第七章 印刷过程中的几个问题

第四节

　　油墨的雾散飞"飞墨"，是存在于高速凸版印刷中的一大公害。雾散的油墨微滴，漂浮在空中，污染了印刷环境，严重地危害着工人的身体健康。

一、油墨雾散的原因

　　1951年L·H·Sjodohl为研究高速轮转印刷机上两根墨辊之间墨膜分裂的机理，采用百万分之二秒的高速曝光，拍下了图7-26所示的照片。照片表明，墨辊间的墨膜，在高速分裂的过程中，产生很多的墨丝。因而可以断定，墨丝断片飞散到空气中，是导致飞墨的根本原因。


　　但是，至今还没有一种理论能够对飞墨作出十分完美的解释，一般被人们认可的有以下几方面的解释。




图7-26 膜在墨辊间高速分裂的状况


　　一是粘弹性理论。这种理论认为，油墨若用Max Well模型表示，其松弛时间λ＝η/G(η为油墨的粘度，G为刚性模量)。设η在10～500泊的范围内，则λ大体上是10^-4ｓ数量给。


　　高速印刷时的应力持续时间一般在10^-4～10^-5ｓ之间，故此时的油墨表现出兼粘性、弹性两种性能。当力的作用时间极其短暂近似冲击力时，油墨以弹性为主，墨丝容易回抽而不易粘附在承印物上；而当油墨被拉成丝状时，油墨以粘性为主，这是因为松弛时间的长短与弹力的放松有关。墨丝在断裂之前被拉成长丝，故不能很快地抽回去，而是形成悬浮微粒飞入空气中，造成飞墨。


　　二是油墨微粒的带电理论。早在1935年就有人发现，飞出的墨滴带有电荷。Ｖｏｅｔ认为：在油墨的多项体系中，存在着连结料与颜料颗粒界面上形成的双电层结构。在墨丝断裂时，墨丝断片边缘存在的双电层遭到破坏，分成正负两种电荷，一部分电荷残留在油墨中，而相反的电荷向空中逃逸。残留在油墨中的电荷要集结在墨辊和纸面上，墨丝断片则由于墨辊上也带有同种电荷被排斥而逐出，形成飞墨。


　　三是空洞学说。这种学说认为，墨膜在墨辊间分裂的瞬间，如图7-27所示，在压力最小的部位，墨膜内部产生空洞，随后这些空洞转成泡核，逐渐长大从而形成墨丝。油墨颜料粒子的数目或每个单位容量油墨的颜料与连结料间的界面幅度对形成泡核的数目有很大的影响，连结料与颜料的润湿性愈差，愈易促进泡核形成，飞墨也愈严重。




图7-27 核的形成与飞墨


　　总之，油墨雾散现象是在机、电双重作用下发生的。在两个相互接触、高速旋转的墨辊所形成的辊隙的出口处，油墨被拉成丝而断裂。如果墨丝在两处或两处以上的地方断裂，断裂后的墨丝便会靠背景性作用回缩到墨辊上去，而断裂后形成的油墨断片，便在表面张力的作用下，收缩成球状的墨滴游离出来。与此同时，回缩的墨丝和游离的墨滴，表面的双电层均遭破坏，致使部分电荷从墨丝或墨滴上逸入空间，相反的电荷则留在墨丝或墨滴上。由于墨滴和回缩到墨辊上的油墨带有相同性质的电荷，墨滴便被排斥逐向空间，形成墨雾。

二、影响飞墨的因素

　　影响飞墨的因素很多，一般可以归纳为机械因素、环境因素、油墨因素等。


　　目前，我国考察飞墨的标准方法是利用油墨粘性仪进行飞墨实验。油墨粘性仪有三个墨辊：小轩径的匀墨辊，大辊径的合成胶辊和金属辊，与印刷机的传墨系统相似，故可以模拟印刷机考察飞墨情况。实验方法是：供给墨辊1.32ｍｌ的油墨，在32℃的恒温条件下，低速匀墨1ｍｉｎ，然后把100×150ｍｍ2的白纸片置于粘性仪的横梁上，按规定的转速开机2ｍｉｎ，停机取下纸片，观察纸面接受墨点的情况。


　　1?机械条件对飞墨的影响。


　　①印刷速度。印刷速度是导致飞墨的主要外因。首先，墨膜分裂速度愈高，油墨的弹性行为表现的愈显著，墨丝在两处以上断裂的机会增加，飞墨加剧。其次，空洞产生的速度加快，数量增多，单位时间内产生的墨丝和断片也随之增加，飞墨加重。第三，速度愈高，墨丝断裂时，双电层的破坏愈严重。飞墨受印刷速度影响的情况如表7-9所列。


表7-9　印刷速度对飞墨的影响

转速(ｒ/ｍｉｎ)	400	800	1200
飞墨点疏密情况	墨点少	墨点较多	墨点多

　　平压平或圆压平印刷机的印刷速度较低，油墨传输系统墨辊的转速也较低，飞墨轻微；超高氏印刷速度很高，油墨传输过程中的飞墨现象十分严重。


　　②墨层厚度。墨辊上的墨层愈厚，墨膜分裂时，参与拉丝、断裂、回缩与飞散过程的油墨量愈多，飞墨加重。墨层厚度对飞墨的影响如表7-10所列。


表7-10　墨层厚度对飞墨的影响(800ｒ/ｍｉｎ)

供给墨辊墨量(ｍｌ)	1.32	2.64	72.64
飞墨点疏密情况	墨点少	墨点较少	墨点很多

　　当印刷正常进行时，在理想的油墨传输系统中，靠近墨斗的墨辊上的墨层最厚，油墨的雾散现象最为严重靠近印版的墨辊上的墨层较薄，油墨的雾散轻微；印版上的墨层最薄，当油墨从印版向纸张转移时，产生的墨雾最少。如果墨辊表面凹凸不平会造成墨辊上局部墨层增厚，致使墨雾增加。


