润版液化学原理及印刷适性浅谈

作者：孙文贤 扬伯勋

欢迎访问e展厅 展厅 2 胶印机展厅 胶印机, 轮转印刷机, 平张胶印机, ... 水、油不相混溶，固体对液体的有选择地吸附是自然规律，平版印刷就是利用这个规律，将所需复制的图文和空白部分共同建立在经技术处理的同一印版表面（平版印刷通常使用铝基预图感光版，即PS版），使空白部分具有很强的吸水性能，相应的图文部分亲油拒水。在印刷过程中，先对整个印版供水，使版面的空白部分吸附水而形成一层水膜，随后，在给印版供墨，此时，由于版面空白部分以存在一层水膜，油墨不能在空白部分吸附，图文部分亲油拒水而吸附一层油墨，然后，版面图文部分的油墨通过表面包有一层亲油性质橡皮的转移滚筒，将图文部分的油墨移印到承印物上，完成复制印刷任务。因此，在平版印刷中，水起到极其重要的作用。 由于印刷过程中，是利用印版表面空白部分对水的吸附性能来吸附水，在印版表面形成水膜，利用水与油墨相互排斥不溶的理论来排斥油墨，因此水在印版表面的成膜情况直接影响空白部分对油墨的排斥效果。水层薄，则不足以排斥和清除油墨，空白部分粘脏，形成废品；水层厚，排斥油墨能力强，在供墨过程中，由于着墨辊与印版之间存在着一定的压力，较厚的水膜和流体油墨在压力作用下必然会发生机械混合现象，在印刷中叫乳化现象。它使油墨的色彩、流动性、传输、附着及干燥性能受到不良影响，不利于印刷中的色彩再现和印品干燥等。而水膜的形成与薄厚是由水的性质和版基的性质决定的。因而作为一名印刷工作者有必要了解和掌握在印刷中的原理、组成成分、物理化学性质，以及在实际工作中如何控制好水与油墨、水与产品质量的关系，使其在印版空白部分易于形成水膜，同时与油墨的机械混合状态最低，达到提高产品质量及降低消耗的目的，这就是印刷适性。 在实际工作中，我们发现普通清水不能很好的在版基表面吸附并形成水膜，故我们在实际印刷中不使用清水，而是在普通清水中溶入一些化学物质使其形成一种能更好地在印版表面空白部分形成水膜而排斥油墨同时对油墨的色彩流动传输及附着干燥性能影响最小的溶液我们叫它为润版液。 从以上分析，我们可以得知，润版液的作用主要包括以下两个方面的内容：一、是润版液应具备对印版表面有良好的吸附和铺展能力，可以在印版表面形成一层稳定的水膜，保持印版空白部分具有最佳的排斥油墨能力； 二、是润版液在压力作用下，保持相对稳定性，对油墨的乳化程度最小。此外，润版液不能伤害版面图文部分，并对空白部分粘附的油墨有一定的冲洗能力。下面我们就以上内容进行分析： 1.润版液在印版上的选择性吸附 润版液在印版上选择性吸附，可以用分子的极性理论来分析。我们知道，自然界里的物质，除了惰性气体以外，都不是以单原子形式存在，而是以原子间相互结合而成的分子或晶体形式存在，每个分子又都带有正电荷的原子核和带负电子荷的电子荷通过组成化学键合而成。在分子当中，正、负电子数量相等，整个分子为中性的。但是，对于正、负电荷而讲，其电荷中心可能聚在一点上，也可能在不同点，当正负电荷中心分处两点时，整个分子具有了极性；如正、负电荷中心在同一点时，则整个分子不具备极性。由于极性的存在，物质分子间的关系可分为以下三种情况： （1）对于极性分子之间，由于存在电极，当两个分子接近时，在静电引力的影响下，分子之间产生了诱导力，极性分子之间具有较强的吸附趋势。 （2）极性分子与非极性分子接近时，虽然分子间不存在固定电极的引力，但是由于分子中的电荷是高速运动的，正负电荷中心会产生瞬间分离，使非极性分子与极性分了之间产生瞬间相互吸引作用，也有微弱的力存在。对外表现为相互排斥。 （3）在非极性分子之间，同样由于存在非极性分子中正负电荷中心发生瞬间分离，所以非极性分子之间接近到一定的距离时，就存在一种持续不断的相互吸引的作用，使非极性分子之间具有相互吸引的能力。