第四章　油墨转移方程

第五节　W·F油墨转移方程的应用

　　W·F油墨转移方程形式简捷，且参数易于赋值又有实用价值，因而有许多实际应用。


　　油墨转移的效果在数量上可用油墨转移率来衡量，影响油墨转移率的因素很多，包括承印材料的性质和状况、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，等等。


　　下面应用W·F油墨转移方程解释一些因素对油墨转移率和影响。

一、承印材料对油墨转移率的影响

　　承印材料对油墨转移率f的影响很明显，以铜版纸和新闻纸为例，它们的油墨转移率曲线如图4-13所示。在同样实验条件下得到的这两条曲线相差很远：铜版纸表面平滑、吸收性差，随着印版墨量x的增加，油墨转移率起初增加很快，达到最大值后下降也很快，曲线的凸峰比较明显；新闻纸表面粗糙、吸收性较好，随着x的增加，增加缓慢，达到最大值后下降也缓慢，曲线形状平缓，凸峰也不明显。




图4-13　铜版纸和新闻纸的f-x曲线


　　应用W·F油墨转移方程的数学模型和方程参数，对上述铜版纸和新闻纸f-x曲线的差异，可作如下的解释。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的增另，由于k值较大，从F(x)＝1－e^-kx中可以看出，F(x)将迅速上升而趋近于1；而b值小即表示在印刷瞬间可能填入纸面凹陷处的极值墨量小，接触油墨的纸面部分的转移墨量达到b值所需的时间短，油墨转移率f将很快上升而达到最大值，此后x再有增印版上增加的油墨大部分只能从印版图文部分被挤到印版的空白部分，而不能转移到纸面上，即y不有明显的增加，所以，f-x曲线呈急剧下降状态。与铜版纸相比，新闻纸的平滑度较低，k值较小而b值较大。当x增加时，F(x)缓慢增加而趋于1；由于b值较大，当f值缓慢上升而达到最大值时，y值并未达到最大值，此后再有x增加，仍有部分墨量填入纸面凹陷处，y值仍有增加，但因增加的速度缓慢，致使f(y/x)-x曲线呈平缓下降状态。


　　从图4-13还可以看出，当x等于2～3μm时，铜版纸的f达到最大值，约为60%。而当x等于6～7μm时，新闻纸的f达到最大值，约为55%；但是当x足够大，如等于10μm时，新闻纸的f值却比铜版纸的高，前者约为53%，后者约为30%。实际印刷中，非涂料纸上的墨层厚度约为2～3μｍ，涂料纸上的墨层厚度约为1μｍ。


　　上述对铜版纸和新闻纸的讨论，在考查承印材料对油墨转移率的影响中，很具代表性，一般地说，比较平滑的纸张，f-x曲线大体与铜版纸的类似；比较粗糙的纸张，f-x曲线大致与新闻纸的相仿。表面十分平滑的乙烯薄膜、铝箔，b值近于0，f′值近于0.5，k值很大，从方程(4-15)中容易得到y近于0.5x，f′近于0.5。


　　用铅版纸和胶版纸进行实验，k、b、f′随纸张本身平滑度而变化，一般符合上述的规律，即纸张本身愈平滑，k值愈大，f′值近于0.5，而b值愈小。这一规律由表4-8的数据得到了证实。


　　就新闻纸来说，纸张的平滑度与k、b的关系较为复杂。表4-8中加拿大新闻纸的平滑度比吉林新闻纸的平滑度低，但加拿大新闻纸的印刷平滑度k却是吉林新闻纸k值的两倍珲多，这表明加拿大新闻纸的柔韧性比吉林新闻纸的柔韧性好。虽然加拿大新闻纸没有吉林纸平滑，但在印刷压力的作用下，却具有较好的印刷平滑性，所以用加拿大新闻纸印刷，仍然能获得墨色浓重的印刷品。

表4-8　纸张的平滑度对k、b、f′的影响

纸张	方程参数
	定量(g/m2)	平滑度(s)	k	b(μｍ)	f′
韩国铜版纸	128	714.86	1.8169	0.5696	0.4147
日本铜版纸	90	619.72	1.3799	0.7248	0.3908
金城胶版纸	70	90.86	0.2684	3.9388	0.2437
德国胶版纸	150	16.48	0.2599	7.7768	0.2599
美国新闻纸	52	59.97	0.3721	1.0108	0.3101
吉林新闻纸	50	56.80	0.1701	4.5288	0.3268
加拿大新闻纸	51	51.89	0.3679	4.2089	0.2129

二、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。表4-9给出了四种版材用两组不同的纸张、油墨印刷时，测得的印版墨量x和油墨转移率f的数据。从中可以看出，当印版墨量x较大时(如凸版纸，当x＝11g／m²时；铜版纸，当x＝8g／m²时)印版材质的不同，对油墨转移率f几乎没有影响，f都在51%上下；而当x较小时(如凸版纸，x＝9g／m²时；铜版纸，x＝6g／m²时)，印版材质的不同却影响到f的大小。按版面的图文结构，印版可分为实地版、线条版和网线版。实验表明，在印版材质、承印材料、印刷油墨、印刷条件(特别是印刷压力)相同的情况下，实地版的油墨转移 高，线条版的次之，网线版的最低。


