印刷油墨与印刷适性

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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．
    说起印刷，其方式也视印版形式、机械、承印面、印刷的目的等而多种多样，所以对它作一般的论述是有困难的．因此，这里就当前实际应用的印刷方式当中，试就作业适性受到重视的凸版印刷和平版胶印的概况作为主要对象进行观察．
    关于印刷油墨的流变性质，从Bingham和Green等人的时代就予以注意了，也进行了基础讨论。虽然在1938年，尽管P．H．Prior早已指出翻对于油墨的印刷适性研究，不该拘泥于基础性质上，而要与印刷作业工序联系起来探讨才行”，可是直至最近，为弄清这相互关系而起作用的研究依然没有太大的进展．甚至在Wolfe的著作中，也不过是将油墨的流变性质与作业适性分章说及而已．与作业适性联系起来最早论述了油墨的流变性质的是R．Buchdahl和了．E．Thimm．他们将印刷机上油墨的行为分为给墨行程，分配行程以及向承
印面转移的行程三个阶段，在各自的行程上油墨的流变性质，亦即论述在整个行程中粘度、屈服值、触变性、稠度以及拉力等静的或准静的特性究竟带来什么影响。
    近二十年来，关于油墨转移方面的研究有了某种程度的发展，但从油墨的作业适性总体来看，其知识决不算是丰富的，从印刷和油墨制造的立场上看，目前打算生产有应用价值的产品是不太可能的．因此，下面将重点述及其相互关系的实验或凭经验获得的事实，也许与理论不能充分结合及多少会触及一些不确实的事情．
    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．
    首先，给墨行程一般是在宽广的面积上，一边保持一定的给墨速度，一边始终是均匀地对印刷机进行给墨．墨斗中的油墨不连续地接触墨斗辊，以薄膜的形状卷在它的上面从墨斗中递出去，其膜的厚度通常是20～30μ．给墨量是借一次印刷，由给墨辊旋转的转角，刮刀和墨辊形成的间隙距离来调节的．
    通常，在这个行程中出现的问题是，油墨从墨斗中传递不出去，也就是引起了“堵墨”．堵墨的原因，有时候是因油墨干燥过快，在墨斗中油墨的一部分硬化或连结料不良而致油墨凝胶化，也就是产生了凝胶化而造成的．一般说来，油墨的流变性质是重要的．
    Wolfe、Apps，Zettlemoyer等人列举了成为堵墨原因的油墨流变性质，归纳起来有屈服值、粘度、墨丝长度、触变性等，同时也重视了油墨的凝聚力和粘着力。
    墨斗中的油墨在墨斗辊圆周附近受到相当大的切变应力，其它的部分除自重以外不存在起作用的力，因此墨斗中的油墨只能凭这个力流向墨斗辊处，屈服值大的油墨单凭自重是不能流动的，从而产生堵墨。一方面，在这个行程中粘度也具有重要的作用．亦即如果粘度高，从墨斗辊施予的切变应力等于会从其周围传递到一定程度的远处，从整体看等于是增加了油墨的流动部分．在这个给墨的行程中屈服值Y和塑性粘度u之比，被认为是油墨的重要性质．Zettemoyer等人认为y。／u与墨丝长度存在某种比例关系，将此定义为“油墨拉丝长度”，但关于油墨的墨丝长度，至今还没有确立理论上的分析和测定法．
    比如，Voet认为用平行板型粘度计求得的斜率S，与墨丝长度是有关系的，Reed认为在高速和低速下测定的油墨拉力值之差与墨丝长度有关．还认为触变性和粘弹性也与此有关．但是这些见解，大多是非常定性的或以经验而得，其理论根据是薄弱的．
    一般地说，墨丝短的油墨引起堵墨．以平行板型粘度计得到的斜率S在3．0以下时有堵墨的危险，屈服值大而粘度小的油墨也表现出有堵墨的倾向．只是油墨的粘度受切变应力或切变速度而有所不同，特别是在低切变速度范围，不同的油墨，其粘度变化率也各不一样，0．1／sec上下的切变速度也有呈现104～105P粘度的情形．再者，油墨的触变性质也影响着粘度和届服值，所以根据表现粘度和屈服值等就想确定与堵墨之间的关系是不合适的．
另一方面，这个问题也可以从粘合的角度来考虑．
设粘合力为Fa，凝聚力为Fc，
  ①Fa》Fc 时，与刮墨刀刃和墨斗辊相接的油墨膜是由油墨堆以破坏其凝聚(粘度)的状态而被分离出来的，其它则留在墨斗中引起堵墨．
    ②Fa》Fc 时，油墨形成水银或葫弱般的状态，完全不裹到给墨辊上去．终于造成堵墨．
    因此，Fa和Fc在某种范围内不得不保持平衡．不消说，Fc从现象上看，表现出油墨的粘弹性质，但在这方面还没有进行过什么探讨．
这个行程尽管比较单纯，内容上还留下许多未解决的问题．尤其是关于油墨的墨丝长度，虽然就油墨以外的分散系或溶液作为拉丝性有二、三篇论文，但尚须从基础上进行充分的探讨．若能确立客观的墨丝长度或者拉丝性的测定方法，就有可能更可靠地掌握不引起堵墨的流变特性依据．

