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涂布工艺介绍

  涂布工艺介绍_材料科学_工程科技_专业资料。第一节 凹版印刷(涂布)的定义 凹版印刷因其版面特征而得名。 凹印版的图文部分低于版面, 它以不同的深度凹入印版来表现图像的不同层 次,空白部分处于同一版面上(我们“七匹狼”的网辊) 。印刷时,先将油

  第一节 凹版印刷(涂布)的定义 凹版印刷因其版面特征而得名。 凹印版的图文部分低于版面, 它以不同的深度凹入印版来表现图像的不同层 次,空白部分处于同一版面上(我们“七匹狼”的网辊) 。印刷时,先将油墨填涂于印版上,然后用刮墨刀把印 版表面的油墨刮掉,再通过压力的作用,使存留在印版凹陷部分(即图文部分)的油墨与承印物接触,将该部分油 墨转印到承印物上,则得到所需的产品。 第二节 涂布工序相关的原材料 第一部分 原膜 1、学名: (PET)聚对苯二甲酸乙二醇酯 2、特性: 力学性能:拉伸强度在 200Mpa(横向、纵向) ,在一定的外力条件下,收缩较小。 耐化学性能:只溶于苯酚、硝基苯、间甲酚等强溶剂中; 耐热性能:长期使用温度达 120℃,较宽的温度范围内保持优良的物理性能; 耐磨擦、耐磨损; 防潮、防水性优异; 无毒; 二次加工适应性好; 缺点:有带电性,易累积静电。 3、转移级薄膜的涂布面的表面达因值要求在 36 以上,小于 41 第二部分 网纹辊 1、陶瓷辊的基本知识 基材:45#钢材 涂层材料: 三氧化二铬 涂层厚度:0.25mm≤h≤1mm,一般在 0.5~0.7mm 最佳 网孔深度:200 线μ m) 网孔形状及角度:60°蜂巢型 ,侧面为 u 型 2、金属网纹辊的基本知识 基材:20#钢材 制作工艺:电雕辊网穴主要由激光烧蚀而成 挤压辊主要由金属滚刀采用机械挤压方式而成 网穴形状:截顶金字塔型(倒四棱形) 网穴深度:一般根据网线、理论涂布量来决定;同样线数电雕辊较浅。 当网纹辊线 线/英寸时,要求上料涂布干量可控制在 0.35~0.65g/㎡范围内(料液浓度为 10﹪) ; 当网纹辊线 线/英寸时,要求上料涂布干量可控制在 0.70~1.00g/㎡范围内(料液浓度为 10﹪) 。 3、金属凹版电雕网纹辊结构 下图为整体式凹版滚筒结构示意图,它的特点是版体和旋转轴颈连成一体,一次铸造成型。 2 为面铜 1 4、凹版网辊的加工过程 4.1 滚筒材料。现在一般凹版的版体材料为无缝钢管。 4.2 金工加工。滚筒的加工一般在普通车床和磨床上进行,表面精糙度为 0.8 左右。 4.3 脱脂。用弱碱或有机溶剂将加工过的滚筒表面的油脂污物去掉,使滚筒表面洁净,便于镀镍。 4.4 镀镍。由于在钢管上直接镀铜结合力差,一般先进行镀镍处理,在凹版滚筒上镀上薄薄一层金属镍,以 便在镍层上镀铜。 4.5 镀底铜。镀铜是凹版加工的一道关键工艺,凹版滚筒镀铜采用硫酸铜电镀液的镀铜工艺,经过无数次的 电极反应,在凹版滚筒表面镀上一层铜。 4.6 车磨加工。底铜镀成后,表面精度和尺寸精度均达不到规定要求,必须进行车磨加工。加工后的底铜层 的厚度约为 2~3mm。 4.7 脱脂。原理同 3。 4.8 银处理。又称“银化”处理,或称浇注隔离溶液。 4.9 镀面铜。镀面铜是一道十分重要的工序。要求面铜层结晶细密,表面光亮平整,厚度均匀。面铜厚度约 为 0.13~0.15mm。 4.10 车磨。镀面铜后,滚筒表面还要进行精细加工。采用金刚石刀头和金刚石砂轮进行车削和磨削,将滚筒 表面铜层切削至所需直径尺寸和表面精度要求。 