia, dura e fragile; non è possibile applicare una pressione di stampa eccessiva, rendendo la serigrafia-a contatto morbido l'unica opzione adatta.
Il vetro spesso richiede la cottura dopo la stampa, richiedendo un certo spessore dello strato di inchiostro e resistenza al calore, che la serigrafia fornisce al meglio.
Caratteristiche:Utilizzando inchiostri speciali, tecniche di serigrafia appropriate e il necessario trattamento post-stampa (cottura).
II. Materiale del substrato
1. Substrato
Il vetro è un solido amorfo ottenuto riscaldando le materie prime allo stato fuso e quindi raffreddandole. Non esiste una relazione proporzionale fissa tra i suoi componenti chimici costituenti. Le principali materie prime sono ossidi di alcuni elementi, come: SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O, PbO, B₂O₃, P₂O₅, ecc.
Pertanto, la sfida fondamentale nella stampa su vetro è migliorare l’adesione dell’inchiostro alla superficie del vetro. La chiave per ottenere una stampa di alta-qualità sulla vetreria risiede nella corretta selezione degli inchiostri speciali, nell'esecuzione della necessaria post-elaborazione e nell'utilizzo di metodi di serigrafia appropriati.
2. Stampabilità della superficie del vetro
La superficie del vetro è liscia e idrofila, con conseguente scarsa stampabilità. Richiede un trattamento oleofilo per migliorare la stampabilità.
Trattamento pre-stampa:Trattamento oleofilo superficiale → Lipofilicità migliorata → Stampabilità migliorata.
3. Inchiostro da stampa
Per stampare su vetreria, la condizione cruciale è che l'inchiostro utilizzato deve avere una forte adesione al vetro. Inoltre, lo strato di inchiostro sui prodotti in vetro stampato non deve staccarsi o dissolversi durante l'uso quotidiano, il che significa che l'inchiostro deve possedere una buona durabilità chimica e fisica. Pertanto è necessario selezionare inchiostri speciali per la stampa del vetro, noti anche come smalti per vetro o fritte colorate per vetro.
1) Composizione
L'inchiostro per stampa su vetro è anche chiamato fritta colorata. Si ottiene mescolando e macinando un colorante con polvere di fritta di vetro a basso punto di fusione-, quindi miscelandolo accuratamente con un legante (resina sintetica) e solventi organici per formare la fritta colorata. Questo tipo di inchiostro non ha colori intermedi; tutti i colori sono tinte piatte.
Colorante:Il colorante deve essere cotto a temperature di almeno 500 gradi con la partecipazione di un fondente. Pertanto il colorante non deve decomporsi alle basse temperature e deve essere una sostanza che non reagisce facilmente chimicamente con il fondente.
I coloranti comuni includono:
Verde: ossido di cromo o ossido di rame disciolto nel flusso.
Blu: blu cobalto o ossido di cobalto disciolto nel flusso.
Giallo: sali di uranio, solfuro di cadmio.
Marrone: Ossido di ferro, sali di manganese.
Rosso: cromato di piombo, ossido di ferro, solfuro di selenio-cadmio solido (6%-7%).
Nero: cromato di ferro misto o sali di cobalto e manganese o ossido di iridio.
Bianco: ossido di stagno, ossido di zirconio, caolino.
Flusso:Il flusso abbassa il punto di fusione della fritta colorata, permettendole di penetrare nel vetro ammorbidente durante la cottura per una salda adesione. I flussi comunemente usati includono ossido di piombo e ossido di boro (buona resistenza all'acqua a basse temperature), ossido di titanio (resistente agli acidi-), ossido di zirconio (resistente agli alcali-), ecc. Le proprietà più importanti del flusso sono che il suo punto di fusione e il coefficiente di espansione termica dovrebbero essere vicini a quelli del vetro da stampare. Un disallineamento significativo può causare il distacco dopo la cottura.
