《印刷原理及工艺》教学课件(1)

印刷原理及工艺曲阜师范大学印刷学院原稿分析印前图文信息处理制版印刷印后加工《印刷原理及工艺》讲述内容的核心印刷中的几大理论印刷中的润湿原理1印刷中的压力原理2印刷中的油墨传递原理3印刷中的水墨平衡原理4第一章绪论第一节胶印工艺特点和工艺过程图1-1单色胶印机示意图图1-2胶印机三大滚筒第二节印刷工艺中的油和水图1-3极性基团图1-4脂肪酸结构模型非极性基团，碳链越长，非极性越强图1-5水分子的极性结构图1-6甘油三酸酯结构式图1-7甘油松香改性酚醛树脂图1-9极性分子和非极性分子相互作用时的情况图1-10极性分子相互作用时的情况图1-8非极性分子相互作用时的情况第二章印刷中的润湿与吸附理论1、润湿及其方式和条件2、接触角及润湿方程3、各种印版的特点及其润湿4、墨辊和橡皮布的润湿WettabilityofSurface第一节润湿原理●什么是润湿润湿就是指物体表面上的一种流体被另一种流体取代的过程。固相液相气相从定义出发，必须涉及到：从这三相出发，又涉及到：气－液界面气－固界面液－固界面液体表面固体表面●印刷知识回顾模拟印刷需要五大要素，它们分别是：原稿印版印刷机械承印物油墨固体表面固体表面固体表面流体表面印刷过程的实质就是：印版印刷机械承印物油墨油墨印刷机械上的墨辊、印版图文部分、承印物表面的气体都要被油墨取代印版印刷机械水印刷机械上的水辊、印版空白部分的气体都要被水取代●表面张力与表面过剩自由能描述物体表面状态的物理量1、两者的物理性质主要原因是物体表面的分子和物体内部的分子能量不同导致的2、形成的机理以液体为例液相气相形成了液体的表面张力从力的角度从能量的角度形成了液体的表面过剩自由能表面张力F＝2γ×l式中：γ被定义为表面张力系数物理意义：表示的是垂直通过液体表面任一单位长度、并与液面相切的收缩表面的力，简称为表面张力量纲：[力/长度]，一般用N/m表示γ＝F/2·lABFlh比表面能物理意义：恒温恒压下，增加单位表面积表面所引起的体系自由能的增量。或：单位表面积上的分子比相同数量的内部分子过剩的自由能。单位：[焦尔/平方米]，一般用J/m2表示dA则有：表面张力所作的功为－δW而且：－δW与dA成正比假设：比例系数为γ－δW＝γ×dA另一方面：在T、P恒定的条件下：体系对外界作的功应等于在此过程中体系自由能的减少自由能的减少用dGT.P表示dGT.P＝γ×dAT.PAGγ＝γ被定义为比表面过剩自由能，简称“比表面能”1J＝1N·m一种物质的比表面能与表面张力数值上完全一样，但物理意义有所不同，所用的单位也不同。◢滴体积法：既可测量表面张力，还可测量界面张力（润版液和油墨连结料）◢挂环法：要求挂环能完全被测试液所润湿表面张力的测定（实验室）影响表面张力和比表面能的因素◢物质的种类；◢共存另一相的性质；◢温度的变化；◢表面活性剂图2-2表面张力和浓度的关系●液体在固体表面的附着条件液体在固体表面的附着主要有沾湿、浸湿、铺展三种。1、沾湿定义：液体与固体接触，将“气－固”界面转变为“液－固”界面的过程。L液相γSLS固相G气相单位面积体系自由能的变化：ΔG＝γSL－γLG－γSG单位面积体系对外所做的功：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSLWa：称之为粘附功L液相γLGS固相G气相γSG在恒温恒压下，只有当体系的能量变化ΔGT.P≤0，该过程才能自发进行（热力学定律）。沾湿的自发条件：ΔG＝γSL－γLG－γSG≤0或：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSL≥0体系自由能减少得越多，沾湿过程越容易进行，粘附功越大，液－固界面结合越牢。L液相γLGG气相L液相γLGL液相γLLG气相L液相Wc=Wa＝γLG+γLG=2γLGWc的大小表征了液体分子间的相互作用为，叫做内聚功。Wc越大，液体本身结合越牢固沾湿在印刷中的应用：★平版印刷中水能否附着在印版的图文部分。★平版印刷中油墨能否附着在印版的空白部分。2、浸湿G相L相S相γSGG相L相S相γSL定义：固体浸没在液体中，“气－固”界面全部转变为“液－固”界面的过程。