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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．
    一方面，在这个行程中，油墨应尽可能地表现出良好的转移．如果油墨的转移不良，就会在一连串的墨辊之间出现较大的分配差别，以致使印刷机的上墨量增大，不仅是不经济的，而且会造成油墨在墨辊上结皮或者是着墨过分．这样的情形就变成阻碍油墨以均匀的薄膜形状定量地供给着墨辊或印版上．Mill根据理论公式从下列的两个推理上，计算这个行程中各墨辊上墨膜厚度的分布，发现这与实测值相当一致．
    ①在辊间附近，在进墨端不产生堆墨．
    ②各墨辊间的油墨分裂以一定的百分比出现．
从这里可以看出，处于稳定状态时，在这个行程上着墨辊上的墨膜厚度最小，愈是靠近传墨辊的墨辊，墨膜愈厚．另外，就着墨辊上的滑动金属辊来说，印版滚筒的转向朝左转时，从印刷机的旁侧看，与右边的辊相比，左边的墨辊墨膜较厚．还进一步实际测量各墨辊对的油墨分裂率，任何墨辊间的油墨分裂率β≌1．0，就是说约有50％的转移．这个结果和市川、佐藤、伊藤等人的从橡皮辊转移到金属，然后从金属转移到橡皮辊的实验结果很好地取得一致，可以说是妥当的．
  总之，在这个行程中，作为油墨流变学性质比较重要的因素是：墨丝长度和粘度，以及触变性．关于墨丝长度已如前述，关于粘度实际上是以Reed利用油墨拉力计得到的表观数值作为大致的标准，尽管如此，要想定量地分析油墨在这个行程中的行为还做不到．不过，如同在理论部分(指Erb和Hanson的文章内容)所说，最近就粘度得到了相当有希望的见解，有待于今后在这方面所取得的研究成果．
在这个行程中还存在着溅墨或飞墨的问题．这是在印刷过程中，油墨的细滴飞溅在空中充斥印刷机周围的一种现象，主要容易发生于高速印报的情况．据Voet的分析，溅墨是在辊隙之间被拉长的墨丝在两处以上同时被扯断，而游离时，所发生的电荷不放电时产生的．那种认为墨滴的飞溅是由于转动的墨辊的离心力而导致的看法显然是错误的．这从导电性油墨有效地防止溅墨上可以看出．此外，作为防止溅墨的措施，Voet提出了一些方法，如：①将油墨凝胶弹性化，以降低在两处以上切断墨丝的几率。②将油墨乳胶化使墨丝容易断开。另外，英国人PATRA以风压向辊隙喷吹，设计出防溅墨的装置，加入防溅墨用的油墨助剂，比如在油墨中加入某种长链状非芳香族胺，可以制出适性好的w／o型油墨，一般因为价格昂贵而没有实用价值．产生溅墨的原因，不仅在于油墨本身，印刷速度高也容易产生，但据说超过1500ft／min时便止住。此外，也有因为墨辊安装得不良而引起的情形．反正这个问题至今还没有得到彻底解决．
在乎版印刷的这个行程中常常发生油墨的乳化．因润版药水而引起的油墨乳化，无疑是界面化学的现象，据此，油墨本身的流变学性质常发生显著的变化．为此，给分配行程也带来一定的影响．从现象上看，在版面上产生的乳化通过匀墨辊群，而使各墨辊上的油墨形成乳化状态．
油墨一旦乳化就给印刷带来许多不良的影响，除关于油墨的延迟干燥效应之外，其它还没有进行定量的探讨．乳化给这个行程带来的影响主要有：①使匀墨辊间的油墨转移不良，②产生墨辊胶墨．使油墨转移不良的原因，是因为水以w／o形态掺进到油墨中造成的，可能油墨的拉丝度降低所致，但尚无定量的探讨．关于乳化现象，也与润版药水的成分和纸张表面的涂料有关而较为复杂．有关其详细说明在下面将要叙述，这里就省略不谈了．
墨辊胶墨与其本身的乳化无关，但在平版印刷中容易发生在匀墨辊中的金属辊上，尤其是在着墨辊中的金属辊上．这说明版面上的润版药水通过着墨辊及其它辊而移行，乳化起着促进胶墨的作用．当然，墨辊胶墨的原因，在于金属辊的表面因某种作用而产生的亲水化所致而从油墨方面特别是黑和蓝墨系统容易产生胶墨的情况看来，单纯认为金属表面被某种氧化膜所覆盖这点是很不够的．解决墨辊胶墨的措施，虽然有用稀盐酸进行腐蚀或利用化学手段进行镀铜的方法，但近来有不少印刷机事先将金属辊涂覆了硬质橡胶．
   上面谈到了一些在分配行程上的关键问题，但所讲的基本机理目前几乎仍处在未解决的状况，甚至连这个行程中的机械结构(如墨辊的数目及其径，或者金属辊的冲程宽度)，至今还无探讨的依据，有待于今后的研究．

