水墨平衡系統(tǒng)詳解

水墨平衡系統(tǒng)詳解目前，印刷領(lǐng)域中膠印的應(yīng)用非常廣泛，而膠印中的水墨平衡問題一百是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點，在長期的生產(chǎn)實踐中操作人員積累了豐富的經(jīng)驗。同時，印刷機在硬件方面也為水墨平衡進一步創(chuàng)造了條件。在膠印過程中，任何一色油墨若要在銅版紙上達(dá)到一定密度值，墨層厚度約為1以叫本文以該數(shù)值作為基本依據(jù)，討論橡皮布、印版和墨輥上墨層厚度的控制以及受潤版液膜層厚度的影響，以此來說明水墨平衡中最基本的墨層和水層厚度問題，及其對水墨平衡的影響。輸墨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)印刷機的輸墨系統(tǒng)由墨斗輥、傳墨輥、串墨輥、著墨輥等組成，并且橡膠墨輥和金屬墨輥交錯排列，最終將墨斗中的油墨輸送到印版上。油墨分離油墨在傳輸過程中，墨輥上的墨層厚度逐漸減小。如圖1所示，相鄰兩墨輥間（上面的墨輥墨層厚，下面的墨輥墨層?。┑挠湍M入輥隙時，其壓力開始上升，在離輥隙中央不遠(yuǎn)的某一點上達(dá)到最大值，然后下降到比輥隙出口處大氣壓低的程度。由于兩墨輥中至少有一根是橡膠墨輥，因此兩墨輥接觸后的變形會增加輥隙間的壓力，彈性變形越大，油墨受到的壓力越大。在輥隙的出口處墨層開始分裂，分離后每根輥子上的墨層厚度相等，且等于通過輥隙前墨層總厚度的一半，即所謂的半比分離理論。除傳墨輥和墨斗輥之外，所有墨輥的表面速度都基本相同，因此主要是由于油墨的平均分離作用才使得油墨在輥隙間得以傳遞，這一傳墨過程通過兩相鄰墨輥上墨層的接觸和分離來完成。由此可以推算出整個輸墨系統(tǒng)的墨層厚度。3.墨層厚度假設(shè)印刷實地墨色，墨斗輥橫向墨帶放墨量相同（近似理想狀態(tài)）。如果到達(dá)銅版紙上的墨層厚度為1pm，根據(jù)半比分離理論，在進入輥隙（與壓印滾筒）前橡皮布上的墨層厚度為2pm，通過輥隙后為1pm；同樣印版上墨層厚度通過輥隙（與橡皮滾筒）前為3pm，通過輥隙后為2pm；著墨輥（2根或4根）一次一共要為印版補足1pm的厚度，所以著墨輥的墨層厚度在2.5?3.5pm之間，與之相鄰的串墨輥的墨層厚度為4?6pm，這些推算所得的數(shù)據(jù)已為紅外線探測儀實際測量的墨層厚度所證實。這種按墨輥順序出現(xiàn)的墨層厚度增減梯度只在油墨傳遞時才存在，如果這一系列的墨輥不與墨斗輥和印版相接觸（非印刷狀態(tài)），附著在墨輥上的油墨將重新分配，每根墨輥將具有相同的墨層厚度（平均約為4~6〃m）,所以當(dāng)重新開印時，著墨輥上的墨層厚度要比所需的稍厚。當(dāng)每一個印刷單元的墨輥都覆蓋厚度一致、均勻的墨層時，才會獲得較為理想的印版著墨效果，即在整個印刷過程中傳遞到每一個印刷單元的油墨量一致，但實際上要滿足這樣的要求所需的墨輥數(shù)量要多得多。因為傳墨輥做間歇擺動，從慢速轉(zhuǎn)動的墨斗輥向快速轉(zhuǎn)動的墨輥傳遞油墨，造成傳遞速度不一致，因此需要多根墨輥打勻；印版滾筒上30%的空當(dāng)也會使油墨傳遞間斷;各個印刷單元印刷圖文的分布位置不同，并不是向印版連續(xù)傳遞油墨，因此由墨斗螺釘按照印版圖文分布的需要調(diào)整橫向進墨量；增加附加著墨輥可以減少著墨杠（發(fā)生在滾筒圓周方面的圖文部分印在紙張上的油墨密度突然變化）；墨輥少時潤版液會反傳到印刷機的墨斗中去。