正是因为物质之间存在这种极生现象和同类相吸的规律，即极性分子吸附极性分子，非极性分子吸附非极性分子。具有强极性的润版液在通过同样为强极性的版基时，就能够被版基吸附，而图文部分的分子（感光化合物）是非极性物质，不吸附水分，从而实现润版液的选择性吸附。 2.润版液在版基上的吸附与铺展 尽管润版液实现了在印刷表面的选择吸附，但是由于分子之间存在引力，且不同分子间引力大小不同，在自然状态下润版液表面的分子总是受到内部分子的引力和它所接触的外部空气分子的引力，使润版液表面的分子受到一个垂直液面而指向内部的力作用，液体表面的分子总有一种向内部运动的趋势，使液体表面与空气的接触面最小，我们把使液体表面缩小的力叫做液体的所接触物的界面张力。同样的道理固体表面也存在这样的界面张力，所不同的是，固体的界面张力不是使固体表面缩小，而是表现出吸附其他物质的能力，极性越强、接触面积越大，吸附能力越强。界面张力的存在使润版液在版基上吸附时，总是表现出使润版液与版基接触表现最小的趋势，这对润版液在版基上成膜极为不利。通过实验，我们可以得出润版液在版基上吸附和铺展的情况取决以下三种力：润版液与空气的界面张力，润版液与版基之间的界面张力为和版基与空气的界面张力。三者之间有下列关系： 我们用α角的大小来衡量润版液在版基上的成膜，α角越小，则成膜效果好。 从发上公式可以看出，要改善润版液在版基上的成膜状況，可以通过三种方式： ①减小润版液与空气的界面张力; ②减小润版液与版之间的界在张力； ③增大版基与空气的界面张力（吸附外界物质的能力）。 在实际工作中，我们一方面通过在版基上覆着无机盐层、氧化膜层增强极性、附着亲水胶体和增加版基面积的方法改善润版液在版基上的成膜情况，另一方面通过减小润版液的表面张力，达到同样目的。 3润版液各种成分的作用、各种物理化学指标分析以及对油墨的影响 一般的润版液由水、酸、无机盐、亲水胶体的和表面活性物质组成。水在润版液中的比例最大，作为润版液中各种化学物的载体，是润版液的主体。润版液中常用的亲水胶体为阿拉伯胶和羧基甲基纤维（CMC）,阿拉伯胶（或CMC）与润版液中的酸发生置换反应，游离出很多阿拉伯酸（或CMC酸），能牢固地吸附在印版表面，使润版液中增加一定的极性基团，增加版基表面的亲水性能。 不但如此，亲水胶体还可以在印版表面形成一层致密的保护层，阻这断版与其他质接触，防止版面损伤。 酸除与润版液中的亲水胶体发生置换反应外，还可以利用其酸性的抗脂去油性，消除印版表面的油脏。酸另一种重要的作用是与印版表面发生化学反应，在印版表面形成一层无机盐层，增强版基的亲水性能。故而，我们要严格控制润版液的酸性。 一般地，我们要求版液的pH值要适当，pH值过高，酸性较弱，版面的清除能力差，pH值过高，润版液呈碱性，会和图文部分的感光膜发生化学反应，腐蚀掉图文部分的网点，破坏图文的完整；pH值过低，酸性太强，版基又会受到严重腐蚀，印版表面被破坏，造成图文部分脱落，影响印刷的正常进行。在印刷中，我们认为润版液pH值保持4.5～5.5之间为宜。 在印刷过程中，要保持润版液的酸性，即要维持版液的pH值。但是，由于在印刷中，润版液要与各种印刷材料相接触，如纸张、橡皮布、油墨等，这些物质在印刷中通过水、墨辊的不停运动被带入润版中，势必会影响润版中加入一些无机盐，如磷酸盐、硝酸盐等，利用无机盐在润版液中发生电离现象，保持润版液的H离子含量，达到维持润版液的pH值的目的。 凡是能使液体表面张力明显下降的物质，都是表面活性物质。表面活性物质的种类很多，根据表面活性物质的结构和性质，可分为一般表面活性物质和表面活性剂组。