4.11 抛光。滚筒磨好后,再用羽布抛光轮,也可用特殊的软木炭对滚筒表面进行超精加工,使滚筒表面光洁 度达到镜面状,表面粗糙度在0.05 ▽ 以上。 4.12 然后是电雕、镀铬。 5、影响网纹辊转移量的要素有以下几个方面:网纹辊线数,开口与网墙比,网穴容积、网穴深度、网穴 表面光洁度、网纹辊运转速度、网线角度、网穴形状等。 网纹辊线数 网纹辊线数即单位长度内网穴的分布量,一般单位长度指每英寸,单位面积指每平方英寸。如 200 线 线/厘米),即每英寸长度内有 200 条网线,或每平方英寸面积内有 4 万个网穴。 开口与网墙比 网纹辊由网穴传墨,而网穴是凹的,必然存在网墙,以前开口与网墙宽度之比是 5:1,在此情况下,网墙的 面积要占到整支网纹辊的 31%。目前国内现有的陶瓷网纹辊加工单位,根据陶瓷硬度高,耐磨性好的特点,已 将开口与网墙比加大,如 7:1、8:1 甚至超过 10:1,以达到缩小网墙面积,提高传墨的效果。 (1)网纹辊的作用是传递油墨,扩大网穴容积是要尽可能提高网纹辊的传墨量。而网穴的深度不可能很 深,因此只能减薄网墙厚度。 (2)网纹辊是点传墨,且柔性版印刷的传墨系统只有一根网纹辊与印版辊接触,与胶印设备的 4 根上版 辊与印版接触的面传墨相比,决定了网纹辊要有足够的传墨量才能达到预期的效果。 网穴深度 网穴深度一般是开口宽度的 23%~33%,比较理想的为 28%,网穴深度目前还没有统一标准。因为网 纹辊工作时,处于高速旋转状态,与印版接触时间极短,无法完全释放出网穴中的油墨。此外,根据流体力学的 速度梯度原理,靠近网穴壁液体的速度为 0,即静止不动,所以一般释墨量为网穴容量的 2/3~4/5。 网穴表面光洁度 要求网穴形状清晰、均匀一致、表面光滑。如果网穴表面光洁度不佳,会导致网纹辊的传墨量减少,影 响产品的使用质量。还有的单位前后生产同一批产品,网辊、涂料、基材都一样,仍有色差,这是由于网纹辊堵 2 塞后传墨量减少而造成的。 网线角度 网纹辊网线°。金属网纹辊大多用 45°,主要是 45°加工方便:而激光雕刻陶 瓷网纹辊用 60°,因为 60°强度最佳,传墨量最大。 网穴形状 常用的网穴形状有六棱锥形、四棱形、蜂巢型等。金属网纹辊的网穴形状为四棱形,网线°;陶 瓷网纹辊的网穴形状为六角形,网线、网纹辊的清洗:不锈钢刷子用于陶瓷表面的清洗;铜刷子用于镀铬金属网纹辊表面的清洗;二者不可混 用;不锈钢的会损伤铬层;铜刷子会将铜屑沉结在陶瓷表面。 5、金属网纹辊退镀作用: 将网穴内沉积的干料清理干净,改善涂布表观; 镀铬,一方面提高网纹辊的表面硬度,提高使用寿命; 另一方面使网穴润滑,转移涂料容易;增加涂布量。 镀铬网纹辊与陶瓷网纹辊性能对比一览表 镀铬网纹辊 雕刻线 180‐45 200‐38 250‐30 300‐20 360‐20 网孔容积 (cm3/m2) 36~40 28~32 22~24 17~18 14~15 11~12 7~8 4~5 4~5 陶瓷网纹辊 雕刻线 400 500 600 700 800 网孔容积(cm3/m2) (标准) 36~44 32~40 26~34 22~28 20~24 18~22 16~20 14~17 9~12 6~9 5~8 4~6 3~4.5 2~3 1~2 (通常加工范围) (24~54) (20~48) (18~38) (16~32) (14~28) (12~24) (10~22) (8~18) (6~12) (4~10) (2~9) (2~7) (1~5) (1~3) (0.5~2) 第三部分 橡胶压辊 1、乙丙橡胶(EPM\EPDM) 乙烯和丙烯的共聚体,一般分为二元乙丙橡胶和三元乙丙橡胶。 