【集萃網(wǎng)觀察】4、油墨在印刷機上的流動情況。
一般地說,油墨在印刷機上有三種不同的流變性要求,這是因為在印刷過程中有三個不同的相態(tài)之故。第一相就是油墨由墨斗向印刷機輸送(Transport),第二相是油墨在印刷機墨輥上的分配(Distribution)作用,第三相是油墨從版面轉(zhuǎn)移(Transfer)向紙上的情況。這三個相我們經(jīng)常籠統(tǒng)地把它們說成是油墨在印刷機上的傳遞作用。 (1).輸送相。這個過程基本上有兩種情況:一種是比較稀的油墨(例如新聞輪轉(zhuǎn)油墨等)用泵自儲槽中打(輸送)至印刷機上的墨斗內(nèi),第二種就是油墨(尤其是比較稠的油墨)從墨斗中向印刷機上輸送的問題。在這兩種情況中,都涉及到油墨流動性的內(nèi)容,如果油墨的流動性不好,則(a)油墨很難用泵自儲槽中打上來,(b)油墨不易從墨斗中下墨。 如果油墨的觸變性太大,屈服值太大,粘度太小,絲頭太短等等,這些情況的綜合,必然是流動性太差,這樣,油墨從墨斗中下墨的情況必然是不理想的。下墨情況的好壞還與油墨的流平性有關(guān),這是因為油墨在墨斗中和油墨接觸的墨輥的轉(zhuǎn)速是很慢的,因而油墨基本上是處于很低的剪切應(yīng)力下(現(xiàn)代的高速印刷機大多裝有墨斗自動攪拌裝置,則這種現(xiàn)象就不存在了),它接近于油墨流平性的流動條件,也就是說基本上是靠油墨本身的流動和鋪展性能-依靠油墨的重力而水平地流出。所以,要求油墨有比較小的屈服值并幾乎沒有觸變性。例如:對大多數(shù)油墨來說,當(dāng)臨界屈服值為4000達因/厘米2(以拉雷粘度儀測定的數(shù)據(jù))時,流動性與屈服值是有直接關(guān)系的。但如觸變性很大時,即使屈服值很低,油墨也不會流動。所以,這類油墨的流動性可以用屈服值和觸變性指數(shù)來說明,如當(dāng)屈服值為4000達因/厘米2,觸變指數(shù)為主1.6(以靜置時間-剪切應(yīng)力峰值圖法測得)時,流動是很好的,但如觸變指數(shù)增加,則流動性能下降,當(dāng)觸變指數(shù)大至3.2時,油墨就失去流動了(屈服值的大小已失去意義)。 所以,測定油墨的塑性粘度和屈服值是無法估計油墨的流動性能及印刷性能的,但是,從觸變指數(shù)和屈服值兩個參數(shù)卻可以看出一些油墨流動性能的問題來,其中以觸變性為更重要。 油墨在墨斗中下墨情況的好壞,是可以通過油墨在墨斗中的現(xiàn)象觀察到的。流動好的油墨在墨斗輥轉(zhuǎn)動時它也會跟隨轉(zhuǎn)動,情況差一些的,則只有靠近墨輥處的油墨跟隨轉(zhuǎn)動,下墨情況不好時,油墨與墨輥會完全脫(離)開。 (2).分配相。就是油墨在印刷機墨輥上的分配(布)情況,即油墨由橡皮輥傳送至金屬輥,再由金屬輥傳送至橡皮輥等等的情況。應(yīng)當(dāng)看到,油墨在印刷機墨輥系統(tǒng)上受到的剪切應(yīng)力是并不連續(xù)的,由于墨輥的振動,故也會出現(xiàn)一定的徑軸向剪切。 在印刷機的墨輥系統(tǒng)上,油墨所受到的剪切應(yīng)力是非常高的。根據(jù)從油墨粘性儀數(shù)據(jù)計算的基礎(chǔ)來看,如果加上塑性墨輥的形變能在內(nèi),從一個墨輥向另一個墨輥傳遞的過程中,油墨中的粘度為174泊,每一立方厘米的油墨能吸收2.6-109爾格/秒的能量。 一部分能量是用以分離油墨膜的,另一部分則用以破壞油墨中的顆粒結(jié)構(gòu),這是印刷機分配系統(tǒng)的重要功用。大部分能量則被轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏牡袅恕?/P>