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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．
    影响油墨转移的因素非常多，并且相互错综的情况也较多，所以要想解释清楚是有困难的．这些因素大体可分为油墨、纸张和印刷条件．首先从印刷条件来说，除印刷车间的温度、湿度等的因素外(在印刷车间的通常变化范围内，印刷时的温度、湿度对油墨转移几乎没有影响)  ，其主要因素，可以举出印版滚筒、压印滚筒的形状，印刷速度，印刷压力以及供墨量．关于这些因素，Poulter，Crone夕和01sson，Pihl，Carlsson等人作了模型实验的探讨，得到了定性的结果．01sson，Pihl等人主要就新闻油墨作了考察，利用模型试验机进行了转移的测定．他们以下式对油墨转移率下了定义，油墨转移量是：
    Y＝X／G－X                            (1)
  Y为油墨转移率，G为印刷前版上的墨量，X为印刷后版上的墨量．从印刷前后印版的重量差求得．油墨转移量的测定方法尚有其它四种，但这个方法是最正确的。其结果是印刷速度愈小，印压愈高及油墨添加量愈多，说明转移良好．此外，关于印版筒，压印滚筒形状的影响，根据实验得到：牛顿流体也好，非牛顿流体也好，从滚筒转向平面的油墨转移是最有利的．就是说印版滚筒和压印滚筒的曲率半径，后者比前者愈大，转移就愈好．
    在此以前，Mill和Coloquhoun观察了往金属面的油墨转移，这时发现与金属的种类无关，而显出同样的转移及随着金属表面糙度的增加，油墨转移减少的趋势．此外，若以下式的百分比来表示转移率，则油墨添加量的转移率曲线具有最大点．
Y。（％）＝100*X／G                     (2)
    此特异曲线还跟印刷的最小用墨量结合起来，然后针对各种因素进行了探讨．在日本，根据油墨和纸张各种因素的影响，由市川家康、伊藤良彦等人用印刷局造的试验机进行了探讨．特别是美国的NPIRI利用梵达柯克4号打样机反复做了多次实验，1955年以这些实验数据为基础，提出利用三个常数确定油墨添加量—转移量关系式的方案，说明这与实验值非常一致．当油墨添加量充分时，这个关系式便变成式(3)的方式。
y＝b+ f (x－b)                           (3)
y为转移到纸上的油墨量，x为给予版面的油墨量，b为固定因素(纸张的受墨性)，  f 为自由油墨分裂率。
    因为这式子包含着如下的意思，所以给弄清油墨转移的机理带来一线希望：   
    ①印刷时须考虑油墨和纸张的实际接触面积．
    ②纸张接受印刷的瞬间将一定量的油墨固定化――动态受墨性．
     ③没被固定的剩余的自由油墨，在印版和纸张分离时，以一定的百分率分裂．
    式中常数f、b除了分别接受油墨、纸张特性的影响之外，也受印压和印刷速度的影响，这对探讨油墨转移机理是个比较合适的参数．这些常数的内容是以NPIRI为中心探讨的．其结果，这个常数都与印压保持着正的相互关系，而与印刷速度则保持逆的相互关系．此外，还报告了它们分别与各种因素具有的相关性，如关于b，与纸张的有孔度、平滑性、吸油性和连结料粘度，关于f，与纸张的平滑性、有孔度、吸油性以及油墨的墨丝长度、粘度、连结料粘度等具有相关性．
    其后，Taylor和Zettlemoyer考虑到上述结果，根据Cavi-ties的理论，试图以油墨的流变特性阐明油墨的分裂机理，说明f和b具有相关性的原因在于印版和纸张隙缝入口(或出口)上的油墨的惯性效应．
    解析油墨转移工序的方法，还有Pihl及纸化学研究所的利用百分率转移曲线峰值位置的方法及Ginman等的EH法等。一方面，Beckman等人为考察纸张的平滑度和吸收性，作了各种实验以图弄清油墨的转移机理．其后，Walker—Fetsko和Rupp等人对于转移时承印面覆盖过程进行了引人注目的探讨，但市川等人从不同的观点，提出了将“抗覆墨”α作为印刷平滑性的尺度，探讨了印压、印刷速度，最低用墨量、纸的平滑度以及油墨的流动性和α的关系。
    对于转移过程中墨膜的分裂过程，首先由Sjodahl作了观察和研究．他利用高速照相拍摄了转动的二根墨辊之间的油墨分裂过程，发现了在这个过程中，产生无数的墨丝的现象，这样，在实际的印刷效果和根据油墨的塑性粘度与屈服值而推断之间经常产生的不一致是可以根据油墨的粘弹性质，亦即以“得不到松弛的弹力”得到说明．Voet以这种立场，也述及到油墨的分裂是油墨在冲击过程中的弹性行为，他根据油墨分裂所需的总能量是粘性能量这个想法，以独特的粘度计测定了各种油墨的粘性能量，说明这与油墨转移量之间成立良好的直线关系．盐冶孜探讨了在极低频下动态弹性值和自由油墨分裂常数f之间的相关性，并没有看到它的重要性．在这个过程中的油墨的性质以粘度表现出来．关于粘度，正如前面所谈到的那样，至今还没有解释明白，有关这个问题参看“流变学和印刷适性”．
    在转移的过程中存在两个面的加压接触．这在分配过程中也是各墨辊存在的共同问题，但在转移过程中具有特别重要的意义．就是说与凸版印刷中的垫版、印版的磨损，胶印中的包衬(凸版也存在这个问题)，以及与印刷品上出现的重影等有关．Sites和Kuehn首先注意到它的基本现象．亦即用橡胶等包盖其旋转表面的墨辊或滚筒，其旋转半径因加压而使橡胶的变形愈大，而相应增大．
    这与常识性的推论成相反的现象，在由齿轮传动的印刷转移行程中具有重要的意义．之后，这个研究由英国PATRA继承下来，进一步作了许多探讨．
    在这个行程中，还有着墨和纸张起毛的问题．
    关于着墨，有必要分为干式印刷和湿式印刷进行研究．干式印刷的场合，主要受前面印刷的油墨的干燥条件所支配．这里所说的干燥条件系指墨膜粘合性的随时间变化，这与油墨粘度的随时间变化并不一样．可以说属于墨膜的表面活性的性质．这个问题与结晶化有关，由于结晶化而不着墨的原因，并非象以往作的说明那样是墨膜之化学性干燥的最终结果．干燥的结果，凝聚力变大，因而就不会产生凝聚破坏性的粘合，这与表面活性不一定是平衡的．
