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    【集萃網(wǎng)觀察】三、  油墨的滲透干燥

    如果在油墨的干燥過程中，油墨的一部分連結(jié)料滲入紙張內(nèi)部，另一部分連結(jié)料同顏料一起固著在紙張表面，那么，油墨的干燥是依靠紙張的吸收作用和油墨的滲透作用來完成的。這樣的油墨干燥形式，叫做滲透干燥。

    油墨滲透干燥的機(jī)理可以這樣解釋。紙張是由纖維交織成的多孔性物質(zhì)，孔徑很微小。當(dāng)油墨轉(zhuǎn)移到紙張上的時(shí)候，由于紙張纖維空隙的毛細(xì)管作用便開始吸收油墨中的連結(jié)料。在紙張吸收油墨連結(jié)料的過程中，油墨的成分和流變特性逐漸改變，油墨的液體成分逐漸減少，顏料粒子間的凝聚力逐漸增大，油墨逐漸失去流體的性質(zhì)而呈現(xiàn)固體的形態(tài)。可見，紙張吸收油墨中的連結(jié)料的過程(亦即油墨向紙張中的滲透過程)就是油墨在紙張上固著干燥的過程。另方面，油墨顏料粒子之間也存在著細(xì)微的空撩，構(gòu)成了無數(shù)個(gè)毛細(xì)管。在油墨向紙張的滲透過程中，油墨顏料粒子空隙的毛細(xì)管作用是阻止?jié)B透的。當(dāng)紙張纖維間的毛細(xì)管作用和油墨顏料粒子間的毛細(xì)管作用相平衡時(shí)，油墨中的連結(jié)料便停止了向紙張中的滲透。

    使用不同的油墨，以不同的印刷方式在不同的承印物上進(jìn)行印刷，油墨的干燥形式也不相同。完全依靠滲透干燥的實(shí)例，可以舉出印報(bào)凸版輪轉(zhuǎn)油墨在高速卷筒紙上印報(bào)的干燥過程。印報(bào)凸版輪轉(zhuǎn)油墨的連結(jié)料中只含礦物油和瀝青，而印報(bào)用的新聞紙又具有較好的吸收性能，所以是完全依靠滲透干燥的形式來完成油墨的干燥的。但是，這樣的附著干燥，因墨層還沒有牢固地結(jié)膜，所以不耐摩擦。有許多油墨的干燥形式是混合型的，其中包含滲透干燥。例如，凸版書刊油墨主要是依靠滲透干燥的，但還包含氧化結(jié)膜干燥，快固著樹脂油墨是利用滲透干燥來加速初期干燥的，但后期干燥是依靠氧化結(jié)膜干燥，還有許多主要依靠氧化結(jié)膜干燥的油墨，如銅版油墨，絲網(wǎng)印刷油墨等，還同時(shí)利用滲透干燥來加速油墨的干燥。油墨的滲透干燥是一種重要的油墨干燥形式。

    油墨的滲透干燥與油墨在紙張中的滲透深度密切相關(guān)。在印刷實(shí)際過程中，油墨向紙張中的滲透經(jīng)歷了兩個(gè)不同的階段。在印版和紙張接觸的短暫時(shí)間內(nèi)，油墨是在印版的壓力作用下滲入紙張表層的，這叫加壓滲透，在印版離開紙張以后，留在紙面上的油墨是依靠紙張纖維間的毛細(xì)管作用滲入紙張內(nèi)層的，這叫自由滲透。加壓滲透是個(gè)短暫時(shí)間內(nèi)的急速變化過程；自由滲透則是個(gè)較長時(shí)間內(nèi)的緩慢變化過程。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算都表明，在實(shí)際印刷過程中，加壓滲透是占主導(dǎo)地位的。加壓滲透的深度可按奧爾森(01sson)公式計(jì)算，自由滲透的深度可按渥斯賓(Washburn)公式計(jì)算。如果使用凸版輪轉(zhuǎn)油墨在新聞紙上印刷，若油墨的粘度為η=6泊，油墨中的連結(jié)料對紙張的潤濕角為θ=0°，紙張纖維毛細(xì)管的平均半徑為r=2．6微米，油墨表面張力為γ=38．79達(dá)因／厘米，印刷壓力為p=50公斤力／厘米2；壓印時(shí)間為t1=2×10-3秒，兩張印品印刷的相隔時(shí)間(即自由滲透時(shí)間) t2=2×10-3秒，則按上述公式可以算得：加壓滲透深度h1=16．6微米，自由滲透深度h2=4．1微米。若紙張厚度約為100微米，則總的滲透深度(h1+ h2=20．7微米)，約占紙張厚度的20％，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果大致符合。

