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印刷过程对油墨的要求(下)

二、复杂的高粘度油墨

在平印和丝印刷工艺中使用的油墨比柔印和凹印中使用的油墨粘度高。通常高压管来说，它们含有更多的颜料、有不同的干燥机理、使用更复杂的连结料，它们属于粘性油墨。因为它们含有更多的成分，这些油墨在墨斗中能形成复杂的结构，导致了流变行为较复杂，与牛顿模型有很大的差别。它们有触变性（流动依靠时间）、剪切变稀（在辊中变稀）或者膨胀（剪切增稠——在辊中变稠）等现象。

平版印刷

平印的印刷表面是平版的，意味着图像和非图像部分在同一平面上（图3a）。图像区域包含感光高分子聚合物，是亲油的。非图文部分是裸露的阳极电镀铝版，高分子在显影过程中被除去。在操作过程中，印版首先被润版液润湿，高分子聚合物涂布的图像部分排斥润版液，但是润版液可以润湿非图文部分。油墨通过辊子传到印版表面，被图像部分接受但是被非图文部分排斥（温控阀图3b）。图像和非图像区因此通过不同的表面能和表面张力区分开。为了使油墨能够润湿图像部分，高分子聚合物涂布的表面能必须比油墨的表面张力高。而且，如果油墨和水有相差较大的表面张力值，它们会不相溶，冲击实验机在实验中要留意1些事项油墨会被非图像部分有效排斥。如果使用油基的油墨就会这样。在实际中油墨和水之间的关系更复杂，因为在辊之间高剪切作用下，油水混合，发生油墨的乳化。运动袜多余的乳化会导致印刷条杠、非图文部分上脏，并增加了点扩大。

平印工艺使用胶印模式，也就是说，一旦印版上墨，图像在转移到印刷承印物之前先传递或者离压到橡皮布上。油墨层从辊中传出，并经过两次传递才到达最终的目的地——印品（图3 b）。随后墨膜分裂，导致转移至承印物的墨层厚度只有2微米或者更少。因此，为了生产很清晰的图像，油墨必须用着色力很高的颜料。这些强着色力颜料的油墨有高粘度和复杂的流变性（如触变性）。这就有助于油墨达到另一个要求，即当油墨被传递到印版图文部分时，它应该保持在图文部分，直到离开印版转移至橡皮布上为止。低粘度、流动性的油墨会从印版的图文部分流到非图文部分，也就更容易被乳化。

因此，尽管液体油墨只有几厘泊的粘度（1/100泊），而平印油墨却为100泊（明显高出10000倍），并且有着非牛顿型特性如触变性。泊是液体粘性流动的测量单位。为了给这个单位定量，水的粘度系数为1厘泊。如果将平印油墨的罐子打开并倒转，平印油墨经常是留在罐子里，不流动；其行为是准固体。为了降低这个准固态而变为可以在印版传递的液态油墨，它的结构必须被破坏而且要求印刷机的油墨匀墨系统必须要有很多的辊子。每一组墨辊在其空隙中可对油墨进行剪切，破坏聚集状态和使油墨成分聚集到一起的复杂作用力，所以就降低了油墨的光学镜片粘度。因此，相对液体油墨而言，这种油墨系统需要相当多的墨辊，而且油墨的墨路也要相应地变长。故而平印油墨连结料中所使用的溶剂必须有比液体油墨低的可挥发性，否则油墨将会在到达印版滚筒之前的墨辊之间干燥。虽然凹印和柔印油墨典型的溶剂选择在低沸点范围（例如甲苯78—80℃、异丙醇79—80℃），而那些用于平印油墨中的溶剂沸点则更高些（例如石油分馏产物260—320℃），并且使用的溶剂含量相对更少。

