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BOYAN K3 · 技术白皮书

丝网印刷用
油墨技术及应用详解

从树脂、颜料与溶剂的三相平衡,到固化机理、界面附着与缺陷归因。

博研 K3 印刷技术研究组
BOYAN K3 PRESS · 2026

红色丝印油墨被刮刀推过白色聚酯网版

网纱决定你能印多细,油墨决定你印出来是什么。在所有印刷耗材里,油墨是唯一一个「为这条线、这块料、这道工序」被重新设计过的中间材料——它不是买回来的成品,而是调出来的过程状态。这本书要回答的是:这个状态由哪些量决定,改一个量会牵动什么。

第一章 四个相:一罐油墨里同时发生的四件事

一罐丝印油墨由四部分构成:颜料(固相,决定颜色与遮盖)、连结料树脂(成膜相,决定附着与耐久)、溶剂或反应性单体(流动相,决定粘度与干燥路径)、助剂(微量相,决定界面行为)。四者不是简单相加,而是相互争夺同一件事——有限的流动性与有限的体积。

想多加颜料提高遮盖,粘度会上去,过网能力下降;想加溶剂降粘好印,膜厚变薄、遮盖下降,还带来干燥与 VOC 问题。这就是配方工程师每天在做的取舍,也是工艺工程师必须理解的约束:你在车间上调的每一个参数,本质上都是在这四相之间做了一次重新分配。

四种丝网印刷油墨样品:溶剂型、UV、水性、硅胶
同一台机器、同一块网版,四种体系的油墨呈现完全不同的流变与外观。从左到右:溶剂型(高光泽、颜料浓度高)、UV(凝胶态、无溶剂)、水性(哑光、含水)、硅胶(半透明、弹性)。
表 1 四相对关键性能的影响方向
组分 增加它会改善 增加它会牺牲
颜料 遮盖力、色浓度、耐光性 流动性、过网性、光泽、成本
树脂 附着力、耐洗、耐化学、成膜强度 粘度、干燥速度、柔韧性(过量时变脆)
溶剂 / 单体 流动性、过网性、流平 膜厚、遮盖、环保合规、干燥能耗
助剂 消泡、流平、附着、触变 过量时反而引入缩孔、附着力下降

读这张表的方法:任何一次调整都会同时改善一项、牺牲另一项。如果某个调整号称”全面提升”,通常意味着调整量还在容差内,尚未触及另一侧的边界。

第二章 五大体系与它们各自的固化路径

丝网印刷之所以能覆盖从 T 恤到光伏电池的跨度,靠的是五种化学体系各自解决不同的问题。它们的差别不只是”干得快慢”,而是成膜的物理机制完全不同。

2.1 溶剂型:挥发成膜

树脂溶解在有机溶剂中,印后溶剂挥发、树脂链缠结成膜。干燥是物理过程,可逆——所以耐溶剂性差是它的天然短板。若要求耐性,需选带反应基团的树脂并加交联剂(双组分),成膜由物理转为化学。丝印的绝大多数工业标识、玻璃、金属承印物仍用它,因为对底材润湿性好、颜料装载量高。

2.2 水性:聚结成膜

树脂以乳液或分散体形式存在于水中,水分挥发后乳胶粒子相互挤压、变形、聚结。聚结需要最低成膜温度(MFFT),低于这个温度膜会发白、粉化。水性体系的 VOC 低,但干燥能耗高、对高湿环境敏感,且对疏水承印物润湿困难,常需助溶剂与润湿剂配合。

2.3 UV:光引发交联

体系内几乎不含溶剂,由丙烯酸酯单体/ oligomer 与光引发剂组成。紫外光被引发剂吸收,产生自由基,引发双键快速交联,秒级完成。三个关键量:光强(mW/cm²)、能量密度(mJ/cm²)、以及氧气抑制。表层被氧阻聚会导致表面发粘,所以要么提高光强快速穿透,要么用氮气惰化。

UV 固化装置中紫光照射印张
UV 固化段。紫光从灯罩缝隙溢出,印张正通过光区。判断固化是否充分不能只看表面——表面干而底层未交联是 UV 体系最常见的隐患。

2.4 塑胶浆:加热塑化

PVC 树脂颗粒分散在增塑剂中,常温下是膏状悬浮体,不含溶剂、不挥发。印后在 150–170 ℃ 短时加热,树脂颗粒吸收增塑剂熔融、冷却后形成连续膜。它的手感厚实、遮盖力强、成本低,是纺织印花的主力;缺点是不耐干洗、含氯、环保压力大。近年无邻苯与无 PVC 替代体系在推进。

