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油墨粘度粘性和印刷适性成本的关系

2021年08月19日 宜兴市机械设备网

油墨粘度、粘性和印刷适性、成本的关系

在我们日常的包装印刷生产中,大多只偏重粘度的测定,而忽视了对粘性的检测(不是仅指粘结过程中拉出的丝头长短,而是粘结时的力),结果不是出现印刷油墨的附着牢度不好或糊版,或色浓度越印越差,或无法提高印刷速度,就是后一色将前一色的印刷墨膜拉掉,导致印刷图文墨膜的脱落,染色、串色后正品率的降低。因为我国几乎占80%以上的包装印刷油墨是一个塑性流体,并具有十分复杂和难以界定的粘度、粘性,甚至由于PH值高低、浓度和稠度也会影响到粘度。加上各种包装印刷机的结构和各类承印物的性能不同,则对油墨也有各种不同的要求。故各种类型的印刷油墨的粘度和粘性与包装印刷适应性的关系也是相互关联而又十分复杂的。对此,笔者在接触了大量的印刷包装厂家后发现,这些厂家的包装印刷方式、方法、速度、品质、数量各不相同,涉及到印刷油墨的粘度和粘性的认识、理解、处理和对策也不尽相同;另一方面,在沿海潮湿和北方干燥地区,在不同的季节,各公司在生产工艺技术的要求上也不相同,从而在工效上包括获得的正品率及产量方面也不尽相同,结果售出的价格更是五花八门,行业自律很难实施下去。

笔者下面就粘度和粘性、各种油墨对承印物的包装印刷适性方面作个粗略介绍,供包装印刷界同仁参考。

一、印刷油墨的粘度与印刷适应性的关系

1. 粘度的笼统学说

粘度对于油墨来说,除严格的与印刷有关外,还有一个通用的规律:粘度高的油墨,印刷速度慢,只适应凸版和胶印单张或手工丝印;粘度低的油墨,印刷速度快,适应高速轮转印刷的凹印、胶印和柔印。

具体到凸版油墨和胶版平印油墨的粘度来说,并不像柔印凸版油墨和凹版油墨那样十分明显地区分。通常印机速度慢,采用粘度高地印刷油墨;印机速度快地,要用粘度低地印刷油墨。例如:轮转印刷书刊的油墨要比印刷报纸的油墨粘度高;轮转凹印油墨比轮转胶印报纸的油墨粘度低。印刷油墨的粘度在随印刷速度的加快时,因墨辊与印版摩擦后油墨温度升高而变小外,当环境温度的上升后,油墨的粘度也会逐渐变小,这种在使用油墨时,随着温度的上升,其粘度下降的行为被称为粘度指数增加值,即粘度指数是表示粘度随温度变化的指标,例如,溶剂油在低温下形成淤浆时,如果加入甲基丙稀酸酯和极性单体的共聚物排除此类故障的发生。如果与低分子量无灰分散剂混用效果更佳。这能够防止和排除粘度指数增加,故常称为粘度指数增加剂。所以粘度稍高一些也不会影响正常的印刷作业速度。粘度过高,不仅影响印刷附着牢度,而且也影响印刷作业速度。另外,包装印刷承印材料对油墨的粘度要求也有所不同。光滑结实的纸张与纸张疏松的承印物,前者采用粘度高的印刷油墨,而后者则反之。表面张力小的聚烯烃承印材料与表面张力大的聚烯烃承印材料,在采用印刷油墨时,需进行表面处理外,一般前者要选择粘度小的油墨,而后者则相反。不然的话,就容易出现拉毛、掉粉、糊版和转移印刷油墨附着不佳的故障。

除以上所叙述的粘度与印刷适应性外,但我们认为油墨的粘度在属于印刷的速度范围内,为什么在印刷速度慢时,印刷适应性没有问题,而当提速到一定的情况下,就会出现轻则拖尾,重则色浓度变浅呢?再围绕故障的出现,我们应考虑到粘度的确切定义和长期被人们忽视的包装印刷油墨的粘性问题。对此,笔者在试谈粘性前,首先对有关印刷油墨的粘度界定作一表述。

2、粘度的界定:

粘度是测定印刷油墨流变性的重要手段,也是油墨与印刷适应性的一个主要指标。油墨的许多流变性能与应用性能几乎都与粘度有关。测定印刷油墨粘度的仪器有:锥板式、带式、轴运动式、平行板式、旋转式、小孔式等粘度仪。粘度一词,过去人们误将动力粘度、相对粘度和运动粘度统称为粘度,到二十世纪九十年代后,对于粘度一说,只指动力粘度的简称。笔者特作以下说明:

(1)动力粘度:简称粘度,符号为η,定义为η=τ/D,其中τ为剪切应力,D为垂直于流层的方向上的速度梯度,即流体流动的剪切应力除以流层方向的速度梯度。其中SI单位为帕·秒,化工技术中常用毫帕·秒。过去用的厘米克秒制单位厘泊。1厘泊=1毫帕·秒。

(2)相对粘度:过去常误称为比粘度,甚至误简称为粘度。定义为:流体的动力粘度与同温度下的水的动力粘度之比。为列量纲量。有时它也指高分子溶液的动力粘度与同温度下的纯溶剂的动力粘度之比。

(3)运动粘度:符号为υ,定义为υ=η/ρ,其中η为动力粘度,ρ为其密度,即动力粘度除以流体的密度。SI单位为米2/秒,过去使用厘米克秒制的单位为斯、厘斯。1厘斯=1毫米2/秒。

