摘 要：内燃机有很多流体管路,管路部件连接面具有一定的粗糙度和不平度,靠管路部件自身链接,很易造成泄漏,因此安装了密封垫片,其作用是密封所在位置的流体,要求耐热、耐油、耐不冻液和能耐受一定的压力。为了达到完美的密封效果,需要对垫片进行涂料处理。密封垫片的涂装方式有很多种,如喷涂、辊涂、浸涂、丝网印刷等,该文主要介绍丝网印刷。
关键词：丝网印刷;密封垫片;工作原理
丝网印刷由5大要素构成,即丝网版、橡胶刮板、涂料、印刷机以及被印刷物。丝网印刷基本原理是:利用丝网版上图案部分网孔通透、非图案部分网孔不通透的基本原理进行印刷。印刷时在丝网版上一端加上涂料,用橡胶刮板在丝印版上的涂料部位施加一定压力,同时朝丝网印版另一端刮移。涂料在移动中被刮板从通透的网孔中挤压到被印刷物上。印刷过程中橡胶刮板始终与丝网版和被印刷物呈线接触,接触线随刮板移动而移动。由于丝网版与被印刷物之间保持一定的间隙,使得印刷时的丝网版通过自身的张力而产生对刮板的反作用力,即回弹力。由于回弹力的作用,使丝网版与被印刷物只呈移动式线接触,而丝网版其他部分与被印刷物为脱离状态，使密封垫上的涂料与丝网分离。当刮板刮过整个版面后抬起,同时丝网印版也抬起,并将涂料轻刮回初始位置，至此完成一个印刷过程。
1 丝网印刷的优点
丝网印刷与其他涂装方法相比有很多优点,它需要的涂料粘度比较高,因此涂料的溶剂比较少,减少了环境污染,同时它的固含量利用率接近100%,而喷涂过程中涂料的利用率最多是30%。这样大大减低了涂料使用成本。而浸涂和滚涂只能对密封垫整个面涂装,不能做到局部涂装。丝网印刷却是很容易做到5 mm以下线宽的涂装,并且涂料的厚度一次性可以达到20 μm以上,其他涂装方式难以做到这一点。
2 丝网的选择
目前市场上的丝网主要有涤纶、尼龙、金属丝网等,尼龙丝网的主要成分是聚酰树脂,聚酰胺树脂具有很高的机械强度,耐磨性、耐化学药品性、耐水性、弹性都比较好,由于网丝均匀、表面光滑,故涂料的漏印性极好。其不足是尼龙丝网的拉伸性较大。这种丝网绷在丝网框上一段时间后,张力有所降低,使网丝失去弹性、精度下降。因此,不适宜用来制作精度要求比较高的密封垫网版。不锈钢丝网是由不锈钢材料制作而成。不锈钢丝网的特点是耐磨性好、强度高、拉伸性小，由于网丝精细,涂料的通过性能稳定、尺寸精度稳定。其不足是弹性不好、价格较贵,而且不易粘结在丝网框上。丝网伸张后,不能恢复原状、不易清洗网版。涤纶丝网的主要成分是聚酯类树脂。聚酯类树脂具有耐溶剂性、耐高温、耐水性、耐化学药品性的优点,涤纶丝网在受外界压力较大时,其物理性能稳定、拉伸性小。其不足之处是与尼龙丝网相比耐磨性较差。综合市场上各种丝网的优缺点,用在密封垫上的丝网选择涤纶网最适宜。
3 丝网版的制作
用在密封垫丝网印刷的工艺流程可按图1表示。
丝网在一定拉力下牢固地粘结在网框上,对丝网框选用的基本要求是能承受绷网的力,坚固、耐用、轻便,在温湿变化较大的情况下,其性能仍保持稳定,具有一定的耐水、耐溶剂、耐化学药品等性能,通常都选用铝合金网框。在丝网上涂布一定厚度的感光胶并干燥,形成感光膜,感光膜的厚度根据涂料要求的厚度和形状而定,如果是印线的图案，宽度在5 mm以内,涂料的厚度与感光膜的厚度成正比;如果是印刷面的图案,不能通过感光膜的厚度调整涂料厚度,只能通过涂料粘度和网丝的直径来调整。将图纸要求的图案制作成阳图底片与涂布好感光膜的丝网贴合放入晒版机曝光。这样丝网上即出现图纸需要的图案,经显影冲洗,未固化感光材料被冲洗掉,使丝网孔为通孔。非图案部分感光材料固化堵住网孔,干燥后检查网版在非图案部位是否漏孔,用感光胶堵住所漏网孔及网框边缘处即封网,再次曝光即可完成丝网版制作。
