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1、油墨转移规律及其影响因素文/蔡 芳成刚虎常说的油墨转移，一般是指油墨从印版或 橡皮布向承印物表面的转移，它是印刷的基本过 程。要想保证获得高品质的印刷品，必须始终保 持油墨传输和转移的稳定、均匀和适量。因此， 为了控制印品质量，了解和掌握油墨转移的原 理，并将之运用于印刷生产就显得尤为重要。本 文主要讨论油墨从印版向承印物表面的转移。所以说，油墨在纸张或其他承印材料上的附 着，主要依靠分子间的二次结合力和机械投锚效 应。对于平滑度较高的纸张，油墨的附着主要依 赖于分子间的二次结合力；而对于较为粗糙的纸 张，则更多地借助于机械投锚效应。2油墨转移率和油墨转移系数 印刷中的墨量总与印版表面或承印物
2、表面的面积有关。印刷前印版上的墨量叫印版墨量，用 x表示；印刷后转移到纸张或其他承印物表面上 的墨量，称为转移墨量，用y表示。则转移墨量y 与印版墨量x之比称为油墨转移率，记为：y f=100%一、油墨转移的原理1.油墨的附着 当油墨与纸张接触时，分子间的二次结合 力使油墨附着在纸张上，二次结合力愈大，附着 效果愈好。另一方面，由于纸张表面凹凸不平且 有孔隙，而油墨又具有较好的流动性能，所以， 当油墨转移到纸张上以后，有明显的机械投锚效 应，使油墨在纸张上附着。此外，纸张中所含的 填料等无机化合物，能大大地提高纸张的表面 能。当较低表面张力的油墨，覆盖在纸张表面 时，降低了纸张的表面自由能，并
3、迅速形成较为 稳定的体系，故油墨能牢固地附着在纸张表面。x（1）转移墨量y与印刷后印版上的剩余墨量xy 之比，称为油墨转移系数e： y e=xy（2）3 WF油墨转移方程 上世纪50年代以来，有许多学者致力于油 墨转移方程的研究，建立了不同形式的油墨转 移模型，其中，沃尔克(WCwalke)和费茨科技术交流PRINTING QUALITY & STANDARDIZATION(JWFetsko)于1955年提出的油墨转移模型得 到了普遍认同。 他们首先做了两个假设：由于纸张表面凸凹不平，在油墨转移过程中，纸张表面不可能与油 墨完全接触。因此，转移墨量y首先与纸张接触 油墨的面积有关；其次，接触面
4、积内，转移墨量 的大小又与自由墨量因二次结合力而产生的分裂 率和机械投锚效应有关。因此，单位面积纸面上得到的转移墨量y(x) 由两部分组成。第一部分是由于机械投锚效应而 填入纸张凹陷处的墨量；第二部分，则是由于油 墨分子间二次结合力的作用，转移到纸张上的墨 量。如图1所示。设单位面积纸面上与油墨接触的面积比为 F(x)，未与油墨接触的空白面积比为1F(x)。分析可得WF油墨转移方程，建立转移墨量y与 印版墨量x的解析关系。即：xxy(x)=(1-e-k)b(1-e- b )+fx-b(1-e- b )（5）二、油墨转移性能的影响因素油墨转移性能可用油墨转移率定量评价，而 影响油墨转移率的因素很
5、多，包括承印材料的性 质、印刷油墨的流变特性、印版的材质和图文形 式、印刷机的类型和结构、印刷的压力和速度。1 承印材料对油墨转移率的影响 承印材料对油墨转移率有明显的影响，以铜版纸和新闻纸为例，它们的油墨转移率曲线如图2所示。在相同实验条件下得到的这两条曲线差 异明显。铜版纸的平滑度较高，k值较大而b值较小。 随着印版墨量x的增加，根据公式（3），F(x)将 迅速上升而趋于饱和；在印刷瞬间 可能填入纸面凹陷处的极值墨量较小，转移墨量能迅速达到b值。显 然，油墨转移率f将会快速上升而趋 于饱和值。此后x再有增加，y也不 会明显增加，体现为fx曲线急剧 下降。新闻纸的情况恰好相反，f x曲线的上
6、升和下降都比较平缓。从图2还可以看出，当x等于dF(x)=k1-F(x) ，k为比例系据经验假定满足dx数。引入边界条件x0时，F(x)0，则有：F(x)=1-e-k（3）图1 油墨转移中的墨量分配设b为凹陷处的极值容纳墨量，实际填入纸 张凹坑的墨量与油墨容量极限之比为(x)。据 d(x) =1-(x) (x)。引入边经验假定满足dxb 界条件x0时，(x)0，则有：x(x)1-e- b（4）印刷中填入纸张凹陷处的实际墨量不会大 于b，可表示为b(x)，这便是第一部分转 移墨量。此时，印版上剩余的自由墨量为x b(x)，由于分子间二次结合力的作用，仍 有机会向纸张表面转移。设再次转移的墨量为
7、fxb(x)，f为自由墨量分裂率。综上图2 铜版纸和新闻纸的曲线70印刷质量与标准化 2008.10技术交流PRINTING QUALITY & STANDARDIZATION图3 不同印刷压力下的油墨转移率曲线图4 油墨转移率f与印刷速度的关系曲线23m时，铜版纸的f达到最大值，约为60%。 当x等于67m时，新闻纸的f达到最大值，约 为55%；但是当x足够大，如等于10m时，新闻 纸的f值却比铜版纸的高。实际印刷中，非涂料 纸上的墨层厚度约为23，涂料纸上的墨层 厚度约为1。2.印版对油墨转移率的影响 印版的材质与版面的图文结构，对印刷过程中的油墨转移率都有影响。 自由墨量分裂率f的大小，