    根据平常的经验，普通的油墨能很好地转移到有某种程度的表面活性的塑料等上，单从这种观点来看，问题仍没有得到解决．而湿式印刷的场合，属于润湿的墨膜相互之间的粘合，油墨的凝聚力和粘合力之间的平衡是个问题．Voet等人认为以粘度或粘性能量可以对此进行评价，建议将油墨拉力值作为湿式彩印时色序的大致标准，但据Zettlemoyer等人的看法，认为以油墨拉力值和粘度值依然不能预测叠印性，并且在实际的印刷车间，根据印版的模样任意变动色序的现状来看，原来Voet等人的设想还需要重新考虑一番．
    纸张起毛与油墨、纸张双方的性质有关．从现象上看，在印刷品上出现细小的起毛点，而严重时整块纸张表面被撕裂，或者有时候涂料层脱落，总之，造成纸张起毛的因素可以列举出油墨的粘度、印刷速度、印压以及墨膜的厚度、纸张的表面强度、平滑度等．
    关于这个问题，最初作过实验的是Bekk，在一定的温度、湿度条件下，变更印后0速度和纸质，就纸张起毛进行调查的结果，弄清了①印刷速度愈是提高，愈容易出现纸张起毛，②平滑性良好的纸更能引起纸张起毛，③渗透性大的油墨导致纸张起毛，④粘性愈强的油墨容易产生纸张起毛等．目前，除了这些之外，墨膜厚度、印压、匀墨辊机理、润版药水、温度、湿度等的因素与纸张起毛之间的关系逐渐地清楚了．
    关于上述研究的进度，先是制作出尽量类似印刷状态的试验仪器，然后主要去定量地评议纸张表面强度和解释清楚纸张起毛的现象本身．Voet述及到纸张的分裂能量密度小于油墨的粘度能量密度，而当印刷时冲击波的能量密度超于此时，便引起纸张起毛，但在实际印刷时，受到冲击的墨膜和纸张表现出与在静态应力下的情况完全不同的行为，这就是未能解决纸张起毛而留下许多问题的原因之一．
除上述之外，在转移的行程还存在着各种各样的现象和问题，通过这个行程，得知油墨的流变学性质以各种各样的形式起着重要的作用．

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5、其它的行程
    这里所说的是从印版向橡皮布的转移行程(胶印)，给水行程(平印)，刮刀的刮墨行程(凹印)．胶印机在印版滚筒和压印滚筒之间有个包裹了橡皮布的传墨辊．胶印起初是从平版开始实用化的，但近几年来，对于具有硬的又不能过分加压的表面、平滑性差的表面等的各种承印物都能妥当地进行印刷，所以连凸版和凹版印刷也都照搬应用了．在这个行程中重要的是橡皮布的性质和包衬的作法．关于包衬的作法，最根本的是前面讲到的加压接触的问题，此外还必须考虑包衬材料的平滑性和压缩性等．至于要求橡皮布的适性是：油墨转移性、抗墨性、耐溶剂性、耐光性、平滑性、表面硬度(橡胶弹性)、尺寸稳定性等．其中，如从油墨转移性和表面硬度看来，除了印版和纸张之间油墨转移的复杂问题之外，由于另一个具有流变性因素(弹性)的系统介入，要想将其机理和适性作定量的分析是非常困难的，Lenaarts利用IGT的印刷适性试验机，以模型的方法研究了这个行程中的油墨转移．另一方面，LTF的Bor－chers等人用应变计测定了在LTF起毛试验机上加压时的压力响应，提出了一种研究油墨转移的方法．还进一步研究了橡皮布的油墨吸收性等．另外，Rhodes使用正式的印刷机，以对照法探讨了橡皮布的适性(油墨转移量，堵版、重影)．关于这个行程的研究刚刚开始，还没有获得太有用的见解．
    在平版印刷方面，从印刷作业上或印刷质量的角度来看，水与油墨的平衡是   
非常重要的．供水的行程是，具有向版面供水和调节量的功能，一般水量可通过传水辊与墨斗辊相接触的时间(面积)来调节，或用呢绒片触及水斗辊，来调节水斗辊的供水．油墨和水的平衡，平常是靠主观的判断来决定橡皮布的润湿状态．由于这个平衡不良而产生的故障，有如下的现象：
    ①供水量过多时，
A油墨会乳化，
B给印刷晶表面带来各种不良影响，
C弄乱纸张的纤维，拔出的纸毛掺入墨辊之间．
②供水量过少时，
A在图象部分产生堵版，
B在空白部分粘墨而起脏．
润版水的适用量是视版面的图象部分的面积和润版水的pH以及组成等来决定的，但要想获得优质印刷品，必须用最小限度的润版水进行印刷，所以润版装置的结构最好用能够微调水量而又稳定度高的产品．在这个行程中无疑是要求做到均匀给水．因此，近年来设计出各种供水结构，试验成功的有如下的装置和方法：
①Dahlgren法．
②利用版面上的冷却导致的水凝缩法．
③利用气喷着水而使多余水分飞溅的方法．
④借助静电手段的给水方法．
⑤以喷雾和蒸气的状态给水．
其中，①和④相当具体，并且有利用试制装置作的实验报告。
    在凹版印刷方面，主要针对使用较多的照相凹印进行叙述，在凹印机上，需要有刮刀的刮墨行程．
    在照相凹印方面，根据①从墨斗到版面，②刮墨刀的作用地点，③施加印压处等三个方面来考虑印刷适性的问题．关于①，主要看油墨的流变性的性质，或许造成油墨没有充满网孔，或许造成滋墨的原因，出现种种的印刷上的故障．关于②，油墨的流动性和刮墨刀刃的压力之间的关系有着非常重要的影响．起脏的多数原因与此有关．关于③，油墨的流动性和印刷压力之间的关系，支配着着墨结果．油墨的干燥速度和着墨效果是这个范围内的重要问题．刮墨刀刃的影响对印刷品的好坏有很大的关系，所以对它的调节需要充分注意．不管怎么说，在照相凹印方面有关印刷适性的理论说明，至今还没有怎么进行．
    网孔支承线被印刷出来而使凹凸成为相反的现象，是照相凹印所特有的情形，这除了油墨的流动性之外，还起因于纸张的性质．即使是对其中的某一个问题，也必须从油墨和纸张的两方面的性质加以研究清楚．关于照相凹印，除此之外，还存在着粉化、透背、干燥不良等许多问题，因为与平版和凸版印刷的情况相同，这里省略不谈了．
    照相凹印方面的印刷适性，虽与平版和凸版具有同等重要的意义，但它的历史尚浅，尤其是在日本，与胶印相比，使用的情况还不算多，所以得不到足够的资料，但是，从着色力，从获得鲜艳印刷品这点上，或者从印刷油墨材料的选择任意度上来看，因为照相凹印具有种种长处，今后会日益发展．