　　油墨在印刷机上传输的路途愈长，墨膜分裂的次数愈多，飞墨量也相应地增加。凹版印刷机采用短墨路的输墨系统，印刷过程中，几乎不产生飞墨故障。


　　2?环境条件的影响。


　　在同一温度下，湿度提高，空气的导电率增大，抑制了电荷在油墨上聚集的速度和积累的数量，墨丝断片所携带的电荷量减少，从而降低了飞墨。环境条件对飞墨的影响如表7-11所示

。


表7-11　环境湿度对飞墨的影响(800ｒ/ｍｉｎ)

相对湿度(%)	80	70	55
飞墨点疏密情况	墨点少	墨点较多	墨点多

　　改变通风状态，能降低飞墨，特别是在印刷机的苛个部位飞墨严重时，注意通风状态是十分必要的。


　　3?油墨的影响。


　　①油墨颜料的颗粒度。颜料颗粒大，润湿性差，颜料表面易形成泡核，墨丝分裂产生的断片数量增多，加剧了飞墨。油墨颜料颗粒度对飞墨的影响如表7-12所列。


表7-12 油墨颜料颗粒度对飞墨的影响(800 ｒ/ｍｉｎ)

颜料颗粒度(μｍ)	20	22	62	83
飞墨点疏密情况	墨点少	墨点较少	墨点较多	墨点很多

　　②连结料。用矿物油型连结料和树脂型连结料进行飞墨试验，实验结果如表7-13所示。


表7-13 连结料对飞墨的影响(800ｒ/ｍｉｎ)

连结料	矿物油	树脂
飞墨点疏密情况	墨点多	墨点很少

　　实验表明，树脂型连结料雾散很轻微，因此，选择适当的连结料制造油墨，对减少飞墨是很重要的。


　　③墨丝长度。墨丝愈长。油墨的弹性愈差，墨膜分裂时，墨丝的断点增加，飞墨加剧。墨丝长度对飞墨的影响如表7-14所列。


表7-14 墨丝长度对飞墨的影响(800ｒ/ｍｉｎ)

墨丝长度(ｍｍ)	15.7	20.3	20.5	22.9
飞墨点疏密情况	墨点少	墨点较少	墨点较多	墨点很多

　　表中的墨丝长度，是用平行板粘度计，测定油墨在10ｓ和100ｓ时的铺展直径ｄ10和ｄ100，


　　根据公式Ｓｌ＝ｄ１００－ｄ１０而求出来的。


　　④放置时间。分别用新制备的油墨和放置3个月以后的油墨进行飞墨实验。实验结果表明，放置3个月以后的油墨比新制备的油墨飞墨轻得多。产生这一结果的原因，是油墨在放置过程中，颜料和连结料的润湿性增加。

逐向空间，形成墨雾。

三、减轻飞墨的方法

　　从飞墨的形成和影响飞墨的因素考虑，为了降低飞置，可以从机械条件、印刷环境和油墨等三方面入手。


　　机械条件，主要是改进印刷机的供墨系统，一般是将长墨路的供墨系统改为短墨路供墨系统，加大墨辊的直径。也可以在印刷机上附设某种装置，降低飞墨。例如，在离开两根相互接触的墨辊的某个部位，安装金属线并通以电流，应用同性电荷相互排斥的原理，把被墨辊逐出的油墨微滚逐回到墨辊表面。


　　印刷环境方面，最简便的方法是增加车间内空气的湿度。也可以安装空气过滤器，利用空气循环系统，吸收并过滤车间内含有墨滴的空气，并补充新鲜空气。此外，在印刷机墨辊的周围，加装防护装置，以阻止飞墨的扩散，对减少飞墨都可以收到一定的效果。


　　在诸多影响飞墨的因素中，油墨性能的影响最大。因此，改变油墨的性能，是降低飞墨较理想的方法。目前，从油墨方面降低飞墨采用的方法有下面三种。


　　一是在油墨中加入硅树脂、长链的非芳香族胺类、硬脂酸皂类等物质，增加油墨的弹性，减少墨丝外处断裂的几度。


　　二是在油墨中加入水或铵类电解质，增加油墨的导电性，使电荷不易积聚在油墨表面，墨雾量自然减少，如表7-15所列。一般水的加入量不得超过5%，加入量过多时，虽然飞墨降低，但易使油墨变成奶油状，不适合高速印刷。


表7-15 油墨导电性对飞墨的影响

油墨编号	水添加量(%)	电导度(m×106)	墨雾量(mg)
1	0	130	6.3
2	5	250	2.7
3	10	400	2.9
4	15	600	2.7
5	20	790	0.9
6	25	1050	0.2

　　三是加入增塑剂，增加颜料和连结料的润湿性，使油墨中的颜料粒子悬浮而不沉降，抑制油墨泡核的形成，达到降低飞墨的目的。例如在炭黑和矿物油制成的油墨中，加入微量的低粘度、高羟值、长油度(树脂和油的比例在1∶2以上)的醇酸树脂，降低飞墨效果显著，原来油墨的印刷适性仍维持不变。


　　此外，改进制造油墨的工艺，对降低飞墨也有一定的作用，如增另颜料的研磨时间，减小颜料颗粒的粒径，使颜料和连结料充分混合，提高分散度等。

[时间：2001-07-09  作者：冯瑞乾  来源：《印刷原理及工艺》·第七章 印刷过程中的几个问题]