2、特点是耐紫外线、耐候性和耐老化性优异,居通用橡胶之首。电绝缘性、耐化学性、冲击弹性很好,耐 酸碱。耐热可达 150℃,耐极性溶剂-—酮、酯等。 3、使用温度范围:约-50℃~+150℃。 4、我们实际使用时要求邵氏硬度在 70~80 之间。 第四部分 涂料 一、涂料的组成 涂料通常至少应由两种或三种基本成分组成;即分为主要成膜物质;次要成膜物质和辅助成膜物质。 l、主要成膜物质(或称为成膜基料) 主要由树脂组成,使涂料附着于物面上形成连续薄膜的主要物质,决定着涂料的基本特性。 3 2、次要成膜物质 次要成膜物质指涂料中使用的颜料、填充料和增塑剂。这些物料本身不能单独成膜。 、主要用于着色和改善 涂膜性能,增强涂膜的保护、装饰和防锈等功能,亦可降低产品的成本。 3、辅助成膜物质(也称为分散介质及助剂) 辅助成膜物质主要是分散介质(即溶剂或水)它是挥发的物料,成膜后不留存在涂膜中,其作用在于 使成膜基料分散而形成粘稠液体,本身不能构成涂层。溶剂主要有二甲苯、甲苯、丁醇、环已酮、醋酸丁酯、乙 酯、丁酮等。 其次是助剂,它的作用是改善涂料生产或生产过程中出现的问题,同时又可提高和改进涂膜的性能, 它用量虽少,但作用很大。涂料常用的助剂主要有:湿润分散剂、消泡剂、流平剂、防沉剂、及消光剂等。 二、树脂的技术指标: 树脂外观:水白透明,少量的呈淡黄色或乳白色 黏度:黏度的大小体现树脂分子量的大小;一般由树脂的用途和性能决定。 酸值:酸值越大,对金属的附着力越强,对颜料的润湿分散性越好。 羟基含量:树脂侧链上用作后期交联的活性官能团-OH,增加膜的附着力和颜料润湿分散性。 玻璃化温度:Tg 太低,涂层难干燥;太高,涂层硬度过高发脆。 溶剂体系:一般按树脂的极性和溶解性来决定。 要求树脂具有以下性能: 具有成膜性:易于成型剥离; 良好的流平性:便于涂布施工,得到极佳的镜面效果; 印刷适应性:要求成膜的表面张力在 38dyn 以上,与各种油墨的附着力强; 耐磨性:不易擦花、倒光; 耐温性能好; 对颜料的润湿性:便于颜料可以均匀分散; 三、消光粉: 主要成分:合成二氧化硅 消光原理:不含消光剂时涂膜呈镜面流平状态;光照射在表面时,部分光被反射,使得膜面呈现光泽。 含有消光剂的涂层,光照射在表面时,发生漫反射,产生低光泽的亚光和消光外观。 消光效果:与消光粉的平均粒径、粒径分布有关系。 四、溶剂 1 溶剂在涂料中的作用 各种溶剂的溶解力及挥发率等因素对于制成的涂料在成膜光泽、 附着力、 表面状态等多方面性能都有极大 影响。 溶剂是挥发性液体, 所以溶剂挥发的速率对涂层的外观及质量都有极大的影响。 在生产过程中的干燥快 慢的问题,和溶剂的挥发速度成正比。生产时往往希望涂料干得快些,但是干燥过快会影响涂料的流平性、光泽 等指标;干得慢些可以保证涂料的流平及防止桔皮、泛白等。 溶剂的挥发率决定于溶剂本身的沸点、分子量及分子结构三大因素。通常将溶剂划分为低沸点溶剂、中沸 点溶剂和高沸点溶剂。 低沸点溶剂是指沸点在 100℃以下的溶剂; 中沸点是在 110~145℃之间; 高沸点是在 145~ 170℃之间,而 170℃以上的则称为特高沸点溶剂。 2、混合溶剂的组成 挥发成份中包括真溶剂、助溶剂及稀释剂。挥发成份的组成配方应遵循涂料粘度、溶剂挥发率、溶剂平衡 原则进行调整。 