印刷中的潤(rùn)濕原理

印刷中的潤(rùn)濕原理目錄第一節(jié)潤(rùn)濕的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)印版表面的潤(rùn)濕第三節(jié)墨輥和橡皮布的潤(rùn)濕●什么是潤(rùn)濕潤(rùn)濕就是指物體表面上的一種流體被另一種流體取代的過(guò)程。固相液相氣相從定義出發(fā)，必須涉及到：從這三相出發(fā)，又涉及到：氣－液界面氣－固界面液－固界面液體表面固體表面印刷過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是：印版印刷機(jī)械承印物油墨油墨印刷機(jī)械上的墨輥、印版圖文部分、承印物表面的氣體都要被油墨取代印版印刷機(jī)械水印刷機(jī)械上的水輥、印版空白部分的氣體都要被水取代潤(rùn)濕？物體的界面性質(zhì)物體的界面能的變化潤(rùn)濕1、表面張力與比表面能2、水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力3、液體在固體表面附著條件4、接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系第一節(jié)潤(rùn)濕的基礎(chǔ)知識(shí)●表面張力與比表面能描述物體表面狀態(tài)的物理量1、兩者的物理性質(zhì)主要原因是物體表面的分子和物體內(nèi)部的分子能量不同導(dǎo)致的2、形成的機(jī)理以液體為例液相氣相形成了液體的表面張力從力的角度從能量的角度形成了液體的表面過(guò)剩自由能表面自由能：物質(zhì)表面層分子所具有的位能，稱(chēng)為表面自由能。●表面張力與比表面能●表面張力與比表面能3、表面張力：ABFlh●表面張力與比表面能3、表面張力：F＝2γ×l式中：γ被定義為表面張力系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)表面張力表面張力：沿液體表面任一分界面上，垂直作用于單位長(zhǎng)度上的力。量綱：[力/長(zhǎng)度]，一般用N/m，dyn/cm表示

1N/m=103dyn/cmγ＝F/2·lABFlh●表面張力與比表面能4、比表面能:單位表面積所具有的表面自由能，稱(chēng)為比表面能。W=F·

△x=2l·γ·

△x=γ·

△A

γ=W/△A量綱：[焦?fàn)?平方米]，一般用J/m2,erg/cm2表示g被定義為比表面過(guò)剩自由能，簡(jiǎn)稱(chēng)“比表面能”AM’BDCNM△xN’lF

金屬絲自動(dòng)收縮后處于M’N’的位置，若恢復(fù)到MN，則液膜變化面積△A：△A＝2l·△x比表面能：恒溫恒壓下，增加物質(zhì)單位表面積所作的功，稱(chēng)為該物質(zhì)的比表面能。外界須作功：●表面張力與比表面能5、界面張力◢對(duì)于固－液或液－液接觸面的比表面能γSL或γLL：?jiǎn)挝幻娣e界面上兩相物質(zhì)分子，各自比相同數(shù)量的本內(nèi)部分子過(guò)剩自由能的加和值。常稱(chēng)之為界面張力。●表面張力與比表面能◢

滴體積法：滴體積測(cè)定管讀數(shù)顯微鏡6、表面張力的測(cè)定吸液管玻璃套管1、的測(cè)定：當(dāng)管口形成的液滴將落而未落時(shí)，液體的表面張力與液滴的重量相等：V可讀，液體滴落并不完全，引進(jìn)校正因子φ：可查表●表面張力與比表面能6、表面張力的測(cè)定2、的測(cè)定：把密度大的液體裝入吸液管，把密度小的液體裝入套管：●表面張力與比表面能6、表面張力的測(cè)定◢毛細(xì)管法：rθFγh須已知接觸角！●表面張力與比表面能7、影響表面張力和比表面能的因素◢

物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)；◢

共存另一相的性質(zhì)；◢

溫度的變化；◢

表面活性劑；●水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力1、水的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力OHH104°45′2－＋＋H2O水分子之間的作用力：范德華力和氫鍵水的表面張力大：7.2×10-2N/m水分子是強(qiáng)極性分子●水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力2、油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力CH3－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝……－C＝O－OH親油基團(tuán)親水基團(tuán)非極性基團(tuán)，碳鏈越長(zhǎng)，非極性越強(qiáng)極性基團(tuán)油為有機(jī)化合物的總稱(chēng)，一般說(shuō)來(lái)基本為非極性分子，但若引入了（－OH）、（－COOH）、（－NH2）等，便存在一定的極性?！袼陀偷幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力3、油墨表面張力的測(cè)定印刷油墨中的連結(jié)料物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)很像油的分子結(jié)構(gòu)：如油墨中的樹(shù)脂、植物油等。因此，油墨是一種帶有弱極性的非極性分子。★油墨分子之間的作用力很小，故其表面張力也較小★油墨的表面張力為：3.0×10-2~3.6×10-2N/m選擇不同的稀釋劑將油墨稀釋?zhuān)缓笸茢嗟?00%純油墨的表面張力