单位面积体系自由能的变化：ΔG＝γSL－γSG单位面积体系对外所做的功：Wi=－ΔG＝γSG－γSLWi：称之浸湿功在恒温恒压下，只有当体系的能量变化ΔGT.P≤0，该过程才能自发进行。浸湿的自发条件：ΔG＝γSL－γSG≤0或：Wi=－ΔG＝γSG－γSL≥0浸湿在印刷中的应用：Wi的大小表征了液体在固体表面取代气体的能力。在铺展作用中，它是对抗液体收缩表面的能力（表面张力）而产生铺展的的力，也称之称为粘附张力，常用A表示。或：A=γSG－γSL≥0凹版印刷中，印版滚筒的上墨和柔性版印刷中网纹辊上的网穴能否被油墨附着，便属于浸湿作用。3、铺展L液相γLGS固相G气相γSGL液相γSLS固相G气相γLG定义：是指液体在固体表面上扩展时，液－固面被液－固界面取代的同时，液体也铺展的过程。单位面积体系自由能的变化：ΔG＝γSL＋γLG－γSG单位面积体系对外所做的功：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSLS称之为铺展系数：S的大小表征了液体在固体表面铺展的能力在恒温恒压下，只有当体系的能量变化ΔGT.P≤0，该过程才能自发进行。沾湿的自发条件：ΔG＝γSL＋γLG－γSG≤0或：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSL≥0因为：A=γSG－γSL所以：S=A－γLG，当S≥0时，则有：A≥γLG这说明当液体和固体之间的粘附张力大于液体本身的表面张力时，液体能自动在固体表面铺展。铺展在印刷中的应用：平版印刷中的水能否在印版的空白部分铺展4、液体在固体表面附着条件分析Wa=γSG+γLG－γSL=A+γLGWi=γSG－γSL＝AS＝γSG－γLG－γSL＝A－γLG只要S≥0，Wa、Wi都大于0从中还可以看出：（1）“气－固”和“液－固”界面能对液体的附着贡献相同，都以A的形式表现。（2）液体的表面张力对液体的附着所起的作用不同。★★常用铺展系数S作为体系润湿的指标。●接触角与润湿的关系接触角的含义θdA1θ1γLGL相G相dAγSLγSGS相在这个体系中自由能的变化：接触角是指在固、液、气三相交界处，自“液－固”界面，经液体内部，到达“气－液”界面的夹角润湿方程ΔG＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dA1ΔG＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dAcosq1ΔG＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dAcos(q–dq)体系平衡条件下：ΔG＝00＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dAcos(q–dq)γSG－γSL＝γLG×cosq润湿方程液相固相气相θ接触角接触角θ象征着三个界面张力γSL、γLG、γSG相互作用的平衡状态，当它们之间达到平衡以后，水平方向的力平衡关系如下：γSG－γSL＝γLG·cosθ润湿方程的应用Wa=γSG+γLG－γSL=γLG（1＋cosq）Wi＝A=γSG－γSL＝γLGcosθS＝γSG－γLG－γSL＝γLG（cosq－1）根据沾湿、浸湿和铺展的条件，可变换为：只要知道了液体的表面张力和两者之间的接触角，就可以确定它们的附着类型Wa=γLG（1＋cosq）≥0θ≤180°A＝γLGcosq≥0θ≤90°S＝γLG（cosq－1）≥0θ＝0°液体在固体表面附着的条件为：★★润湿的条件一般采用接触角作为判断的依据θθq90°不润湿q90°润湿q=0°铺展★★90°是润湿与否的界限大于90°的固体为憎液固体小于90°的固体为亲液固体θ角愈小，润湿性能愈好固体被完全润湿接触角的测量接触角的测量常用方法有斜板法和长度法●斜板法斜板法测量接触角的方法是最简单的方法，其方法采用的是接触角的定义。