　　对于印版材质对油墨转移率的影响，可作这样的解释：自由墨量分裂率f′的大小，与印版、油墨和承印材料三者之间相互作用的分子力有关。非极性的高聚物版与一的金属版材相比，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，转移琶承印材料表面上的墨量较多，自由墨量分裂率f′较大，这便是感光树脂版比金属版油墨转移率高的原因。然而，这种趋势只有当x比较小的情况下才能显现出来。这是因为，在印版上的墨量较少时，铺展在印版表面上的墨膜很薄，能够受到印版表面分子作用力的墨膜表层分子，数量上相对地较大；随着x的增加，印版表面上的墨膜米厚，墨膜表层能受到印版表面分子作用力的分子数相对地减少；而当x足够大时，印版表面上的墨膜很厚，墨膜表层受到印版表面分子作用力的分子很少，自由墨量分裂率f′近似地等于油墨转移率f，而与印版的材质无关，即，对不同材质的印版，当印版墨量充足时，印版表面分子对墨膜表层分子的作用力，差不我都等于零。


　　印版材质对油墨转移率的影响，还可以通过W·F油墨转移方程参数k、b、f来说明。表4-10中的数据，是用铝制的印刷盘和橡胶制的印刷盘，在AIC 2-5印刷适性试验机上，分别对加大新闻纸和金城胶版红进行油墨转移实验，实验数据用近似法赋值后而得到的。从表中的数据看到，橡胶印刷盘进行油墨转移量实验，得到的k、f值都比铝印刷盘大。这是因为橡胶是高聚物材料，本身有良好的传墨性，加之橡胶的弹性模量远比金属铝小，在印刷过程中，很容易变形，从而使印盘上的油墨和纸张有良好的接触，故橡胶印刷盘比铝制盘的k、f值大，油墨转移率高。

表4-9　四种印版的油墨转移率

纸及油墨	凸版纸凸版铅印油墨		铜版纸凸版油墨
x(g/m2)	9	11	6	8
铜版f(%)	43	50	40	51
铝版f(%)	45	50	4.	51
锌牌f(%)	47	50	47	52
感光树脂版f(%)	50	51	52	52

　　对于印版版面图文结构对油墨转移率的影响，可作这样的解释：油墨在压力作用下向承印材料表面转移的同时，会有部分墨量被印版着墨部分的周边挤出来，这部分被挤出来的墨量并没有转移到承印材料表面，而是扩展到印版的空白部分，叫油墨扩展量。显然，印版着墨部分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部分的机会越多，而转移到承印物表面的墨量则越少。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，网线版最长，油墨转移率的大小，便依次是：实地版、线条版、网线版。

表4-10　印版材质对k、b、f的影响

纸张	印刷盘	参数
		k	b	f
加拿大新闻纸	橡胶盘	0.8994	2.9311	0.3671
	金属铝盘	0.3678	4.2090	0.2129
金城胶版纸	橡胶盘	0.7786	3.1468	0.7442
	金属铝盘	0.2684	3.9388	0.2439

　　三、印刷压力与印刷速度对油墨转移率的影响

　　图4-14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较低(如x小于5μｍ)时，p愈大，f愈大，而当x较高(如x大于5μｍ)时，f几乎与p和x无关而趋于一个常数。这很容易理解，当x较低时，p愈大，则压入纸面凹陷处的墨量bΦ(x)和单位面积纸面上接触油墨的面积F(x)愈大，因而f愈大；而当x较高，墨量充足时，纸面的凹陷处被油墨填满，bΦ(x)达到了极值，纸面几乎全中与油墨接触，F(x)趋近于1，即使p再有升高，f也不能增大了。

表4-11　印刷条件对k、b、f′的影响

印刷条件	方程参数值
	k	b	f′
压力625N/cm，速度0.2m/s	0.3271	5.8529	0.3679
压力625N/cm，速度0.6m/s	0.2225	4.5288	0.3282
压力350N/cm，速度0.6m/s	0.1701	1.1605	0.2904

　　从图4-14中还可以看到，在x较低时，p较高(如p=19×10^-2Pa)的f-x曲线呈下降的趋势，p较低(如p=4×10^-2Pa)的f-x曲线呈上升的趋势。


　　图4-15是一条油墨转移率f与印刷速度υ的关系曲线，可以看出，随着υ的提高，f有下降的趋势。这是因为，随着印刷速度的提高，印版的油墨与纸面的接触时间变短，油墨转移的机会减少，bΦ(x)和F(x)都有所下降，f自然也随之下降了。


　　改变印刷压力和印刷速度，进行油墨转移实验，从W·F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4-11中方程参数值，是用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。




图4-14 不同印刷压力下的油墨转移率曲线


　　表4-11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，因而油墨方程参数值均有所下降；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，故方程参数值k、b、f′也随之减小。显然和转移墨量有关的油墨转移率必然降低。


　　印刷压力和印刷速度对印刷中油墨转移率的影响，也从印刷机压印机构的形式上反映出来，因为圆压平式印刷机要比轮转印刷机压力高，印刷速度低，所以油墨转移率也高一些。




图4-15　油墨转移率f与印刷速度υ的关系曲线

[时间：2001-07-09  作者：冯瑞乾  来源：《印刷原理及工艺》·第四章　油墨转移方程]