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1、第二章 印刷基本原理重点内容1.液体在固体表面润湿的条件。2.油墨转移方程3.油墨调配4.印刷压第一节 印刷过程的润湿润湿：表面上的一种流体被另一种流体取代的过程表面：有气相组成的界面界面：气、固、液三相中的两相相交处印刷中润湿：油墨-墨辊、印版、橡皮布、承印物；润湿液-水辊、印版润湿要求：易润湿、均匀、效率高一、表面张力与表面过剩自由能物体表面分子受到拉力形成了液体的表面张力，相对于物体内部所多余的能量，就是物体的表面过剩自由能。（1）表面张力（）：（液体或固体）表面分子受到内部分子的拉力。单位：N/m（单位长度受力）特点：没有外力时，液体具有自动收缩成球形的趋势。几种液体表面张力见表2-1
2、(2) 表面过剩自由能比表面过剩自由能、表面自由能、比表面能 （）单位面积上的分子比相同数量的内部分子多出的能量。单位：J/m2 N/m （1J = 1 N/m）过剩-比内部分子多出的能量自由-表面分子不受外界控制高能表面110 1J/m2（N/m）为高能表面金属、无机物高能表面磷酸锌=9 10 1J/m2氧化铝=710 1J/m2铜=1.010 0 J/m2低能表面110 1J/m2（N/m）为低能表面有机物、高分子材料低能表面感光树脂=(34)10 2J/m2印刷材料的表面张力PS版空白：= 710 1J/m2； 图文： = 3.810 2 J/m2。油墨：= 3.510 2 N/m； 润
3、湿液： = 4.510 2 N/m水：7.210 2 N/m结论能量高的表面吸附表面张力低的液体；能量低的表面不能吸附表面张力高的液体。油墨可以润湿整个印版，润湿液只能润湿印版空白部分。润湿分类：沾湿、浸湿、铺展（1）沾湿：将液体与固体表面接触，变为液-固界面。应用：润湿液、油墨附着在印版上是沾湿；润湿液不附在图文表面，油墨不附在水膜是不沾湿。体系能量变小，沾湿自发进行。-热力学第二定律沾湿发生条件：G =SL -LG SG0 ；或Wa =SG +LG SL0内聚功当液体与液体接触时，界面消失SL=0SG =LG Wa=2LG=Wc内聚功：分子间相互作用力。 Wc大，结合牢。（2）浸湿：将固体
4、浸入液体中，变为液-固界面。应用：凹印滚筒、柔印网纹辊浸在油墨中，油墨应充满网穴。浸湿发生条件：Wi =SG SL0 浸湿功A=SG SL0 粘附张力G =SL SG0 自由能变化当SG 大时，将水吸引过来，破坏水的收缩。（3）铺展：液体在固体表面展开。应用：平版印刷时，润湿液在印版空白部分形成薄薄的水膜，厚度0.51。自由能变化G =SL +LG SG对外界做功 W = SG -LG SL = S铺展系数：液体在固体表面上铺展能力铺展发生条件：G =SL +LG SG 0 或S= SG -LG SL 0即SG LG +SL 则：固体表面张力（自由能）大，液体能在表面自动铺展。润湿条件沾湿：
5、Wa =SG +LG SL0浸湿： Wi =SG SL0 铺展：S= SG -LG SL 0结论（1）同一体系，WaWiS。当S0时，液体能在固体表面铺展，一定也能浸湿和沾湿；（2） SG 越大，润湿越好。接触角与润湿方程接触角：三相交界处，固-液界面与液体表面切线的夹角，用表示。润湿方程应用（1）当90时，cos0， SG -SL 0， SG SL ，体系能量增加，不能自动润湿。（2）当90时，cos0， SG -SL 0， SG SL ，体系能量减小，能自动润湿。结论180 完全不润湿90 不润湿90 润湿=0 完全润湿0 三力失去平衡，润湿方程不适用润湿判据（1）能量判据：沾湿：Wa =