Legante:Poiché lo smalto per vetro è polveroso, viene mescolato con "olio per spatole" per formare una pasta per la stampa. Per facilitare la stampa ed evitare la sfocatura della linea dopo la stampa, l'uso dell'olio per racle dovrebbe essere ridotto al minimo. Prima che la vetreria stampata entri nel forno per la cottura, parte dell'olio della racla evapora e il resto dovrebbe evaporare completamente prima di raggiungere la temperatura di cottura. Il legante dell'inchiostro è costituito principalmente da resine sintetiche e solventi organici. Il requisito fondamentale per il legante è che possa completare l'evaporazione, la sublimazione e la combustione a basse temperature per evitare residui quando la fritta di vetro si scioglie. In caso contrario, la superficie stampata potrebbe formare bolle e perdere levigatezza.
La preparazione prevede prima la miscelazione uniforme del fondente e del colorante (fondente: 85%-94%, colorante: 6%-15%), quindi l'aggiunta lenta di una quantità adeguata di legante alla miscela e l'agitazione fino ad ottenere una pasta con viscosità adeguata alla stampa.
2) Classificazione
Inchiostro reattivo bi-componente:È costituito da due componenti conservati separatamente miscelati prima dell'uso. Adatto per flaconi per cosmetici.
Fritte colorate per vetro:Classificato in base alla temperatura di cottura:
Fritta a bassa-temperatura(temperatura di cottura ~550 gradi): utilizzato per vetreria sottile e prodotti in vetro con requisiti di qualità di stampa inferiori.
Fritta a temperatura-media(temperatura di cottura ~580 gradi): ampiamente utilizzato per bicchieri, stoviglie, flaconi per cosmetici e stampa generale del vetro. Offre una migliore resistenza chimica rispetto alle fritte-a bassa temperatura.
Fritta ad alta-temperatura(temperatura di cottura ~600 gradi): possiede una maggiore resistenza agli acidi, agli alcali e all'idrogeno solforato, rendendolo più adatto per bottiglie per bevande.
Classificazione per forma:
Fritta di pasta:Può sedimentare e indurirsi in caso di stoccaggio prolungato, diventando inutilizzabile.
Fritta in polvere:Può essere trasformato in pasta per la stampa a spruzzo. Permette la regolazione libera di quantità e tono, evitando sprechi.
Fritta termoplastica:Solido e ceroso a temperatura ambiente, diventa pastoso quando riscaldato a 75–80 gradi e solidifica immediatamente dopo la stampa. Stampato mentre riscaldato e fuso.
Fritta smaltata lucida (glassa Crackle):Produce un effetto craquelé di ghiaccio-sul disegno.
Classificazione per caratteristiche di stampa:
Inchiostro termoplastico:Contiene resine termoplastiche o cere nel legante; solido a temperatura ambiente, riscaldato per ottenere una pasta per la stampa.
Oro, argento liquidi e pasta d'oro:Realizzato aggiungendo vari composti organici metallici al legante dell'inchiostro.
Pigmento lucido smalto:Dopo la stampa su vetro e l'asciugatura all'aria-, il pigmento in eccesso viene rimosso da una forza esterna prima che la fritta sia completamente asciutta.
Fritta iridescente:Inchiostro prodotto aggiungendo pigmenti di vetro contenenti stagno, bismuto, ecc., sostanze organiche a un legante liquido.
3) Requisiti di qualità
① Temperatura di cottura (fusione) adeguata.
② Dopo la cottura, lo strato di smalto dovrebbe avere sufficiente resistenza e insolubilità in acidi, alcali e acqua.
③ La fritta colorata deve avere una viscosità adeguata per facilitare la stampa.
④ Dopo la cottura, la fritta colorata stampata non deve sbucciarsi o formare bolle.
III. Processo di stampa
1. Punti chiave
Conservare l'inchiostro a temperatura ambiente (20-23 gradi) per evitare la sedimentazione.
Regola la viscosità aggiungendo diluente e utilizzando un agitatore a bassa-velocità.
Misurare la viscosità a temperatura standard (21 gradi).
Dopo la diluizione e l'agitazione, lasciare riposare l'inchiostro (sospensione) per 30 minuti per eliminare le bolle generate durante la miscelazione.
