Урок 11.3ПокрыватьГлава 11 · Покрытия и отделка поверхности

Трафаретная печать

Краска продавливается через сетчатый трафарет

Трафаретная печать продавливает краску через тонкую сетку, закрытую везде, кроме места, где должен появиться рисунок. Так печатают графику на многих футболках, белые надписи на печатных платах и серебряные линии на солнечных элементах. Она наносит толстую непрозрачную краску почти на любую поверхность, плоскую или изогнутую.

Фото: Ahmad Ali Karim, CC0, через Wikimedia Commons

Трафаретная печать · разрез хода ракеля, изготовление трафарета и сушкаНомера в кружках соответствуют шагам ниже. Ракель движется слева направо, поэтому левая сторона уже напечатана.

Как это работает

Сделайте трафарет. Тонкую сетку из полиэфирных или стальных нитей натягивают на раму и покрывают эмульсией (светочувствительной жидкостью). УФ-свет проходит через плёнку с рисунком, напечатанным чёрным. Свет отверждает эмульсию везде, кроме места под рисунком, которое вымывается водой и оставляет открытую сетку.
Установите сетку. Сетку закрепляют на несколько миллиметров выше подложки (печатаемой детали). Этот зазор отвода позволяет сетке отскакивать после печати. Деталь совмещают (точно позиционируют) по упорам или удерживают вакуумным столом.
Залейте сетку краской. Краску выливают на сетку и легким проходом распределяют по рисунку. Это заполняет открытую сетку, но пока ничего не печатает.
Сделайте ход печати. Ракель (гибкое резиновое лезвие) прижимает сетку к детали и проходит по ней. Краска продавливается через открытую сетку, а трафарет блокирует её везде в остальных местах.
Отрыв. Прямо за лезвием натянутая сетка отскакивает вверх и отрывается от влажной краски. Она оставляет чистый чёткий слой, обычно толщиной от нескольких до нескольких десятков микрометров.
Высушите или отвердите. Деталь проходит через сушилку. Горячий воздух или инфракрасное излучение отверждают пластизолевые краски примерно при 160 °C, а УФ-краски твердеют под УФ-лампами за секунды. Каждому дополнительному цвету нужны своя сетка и свой проход.

Два родственника работают так же. Ротационная трафаретная печать использует цилиндрическую сетку с ракелем внутри, для быстрой печати на ткани и этикетках. Трафаретная печать паяльной пасты заменяет сетку металлической фольгой, вырезанной лазером, чтобы наносить паяльную пасту на печатные платы.

Ключевые факты

Материалы: Пластизолевые, водные, сольвентные и УФ-отверждаемые краски, а также функциональные пасты (серебряные, углеродные, изоляторы); печать на ткани, бумаге, пластике, стекле, металле и керамике
Типичные детали: Футболки, плакаты, бутылки, панели управления и шильды, мембранные переключатели, печатные платы, солнечные элементы
Размер детали: От небольших этикеток до листов шириной более метра; бутылки и другие изогнутые предметы — на специальных прессах
Точность: Линии вплоть до примерно 0,1 мм в графике и несколько десятков мкм на принтерах для солнечных элементов; совмещение цветов около ±0,1 мм
Качество поверхности: Рельефный слой краски, от матового до глянцевого в зависимости от краски; пластизоль на ткани слегка резиновый на ощупь
Подходящая партия: От нескольких десятков отпечатков до миллионов; сетки дёшевы, но каждому цвету нужна наладка
Стоимость оснастки и оборудования: Сетка стоит десятки долларов, ручной станок — сотни или тысячи; автоматические и электронные принтеры — десятки и сотни тысяч
Скорость: Ручной станок делает десятки отпечатков в час; автоматические — сотни и более тысячи; линии для солнечных элементов — тысячи элементов в час

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Толстая, непрозрачная, долговечная краска, закрывающая даже тёмные поверхности
Печатает почти на любом материале, плоском или изогнутом
Дешёвая оснастка и высокая скорость после наладки
Может печатать функциональными пастами: проводники, резисторы, контакты солнечных элементов

Ограничения

Каждому цвету нужны своя сетка и наладка, поэтому многоцветные рисунки стоят дороже
Тонкие детали ограничены по сравнению с офсетной или струйной печатью
Наладка и очистка делают очень короткие тиражи дорогими в расчёте на изделие
Некоторым краскам и чистящим средствам нужны вентиляция и аккуратная утилизация

Где применяется

Одежда и текстильФутболки, номера на спортивных майках, сумки-шопперы, печатная ткань на ротационных трафаретах
ЭлектроникаПаяльная маска и белые надписи на печатных платах, мембранные переключатели, датчики
ЭнергетикаСеребряные контактные линии на кремниевых солнечных элементах
Автомобили и стеклоЧёрная окантовка и линии обогрева на заднем стекле, циферблаты приборной панели
Упаковка и вывескиСтеклянные бутылки, косметические тубы, плакаты, вывески и наклейки
ИскусствоОграниченные тиражи отпечатков и плакатов

Как узнать процесс

Слегка рельефный слой краски, который можно почувствовать кончиком пальца, особенно на футболках.
Сплошные плоские цвета с чёткими краями, каждый цвет — отдельный слой; без растровой точки, если в оригинале не использовались полутона (рисунки из точек, имитирующие оттенки).
Небольшие смещения между цветами (ошибки совмещения), видимые как тонкие зазоры или перекрытия.
На стекле и печатных платах — чёткие белые или чёрные надписи, лежащие поверх поверхности.

Сравните с

Окраска распылением11.1покрывает всю поверхность тонкой плёнкой; трафаретная печать наносит краску только там, где трафарет открыт.Химическое фрезерование и фотохимическое травление6.8использует похожую маску, экспонируемую УФ-светом, но чтобы вытравить металл, а не нанести краску.Фотолитография13.2тоже создаёт рисунки светом, но в микрометровом масштабе, чтобы делать компьютерные чипы.

Смотрите

Taino Ink · Весь процесс для начинающих, от сетки до высохшего отпечатка

Minneapolis Institute of Art · Процесс шелкографии художника, объяснённый музеем

PepWear · Производство футболок в действующей печатной мастерской

ROQ · Автоматический карусельный станок, печатающий несколько цветов по очереди

Смотреть реальные фото

Википедия: Screen printing — история, сетка, эмульсия и ракель, а также применение в электронике и солнечной энергетике, с фотографиями
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

Трафаретная печать — это трафарет на сетке: краска проходит там, где сетка открыта, и нигде больше.
Ракель продавливает краску, а сетка отскакивает, оставляя чистый толстый слой.
Одна сетка на цвет; дешёвая оснастка делает метод пригодным и для малых тиражей, и для огромных.