印刷油墨与印刷适性

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清泥 发表于 2011-6-18 12:01
印刷油墨与印刷适性

一、 从墨斗到纸张

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清泥

印刷油墨与印刷适性

一、 从墨斗到纸张
    1、油墨的流变特性和作业适性
    印刷油墨主要在印刷机械适性这点上，与类似涂料和化妆品等的颜料分散系有所区别，但在印刷机上要求油墨具有许多复杂的属于流变方面的适性．也就是，从油墨罐弄到墨斗中的油墨，必须是顺利地转移到墨斗辊上，接着在匀墨辊上应该表现出有良好的油墨分配和转移性．在油墨从着墨辊向版上转移的阶段，还要求极其精确地进行油墨转移，油墨从版上转移到承印面的过程被当作是印刷最基本的过程，希望版面上的油墨始终以一定的状态可靠而有效地转移到承印面上．鉴于此，广义上讲，印刷机上的油墨转移乃是油墨作业适性的主体，在这里油墨本身的流变特性成了支配作业适性的重要因素，除此之外，印刷作业上的溅墨、墨辊上的结皮、滋墨或乳化等故障的现象，也必须跟作业适性一起来考虑．在本节中，对于占印刷适性主要部分的油墨的作业适性，主要概述与油墨流变特性的关系，以及在这方面存在的主要问题．
  2、给墨行程
    使用平版胶印机从油墨的角度来看，分别是印刷机的单位行程．就普遍使用的印刷机械粗略地说，在凸版印刷机上就没有。这里将这些单位行程分别命为，A：给墨行程，B；分配行程，C；施水行程，D：向橡皮布转移的行程，E；向
承印面转移的行程，以下按顺序叙述各个行程．
  3、分配行程
    这个行程的功能是将来自传墨辊的供墨的构造充分破坏后，以均匀的薄膜形状传到版上．如同给墨行程一样，目前也几乎没有作过有关这个行程的探讨．
    这个行程的关键如下：
①油墨膜的均匀化(分配)．
②墨辊间的油墨转移．
③溅墨或飞墨．
④油墨的凝聚和乳化．
⑤墨辊胶墨…等．
油墨在这个行程所受的切变应力是相当大的．Voet推测约有107dyne／cm2．这个行程中的金属辊大约错动3cm，所以油墨膜在各墨辊间受到的应力是极其复杂的．如将牛油般的拉丝很短的油墨置于不错动的墨辊之间搅拌，则在墨辊上可以观察到清清楚楚的条纹模样．一旦介入错动辊之间，这条纹模样立刻消失，遇到这种场合，一般是拉丝长的、粘度小的呈现出良好的分配．如果油墨的粘度过大，流动就不畅，分配性也随之降低，但由于油墨本身具有触变的性质，结构破坏性大的油墨，i在墨辊之间转移的过程中，可以使其粘度充分降低．在这个行程中，较大的应力实际作用于油墨的期间不过是各墨辊整个周期的l／20上下，但在其余的时间中油墨几乎不出现触变性回复现象
  4、油墨转移的行程
    这里拟就凸版方式阐述从印版向纸上的油墨转移．前已述及，胶印分为从印版转移到橡皮布和从橡皮布再转移到纸上，而对于凹印，从印版到纸张上的油墨转移与凸版的有所不同，关于这些容后再述．承印物虽不限于纸张，但这里仅就占承印物大部分的纸张进行叙述．   
    印刷的最基本的行程是从印版向纸上转移油墨的行程．因此，关于印刷适性的研究，先从印刷油墨转移，即从最单纯的凸版单色实地印刷的油墨转移开始的．从三十年代开始了这方面的研究，其后依旧在世界各国继续着，至今仍留有许多有待于解决的问题．但是这个行程也存在着油墨和纸张的印刷适性相交错的地方，许多研究都集中在这点上，已有若干论文发表．
  二、油墨的渗透
    印刷过程中油墨的渗透，是使用纸张时的一种特有现象，但印刷其它的非吸收性物体时，几乎不足以构成问题．
    油墨向纸上的渗透，给油墨的转移、凝固、干燥，印刷面的光泽、抗摩擦性等带来重要的影响．下面把问题限于油墨向纸上的渗透来谈谈．
  1、油墨向纸上的渗透
    对于渗透干燥形式的油墨来说，油墨向纸上的渗透大大地影响着油墨的转移、凝固、干燥，印刷面的色、光泽、反差、亮度、抗摩擦性等主要的性状和效果．对于这类油墨，通常希望油墨的转移、凝固、干燥等，油墨的渗透速度愈快愈好，但另一方面，对于印刷面的色、光泽及其它效果则相反，油墨的渗透愈少愈好．对于氧化聚合型油墨，油墨的转移，渗透速度愈快固然好，但在凝固、干燥的阶段，倘若油墨的渗透过大，油墨连结料之大部分渗入纸张的内部，容易引起粉化的故障．再说，即便不到引起粉化的程度，印刷表面的色、光泽、抗摩擦性等的效果，一般地说，油墨的渗透愈少就愈好．
