Трафаретная печать — это метод печати, при котором сетка используется для переноса чернил (или красителя ) на подложку , за исключением областей, которые сделаны непроницаемыми для чернил блокирующим трафаретом . Лезвие или ракель перемещаются по сетке в «заливном движении», чтобы заполнить открытые отверстия сетки чернилами, а затем обратный ход заставляет сетку на мгновение коснуться подложки вдоль линии контакта. Это заставляет чернила смачивать подложку и вытягиваться из отверстий сетки, когда сетка отскакивает назад после прохождения лезвия. За один раз печатается один цвет, поэтому для создания многоцветного изображения или дизайна можно использовать несколько сеток.
Традиционно в этом процессе использовался шелк. В настоящее время широко используются синтетические нити. Самая популярная сетка общего назначения изготавливается из полиэстера. Существуют специальные сетчатые материалы из нейлона и нержавеющей стали, доступные для трафаретной печати. Существуют также различные типы размеров ячеек, которые будут определять результат и вид готового дизайна на материале.
Эта техника используется не только для печати на одежде, но и для печати на многих других материалах, включая наклейки, циферблаты часов, воздушные шары и многие другие продукты. Расширенные применения включают укладку проводников и резисторов в многослойных схемах с использованием тонких керамических слоев в качестве подложки.
Трафаретная печать впервые появилась в узнаваемой форме в Китае во времена династии Сун (960–1279 гг. н. э.). [1] [2] Затем ее адаптировали другие азиатские страны, такие как Япония, и в дальнейшем она развивалась с использованием более новых методов.
Трафаретная печать в основном пришла в Западную Европу из Азии где-то в конце XVIII века, но не получила широкого распространения и применения в Европе до тех пор, пока шелковая сетка не стала более доступной для торговли с Востока и не был открыт прибыльный рынок сбыта для этого материала.
В начале 1910-х годов несколько печатников, экспериментировавших с фотореактивными химикатами, использовали хорошо известные свойства актиничного сшивания или затвердевания хроматов калия, натрия или аммония с клеями и желатиновыми соединениями. Рой Бек, Чарльз Питер и Эдвард Оуэнс изучали и экспериментировали с сенсибилизированными эмульсиями на основе солей хромовой кислоты для фотореактивных трафаретов. Это трио разработчиков произвело революцию в коммерческой трафаретной печати, внедрив в отрасль трафареты с фотоизображением, хотя принятие этого метода заняло много лет. В коммерческой трафаретной печати теперь используются сенсибилизаторы, гораздо более безопасные и менее токсичные, чем бихроматы. В настоящее время [ когда? ] существует большой выбор предварительно сенсибилизированных и «смешанных пользователем» сенсибилизированных эмульсионных химикатов для создания фотореактивных трафаретов.
Группа художников, которые позже сформировали Национальное общество шелкографии , включая художников WPA Макса Артура Кона , Энтони Велониса и Хаймана Варсагера , в 1930-х годах придумали слово «сериграфия», чтобы отделить художественное применение трафаретной печати от промышленного использования этого процесса. [3] «Шелкография» — это сложное слово, образованное от латинского «sēricum» (шёлк) и греческого «graphein» (писать или рисовать). [4]
Историки нью-йоркского магазина плакатов WPA отдают должное исключительно Энтони Велонису за создание методов шелкографии, используемых там, репутация которого укрепилась после публикации его брошюры 1937 года « Технические проблемы художника: техника процесса шелкографии». Гвидо Ленгвайлер исправил это недоразумение в своей книге «История трафаретной печати» , опубликованной на английском языке в 2016 году. Выросшие из этих магазинов плакатов WPA, по крайней мере две студии Нью-Йорка в военное время начали украшать керамическую плитку обжиговой подглазурной краской, нанесенной методом шелкографии, начиная с 1939 года: мастерская Эстебана Сориано и Гарольда Амбеллана под названием «Designed Tiles» . [5]
Национальный центр помощи окружающей среде типографий утверждает: «Шелкография, возможно, является самым универсальным из всех процессов печати. Поскольку элементарные материалы для шелкографии настолько доступны и доступны, она часто использовалась в андеграундных условиях и субкультурах , а непрофессиональный вид таких самодельных шелкографий стал значимой культурной эстетикой, которую можно увидеть на киноафишах, обложках альбомов, листовках, футболках, коммерческих шрифтах в рекламе, в произведениях искусства и в других местах. [ проверить ]
Художнику Энди Уорхолу приписывают заслугу популяризации трафаретной печати как художественной техники. Среди шелкографий Уорхола — «Диптих Мэрилин» 1962 года , представляющий собой портрет актрисы Мэрилин Монро , напечатанный яркими цветами. В работе Уорхола поддерживал мастер трафаретной печати Мишель Каза, один из основателей Fespa . [6] [7]
Сестра Мэри Корита Кент получила международную известность за свои яркие шелкографии в 1960-х и 1970-х годах. Ее работы были радужными, содержали слова, которые были одновременно политическими и способствовали миру, любви и заботе.
