印刷原理-第一章

印刷原理PrintingPrinciple北京印刷學(xué)院

印刷與包裝工程學(xué)院主要教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配

緒論（2學(xué)時(shí)）第一章印刷過程中的潤濕（6學(xué)時(shí)）潤濕作用、印版表面的潤濕、橡皮布、墨輥的潤濕第二章印刷壓力（5學(xué)時(shí)）印刷壓力的基本概念、計(jì)算、包襯的壓縮變形、印刷壓力的確定第三章油墨的傳遞（5學(xué)時(shí)）油墨流變學(xué)基礎(chǔ)、油墨的傳輸、油墨的轉(zhuǎn)移過程中的墨量及測定油墨的附著、油墨的轉(zhuǎn)移方程、影響油墨轉(zhuǎn)移的因素第四章平版印刷油墨的轉(zhuǎn)移（5學(xué)時(shí)）油墨的乳化、水墨平衡、滾筒滾壓狀態(tài)分析第五章凹印、絲印、柔印油墨轉(zhuǎn)移（5學(xué)時(shí)）第六章數(shù)字印刷原理（4學(xué)時(shí)）教學(xué)要求

重點(diǎn)掌握印刷過程中的幾大原理：

1、印刷過程中的潤濕理論

2、印刷過程中的壓力原理

3、印刷過程中油墨轉(zhuǎn)移理論

4、平版印刷水墨平衡理論

5、柔性版、凹版、絲網(wǎng)印刷油墨轉(zhuǎn)移理論

6、數(shù)字印刷原理（靜電照相、噴墨）

了解印刷原理在印刷過程中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：印刷壓力對油墨轉(zhuǎn)移率的影響4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)三：油墨轉(zhuǎn)移綜合實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)參考書《紙張油墨印刷學(xué)》市川家康編著印刷工業(yè)出版社《膠印過程分析與研究》徐世垣譯印刷工業(yè)出版社教材《印刷原理》自編講義緒論一、印刷分類：

模擬印刷數(shù)字印刷1、印刷方式2、印刷科學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系3、印刷過程中有的理論？緒論原稿分析印前圖文信息處理制版印刷印后加工二、完成一件印刷品需要經(jīng)過的步驟－模擬印刷《印刷原理》講述內(nèi)容的核心原稿文字圖像鉛字排版照相排版計(jì)算機(jī)排版照相分色電子分色DTP分色軟片軟片拼版凸版平版凹版孔版凸版印刷平版印刷凹版印刷孔版印刷印后加工裝訂表面整飾盒形制作三、印刷工藝概述CTPlateCTPress原稿分析印前圖文處理制版印刷印后加工制版技術(shù)印刷技術(shù)印后加工技術(shù)緒論四、印刷適性研究歷程1930～1950年研究紙張、油墨對印刷的影響

1935年：德國Bekk紙張平滑測試儀

1938年：Reed發(fā)明了粘著度測試儀緒論1950～1960年主要研究印刷過程中油墨轉(zhuǎn)移的問題動態(tài)

1952年：瑞典斯德哥爾摩印刷實(shí)驗(yàn)室

I.OlssonL.Pill油墨轉(zhuǎn)移系數(shù)

1955年：美國W.C.WalkerJ.M.Fetsko研究出油墨轉(zhuǎn)移方程基本形式，建立了數(shù)學(xué)模型。1960～建立了印刷的基本理論將新學(xué)科知識，如流變學(xué)、高分子物理學(xué)、表面物理化學(xué)應(yīng)用于印刷。五、模擬印刷中的理論緒論●印刷中的潤濕理論●印刷中的壓力原理●印刷中的油墨傳遞理論印刷中的流體總是要與印刷機(jī)的一些部件接觸。兩者接觸的好壞，將影響著印刷工藝。掌握了其理論，是我們解決印刷工藝問題的關(guān)鍵。油墨傳遞到紙張上，其量的多少直接與壓力的大小有關(guān)，而印刷中的壓力大都來源于印刷包襯。壓力原理在印刷工藝中占有重要地位。解決油墨如何均勻傳遞到印版上，并獲得印刷所需要的墨量大小。油墨轉(zhuǎn)移量的定量分析。緒論●平版印刷的油墨轉(zhuǎn)移平版印刷的水墨平衡理論，油墨乳化、無水平版印刷。六、數(shù)字印刷理論●靜電照相方式數(shù)字印刷基本原理●噴墨成像方式數(shù)字印刷原理●柔性版、凹版、絲網(wǎng)印刷的油墨轉(zhuǎn)移第一章印刷中的潤濕理論