二、印刷油墨的粘性与印刷适应性的关系

1、粘性的含义和认定条件:

包装印刷油墨粘性的一般定义为一种物质的粘着性,也可以解释为:在既定速度下,印刷油墨分离两个一定单位面积的平面(它们彼此之间则由液体所粘结在一起)所需的力。过去人们误认为粘度大的印刷油墨,其粘附力就大。其实粘性与粘度虽有相关性,但只能在一般情况下印刷油墨粘度大、粘性也偶尔大的个别品种或在一定条件下出现的极不稳定的油墨粘度而言。多少年来,我国的油墨制造者其实误导了一些包装印刷操作工,因为通过多年的反复实践后,人们发现:有些印刷油墨粘度相差很大,但其印刷的附着牢度性却十分相似,而无法用粘度大的印刷油墨就会用粘性大的去自圆其说。笔者认为:作为包装印刷油墨的技术指标,应以油墨的粘性为主来选用油墨。这不是说粘度就不考虑了,因为粘性的大小不仅决定着印刷的光泽、附着、遮盖力、色浓度等方面的质,而且也决定了印刷出的数量。为此,笔者对山东勇飞集团采用的油墨做过比较,例如采用南京一油墨厂的里印黄色油墨:(1)一涂-4杯油墨净重91.7g;(2)油墨粘度指标为200秒(实为204秒)/25℃·涂-4杯;(3)当加入1:1稀料后为100秒/25℃;(4)当加至1:2的稀料后粘度为57秒/25℃;(5)当加至1:3的稀料后为38秒/25℃·涂-4杯;(6)当加至1:4的稀料后为23秒/25℃·涂-4杯。而在测试苏南一油墨厂的黄色油墨:(1)一涂-4杯油墨净重94.3g;(2)油墨粘性指标为67秒/25℃·涂-4杯;(3)当加入1:1稀料后为54秒/25℃;(4)当加至1:2的稀料后粘度为42秒/25℃;(5)当加至1:3的稀料后为31秒/25℃·涂-4杯;(6)当加至1:4的稀料后为22秒/25℃·涂-4杯。都是在相同的条件下进行相同的比对,结果是:后者尽管在粘度指标上处于劣势(当加至1:4稀料却与前者接近),而在印刷结束后,其印刷出的数量却高于前者近7%之多。用粘度表象不能说明粘度大的就一定会在印刷后的数量大。事实证明:作为包装印刷企业不仅要求油墨的提供者要有一定的粘度范围,更不要将通常的油墨稠度或浓度判断为粘度,我们所指的粘度,仅指动力粘度而言,说白了,留在承印物的墨膜不是溶剂,而是树脂和颜、填料。一句话,求质只能证实品质,而求量则能有效地控制印刷生产成本。

当然在探讨粘性时,我们更应注重油墨的颜色之间地相互粘性关系,一般而论,后一色墨的粘性不能大于前一色,否则会把印刷上的前一个色墨拉下来(常称为染色等故障)。为了预防上述故障,包装印刷操作者在添加油墨稀料时,尽可能将先行印刷的油墨体系中加入更多的溶剂,而后边印刷的油墨体系加入更多的稀释剂为宜。

2、粘性的一般学说:

包装印刷油墨的粘性学说,是人们在长期的实践之后从积累中总结出了与油墨粘度的不同区别。在理论上讲:印刷油墨的粘性不仅适用油墨粘度的性质,而且也具有固体的弹性破裂特性。通过在粘性的含义和认定条件,使我们看到了粘性是一个很复杂的情况,它与弹性、粘附性能以及表面张力等因素均有关,更与包装印刷的适应性有关联。例如:塑料、纸张、金属油墨的粘性必须低于临界点,否则就会发生拉毛或糊版、网目化等现象。如果印刷条件允许,则油墨的粘性应当越高越好,这样印刷品才能网点清晰、完整,印刷油墨中就能多加稀料或调墨油,从而提高印刷制品的数量。

如果油墨的套印性不好,则印迹就不会平整,甚至能把先印的油墨墨膜拉下来。所以,油墨要具有良好的套印性,每一层油墨墨膜必须具有抗分离(粘性)作用。

因为粘性与粘度所不同的是,粘度是分子内部的阻抗,而粘性则与油墨墨膜的分离比例有关。一般来说,粘度与粘性是成正比的学说是--油墨的粘度越大,则其粘性亦越大,但也不尽然。

因为油墨的粘性是与承印物膜的分离比例有关的,故可以用油墨粘性仪来测定油墨在不同转速下的粘性,以使每种油墨都具有良好的套印性。例如油墨的丝头太长时,由于形成的长丝会回抽,所以有可能使印品带有斑点,其印刷网点也不如比较短的油墨完整--所谓“立”得起一些。对于雕刻凹版和感光柔性凸版油墨来说,丝头长的油墨不易在版上擦净等等。

对于任何一种流体来说,当对其进行力学研究时,一般都牵涉到粘性与弹性两个性质。一般来说,油墨的粘性与粘度是成正比关系的,这只是个十分笼统的而极不负责的概念。油墨的粘性取决于油墨膜的分裂(离)关系。因此,在一定的速度下,测定一种油墨的粘性是非常重要的,因为速度越快意味着分离力越大。可以看出,包装印刷机的印刷速度与油墨的印刷性能是密切相关的,一种油墨在低速时可能非常顺利,而在高速时就可能故障百出。例如

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