油墨的渗透因为在印刷适性方面包含着比较重要的问题，曾为许多研究者把它当作研究对象．然而，因为纸张从力学方面讲，它的内部组织还存在不规则性，油墨从流动学方面讲，它的结构比较复杂，所以至今尚未得到普遍适用的成果。
2、实验性研究
  向非涂料纸的渗透    关于油墨向纸张的渗透现象的实验性研究是非常多的，尤其是对于非涂料纸的渗透，已获得许多成果．这不外是因为对非涂料纸的内部组织姑且看做是连续的，同时容易利用光学的测定方法．特别是Coupe-Smith
的实验是最有成效的例子．他们使用的装置是来自光源的光束，经由平行光管，以45。的角度投射到试料纸上．在靠近试料纸照射面的直接下面的位置上放置光电管，收集纸张表面上的垂直的散射光，将其光电流放大后送给阴极射线管的示波管里．照上述配装后，用涂布辊在纸上给墨的瞬间，可以正确地追踪反射率的变化，试样的照射面积约为1．50*1．25cm，取涂布辊牵引的方向为长边．规定涂布辊通过这个面积的时间，进而在涂布辊通过的瞬间，使信号进入示波管，在检查压力的影响时，使用带负荷的小版。可是这反射率—时间曲线只不过是凭经验的一种大致标准，为了进一步研究渗透现象，有必要测定渗透速度．为此，只要先计算好反射率和油墨的渗透容积的关系就行了．
    3、理论上的研究
有关液体渗透到纸中的早期的理论研究，可推Boyd Campbell的工作．  
对于象纸张那样，既非直线性的，同时截面又不一样的毛细管集成体的体系，引用了表示毛细管截面总面积及其周围之比的水力学理论的半径概念，在纸的渗透性K和中空部分E，以及水力学理论的半径m之间，导出了如下的关系：
K＝1/6Em2
  4、小结
    关于油墨向纸张的渗透研究，从实验和理论的两方面获得了相当的成果，可以说弄清楚了渗透的概况．但是，还没有达到只需变动纸张毛细孔的分布和有效径等，就可以获得任意的印刷适性．
    同样，也还没有做到，变动油墨的成分和属于流动学方面的性状，就可以任意控制向纸张的渗透状态，以达到充分发挥印刷效果的目的．
    这是因为颜料过滤现象的数据不充分，并且最近生产的油墨连结料几乎全是低分子量溶剂加高分子量树脂或油的体系，所以说关键问题在于必须考虑连结料本身的浓度梯度和过滤现象．
    此外，在油墨流动学性质上还经常伴随有滞后现象，所以因测定条件之不同，测定值也大不一样，尤其是对粘度的测定，为空气的影响所困，以Green等人关于塑性粘度的测定值为例，几乎得不到具有再现性的数据，可能是其中的一个原因．
    今后，与油墨向纸张渗透有关的研究，应提高对纸孔的分布状态、油墨渗透的过滤现象、粘度等有关的测定技术，以所测数据为基础，统一地进行下去      
\    三、 凝固和干燥
    油墨在印刷品上的干燥，系指油墨膜完全固化后的状态．这是极其复杂的一种现象．
  干燥方式中最重要的是氧化聚合，使连结料分子的聚合度逐渐提高，从而达到固化的所谓化学手段的干燥方式，但有如印报油墨那种以吸收为主而干燥的方式，象凹印油墨、热凝油墨那种利用挥发的方式，以及其它还有利用冷凝、沉淀、胶凝化、过滤等等方式，所以不能一概而论．
为防止糊版和起脏，有效的方法是在润版药水中加进羧甲基纤维素(CMC)．  如果掺合六偏磷酸钠，则润版药水的表面张力不会降低，而且抗脂效果好，最好在润版药水中加进少量．润版药水和油墨之间的表面张力的降低，决定着乳化的进展程度，所以为了增大表面张力，尽可能地加大水的表面张力。如水中存在界面活性剂时，能使表面张力显著降低，促进油墨的乳化．因此，pH值很重要，因为氢离子决定了胶体电荷的性质．一般表面张力在pH到6．0为止时大体上保持一定，而pH更高时，表面张力急骤下降．当pH高的时候，表面张力与脂肪酸的羧基的离子化有关，因为氢离子缓慢置换而生成盐类，故招致使表面张力降低．亦即，pH增高，则分离速度就慢．但是，有时表面张力虽一定，而分离速度不同是因为分散相的粒子大小不同的缘故．关于这些，正如上一节所述．