6、LG（1+cos）0浸湿：A =LGcos 0铺展：S =LG（cos-1）0（2）接触角判据沾湿：180；浸湿：90；铺展： 0（或不存在）二、印版润湿原理1.平版的润湿性（1）平版的结构与润湿原理印版表面的润湿：印版的图文部分空气被油墨取代，胶印印版的空白部分空气被润湿液取代。平版的表面结构和润湿性种类：PS版、平凹版、蛋白版、多层金属版图文部分和非图文部分几乎处于同一平面先上水，后上墨。小亲水性大Cu Fe Zn Al Ni Cr 大亲油性小平版的润湿性PS版空白部分氧化铝-亲水氧化铝表面能高，I= 0.7J/m2， w=0.07N/m，O=0.030.036N/m ，Iwo符合润湿条件
7、，水和墨都能铺展。PS版图文部分硬化感光树脂-亲油硬化感光树脂为低能表面， I=0.030.04J/m2,w Io，油墨能在图文部分铺展，水不能在图文部分铺展。（2）平版润湿性的影响因素 表面粗化对润湿性影响。 粗糙系数 G=A/a 1， A粗化表面真实面积，a平滑面积。G大，表面不平。将G代入润湿方程：G(SG SL)= LGcos0整理得，G=cos0 /cosG1， cos0 cos当90时， 则：0 ，粗糙表面润湿性好。当90时， 则：0 ，粗糙表面润湿性差。印版表面粗化，提高润湿性，有利于形成稳定的膜层。 表面状况对润湿性的影响 新金属表面：表面无杂质旧金属表面：表面有杂质(油污、灰
8、尘)表面能高，吸附气体成吸附层，推回液体cos变小，变大，润湿性变差对平版影响大，对凹、凸版影响小，易清除。保护印版，涂胶，清除杂质 印版表面润湿性的保护 阿拉伯胶：高分子化合物（结构见P16）保护部位：新晒平版非图文部分作用：（1）防止气体分子、有机油污在印版非图文部分吸附，保护润湿性；（2）防止印版表面氧化。操作：（1）将胶液均匀涂于印版表面；（2）印刷时，用水擦除胶层；（3）中途停机时间长，涂胶保护，PS版可用水保护。2. 凸版的润湿性 凸版：图文凸起，空白凹下金属：高能表面油墨润湿好；高分子聚合物：低能表面，与油墨结构相似，亲合力强，润湿好。3.凹版的润湿性 图文部分凹下，非图文凸起，
9、网穴深浅不同。金属版材，表面能高，满足浸湿条件： Wi =SG SL0 4.孔版的润湿性图文部分网孔通透，空白部分网孔封堵不锈钢网表面能高，润湿好；尼龙网润湿一般（0.046N/m）聚酯网润湿较差（0.043N/m）三、橡皮布与墨辊的润湿1.橡皮布的润湿性橡皮布结构总厚度：1.61.7mm;1.81.9mm橡胶层：吸油不吸水，耐油耐酸耐氧化抗老化胶层：内、外胶层材料：天然橡胶、合成橡胶分子以非极性为主，加入一定量醋酸乙烯-氯乙烯共聚体，亲油疏水，油墨润湿好。（1）短期变化润湿性下降变化原因：物理作用：周期性滚压，纸粉毛、油墨颗粒覆盖；化学作用：油墨、润湿液侵蚀。结果：覆盖层多极性，亲油下降，亲
