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印刷油墨的在线粘度测量解决方案 |
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油墨粘度是指度量油墨粘性的物理量称为粘度。粘度的测量方法有多种，大体有毛细管粘度计、小孔式粘度计、旋转式粘度计和旋转锥板粘度计等。影响粘度的因素有：粘度与其温度、组分粒子的浓度、粒径等密切相关，与温度和气压的关系不大，不同测量方法的测量精度及测量单位是不同的，不能互相换算。目前在现场常用粘度杯进行测量。
油墨由有机溶剂、连结料、颜料、添加剂、助料等组成。当这些原料已定，加工程度、方法以及各成分组成已定，颜料转移的好坏主要就跟油墨的印刷粘度有关。实践证明油墨印刷粘度有一定范围，油墨印刷粘度越大，颜料转移的效果就越差。因为溶剂的作用是溶解树脂或添加剂及助剂等，给予其流动性，使颜料容易分散。
在丝网印刷过程中，当油墨印刷粘度过大时，整个油墨体系就处于过度饱和状态，颜料等物质流动性就差，不能均匀分散，而是成团出现，容易堆积在一起，形成胶化、胶团、堆放、发胀等聚集体，这样颜料就不能顺利地进出网眼。油墨印刷粘度太大时，颜料甚至根本就不能进入网眼内，就更谈不上转移了。这就是通常所称的堵现象。因此，我们只要让树脂、颜料等与有机溶剂所组成的胶体体系不是处于过度饱和状况，而是饱和状态或非饱和状态，让颜料等物质能很好地分散在其中，形成均匀细腻的胶体体系，这样颜料进出网眼就顺利了，故障问题就可解决。
有些油墨厂家建议油墨印刷粘度在15～ 8S（察恩粘度杯3号）之间。但在实践中，特别是在高速凹印机中印速在100～260m/min，为了保证良好的转移效果，而又能长时间印刷，提高效率，油墨印刷粘度一般在11～15S（察恩粘度杯3号）之间寻找其理想状态点。然而，如果油墨印刷粘度太小，说明油墨中有机溶剂含量多，而树脂、颜料等成分相对要少，这样便不能在干燥时结成平滑的膜层，印品会泛白，变得暗淡无光，缺乏光泽。因此，如印品需要有较好的光泽度，一般要考虑使用较大的油墨印刷粘度13～19S（察恩粘度杯3号）。
同时，在保持正常的环境湿度之下，油墨印刷粘度在16S（察恩粘度杯3号）以上，静电现象一般不会发生。油墨印刷粘度在16S（察恩粘度杯3号）以下，随着粘度的变小，胡须状，斑纹状、边缘排斥、飞墨、转移不良、颜料极不规则的水渍状等静电现象会随之发生并加重。
在凹版印刷过程中，在凹印时如果油墨的粘度控制不好，经常会有刀线问题，刀线的产生与油墨粘度有着直接的关系，实际生产中，油墨的粘度越高，印刷中越容易产生刀线，这类刀线在印品上大致呈现两种形式。第一种的刀线呈微细的流丝状，一般不会拖太长，而是间断性地出现在印品上，微细流丝状刀线的起始点大多靠近印刷图案，而且刀线的起始点处一般都比未端粗大一些，在实际生产中若不仔细观察，这种微细的流丝状刀线很容易被忽略。这种流丝状的刀线往往是造成质量事故的根本原因，必须引起重视。解决这种流丝状刀线的方法有好几种，印刷员工又自己常用的方法，但也要根据实际情况来定。
最根本的解决方法则是向油墨中加入适量的相适应的溶剂，以降低油墨的粘度，油墨粘度降低后，细小的流丝状刀线一般都会消除。这是因为，溶剂加入后油墨粘度降低，流动度相应提高的原故，所以细小的流丝状刀线与流动度变差也相关，这一点须注意。
在线粘度测量控制技术
现代柔性印刷、凹版印刷等操作，都要求印刷线主管、工厂经理和质量控制经理们负责节省时间以及确保印刷中的成熟性能。保证油墨在很窄的粘度波动内，粘附到不同的基质上是非常重要的，无论生产瓦楞纸箱、柔性包装、彩盒，还是预印好的挂面纸板或标签，需要可靠的粘度和pH控制以保证油墨的均匀使用。
粘度是印刷中最重要的变数，若非连续地密切地控制它，就不会得到完美的色彩，均一的油墨涂层和精确的颜色匹配。对于现今更高成本的溶剂性或水基油墨，大中甚至少量的印刷操作，控制油墨粘度都能节省可观的成本。