Американский предприниматель, художник и изобретатель Майкл Василантоне начал использовать, разрабатывать и продавать вращающуюся многоцветную машину для трафаретной печати на одежде в 1960 году. Позже Василантоне подал заявку на патент [8] на свое изобретение в 1967 году, получив номер 3,427,964 18 февраля 1969 года. [8] Первоначальная машина была изготовлена для печати логотипов и информации о командах на одежде для боулинга , но вскоре была направлена на новую моду печати на футболках. Патент Василантоне был лицензирован несколькими производителями, и последовавшее за этим производство и бум напечатанных футболках сделали эту машину для трафаретной печати на одежде популярной. Трафаретная печать на одежде в настоящее время [ когда? ] составляет более половины деятельности по трафаретной печати в Соединенных Штатах. [9]
Графическая трафаретная печать широко используется сегодня для создания массовой или крупносерийной графики, такой как постеры или стенды. Полноцветные отпечатки могут быть созданы путем печати в CMYK (голубой, пурпурный, желтый и черный).
Шелкография хорошо подходит для печати на холсте. Энди Уорхол , Артур Окамура , Роберт Раушенберг , Рой Лихтенштейн , Гарри Готлиб и многие другие художники использовали шелкографию как выражение креативности и художественного видения.
Другая разновидность, цифровая гибридная трафаретная печать, представляет собой союз аналоговой трафаретной печати и традиционной цифровой прямой печати на одежде, двух наиболее распространенных технологий текстильного декорирования, используемых сегодня. По сути, цифровая гибридная трафаретная печать представляет собой автоматическую трафаретную печатную машину с цифровым улучшением CMYK, расположенную на одной из станций трафаретной печати. Цифровая гибридная трафаретная печать способна работать с переменными параметрами данных, создавая бесконечные настройки, с дополнительной возможностью специфических методов трафаретной печати.
Экран сделан из куска сетки, натянутого на раму. Сетка может быть сделана из синтетического полимера , такого как нейлон , а более тонкая и меньшая апертура для сетки будет использоваться для дизайна, который требует более высокой и более тонкой степени детализации. Чтобы сетка была эффективной, она должна быть установлена на раме и находиться под натяжением. Рама, которая удерживает сетку, может быть сделана из различных материалов, таких как дерево, металл или алюминий, в зависимости от сложности машины или ремесленной процедуры. Натяжение сетки можно проверить с помощью тензиометра; общепринятой единицей измерения натяжения сетки является ньютон на сантиметр (Н/см).
Трафарет формируется путем блокировки частей сетки на негативном изображении печатаемого дизайна; то есть, открытые пространства — это места, где краска появится на подложке.
Перед печатью рама и трафарет должны пройти процесс допечатной подготовки, в ходе которого эмульсия «зачерпывается» через сетку. После высыхания эта эмульсия выборочно экспонируется ультрафиолетовым светом через пленку, на которой напечатан требуемый дизайн. Это затвердевает эмульсия в экспонированных областях, но оставляет неэкспонированные части мягкими. Затем их смывают с помощью водяного распылителя, оставляя после себя чистую область в сетке с идентичной формой желаемого изображения, что позволит проходить чернилам. Это позитивный процесс.