Il vetro deve essere pulito, asciutto e alla stessa temperatura della sala stampa.
Stampa sempre sullo stesso lato del vetro (lato stagno o lato non-stagno) per evitare differenze di colore.
Misurare lo spessore della stampa per garantire la coerenza; le variazioni possono causare cambiamenti di colore.
Asciugare immediatamente dopo la stampa per evitare l'adesione della polvere.
Per la sovrastampa, lasciare che il vetro ritorni a temperatura ambiente prima di stampare il secondo colore.
2. Problemi comuni
Scarsa adesione dopo la cottura
Causa: sotto-cottura.
Contromisura: aumentare la temperatura/durata della cottura.
Fori di spillo
Causa: intasamento dello schermo.
Contromisura: aggiungere diluente e passare a un solvente-a asciugatura più lenta.
Causa: contaminazione.
Contromisura: mantenere il vetro pulito.
Bolle
Causa: agitazione senza sedimentazione, cambio di solvente.
Bassa opacità
Causa: strato di stampa sottile.
Contromisura: aumentare lo spessore di stampa.
Causa: contenuto di fritta insufficiente nell'inchiostro.
Contromisura: aggiungere meno diluente.
Causa: Pigmento insufficiente nell'inchiostro.
Contromisura: cambiare inchiostro.
Inchiostro opaco dopo la cottura
Causa: sotto-cottura.
Contromisura: aumentare la temperatura/durata della cottura; passare all'inchiostro a temperatura-di cottura-più bassa.
Cracking
Causa: mancata corrispondenza del coefficiente di dilatazione termica tra vetro e inchiostro.
Contromisura: cambiare inchiostro o vetro.
Cambiamento di colore
Causa: Inchiostro stampato sul lato stagno; diversa composizione del vetro.
Contromisura: stampare sul lato aria; utilizzare vetro di composizione identica.
Causa: Variazione della temperatura di cottura.
Contromisura: mantenere la temperatura costante.
Causa: problema relativo all'atmosfera del forno.
Contromisura: migliorare la ventilazione.
3. Stampa su vetreria
Si riferisce principalmente alla stampa su oggetti di forma cilindrica e conica, principalmente utilizzando macchine serigrafiche a superficie curva. La produzione delle lastre utilizza principalmente metodi diretti e indiretti, spesso utilizzando retini metallici. Per la stampa multi-colore di fascia medio/alta-è preferibile il metodo indiretto. Gli stampini a film spesso vengono generalmente utilizzati per la vetreria, ad eccezione della stampa in oro dove sono preferiti gli stampini sottili.
Substrato:Oggetti di forma cilindrica e conica, utilizzando macchine serigrafiche a superficie curva.
1) Trattamento superficiale del vetro
Il vetro è un materiale inorganico con una buona stabilità chimica, una superficie liscia e dura ed è prevalentemente trasparente. Ha una forza di adesione minima con i leganti di resina sintetica organica presenti nell'inchiostro, non riuscendo a soddisfare i requisiti di base di adesione e durata.
Scopo:Innanzitutto, rimuovere rivestimenti superficiali e contaminanti; in secondo luogo, modificare l'attività superficiale per favorire la bagnatura e l'adesione.
2) Produzione di lastre:
Utilizza metodi fotomeccanici (diretti e indiretti).
Seleziona la mesh dello schermo in base all'inchiostro e all'oggetto di stampa scelti.
In base alla forma del substrato e ai requisiti di stampa, seleziona l'attrezzatura di stampa e produci telai per schermi specializzati e dispositivi di supporto del substrato.
3) Attrezzature per la stampa
Selezionare l'attrezzatura per la serigrafia appropriata in base alla forma del substrato. I substrati di vetro sono disponibili in tipi piatti e curvi.
Gli oggetti in vetro curvo sono principalmente cilindrici e conici.
Percilindricooggetti: scegli le stampanti serigrafiche a superficie curva cilindrica, che sono divise in tipi di azionamento ad attrito e a azionamento positivo in base al meccanismo di azionamento tra il telaio e il substrato.
