Sitodruk na tworzywach sztucznych

Sitodruk na tworzywach sztucznych

Najważniejsze wnioski

• Najgrubsza warstwa farby spośród metod zadruku tworzyw sztucznych, 8–30 µm, dlatego sitodruk króluje w kryjącej bieli na ciemnych żywicach.
• Liczba oczek siatki i grubość szablonu określają osadzaną warstwę; naprężenie i odskok decydują o krawędzi.
• Poliolefiny wymagają obróbki wstępnej do 38–44 dyne/cm. ABS, PS, PC, PMMA i PVC drukuje się w stanie wtryskowym.
• Stała grafika, elementy płaskie lub o pojedynczej krzywiźnie. Dane zmienne należą do druku atramentowego lub lasera.

Sitodruk na tworzywach sztucznych

Sitodruk to proces zdobienia, w którym rakla przepycha farbę przez otwarte obszary szablonu naniesionego na napiętą siatkę, osadzając warstwę farby o grubości 8–30 µm na elemencie z tworzywa sztucznego umieszczonym pod sitem. Siatka znajduje się kilka milimetrów nad elementem i odrywa się za raklą, czysto ścinając farbę.

Maszyny płaskie utrzymują element równolegle do sita; maszyny cylindryczne przesuwają sito pod stałą raklą, podczas gdy element obraca się z dopasowaną prędkością obwodową (butelki, tuby, kubki, strzykawki); maszyny stożkowe deformują grafikę na łuk i pochylają element tak, aby zwężenie do ok. 15° pozostawało styczne do sita.

Siatka, szablon i warstwa farby

Siatka to tkanina jednopłótnowa z monofilamentu poliestrowego: gęstość nitek określa otwartość i osadzaną warstwę, a średnica nitek rozdzielczość. Mocuje się ją do ramy z naprężeniem 18–30 N/cm i wycofuje poniżej ok. 15 N/cm, ponieważ luźne sito rozmazuje krawędź przy odrywaniu. Szablon, z fotoemulsji lub folii kapilarnej, dodaje warstwę emulsji nad siatką (EOM) równą 10–20% grubości siatki, z licem poniżej Rz 5 µm, tak aby krawędź uszczelniała się na elemencie, zamiast odwzorowywać nitki.

Systemy farb do tworzyw sztucznych

Farbę określa się serią, a nie kolorem: każda seria jest formułowana dla rodziny żywic i metody utwardzania, a farba, która sprawdza się na ABS, może zawieść na PET.

Parametry procesu

Ustawienia wzajemnie na siebie oddziałują, a każda kompensacja kosztuje ostrość krawędzi: najpierw należy ustawić naprężenie i odskok, a raklę korygować na końcu.

Przygotowanie podłoża i zasady projektowania

Docelowa energia powierzchniowa to 38–44 dyne/cm: ABS, PS, PC, PMMA i PVC osiągają ją w stanie wtryskowym; polipropylen i polietylen, mające 29–31 dyne/cm, nigdy. Płomień i plazma atmosferyczna obrabiają elementy wtryskowe i butelki; obróbka koronowa obrabia arkusze i folie. Efekt obróbki zanika: drukować należy w oknie sprawdzonym próbą, potwierdzać testem dyne na maszynie i dobierać margines za pomocą kalkulatora energii powierzchniowej.

Silikonowy środek antyadhezyjny niweczy każdą serię; należy określić formowanie bez środka antyadhezyjnego lub zwalidowane mycie. Zjonizowane powietrze i wilgotność względna 45–55% ograniczają ładunek statyczny, który ciągnie nitki przy odrywaniu i przyciąga kurz.

• Minimalna szerokość linii: 0,1–0,15 mm w pozytywie przy siatce 355–420 i farbie UV; 0,2–0,25 mm w negatywie, który zalewa się do środka z obu stron.
• Rejestr: ±0,1–0,2 mm na oprzyrządowaniu z kołkami, 0,2–0,3 mm zakładki dla wielu kolorów; pozycjonować na elementach wtryskowych, nigdy na linii podziału.
• Półtony: 45–85 lpi, siatka co najmniej czterokrotnie gęstsza od rastra, tony 10–90%, kąty przesunięte o 22,5° względem siatki.
• Krzywizna: stały promień lub pojedyncze zwężenie; krzywizny złożone i zagłębienia przechodzą na tampondruk. Obraz należy utrzymać z dala od wlewów, linii podziału i wgłębień.

