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1、第四章油墨的传输和油墨转移Ink Transfer,1、油墨传递的基本概念2、供墨系统3、给墨行程、分配行程、转移行程4、油墨转移方程5、油墨转移方程的参数的含义、影响因素,？,第一节、油墨传递和转移的概述,墨量的多少,供墨系统的性能,1、供墨系统的重要性,传递的稳定性,传递的均匀性,传递的墨层厚度,印刷品质量,2、供墨系统的类型,供墨系统的类型,长墨路供墨系统,短墨路供墨系统,胶印油墨的传递,凸印油墨的传递,凹印油墨的传递（照相凹版）,柔印油墨的传递,Roland胶印机,3、长墨路供墨系统的结构,KBA胶印机,Heidelberg M600卷筒胶印机,4、短墨路供墨系统的结构,长墨路油墨行程
2、：（胶印、普通凸印）,A给墨行程B分配行程C转移行程,油墨转移:指油墨从印版或橡皮布向承印物表面的转移,输墨系统:由给墨、匀墨、着墨三个部分组成的机构或装置。,系统组成：主要由墨斗、墨斗辊、传墨辊组成,一、给墨行程,1、给墨行程的组成,给墨行程是指油墨从墨斗传输到匀墨辊的过程,第二节 油墨的传输,2、给墨行程的结构,墨斗辊,3、给墨行程的条件,性能良好的给墨装置,流变特性良好的油墨,3、给墨行程的条件,油墨的流变特性对给墨行程油墨传输的影响,过小：不易将一定厚度的油墨传输出来。,粘度,过大：“不下墨”。,4、给墨量的控制,给墨量一般由两个参数来控制：,A、刮墨片与墨斗辊之间的间隙d,B、油墨在
3、墨斗辊上接触的弧度,假定印刷品的墨层厚度为，有：；d,cd,其中：C为一常数，主要与给墨装置的结构形式、尺寸有关,5、给墨性能分析,印刷机上给墨量的多少基本通过调节d的大小来控制,对于d而言,5、给墨性能分析,对于d而言,先进的胶印机上一般整个给墨系统分成了32个墨区来分别控制每一个墨区的墨量,5、给墨性能分析,分墨区控制墨量,5、给墨性能分析,对于而言，有两个因素会影响其大小：,一个是油墨在墨斗中的高度,一个是刮墨片的倾斜角度,印品墨层厚度随油墨高度的下降而下降，从而导致印刷品的密度下降。,对于而言,5、给墨性能分析,墨斗容墨量对给墨量的影响,5、给墨性能分析,印刷过程中一般要尽量使维持稳定
4、,现代印刷机之自动加墨系统,5、给墨性能分析,对于油墨而言：,影响给墨量的因素主要是油墨的屈服值和油墨的触变性,高速印刷机的墨斗常配有自动搅拌装置，帮助油墨触变。经验表明：04.0102Pa,触变指数3.2，给墨顺畅。,屈服值,过大：大于墨斗辊旋转所产生的剪切应力，“不下墨”。,过小：失去塑性，油墨流泻。,触变性,过大：墨斗辊旋转所产生的剪切力不能使油墨粘度有足够的下降，,“不下墨”。,印刷时，应勤搅拌墨斗中的油墨。,6、轮转胶印机的给墨,与单张纸胶印机的区别：,没有了传墨辊,快速的墨斗辊取代了慢速的墨斗辊,连续的供墨,由刮墨片完成供墨的多少,供墨一般要求较多,卷筒纸胶印机的速度快达15m/s
5、，而单纸胶印机只有5m/s,卷筒纸胶印机纸张稍差，而单张纸胶印机纸张质量高,导致这种差别的原因：,1、油墨分配系统,组成：,串墨辊：起串墨作用，串动幅度0-40mm,匀墨辊,重 辊,着墨辊,串墨辊,匀墨辊：起匀墨作用,重 辊：增加墨辊之间的压力,着墨辊：主要承担向印版供墨 靠版辊,二、分配行程,1、油墨分配系统,油墨分配行程的作用,A、改善油墨的流动性,B、使油墨分配均匀,2、油墨分配系统的性能指标,分配行程的匀墨性能采用匀墨系数来表示，用Kc表示。,匀墨性能,Kc等于匀墨装置中所有匀墨辊的匀墨面积总和A匀与印版面积A版之比,N：墨辊的根数,Kc值越大，匀墨性能越好；一般要求Kc3为好。,L：