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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．
假定油墨的渗透在整个面积上是一样的话，根据下式，可从渗透容积求出渗透深度：L＝〔（Vp－Vn/Vp）〕C  式中L为油墨的渗透深度，Vp为每单位白的排除体积，Vn为每单位印刷纸面积的排除体积，C为纸的厚度。
从测定墨渗透到古典美术书籍用纸中的照片，清楚地说明油墨的渗透分为在最初的0．05see以内看到的急骤早期渗透和继后的缓慢地增加渗透的两步．以下，在本节中称前者为加速渗透，后者为自由渗透．
  从上述测定的结果来看，印刷速度对加速渗透的影响是大的，而对自由渗透来说，纸张的差别对它有较大的影响．对于加速渗透来说，印压是个重要因素，这点是容易理解的。
    为了观察因油墨性状的不同而导致的渗透差，以三种油墨，在美术书籍用纸上印刷的结果，在保持一定的墨膜厚度和印刷速度下测定的反射率—时间曲线．证明了印刷后的自由渗透依赖油墨的粘度，但加速渗透对粘度的依赖情况尚不清楚．
用油墨在30cm／sec的印刷速度下，测定因纸质不同而产生渗透变化的结果中可以看到，纸质不论对加速渗透还是自由渗透，都有着很大的影响，将这个结果换算成渗透容积和渗透深度的变化，通过对不同纸张的油墨渗透速度、纸张表面状态和油墨渗透、纸张的表面平滑度、吸油度和渗透速度之间的关系、油墨渗透深度的时间变化、表明表面平滑度影响着加速渗透，而吸油度影响着自由渗透。
    将油墨的自由渗透以时间平方根的函数表示则，与油的渗透非常一致．这说明油墨的渗透是服从液体在毛细管中的渗透定律的．
    利用显微镜测定渗透    反射率测定法虽能测定油墨总的渗透，但缺点是完全弄不清颜料和连结料究竟是怎样渗透到纸中去的．为了解决这个问题，利用显微镜进行直接测定是便利的．首先用切片机切断印刷晶，将切好的切片，做到用碘染色法容易识别的程度．按照所制备的试样，可明显地区分出颜料渗透的部分，连结料渗透的黄色部分，以及未渗透部分，只要取连结料的渗透深度和颜料深度之比，就能计算与连结料的分离程度．不过，这个方法几乎不适用于涂料纸．其理由是因为涂剂受碘染色后，就完全不能测定连结料的渗透了．
用油墨在活版印刷机上，印成三种非涂料纸的试样，将它们的油墨渗透，用显微镜测定结果说明，纸张的内部结构对颜料的分离有很大的影响．
    关于使用同类的纤维，只变动填充剂量的七种仿铜版纸，测定其油墨的渗透状态，结果可以看出，连结料的渗透随填充剂的量而有所增加，但颜料的渗透与填充剂的量无关．填充剂对颜料和连结科的渗透的影响是：填充剂的量愈多，过滤现象愈显著．
这一连串的实验中所阐明的重点是，在油墨向纸内渗透过程中，测定的方法区分为加上印压时的急骤的加速渗透和去掉印压后借毛细管力的缓慢的自由渗透．此外，值得一提的成果是，发现了与连结料渗透的同时，颜料也向纸中渗透，其渗透状态因为不同的体系而有很大差别，因此在发现了油墨的渗透深度的同时，还须考虑颜料的分离程度。
支配颜料分离的主要因素是纸中毛孔的有效径和油墨中颜料凝聚粒子的大小．这个事实也适用于连结料的渗透，在渗透的过程中，要考虑连结料的浓度梯度，有时候连结料成分离析出来．这些情况使得渗透现象变得更为复杂，可以说研究油墨渗透方面的困难即在于此．
向涂料纸的渗透    关于油墨对涂料纸的渗透，至今尚未公布能够与Coupe—Smith的实验相匹敌的研究．这如同已经讲过的那样，原因在于与非涂料纸相比，纸张的内部结构是不连续的，从而不能充分利用光学手段的测定方法．
适用于涂料纸的方法是在纸的表面涂上油膜，测定其光泽变化，以对比纸张的吸收性．已经制出供这种方法使用的测定器．但是，用这种方法测定的结果，在油的单纯渗透这点上存在问题，并且纸张的表面光泽若不在30％以下，就不能作出正确的测定，对于70％以上光泽的涂料纸类，则无能为力。
K&N油墨的吸收试验，被认作可迅速判断涂料纸的油墨吸收性的实际方法．这从本质上来说，是为验看脏污的试验，用的是含可溶性染料的非干性试验油墨．将试验油墨涂在涂料纸上，放置一定时间后去除油墨，用肉眼判断残留着色的强度，或者用光密度计测定后确定涂料纸的油墨吸收性。用目梵达柯克打样机，使用实地版，用较低粘度的黑墨印刷，测定印刷面的光泽消失为止的时间，以作为测定涂料纸的吸油性的方法，并加以推广应用．
但是，这些实验都只不过是凭经验得出的方法，与考虑了渗透机理的科学方法相比，差距很大．
在涂料层中也与非涂料纸的情况一样，出现因印压而引起的早期急骤的加速度，和继后的缓慢的自由渗透，这被认为是比非涂料纸内更能引起极端的过滤现象．另外，只要弄清涂层内的渗透，就可以说弄清了油墨在涂料纸内渗透的大部
分。为此，只要在透明片基上制作涂层，用含可溶性染料着色的连结料制成的油墨进行印刷，虽说可以测定，但因为制作式样上有困难，似乎还没有成功．还有颜料的过滤现象或微小细管导致的连结料成分的过滤现象等，也有可能使用超级显微镜做到某种程度的测定．   
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
直接与油墨的渗透有关的研究有最近由ToUenaar作的报告，他是利用Vallandigham吸收计，根据光泽减少曲线，以求得纸张的毛细管径的分布．首先，考虑由垂直于表面、平行排列的毛细管所构成的多孔性的体系．现设，半径为r，于r+dr之间每单位面积的毛细管数是φ(r)dr，从而定出毛细管的分布函数φ(r)，则每单位体积的毛细管的体积分布V(r)是：
        V(r)＝πr2φ(r)
液体的容积小于毛细管的总容积时，毛细管即使吸引液体层，也只能充满其容积的一部分．现在假设，只有毛细管容积中的a，在吸引过程中表现出有活性．假定此体系的粘度为ηP，表面张力为γdyne／cm，与纸张接触的接触角是0。，厚度为Lcm的液体相接触．在彻底吸收之后，液体的渗透深度对于各个毛细管为hcm。设充满半径r的毛细管至深度h所需的时间为t，这时的干燥面积为Sr，则：
    V(r)=(dS/dt)（a2W3rt2/2ηL2）
    在上式的推导中，无疑必须要考虑γ变化时的h的变化，也就是说，没有把h=h(r)这点考虑在内是有问题的．暂将ToUenaar报告的结果归纳如下．
    dS／dt是供给液体膜时，根据测定纸面反射率的变化求得．
设将试样供给到纸面的反射率为Jo，  ‘秒后的反射率为Jt，渗透终了时的反射率为Je，则t秒后的S由下式给出：
    S＝（Jt－Je）（Jo－Je）
    对W=33％的纸上，用η=738P(于20℃下)，γ=35．1dyne／cm的油，涂成d=28．4*10－4－54．7*10—4cm的厚度时，测定了S-t曲线的结果，
    由这些曲线，分别求出与r和V(r)成比例的L2／t和(－t2／L2)(dS／dt)，结果，精度虽不太好，但在L2／t2 =a2W2γr／2η＝10－8cm2／see的附近，得到有极大的曲线．根据这些结果，试计算纸张的细孔的V(r)和r．
    Giddings等人认为纸张是由不连续的毛细管相互连结而成的组成物，计算液体的渗透，而导出了扩散系数。
以上都是把液体向纸中渗透的现象，以液体在毛细管分布体系的吸引作用来处理，并将被吸引的液体看作是一样的牛顿流体．但是，油墨不仅是非牛顿流体，而且在向纸张的渗透过程中，还发生颜料和连结料的分离，连结料本身也出现浓度梯度．因此，虽不能照搬这些成果，但在考虑油墨对纸张的渗透时，还会有成效的．
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．

