陶永亮

（重庆川仪工程塑料有限公司，重庆，400712）

1 前言

我国汽车用干荷起动型蓄电池和免维护、少维护起动型蓄电池外壳由盖子和槽子组成（下简称盖或槽）用料是共聚级聚丙烯(PP)，熔融指数2--8（克/10分钟）为较好的制作材料[1]。聚丙烯耐热性能好，可在超过100℃温度下使用，当没有外界作用力时甚至在150℃高温下也不变形，具有优良的化学稳定性，耐强酸、强碱，耐有机溶剂，电绝缘性能优良，弹性好。坚韧耐磨，其制品不易变形，是蓄电池外壳较好的材料。其中，大多数槽两个正表面需要印字，蓄电池生产厂家商标，规格，加液液面线等需要让用户知道，如图一所示。本文就槽表面印字在制作过程中情况进行讨论，供大家分享。

图1 ，表面印字示意图

2 丝网印刷原理

图2 , 丝网印刷原理示意图

图3 ，生产现场操作示意图

电池槽的丝网印刷通常称为塑料件的二次加工，通过电池槽的二次加工可以增加其色彩效果，改善其外观装饰效果。图2为丝网印刷原理示意图，槽丝网印刷由丝网、刮刀、油墨、槽等组成。丝网印刷基本原理是：利用丝网图形部分网孔透油墨，非图文部分网孔不透油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网一端倒入油墨，用刮刀在丝网的油墨部位施加一定压力P，同时朝丝网另一端移动。油墨在移动中被刮板从图形部分的网孔中挤压到槽表面上。由于油墨的粘性作用而使印迹固着在一定范围之内，印刷过程中刮板始终与丝网印版和槽表面呈线接触，接触线随刮刀移动而移动，由于丝网与槽表面之间保持一定的间隙，使得印刷时的丝网通过自身的张力而产生对刮板的反作用力，这个反作用力称为回弹力。由于回弹力的作用，使丝网与槽表面只呈移动式线接触，而丝网其它部分与槽表面为脱离状态，保证了印刷尺寸精度和避免蹭脏承印物。当刮板刮过整个印刷区域后抬起，同时丝网也脱离槽表面，返回到上升位置，至此为一个印刷行程[2]。生产现场操作如图3所示。

3 丝网印刷工艺过程

蓄电池槽丝网印刷工艺过程，实际上是一种操作工艺的体现。实现这一过程除了人的操作外，还有丝网、刮刀、油墨、槽等组成，构成整个丝印工艺过程。

3.1 丝网制作

常用的丝网材料是尼龙布，尼龙网布是由化学合成纤维制作而成，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。其不足是尼龙网布的拉伸性较大，在绷网后的一段时间内，张力有所降低，使丝网印版松驰，精度下降，而报废。 丝布的质量以丝直径均匀，网目数准确一致，为质量稳定。一般选用250-300目就可以了，对字体细小，密度大时选用的网目是400～450目。细线、油墨细度高、吸收性差的承印物，应选用网目数高的网版，反之，应选用网目数低的网版。