WettabilityofSurface1、潤濕及其方式和條件2、接觸角及潤濕方程3、各種印版的特點(diǎn)及其潤濕4、墨輥和橡皮布的潤濕？第一章印刷中的潤濕原理●什么是潤濕潤濕就是指物體表面上的一種流體被另一種流體取代的過程。固相液相氣相從定義出發(fā)，必須涉及到：從這三相出發(fā)，又涉及到：氣－液界面氣－固界面液－固界面液體表面固體表面第一章印刷中的潤濕原理●印刷知識回顧模擬印刷需要五大要素，它們分別是：原稿印版印刷機(jī)械承印物油墨固體表面固體表面固體表面流體表面第一章印刷中的潤濕原理印刷過程的實(shí)質(zhì)就是：印版印刷機(jī)械承印物油墨油墨印刷機(jī)械上的墨輥、印版圖文部分、承印物表面的氣體都要被油墨取代印版印刷機(jī)械水印刷機(jī)械上的水輥、印版空白部分、承印物表面的氣體都要被油墨取代第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識潤濕？物體的界面性質(zhì)物體的界面能的變化潤濕1、表面張力與比表面能2、水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力3、液體在固體表面附著條件4、接觸角與潤濕的關(guān)系第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●表面張力與比表面能描述物體表面狀態(tài)的物理量1、兩者的物理性質(zhì)主要原因是物體表面的分子和物體內(nèi)部的分子能量不同導(dǎo)致的2、形成的機(jī)理以液體為例液相氣相形成了液體的表面張力從力的角度從能量的角度形成了液體的表面過剩自由能第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●表面張力與比表面能3、表面張力F＝2γ×l式中：γ被定義為表面張力系數(shù)物理意義：表示的是垂直通過液體表面任意單位長度、并與液面相切的收縮表面的力，簡稱為表面張力ABFlh量綱：[力/長度]，一般用N/m表示γ＝F/2·l第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●表面張力與比表面能4、比表面能物理意義：恒溫恒壓下，增加單位表面積表面所引起的體系自由能的增量?；颍簡挝槐砻娣e上的分子比上同數(shù)量的內(nèi)部分子過剩的自由能。量綱：[焦?fàn)?平方米]，一般用J/m2表示dA則有：表面張力所作的功為－δW而且：－δW與dA成正比假設(shè)：比例系數(shù)為γ－δW＝γ×dA另一方面：在T、P恒定的條件下：體系對外界作的功應(yīng)等于在此過程中體系自由能的減少自由能的減少用dGT.P表示dGT.P

＝γ×dAg被定義為比表面過剩自由能，簡稱“比表面能”第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●表面張力與比表面能◢滴體積法：既可測量表面張力，還可測量界面張力◢掛環(huán)法：要求掛環(huán)能完全被測試液所潤濕5、表面張力的測定6、影響表面張力和比表面能的因素◢物質(zhì)的種類；◢共存另一相的性質(zhì)；◢溫度的變化；◢表面活性劑；7、固體的表面張力和比表面能◢固體的表面張力和比表面能一般來說比液體的要大◢對于固－液或液－液接觸面的比表面能γSL或γLL的物理意義是：單位面積界面上兩相物質(zhì)分子，各自比相同數(shù)量的本內(nèi)部分子過剩自由能的加和值。當(dāng)γSL或γLL取N/m為單位時(shí)，常稱之為界面張力。第一章印刷中的潤濕原理常溫、常壓下：水