αθαθαθ特点：金属板的测量；用液量大●长度法在一光滑的水平固体表面放一小液滴，重力不计，测量出液滴的高度和底宽，利用公试计算sinq＝R/R1R1＝(H2＋R2)/2Hsinq＝2HR/(H2＋R2)接触角的滞后在“液－固”界面扩展之后测量的接触角称之为前进接触角，用θA表示。在“液－固”界面缩小之后测量的接触角称之为后退接触角，用θR表示。θA、θR之间的差值（即θA－θR）称之为接触角滞后θAθRH2Oφ表面越粗糙，起伏角Φ角越大，接触角滞后越严重表面不均匀或表面不平常用前进接触角表示接触角第二节吸附理论一、吸附现象与原理二、吸附的类型以及印版表面的吸附三、固体表面对液体的吸附第三节印版表面的亲油亲水性●印版表面的润湿的概述印版表面的润湿：是指各类印版的图文部分上的气体被油墨取代的过程。对于胶印，是指印版表面的空白部分的气体被润湿液取代的过程。油墨对印版表面图文部分的润湿看成是油对印版图文部分的润湿。润湿液对印版表面空白部分的润湿看成是水对印版空白部分的润湿。●平版的表面结构和润湿性1、胶印印版的种类●胶印中常用的印版种类有：常规PS版阳图型PS版阴图型PS版重氮类化合物＋版基叠氮类化合物＋版基CTP版光聚CTP版热敏CTP版感光物质＋版基热敏层＋版基银盐扩散版（银盐乳剂层＋受核层）＋版基无水胶印版阳图型PS版（感光层＋硅橡胶层）＋版基带来的问题很多套准或调色方面有优势网点扩大方面有优势2、胶印印版的结构●无论何种胶印印版，其结构基本相同版基（主要是Al）总厚度：0.3mm感光层＋亲墨亲水●版基的砂目建立砂目目的：a.提高PS版的比表面积b.提高PS版的亲水能力版基砂目（放大2000倍）感光层●印版图文部分c.印版图文为低能表面a.由感光物质组成b.为弱极性的非极性分子●印版非图文部分a.由版基铝组成，亲水面为氧化铝b.属高能表面：7.0×10-1J/m2PS版结构图印版图文部分印版非图文部分版基Al感光物质的极性分子感光物质的非极性分子●印刷中的油墨b.表面张力低：3.0-3.6×10-2N/ma.为弱极性的非极性分子●印刷中的水b.表面张力较高：7.2×10-2N/ma.极性分子印版图文部分印版水印版上油墨印版水印版上油墨空白部分油墨●结论b.印版的空白部分无选择吸附性a.印版的图文部分有选择吸附性c.印刷过程中一定要先上水，后上墨胶印版润湿性的提高与保护●粗化印版非图文部分的表面胶印版润湿性的提高与保护主要是指印版非图文的亲水的提高与保护！在版基上建立砂目印版的亲水性能提高●影响印版亲水性的因素b.亲水部分吸附杂质a.亲水部分的电化腐蚀c.亲水部分的磨损擦胶保护：晒版，印刷停机控制印刷压力、辊压、供水量等注意：只有润湿的表面粗化度越大，润湿性能越好砂目遭到破坏第四节胶印橡皮布、墨辊和水辊的润湿性●橡皮布的润湿性1、橡皮布的组成橡皮布主要是由天然橡胶、合成橡胶组成属非极性分子，主要用来伟递油墨，化学结构相似，所以能被油墨润湿2、橡皮布润湿性的变化印刷过程中出现的纸粉、纸毛橡皮布的“老化”橡皮布的晶化橡胶硫化后的结构模型●墨辊的润湿性1、墨辊润湿的条件油墨与墨辊的粘附功大于油墨的内聚功.2、墨辊表面润湿性变化（a）（b）（c）墨层干结前后润湿性质的变化第三章印刷压力PrintingPressure1、什么是印刷压力、分类、表示方法2、各种印刷方式印刷压力的来源、印刷包衬3、印刷压力计算方法、分布4、如何确定印刷压力a、印刷压力偏小，印品墨色浅淡，图文残缺不全b、印刷压力偏大，印品上的网点严重扩大，甚至糊版c、印刷压力不稳定，印品上则会出现墨杠d、印刷压力过大或不稳，加剧印版的磨损，从而降低印版的耐印率e、使印刷机运转情况恶化，减短印刷机的寿命★：应选择适当的印刷压力，保持其稳定，对印刷十分重要网点正常网点扩大平版印刷压印区b剖面图府视图Lbλ图4-2平版印刷机滚筒压缩印刷压力的表示方法印刷压力表示直接表示间接表示总压力：P总线压力：PL＝P总/L面压力：PL＝P总/(L＊b)压缩量：λ(mm)压印宽度：b(mm)λ=R1+R2+δ1+δ2−H印刷压力的来源●胶印压力的来源于：印刷包衬PCBCICIC：无包衬，为刚性滚，变形极小PC：变形小，近似认为刚性滚BC：有橡皮布和包衬，变形大版压来源于包衬印压来源于包衬●胶印常用的包衬有：纸张塑料毛呢旧橡皮布★：在印刷中使用