水

=7.210-2N/m

油墨=3.0~3.610-2N/m

測(cè)定油墨表面張力時(shí)，一般選擇兩種稀釋劑（一種表面張力高于純油墨，另一種則低于純油墨）分別稀釋油墨，測(cè)定不同濃度下的表面張力?！褚后w在固體表面的潤(rùn)濕條件液體在固體表面的潤(rùn)濕類(lèi)型主要有沾濕、浸濕、鋪展三種。1、沾濕定義：液體與固體接觸，原有的1m2

固面和1m2

液面消失，形成1m2“液－固”界面的過(guò)程。單位面積體系自由能的變化：ΔG＝γSL－γLG－γSG單位面積體系對(duì)外所做的功：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSLWa：稱(chēng)之為粘附功L液相γSLS固相G氣相L液相γLGS固相G氣相γSG●液體在固體表面的附著條件在恒溫恒壓下，只有當(dāng)體系的能量變化ΔGT.P≤0，該過(guò)程才能自發(fā)進(jìn)行。沾濕的自發(fā)條件：ΔG＝γSL－γLG－γSG≤0或：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSL≥01、沾濕體系自由能減少得越多，沾濕過(guò)程越容易進(jìn)行，沾附功越大，液－固界面結(jié)合越牢。沾濕在印刷中的應(yīng)用：★平版印刷中油墨能否附著在印版的圖文部分?！镉湍芊裾辰Y(jié)在承印材料上?！褚后w在固體表面的附著條件2、浸濕G相L相S相γSGG相L相S相γSL定義：固體浸沒(méi)在液體中，原有1m2固面消失，轉(zhuǎn)變?yōu)?m2“液－固”界面的過(guò)程。單位面積體系自由能的變化：ΔG＝γSL－γSG單位面積體系對(duì)外所做的功：Wi=－ΔG＝γSG－γSLWi：稱(chēng)之浸濕功●液體在固體表面的附著條件2、浸濕在恒溫恒壓下，只有當(dāng)體系的能量變化ΔGT.P≤0，該過(guò)程才能自發(fā)進(jìn)行。浸濕的自發(fā)條件：ΔG＝γSL－γSG≤0或：Wi=－ΔG＝γSG－γSL≥0浸濕在印刷中的應(yīng)用：Wi的大小表征了液體在固體表面取代氣體的能力?；颍篈=γSG－γSL≥0凹版印刷中，印版滾筒的上墨和柔性版印刷中網(wǎng)紋輥上的網(wǎng)穴能否被油墨附著，便屬于浸濕作用?！褚后w在固體表面的附著條件3、鋪展L液相S固相G氣相γSG定義：一液滴（表面積忽略不計(jì)）在1m2固面上鋪展時(shí)，原有的1m2的固面和液滴均消失，形成1m2固－液界面和1m2液面。單位面積體系自由能的變化：ΔG＝γSL＋γLG－γSG單位面積體系對(duì)外所做的功：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSLS稱(chēng)之為鋪展系數(shù)：S的大小表征了液體在固體表面鋪展的能力L液相γSLS固相G氣相γLG●液體在固體表面的附著條件3、鋪展在恒溫恒壓下，只有當(dāng)體系的能量變化ΔGT.P≤0，該過(guò)程才能自發(fā)進(jìn)行。沾濕的自發(fā)條件：ΔG＝γSL＋γLG－γSG≤0或：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSL≥0因?yàn)椋篈=γSG－γSL所以：S=A－γLG

，當(dāng)S≥0時(shí)，則有：A≥γLG

這說(shuō)明當(dāng)液體和固體之間的粘附張力大于液體本身的表面張力時(shí)，液體能自動(dòng)在固體表面鋪展。鋪展在印刷中的應(yīng)用：平版印刷中的水能否在印版的空白部分鋪展●液體在固體表面的附著條件4、液體在固體表面附著條件分析Wa=γSG+γLG－γSL=A+γLGWi=γSG－γSL＝AS＝γSG－γLG－γSL＝A－γLG只要S≥0，Wa、Wi都大于0●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系1、接觸角