Wady i rozwiązywanie problemów

Określanie i weryfikacja dekoracji sitodrukowej

„Sitodruk, biały” niczego nie określa. Rysunek powinien zawierać serię farby i numer części, gatunek żywicy, obróbkę wstępną i docelowy poziom dyne, liczbę oczek siatki, grubość suchej warstwy, bazy oraz testy odbiorcze wraz z ich terminami; farby rozpuszczalnikowe i dwuskładnikowe utwardzają się przez kilka dni, więc test na maszynie niewiele dowodzi.

• Przyczepność: ASTM D3359 metoda B po 24 h dla farb UV i po 72 h dla rozpuszczalnikowych; podać taśmę i minimalną klasę, zwykle 4B.
• Ścieranie: Taber (ASTM D4060, CS-10) lub crockmeter do podanej liczby cykli; twardość ołówkowa (ASTM D3363) pozwala ocenić utwardzenie.
• Odporność chemiczna i atmosferyczna: testy plamowe wg ASTM D1308 z płynami, z którymi wyrób się styka — filtr przeciwsłoneczny, DEET, środek do dezynfekcji, IPA — oraz ASTM G154 dla elementów zewnętrznych.

Tampondruk sięga krzywizn złożonych, ale osadza 4–8 µm; druk atramentowy drukuje zmienne pełnokolorowe obrazy w warstwie 5–15 µm, lecz wymaga ścisłej kontroli energii powierzchniowej; gorące tłoczenie daje lustrzane metaliki bez utwardzania; dekorowanie w formie jest trwałe, ale najdroższe w oprzyrządowaniu; znakowanie laserowe jest trwałe i zmienne, ale nie daje bieli. Sitodruk wygrywa kryciem, grubością warstwy i kosztem przy dużym wolumenie, a przegrywa, gdy grafika zmienia się z elementu na element (zob. porównanie metod dekorowania tworzyw sztucznych).

Powiązane pojęcia i lektura uzupełniająca

• Zdobienie i wykańczanie
• Metody obróbki wstępnej powierzchni
• Druk atramentowy na tworzywach sztucznych
• Znakowanie laserowe a druk atramentowy
• Badania odporności na ścieranie i chemikalia
• Test taśmą ASTM D3359

Zastosowanie w produkcji

The Sabreen Group zapewnia niezależne wsparcie inżynieryjne w zakresie kwalifikacji sitodruku, doboru farb i obróbki wstępnej oraz rozwiązywania problemów z przyczepnością dekoracji. Jeżeli określają Państwo proces, kwalifikują materiał lub rozwiązują problem produkcyjny, pomoże nasz zespół usług inżynieryjnych. Skontaktuj się z nami, aby omówić Państwa zastosowanie.

Najczęściej zadawane pytania

Jaką liczbę oczek siatki stosować do sitodruku na tworzywach sztucznych?

Siatka 305–355 nitek/cal z farbą UV daje 10–15 µm i obsługuje większość tekstów i grafik. Do farb rozpuszczalnikowych i pełnego koloru należy zejść do 200–260, do kryjącej bieli lub farb przewodzących do 110–160, a do półtonów i linii 0,1 mm przejść na 380–420 kosztem krycia.

Czy polipropylen można zadrukować sitodrukiem?

Tak, ale nie w stanie wtryskowym: przy 29–31 dyne/cm żadna standardowa farba go nie zwilża. Element należy obrobić płomieniowo lub plazmą atmosferyczną do 42–44 dyne/cm, drukować w oknie obróbki i stosować serię UV lub dwuskładnikową przeznaczoną do poliolefin. Każdą partię żywicy należy zweryfikować; migrujące dodatki poślizgowe skracają to okno.

Dlaczego nadruk UV przechodzi test taśmą na maszynie, ale później zawodzi?

Zwykle z powodu niedoutwardzenia wewnątrz grubej lub kryjącej warstwy, którego nie wykrywa sprawdzenie lepkości; granicznej energii powierzchniowej utraconej wskutek powrotu hydrofobowego i migracji dodatków; albo filtra przeciwsłonecznego i tłuszczu z dłoni atakujących film bez odporności chemicznej. Dawkę należy mierzyć radiometrem, testować po 24 h i wykonywać ASTM D1308 z rzeczywistymi płynami.

Jak cienką linię może utrzymać sitodruk na elemencie z tworzywa sztucznego?

Ok. 0,1 mm w pozytywie na połysku, przy siatce 420, szablonie z folii kapilarnej i twardej raklą; 0,15 mm to komfortowa granica produkcyjna. Linie w negatywie wymagają 0,2–0,25 mm, ponieważ farba zalewa je do środka z obu stron. Tekstura, krzywizna i farby rozpuszczalnikowe zwiększają szerokość; granicę należy sprawdzić na elemencie produkcyjnym.

---