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胶印质量控制--润版液的使用

2009-08-06 14:53:46.0 来源:中华印刷包装网 责编:刘文越

         【我要印】讯:胶印是一种需要用水的印刷方式。利用油水不相溶的原理,先供水,后供墨,使图文部分有墨无水,空白部分有水无墨。印刷时,印版上图文处的墨迹通过压力转印到富有弹性的橡皮滚筒表面,然后再由橡皮滚筒把图文转印到压印滚筒表面的纸张上。

       印刷的过程就是水墨平衡的过程,而印刷时有75%的故障是化学因素引起的,其中,水在生产过程中最容易出现问题,因此,正确地控制与使用润版液是印刷质量控制的重要环节之一。

一、润湿现象

        润湿是指液体与固体接触时发生的一种界面现象,凡是液体与固体两相接触后,体系的自由能降低时称为润湿,反之称为不润湿。

       当液体与固体互相接触时,附着层中的液体分子,一方面受到液体内部的作用力——内聚力,另一方面又受到固体分子的作用力——附着力,因此,液体是否能够润湿固体,则根据内聚力和附着力的大小来决定的。


        液体与固体的界面张力是无法直接准确测定的一个物理量,因此,判断润湿现象,通常以接触角θ作为衡量润湿的程度。


接触角与润湿的关系

①当接触角θ为0°时,充分润湿现象。
②当接触角θ<90°时,称为能够润湿。
③当接触角θ>90°时,称之为不润湿。

        液体对固体的接触角小,液体水珠能铺展开来,表面张力低,润湿性能好。

二、改善润湿性能的两条途径

1、 增大PS版对润版液的吸附能力

       选择亲水性能好,耐磨性能强和化学性能稳定的材料作为空白部分的基础,从增强印版空白部分的亲水抗油能力入手,采用先进的加工工艺,在印版表面上形成致密的砂目,从而增大PS版的表面积,形成印版空白部分的基础,并依此来扩大吸附能力,利用砂目的毛细孔来储存水分,为抗拒油墨的扩张创造条件。选择砂目处理较好的印版,印刷时水墨调整的宽容度大,印刷机易操作。

2、 降低润版液的表面张力

       提高润版液对PS版的润湿性能,就要降低接触角,降低接触角就要加入表面活性物质、界面活性物质、亲水胶体等,从而降低溶液的表面张力,达到充分润湿的性能。选择润湿性能好的润版液添加剂,不易受油墨、润版液等相关材料不均一变化的影响,能有效降低用水量、减少乳化、加速干燥、提高印品光泽,从而有效降低印刷故障率。

三、润版液添加剂的配方原则及要求

       PS版的润湿液的配方必须要遵循润湿性能好,对油墨乳化不能太大,溶液的PH值合适。特别是要解决润湿性能与乳化值的关系。

1、能够充分润湿版面,就需降低表面张力,要在水斗溶液中加入乳化剂、润湿剂、界面活性剂。
2、 具有清洗能力,能把脏点洗掉。加入酸性物质,清洁印版。
3、 能稳定润湿液的PH值,加入缓冲液。降低油墨乳化。
4、具有较好的不感脂能力,即不亲油性能,如加入阿拉伯树胶。避免图文部分不上墨。
5、能适合不同气候的变化,加入吸湿剂。防止印版上脏。
6、可抑制细菌及霉菌的滋生,防止润湿液腐化。

四、导电率与PH值在印刷中的应用

        正确的水墨平衡很大程度上取决于准确地控制润版液的pH值和浓度。很多印刷厂在使用润版液时,只注意润版液的酸碱度要控制在要求的范围内(pH值为4.5~5.4),而忽略了润版液的浓度。

        目前市面上销售的润版液绝大多数是缓冲型润版液,其浓度发生很大变化时,酸碱度变化却不明显,但是,润版液浓度的变化,将导致润版液各成分含量发生改变,从而引起表面张力、油墨乳化性能等的变化,最后影响润版效果,导致印品质量下降。因此,只控制pH值将导致印刷故障的产生。