Perconicooggetti: scegli serigrafie a superficie curva conica.
4. Metodo per l'allineamento del dispositivo e del parallelismo dello Squeeqee
Dopo aver verificato che l'apparecchiatura sia a livello, regolare la spatola in una posizione che stia quasi per entrare in contatto con l'apparecchiatura.
Posizionare un pezzo di carta da copia (della stessa larghezza dell'attrezzatura) tra l'attrezzatura e la spatola. Applicare una leggera pressione e tirare lentamente la carta nella direzione di movimento della spatola con entrambe le mani.
Se durante la trazione viene rilevata una forza di trazione non uniforme, regolare le viti e ripetere il passaggio 2 finché la forza di trazione non risulta uniforme.
5. Metodo per impostare lo spazio tra il supporto dello schermo e il dispositivo
Spostare l'apparecchio sotto il supporto dello schermo.
Posizionare uno spessore dello spessore desiderato sul lato destro dell'attrezzatura. Regola l'altezza della superficie inferiore del supporto dello schermo in modo che sia a filo con la parte superiore dello spessore.
Allo stesso modo, posizionare uno spessore sul lato sinistro del dispositivo e regolare di conseguenza l'altezza del supporto dello schermo.
Ripetere i passaggi 2-3 per la verifica.
6. Punti di verifica dell'inchiostro
Verifica che l'adesione sia priva di problemi-controllando la struttura degli strati del prodotto finito.
L'opacità dell'inchiostro è stata confermata?
La viscosità della diluizione dell'inchiostro ha considerato l'impatto sulla lavorabilità e sull'aspetto?
La temperatura di asciugatura impostata tiene conto della lavorabilità e dell'adesione del processo?
La resina e i materiali dell'inchiostro sono stati selezionati considerando la produttività?
È stata verificata la necessità e la durata dell'essiccazione naturale?
La resina e i materiali dell'inchiostro soddisfano i requisiti del cliente (privi di sostanze nocive)?
Quando si mescola l'inchiostro, prestare attenzione alla durata di conservazione dopo l'apertura, alla diluizione, all'effetto buccia d'arancia, ai fori di spillo e ad altri difetti estetici.
Considerare il diametro delle particelle di inchiostro e verificare la necessità di filtraggio.
IV. Processi di serigrafia
1. Serigrafia su vetro piano
2. Processo di stampa serigrafica a caldo
Il legante utilizzato nell'inchiostro per serigrafia a caldo del vetro è solido a temperatura ambiente. Durante la stampa, il riscaldamento del telaio scioglie il legante, disperdendo uniformemente la polvere colorata della fritta in uno stato fluido. Una volta trasferito sul vetro, l'inchiostro si solidifica immediatamente formando una pellicola.
Nella serigrafia a caldo, il telaio può essere riscaldato tramite corrente elettrica o infrarossi.
Gli schermi in acciaio inossidabile per la stampa a caldo del vetro sono più fini di quelli per la stampa a freddo, in genere 200–250 mesh.
Prima che inizi la stampa a caldo, l'inchiostro deve essere sciolto in un forno elettrico a temperatura-controllata. L'inchiostro fuso deve essere mescolato uniformemente prima di essere applicato sul telaio. Per risultati ottimali, la temperatura dell'officina non deve essere inferiore a 10 gradi e il vetro deve essere alla stessa temperatura, pulito e asciutto.
3. Stampa di decalcomanie per vetreria di forma-irregolare
1) Ordinario quotidiano-Utilizza decalcomanie serigrafate per vetreria
Per tali articoli, il processo prevede la formatura e la cottura delle decalcomanie. Solo dopo la cottura si ottiene l'effetto del motivo decorativo.
Poiché la decalcomania viene applicata sulla superficie della vetreria già-formata, per evitare deformazioni durante la cottura, la temperatura di cottura dei pigmenti della decalcomania non deve superare la temperatura di rammollimento della vetreria, in genere 550–600 gradi.