    無論是加壓滲透還是自由滲透，滲透過程總是與油墨和紙張兩方面的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相關(guān)。從上述奧爾森公式和渥斯賓公式可以看出，油墨的粘度越小，滲透越快；紙張?jiān)绞鞘杷啥嗫�，毛�?xì)管作用越是顯著，油墨也就滲透得越快。在滲透時(shí)間(即油墨轉(zhuǎn)移時(shí)間)為定值的條件下，油墨滲透越快，滲透深度也就越大。從結(jié)構(gòu)上看，影響滲透的重要因素是紙張毛細(xì)管孔徑的分布狀況、油墨顏料粒子大小的分布狀況以及兩者間的關(guān)系。

    紙張毛細(xì)管孔徑的分布狀況和油墨顏料粒子大小的分布情況，都近似地符合正態(tài)分布的規(guī)律，不過，前者的曲線低而平緩，后者的曲線高而陡峻。如果把這兩條曲線畫在同一個(gè)坐標(biāo)系中，相關(guān)位置會(huì)出現(xiàn)許多不同的情況，三種有代表性的情況是：(a)表示兩條曲線有一定的重疊區(qū)域，說明大于紙張毛細(xì)管孔徑的顏料粒子不太多，是個(gè)合理的分布情況。(b)是顏料粒子大小分布曲線右移的結(jié)果，兩條曲線的重疊區(qū)域很大，說明大于紙張毛細(xì)管孔徑的顏料粒子很少，這時(shí)會(huì)有相當(dāng)多的顏料粒子隨同連結(jié)料一起填入紙張凹處，使墨層色澤暗談。(c)是顏料粒子大小分布曲線進(jìn)一步右移的結(jié)果，兩條曲線的重疊區(qū)域很小，說明大于紙張毛細(xì)管孔徑的顏料粒子很多，這時(shí)紙張會(huì)大量吸收連結(jié)料，大量的顏料顆粒積存在紙張的表面上，產(chǎn)生油墨的粉化。(b)和(c)都是不合理的分布狀態(tài)。

    四、  油墨的揮發(fā)干燥

    如果在油墨的干燥過程中，油墨連結(jié)料中的溶劑被揮發(fā)，剩下的樹脂和顏料形成固體膜層固著在承印物表面上，那么，油墨的干燥是依靠揮發(fā)作用來完成的。這樣的油墨干燥形式，叫做揮發(fā)干燥。

    油墨的揮發(fā)干燥，是油墨中具有較大能量的溶劑分子克服了油墨中分子間的相互引力從油墨表面逸向空氣，而使留下的油墨成分干結(jié)固著在承印物表面的過程。

    照相凹版油墨、橡皮凸版油墨的連結(jié)料里都含有一些沸點(diǎn)較低的有機(jī)溶劑，油墨轉(zhuǎn)移到承印物上以后，溶劑很快揮發(fā)，剩余的樹脂—顏料集團(tuán)迅速變稠，固結(jié)干燥。所以，這兩種油墨是典型的揮發(fā)干燥油墨。熱固型膠印油墨的連結(jié)料里含有高沸點(diǎn)煤油，油墨轉(zhuǎn)移到承印物上以后，要用加熱方法使煤油迅速揮發(fā)。這種油墨利用揮發(fā)干燥來加速油墨的初期干燥，可以防止或減少印品的背面映著。