       通过实验测得,润版液的浓度变化与它的导电率变化存在一种线性关系,即浓度越大,导电率也越大。这样,我们就可以通过测量导电率来控制润版液的浓度。

五、导电率与PH值的测量

        pH计用来测量印刷机上润版液的酸碱度。pH计的电极封闭在玻璃管内,在其浸入润版液中时,润版液中的离子电荷感应玻璃管中的电极。电极中感应出的电荷在pH计中的电路中产生微小的电流,这个电流经过放大和数字化,然后与已经存储在pH计中的电子存储器中的值相比较,以便确定出其数值来,最后的结果在液晶显示器面板上显示出来。导电率定义为溶液中导电电子通过的能力,实际上测量的是溶液中溶解盐的数量。润版液浓度越高,导电率越高。

        pH计与电导计虽然很容易使用,但需要经常校正以便维持其正确的功能。特别是在更换测试头、检测腐蚀性化学样品、需要精确测量时务必重新校准,即使正常使用也必须至少一个月校准一次。pH计是将测试头浸入已知浓度的校正液中进行校正,然后调整其数值,使其显示所需的数值。一般常用的校正液的pH值为4、7、9.2和10。不过,许多情况下,如果所用的校正液与pH计所给的校验值不相符,最好是不作校验。例如在一些pH计中设定点为4、7和10。如果使用缓冲值4、7和9.2来校验这台pH计,在最后一个控制点(这里是10)就会出错。由于润版液通常是酸性的,其值接近4.5到5.5,因此只需进行4、7两点校正即可。

         电导计的校准与PH计类似,但必须根据其型号选择相匹配的校正液(如:1413us/cm、1382us/cm等),插入校正液中,调整显示数值与校正液实际数值相符。

六、确定润版液导电率

        对于同一种润版液,用不同地方的水配制,即使配出相同浓度的润版液,它们的导电率也不相同,因为这与水的软硬程度(水中含Ca2+、Mg2+的多少)有关。若用同一种水与不同品牌的润版药水混合配制成相同浓度的润版液,其导电率也不相同,导电率大了,说明溶液中的离子多,有些离子对印刷是有影响的,如Ca2+、Mg2+在润版液中的浓度过高就会导致油墨乳化,阻碍印迹干燥,因此,需要先使水软化,再进行润版液配制。

         基于以上因素,我们在配制润版药水之前,应根据所使用水的水质,保证它的pH值在4.8~5.3之间,通过实验的方法,测出不同浓度下的导电率,绘出导电率的范围,然后在这个范围内,通过印刷品的质量找出某个导电率值,作为以后使用这种润版药水配制润版液的标准值。不同水质,不同的润版药水,达到最佳润湿效果的导电率值都不一样,因此,可按照上述的方法测试,以达到最佳润湿效果。

七、 润版液添加量与导电率、PH值的基本关系

1、理想用水

        在未添加润版液之前,水的导电率应为300 us/cm-500 us/cm,硬度为5゜-8゜,为软水,PH值为6.5—7之间。


2、理想润版液PH值的变化与导电率的关系

        将润版液进行稀释,当其PH值在4.5-5.5之间变化,导电率应在1200—600us/cm之间等比例变化。当导电率超出初始配置值500us/cm时,应更换润版液。即:根据当地水质,通过印刷试验,假设导电率为900us/cm,PH值为4.9时,润版效果好,则当导电率达到1400us/cm时,说明水箱里的水已污染,不适合印刷,需对水箱进行清洁,并更换润版液。

八、 印刷机润版液自动添加系统的PH值管理要求

       润版液可分为“缓冲型”(如B液)和“非缓冲型”(如A液)两种,其中“缓冲型”润版液浓度发生变化时,PH值为非线性变化。目前,绝大部分的印刷机是通过控制润版液的PH值来控制润版液原液的添加量,需要润版液的浓度与PH值呈线性变化,即:润版液浓度发生微小变化,PH值应跟着改变,而“缓冲型”润版液浓度发生微小变化时,PH值可能无任何变化,导致润版液的浓度无法控制,因此“缓冲型”润版液不适合机器自动添加。

       “非缓冲型”润版液由于浓度发生细小变化,PH值变化较大,导致印刷难以控制。因此,市面上销售的基本上为“缓冲型”润版液。为减少印刷故障的发生,对“缓冲型”润版液需手工配置后加入水箱,并配备好相应的量杯,以控制准确的添加量。

九、 对两种润版液的测试

       由于自来水的导电率偏高,而纯净水的PH值偏低,导电率为0,因此本实验选择以3:1比例配制的水自来水的PH值为7.4,导电率为890us/cm ;纯净水的PH值5.6,导电率为0。 按纯净水与自来水3:1的比例配制后,水的PH值为7.02,导电率为270us/cm。

十、测试分析

        从测试图表可以看到,A、B两种润版液都是“缓冲型”润版液。不适合机器自动添加,应使用手工配置润版液浓度。A润版液PH值为:4.5-5.5时;浓度为: 4%-0.6%;导电率为:1500-400us/cm。B润版液PH值为:4.5-5.5时;浓度为: 5.2%-0.5%;导电率为:2500-500us/cm。两种润版液添加剂在相同的水质、相同的配比浓度下,导电率不同。润版液供应商建议配比比例要求:A润版液标准浓度为2%-2.5%,PH值为4.5-5.5;B润版液标准浓度为2%(软水)、3%(硬水),PH值为4.9-5.2。