=7.210-2N/m油墨=3.0~3.610-2N/m

測定油墨表面張力時(shí)，一般選擇兩種稀釋劑（一種表面張力高于純油墨，另一種則低于純油墨）分別稀釋油墨，測定不同濃度下的表面張力。一、潤濕的基礎(chǔ)知識第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力印刷過程中我們能接觸到的液相主要是水和油，它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面張力對印刷的潤濕起到了重要作用。1、水的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力OHH104°45′2－＋＋H2O水分子之間的作用力：范德華力和氫鍵水分子之間的作用力大水的表面張力大：7.2×10-2N/m水分子強(qiáng)極性分子第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力2、油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力CH3－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝……－C＝O－OH親油基團(tuán)親水基團(tuán)非極性基團(tuán)，碳鏈越長，非極性越強(qiáng)極性基團(tuán)油為有機(jī)化合物的總稱，一般說來基本為非極性分子，但若引入了（－OH）、（－COOH）、（－NH2）等，便存在一定的極性?！铩铩锓菢O性分子之間只存在色散力，分子之間的作用力很小第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●水和油的化學(xué)結(jié)構(gòu)與表面張力3、油墨表面張力的測定印刷油墨中的連結(jié)料物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)很像油的分子結(jié)構(gòu)：如油墨中的樹脂、植物油等。因此，油墨是一種帶有弱極性的非極性分子?！镉湍肿又g的作用力很小，故其表面張力也較小★油墨的表面張力為：3.0×10-2~3.6×10-2N/m選擇不同的稀釋劑將油墨稀釋，然后推斷到100%純油墨的表面張力第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件液體在固體表面的附著主要有沾濕、浸濕、鋪展三種。1、沾濕定義：液體與固體接觸，將“氣－固”界面轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙海獭苯缑娴倪^程。L液相γSLS固相G氣相單位面積體系自由能的變化：ΔG＝γSL－γLG－γSG單位面積體系對外所做的功：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSLWa：稱之為粘附功L液相γLGS固相G氣相γSG第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件在恒溫恒壓下，只有當(dāng)體系的能量變化ΔGT.P≤0，該過程才能自發(fā)進(jìn)行。沾濕的自發(fā)條件：ΔG＝γSL－γLG－γSG≤0或：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSL≥01、沾濕體系自由能減少得越多，沾濕過程越容易進(jìn)行，沾附功越大，液－固界面結(jié)合越牢。L液相γLGG氣相L液相γLGL液相γLLG氣相L液相Wc=Wa＝γLG+γLG=2γLGWc的大小表征了液體分子間的相互作用為，叫做內(nèi)聚功。Wc越大，液體本身結(jié)合越牢固第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件1、沾濕L液相γLGG氣相L液相γLGL液相γLLG氣相L液相Wa=Wc＝γLG+γLG=2γLGWc的大小表征了液體分子間的相互作用為，叫做內(nèi)聚功。Wc越大，液體本身結(jié)合越牢固假如：沾濕在印刷中的應(yīng)用：★平版印刷中水能否附著在印版的圖文部分?！锲桨嬗∷⒅杏湍芊窀街谟“娴目瞻撞糠?。第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件2、浸濕G相L相S相γSGG相L相S相γSL定義：固體浸沒在液體中，“氣－固”界面全部轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙海獭苯缑娴倪^程。單位面積體系自由能的變化：ΔG＝γSL－γSG單位面積體系對外所做的功：Wi=－ΔG＝γSG－γSLWi：稱之浸濕功第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件2、浸濕在恒溫恒壓下，只有當(dāng)體系的能量變化ΔGT.P≤0，該過程才能自發(fā)進(jìn)行。浸濕的自發(fā)條件：ΔG＝γSL－γSG≤0或：Wi=－ΔG＝γSG－γSL≥0浸濕在印刷中的應(yīng)用：Wi的大小表征了液體在固體表面取代氣體的能力。在鋪展作用中，它是對抗液體收縮表面的能力（表面張力）而產(chǎn)生鋪展的的力，也稱之稱為粘附張力，常用A表示?；颍篈=γSG－γSL≥0凹版印刷中，印版滾筒的上墨和柔性版印刷中網(wǎng)紋輥上的網(wǎng)穴能否被油墨附著，便屬于浸濕作用。第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件3、鋪展L液相γLGS固相G氣相γSGL液相γSLS固相G氣相γLG定義：是指液體在固體表面上擴(kuò)展時(shí)，液－固吤面被液－固界面取代的同時(shí)，液體也鋪展的過程。單位面積體系自由能的變化：ΔG＝γSL＋γLG－γSG單位面積體系對外所做的功：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSLS稱之為鋪展系數(shù)：S的大小表征了液體在固體表面鋪展的能力第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件3、鋪展在恒溫恒壓下，只有當(dāng)體系的能量變化ΔGT.P≤0，該過程才能自發(fā)進(jìn)行。沾濕的自發(fā)條件：ΔG＝γSL＋γLG－γSG≤0或：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSL≥0因?yàn)椋篈=γSG－γSL所以：S=A－γLG