3、涂料的粘度 助溶剂的用量对粘度也有影响,在处理配方时助溶剂的用量只宜少于真溶剂而不宜等于或多于线、混合溶剂的挥发率 混合溶剂的挥发率影响漆膜干燥的快慢, 但它对漆膜外观也起着极大的影响。 为了得到较光洁平整的 漆膜,就不能片面地追求快干,而要有一定比例的慢挥发溶剂以保证流平性。 涂布过程中常常碰到所谓发白的现象, 这层白膜是由于水分与涂料混合造成的。 当水分不能全溶于挥发份时 4 就与成膜物构成一层白色的乳状体。水分逐步挥发,如乳状体被残留的溶剂所溶解则白色漆膜层消失。但如果溶 剂不足以消除白膜,则涂料的连续相破坏,导致树脂析出,出现发白现象。 水分的来源,一方面是由于原料中含水量过高或是挥发分含有如乙醇、丙酮等易吸水原料,另一主要原因就 是挥发率的影响。溶剂的挥发是一个吸热反应,快速的挥发使喷漆的雾粒及物件的表面上被带走很多热量。一般 使用快挥发溶剂时,可使涂层表面温度下降 15~20℃,这就足够使周围空气中的水分凝结于物件表面与漆膜相 遇。所以,每当气候湿热空气中水分含量高时,发白现象常格外严重。因此应适当地控制挥发性组分的挥发率, 减少表面降温水分凝结。 因此,从挥发速率方面来考虑,在喷漆及流平的初阶段,挥发过快对质量产生不良影响,如桔皮、麻(白) 点、发白等缺陷往往由此产生。 5、溶剂平衡原理 ①溶剂的挥发应均衡。在配方中应考虑不同组份的挥发速率,快、中、慢的组份用量要平稳。 ②真溶剂、助溶剂与稀释剂的比例应平衡。真溶剂、助溶剂及稀释剂的比例对涂料的粘度影响很大,较高含 量的稀释剂或过高含量的助溶剂都会明显地提高涂料的粘度。 6、混合溶剂的配方处理 配方中助溶剂与线 之间。另外,还要考虑快挥发与慢挥发助剂之间的比 例。类似醋酸丁酯的挥发速率可以获得较理想的涂层,溶剂中这类慢挥发的溶剂应不少于一半,最好能达 60%~ 80%。 第五部分 工艺知识 工艺参数与原料的性能之间的关系: 1、 车速、温度取决于涂层中的溶剂挥发速率; 车速与烘道长度、干燥时间有关; 温度与涂料中的树脂交联程度、溶剂的沸点有关。 2、溶剂要求挥发彻底,一防止 voc 超标;二是防止树脂未完全干燥,造成剥离不净。 3、委压镭射产品要求≥135℃,≤110 米/min,主要是增加交联程度,提高涂层耐温性。 4、张力主要取决于薄膜原料的性能,一般根据门幅、厚度、设备性能在 5~8Kg 左右。 5、涂布量一般在控制 0.9~ 1.4g/㎡;当涂布量偏低时,一是成膜性差,不易剥离;二是涂布表观差,容 易产生晕光、彩虹等。 6、涂料的黏度一般在 16s 时上机效果最佳,一是涂料从网穴中转移性能好;二是涂料的流平性能好。 涂布车间的湿度在 45%~70% 第六部分 涂布工序常见弊病分析及解决 一、刀丝和拉丝: 原因: 1、刀丝主要是由涂布料液和薄膜中的垃圾,或刮刀刀口缺口造成。 2、拉丝主要由导辊运转不灵活,使导辊表面线速度和薄膜速度不一致,引起薄膜表面擦伤。辊筒表面或薄 膜表面的尘埃垃圾也会在运转过程中引起薄膜表面擦伤。 措施: 1、加强涂布料液的过滤,使用清洁的薄膜,保证作业场所的清洁,防止尘埃垃圾堵在刮刀口,保证刮刀刀 口圆滑平整,不卷口。 2、做好涂布机以及其他相关机器的清洁保养工作,保证所有导辊运转灵活。涂布面上已有拉丝的回用薄膜 不能使用。 二、白雾和色差: 原因: 1、白雾主要由作业环境气候条件的变化引起,当空气湿度上升,空气中的水汽容易冷凝在涂布层表面而引 起白雾。涂布料液受潮含有水分也容易引起白雾。 2、条状色差主要由刮刀安装不平伏引起,局部色相不均匀主要由涂布橡胶压辊老化变形(或修磨后直径不 精准) ,压力不均匀造成,或网线辊磨损不均匀引起。 