10、水上升，油墨难转移。印迹发虚，网点丢失；纸张含水增加，套印不准；纸张强度下降。解决方法：清洗橡皮布。（2）长期变化-老化变化原因：长时间日照；受热或周期性滚压生热；结果：表面玻璃状光滑膜；胶层变硬、发粘、裂纹；传墨性降低。解决方法：恒温恒湿；水、墨辊冷却（高速机）；降低印刷压力。2.墨辊的润湿性组成：供墨部分、匀墨部分、着墨部分软辊：传墨辊、匀墨辊、着墨辊-橡胶硬辊：墨斗辊、串墨辊、重辊-高分子软硬交替：接触良好直径不同：防止误差复映油墨润湿墨辊的条件共同特点：亲油粘附功Wa = SG +LG SL内聚功Wc = 2LG当Wa Wc时，油墨附着当Wa Wc时，油墨脱落，即SG LG +SL 油
11、墨附着SG LG +SL油墨脱落（1）软质墨辊：受热老化高速滚压摩擦结果：表面硬化，龟裂，脱落。解决方法：磨削，冷却装置，清洗干净清洗时，用清洗剂或汽油，不用煤油。（2）硬质墨辊钢质辊：亲油差，乳化严重时，成亲水膜，脱墨。去除亲水膜层。铜质辊：易氧化、硫化，亲油性下降，脱墨。10%稀硝酸清洗。高分子辊：非极性亲油，浇注喷涂，少脱墨。强度低，免敲刮第二节 油墨转移一、油墨的附着1.油墨的附着（1）机械投锚效应：油墨流入承印物表面的凹凸和间隙，像投锚。（2）二次结合力：分子间相互作用力。色散力非极性分子间诱导力极性与非极性分子间取向力极性分子间一次结合力：原子或离子间相互作用力（化学键）（3）毛细
12、作用：当纸张（或其它承印材料）和印版滚筒分离时，借毛细管吸力，油墨附着在上面。印版与承印物的间隙愈小，毛细管吸力愈大，油墨转移量也愈大2.油墨在纸张上的附着（1）纸张极性较强。纸张主要成分是纤维素、胶料、填料等，纤维素和松香胶料分子不对称。（2）油墨有一定的极性 。油墨流体部分是连结料，常用干性植物油和天然树脂或合成树脂。（3）二次结合力吸附。分子靠近时 ，产生取向力、诱导力和色散力，附着在纸张上。二次结合力愈大，附着效果愈好 。(4)机械投锚效应纸张纤维交织，表面凹凸不平有孔隙，油墨有较好流动性，机械投锚效应使油墨在纸张上附着。 平滑度较高纸张，油墨附着主要依赖二次结合力；粗糙纸张，油墨附着
13、主要借助机械投锚效应。3.油墨在箔片和薄膜上附着（1）金属箔片金属表面平滑，油墨的附着靠分子间的二次结合力金属表面是高能表面，比油墨的表面张力高得多，有较大的粘附功，使油墨的附着效果较好 （2）高聚物薄膜表面平滑，油墨附着靠分子间的二次结合力。二次结合力很弱，油墨的附着仍很困难。表面张力大于固体临界表面张力c的液体，均不能润湿此固体表面。 为提高附着效果，要对高聚物表面进行处理。一般采用电晕放电法联，提高表面自由能，增加表面粗糙度。 二、油墨转移方程1.油墨转移率与油墨转移系数油墨转移率f 印版墨量x，转移墨量y油墨转移系数 x、y的单位g/m2，或m2.油墨转移方程油墨转移方程：油墨转移过程中，转移墨量与印版墨量及其它相关因素之间关系的解析表达式。沃尔克(WCWalke)和费茨科(JWFetsko)提出的油墨转移方程，叫WF油墨转移方程。即使是实地，油墨也不能填满整个画面设单位面积转移墨量为Y（g/m2）纸张表面的凸凹不平，致油墨转移中，不能与油墨完全接触。设单位面积纸面上与油墨接触的面积比为FF随x的增大而增大。纸面与油墨全部接触，F1；纸面与油墨完全不接触，F0。实际墨量yFY y(x)F（x）Y（x） 转移墨量Y分成两部分，Y1和Y2油墨转移过程Y= Y1 + Y2Y1-填入墨量； Y
