一、油墨乳化的概念:
印刷过程中,在一定条件下,水(分散相)以细小的液滴分散在油墨(连续相)中,或者油墨(分散相)以细小的整体分散在水中(连续相)便生成乳状液,这种乳状液的生成过程,称做油墨乳化。
● 乳状液中,把分散成液滴的相称为分散相,另一相称为连续相。
二、油墨乳化的原因:
油墨乳化是油墨和水在机械力的作用下,分散成细小的颗粒,按一定比例混溶成乳状液并保持相对稳定,以保证版面能够沾到足够的乳状油墨。油墨是由颜料固体颗粒分散在连接料中的一种稳定悬浮体,在胶体化学体系中属于憎液溶胶。而润版稀释液是加有电解质和阿拉伯树胶的液体,属于亲液溶液。这样水墨平衡实质上有憎液和亲液两个胶体体系的平衡。这种平衡体系有一个较复杂的过程,不仅存在两个体系的相斥过程,而且存在着两体系的分散相混溶的过程,在常温常压下,油墨和水不相混溶不是绝对,但在条件发生变化时,在相斥过程中又有相混溶的可能。
三、油墨乳化的乳状液生成条件:
(1)机械作用力:两个不相溶的液体要生成乳状液,依靠机械的作用力进行碾压、搅拌是必要的条件。印刷机输墨系统各墨辊的反向转动是良好的碾压、搅拌形式。当版面的水分与墨辊接触后,势必要有一部分水沾附在墨辊油墨的表面,在墨辊的相互传递和快速转动碾压下,水被研轧成细小的液滴强行分散在油墨中成乳状液。
(2)乳化剂的存在,两个不相混溶的液体,有乳化剂存在时,能显著地降低分散相的表面张力,并经过一定的机械碾压,同样能生成乳状液。
四、乳状液的类型:
常见的乳状液,一相是极性水溶液,用“W”字母表示;另一相是非极性有机溶液,大多为油,以“O”字母表示。这两种溶液互不相溶,不论是油或是水都可以作为分散相,也可以作为连续相。因此,乳化液可分为两种类型,即油包水和水包油两种乳状液。
(1)油分散在水中:油是分散相,水是连续相,简称为水包油型乳状液,用符号O/W表示。把水量小于26.4%的乳状液称为油包水型。
(2)水分散在油中:水是分散相,油是连续相,简称为油包水型乳状液,用符号W/O表示。把水量大于73.6%的乳状液称为水包油型。
五、油墨乳化的乳状液的特点:
(1)油墨乳化不可避免。在有水胶印中,润湿液和油墨同时存在,且不相混溶。印刷过程中,油墨和润湿液总是互相接触。油墨和润湿液存在四种滚压或挤压:
(2)油墨乳化不可缺少:胶印中,乳化后的油墨黏度略有下降,流动性改善,有利于油墨转移。胶印有水存在,除去一部分在空气中挥发,一部分进入纸张外,另外的水也要有去处。
如果没有乳化,多余的水会形成水滴附在印版油墨表面,造成局部不沾墨,使图文缺笔断划,或出现白斑;部分水滴逆墨辊而上,水越聚越多,在墨辊表面生成亲水层,造成墨辊脱墨。如果没有乳化,微小的墨滴也会存在于水辊上,越聚越多,墨滴逆水辊而上,使传水性能下降,并污染润湿液。如果没有乳化,传墨性能变差,影响印刷质量。
六、油墨乳化的利与弊:
众所周知,在胶印印刷的过程,油墨的乳化现象是不可避免地存在着。所谓有乳化是一种液体被分散到另一种与之不相溶液体中的现象,完全不乳化的油墨是没有的,但是绝对不乳化也是不行的,没有适度的乳化就不能实现胶印良好的油墨转移过程,但油墨过度的乳化给印刷带来的危害也是非常大的。印刷机在停机时,我们可看到墨辊的表面堆积着厚厚一层就如同网状的凹凸不平带毛刺的虚状油墨,这是我们用肉眼可以直接观察到的非常明显的油墨过度乳化现象。
(1)过度乳化会造成印品表面图文色相偏淡,颜色不鲜艳,印品无光泽,网点发虚变形严重,网点带毛刺,周围不光洁,印迹发虚,干燥缓慢,印品背面粘脏,塌印严重,造成大批印品墨色深浅浓淡前后不一致,带脏、花版、瞎版、文字笔划不清晰,印版不上墨等等。
