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    【集萃網(wǎng)觀察】油墨的粘著性和拉絲性

    一、  概    述

    油墨的粘著性和拉絲性是油墨在印刷過程中很重要的兩個(gè)流變特性。它們不僅與油墨的粘性流動(dòng)有關(guān)，而且與油墨的彈性行為有關(guān)。

    描述材料粘彈性流變行為的簡(jiǎn)單模型是麥克斯韋爾(Maxwell)模型，對(duì)于材料受剪切的情形，麥克期韋爾方程是：

    dτ／dt=Gdγ／dt-τ／λ                  （1）

    方程(1)的解是：

    τ=τ0e-1/λ=τ0e-（G/ηN）t

    式中，G是剪切彈性模量；ηN是牛頓流體的粘度；λ=ηN／G是松弛時(shí)間，顯然，λ與材料的流變特性，即材料的粘滯性和彈性有關(guān)，τ0是初始切應(yīng)力。

    可以看出，當(dāng)切應(yīng)力的作用時(shí)間等于松弛時(shí)間，t=入時(shí)，應(yīng)力τ恰好等于初始應(yīng)力的l／e；與應(yīng)力作用時(shí)間相比較，松弛時(shí)間越長，材料的彈性越顯著，力學(xué)行為越是接近于固體，松弛時(shí)間越短，材料的粘性越顯著，力學(xué)行為越是接近于液體，而當(dāng)材料的松弛時(shí)間一定時(shí)，應(yīng)力的作用時(shí)間越短，則材料的彈性越明顯，越象固體，應(yīng)力的作用時(shí)間越長，則材料的粘性越明顯，越象液體。所以，材料的松弛時(shí)間和材料所受到的應(yīng)力的作用時(shí)間之間的關(guān)系，對(duì)于分析材料的流變性質(zhì)是十分重要的。

    一般印刷油墨的松弛時(shí)間，都在萬分之幾秒的數(shù)量級(jí)上，是很短的。所以，在應(yīng)力作用時(shí)間不過份短的情況下，油墨的粘性顯著，流變行為就象通常意義下的液體。前面我們都是這樣看待油墨的。可是當(dāng)切應(yīng)力的作用時(shí)間t小到同λ有相同的數(shù)量級(jí)，甚至低于λ的數(shù)量級(jí)時(shí)，油墨的彈性就十分顯著，甚至占支配地位，這時(shí)油墨的流變行為就象通常意義下的固體了。   

    嚴(yán)格地說，任何材料都同時(shí)具有粘滯性和彈性，不過，在不同的條件下，材料所表現(xiàn)出來的粘滯性和彈性可能是大不相同的。油墨的粘著性和拉絲性，就是同時(shí)考慮到材料的粘滯性和彈性，在印刷過程中所表現(xiàn)出來的流變特性。

    在印刷過程中，油墨在墨輥和墨輥間，墨輥與印版間，以及印版與承印物間，頻繁地進(jìn)行分離和轉(zhuǎn)移。油墨是在強(qiáng)制受壓的情況下進(jìn)入兩個(gè)墨輥的間隙的，隨后油墨膜和墨輥之間因接觸和受壓而形成相互間的附著力。在墨輥間隙的出口減壓部位，先是在油墨膜內(nèi)部形成微細(xì)的空洞。接著空洞漸漸擴(kuò)大，墨膜被拉成絲狀，最后，墨絲斷裂，墨膜被分離成兩部分，分別附著在兩個(gè)墨輥表面上。由于印刷機(jī)是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的，上述油墨分離和轉(zhuǎn)移的過程也是在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成的，只需萬分之幾秒的時(shí)間，所以，過程中的彈性效應(yīng)具有很重要的地位，是不容忽視的。

    使墨膜分裂并轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的物面(墨輥表面、印版表面或承印物表面)上的力是附著力，也就是油墨與墨輥、印版、承印物表面間的連結(jié)力。這個(gè)力在墨膜分離轉(zhuǎn)移的過程中作用時(shí)間是非常短的，而且是周期性的，可以看作是周期性的沖擊力。墨膜在附著力的作用下，先是分裂而后轉(zhuǎn)移，這是墨膜對(duì)附著力的一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)。墨膜本身在上述動(dòng)態(tài)過程中表現(xiàn)出來的阻止墨膜破裂的能力，叫油墨的粘著性。油墨的粘著性，實(shí)質(zhì)上是油墨的內(nèi)聚力(油墨分子間的連結(jié)力)在附著力的作用下的一種表現(xiàn)。

    在油墨膜的破裂過程中，有兩個(gè)因素起著重要的作用，一個(gè)是墨膜內(nèi)空洞形成的機(jī)會(huì)及其擴(kuò)展的情況，這主要與油墨分離轉(zhuǎn)移過程中的壓力分布，油墨顏料粒子的情況等有關(guān)，以后要詳細(xì)討論；另一個(gè)是墨膜形成絲狀纖維的能力，叫做油墨的拉絲性。   