3.1 丝网印刷刮板的选择
一般印刷密封垫时,可使用软质刮板,这样可通过刮印时施加的压力使版面和密封垫接触充分,以提高印刷效果并能提高涂料厚度。长期使用刮板会发生一定的弯曲,因此,在使用刮板时,要考虑刮板的弯曲疲劳和机械强度,要求刮板具有一定弹性。刮板在刮印的同时会因摩擦而产生热,使其温度升高后硬度发生变化,在选择刮板材料时应该注意选择不易受热变形的材料。刮板与丝网印版由于是直接接触,每次刮印时都有摩擦(在丝网印刷中印数多时可达上万)，因此要求刮板耐磨性好,并具有润滑性和一定机械强度,这样刮印时可以尽量减少摩擦,以保证刮板的使用寿命。刮板在使用中要接触各类涂料及溶剂,在选刮板时可考虑在尽量满足印刷要求的前提下,为了使变形降低到最低限度,可选择硬度较高的橡胶刮板。针对这一情况常用聚氨酯类橡胶做成,因为聚氨酯类橡胶是最耐磨的橡胶之一,它还具有强度高、耐溶剂性极佳的特点。通常选用的硬度为60～75,需要涂料的厚度越厚刮板硬度越低反之选用高硬度的刮板,刮板的形状选用直角,因为直角可以充分刮干净涂料。
3.2 涂料的确定
用在密封垫片上的印刷涂料分为3大类型:氟橡胶涂料、硅橡胶涂料、树脂型涂料,其中目前高端产品或者新产品基本上都是采用印刷氟橡胶涂料,氟橡胶涂料所采用的氟橡胶一般都是六氟类,此类橡胶硫化后耐热性极好,在200 ℃下也几乎不发生老化,能长时间使用,添加一定的填料和助剂配合后可在300 ℃高温下连续使用。它的耐油和耐化学品性能也非常好,尤其是对航空燃料油和液压工作油,迄今没有比它抗耐性更强的涂料。缺点是在遇到胺类、低分子酮类、酯类和高浓度碱类及高压水蒸气很快老化。同时氟橡胶涂料只能用于金属垫片的印刷,氟橡胶本身与金属结合力很差,因此对涂料的各种性能要求很严格,在印刷前对基材的表面处理要求很严格,一般采用超声波清洗除油。其次非金属垫片或者一些柴油机垫片选用硅橡胶涂料,硫化硅橡胶可在-65 ℃～250 ℃温度范围内长期保持弹性,并具有优良的电气性能和化学稳定性, 能耐水、耐臭氧、耐气候老化,加之用法简单,工艺适用性强。
4 涂装与环保
用在丝网印刷中,所产生的残渣很少,一般只是在印刷结束后丝网上有一点残余涂料,此种涂料按一般工业废弃物处理。所产生的废气一般是有机溶剂,会对神经组织产生麻痹作用,对行动和语言功能产生很大的危害。为保证操作者健康,必须定时排气、换气,以确保空气中的溶剂蒸气浓度降低到符合要求的标准,使操作者身体免于溶剂蒸气的损害。同时操作者在生产中必须穿戴好防护用品,如果不慎溅到皮肤或者眼睛中,应立即用清水冲洗15 min以上,如仍有不适,应立即就医。从事此工作的操作者每年最少查体一次,如身体有异样,必须调离岗位。总之,由于丝网印刷的独特性,它在密封垫上的应用越来越广泛。
参考文献
[1] 骆光林.丝网印刷在包装上的应用[J].印刷技术,2004(17):11-13.
[2] 唐正宁.精细丝网印刷技术研究[D].无锡：江南大学,2009.
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