    油墨揮發(fā)干燥的速度首先取決于油墨中溶劑的揮發(fā)速度。溶劑的揮發(fā)速度，可以用每分鐘內(nèi)每平方厘米面積上溶劑揮發(fā)的毫克數(shù)來表示，即用毫克／厘米2·分來表示，也可以用1毫升溶劑在過濾紙上完全揮發(fā)所用時(shí)間的秒數(shù)來表示。單一溶劑的揮發(fā)速度可按下列公式計(jì)算：

    Er = Q×V25×M／d25

    式中，Er是揮發(fā)速度；V25是25℃時(shí)溶劑的飽和蒸氣壓；M是溶劑的分子量；d25是25℃時(shí)溶劑的比重，Q是假定甲苯的揮發(fā)速度為100時(shí)所取的常數(shù)，Q=1，64。所以按上式算得的溶劑的揮發(fā)速度是個(gè)相對值。  

    同類溶劑，沸點(diǎn)越低，揮發(fā)速度越高；但不同類型的溶劑，沸點(diǎn)低，揮發(fā)速度卻不一定就高，如乙醇和醋酸乙酯的沸點(diǎn)相近，但醋酸乙酯的揮發(fā)速度卻是乙醇的二倍以上。這是因?yàn)橐掖嫉恼舭l(fā)潛熱比醋酸乙酯高。蒸發(fā)潛熱是指一定量的溶劑全部變成氣體時(shí)所需要的熱能。溶劑的蒸發(fā)潛熱越小，揮發(fā)速度越高。溶劑的揮發(fā)速度還與外界的蒸汽壓和溫度有關(guān)，外界的蒸汽壓越大，溫度越高，溶劑的揮發(fā)速度越高。

    照相凹版油墨和橡皮凸版油墨，使用沸點(diǎn)不同的幾種溶劑來配制連結(jié)料，調(diào)整溶劑的揮發(fā)速度。熱固型油墨采用高沸點(diǎn)窄餾程的煤油溶劑，加熱后油墨皮膜中留存的高沸點(diǎn)餾分很少，避免了油墨的殘留粘著性。

    油墨中的溶劑的揮發(fā)，要比純?nèi)軇┑膿]發(fā)情況復(fù)雜。樹脂溶于有機(jī)溶劑以后，使溶劑的揮發(fā)速度降低�？梢钥闯�，純?nèi)軇┑膿]發(fā)速度最高，連結(jié)料的揮發(fā)速度次之，而油墨的揮發(fā)速度最低。這是由于樹脂分子和顏料粒子存在于油墨表層，溶劑分子和樹脂分子、顏料粒子之間有較大的牽引力，使溶劑分子難以脫出而造成的。

    不同的樹脂對溶劑揮發(fā)速度的減緩程度不同。溶解度越大的樹脂，溶劑越難從中脫出，揮發(fā)速度越低。用70%的不同樹脂和30％的石油系溶劑配制的連結(jié)料，揮發(fā)速度如下表所示。

    樹  脂  種  類     揮發(fā)速度（毫克／厘米2·分）

    酚  醛  樹  脂         3.10

    聚  酰  胺  樹  脂     2.80

    聚  合  松  香         2.45

    配制揮發(fā)干燥型油墨時(shí)，選用的樹脂要對溶劑有一定的釋放性，否則，溶劑脫出困難，會(huì)使印品干燥不良，易造成背面蹭臟。

    顏料在油墨中所占的比例越大，溶劑的揮發(fā)速度越低。

    顏料粒子的半徑越小，比表面積越大，溶劑的揮發(fā)速度越低。

    不向種類的顏料對溶劑的脫出性也不相同，黑墨、藍(lán)墨的脫出溶劑性較差，揮發(fā)速度低。