潤濕系統(tǒng)表面化學(xué)理論中的幾個基本概念要想真正理解油墨與潤版液之間的相互作用，首先要理解表面化學(xué)理論中的幾個基本概念。（1） 乳狀液在膠印中油墨與潤版液互不相容，但要求其在一定程度上是可混合的，完全拒水的油墨不能應(yīng)用在膠印中，一定量的潤版液（一般要求具有15%?30%的含水量）由于受擠壓作用進入油墨中形成微珠分散其間，從而形成油包水型乳狀液（乳化油墨）。（2） 界面例如：潤版液與印版非圖文部分形成一個界面，油墨與印版圖文部分形成一個界面，油墨與潤版液之間也形成一個界面等。（3） 表面張力不同的油墨其表面張力不同；油墨含水后其表面張力會發(fā)生變化；潤版液的成分和含量不同，其表面張力也不同。例如：加入酒精后，其表面張力顯著降低，與印版接觸角降低，潤濕效果更好。（4）界面張力界面張力越小，接觸角越小，潤濕能力越強。如膠印中潤版液滴在印版圖文部位，甚至是圖文部位的墨層上面后只有細(xì)微的改變，基本上是以水珠（接觸角大）的形式出現(xiàn)，表明界面張力大；但如果滴在印版的非圖文部位，由于潤版液與印版非圖文部分界面張力較小，所以很快就鋪展開了。我們知道如果停止供水，對印版非圖文部分來說，也會很快上墨而起臟；如果停止供墨，潤版液也很快就會把印版圖文部分的油墨洗掉。油墨與潤版液的分離條件是兩者有足夠的界面張力差。（5）黏性水進入油墨、環(huán)境溫度高、給墨單元所產(chǎn)生的熱量等都會使油墨黏性降低。如果輥隙間的膜層是由兩種不同流體但厚度相同的混合膜層組成，當(dāng)輥分離時，黏性較低的流體將會被拉開。油墨的黏度為10?20Pa?s，而潤版液的黏度卻只有0.001?0.002Pa?s，因此假設(shè)膜層厚度相同，那么油墨與潤版液的混合膜層可由潤版液分開。潤版液的傳輸方式在印刷過程中，潤版液源源不斷地傳送到印版上，各種型號印刷機的供水系統(tǒng)各不相同，各具優(yōu)、缺點，但總體來說可歸納為以下兩種方式。（1） 供版式輸水（普通供水式）該裝置包括水斗、水斗輥、傳水輥、串水輥及1根或2根與印版滾筒接觸的著水輥，是直接將潤版液涂布在印版上。舊機型中傳水輥可以來回擺動，因此屬于非連續(xù)供水方式，供水不均勻，著水輥的表面速度與印版相同。而新機型不再設(shè)置傳水輥，而是水斗輥與著水輥直接接觸，水斗輥由電機單獨驅(qū)動，改變轉(zhuǎn)速即可改變供水量，水斗輥與著水輥間存在表面速度差，屬于連續(xù)供水方式，提高印刷速度時印版水膜厚度就會變薄，如圖3（a）所示。（2） 墨輥供水式即在多數(shù)新機型上采用的達(dá)格倫式供水裝置。單獨電機驅(qū)動的可變速傳動的鍍鉻水輥，將潤版液涂布在第一根著墨輥上進行連續(xù)供水。有的機型在這根著墨輥與水斗輥之間還設(shè)置了1根或2根傳水輥或調(diào)墨輥。由單獨電機驅(qū)動可無級變速的水斗輥的轉(zhuǎn)速來決定供水量的大小。調(diào)墨輥與水斗輥之間的壓力決定了傳輸?shù)接“嫔纤さ暮穸?。著墨輥的表面速度與印版相同，如圖3（b）所示。潤版液的水膜厚度進入機器中的潤版液的消耗主要有以下幾個途徑：一是在油墨中乳化并傳遞到紙張的圖文部分；二是印版的非圖文部分通過與橡皮布的分離并再次與紙張分離從而傳到紙張的非圖文部分；三是通過輥隙時由于產(chǎn)生的熱量而被蒸發(fā)掉。其中當(dāng)輥隙間只有潤版液膜層時，其在輥隙出口處分離仍遵循只有油墨時的規(guī)律（半比分離原理），分離后每根輥子或滾筒上的膜層厚度是輥隙進口處膜層總厚度的一半。