【集萃网观察】油墨的粘着性和拉丝性

    一、  概    述

    油墨的粘着性和拉丝性是油墨在印刷过程中很重要的两个流变特性。它们不仅与油墨的粘性流动有关，而且与油墨的弹性行为有关。

    描述材料粘弹性流变行为的简单模型是麦克斯韦尔(Maxwell)模型，对于材料受剪切的情形，麦克期韦尔方程是：

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

    方程(1)的解是：

    τ=τ0e-1/λ=τ0e-（G/ηN）t

    式中，G是剪切弹性模量；ηN是牛顿流体的粘度；λ=ηN／G是松弛时间，显然，λ与材料的流变特性，即材料的粘滞性和弹性有关，τ0是初始切应力。

    可以看出，当切应力的作用时间等于松弛时间，t=入时，应力τ恰好等于初始应力的l／e；与应力作用时间相比较，松弛时间越长，材料的弹性越显著，力学行为越是接近于固体，松弛时间越短，材料的粘性越显著，力学行为越是接近于液体，而当材料的松弛时间一定时，应力的作用时间越短，则材料的弹性越明显，越象固体，应力的作用时间越长，则材料的粘性越明显，越象液体。所以，材料的松弛时间和材料所受到的应力的作用时间之间的关系，对于分析材料的流变性质是十分重要的。

    一般印刷油墨的松弛时间，都在万分之几秒的数量级上，是很短的。所以，在应力作用时间不过份短的情况下，油墨的粘性显著，流变行为就象通常意义下的液体。前面我们都是这样看待油墨的。可是当切应力的作用时间t小到同λ有相同的数量级，甚至低于λ的数量级时，油墨的弹性就十分显著，甚至占支配地位，这时油墨的流变行为就象通常意义下的固体了。   

    严格地说，任何材料都同时具有粘滞性和弹性，不过，在不同的条件下，材料所表现出来的粘滞性和弹性可能是大不相同的。油墨的粘着性和拉丝性，就是同时考虑到材料的粘滞性和弹性，在印刷过程中所表现出来的流变特性。

    在印刷过程中，油墨在墨辊和墨辊间，墨辊与印版间，以及印版与承印物间，频繁地进行分离和转移。油墨是在强制受压的情况下进入两个墨辊的间隙的，随后油墨膜和墨辊之间因接触和受压而形成相互间的附着力。在墨辊间隙的出口减压部位，先是在油墨膜内部形成微细的空洞。接着空洞渐渐扩大，墨膜被拉成丝状，最后，墨丝断裂，墨膜被分离成两部分，分别附着在两个墨辊表面上。由于印刷机是高速运转的，上述油墨分离和转移的过程也是在极为短暂的时间内完成的，只需万分之几秒的时间，所以，过程中的弹性效应具有很重要的地位，是不容忽视的。

    使墨膜分裂并转移到相应的物面(墨辊表面、印版表面或承印物表面)上的力是附着力，也就是油墨与墨辊、印版、承印物表面间的连结力。这个力在墨膜分离转移的过程中作用时间是非常短的，而且是周期性的，可以看作是周期性的冲击力。墨膜在附着力的作用下，先是分裂而后转移，这是墨膜对附着力的一种动态响应。墨膜本身在上述动态过程中表现出来的阻止墨膜破裂的能力，叫油墨的粘着性。油墨的粘着性，实质上是油墨的内聚力(油墨分子间的连结力)在附着力的作用下的一种表现。

    在油墨膜的破裂过程中，有两个因素起着重要的作用，一个是墨膜内空洞形成的机会及其扩展的情况，这主要与油墨分离转移过程中的压力分布，油墨颜料粒子的情况等有关，以后要详细讨论；另一个是墨膜形成丝状纤维的能力，叫做油墨的拉丝性。   