，當(dāng)S≥0時(shí)，則有：A≥γLG

這說蛤當(dāng)液體和固體之間的粘附張力大于液體本身的表面張力時(shí)，液體能自動在固體表面鋪展。鋪展在印刷中的應(yīng)用：平版印刷中的水能否在印版的空白部分鋪展第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●液體在固體表面的附著條件4、液體在固體表面附著條件分析Wa=γSG+γLG－γSL=A+γLGWi=γSG－γSL＝AS＝γSG－γLG－γSL＝A－γLG只要S≥0，Wa、Wi都大于0從中還可以看出：（1）“氣－固”和“液－固”界面能對液體的附著貢獻(xiàn)相同，都以A的形式表現(xiàn)。（2）液體的表面張力對液體的附著所起的作用不同。★★印刷中油墨與印版的接觸在不同的印刷方式中對油墨的表面張力要求不同第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系1、接觸角的含義接觸角是指在固、液、氣三相交界處，自“液－固”界面，經(jīng)液體內(nèi)部，到達(dá)“氣－液”界面的夾角液相固相氣相θ接觸角第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系θdA1θ1γLGL相G相dAγSLγSGS相在這個體系中自由能的變化：2、潤濕方程ΔG＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dA1ΔG＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dAcosq1ΔG＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dAcos(q–dq)體系平衡條件下：ΔG＝00＝γSL×dA＋γLG×dA－γSG×dAcos(q–dq)γSG－γSL＝γLG×cosq潤濕方程第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系3、潤濕方程的應(yīng)用Wa=γSG+γLG－γSL=γLG（1＋cosq）Wi＝A=γSG－γSL＝γLGcosθS＝γSG－γLG－γSL＝γLG（cosq

－1）根據(jù)沾濕、浸濕和鋪展的條件，可變換為：只要知道了液體的表面張力和兩者之間的接觸角，就可以確定它們的附著類型Wa=γLG（1＋cosq）≥0

θ≤180°A＝γLGcosq≥0

θ≤90°S＝γLG（cosq－1）≥0

θ＝0°液體在固體表面附著的條件為：★★潤濕的條件一般采用接觸角作為判斷的依據(jù)第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系3、潤濕方程的應(yīng)用θθq>90°不潤濕