想對油墨所受到的剪切應(yīng)力進行精確的估計雖然比較困難,但在轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分時,其數(shù)值約為107達因/厘米2。由于剪切是不連續(xù)的,且接觸面(指墨輥間的接觸面)一般不會超過總面積的5%。故有可能使油墨中顏料顆粒結(jié)構(gòu)重建的情況。當(dāng)然,對一個滿意的油墨來說,在幾秒鐘內(nèi)顏料顆粒結(jié)構(gòu)重建的情況是不大可能出現(xiàn)的。這種情況只有在油墨的屈服值很大時才會出現(xiàn)。 如果油墨組分中固體含量比較高,則在高剪切應(yīng)力下就容易產(chǎn)生脹流現(xiàn)象,從而降低流動性能,最后導(dǎo)致油墨堆積在墨輥兩端,形成堆版。 油墨不僅要潤濕橡皮輥,而且還要很好地潤濕金屬輥,如果不能達到這些目的,則必然會導(dǎo)致分配不良。此外,油墨對每一根墨輥的傳遞必須適當(dāng),這就是說只有當(dāng)每一個傳遞將墨膜分離成相等厚度時才能達到,即相當(dāng)于50%的傳遞。如果在一定的轉(zhuǎn)速下油墨粘度太高,則傳遞一定不會滿意,一般的情況是傳遞的墨量比較少,結(jié)果造成印版上的油墨不足。所以,在一定的轉(zhuǎn)速下,分配相中油墨的粘度一般在上限即可,不可太大。 (3).轉(zhuǎn)移相。油墨從版面向紙上轉(zhuǎn)移(傳遞)的過程中,要求有一系列有意義而復(fù)雜的流變性能。 顯然,油墨的轉(zhuǎn)移(傳遞)過程是比較復(fù)雜的。假設(shè)有兩個表面涂以油墨的光滑金屬輥互相對著轉(zhuǎn)動(圓周速度相等),并且油墨單位面積的厚度為x,長度為L。在通過輥隙之前,根據(jù)傳遞平衡條件,每單位面積的乘積(X×L)是相等的,如果由于墨輥轉(zhuǎn)動,油墨不斷向輥隙方向流動,因h,所以單位面積的厚度x就減少了。墨層的表面就處于拉緊狀態(tài)。 可以看出,從h1=x起,在油墨內(nèi)部形成了一種導(dǎo)致單位面積變形的壓力,越靠近輥隙則壓力越大。這種變形也使每一個油墨微粒產(chǎn)生了不同的速度,這樣就產(chǎn)生了一個速度差的問題,在輥隙間距最小的h處,速度差最大,當(dāng)墨輥表面在h2部位開始分離時,速度差便減小。輥隙間的速度差(以頻率單位赫茲計)為1024至105秒-1之間,其剪切應(yīng)力約為107達因/厘米2。 油墨在臨界層(即油墨與墨輥之間產(chǎn)生粘附力處)的流動速度與墨輥的圓周速度是相等的。在輥隙中間,即在1/2h處,油墨的流動速度大于墨輥的圓周速度。其速度分布呈拋物線狀。。而在墨輥間隙的分離點h2處,由于油墨不再受到剪切應(yīng)力的影響,所以速度又恢復(fù)到平穩(wěn)的狀態(tài),這時,油墨的單位面積也恢復(fù)到原來的狀態(tài),在沒有剪切應(yīng)力的情況下,在低速時油墨就形成一種圓弧形。 如果圓周速度相當(dāng)大,則就會出現(xiàn)所謂“空化”現(xiàn)象,使油墨中產(chǎn)生氣泡。這種氣泡在輥隙的分離點處開始膨脹,這種空化氣泡的膨脹隨著氣泡周圍油墨的徑向和切線方向一起流動。每個氣泡相互聚合起來,變成大的氣泡,最終因相互沖擊而破碎。當(dāng)分開的油墨層不能承受大氣壓力時,就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。