印刷油墨与印刷适性

印刷油墨与印刷适性（一）一、从墨斗到纸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在某种围不得不保持平衡．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，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．印刷油墨与印刷适性（二）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．印刷油墨与印刷适性（三）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，但这里仅就占承印物大部分的纸进行叙述．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围，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。