(2)在一定的印刷速度和印刷压力下,调节润湿液的供给量,使乳化后的油墨所含润湿液的体积比例在15%~26%之间,形成油包水程度轻微的W/O型乳化油墨,以最少的供液量与印版上的油墨量相抗衡------水墨平衡。
(3)要想降低油墨过度乳化,必须充分了解什么物质容易引起油墨的过度乳化。
七、引起油墨乳化的因素:
(1)纸张性质引起油墨乳化的原因:
纸张如某些铜版纸的涂料和胶版纸的胶料中,含有干酪素和陶土之类的表面活性剂。这些表面活性剂具有水溶性,若与纸结合得不牢,在印刷过程中能被润版溶液润湿而被橡皮布沾取,然后传递到印版和水斗内。水斗润版稀释液中溶解了一定数量的表面活性剂。于是水斗中的润版液表面张力系数有所下降,这当然能增加润版液对印版的润湿性能,但是,将会同时降低油墨和水两相的界面张力,促使油墨乳化形成油包水或水包油的乳状液。版面水分越大,溶解涂料愈多,乳化现象越严重。
(2)阿拉伯树胶能引起油墨乳化的原因:
乳化剂阿拉伯树胶液在润版液中,其乳化作用不是依靠降低油墨和水两相界面的引力,而是在界面上形成约几微米厚的薄膜,形成乳状液。一般生成O/W水包油型乳状液,但也可以形成油包水W/O型乳状液。
(3)油墨的性质引起的油墨乳化的原因:
油墨本身的性质有三种产生油墨乳化的主要因素,即:油墨的酸值、油墨的粘度、颜料的性质。
① 油墨的酸值:油墨的酸值是表示连接料中游离脂肪酸的含量。油墨中的游离脂肪酸是颜料分散在连接料中,形成液固两相稳定悬浮体的一种表面活性剂。在油墨和水的液——液两相乳化中,游离脂肪酸也是一种典型的表面活性剂。乳化时,脂肪酸的亲水基朝向水,憎水基朝向油,因此能形成W/O油包水型的乳状液。
油墨的极性,常以连接料的酸值来衡量,油墨中游离脂肪酸含量越多,则油墨的极性越强,乳化也愈严重。同时酸值越高,更需要较浓的水斗润版稀释液,更会促进乳化。所以,油墨与水的分界面上的界面张力系数,常取决于它们的极性差。如果水斗中润版液的极性取一定值,而且水的极性比油大,那么,油墨的极性越大,则极性差越小,就越容易乳化。
② 油墨的粘度:连续介质的粘度对形成稳定乳状液起着重要作用。在印刷生产中,油墨的粘度是产生油墨乳化的主要因素,无论粘度过大或过小,都能产生不同的乳化。当然,油墨粘度增大,其内聚力也相应增大,从而提高抗水能力,所以,油墨中加0号调墨油(厚凡立水)能减少乳化现象。但是粘度过大,就要延缓印版分裂墨层表面流平的时间。在墨迹粗糙的表面上,也会增加水膜,促使过多的水在油墨中乳化。
油墨粘度过小,则流动性增大内聚力减弱,降低抗水能力,促使乳化加速。所以,在生产中不允许任意加入#b号调墨油来降低油墨的粘度而增加流动性。通常情况下,油墨粘度与乳化成反比关系,流动性与乳化成正比关系。
③ 颜料的性质。颜料属于固体粉末,有亲水性的,也有憎水性的,它形成乳化的原因取决于油和水对颜料的润湿性。实践证明,不同性质的颜料制成的油墨,其乳化值相差很大。例如:碳黑是良好的憎水性粉末,所以,黑墨的乳化值较小;以立索尔大红制备深红墨其乳化值也较小。但各种普通色淀颜料制备的油墨,由于它们的载体原料,往往是亲水性粉末如氢氧化铝、铝钡白等,坚牢色淀也有一定的亲水性。当这些油墨与水斗润版液接触时,一旦油墨的结构受到破坏,颜料颗粒就可能引起水包油型的乳化作用。所以,孔雀蓝、浅红、青莲、浅蓝等油墨乳化现象较黑、红墨来得大。另外,颜料的乳化程度不一,也可以从颜料的含水量和吸油量间接获知。
(4)冲淡剂和干燥剂能引起的油墨乳化的原因:
冲淡剂和干燥剂均为油墨的辅助材料,是帮助油墨改善和完善性能的。但它们均能对油墨引起乳化作用。