接觸角是指在固、液、氣三相接觸點(diǎn)沿液面畫(huà)切線，

自“液－固”界面，經(jīng)液體內(nèi)部，到達(dá)“氣－液”界面的夾角。液相固相氣相θ接觸角●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系θγLGL相G相γSLγSGS相2、潤(rùn)濕方程γSG－γSL＝γLG×cosq●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系3、潤(rùn)濕方程的應(yīng)用Wa=γSG+γLG－γSL=γLG（1＋cosq）Wi＝A=γSG－γSL＝γLGcosθS＝γSG－γLG－γSL＝γLG（cosq

－1）根據(jù)沾濕、浸濕和鋪展的條件，可變換為：只要知道了液體的表面張力和兩者之間的接觸角，就可以確定它們的附著類(lèi)型Wa=γLG（1＋cosq）≥0

θ≤180°A＝γLGcosq≥0

θ≤90°S＝γLG（cosq－1）≥0

θ＝0°液體在固體表面各潤(rùn)濕類(lèi)型的條件為：★★潤(rùn)濕的條件一般采用接觸角作為判斷的依據(jù)γSG－γSL＝γLG×cosq●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系3、潤(rùn)濕方程的應(yīng)用θθq>90°不潤(rùn)濕

γS<γL

q<90°潤(rùn)濕

γS>γL

q=0°鋪展

γS?γL

★★

90°是潤(rùn)濕與否的界限小于90°的固體為親液固體大于90°的固體為憎液固體●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系3、接觸角的測(cè)量接觸角的測(cè)量常用方法有斜板法和長(zhǎng)度法●斜板測(cè)量法斜板法測(cè)量接觸角的方法是最簡(jiǎn)單的方法，其方法采用的是接觸角的定義。αθαθαθ特點(diǎn)：金屬板的測(cè)量；用液量大●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系3、接觸角的測(cè)量●長(zhǎng)度測(cè)量法在一光滑的水平固體表面放一小液滴，重力不計(jì)，測(cè)量出液滴的高度和底寬，利用公試計(jì)算R2rhθa根據(jù)幾何知識(shí)知：a＝qsinq＝sina＝r/RR＝(h2＋r2)/2hsinq＝sina＝2hr/(h2＋r2)●接觸角與潤(rùn)濕的關(guān)系4、接觸角的滯后在“液－固”界面擴(kuò)展之后測(cè)量的接觸角稱(chēng)之為前進(jìn)接觸角，用θA表示。在“液－固”界面縮小之后測(cè)量的接觸角稱(chēng)之為后退接觸角，用θR表示。θA、θR之間的差值（即θA－θR）稱(chēng)之為接觸角滯后θAθRH2OφΦ角越大，接觸角滯后越嚴(yán)重表面不均勻或表面不平常用前進(jìn)接觸角表示接觸角●印版表面的潤(rùn)濕的概述印版表面的潤(rùn)濕：是指各類(lèi)印版的圖文部分上的氣體被油墨取代的過(guò)程。對(duì)于膠印，是指印版表面的空白部分的氣體被潤(rùn)濕液取代的過(guò)程。油墨對(duì)印版表面圖文部分的潤(rùn)濕看成是油對(duì)印版圖文部分的潤(rùn)濕。潤(rùn)濕液對(duì)印版表面空白部分的潤(rùn)濕看成是水對(duì)印版空白部分的潤(rùn)濕。第二節(jié)印版表面的潤(rùn)濕●凸版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性1、凸版的種類(lèi)鉛字版、鉛復(fù)制版、銅鋅版、橡膠版、感光樹(shù)脂版、高彈性的柔性版等2、凸版的表面結(jié)構(gòu)圖文部分凸起、空白部分下凹，且和圖文部分有一定的高度差。3、凸版的潤(rùn)濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤(rùn)濕高分子材料印版：雖是低能表面，但分子結(jié)構(gòu)相似能能生較強(qiáng)的親合力要求：Wa≥0

●凹版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性1、凹版的種類(lèi)2、凹版的表面結(jié)構(gòu)3、凹版的潤(rùn)濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤(rùn)濕要求：A≥0另一個(gè)方面：θ≤180°－φ

化學(xué)腐蝕凹版和電子雕刻凹版：但都是銅滾筒，其表面鍍鉻。圖文部分下凹，空白部分凸起，并同處于同一平面或圓周上。φθ●孔版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性1、孔版的種類(lèi)2、孔版的表面結(jié)構(gòu)3、孔版的潤(rùn)濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤(rùn)濕不銹鋼絲網(wǎng)、尼龍絲網(wǎng)、滌淪絲網(wǎng)圖文部分由許多大小相同的網(wǎng)孔組成，空白部分由固化的感光膠組成。高分子材料印版：雖是低能表面，但分子結(jié)構(gòu)相似能能產(chǎn)生較強(qiáng)的親合力要求：A≥0