丝网制作先用木料钉好尺寸合适网框架，要保证绷网后不变形，便于操作使用；按照网框的尺寸裁剪网布，一般网布尺寸比网框周边多60mm（双面）以上，以便绷网的需要；绷网在大型的专业公司采用机械绷网，能够保证有很好的张力水平，但是一台绷网机的价格昂贵，如果设备上没有尺寸变换系统，丝网浪费较大。大多数都是采用手工绷网框，先将网布用特制，专用重力订书机固定好两边，再用专用拉网器拉紧网布，用订书机订好，边拉边订，可以检查张力大小（松紧程度），应保证刮涂感光胶液的平整程度和丝印中网布回弹均匀程度，绷好丝网修剪多余的网布剩边，并检查网布有破损的情况。通常在手工绷网时没有张力仪，张力确定主要凭经验而定，绷网时一边将丝网拉伸，一边用手指压丝网，感觉到丝网有一定弹性就可以；绷紧好的丝网放在水里清洗或者自来水冲洗，去掉残留的胶以及其他赃物等，洗好要晾干透；晾干透丝网应涂上粘网胶，要涂均匀，将整个网布面全部涂上，一般上的是感光胶，并晾干放在黑屋里；制版的图文一般是先应做好，将需要制版的要求复制在胶片上，采用黑色字画，现在采用硫酸纸代用，节约了胶片的成本，制版时图文在网版上的位置和网版大小应根据承印物的结构、尺寸和承印物上图文所处的位置而确定。如设计不好，会影响丝印质量，甚至无法丝印。另外，同一个被印物上的图文，最好用一个网版印刷。如分成两个以上网版印刷，工序多会降低丝印合格率；将硫酸纸图片放在晒版架的玻璃上，放正要作的丝网，在丝网的另一面（即朝上面）放好两面黑色的遮光纸板，再盖上玻璃板，将要感光的区域压住，玻璃板上可以压写重物，将丝网，硫酸纸图片，遮光纸等压平整，也使感光面与图片紧密结合，然后开动光源，进行曝光，从图感光胶到曝光完的时间段都是在黑屋里完成的，屋里可装一盏很暗的紫灯便于操作。一般曝光时间1小时，但可根据丝网大小而调整时间。丝网曝光后，应将丝网放在清水里浸泡和冲洗，目的让需要透光的部分亮出来，再晾干；最后对光检查丝网，有的曝光地方多了可用封网胶用小毛笔细心的涂覆，大面积地方贴胶带纸，这样所需的丝网就完成了（如图4所示）。

图4 ，丝网示意图

丝网做完了还用电池槽进行定位，先在电池槽划线好位置，再用丝网去对位置，最后在丝网的底部三面用细小的木条固定定位，保持电池槽左右和底面定位，上面作为放取丝网用。先在许多厂家为提高蓄电池的吸引力，采用两色或三色作丝印表面。如是红蓝两色，应做两套丝网，一套印红色，一套印蓝色的，其中在不印的部分用封网胶涂覆遮掉。定位时先印好一种颜色多的部分，再用颜色少的部分去套颜色多的部分，吻合后钉定位条固定。先印颜色多的部分，等晾干后再印颜色少的部分。

3.2 刮刀

刮板是用来刮挤丝网上的油墨，使之漏印在承面上的一种工具，刮板由胶刮条和刮刀夹组合而成。一般刮板常用聚氨酯类胶刮，它的强度高，耐磨性及耐溶剂性非常好，厚度为6—10mm，长度根据需要决定，形状选用直角型，便于线接触。

通常胶刮的硬度状况用颜色表示，随其硬度的增加颜色逐渐加深，目前市售多为进口材料，一般红色代表硬度60—650为软胶刮， 70—750中硬度胶刮，丝印电池槽用软胶刮为宜。

有针对性地选择合适硬度的刮板，有利于改善网印品质，如果选择不当，会造成印刷不良故障，

安装刮板时，要选择平直无缺陷的胶刮条，刮板露出刮刀夹高度10—25mm,硬度越软露出得越少，使刮板硬一些，不容易弯曲。这样就不会在印刷中因施加压力于较软硬度的刮板上与承印面成面接触，致使印刷图像模糊不清。

刮板长度的选择应根据适用原则尽量短些，若太长，刮板刀端两边就会出现变形状态，在网印过程中自然会越来越弯曲不平，造成整个油墨涂层不均匀；若刮板过短，在印制过程中来回次数增多，影响效益，还会减少丝网的使用寿命。丝网失效的形式主要是两种，一种是网布松了，一种网破了造成漏墨现象发生。

要得到良好的印刷效果，在印刷前先检查刮板刃口是否平直，刮板在使用完后马上洗净，由于油墨的溶剂性强，时间浸久会使刮板胶条变软，加快其磨损程度。如图5所示。

3.3 油墨

油墨是丝网印刷中重要的材料之一。丝网印刷的重要特点之一，就是能对不同性质、不同形状的承印物进行印刷。正确掌握和了解丝印油墨的性能，有针对地选择和使用合适的丝印油墨，是顺利进行丝网印刷并达到预期效果的必不可少的条件[3]。目前国内使用的丝网印刷油墨品种很多，分类方法也是多样的。电池槽丝网印刷油墨主要是塑料类油墨，专门是聚丙烯用油墨。