根据表面活性剂在润版液中电离出的活性基团是否带有电荷，表面活性剂又可分为离子型和非离子型两类。根据活性基团带有的电荷性质，离子型又可分为阳离子型、阴离子型及两性离子型三种。离子型表面活性剂一般不适合作润版液。 表面活性物质能使润版液表面张力大幅下降，使印版表面容易形成水膜，较低的表面张力同样也可以使润版液在压力作用下，与油墨产生乳化现象，对印刷起到不良影响，所以不能无限制地降低润版液的表面张力。 虽然组成润版液主体的极性水与组成油墨主体非极性连结料之间在理论上不相混溶，但是，我们知道，由于组成润版液中溶解了下一定含量的无机盐，表面活性剂、亲水胶体，表面张力急剧下降；而油墨也不是完全由非极性的油性连结料组成，还有顔料、填料、催干物质等，二者之间已不是单纯的水与油之间的关系，故印刷时，在着墨辊与版之间的压力、印刷之间的压力以及印刷过程中压力产生的热量的作用下，二者会有一定程度上的混合，使润版液中的细小水分分散到油墨之中，形成暂时的混合，这就是乳化。乳化的存在必然会影响到油墨的粘度、顏色、干燥等，防碍印刷的正常进行。以上原因要求我们要控制好润版液的表面张力和对油墨的乳化程度。 由于油墨表面张力为30～36dyn∕cm，理想的润版液表面张力也应控制在同样程度，二者达到平衡稳定。但由于润版液在印刷中会因其他因素影响稍有下降，所以我们在实际使用中，润版液表面张力控制在35～42dyn∕cm，略高于油墨的表面张力。尽管我们能一定程度上控制润版液的表面张力，但是，由于润版液中表面活性物质的存在及印刷压力的作用，油墨乳化不可避免，但必须要控制在一定范围内。在工作中，我们经常通过调整润版液的使用量来控制油墨的乳化程度，使乳化后的油墨，所含润版液的体积数在15%～26%之间，最大不得超过30%。 4 润版液的种类、特点、使用范围 根据润版液中所含成分，我们所把润版液分为三种：普通型、酒精型、非离子表面活性剂型。 （1）普通型润版液 普通型润版液由酸、无机盐水等非表面活性物质组成。表面张力比普通水高，约为73dyn∕cm，润湿效果差，在使用过程中，需加大润版液的使用量，引起纸张变形，影响图文套印，且对油墨的乳化程度加大，不利于色彩再现。普通型润版液主要用于蛋白版、平凹版。随着平版印刷技术的日益普及，普通型润版液趋于淘汰。 （2）酒精型润版液 酒精型润版液中的主要成分为酒精，加上适量的磷酸和亲水胶体。由于酒精作为一种表面性物质，能降低润版液的表面张力，改善润版液在PS版上的成膜情况，所以润版液的使用量较之普通型润版液大为减少，油墨的乳化程度较低，有利于油墨的传输和色彩再现。此外，酒精型润版液在铺展期间，可通过酒精的挥发，带走很多热量，降低墨辊的印刷的表面温度，有利于油墨的传输和减小乳化程度。 但是，酒精型润版液随着酒精含量的增加，会引起以下弊病： 酒精和润版液中的阿拉伯亲水胶体互不混溶，阿拉伯胶体会在润 版液中形成不溶性沉淀物，影响润版液的作用。酒清的加入会影响润版的pH值。酒精易于挥发，与空气混合易燃爆。所以，酒精型润版液中酒精的含量应控制在10%～25%之间。 在实际使用中，我们也可用异丙醇来代替酒精。适用于中速平版胶印。 （3）非离子型表面活性剂润版液 非离子型表面活性剂润版液是把非离子型表面活性剂加入含有其他电解质的润版液中调制而成的一种润版液。它用非离子表面活性剂取代酒精。现已成为高速印刷的理想润版液。但他易于与油墨发生严重乳化现象，应准确地控制非离子表面活性剂的浓度。 以上分析了润版液的化学原理及印刷适性，在印刷过程中要严格掌握润版液的成分、分学性质，调整好润版液的印刷适性，控制好润版液的用量，更好地提高产品质量。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/26/2007)