При печати на ткани поверхность, поддерживающая ткань для печати (обычно называемая поддоном), покрывается широкой «поддонной лентой». Это служит для защиты «поддона» от нежелательной утечки чернил через сетку и потенциального окрашивания «поддона» или переноса нежелательных чернил на следующую подложку. Поддонная лента также используется для защиты поддона от использования клея, который удерживает подложку на месте на поддоне. Со временем поддонная лента покроется ворсом, который затем можно будет удалить, выбросить и заменить новой поддонной лентой.
Затем экран и рама обклеиваются лентой, чтобы чернила не попали на край экрана и рамки. Тип ленты, используемой для этой цели, часто зависит от чернил, которые будут напечатаны на подложке. Более агрессивные ленты обычно используются для УФ- и водорастворимых чернил из-за их меньшей вязкости и большей склонности к затеканию под ленту.
Последний процесс в «допечатной подготовке» — это блокировка любых нежелательных «отверстий» в эмульсии. Если оставить эти отверстия в эмульсии, чернила продолжат проникать и оставлять нежелательные следы. Для блокировки этих отверстий можно эффективно использовать такие материалы, как ленты, специальные эмульсии и «ручки для блокировки».
Трафарет размещается поверх подложки. Чернила размещаются поверх трафарета, а для проталкивания чернил через отверстия в сетке используется заливная планка. Оператор начинает с заливочной планки в задней части трафарета и позади резервуара с чернилами. Оператор поднимает трафарет, чтобы предотвратить контакт с подложкой, а затем, используя небольшое усилие вниз, тянет заливочную планку к передней части трафарета. Это эффективно заполняет отверстия сетки чернилами и перемещает резервуар с чернилами к передней части трафарета. Затем оператор использует ракель ( резиновое лезвие), чтобы переместить сетку вниз к подложке, и проталкивает ракель к задней части трафарета. Чернила, находящиеся в отверстии сетки, закачиваются или выдавливаются капиллярным действием на подложку в контролируемом и заданном количестве, т. е. влажный слой чернил пропорционален толщине сетки и/или трафарета. По мере того как ракель движется к задней части трафарета, натяжение сетки отрывает ее от подложки (это называется отрывом), оставляя краску на поверхности подложки.
Существует три распространенных типа трафаретных печатных машин: плоские, цилиндрические и ротационные. [10] Развитие трафаретной печати с плоскими трафаретами с 1963 года заключалось в том, чтобы обернуть трафарет вокруг, чтобы сформировать трубку, с подачей краски и ракелем внутри трубки. Полученный валик вращается с той же скоростью, что и полотно в рулонной машине. Преимуществами являются высокая производительность и длинные рулоны продукта. Это единственный способ сделать высокоплотную полностью узорчатую печать/покрытие как непрерывный процесс, и он широко использовался для производства текстурированных обоев.
При печати текстильных изделий с многоцветными рисунками часто используется техника «мокрый по мокрому», когда цвета высыхают прямо на прессе, в то время как графические изделия оставляют высыхать между нанесением красок, которые затем печатаются с помощью другого трафарета, часто другим цветом после повторного выравнивания изделия на прессе.
Большинство трафаретов готовы к повторному покрытию на этом этапе, но иногда трафареты должны пройти еще один этап процесса восстановления, называемый удалением дымки. Этот дополнительный этап удаляет дымку или «призрачные изображения», оставшиеся на трафарете после удаления эмульсии. Призрачные изображения, как правило, слабо очерчивают открытые области предыдущих трафаретов, отсюда и название. Они являются результатом остатков чернил, застрявших в сетке, часто в суставах сетки (точках пересечения нитей). Правильно очищенный трафарет не будет иметь никаких остаточных следов предыдущего изображения на своей поверхности.