●平版表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性高能表面：能被水完全潤(rùn)濕的物質(zhì)表面即高能表面。低能表面：不能被水完全潤(rùn)濕的物質(zhì)表面即低能表面。高能表面：金屬表面、無(wú)機(jī)氧化物表面、無(wú)機(jī)鹽表面。低能表面：有機(jī)化合物表面平版金屬版基的選擇：與水的接觸角：

Cu>Fe>Zn>Al>Ni>Cr

親油性親水性PS版：Al平凹版、蛋白版：Zn多層金屬版：Fe,Cu,Cr平版版基潤(rùn)濕性的提高●平版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性●版基砂目的形成鋁版基：除油－電解－陽(yáng)極氧化－封孔－干燥－涂布－干燥電解:~HClAlAl陰極：2H++2eH2陽(yáng)極：Al-3eAl3+Al(OH)3、AlCl3灰質(zhì)沉于槽中電解后問(wèn)題：砂目深度不夠，吸附性差，耐印力低！鋁版基：除油－電解－陽(yáng)極氧化－封孔－干燥－涂布－干燥陰極：2H++2eH2

控制Al2O3的生成速度大于基溶解速度，形成多孔性的三氧化二鋁膜層。陽(yáng)極氧化：H2SO4AlAlPt水電解：H2OH++OH-

陽(yáng)極：2OH-H2O+[O]+2eAl-3eAl3+Al2O3Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O鋁版基：除油－電解－陽(yáng)極氧化－封孔－干燥－涂布－干燥陽(yáng)極氧化：

Al2O3分為兩層：阻當(dāng)層：Al2O3致密，厚0.01~0.05um。多孔層：Al2O3厚3~4微米，600孔/um2,吸附力極強(qiáng)。封孔:目的：（1）封去一些微小的孔（2）使大孔的孔壁增厚（3）選擇親水性物質(zhì)提高版面親水性Al2O3+NaSiO3，形成硅鋁酸鹽晶體，極強(qiáng)的親水性?！衿桨娴谋砻娼Y(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性●砂目粗面的潤(rùn)濕粗面的潤(rùn)濕方程：

R’（γSG－γSL

）＝γLG×cosθ’cosθ’=R’（γSG－γSL）/γLG=R’

cosθR’=cosθ’/cosθ

所以：θ<90°時(shí)，R’越大，θ’越小

θ>90°時(shí)，R’越大，θ’越大比表面積大，用粗度R’表示,R’>1R’：1平方為的表面粗面計(jì)量時(shí)的面積●平版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性1、膠印印版的種類(lèi)●膠印中常用的印版種類(lèi)有：常規(guī)PS版陽(yáng)圖型PS版陰圖型PS版重氮類(lèi)化合物＋版基

疊氮類(lèi)化合物＋版基

CTP版光聚CTP版熱敏CTP版感光物質(zhì)＋版基

熱敏層＋版基

銀鹽擴(kuò)散版（銀鹽乳劑層＋受核層）＋版基2、膠印印版的結(jié)構(gòu)●無(wú)論何種膠印印版，其結(jié)構(gòu)基本相同版基（主要是Al2O3）總厚度：0.3mm感光層＋親墨親水●版基的砂目

版基砂目（放大2000倍）

感光層●平版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性重氮化合物見(jiàn)光分解，顯影溶之露出鋁基空白圖文未見(jiàn)光，感光層不溶于稀堿親油印刷部分1.陽(yáng)圖型PS版：P（Positive）型版陽(yáng)圖原版片亦稱(chēng)內(nèi)型版：圖文基礎(chǔ)牢固，無(wú)需加親油性金屬增強(qiáng)。預(yù)涂感光版(PS版)制版法

重氮化合物見(jiàn)光交聯(lián)或聚合，使見(jiàn)光膠層不溶，具有親油性印刷部分未見(jiàn)光部溶于顯影液，露出版基親水性空白2.陰圖型PS版：N（Negative）型版陰圖原版片亦稱(chēng)外型版：需涂布補(bǔ)強(qiáng)基漆，以提高印刷部分耐磨性預(yù)涂感光版(PS版)制版法3、印版的潤(rùn)濕●膠印版潤(rùn)濕的基礎(chǔ)a.油墨能潤(rùn)濕印版的圖文部分b.水能鋪展印版的空白部分印版圖文部分印版非圖文部分●平版的表面結(jié)構(gòu)和潤(rùn)濕性●印版圖文部分c.印版圖文為低能表面a.由感光物質(zhì)組成b.為弱極性的非極性分子●印版非圖文部分a.由版基鋁組成，親水面為氧化鋁b.屬高能表面：7.0×10-1