丝网油墨的基本要求：①油墨的流动性好，顺利通过丝网，不有堵网现象；②油墨干燥适度，不产生结网、拉丝和着墨不良现象；③粘度适宜，不产生滋墨现象，适应环境的需要；④附着力好，耐酸腐蚀等。前面三点可以在实际操作中进行调配，也是调配油墨的基本要求。

电池槽用油墨一般由处理的油墨，即对电池槽表面处理好的再使用油墨印刷的，这种油墨国产的价位不是很高，进口的价位就比较高些。前些年，有的塑料油墨厂家研制出免处理的油墨，现在有许多公司选用这种免处理油墨，只需要对电池槽用汽油对表面进行擦拭就可以，丝印效果也是很好的。

油墨的附着力是人们关心的问题，这与电池槽表面处理有关。但油墨的附着力检查方法参照国家GB/T9286-1998 色漆和清漆漆膜的划格试验，用锋利的刀片(刀锋角度为15-30度),在被测试样品的表面划格10*10个1mm小格，100格的小方块（称为百格试验），切割都应划透至底材表面，用黏附力350-400g/cm2的胶纸（此处采用3M的Scotch胶纸），牢牢的黏住被测试的小方格，用手按住胶纸的另一端，以60°方向迅速拉下胶纸。测试评定：切削边缘刀口处平整，无油墨粘在胶纸上为合格[4]。

耐酸性主要是蓄电池里酸液流在丝印的油墨上不发生溶解等，造成表面不美观。检查一般采用湿擦法，用蓄电池的酸液在丝印字表面上进行湿擦，湿擦次数在20次以上，看丝印字有无变样的情况；还有在印字表面涂覆酸液，放在40-50℃温度的烘箱里烘10分钟，看丝印字有无变样的情况。

印字后油墨的干燥主要是在空气中自然晾干，晾干的速度取决于在油墨中加稀释剂型号，有慢干型，中干型和快干型，这要根据气候和操作的技能全面考量的。一般采用中干型比较合适。

3.4 电池槽

电池槽PP是非极性表面，结晶度高，表面张力低，印刷效果和粘附牢度难以达到要求，印刷前极性应表面处理[5]，必需经过表面处理才能改善油墨附着力。表面处理方法有机械法（喷砂及磨毛）；物理法（火焰、电晕、高能辐射）；化学法（表面氧化、接枝、置换及交联）等。针对蓄电池槽产品的特点，一般采用火焰或电晕处理提高表面能力。

火焰处理法是用强氧化焰使塑料表面氧化的过程。用于提高PP的印刷特性和胶接特性等。 一般要求表面的张力值达到41达因左右，而PP材料本身的表面张力值仅为31达因，远远无法达到要求，而通过火焰处理技术，可以改变其表面张力，使其表面致密度超过48达因左右。通过火焰处理改变其表面张力还可以提高工件后续丝印的质量[6]。

火焰处理可用来调整塑料的表面性质，在高温下使塑料表面的大分子发生氧化反应产生极性基团，另外还对表面分子聚集的结构形态产生影响，使水基覆盖膜附着在塑料表面上。火焰处理是用自制的喷灯，燃烧用天然气罐，按一定组成和配比的天然气和空气，形成温度高达1100～1800℃的氧化火焰，来达到瞬间改变薄膜表面性能的目的，在实际处理过程中，火焰的温度、火焰与薄膜之间的距离和处理时间是影响处理效果的重要因素。

火焰处理常见的处理方法是人为操作的，按照一定轨迹，在塑料件表面上进行移动，使火焰处理头在电池槽表面上20厘米距离处进行覆盖，因为这个距离可以使火焰的外延接触塑料表面，使其瞬间达到1000摄氏度的高温，否则由于接触不良发生欠烧。而且不能有重复的现象。电池槽处理后在30分钟内完成丝印，效果比较好。