       根据测试结果选择:A润版液配比浓度为2%, PH值为4.7,导电率为820us/cm。B润版液配比浓度为2%,PH值为4.85,导电率为1382us/cm。

      由于需要添加10%左右的异丙醇,在实际添加配比时,应以添加异丙醇后的总容积来计算润版液添加量,否则,将导致润版液浓度不够,PH值升高,影响润湿效果。通过生产中的实际使用验证,由自动添加改为手工添加,润版液浓度控制准确,润湿性能良好,并有效地减少了润版液带来的印刷故障。

十一、水箱的管理

        水箱温度的设定:冬天温度设定为10℃,夏天温度设定为8℃,温度过低将导致拔墨,温度过高易产生糊版。并经常检查冷却系统工作是否正常。水箱清洗周期:建议每周更换一次水,并清洗水箱。水箱过滤网的清洁与更换:建议每周清洁一次,每月进行更换。冷却装置空气过滤网的清洁:建议每周清洁一次,否则将影响冷却效果。

十二、酒精与润版液的选择

      有很多工厂在润版液中使用食用酒精或工业酒精,其成分为:乙醇,在印刷时水墨平衡较慢,添加量较大。建议使用异丙醇,印刷时水墨平衡快,添加量小,一般为:8%--12%,性能越好的润版液,异丙醇的添加量越小。

         在购买异丙醇时,尽可能从大的化工厂处购买,否则将导致异丙醇含量不足,影响润湿效果。目前市面上的润版液添加剂品牌繁多,价格各异,由于很多工厂为降低印刷成本,往往只考虑其单价,而不考虑其润湿性能,导致上水量大,印品质量差。润湿性能好的润版液,相对单价较高,但其添加量较小,总用量小,总成本并不一定比价格低的润版液添加剂高,如使用正确反而能降低成本。因此,建议在使用润版液添加剂时,尽可能购买品牌润版液,如:海德堡superdot fs-12 等,品牌润版液添加剂质量稳定、添加量小,异丙醇的添加量小,印刷时上水量小,油墨不易乳化,印刷质量稳定。

十三、水质硬度过高带来的后果

       Ca2+、Mg2+离子含量越高,水的硬度越高,在润版液中,Ca2+、Mg2+离子的浓度过高会导致油墨乳化,且在高速印刷过程中,由于温度原因会使润版液中的Mg(HCO3)2、Ca(HCO3)2分解,生成不溶于水的CaCO3、MgCO3。钙质附着在水辊上,易阻止上水,出现糊版故障,附着在墨辊上,将导致墨辊晶化,影响油墨的传输,导致墨辊脱墨。

十四、酒精及润版液使用不正确带来的后果

      润版液添加剂性能不好或添加量过大将导致油墨过度乳化,产生墨辊脱墨、油墨回传水箱、油墨聚积在上水辊、颜色平衡不良、油墨不干、印品无光泽等故障。酒精的质量不好或用量过大, 可能溶解油墨,导致油墨极度乳化,并产生上述故障。如果润版液添加剂与使用的油墨不匹配,也将导致上述故障的发生。

十五、胶印水量消耗与上水量的控制

        胶印润版液消耗主要为以下几个方面:

1.油墨的乳化消耗水量。油墨轻微乳化有助于迅速的水墨平衡,同时墨量越大需要越大的上水量进行抗衡。
2.纸面吸收消耗水量。由于各种纸张的纤维特性和平滑度、匀度、施胶度、含水量、伸缩率等各项指标都不相同,印刷时纸张的吸水量就不同。一般来说非涂布纸吸水量大于涂布纸。
3.向空间蒸发消耗水量。
4.挤压抛出水量。

      胶印决定用水量的条件

1.版面图文部分的面积及分布情况。印版版面上图文部分面积大,用水量大。
2.印刷墨层越厚,用水量越大,墨层薄,用水量小;
3.纸张纤维结构疏松,表面粗糙,纸张的吸水性能就强;铜版纸、卡片纸等结构密实,表面光滑,吸水性就小。
4.油墨抗水性能好,乳化值小,用水量就少。
5.胶印机运转速度越高,消耗的水量就越多,环境温度高、湿度低,空气流通舒畅的,消耗的水量大。
6.印版的质量越好,砂目处理越好,上水量越小。
7.胶印的印刷压力大,润版液消耗率就高。
8.橡皮布硬度越高,润版液消耗越大。

        基于以上原因,印刷时应根据不同的印件使用不同的上水量,当更换印版时,应先降低水量至印版糊版,并在套准较色的过程中,逐渐加大水量至印版不糊,以达到使用最小的水量进行印刷,避免水大墨大,从而控制印刷质量。
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