清泥

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．
    关于上述干燥的机理，让给其它著作去作详尽的介绍，这里只想详细谈谈在应用上最成问题的油墨干燥和凝固、反面粘脏的关系．
    油墨的反面粘脏是指承印面上未干的墨膜转移到叠加在其上面的纸张背面，在印刷上是一种很讨厌的现象．关于反面粘脏，大声疾呼的人不多，这是由于为防止反面粘脏，已经广泛地采用了靠喷粉枪的喷粉法，使在实际工作当中，反面粘脏已不算什么了不起的问题，以致误认为算是解决了．但是，使用喷粉法，既不是彻底解决了反面粘脏的问题，又不是那么容易解决的问题．这是因为在印刷进程中，印刷速度，纸张大小、油墨的流动性、油墨调制本身与这个问题有着密切的关系．
    首先就遇到油墨的凝固或者反面粘脏这样的定义，究竟适用于什么样的范围．在挡规上闯齐，或者油墨在未干之前经由折页机产生的脏污，虽然有关系，暂不作为反面粘脏的现象去考虑．所说油墨的反面粘脏，与凸印、胶印、凹印、橡皮凸版等印刷方式无关，可以定义为在印刷进程中，进行普通的操作时，油墨转移到迭加在其上面的纸张背面．当然说的是单张进纸的情形，跟卷筒纸在印刷后重新卷取与否无关，或者，承印面用纸张、金属箔、塑料薄膜等什么都可以．
    1、先看一下使用干性油调墨油或醇酸调墨油的油墨的情况．油墨是先凝固，然后干燥．从反面粘脏的角度看来，凝固和干燥都是重要的问题．在经过大约4—12hr这样比较长的氧化聚合诱导期之后，才形成墨膜，在此期间，虽说油墨凝固了，但事实上还湿着，可以说对反面粘脏正是最适宜的时期．
    在印刷车间内，纸张接连不断地堆积起来，吸附在纸张周围的空气膜内的氧和干性油分子发生化学反应，过程中所放出的热积蓄在堆积起来的纸堆内部．温度上升，则干燥速度加快，如果其它条件都相等，温度每上升10℃，干燥速度大约加快2倍．但是相反，可以认为它又是促进反面粘脏的主要原因。亦即在纸堆内部，由于供给的空气有限，致使墨膜的胶凝化速度迟钝，膜在未熟化的状态下带有塑性，而停留在软化的状态．这样就容易引起反面粘脏，可以说是非常危险的状态．
    在常温下进行氧化聚合干燥，特别是在一般的共轭型、非共轭型干性油的干燥过程中，一级原子键参与的化学作用只占少部，应该记住诱导期后的墨膜形成主要是基于被氧化的油分子或胶态微胞间的二级键合力。由于二级键合力弱，当然对热就敏感，而刚刚干的墨膜显然是热塑性的．还必须考虑胶体脱水收缩作用．俗称此为后效粘性的现象，也就是墨膜在外观上虽然消除了粘性，而过后又在墨膜上呈现粘性．尤其是用了桐油、去水蓖麻油的调墨油时容易发生．
    在着手分析油墨的反面粘脏时，先考虑一下墨膜的凝聚力究竟扮演着什么角色．油墨的凝聚力与下述三种分子间引力有关：①连结料分子或胶态微胞间的引力，②连结料和颜料分子间的引力，③颜料粒子相互间的引力．油墨的凝聚力，不消说与油墨配方中所用的成分也有关系，而且还和调制过程中的分散技术也有关系．前者，决定着分子间二级键合力的类型，后者主要决定该力的大小．颜料的分散度具有非常大的意义，如果分散差，空气膜就原封不动地留在没有被连结料润湿的颜料粒子的表面上，使颜料—连结料分子间引力必然降低．显然，颜料粒子和连结料间的引力，也受连结料润湿的颜料粒子表面积的影响．可以想到经调墨操作润湿颜料粒子和缩小粒子径与反面粘脏有着重要的联系．
    关于反面粘脏，最受人关心的根本性问题是：、①油墨内部的，②印刷面上的油墨和纸之间的，③隔一定间隙油墨与其上面纸张之间的二级分子键合力的平衡．在墨膜—空气的界面，在这些力之间有失去平衡的地方，有向下的力发生作用，也就是指在液体中的表面张力．若油墨的凝聚力大，其分布状态均匀，其反面粘脏就最轻微．墨膜厚度的分布状态因印版方式而有所不同．一般地说，在涂料纸上进行凸版印刷时，分布最不均匀，特别是在网点和线的边缘，这种倾向更明显，网点的周围(网点轮廓)与中心部位相比，相差100倍之多．如果膜厚的分布非常不均匀，无疑会降低油墨的凝聚力．即使墨膜厚度的分布均匀，而墨膜内的凝聚力不均匀(比如搅墨不完善)时，印刷之际，墨膜在最薄的地方容易断裂，而易于给纸张带来反面粘脏的故障．
    与油墨的凝固和防止反面粘脏有关的因素是墨膜和承印面的粘着力．墨膜厚时，对于产生反面粘脏这类墨膜的分裂，起支配性的抗拒因素是油墨本身的凝聚力，但墨膜薄时，粘着力显然是重要的．油墨和承印面的粘着力是向下的，所以具有抗拒墨膜分裂的效果，从而抑制纸张背面的反面粘脏．
    湿墨膜的粘着力以油墨(连结料)分子和纸分子的引力和斥力之差来表示，这种二级引力是基于表面问极性基的定向效应(偶极间牵引势)和London—vanderWaals分散效应的综合效应。如果此综合起来的力大，粘着力就大．比方说，纸张的承印面涂了普通胶时，纤维的亲水性羟基，存在于胶中未反应松香的亲水性羧基，与铝反应或未反应的松香兼有亲水性、疏水性性质的共轭双键，松香分子中残留的疏水性原子团，从本质上来说，是存在着基于亲水性铝原子等的二级键合力．
    上述基于亲水性、疏水性基的二级键合力非常高，每克分子达6—8kcal．一方面，如果考虑以亚麻仁油调墨油为基础的油墨，存在于膜面的二级键合力是基于亲水性、疏水性的双键，游离脂肪酸的亲水性羧基，脂肪酸甘油酯的亲水性酯键，亚麻仁油分子的单体或聚合体的残余亲油性成分等．这些原子团也是每克分子具有高至6—8kca丑的二级键能．如上所述，亚麻仁油墨和上胶的非涂料纸，由于极性基的混合状态很相似，两者间应该有良好的粘着状态．
    象铜版纸那样，表面有由白土、淀粉、酪朊等构成的涂层时，因为这些涂层的亲水性大，与疏水性强亲水性小的墨膜之间的粘着力就弱．机上涂料纸则因涂覆并不太均匀，表面上露出纤维，可以想到其粘附会优于铜版纸．但是，事实上即便是涂料纸，干性油型墨膜的粘附也不是那么坏．这是由于油墨中连结料的某种成分为涂料所吸收，从而补偿了软弱的粘附．可是，这有点象带有两刃的剑那种情形，引起各种各样的问题．