同時由于進入油墨中的適宜的水量是油墨的15%?30%，著墨輥的墨層厚度為2.5?3.5pm，則不難理解印版非圖文部分保持的水膜厚度是印版圖文部分墨層厚度和著墨輥墨層厚度的1/3?1/2,即為0.5?1pm，這已被紅外線探測儀實際測得的數(shù)據(jù)所證實。水墨平衡通過以上分析可知，油墨和潤版液為達(dá)到正常印刷時各自所具有的基本分離狀態(tài)和膜層傳遞厚度，印刷時這兩相物質(zhì)是同時存在和共同起作用的?？刂破溆昧渴悄z印中水墨平衡的重要因素，因此下面仍以兩種基本潤版系統(tǒng)來討論水墨平衡問題。1.供版式輸水供版式輸水方式，如圖3（a）所示，涵蓋了以下4種不同的輥隙狀態(tài)。如圖4所示。（1） 著水輥與印版非圖文部分的輥隙印版非圖文部分由潤版液浸濕，這樣在著水輥與印版之間只有單一的潤版液膜層，在輥隙出口處水膜層分裂，于是在印版上留下一層水膜。（2） 著水輥與印版圖文部分的輥隙印版上含有殘留墨膜的圖文部分也被潤版液浸濕，并發(fā)生油墨乳化，剩余的就在著墨輥表面留下有微細(xì)水珠的圖文而不是墨膜，這樣在著墨輥和印版間隙中就存在了潤版液和油墨的混合膜層。（3） 著墨輥與印版圖文部分的輥隙表面含有微細(xì)水珠的印版圖文部分，在著墨輥經(jīng)過后迫使水滴在油墨中乳化。在輥隙出口處墨層（含乳化的潤版液）分裂，最后在圖文部分補足油墨。（4） 著墨輥與印版非圖文部分的輥隙經(jīng)過潤濕的印版非圖文部分在通過著墨輥時在已經(jīng)乳化的油墨間隙中產(chǎn)生一種潤版液和油墨的混合膜層。在輥隙出口處，較薄的潤版液層分裂，在印版非圖文部分留下一層更薄的潤版液，而在著墨輥上留下一些細(xì)水滴，當(dāng)它再向上傳通過其他輥隙時，這些水滴即在油墨中乳化。以上4個過程或狀態(tài)完成后，印版滾筒與橡皮滾筒相接觸，由于膜層的分裂作用，著墨的圖文被轉(zhuǎn)移到了橡皮布上，非圖文部分的潤版液也一同被轉(zhuǎn)移，此時仍遵循半比分離理論。以上關(guān)于供版式潤版系統(tǒng)的解釋，依據(jù)的是油墨和潤版液的相對膜層厚度或相對量與印刷機上實際測得的厚度相符。印版上的水膜厚度可視為印版上墨層厚度的一半，即水膜厚度為1pm，則墨層厚度為2pm，這個比例對膠印尤為重要，即通常所說的水墨平衡。如果加大供水量，圖文部分的潤版液過量，要么在油墨中乳化，要么留在油墨表面，其后果不是水沖就是發(fā)花。反之，如果減少供水量甚至低于極限水平，非圖文部分水膜層太薄，就會破壞水墨平衡，必然造成臟版。2.墨輥供水式供版式潤版裝置靠版水輥的材料表面親水性都很好，但如果改用橡膠輥，由于其親墨性很好、附著力強，所以首先會被油墨浸濕，大大妨礙了潤濕效果。假如降低潤版液的表面張力，提高橡膠輥與潤版液的附著力，靠版水輥改用橡膠輥就成為可能。如圖3（b）所示，第一根著墨輥接受串墨輥上的油墨和鍍鉻輥上的潤版液，只有當(dāng)潤版液在油墨上擴展時，該潤版系統(tǒng)才能發(fā)揮作用。在潤版液中加入酒精，能夠降低潤版液的表面張力，提高潤濕能力，通過著墨輥來提高向印版供水的能力，以快速達(dá)到水墨平衡的目的。下面通過圖4來分析幾種輥隙間的狀態(tài)。（1） 第一根著墨輥與水斗輥之間的輥隙著墨輥上有類似聚氨酯的包覆層，使著墨輥被油墨優(yōu)先浸濕，涂上了一層乳化了的油墨，而水斗輥是鍍鉻的，優(yōu)先被潤版液浸濕。