胶印图像从印版转移到橡皮布上的优点是油墨图像转移到柔软的表面使得油墨也可以在不很光滑的纸张上黏附。柔软的橡皮布使得图像能顺利地在很宽的承印物范围之内印刷到承印物上，比传统的凸印范围要广。印刷时，应用更薄的墨层和更小的印刷压力，进而减少了点扩大。

现在的问题是油墨的干燥。扩展的墨辊系统要求低挥发性的油墨，这就使得油墨很难靠挥发来干燥。在多孔承印物中将会出现对液相的吸收。溶剂渗透进入承印物，留下油墨颜料、树脂和一些溶剂在承印物表面，使得油墨变成类凝胶状态。在单张纸印刷中这是必须的，以便当单张纸到达收纸台时，能够在下一印张来到并与之接触时就维氏硬度值是实验力除以压痕表面积所得之商已干燥。如果不能干燥的话，将使下一印张正面的油墨粘到上一印张的背面。这对于低吸收性涂布纸张来说特别容易出现问题。因为在这里使用的是高沸点范围的石油蒸馏产物（260－320℃），油墨可能会不干燥，且会因摩擦而导致蹭脏。（实际上这已经在印刷中是个长久的问题了，因为所使用的油墨较便宜，且含有非干性油成分）。这些油墨可以通过热通道的方式进行干燥，在热通道里高于沸点的蒸馏产物就会挥发或者蒸发。这个过程被称为热固化。如果油墨需要干燥成永久的墨层的话，就不能依靠挥发和吸收，而要靠干燥机理。对于凸印和平印油墨，传统的干燥机理是氧化聚合干燥；现代油墨通过紫外灯的作用可以迅速干燥，而且找到了更宽的应用范围。对于普通的凸印和平印油墨，除◆Colorite（科勒莱）旗下CelleneTM 热塑性弹性体(TPE)粒子系列了颜料、溶剂和树脂外，这些油墨还含有植物油，植物油通过与空气中的氧气反应而干燥。植物油的这种特性已经在艺术油画中被应用几个世纪了，这当中最为我们所熟知的是亚麻油。在平印油墨中，树脂和干性油可以部分共聚得到亮光油，它可以帮助控制油墨的流变特性。

氧化聚合干燥的速率可以用加入催化干燥剂来控制，干燥剂是干性油的过渡金属盐，例如亚麻油中的钴亚油酸盐。干燥时间可能是几个或者很多小时，这取决于使用干燥剂的类型和印刷稳定性以及最终生产产品的可操作性。紫外干燥油墨的优点是可以提供稳定的印刷，因为它们只在高密度紫外灯的曝光下才会瞬间聚合成坚硬的墨层。

在卷筒纸印刷中，干燥必须完全而且更快，以便印刷不会因为未完成或者完成而受阻碍。在这些应用当中，传统的干燥可以通过印品在干燥通道中蒸发或者加热溶剂成分来加快速度。使用紫外干燥油墨，虽然更贵，但是其优点不仅是能瞬间干燥，还有是在多色印刷时，是湿叠干而不是湿叠湿的方式，以避免油墨传递时出现故障。

总之，对平印油墨的要求比其他工艺的油墨要求都要多，这主要是因为存在润版液，油墨不能溶解和进入到润版液中，且与润版液的乳化也应该控制在设定的极限范围内。更重要的是，这些油墨内在的高粘性必须不能损坏纸张基材或是降低印刷效率。典型的油墨应该包含：形成颜色的颜料；填料如碳酸钙或者陶瓷粘土，它们可以减少色强度且保持油墨的高稠度；树脂、凡立水和干性油的结合物；干燥剂；调整粘度和辅助传递的石油蒸馏溶剂；良好的调整添加剂如石蜡，用来提高抗摩擦性，调整粘性到多色印刷油墨所需要的粘性级别。平版胶印的应用可以分为单张纸和卷筒纸操作工艺。直到最近才大部分采用印刷长短来区分，20000印的为单张纸商业印刷，随后高于此印数的为卷筒纸印刷。现代窄幅卷筒纸印刷有着很快的准备时间，而且商业印刷印数下降到几千印，也开始进入到传统的单张纸印刷市场。大体上说，单张纸印刷可以适用于一般的专色和全色印刷，包括商业表格、文件、一些杂志和信用卡。承印物范围很宽，包括纸张、纸板、单层塑料和单张金属印刷（速度可以达到13000印/小时）。墨层厚度通常是2微米以下，在合适的涂布纸上典型的加线数达到120线/厘米（300pi），在特殊情况下可达240线/厘米（600lpi）。