    因为墨膜或连结料成分和涂料层的粘附是软弱的，反而因涂料层的毛细管结构，加速了吸收．油墨在涂层内由于吸收而扎下根，完成了令人满意的机械性投锚作用．可以认为这个作用是一种准粘着作用，成为防止反面粘脏的主要因素．涂层的毛细管结构是调节油墨渗透速度的最大要素，但要视所用粘合剂的种类(淀粉、酪朊、合成胶)或与填充颜料之比率而定．但是，有的涂层，多孔性得不到调节，当渗透过量肘，虽认为油墨的粘着力增大反面粘脏将减少，但实际上由于过量的渗透而招致粉化．粉化的原因，首先会想到是干燥不良引起的，但归根到底最大原因在于油墨和涂层间的二级粘附力软弱．
    有关反面粘脏的另一个重要的因素是油墨膜的厚度．姑且假定油墨层是单微胞的厚度．在纸张和油墨粘着面上，二级引力向下作用，与凝聚力相辅相成，强烈地抑制反面粘脏．在实际的印刷过程中，欲得到单微胞厚度的墨膜是不可能的，比如在有色涂料纸上胶印时，大体上可以得到接近于此的状态．其次，墨膜厚的时候，由于越过了单微胞层的扩散而致二级引力(粘着力)的影响消失，仅油墨的凝聚力成了防止反面粘脏的抑制因素．上述凝聚力和粘着力受印刷油墨的调制、纸张的结构、印刷方法等的影响很大．
    关于调节反面粘脏所能想到的直接的主要原因在于，墨膜和叠加在上面轻微接触的纸张反面之间，有一种向上的粘着力。如果这两面间的粘着力大，反面粘脏便严重，反之粘着力弱，粘脏就轻微．
    油墨和反面粘脏的部位如果固定不变，那就寻求降低这二级引力的条件即可．可以考虑的条件有：①堆积的印刷品内的压力，②静电，③因空气造成的缓冲垫层效应，④靠物理手段疏远两面的作用，⑤油墨和反面粘脏部位的二级引力的形式和大小等．    。
    从分子或微胞间的力这个角度看来，①一④的条件与二级键合力的作用距离有关，所以要总括起来予以考虑．首先，因为这些力与两面间距离的二次方成反比地进行变化，即使稍微将其距离增大，引力便明显地下降．相反，其间的距离只要稍许缩小，力便急骤增大．
    举个实际作业的例子．比如在原纸上印刷，印刷品堆得太高而压力有所增加时，墨膜和纸张反面之间的距离突然之间变小，从而增加了反面粘脏的危险性，作为厚纸印刷的通性，要求光泽的情形较多，平常胶和砑光对纸张发生效用，而着墨也厚，所以反面粘脏的危险性愈来愈大．目前所采取的主要防止措施是，利用喷粉枪的撒粉法，和减少堆积张数采取隔纸板等．
    通常，由于纸张的吸墨性大而富于柔软性，所以反面粘脏不如厚纸那么严重．只要纸张柔软，缓冲垫层效应相应增大，就能使两面之间有效地分开．但是，好容易显现的缓冲垫层效应，也因为积蓄的过量静电，使纸张牢固地贴合在一起，因此抵消掉了原来得到的效应．
    最近有点滥用喷粉枪撤粉的趋向．喷粉有干式和湿式两种，一般认为干式是安全的，所以广泛地加以使用．但是，如能巧妙地调节液滴的大小和干燥性能，应该说湿式法要优越得多．若在显微镜下观察，湿式法用的喷粉是接近于球状的形状，而干式法用的是扁平的平板状物．如机械地分离两面看来，因球状粒子喷的高度大，可以少用撒粉量。
    油墨本身的性质对于⑤列出的两面间的二级引力的综合效应有直接影响．比如，在油墨中掺合石蜡、蜂蜡、低分子聚乙烯那样的蜡状物质，在油墨—空气的界面便露出扁平极状的微细蜡层．这是因为蜡和油墨连结料没有相溶性的缘故．油墨本身每克分子具有6—8kcal的键能，与这种情况相比，石蜡的非极性次甲基，每克分子仅含0．9kcal的能量，所以纸张的反面和墨膜的二级引力明显地减少，也就等于减少了反面粘脏的危险性．而且，石蜡膜具有疏水性，若使用涂料纸时，因为本质上是亲水性，所以具有互相排斥的优点．
    为了减少与上面一张纸的粘着力，有一种手段是增大油墨的触变性，印刷之后撤除应力，尽快地将粘度、屈服值恢复到原来的大小，以提高油墨本身的凝聚力．为此，也可以在油墨中添加辛酸铝、有机胺改性皂土、触变的醇酸树脂等．
    2、凹印油墨、苯胺油墨、热凝油墨等的干燥是靠油墨中溶剂的挥发．甲苯的挥发速度定为100时，各种溶剂的挥发速度都不同，且沸点不受挥发速度支配．比如，乙醇和乙酸乙酯，沸点虽然差不多，但后者的挥发速度却2倍以上于前者．
    计算纯化合物溶剂的挥发速度的简单式子如下：
        Er＝(V25*M*l．64)／d25
    式中，V25系25℃下的蒸气压，M是分子量，d25是25℃下的比重，1．64是就甲苯的Er=100时所定的常数．
    然而，倘在溶剂中溶解着树脂和其它高分子物质，则因溶剂分子和树脂分子之间的相互引力，溶剂分子的挥发速度减慢．若为单纯溶剂，挥发量随时间按比例地增加，如根据溶剂和树脂等量的溶液，就随着树脂浓度的增加，挥发速度减慢。挥发速度视树脂的品种而有明显的不同，溶剂的媒合力愈大，即树脂愈是容易溶解，溶剂的逸出就慢．通常熔点愈高的树脂，其溶解度愈小，从溶剂挥发这个角度看来，高速凹印油墨用的树脂，最低要求它的熔点是150℃．但是，如果熔点过高，则溶液的粘度过高，其溶解度就小，其结果油墨没有遮盖力，从而选择溶剂的范围就变得狭窄了．
    其次，填充颜料的百分比和形式，也能使挥发速度有明显的变化．表3．2．10表示了颜料浓度的影响．根据颜料的种类，挥发也有明显的不同，愈是比重小、粒子细，表面积大的，挥发就慢．一般是黑、蓝墨的“溶剂粘度”不良，从而引起反面粘脏的情况较多也是可以理解的．不用单纯溶剂而用混合溶剂时，比如使用石油系溶剂时，须使沸点范围尽量窄，如果范围太宽，最终使高沸点馏分残留在墨膜中而造成粘着的原因．   
    除上述之外，因为挥发型油墨的溶剂挥发速度，与大气的温度、液面的气流速度等有很大的关系，根据需要，在印刷机上安装适当的辅助装置．