由于潤版液的表面張力和黏度都很低，因此在這兩輥隙間的混合膜層上潤版液被分裂，其中有一部分傳遞到了著墨輥上，著墨輥的表面速度比水斗輥快一些。（2） 第一根著墨輥與串墨輥之間的輥隙這兩根輥都能被油墨優(yōu)先浸濕。串墨輥上傳遞的一直是乳化了的油墨，而著墨輥上傳遞的或是油墨，或是乳化墨層表面附著的一層水膜。對潤版水膜連續(xù)的地方，輥隙間是整個水膜被分裂，對不連續(xù)的著墨輥墨層上的水膜不能保持完好，因此潤版液就會在油墨中乳化，整個膜層將分裂。這樣，這個輥隙狀況就能保持恒定，其中間的膜層始終等于乳化油墨的厚度，其成分也只有乳化了的油墨。（3） 第一根著墨輥與印版之間的輥隙不管印版的圖文部分和非圖文部分是否通過著墨輥，以上兩個輥隙狀態(tài)均保持恒定不變，因此這里可以簡單地只討論印版與這根著墨輥的狀態(tài)，即可理解達(dá)格倫輸水裝置的狀況。在印版的非圖文部分，由于墨輥附著潤版液，印版優(yōu)先被潤版液浸濕，水膜層分裂，達(dá)到潤濕的目的，著墨輥上剩余的潤版液通過串墨輥時就會在油墨中乳化，不能再保持完好。在印版的圖文部分，潤版液由于擠壓作用同時進入印版的油墨中而被乳化，在這個輥隙中，整個乳化的油墨膜層被分裂，達(dá)到向圖文部分供墨的目的。在這兩個狀態(tài)中保持恰當(dāng)?shù)乃胶馑璧南鄳?yīng)膜層厚度也是成比例的。（4） 其他著墨輥與印版之間的輥隙在印版的非圖文部分與著墨輥的輥隙間，著墨輥上的墨膜從充分潤濕的非圖文部分沾取水分（水層分裂），再與串墨輥的墨層相接觸，從而把水分傳到輸墨系統(tǒng)中去。在印版圖文部分由于已有了第一根著墨輥傳遞的乳化油墨，其表面并沒有水膜層，后面的著墨輥與其形成的輥隙間只有乳化了的油墨膜層，因此墨膜分裂。從上述分析可看出，與供版式潤版系統(tǒng)相比，墨輥供水式具有很多優(yōu)越性，如反應(yīng)靈敏度高，用水量小等，其中反應(yīng)靈敏是指潤版裝置對印版去臟的能力強。第一根著墨輥上帶有連續(xù)的水膜，這樣可以有較多而充足的潤版液通過著墨輥將印版非圖文部分的臟污去除掉。而供版式裝置以細(xì)小水珠的形式通過水輥向臟污表面?zhèn)鬟f潤版液，所以供給印版的潤版液較少，去臟速度較慢。其他因素1.印版對于砂日細(xì)且深度淺的印版，其儲水能力較弱，水膜基本上會浮于表面，這時如果供水量較多就會造成油墨含水量過高，乳化嚴(yán)重，墨跡發(fā)淺，甚至出現(xiàn)浮臟；相反，對于砂目粗且深的印版，其儲水能力較強，可適量加大用水量。如果用兩種不同牌號的印版印同一幅畫面，而不改變其輸墨和輸水系統(tǒng)的用量大小和水墨比例，那么其實地密度、階調(diào)變化及色彩等肯定是不一樣的。因此，不同的印版要進行不同的傳墨和傳水調(diào)整。2.酒精酒精的加入降低了潤版液的表面張力，使印版浸濕良好，大大降低了用水量，減少了油墨乳化和橡皮布上的堆墨現(xiàn)象，提高了印品的干燥速度，降低了印版的表面溫度，穩(wěn)定了油墨的黏性和高速印刷性能。但酒精加入過多也會使油墨品質(zhì)變差，環(huán)境污染嚴(yán)重，使?jié)櫚嬉褐械陌⒗畼淠z易沉淀等又對水墨平衡不利?，F(xiàn)在膠印中一般控制酒精用量在10%?15%即可達(dá)到要求。溫度在印刷過程中印版表面溫度較高，能達(dá)到52°C以上。溫度的升高使版面水分蒸發(fā)較快，油墨黏度下降，傳遞不佳，尤其當(dāng)環(huán)境溫度也較高時會造成臟版現(xiàn)象。因此，降低印版表面溫度同樣也是維持水