渗油    油墨乳化的形态一般是w／o型，转换成o／w型时便招致糊版．乳化油墨流到水面或水中时，通过抗脂膜，视附着到金属上的程度，分别称为起脏和糊版．将这两种淌墨的状态统称为渗油(经常把糊版与渗油等同使用)．有关渗油的主要原因有：①润版药水的量，②药水的pH，③药水成分的性质，④构成非图象部分的亲水胶质的性质，⑤抗脂化处理方法，⑥制版工序中的洗净，⑦水辊的性质，⑧油墨的性质和量，⑨机械性质等．倘若发生渗油，就油墨来说，总有以下的某一种原因：①不恰当地使用了过多的油墨量，②油墨颜料的表面性质，③油墨中调墨油的极性，④油墨的粘度，⑤界面活性物质的存在，⑥添加不适宜的干燥剂等的辅助剂．具体的情况如下：

①用二氧化钛、铬黄、柏林蓝等的无机颜料就不产生．

②由高酸值的亚麻仁油调墨油和有机颜料制成的油墨会产生．

③脂肪酸会产生．

④某种酚醛树脂和醇酸树脂会产生．

⑤树脂酸的锌皂会产生．

⑥邻苯二酸二甲酯等的溶剂会产生．

⑦干燥剂(金属皂)也会产生．

颜料及连结料的影响是，通常将有机颜料归于疏水性的，而将无机颜料归于亲水性的，炭黑具有特殊的表面性．渗油大多归因于亲油性颜料，连结料也可分成疏水性的和亲水性的，属疏水性的有，低酸值聚合亚麻仁油、矿物油、烯烃类树脂等；属亲水性的有，高酸值亚麻仁油、树脂酸锌，石灰松脂，醇酸树脂等，

油墨粘度愈高，乳化的速度愈慢。油墨的粘度低，而向非图象部分流出的油墨容易受乳化．粘度低对乳化并非好事．归纳起来，一般说来，需要制作粘度高的油墨．对付渗油的方法是，减少颜料量，提高连结料粘度．

    最近，关于起脏问题的研究日益增多，下面就来谈谈起脏的情形．

起脏    最近，关于起脏的研究，是以润版药水表面张力的降低为中心而开展着．表面张力受用纸的种类、润版药水的条件油墨种类的影响．自从机上涂料纸出现以来，这种倾向日益增大，将纸张浸于水中测定水的表面张力，然后将其结果与使用印刷机出现起脏的印张联系起来进行考察．还有水和润版药水(酸性，pH为3．5)对纸张的影响，说明涂料纸的表面活性因润版药水中的酸而有所增加．只要是纸张的表面张力减少值在15dyne／cm以上，印刷时就有出现起脏的危险，所以作为用纸的平版适性，最好在印刷前对纸张作一下试验．
    1、乳化现象
印刷时的乳化    一般所说的乳化现象可由二液相间的表面张力降低而引起的表面张力说来理解。表面张力大的一方的液相变成不连续相，从而形成w／o型或者o／w型．此外，当存在固体乳化剂时，由二种液相对于粒子润湿的难易来决定乳化的形态，而容易润湿的液相变成连续相．因此，有关乳化的多数研究，是以稳定性为中心来研究的。这样，给予图象部分上的油墨，其墨膜厚度的大约1／2转移到橡皮布上去，而残留在图象部分上的油墨，其周围为润版药水包围着，这种状态一直持续到印刷终了为止．在该界面上受着激烈的印压，并受到自身乳化或者是强迫乳化．非图象部分的水机械地附着到着墨辊上时，除了墨膜表面附着水分的行为外，还发生水和油墨的强迫乳化，乳化继续进行至含最大量的水．这个现象因为墨辊上的油墨渐渐变得不透明，并且看上去发白，所以能简单地观察到．







2、对干燥的影响

乳化后的油墨转移到纸上时，最重要的是干燥的恶化．油墨的干燥是由物理干燥(渗透、蒸发)和化学干燥二种情况同时发生作用的结果，而受润版药水影响的是化学干燥．也就是不饱和油脂由于自动氧化而产生的氧化聚合．Rudd曾经报告了酸和盐类对自动氧化的影响．此外，R：R!Coupe研究了油墨和调墨油与润版药水的关系中有关干燥的影响．

清泥

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