印刷机输墨系统中的油墨,转移到承印物上后迅速凝固,形成耐机械摩擦的墨膜。这种由流体到固体的变化,叫做油墨的干燥。完成这一变化过程所需要的时间叫做干燥时间。干燥时间短,油墨干燥速度快;干燥时间长,油墨干燥速度慢。
油墨的干燥一般分两个阶段进行。第一阶段是油墨中的连结料向纸层内渗透(或油墨中的溶剂挥发),油墨膜层的粘着性增大,失去流动性的阶段,叫做油墨的固着。第二阶段是油墨发生物理、化学变化,牢固的粘结在承印物表面的阶段,叫做油墨的固化。油墨的固着和固化在油墨干燥整个过程中是很难严格区分开来的。
印迹的干燥速度对印刷品的印刷质量有很大的影响。干燥过慢,轻则使印品背面蹭脏,重则造成印张粘页;干燥过快,油墨在版面结皮,堵塞版纹,不仅使图像清晰度下降,而且使油墨堆积,印品出现"墨斑"。因此,分析研究印迹干燥的规律,在生产中控制印迹干燥的速度,使印迹适时干燥,才能获得墨色饱满、色彩鲜艳、层次丰富、光泽度高的优质印刷品。
油墨的干燥过程,是个极其复杂的物理、化学过程。油墨干燥的速度和油墨干燥的形式、承印材料的性能、印刷工艺条件、环境的温湿度等因素有关。
一、影响印迹干燥速度的因素
油墨的干燥速度,系指印刷品上油墨完全固化所需要的时间,时间愈短,印迹干燥的速度愈快。
1.油墨干燥的形式。在不同的承印物表面,采用不同的印刷方法印刷,油墨的干燥形式也不相同。平版、凸版、凹版以及孔版等普通印刷,印品上的墨迹一般依靠渗透、氧化聚合、挥发和UV(紫外线)等形式干燥。
①渗透型干燥。油墨转移到多孔性的承印物表面以后,在毛细管作用下,油墨中一部分连结渗入纸张内部,另一部分连结料同颜料一起固着在承印物表面,油墨的干燥主要依靠承印物的毛管吸收作用来完成,这样的油墨干燥叫做渗透干燥。渗透干燥的过程,即是承印物吸收油墨中连结料的过程。由于油墨颜料粒子间也存在着细微的空隙,这些空隙构成的毛细管作用则是阻止油墨渗透的。当承印物的毛细管作用和油墨颜料粒子间的毛细管作用相平衡时,油墨中的连结料便停止了向承印物内部的渗透,印刷品上的油墨干燥。
在实际的印刷过程中,油墨向承印物的渗透经历了两个不同的阶段,在印版上的油墨和纸张接触的短暂时间内,油墨在印刷压力的作用下,渗入承印物的表层,为加压渗透;当承印物离开压印区以后,转移到承印物上的油墨依靠毛细管的作用力渗入到承印物的内层,为自由渗透,加压渗透和自由渗透的时间,可以用下面的公式表示:
加压渗透时间:
t加压=4ηh2加压/P-2r (7-9)
自由渗透时间:
t自由=4ηh2自由/rγ (7-10)
以上两式的推导参见(7-3)和(7-4)式。式中η为油墨的粘度,h加压为在压力作用下油墨向承印物内部渗透的深度,h自由为自由渗透深度,r为多孔性承印物的毛细管平均半径,γ为油墨的表面张力。(7-9)和(7-10)式表明,使用低粘度油墨,在质地疏松多孔吸收性强的承印物上印刷,油墨干燥速度快。高速凸版轮转油墨,连结料由矿物油和沥青树脂组成,用这种油墨在吸收性良好的新闻纸上印刷,印迹的干燥完全依靠渗透干燥来完成。但是,如果印刷压力过大,连结料的粘度过小,往往发生"透印"故障。
②氧化聚合型干燥。以干性植物油为连结料的油墨,与空气中的氧发生氧化聚合反应,使呈三度空间分布的干性植物油分子变成立体网状结构的巨大分子,干固在承印物表面。这种利用氧化聚合反应,使油墨由液态转变成固态,在承印物表面形成牢固的印迹,叫做氧化聚合干燥。
油墨中的干性植物油,由液态转变成固态的反应很复杂,一般需要通过过氧桥聚合或通共共轭双键加成聚合,反应均发生在不饱和酸的双键上。随着反应的进行,分子链逐渐增大,油墨的粘度也逐步上升,直到不饱和酸的双键全部反应完时,油墨也完全干燥。因此,干性植物油墨的双键愈多,氧化聚合干燥的速度愈快。
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