清泥

四、乳化
    自从逊纳菲尔德(Senefelder)发明平版印刷以来，直到今天，尽了一切努力作出了改进和创见．在这期间，认为最重要的要素之一是，立足于平版印刷基本原理的油墨和润版药水的关系，即平版印刷中的乳化现象，然而尚待解决的问题不少．
    平版的基本原理是，在称作版材的一块金属版(锌和铝等)的表面上，磨出叫做砂目的细凹凸，在其上面进行感脂化处理和抗脂化处理，在有水存在的情况下，利用油和水的相拒作用，在感脂性部分上有选择地粘附油墨．
图象部分(感脂性部分)和非图象部分(抗脂性部分)双方是由高速旋转的着墨辊和水辊，在压力之下激烈运动的地方相互接触．在其转动面间连续进行墨膜分裂而传墨，因此，油墨必然会引起乳化，其机理很复杂，不能作简单的说明．为此，对于处于乳化状态的油墨在印刷中的版面和辊上的种种形态，以及对印刷品作各种各样的观察来进行了油墨乳化研究．亦即，这些研究包括，在图象部位上墨膜的沾水，油墨朝水表面的扩散，以及乳化墨流动性的变化，或向水中的溶解等．
印刷油墨是将植物油和各种树脂经加热处理后做成调墨油，再加进中沸点石油系溶剂制成连结料，然后用三辊辗墨机将各种颜料的固体粒子混练分散到连结料中而制成．因此，0．2～0．5μ大小的分散粒子，作为高浓度分散胶体而具有复杂的性质(连结料也是一种胶体．原先的简单油墨，连结料用的是聚合亚麻仁油)．在上述组成的基础上，与水接触，再施加一种能够使水掺合的力，这种状态当然就显出复杂的性质．
再说，乳化后的油墨、纸张、印版、润版药水等，在印刷机上的压力下，激烈而连续地进行接触，所以与上述材料各自的性质有关．油墨乳化这个词的意思指“油墨受水影响后的状态”，但这很含混，不加区分地采纳着如下的含义：①油墨表面粘着水分，②宏观的混合状态，③乳化状态等．
过去的研究可追溯至1949年A．C．Zettlemoyer以“平版油墨的渗油”为主题，最早发表了平版印刷中有关油墨乳化的论文，成了重要的话题．接着，1950年E．Caman将与平版适性有关的油墨粘度、颜料的絮凝、渗油的三要素，与水之间的关系作了说明．这些都是包含在油墨中的原材料的极性，即以亲油性、亲水性的概念，在印刷机上寻求与水接触时的现象．因为乳化属于界面化学的现象，最近研究了因各种影响给水和墨的表面张力带来的变化，多数例子是根据印刷机上的现象和印刷品作出研究的．荷兰阿姆斯特丹印刷研究所的J‘H．Bitter和瑞典研究所的A．Arnamo，以及P．W．Anderson，D．W．Botcher，E．Rupp等人，对于含于纸中的水溶性物质给油墨和水的表面张力带来的影响，还有油墨中的油成分对于与水之间的表面张力的影响，作出了相当详细的研究报告．
然而，归纳起来，为了研究印刷作业中在非图象部分上起脏的现象，必须了解抗脂部分的性质．W?H!Banks对平版版面作了关于物理、化学的解释，连同与润版药水的关系，作了非常有益的报告．
乳化后的油墨给流动性带来的影响，除一般的乳化体系概念(乳化体系的流变学)适用以外，还可考虑有固体分散粒子聚集的因素．关于印刷效果，立刻可以想到版面上的起脏和油墨转移性，但在其它方面，如干燥、凝固、光泽、抗摩擦性等，由于油墨的乳化而引起恶化．
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．
上述印刷过程中油墨产生乳化的机理，跟下列各种因素有关，而表现出复杂的情况：
①墨膜分裂时在墨膜表面进行水的混合．
②由于颜料的表面性质受到絮凝作用的影响。
③油墨中的界面活性物质和脂肪酸，以及药水中的电解质、pH影响着乳化的速度和乳化粒子的大小，控制着稳定度．
    下面叙述上列主要因素和有关印刷适性的重要问题．
附着水分    PATRA的Winter和Lawson作了与油墨乳化有关的含水分的定量研究，发现油墨不含一定量以上的水，附着在油墨表面的水分对印刷品的质量有很大的影响，当油墨乳化时，其影响更是明显地表现出来，使印刷品的质量恶化．
水附着到图象面和辊面上的现象，因油墨的不同湿润性而有差别(附着水的粒子的大小不同)，而附着的水对印刷机的结构，全部辊间的油墨移行和转移以一定影响．这是因为考虑到印刷墨膜有相当的疏水性，附着的水以高速度通过辊间的间隙时，被压溃扩延成薄膜，而引起墨膜分裂的不均匀化．至于在辊间隙因高速度而被压溃的水，P．W．Ander-sen根据墨和水的接触角，作了如下的说明．
    P1＝P+2γ／r1cosθa
    P2＝P+2γ／r2cosθn
式中P 为液滴的压力；P1为液滴前方的压力；  P2 为液滴后方的压力；θa 为推进接触角； θn为缩退接触角。若接触角小于90度时，由于液滴内的压力也小于外压，所以随半径r而减少，液滴便朝向通过辊间间隙的方向移动。但是，墨辊在辊间隙的状态下，不能看作是固体，因此屈服值的大小成为问题。此外，粒子分散的均匀性和机械条件等对油墨有决定影响这点是可靠的。还因为驸着水多次通过辊间隙，以粒子――薄膜的形式使水的粒子变小，数量增多．与此同时，乳化继续进行．还可以认为大粒子进入辊间隙时会被迸开．
给橡皮布滴一滴水，使接触角为84。的矿油油墨转移其上，便形成干涉条纹．若用接触角为101。的油墨，就不形成干涉条纹．亦即，干涉条纹的形成和接触角之间有一定联系．表现高的推进接触角时，形成细的干涉条纹，遇到低的推进接触角时，形成宽的干涉条纹．在对比容易乳化的油墨和不易乳化的油墨时，弄清了易于乳化的油墨，在多数印刷品上有形成干涉条纹的倾向．
絮凝作用    乳化粒子的大小通常在10μ以上，但分散在油墨中的颜料粒子是0．4～0．7μ，故认为水和油墨的混合如下所述．分散在油墨中的水的粒子周围聚集着油墨粒子(包含颜料粒子表面的调墨油固着层)，成为乳化的稳定剂．或者是在亲水颜料表面发生水和油的置换，水包围着表面造成颜料粒子聚集的原因．称此为颜料的絮凝作用．这种状态下的油墨成黄油状，平时称作洗墨(washing)，油墨一旦流出到非图象部分，在橡皮布上产生堆墨。关于絮凝作用，从连结料的极性方面说，也同样如此。颜料表面的性质明确表示是亲水性或是亲油性的性质时，便呈现w／o或o／w型的乳化，若为o／w型时于水中分散．此外，关于这絮凝的现象，还有E. Carman等人的研究。
油墨的组成和酸值    近来所用的平版油墨中，掺入大量的中沸点石油系溶剂，使用以石炭酸系树脂改性的调墨油，颜料填充量少．这与原先以亚麻仁油聚合调墨油为主的连结料制成的油墨相比，对乳化来说有本质上的差别．这种改性调墨油的表面张力值大于亚麻仁油，不易产生乳化现象．但是，石油系溶剂的存在，从墨膜的分裂机理看来表现了分散粒子在瞬间定向和结晶化的倾向，而水的影响则是容易引起表面附着．J．H。Bitter配制了油墨的0，1％苯溶液，用高速搅拌机强制乳化后，测定其分离速度．有说明表面张力随添加油酸而降低．也有说明了早期分离速度降低的现象．说明乳化粒子随油酸量的增加而减小，经由最小点而再度增加，此最小点的油酸浓度与分离速度的最小点相一致．接着粒子变大，分离速度也加快．这是因为增加油酸的量，便加大了粒子的负电荷，从而改善了分散，油酸进一步增多，则羧基的离子化受到抑制，导致电荷的减少，从而增加粒子合并的可能性．
润版药水的组成和pH  平版的抗脂结构乃是一种亲水胶质，不会被油墨弄脏，具有适当的保水性和疏油性，它必须是不因印压砸轻易地从版材表面脱落．通常使用分子中含羧基和羟基的化合物，其机理是应该在抗脂化剂的阴离子中，持有疏水性的原子团，以形成碱式盐或络合物(形成含水凝胶体的化合物)．与此有关的润版药水，单独或混合使用磷酸及其盐类，铬酸及其盐类，硝酸，丹宁酸、阿拉伯树胶等的物质，其水溶液的pH为5．0上下。其使用目的是：①为保护非图象部分而赋予拒墨性，②图象部分的稳定化，③防止抗脂剂从版材脱落等．

清泥

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．

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．

影响乳化油墨干燥的因素是：润版药水的pH，润版药水的组成(特别是阴离子)，药水导致干燥剂的水解等．油墨中的干燥剂——金属皂因润皈药水而引起水解这个现象，可将干燥剂溶于甲苯，与润版药水混合后振荡，则可以检出钴、锰、铅等的干燥剂向水相转移这点得到理解．关于阴离子的影响是，使用磷酸、柠檬酸、草酸等时，呈现显著的干燥抑制效果，而硝酸盐、铬酸盐无太大抑制作用．

3、试验方法

目前，还没有肯定的定量的试验方法，而是采用根据强制乳化后油墨的分离速度来判断的半定量性方法．下面举其数例．

Zettlemoyer法    将0。5g油墨溶于20m1石油醚中，于试验管中加水20m1振荡，观察乳化物水层的透明度，石油醚的着色度、乳剂的状态、分离速度等随时间的分离倾向．

Bitteri法：  加400ml的自来水(pH6．0)于200ml油墨的0．1％苯溶液中。以每分钟12000转操作30sec进行乳化，将此转移到量筒中，以观察分离速度．方法是测定界面每上升2cm所需的时间．

PATRA的方法    二根搅墨辊装进小箱里，使其中下面的辊每分钟转330转．利用辊将0．2ml的墨辗1min，然后注水到箱中恰好使二根辊浸至水中，再旋转2min，从水面下2cm处抽取500ml的水．观察方法是将水滴到直径lcm的滤纸上，根据其着色度进行判断．

4、结束语

关于印刷机上油墨和水的行为，由于存在①印刷油墨结构的复杂性，②在高速旋转的辊间墨膜分裂机理的复杂性，③关于动态表面张力的测定和接触角的问题，④润版药水中成分的作用等未解决的问题较多，变成非常不成熟的含混不清的内容，今后有待于在界面化学迅速发展的情况下得到解决。但是，只要还要求油墨进一步发展，要求版材和抗脂剂不断地得到改善，以至要求印刷品质量越高，关于平版印刷中的乳化现象，毫无疑问就还需作多方面的研究

汐渃

了解了。。。。

汐渃

/:^_^......

LBDCP2008

学习一下/:^_^

tangzhi179

/:^$^/:good/:kiss/:$$

zwjnatural

我不是做技术的，这些对我来说太高深了。怎样才能入油墨的门呢？/:no

liuxg

百度一下都有的。

qianjinkeji

太长了，看的眼睛痛