措施: 5 1、注意气候变化。当潮湿天气时,开启除湿器降低空气湿度,适当提高涂布料液温度,适当调整涂布料液 的溶剂比例。不随意敞开涂布料液槽,防止溶剂挥发料液降温引起水分进入料液中。适当降低涂布车速。 2、在生产金色产品时,安装刮刀要特别仔细,刮刀要平整、平行、不可有起伏。注意涂布橡胶压辊和网辊 的使用寿命。 三、涂布发花: 原因:涂布量不均匀造成涂布发花,造成涂布量不均匀主要由于 1、刚褪镀的网线、涂布料液循环不佳有死角。 3、橡胶压辊老化表面硬度不均匀。 4、涂布料液粘度太低或太高。粘度太低容易流挂,粘度太高流平性不佳。 措施: 1、对新褪镀的网线辊,要仔细打磨直至平滑,以使刮刀能将料液刮均匀。 2、改善涂布料液的循环,消灭死角,使涂布料液的浓度均匀。 3、注意涂布橡胶压辊的使用寿命,及时修磨橡胶辊的表面,使橡胶辊的表面的硬度适中。 4、涂布料液的溶剂滴加要均匀,不能时多时少。 四、涂布印条: 原因: 1、网线辊表面磨损,表面有印条纹。 2、涂布橡胶压辊老化变形,表面硬度不均匀。 措施: 1、注意网线辊使用寿命,不符合条件的网线、注意涂布橡胶压辊的使用寿命,老化的压辊要修磨或更换。 五、蜡克剥离不清: 原因: 1、涂布量太小。 2、薄膜涂布面表面张力太大。 3、干燥不佳,涂层中还有较多的残留溶剂。 措施: 1、控制涂布料的浓度和粘度。浓度和粘度的不适当会引起涂布量的变化。网线辊的粗细要得当,网线辊太 细涂布量会降低。 2、对于新薄膜,选择薄膜表面张力小的一面作为涂布面。对于回用膜,在各工序过程中防止静电放电引起 表面张力上升。 3、加强干燥力度,适当调整溶剂比例。 六、蜡克脱落: 原因: 涂布转移涂层时,剥离转移性能的好坏,与涂布量有关,涂布量越大剥离转移性能越好,当涂布量 太大时,表面蜡克易在涂布干燥后与导辊挤压脱落。 措施: 控制涂布料液的浓度和黏度。浓度黏度的不适当,会引起湿涂布量的变化。网辊的粗细要得当,太 粗涂布量会上升。 七、涂层气泡: 原因: 涂布料液中含有气泡,涂布料液中有较多的低沸点溶剂,在遇到热量时内部挥发引起内泡。 措施: 料液搅拌不可太剧烈,遇有料液气泡时,可静止消泡。控制料液温度。 八、薄膜褶皱: 原因: 1、涂布橡胶压辊溶涨,引起局部直径变大,薄膜运行时有速度差,从而引起褶皱。 2、薄膜分切时,边缘增厚,从而引起褶皱。 3、涂布时边缘涂布量较大,当收卷太整齐,引起爆径,从而引起褶皱。 措施: 6 1、薄膜宽度与涂布橡胶压辊宽度适当,选择使用耐溶剂的压辊。 2、薄膜分切时,使用锐利的刀片,防止薄膜发热增厚。 3、涂布收卷时,薄膜不要太整齐,可以有 2mm 的误差。 九、窜料 原因: 主要为刮刀安装不佳。 措施: 刮刀安装不要太软,伸出长度要适当,刮刀的刮板压力要均匀,角度要合适。 十:漏涂点: 原因: 主要由橡胶辊上的垃圾造成,其来源主要为回用膜上的垃圾(尘埃、小胶粒)和作业场所不清洁或 网辊表面缺陷造成。 措施: 1、提高回用膜的清洁度,在剥离分切整理工序的作业场所也要保证环境清洁,并采取薄膜防污包装等措施。 2、生产金色产品时增加对橡胶压辊的清洁频次,回用次数多的薄膜清洁力度加大。 3、复合产品时要预防胶水从边缘溢出,污染薄膜背面边缘,及时清除薄膜边缘的胶水颗粒。 4、复卷时加强检查力度,对污染的薄膜必须裁掉,切勿混入。 5、注意网线辊表观质量,网孔无堵塞,涂布均匀无漏点,注意网线


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