2.5 硅胶:加成交联

双组分,铂催化剂引发硅氢加成,形成 Si–O 主链的三维网络。固化不依赖挥发,也不怕氧阻聚,弹性极佳、耐温耐候,手感接近裸布。难点在于对承印物的表面能要求高,且催化剂易被含硫、含锡、含胺物质毒化——车间里一次未洗净的网版就可能让整批不熟。

表 2 五大体系的工程对比
体系 固化机理 典型条件 柔韧 / 耐洗 适用目数
溶剂型 挥发(可选交联) 60–120 ℃ / 30–90 s 中 / 中 120–305
水性 挥发 + 聚结 120–160 ℃ / 60–120 s 中高 / 中 100–230
UV 自由基交联 300–800 mJ/cm² 中 / 中高 150–355
塑胶浆 加热塑化 150–170 ℃ / 60–120 s 高 / 中(忌干洗) 60–140
硅胶 铂催化加成 120–150 ℃ / 60–180 s 极高 / 高 80–200

第三章 颜料与分散:粒径决定了三件事

颜料的粒径同时决定遮盖力、色浓度与堵网风险,而这三者的最优区间并不重合。

遮盖靠散射。对白色而言,钛白粒径在 0.2–0.3 μm 时散射效率最高(约为可见光波长的一半),小于这个尺寸散射骤降、变透明;大于这个尺寸则单位质量的遮盖下降、成本上升。有机颜料(红、蓝、黄)靠吸收显色,粒径多在 0.05–0.2 μm,过大则色相发暗、透明性变差,过小则耐光性下降。

堵网判据:最大团聚粒径 > 开口尺寸 ÷ 3 → 堵网风险显著
150 目 / 丝径 48 μm:开口 ≈ 121 μm → 临界粒径 ≈ 40 μm

这个数字解释了为什么同一款油墨在 200 目上顺畅、在 305 目上频繁堵网:不是油墨”变差”了,是开口缩小到接近颜料团聚尺寸。研磨细度(fineness of grind)这个指标之所以重要,就是它在量这个上限。

分散的稳定性同样关键。颜料粒子有重新絮凝的趋势,分散剂通过空间位阻或电荷排斥维持分离。分散不良的表现为:印品色浓度波动、同一批内前后色差、放置后底部结块。判定方法很简单:取一滴油墨在玻璃板上刮成薄膜,用透光看是否有颗粒条纹——有,就是分散没做好,不是印刷参数问题。

第四章 印刷适性:粘度不是一个数,是一条曲线

车间里说”这墨太稠”,说的其实是某个剪切条件下的粘度。丝印油墨的粘度随剪切速率剧烈变化,报一个单点数值没有意义,除非同时说明测试条件。

刮印瞬间,油墨在刮刀刃口与网孔之间所受的剪切速率大致在 10²–10³ s⁻¹ 量级;而静止时几乎是零剪切。丝印油墨被刻意设计成”静止时稠、受剪时稀”,就是为了同时满足两个矛盾要求:静止稠,才不会从网孔漏下去、不会在承印物上流散;受剪稀,才能顺利穿过网孔。

高粘度白色油墨从刮刀上垂落形成粗墨丝
高粘度油墨的”拉丝”现象。丝越粗、越不易断,说明弹性成分越高——过强会在脱网时把墨拉回网孔,造成印迹边缘不净。
丝印常用粘度:1–20 Pa·s(约 10–200 P),远高于胶印与柔印
触变指数 TI = 低剪切粘度 ÷ 高剪切粘度,常用 2–5
屈服值(yield stress):静止时抵抗重力的门槛,过低则漏墨、边缘扩散

三个参数共同决定印刷窗口,而它们与设备参数是耦合的:

表 3 粘度与网目、速度的匹配关系
条件变化 对粘度的要求 原因
目数升高(开口变小) 降低 过网阻力随开口四次方下降,需更低粘度补偿
刮印速度加快 降低 高剪切停留时间短,触变恢复不足
承印物吸墨性强 可略高 毛细吸收会抽走溶剂,粘度上升更快
要求厚墨层 提高屈服值 防止印后流散塌边
精细线条 提高触变、降低粘弹性 减少脱网拉丝与边缘回缩

调粘的第一原则:先确认是不是温度造成的。油墨粘度对温度极其敏感,多数体系每升高 5 ℃,粘度下降 10–20%。冬天车间 12 ℃、夏天 32 ℃,同一罐墨的表现可以差一倍。把油墨提前 24 小时放到车间温度、或者用恒温墨槽,比反复加稀释剂有效得多——后者会持续削弱遮盖与膜厚。

第五章 界面:油墨到底靠什么粘住

油墨与承印物之间没有天生的亲和力。附着是三种机制的组合:机械锚固(渗入表面微孔后固化)、极性相互作用(氢键、范德华力)、化学交联(硅烷偶联、异氰酸酯与基材反应)。选错机制,附着力测试一定不过。