    用墨刀将油墨向上挑起，油墨便被拉成丝状，形成墨丝。墨刀挑得越高，墨丝被拉得越细，终于断开。墨丝断裂后，便急剧地向墨刀方向回缩，而后聚集到墨刀上。油墨在这一过程中，之所以有成丝、断裂、回弹的行为，是由于油墨具有粘滞性和弹性的双重性质。油墨具有粘滞性，能流动，所以可伸展得很长；油墨又具有弹性，所以拉得过长时会断裂，断裂后会回弹。油墨在拉丝过程中所表现出来的粘弹性行为，可从油墨的松弛时间λ与应力作用时间t间的关系中得到解释。如果墨刀挑起的速度极快，即是说，作用在油墨上的机械作用的时间极短(t《λ)，那么，油墨来不及流动就断裂了，所以拉不成丝；如果墨刀挑起的速度极慢，即是说，作用在油墨上的机械作用的时间极长(t 》λ)，那么油墨就会直接从墨刀上流下去，所以也拉不成丝。可见，只有墨刀挑起的速度适中的条件下，油墨才会被拉成丝；而且，在油墨成丝的过程中，是油墨的粘滞性起主要作用，油墨的弹性起辅助作用，而在油墨的断裂过程中，是油墨的弹性起主要作用，油墨的粘滞性起辅助作用。

    从以上的讨论中可以看到，从根本上讲，油墨的粘着性和拉丝性，是决定油墨分离和转移性能好坏的重要因素。而印刷的过程主要也就是油墨的不断转移的过程。所以，油墨的粘着性和拉丝性，在印刷工艺中的重要性是十分明显的。此外，我们还可以举出一些粘着性和拉丝性对印刷过程有直接影响的事实。例如，我们用来印刷的油墨的粘着力比较大，而承印纸张的结构又比较疏松，就会使纸、墨间的附着力不足以分裂墨膜，而反倒使得纸张的表层被剥离，随同墨膜一起转移到印版或橡皮布上去。这就是所谓“拉毛”，“剥皮"现象，当然是不能允许的。如果为了避免这种现象的发生，采用的油墨粘着性过小，则又会引起印品网点的扩大铺展现象，图文便可能不清晰。又如，在多色连续印刷中，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着性比前面一色油墨的粘着性强，则可能在印后面一色油墨时，把前面一色油墨粘走，造成印品的色相不全。所以，在多色连续印刷中，后一色油墨的粘着性必须比前一色油墨的粘着性弱。一般地说，粘着性弱的油墨不容易分离和转移，而粘着性强的油墨又可能引起拉毛现象，因此印刷油墨的粘着性必须适度。再如，印刷油墨的拉丝性也要求适当，如果墨丝过短，则油墨不能附着到墨斗辊上去；如果墨丝过长，又容易引起飞墨，在印品上形成墨斑。凡此种种，都说明了油墨的粘着性和拉丝性对于印刷工艺具有十分重要的意义。

    在同样的印刷条件下，油墨的粘着性和拉丝性决定于它的成分；对于同一种油墨，粘着性和拉丝性的表现，又与实际印刷过程的情况密切相关。所以，要控制油墨的粘着性和拉丝性，必须同时考虑油墨的成分和印刷条件。对于粘着性来说，偏高时比较常见，调节的办法是加入部分撤粘剂。

    尽管油墨的粘着性和拉丝性在油墨的分离和转移过程中具有十分重要的意义，可是对于粘着性和拉丝性的研究，目前还都没有令人满意的结果。油墨粘着性和拉丝性的产生机理、定量分析、实验测定等问题，都还没有得到彻底的解决。这是因为，油墨的分离和转移，是在极高的速度以极短的时间完成的，而且油墨的膜又是极薄的，在如此复杂的条件下求解油墨的粘弹性响应，将是非常困难的。因此，以下介绍的内容，主要是实际工作中测定油墨的粘着性和拉丝性的一些经验方法，至于提到的一些定量的分析，只能作为参考。

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