更高速度的卷筒纸印刷（在现代新型印刷机上高达750m/分钟）需要更低粘度的油墨以避免纸张损坏和卷筒破裂，如果是高粘度油墨就会出现这些问题。因此，虽然墨层厚度和单张纸印刷类似，但是点扩大更大（纸印刷高达40％），因此降低了加线数。纸印刷可以低到33线/厘米（80lpi），涂布材料的杂志印刷可以达到69线/厘米（175pi）。

丝印刷

虽然丝油墨不是严格意义上的浆状油墨，也不是液状油墨。它存在于两者之间并且被描述为“丝短，类黄油性的油墨”，这是以它们使用的流变性要求来描述的。

丝印刷工艺的概念非常简单，起源于蜡纸印刷，由丝相互编制成丝孔并被绷在手工切割的蜡纸材料上。油墨然后就通过孔洞漏印到承印物上，形成图像（图4）。丝印刷曾被称为“蚕丝印刷”，而现在丝由各种物质构成，包括高分子、尼龙和金属具有较大的社会效益和经济效益。手工切割的蜡纸现在被高分子涂层所取代，该高分子涂层被灌入到丝上或者蜡纸上，并且在UV光的影响下产生照相工艺的图像，机理很像其他印刷工艺中的印版制作过程。油墨印刷的厚度由丝的目（每直线厘米所编织的单一线的数量）和孔深度（纤维厚度）来控制。线越细，孔越浅，油墨的墨层就越小。因为丝的主要功能是支持蜡纸，图像要有细小的细节，例如进行半色调加，就要求有细小的编织丝来支持，例如100线/厘米。与此同时，为了产生好的高光细节，线不可以妨碍或阻塞油墨通过小蜡纸孔的通路。因此，用于半色调加的线必须尽可能细。在任何情况下，线的直径必须不能超过最小的高光点，否则油墨可能回流造成点丢失。

油墨通过橡胶刮刀透过孔被挤压，通过框架与承印物接触。油墨必须有足够的流动性以便通过屏上的开孔而不受到阻碍。通过孔后必须轻微流动以便能消除孔印记，但是不能任意流动造成图像扩大。当丝框升起时，油墨应该形成短墨丝以防止印刷中的“图像蹭脏”。通过增加丝上孔的尺寸可以得到厚的墨层，并因此产生强烈的色彩和更大的色域范围。大范围的承印物类型包括玻璃、陶瓷、塑料和纤维都可以通过调整油墨组分进行印刷。传统的溶剂型油墨是以树脂油为基础的，如乙烷基羟基纤维素用于纸张和纸板，或者乙烯基/丙烯酸脂树脂用于印刷乙烯基或者丙烯酸脂塑料。它们通过溶剂来降低操作粘度。其他添加剂包括混合剂和增塑剂。氧化干燥油墨中包括醇酸树脂改性的油和接触反应干燥剂。

传统的油墨成分使用醇作为溶剂，因为其他挥发性的连结料会在孔中干燥。然而，这将使墨层厚度加倍，并导致非常慢的干燥速度，迫使每张印刷品要相互隔离开，一般通过在头顶的绳子上悬挂几个小时来解决。这就导致了加速干燥技术的发展，包括使用传统溶剂的红外干燥、紫外干燥油墨，以及最近的是紫外干燥水基油墨体系。现代干燥技术是基于轮转卷筒