油墨从网孔转移到织物,左侧已印、右侧未印
转移的瞬间。左侧是已经脱离网版的湿墨膜,右侧是未印的织物。能否”干净地剪断”取决于油墨的粘弹性与网版的回弹速度——两者的时间尺度必须匹配。

5.1 表面能是第一道门槛

判据:油墨表面张力 < 承印物达因值 − (8~10) mN/m

留 8–10 mN/m 余量是为了对抗污染与老化。余量不足时不会”完全不沾”,而是局部收缩——表现为鱼眼、缩孔、边缘爬边,因为这些位置的达因值被油污拉低了几个单位。所以看到局部缺陷,先测达因笔,不要先改油墨。

5.2 与网纱和感光胶的相容性

油墨溶剂会攻击感光胶。强溶剂(酮、酯、芳烃)长时间接触会使胶层溶胀、边缘发毛、耐印力骤降。判断方法:连续印 500 次后看图形边缘是否变钝、是否有胶屑脱落。若出现,换用弱溶剂体系或改用耐溶剂型感光胶,而不是加厚胶层。

油墨与网纱的冲突主要是堵网(见第三章)与颜料在网孔内架桥。高目数 + 高颜料含量是最容易出问题的组合;解决方向是降低颜料粒径或提高分散稳定性,而不是降低目数(那会牺牲精细度)。

第六章 缺陷的油墨归因

同一类外观缺陷可能来自网版、设备、承印物或油墨。下面只列油墨侧的原因与判定方法,与《丝网印刷品质异常大全》互补使用。

白色涂层表面的针孔与橘皮缺陷
典型的油墨侧缺陷:散布的针孔(露出深色底材)与细微的橘皮。侧光下最明显——这也是为什么质检台要用斜射光而不是顶光。
表 4 油墨侧缺陷的判定与处置
缺陷 油墨侧原因 处置
针孔 消泡不良、溶解气体、或被污染的墨 静置脱泡、加消泡剂、过滤
鱼眼 / 缩孔 表面张力过高、底材有油污 加流平剂降表面张力,先清洁底材
橘皮 粘度过高、流平不足、干燥过快 降低粘度、加慢干溶剂、调风量
龟裂 膜太厚、过度交联、增塑剂迁移 减薄墨层、降固化能量、换体系
附着力不良 表面能不足、底材未处理、树脂选错 测达因、前处理、改树脂或加偶联剂
色差 分散不良、颜料沉降、批次差异 复测研磨细度、搅拌、锁定批次
堵网 颜料团聚粒径接近开口 过滤、提高分散、降低目数(最后手段)
边缘回缩 / 拉丝 粘弹性过强、脱网过快 降低弹性成分、调网距与速度

第七章 选型、调参与检测

选型的顺序应当从约束最硬的一端开始:承印物 → 耐性要求 → 干燥条件 → 网目与膜厚,最后才是颜色与成本。

研磨细度板、粘度杯与油墨样品
最基础的三件检测工具:研磨细度板(判断分散与堵网风险)、流量杯(判断过网性)、以及一块玻璃板(判断流平与色浓度)。比任何仪器都更能提前发现问题。

7.1 助剂的用法与边界

助剂是”少量有效、过量有害”的典型。消泡剂超过 0.5% 会引入缩孔;流平剂过量会造成层间附着力下降;附着力促进剂加错体系会整批不干。原则:一次只加一种,每次不超过 0.3%,加后静置 30 分钟再判断。

7.2 现场可做的四项检测

□ 粘度:流量杯测流出时间,同温度下对比基准值,偏差超过 15% 即需处理
□ 研磨细度:刮板法读数,超过开口尺寸 1/3 即有堵网风险
□ 附着:百格 + 3M 胶带,按 GB/T 9286 分级,工业件要求 ≤1 级
□ 固化:溶剂擦拭法(MEK 往返 50 次)或指甲划痕;UV 体系另做底层固化检查

附录 参数速查

丝印粘度:1–20 Pa·s | 触变指数 TI:2–5
表面张力余量:油墨 < 底材达因值 − 8~10 mN/m
堵网临界:团聚粒径 < 开口 ÷ 3
塑胶浆塑化:150–170 ℃,60–120 s
UV 能量:300–800 mJ/cm²(视膜厚与颜料遮盖而定)
硅胶加成:120–150 ℃,60–180 s,忌硫/锡/胺污染

一句话总结全书:油墨的所有问题,最后都回到四相之间的平衡——你不可能同时获得最高遮盖、最低粘度、最薄膜厚和最快干燥。工程的意义不是找到全能配方,而是为这个订单确定哪个指标可以让。

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