γS<γL

q<90°潤濕

γS>γL

q=0°鋪展

γS?γL

★★

90°是潤濕與否的界限小于90°的固體為親液固體大于90°的固體為憎液固體第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系3、接觸角的測量接觸角的測量常用方法有斜板法和長度法●斜板法斜板法測量接觸角的方法是最簡單的方法，其方法采用的是接觸角的定義。αθαθαθ特點(diǎn)：金屬板的測量；用液量大第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系3、接觸角的測量●長度法在一光滑的水平固體表面放一小液滴，重力不計(jì)，測量出液滴的高度和底寬，利用公試計(jì)算R2rhθa根據(jù)幾何知識知：a＝qsinq＝sina＝r/RR＝(h2＋r2)/2hsinq＝sina＝2hr/(h2＋r2)第一章印刷中的潤濕原理一、潤濕的基礎(chǔ)知識●接觸角與潤濕的關(guān)系4、接觸角的滯后在“液－固”界面擴(kuò)展之后測量的接觸角稱之為前進(jìn)接觸角，用θA表示。在“液－固”界面縮小之后測量的接觸角稱之為后退接觸角，用θR表示。θA、θR之間的差值（即θA－θR）稱之為接觸角滯后θAθRH2OφΦ角越大，接觸角滯后越嚴(yán)重表面不均勻或表面不平常用前進(jìn)接觸角表示接觸角第一章印刷中的潤濕原理二、印版表面的潤濕●印版表面的潤濕的概述印版表面的潤濕：是指各類印版的圖文部分上的氣體被油墨取代的過程。對于膠印，是指印版表面的空白部分的氣體被潤濕液取代的過程。油墨對印版表面圖文部分的潤濕看成是油對印版圖文部分的潤濕。潤濕液對印版表面空白部分的潤濕看成是水對印版空白部分的潤濕。第一章印刷中的潤濕原理二、印版表面的潤濕●凸版的表面結(jié)構(gòu)和潤濕性1、凸版的種類鉛字版、鉛復(fù)制版、銅鋅版、橡膠版、感光樹脂版、高彈性的柔性版等2、凸版的表面結(jié)構(gòu)圖文部分凸起、空白部分下凹，且和圖文部分有一定的高度差。3、凸版的潤濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤濕高分子材料印版：雖是低能表面，但分子結(jié)構(gòu)相似能能產(chǎn)生較強(qiáng)的親合力要求：S≥0即A≥γLG。第一章印刷中的潤濕原理二、印版表面的潤濕●凹版的表面結(jié)構(gòu)和潤濕性1、凹版的種類2、凹版的表面結(jié)構(gòu)3、凹版的潤濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤濕要求：A≥0另一個方面：θ≤180°－φ

化學(xué)腐蝕凹版和電子雕刻凹版：但都是銅滾筒，其表面鍍鉻。圖文部分下凹，空白部分凸起，并同處于同一平面或圓周上。φθ3、凹版的潤濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤濕要求：A≥0另一個方面：θ≤180°－φ

第一章印刷中的潤濕原理二、印版表面的潤濕●凹版的表面結(jié)構(gòu)和潤濕性第一章印刷中的潤濕原理二、印版表面的潤濕●孔版的表面結(jié)構(gòu)和潤濕性1、孔版的種類2、孔版的表面結(jié)構(gòu)3、孔版的潤濕性金屬印版：高能表面，能被油墨潤濕不銹鋼絲網(wǎng)、尼龍絲網(wǎng)、滌淪絲網(wǎng)圖文部分由許多大小相同的網(wǎng)孔組成，空白部分由固化的感光膠組成。高分子材料印版：雖是低能表面，但分子結(jié)構(gòu)相似能能產(chǎn)生較強(qiáng)的親合力第一章印刷中的潤濕原理二、印版表面的潤濕●平版的表面結(jié)構(gòu)和潤濕性1、膠印印版的種類●膠印中常用的印版種類有：常規(guī)PS版陽圖型PS版陰圖型PS版重氮類化合物＋版基疊氮類化合物＋版基CTP版光聚CTP版熱敏CTP版感光物質(zhì)＋版基熱敏層＋版基銀鹽擴(kuò)散版（銀鹽乳劑層＋受核層）＋版基無水膠印版陽圖型PS版（感光層＋硅橡膠層）＋版基帶來的問題很多套準(zhǔn)或調(diào)色方面有優(yōu)勢網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大方面有優(yōu)勢2、膠印印版的結(jié)