La vetreria è trasparente. Una sottile pellicola di inchiostro stampato produce un effetto cromatico scadente, mentre uno strato spesso e solido produce colori vivaci, accattivanti e lucidi. La serigrafia produce decalcomanie con questa caratteristica. Lo spesso strato serigrafato-contiene più pigmento. Nella formulazione dell'inchiostro, la proporzione del legante è minore e quella del pigmento maggiore. I pigmenti per la serigrafia hanno buone proprietà leganti, formando una densa struttura vetrosa dopo la cottura, risultando in decalcomanie brillanti e lucide.
Il processo di cottura delle decalcomanie per vetreria-di uso quotidiano prevede prima l'applicazione della decalcomania e poi la cottura in forno. Dopo che la decalcomania si è asciugata, l'articolo può essere caricato nel forno e cotto alla temperatura richiesta. Durante la fase di preriscaldamento/carbonizzazione, l'aumento della temperatura non dovrebbe essere troppo rapido.
2) Speciali giornalieri-Utilizza decalcomanie per articoli
Queste decalcomanie vengono utilizzate su lastre di vetro piano prima della formatura. La cottura del modello della decalcomania avviene contemporaneamente alla formatura della vetreria, completandole entrambe in un unico passaggio. Quando la lastra di vetro piana si rammollisce ad alta temperatura e affonda in uno stampo per formare un articolo sagomato, viene cotto anche il motivo decorativo.
A differenza delle normali decalcomanie, la temperatura di cottura dei pigmenti deve corrispondere alla temperatura di rammollimento del vetro.
V. Sparo
1. Scopo
Per garantire che l'inchiostro aderisca saldamente alla superficie del vetro, rendendo lo strato di inchiostro liscio, dai colori vivaci e lucido.
2. Fattori che influenzano
Temperatura, distribuzione, tempo di cottura. La temperatura e la durata della cottura dipendono principalmente dalla temperatura di fusione della fritta di vetro e dalla temperatura di rammollimento del prodotto di vetro.
Curva tipica della temperatura di cottura:
20–100 gradi: dopo essere entrata nel forno, la fritta di vetro rimane sostanzialmente invariata.
100–200 gradi: i componenti volatili nel solvente iniziano ad evaporare.
200–500 gradi: il solvente evapora ulteriormente, subisce combustione/carbonizzazione e gassifica, scomparendo completamente.
500–580 gradi: il vetro a basso punto di fusione-nella fritta inizia a sciogliersi e la superficie del substrato di vetro si ammorbidisce leggermente.
580–600 gradi: la fritta di vetro a basso punto di fusione-si scioglie completamente, il pigmento colorante sviluppa il suo colore, la superficie del substrato di vetro si ammorbidisce e si lega alla fritta di vetro colorata e il colore diventa molto vibrante.
620–520 gradi: temperatura di distensione per il prodotto in vetro.
520–20 gradi: il prodotto in vetro si raffredda gradualmente, completando il processo di cottura.
4. Punti chiave del processo
Controllare la temperatura all'interno del forno di cottura, il tempo di riscaldamento e la velocità di raffreddamento.
Temperatura di cottura:Circa 600 gradi, quasi uguale alla temperatura di rammollimento del prodotto in vetro.
Tempo di cottura:Non meno di 1 ora, garantendo la completa combustione del solvente prima che l'inchiostro pigmentato di vetro si sciolga.
Velocità di raffreddamento:Dovrebbe essere adatto per una corretta ricottura.
5. Precauzioni
Le fritte di vetro contengono ossidi di metalli pesanti (piombo, cromo, cadmio, arsenico, boro, ecc.). Il contenuto di metalli pesanti nell'inchiostro deve essere controllato per prevenirne la lisciviazione. Per la stampa su vetreria per alimenti/bevande, le normative spesso vietano la stampa sulla superficie interna ed entro un certo intervallo sotto l'imboccatura dei contenitori/tazze.
6. Attrezzatura
Forno di cottura
Componenti: fonte di calore, valvola di controllo del gas, camera di riscaldamento/combustione, dispositivo di controllo automatico della temperatura e nastro trasportatore del prodotto.