还有其他的变数会影响到最终产品的质量，但没有一个像粘度影响这样迅速或者明显。在建立印刷时其他机械和设置参数，例如夹捏、速度、纸张选择等之后，控制油墨转到基材上首要的参数就是粘度。
为满足现代印刷的需要，现今已经配制出非常复杂的油墨产品。印刷基材的特性决定了油墨必须具有的性质，无论是用于户外的阻水油墨、用于船运集装箱的防磨刮油墨或者用于食品包装的特殊无味油墨。通常是严格地遵守油墨制造商的规格才能得到理想的印刷性能，否则会出现印刷问题。对印刷质量和色彩值的影响非常明显。
大量的论文可以证实粘度杯的测量值每增加1秒可导致增加25%的油墨消耗。在现场印刷过程中，工人的测量误差往往会超过1秒，因此如何准备测量油墨的粘度，同时准确地控制粘度可增加印刷过程中的成本控制水平并提高印刷质量。
在线粘度测量控制方案
这里还涉及到油墨膜厚度的问题。如果油墨膜很薄很容易看到，但太厚时很难用眼检查出。主色一旦达到，油墨膜再变厚主色也不再变化。对于裸眼，0.001 英寸和0.0001英寸厚的薄膜区别很小，如果没有精确的粘度控制，可能会浪费掉很多昂贵的油墨。
自动控制系统能够连续感应油墨的粘度，在需要添加溶剂时会输出一个信号，有效防止浪费的油墨堆积。特别是现今广泛使用较稀薄油墨的低粘度领域，能够做到控制粘度最微小的变化，将使得成功的油墨管理大为不同。
图1. 系统结构示意
印刷管理者须基于产品需要来选择粘度计，这取决于很多因素，包括操作员认可，一致的测量和控制，与现有机器匹配，费用节省预期以及保养维护。统一的粘度测量和控制达到油墨减少和成本节省，长期的运行优良也是对运行和服务的一种成本节省。
从图2可以看出，在自然状态下粘度的变化曲线，油墨内的溶剂随着时间的推延，粘度不断上升，如果不及时补充适量的溶剂，油墨的粘度将有很大的变化，最终印刷产品的质量也会有很大的波动。
图2. 粘度变化图
在印刷间，粘度计的首要功能不单单是精确地测量粘度，而是保持油墨配比在一个预定的水平上以保证昂贵的油墨的经济使用，当然要符合最终产品的质量。总之，作为一个印刷经理或操作者，安装一个现代的粘度测量和控制设备后，可以实现以下目的：
更好的印刷质量和一贯性；开车时大量减少废料；减少不合格品；通过节省油墨和溶剂迅速得到回报；减少冲洗；更好的油墨粘附性。
Brookfield针对印刷行业的需求，专门开发了油墨专用的AST-100在线粘度计及其配套的显示控制器来实现测量和控制油墨粘度的双重目的，系统结构示意如图1（P44）。
用一台气动隔膜泵将油墨从油墨桶中吸出，通过管道进入AST-100在线粘度计进行测量，信号通过处理后可以直接显示或送入PLC，显示控制器或PLC根据粘度信号和预先的粘度值进行比较，如果粘度值低于设定值，仪器继续测量；随着油墨中溶剂的挥发，粘度逐渐上升，如果超过了设定值，就会给出一个信号，打开溶剂阀，加入一定量的溶剂，调整粘度，这种过程周而复始，使得油墨的粘度一直控制在一个很小的区间内，这样就达到了自动测量和控制油墨的粘度，不需要进行人工测量粘度和添加溶剂。
图3是在客户现场采用安装AST-100在线粘度计和人工采用流出杯法，同时进行测量，得到数据结果的比较。
图3. 不同方法获得的数据结果比较
使用过在线粘度控制系统的客户表示以前使用Zahn杯，但是结果差异太大了。具体的印刷人员表示：“根据操作员的读数会得到不同的测量。有时你得到厚一点的膜有时薄一点的膜，并且油墨的流动性能有偏离，有时油墨太薄了结果得到透明的图层而不是不透明的。但是自从装上在线粘度计，粘度保持的非常好, 只要溶剂槽满，就可以放心运行一整天而不去管。”(end)
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(11/10/2015) |
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