电晕处理（又称电火花处理）是将高压（2-100Kv）、高频（2-20kHz）电施加于电极上，在两电极间产生电晕放电，以产生大量的等离子气体及臭氧，这些等离子气体和臭氧与塑料表面作用，从而达到表面处理的目的[7]。电池槽表面经过电晕处理后，使表面产生游离基反应而使聚合物发生交联.表面变粗糙并增加其对极性溶剂的润湿性，这些离子体由电击和渗透进入被印体的表面破坏其分子结构，进而将被处理的表面分子氧化和极化，离子电击侵蚀表面，表面由光滑变得粗糙，并且表面存在着大量细小的空隙。当丝印油墨涂在电池槽表面的空隙内，固化后被机械地镶嵌在孔隙中，形成许许多多微小的机械联接点，从而大大地提高了油墨的粘接力，以致增加丝印表面的附着能力。电池槽电晕处理表面后，其表面张力显着提高，但张力值很不稳定，随着放置时间的增长，表面张力呈指数规律下降，因此在处理后应及时进行印字。

电晕处理对电池槽表面所产生的物理及化学影响是复杂的，其效果主要通过三方面来控制：①特定的电极系统，②导辊上的物介质，③特定的电极功率。一般由专用的工装和机器来完成电池槽表面处理。

脱脂处理：电池槽表面沾上油污或脱模剂会影响油墨的附着力。可以通过碱性水溶液、表面活性剂、溶剂进行清洗，达到表面脱脂清洁的目的。选择溶剂时一般是对塑料不溶解的溶剂如甲醇、乙醇、异丙醇等，电池槽也可以用汽油（C5H12-C12H26脂肪烃和环烃)擦拭，这样简单用汽油擦拭即可达到脱脂目的。

4 丝印操作注意点

丝印操作是一项熟练操作过程，需要对油墨的调制，电池槽表面处理，丝印过程中用力大小，丝印过程中相互配合等工作。

油墨的调制主要是调浓稀的程度判断方法：浓的程度以油墨通过丝网后，印刷面上不出现丝网网纹或拉丝为好。稀的程度以放在丝网上，油墨凭着自身重量能达到通过网孔但不至于下滴为最好。印刷的线条细时，应调稀点，反之，应调浓点。

丝印过程中刮印压力高，则出墨量多，但网版易变形，所以刮印压力不宜高。刮印速度常为60～200mm/s。刮印速度快，出墨量少，但不易堵网。因此易堵网的油墨，刮印速度应快些。

刮印路线为直线、斜线和曲线三种。应根据承印物平整性和图文在承印物上分布的情况来选择。刮印路线长和油墨耗量大时，刮墨量应多些甚至先刮一层油墨，后刮印。

有双色套用时先印颜色多的部分，后印颜色少的部分。对好的油墨应尽量在当时用完，否则油墨挥发性很大的。对印错的部分可以及时用汽油清洗干净，等干了后只有用稀释剂擦洗干净，重新进行印字。

5 结束语

电池槽表面丝印是蓄电池出厂时必不可少的工序，它事关蓄电池外观要求，也是宣传厂家的载体之一，很多蓄电池生产厂家都很重视表面丝印质量。随着科技的进步，电池槽丝印技术也得到了一定的发展，逐步有人工印刷发展到半自动印刷，减轻操作者劳动强度，提高丝印电池槽的质量。手工丝印中丝网制作很关键，油墨选用涉及到电池槽的处理，这对提高手工丝网印刷都有重要的作用。

[1]陶永亮. 调整浇口解决电池槽产品缺陷的方法[J]. 工程塑料应用，2011，39（9）；81-84

[2]张世强，李万河，徐品烈. 硅太阳能电池的丝网印刷技术 [J]. 电子工业专用设备 , 2007，148（5）；55-59+68

[3]藏广州.丝网印刷技术分册（上卷）[M].合肥：安徽音像出版社.2003.11；459

[4]陶永亮. 灯具注塑件真空镀膜附着力等检查方法[J].塑料制造，2011，200（4）；93-97

[5]藏广州.丝网印刷技术分册（上卷）[M].合肥：安徽音像出版社.2003.11；770

[6]江阴市亚太涂料有限公司.塑料表面的处理方法[EB/OL]. http://www.jyyatai.com/index.asp；2012-1-15

[7]何炜德.电晕处理[J]. 塑料，1989,18（5）；38-41+52