① 冲淡剂的乳化作用。常用的冲淡剂有白墨、白油、维力油、撤淡剂等。其中维力油的主要成份是氢氧铝(AL (OH))3、它是一种两性氢氧化物,吸湿性较强,与水有一定程度的离解,是一种乳化剂。白油的组分是由碳酸镁(MgCO3)、硬脂酸[CH3(CH2)16COOH]、调墨油和水混合而成的乳状液。这种由乳化剂所制备的冲淡剂,很易产生乳化。例如:深红墨印刷时乳化值较小,但加入上述的冲淡剂而配制成同色相的浅红墨,印数时乳化脱墨的现象就较严重。
② 催干剂的乳化作用。印刷用的油墨干燥剂,一般采用重金属钴、锰、铅的金属盐皂类,是一种典型的强力乳化剂,这种乳化剂的分子呈“V”形楔状。如其中含有的水溶性盐类物质,吸湿性较强,更易引起乳化。在乳化时,亲水基与水接触,亲油基朝外与油接触,在分散相液周围生成楔状薄膜,形成油包水型的稳定乳状液。加入适量的干燥剂,能加速油墨的干燥,但过量后则极易引起乳化,反而降低油墨的干燥速度。
(5)版面用水量能引起的油墨乳化的原因:
因为油墨乳化主要来自印版的润湿水。印版表面水膜,在机械力的作用下,易于分裂粘附在图文部分的剩余墨层和墨辊表面的如果二相界面上的界面张力系数在某种因素影响下有所降低,那么微小的水滴就容易分散渗入油墨,这样就增加了油墨乳化程度。所以,输水系统供水量越大,版面水膜越厚,使水和油墨的接触机会增加,乳化现象越严重。
(6)室内温度能引起油墨乳化的原因:
室内温度是油墨产生乳化的又一重要因素。一般说,随温度的变化能产生油墨乳化的原因有:
① 水的表面张力随温度的上升而降低,随温度的下降而增高。见下表:
② 油墨的酸值随温度的升高而增加;
③ 油墨的粘度,随温度的上升而变小,流动度变大;
④ 油墨粘度变小,抗水性下降。
(7)机器速度能引起油墨乳化的原因:
因为机器转速是机械力作用产生油墨乳化的主要动力。如果乳化值取一定值,则乳化程度随着机器速度的增加而加重,发生是正比例关系。
八、油墨乳化后其物理性质变化:
在印刷中,油墨一经乳化后,其物理性质相应要发生一定的变化,一般有下列几点:
(1)体积增加。由于水分分散在油墨中占去了空间位置,使油墨的体积比原来增大。
(2)颜色变淡,饱合度下降。水以细小的液滴分散在油墨中,减少了图文单位面积上颜料颗粒的个数,使油墨对可见光束的吸收产生减量反射,从而冲淡了油墨的色相,同时增加油墨的不透明度。
(3)粘度下降。水以细小的液滴填补和占领了油墨分子间空间位置,从而降低油墨的内摩擦力,内聚力大为下降。
(4)亲和力下降,减少了附着力。油墨对各亲油印刷面的墨迹的依次转移,其附着的牢固度取决于油墨对它们的吸附力。但是,由于水以细小的液滴填补和占领了油墨分子间的空隙,于是内摩擦力降低,界面的自由能减小,相应吸附力减小,甚至变亲油面为亲水面。
九、油墨乳化的严重后果:
油墨乳化后引起油墨本身一些物理和化学性质的改变,最终要反映到产品质量和工艺中去。其危害有下列几点:
(1)彩色平衡遭受破坏。彩色平衡是建立油墨三原色印刷还原的重要的理论依据。在印刷过程中,由于水以细小的液滴的分散,油墨灰度聚然增加,颜色的色相,饱和度、亮度遭受严重的破坏,三原色油墨重叠的结果,就不能实现中性平衡灰而出现色调偏移。再加上油墨本身的色调误差和含灰度等,中性灰的色调偏移更为严重。
(2)破坏网点彩色还原的准确性。
(3)网点面积变形。由于乳化墨着色力、饱和度等下降使色彩变淡,为符合原样要求,不得不增加网点重面积的载墨量来弥补。墨量的增加,势必造成实地密度值的增加,于是网点面积扩大,有时网点变形带毛刺不光滑,严重时网点合并糊版,层次混浊不清。
(4)产品墨色易忽大忽小不稳定,造成签字印样实地密度值的变化与印刷产品色彩误差,尤其各批量产品墨色不均匀。
(5)墨色暗淡无光泽。
(6)印迹墨层干燥速度减慢。
(7)印版图文受乳化润版液的侵蚀,产生花版或掉版。
(8)产生浮脏,糊版。
(9)加速金属串墨辊脱墨。
(10)产品背面严重沾脏。