因此,由于氣泡破裂所產(chǎn)生的墨絲,可隨輥面繼續(xù)分開而拉長,直到墨絲所承受的應(yīng)力達到最大限度,致使墨絲在某一個薄弱環(huán)節(jié)斷裂。這時,墨層的分離過程以及由此而產(chǎn)生的油墨傳遞過程就告完成。在兩個墨輥輥面上覆蓋的墨層厚度就是最終的墨層厚度。 通過墨輥或墨輥轉(zhuǎn)動所傳遞的油墨量可以用墨層分離系數(shù)p來表示。它表示傳遞的墨層厚度與覆蓋的墨層厚度的比值(在x1>x2的情況下)。 p= x2傳遞厚度/x1傳遞厚度 以兩個表面光滑而不吸收材料制的墨輥只能傳遞供墨量的50%,這是已被實驗所證明的。因此,墨層分離系數(shù)p近似1。 可以看到,即使在圓周速度相等的情況下,在彈性輥與剛性輥之間的輥隙范圍內(nèi),也會產(chǎn)生相對運動。此外,在墨絲進行分離的范圍內(nèi)也會產(chǎn)生這種相對運動。彈性輥的表面會使墨絲產(chǎn)生加速度,并使墨絲在靠近彈性輥的第一個脆弱的地方斷裂。所以,油墨從彈性輥面向剛性輥面?zhèn)鬟f時,剛性輥上可始終保持50%以上的供墨量。 印刷過程最主要的目的是復(fù)制與原稿盡可能相似的印刷品。在半色調(diào)印品的印刷中,由于每一個網(wǎng)點都是嚴(yán)格地從原版上復(fù)制下來的,所以能得到比較理想的印刷品。而在高速的凸版印刷中,印跡是在60公斤/厘米2(毫秒)的壓力下壓印于紙上的,在這樣大的壓力下,有一部分油墨將受壓而擠出線條之外,造成印跡中間的墨量比較少而邊緣部分卻堆積比較多的油墨,形成點線的扭彎,使線條不真。 以鉛印在粗糙的紙張上印刷時,常常出現(xiàn)不規(guī)則的點線,這是由于油墨的粘性太;抗形變的能力比較差之故。 塑性粘度大的油墨其印跡就不易平實,尤其是屈服值也高時,因它不能將底層鋪平。而屈服值和粘度小的油墨就比較容易鋪(流)平紙張的不規(guī)則平面。但是,屈服值高、粘度大的油墨其印刷品網(wǎng)點比較好。 顯然,油墨的轉(zhuǎn)移傳遞過程只有當(dāng)版面離開紙張時才算結(jié)束。這個過程當(dāng)然是使墨膜分離的過程,由于油墨的粘性,所以墨膜分離時作用在紙上的力是很大的。如果油墨的粘性過大,紙張就有破裂的可能或引起拔紙毛現(xiàn)象。要避免這些弊病,油墨的粘性就不能太大,而這與前面提到的似乎有所矛盾,因為已經(jīng)提及,一般地說,粘性是與粘度成正比關(guān)系的。所以,油墨在由版面向紙張的轉(zhuǎn)移相中,它應(yīng)具有比較高的抗形變能力而粘性應(yīng)適當(dāng),使其能夠用卷筒紙在高速下印刷而不拔紙毛。 如果墨層的分離比例增加,則分離表面的力亦增加。印刷速度增加則油墨的粘性亦增加。故當(dāng)印刷機的速度比較低時,油墨的粘性亦相應(yīng)降低。由此可以看出,想得到理想的復(fù)制品,印刷機的速度應(yīng)當(dāng)?shù)鸵恍湍恼承詣t可以相應(yīng)地大一些。 有人認(rèn)為在膠印印刷中,油墨由印版往橡皮布的轉(zhuǎn)移率是50%,由橡皮布往紙上的轉(zhuǎn)移率是76%,故實際轉(zhuǎn)移到紙上的油墨是38%。在凸版印刷中,由印版往紙上的轉(zhuǎn)移率是50—80%之間。 還應(yīng)當(dāng)指出的一點是:油墨由版面向紙張轉(zhuǎn)移傳遞的過程中,紙上的著墨效果與紙張的質(zhì)量是有很大關(guān)系的。 來源: 卓創(chuàng)資訊化工網(wǎng)