Метод трафаретной печати, популярность которого возросла за последние годы, — это фотоэмульсионная техника:
Трафаретная печать более универсальна, чем традиционные методы печати. Поверхность не обязательно должна быть напечатана под давлением, в отличие от травления или литографии , и она не обязательно должна быть плоской. Различные чернила могут использоваться для работы с различными материалами, такими как текстиль, керамика, [13] дерево, бумага, стекло, металл и пластик. В результате трафаретная печать используется во многих различных отраслях промышленности, включая:
При трафаретной печати на солнечных фотоэлектрических (PV) элементах на основе пластин сетка и шины серебра печатаются на лицевой стороне; кроме того, шины серебра печатаются на тыльной стороне. Затем алюминиевая паста распределяется по всей поверхности тыльной стороны для пассивации и поверхностного отражения. Одним из параметров, который может изменяться и контролироваться при трафаретной печати, является толщина печати. Это делает ее полезной для некоторых методов печати солнечных элементов, электроники и т. д.
Солнечные пластины становятся тоньше и крупнее, поэтому для поддержания низкого уровня поломок требуется тщательная печать, хотя высокая производительность на этапе печати повышает производительность всей линии по производству ячеек.
Для эффективной печати нескольких копий трафаретного дизайна на одежде любители и профессиональные печатники обычно используют трафаретную печатную машину, что является разговорным термином, поскольку большинство трафаретных печатных машин сильно отличаются от офсетных печатных машин . Многие компании предлагают простые и сложные печатные машины. Эти машины бывают трех типов: ручные (их также называют ручными), полуавтоматические и полностью автоматические. Большинство типографий используют одну или несколько полуавтоматических или полностью автоматических машин с ручными машинами для небольших тиражей и выборки.
В то время как ручная трафаретная печать может осуществляться с помощью каруселей, ручных верстаков (оба они часто в разговорной речи называются прессами) или даже на столах. Полуавтоматические и полностью автоматические машины делятся на две основные категории: планшетные принтеры [17] (печать плакатов, произведений искусства или других плоских материалов) и карусельные и овальные машины (одежда и другие предметы одежды, среди прочего текстиля). Оба они принципиально схожи с точки зрения автоматизации, но различаются в таких областях, как физическое пространство и пути модернизации. [18]
Эти машины работают намного быстрее и используют либо пневматическое давление, создаваемое воздушными компрессорами, либо электродвигатели для перемещения ракелей, вращения и подъема или опускания поддонов, что устраняет большую часть ручного труда и использует УФ-излучение для мгновенного закрепления изображения, что приводит к значительному снижению утомляемости оператора, а также к более стабильным результатам. [19]
В автоматизации электронного проектирования шелкография является частью стека слоев печатной платы (PCB), а верхняя и нижняя стороны описываются в отдельных файлах Gerber, как и любые другие слои (например, слои меди и припоя ). [20] Типичные названия для этих сервисных печатных наложений включают tSilk/ bSilkтакже известные как PLC/ PLS[21] [nb 1] или TSK/ BSK( EAGLE ), F.SilkS/ B.SilkS( KiCad ), PosiTop/ PosiBot( TARGET ), silkTop/ silkBottom( Fritzing ), SST/ SSB( OrCAD ), ST.PHO/ SB.PHO( PADS ), SEVS/ SERS( WEdirekt ) [22] или GTO/ GBO(Gerber и многие другие [23] ).
Трафаретная печать, широко распространенная технология в полиграфии, нашла свою нишу в сфере печатной электроники. Ее универсальность и способность наносить толстые слои чернил делают ее идеальной для создания токопроводящих дорожек, датчиков и других электронных компонентов. Кроме того, трафаретная печать предлагает такие преимущества, как высокая производительность, низкие производственные затраты и совместимость с широким спектром подложек, включая гибкие материалы. Эти характеристики делают ее предпочтительным выбором для крупномасштабного производства печатных электронных устройств.
Хотя трафаретная печать предлагает огромный потенциал в печатной электронике, она также сталкивается с определенными трудностями. Высокое разрешение линий, совместимость с передовыми материалами и необходимость точной регистрации создают возможности для постоянных исследований и разработок. Однако непрерывные усовершенствования в формулах чернил, оборудовании и оптимизации процессов прокладывают путь для захватывающих будущих возможностей, включая интеграцию печатной электроники в устройства Интернета вещей (IoT), системы сбора энергии и многое другое.
.PLC.PLS
Медиа, связанные с трафаретной печатью на Wikimedia Commons