8、与印版、油墨和承印材料三者之间相互作用的分子力有关。非 极性的高聚物版材与金属版材相比，印版与油墨 之间的分子作用力小，因而留在印版的墨量较 少，转移到承印材料表面上的墨量较多，即 f 较大，这也能解释为什么感光树脂版比金属版的 油墨转移率要高。但是，当x足够大时，由于印 版表面上的墨膜很厚，墨膜表层受印版表面分子 作用力影响很小，导致自由墨量分裂率f与油 墨转移率f近似相等。显然，此时的油墨转移率 与印版的材质基本无关。另外，油墨在压力作用下向承印材料表面转 移的同时，会有部分墨量从印版着墨部分的周边 被挤出而扩展到印版的空白区域。显然这部分墨 量并没有转移到承印材料表面。所以印版着墨部 分
9、周边长度的总和愈长，油墨从印版的着墨部分的边缘扩展到空白区的机会越多，而转移到承印 物表面的墨量就会越少，油墨转移率就会越小。3.印刷压力与印刷速度对油墨转移率的影响 图3是不同印刷压力下的油墨转移率曲线。可以看出，当印版墨量x较小时，p愈大，则压 入纸面凹陷处的墨量b(x)和单位面积纸面上 接触油墨的面积F(x)愈大，则f愈大；而当x较大 时，由于墨量充足，纸面的凹陷处被油墨填满， 并且F(x)趋近饱和，f与p和x几乎无关而趋于一个 常数。从图3中还可以看到，在x较低时，p较高的 fx曲线呈下降的趋势，表明随着印刷压力的减 小，油墨转移率会降低；p较低的fx曲线呈上升 的趋势，表明随着印刷压
10、力的增大，油墨转移率印刷质量与标准化 2008.1071技术交流PRINTING QUALITY & STANDARDIZATION会增高。 图4是油墨转移率f与印刷速度的关系曲 线。可以看出，随着的提高，f有下降的趋 势。这是因为，随着印刷速度的提高，印版上的 油墨与纸面的接触时间变短，油墨转移的机会减 少，相应的b(x)和F(x)都会有所下降，f自然 也随之下降了。实际印刷中，印刷压力和印刷速度往往是相 互作用的，所以不能单独考虑两者对油墨转移的 影响。改变印刷压力和印刷速度，进行油墨转移 实验，从WF油墨转移方程k、b、f的变化， 也能分析印刷压力和印刷速度对油墨转移的影 响。表1中是用
11、吉林新闻纸进行油墨转移实验得 到的数据，用近似法处理的结果。表1中的数据表明，当印刷速度一定时，随 着印刷压力的减小，纸张与油墨的接触程度减 少，因而方程各参数值均有所下降；当印刷压力 一定时，随着印刷速度的提高，纸张与油墨接触 的时间变短，方程参数值k、b、f也随之减小。 显然，油墨转移率也必然降低。速度有关，纸张表面粗糙、吸收性强，f值有 变小的趋势；印刷速度愈低，自由墨膜的分裂部 位愈是接近墨膜的中间，f值愈是接近于0.5。k表示单位面积纸面上接触油墨面积的比 率。影响k值的因素很多，在纸张方面，纸张平 滑度愈高，质地愈柔软，k值愈大；在印刷条件 方面，印刷压力愈大，印刷速度愈低，k值愈
12、 大；油墨对k值的影响较小，但如果油墨稀薄，k 值有增大的趋势。由于印版上的单位面积内着墨部分的周边总 长，以实地版最短，线条版次之，三、结 论表1 印刷条件对k、b、f的影响网线版最长，所以油墨转移率由大 到小，依次为实地版、线条版、网 线版。WF油墨转移模型考虑了纸张 的印刷平滑度。但是，纸张对油墨 的吸收性能也会对油墨的转移产生 影响。所以在运用该模型的时候，kbf影响b值的因素，在纸张方面，主要是纸 张表面结构，纸面的凹孔愈多，b值愈大；在 油墨方面，主要是油墨连结料的黏度，黏度愈 大，油墨的流通性能愈差，则b值愈小；在印 刷条件方面，印刷压力愈大、印刷速度愈低， 则b值愈大。当印版墨
13、量x很充足时，自由墨量分裂率近 似等于油墨转移率。影响f值大小的主要因素 是油墨的流变特性。另外，还与纸张表面及印刷应该对k值进行修正。其次，WF模型认为F(x) 是x的确定函数，但是由于纸张表面的凸凹分布 是极其复杂的，所以在更为细致的分析中，往往 还需要对F(x)的分布进行讨论。最后，由于没有 考虑纸张表面的形状，该模型对于涂料纸印刷 过程的分析符合实际，而对于非涂料纸则误差 较大。因此，需要考虑到纸张表面和凹坑形状 的差异，这也是该模型发展的方向。(作者单位：西安理工大学）72印刷质量与标准化 2008.10方程参数值 印刷条件压力625N/cm，速度0.2m/s0.32715.85290.3679压力625N/cm，速度0.6m/s0.22254.52880.3282压力350N/cm，速度0.6m/s0.17011.16050.2904