    用墨刀將油墨向上挑起，油墨便被拉成絲狀，形成墨絲。墨刀挑得越高，墨絲被拉得越細(xì)，終于斷開。墨絲斷裂后，便急劇地向墨刀方向回縮，而后聚集到墨刀上。油墨在這一過程中，之所以有成絲、斷裂、回彈的行為，是由于油墨具有粘滯性和彈性的雙重性質(zhì)。油墨具有粘滯性，能流動(dòng)，所以可伸展得很長；油墨又具有彈性，所以拉得過長時(shí)會(huì)斷裂，斷裂后會(huì)回彈。油墨在拉絲過程中所表現(xiàn)出來的粘彈性行為，可從油墨的松弛時(shí)間λ與應(yīng)力作用時(shí)間t間的關(guān)系中得到解釋。如果墨刀挑起的速度極快，即是說，作用在油墨上的機(jī)械作用的時(shí)間極短(t《λ)，那么，油墨來不及流動(dòng)就斷裂了，所以拉不成絲；如果墨刀挑起的速度極慢，即是說，作用在油墨上的機(jī)械作用的時(shí)間極長(t 》λ)，那么油墨就會(huì)直接從墨刀上流下去，所以也拉不成絲�？梢�，只有墨刀挑起的速度適中的條件下，油墨才會(huì)被拉成絲；而且，在油墨成絲的過程中，是油墨的粘滯性起主要作用，油墨的彈性起輔助作用，而在油墨的斷裂過程中，是油墨的彈性起主要作用，油墨的粘滯性起輔助作用。

    從以上的討論中可以看到，從根本上講，油墨的粘著性和拉絲性，是決定油墨分離和轉(zhuǎn)移性能好壞的重要因素。而印刷的過程主要也就是油墨的不斷轉(zhuǎn)移的過程。所以，油墨的粘著性和拉絲性，在印刷工藝中的重要性是十分明顯的。此外，我們還可以舉出一些粘著性和拉絲性對(duì)印刷過程有直接影響的事實(shí)。例如，我們用來印刷的油墨的粘著力比較大，而承印紙張的結(jié)構(gòu)又比較疏松，就會(huì)使紙、墨間的附著力不足以分裂墨膜，而反倒使得紙張的表層被剝離，隨同墨膜一起轉(zhuǎn)移到印版或橡皮布上去。這就是所謂“拉毛”，“剝皮"現(xiàn)象，當(dāng)然是不能允許的。如果為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，采用的油墨粘著性過小，則又會(huì)引起印品網(wǎng)點(diǎn)的擴(kuò)大鋪展現(xiàn)象，圖文便可能不清晰。又如，在多色連續(xù)印刷中，往往是前面一色印墨未干，后面一色油墨就又印上去了。如果后面一色油墨的粘著性比前面一色油墨的粘著性強(qiáng)，則可能在印后面一色油墨時(shí)，把前面一色油墨粘走，造成印品的色相不全。所以，在多色連續(xù)印刷中，后一色油墨的粘著性必須比前一色油墨的粘著性弱。一般地說，粘著性弱的油墨不容易分離和轉(zhuǎn)移，而粘著性強(qiáng)的油墨又可能引起拉毛現(xiàn)象，因此印刷油墨的粘著性必須適度。再如，印刷油墨的拉絲性也要求適當(dāng)，如果墨絲過短，則油墨不能附著到墨斗輥上去；如果墨絲過長，又容易引起飛墨，在印品上形成墨斑。凡此種種，都說明了油墨的粘著性和拉絲性對(duì)于印刷工藝具有十分重要的意義。

    在同樣的印刷條件下，油墨的粘著性和拉絲性決定于它的成分；對(duì)于同一種油墨，粘著性和拉絲性的表現(xiàn)，又與實(shí)際印刷過程的情況密切相關(guān)。所以，要控制油墨的粘著性和拉絲性，必須同時(shí)考慮油墨的成分和印刷條件。對(duì)于粘著性來說，偏高時(shí)比較常見，調(diào)節(jié)的辦法是加入部分撤粘劑。

    盡管油墨的粘著性和拉絲性在油墨的分離和轉(zhuǎn)移過程中具有十分重要的意義，可是對(duì)于粘著性和拉絲性的研究，目前還都沒有令人滿意的結(jié)果。油墨粘著性和拉絲性的產(chǎn)生機(jī)理、定量分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)定等問題，都還沒有得到徹底的解決。這是因?yàn)�，油墨的分離和轉(zhuǎn)移，是在極高的速度以極短的時(shí)間完成的，而且油墨的膜又是極薄的，在如此復(fù)雜的條件下求解油墨的粘彈性響應(yīng)，將是非常困難的。因此，以下介紹的內(nèi)容，主要是實(shí)際工作中測(cè)定油墨的粘著性和拉絲性的一些經(jīng)驗(yàn)方法，至于提到的一些定量的分析，只能作為參考。