6、墨辊的长度；,Di：第i根辊的直径；,Ai：第i根墨辊的匀墨面积；,2、油墨分配系统的性能指标,分配行程的着墨性能采用着墨系数来表示，用Kd表示。,着墨性能,设:着墨装置中所有着墨辊的着墨面积总和为A着,印版面积为A版,则,Kd值越大，着墨性能越好；一般要求Kd1为好。,L：墨辊的长度；,Dj：第i根辊的直径；,Aj：第i根墨辊的着墨面积；,M：墨辊的根数,2、油墨分配系统的性能指标,分配行程的贮墨性能采用贮墨系数来表示，用Kg表示。,贮墨性能,Kg等于匀墨系数Kc与着墨系数Kd,Kg KcKd,Kg的值越高，表示全部墨辊贮存的墨量越多，给墨系统自动调节墨量的性能也越好，从而保证了印刷品墨色一
7、致。,3、油墨分配系统中胶辊的粘弹性,分配行程中的墨辊采用软硬交替排列的方式，以减轻墨辊之间的振动,导致了胶辊的粘弹性变形，形成了胶辊的内耗，使胶辊老化。,墨辊间的接触压力大,胶辊的温度升高,墨辊的直径增大,胶辊的温度升高,现在的印刷机上，墨辊数量较多，目的就是为了降低温度,供墨不稳,在所有的供墨辊中，串墨辊的温度升得最高，所以，串墨辊有冷却。,卷筒纸胶印机：一般3根着墨辊,卷筒胶印机的墨辊数量多于单张纸胶印机,目的：多储存墨量,100-0-0型,第一根着墨辊100%供墨，剩余两根起匀墨作用,80-10-10型,第一根着墨辊80%供墨，剩余两根仅供10%，并起匀墨作用,卷筒纸胶印机（新闻）有的
8、只有2根着墨辊,4、卷筒胶印机油墨的分配系统,1、油墨在墨辊间的流动机理,油墨在辊隙间汇合,油墨开始分裂，在墨层内部形成“空核”,“空核”逐渐长大形成“空洞”,“空洞”形成的同时，油墨也被拉成丝,最终油墨断裂，分成三部分,从机理上看：一部分油墨仍保留在上一根墨辊上；另一部分油墨则传递到下一墨辊上；还有一部分油墨则形成“墨雾”。,第三节 油墨在墨辊间的流动和分配,2、油墨在墨辊间的分配,A辊,B辊,设：有A、B两辊，在理想的辊压状态下：,则有：AB,AB1/2（AB）,注意：我们讨论的问题的前提是理想状态,即,油墨分裂率（条件：a+b=c+d),给墨辊,受墨辊,B,A,d,b,c,d,在适当的压
9、力下，墨辊间的油墨分裂处于稳定状态，任何墨辊间的油墨分裂率f=0.5;即分离在两个墨辊上的墨层厚度相同。c=d=(a+b)/2,2、油墨在墨辊间的分配,设：供给印品上的墨量为100a，印版残余墨量为0,76100a,61/2（75）,51/2（64）,41/2（52）,31/2（40100a）,21/2（31）,11/2（20）,0100a1/2（31）,2、油墨在墨辊间的分配,1050a,20100a,30150a,40200a,50300a,60400a,70500a,供墨系统从上到下，各墨辊上的墨量逐渐减少,7=0+500a,着墨率:把每根着墨辊向印版提供的墨量与所有着墨辊向印版提供的墨
10、量之比,称为着墨率,对四根着墨辊,A组43.3%,B组6.7%,从墨斗辊到着墨辊，墨量逐渐减少,印刷过程中要减少停机次数,3、油墨在分配行程中的问题,印机在工作状态下，即合压状态,从墨斗辊到着墨辊，墨量相同,印机在非工作状态下，即离压状态,3、油墨在分配行程中的问题,墨辊的排列方式不同，油墨的分配不同,3、油墨在分配行程中的问题,(a)传输系统,(b)传输系统,a、着墨辊的压力调整,着墨辊的问题,3、油墨在分配行程中的问题,着墨辊的问题,b、着墨辊与印版开槽的碰撞，引起墨辊的振动,3、油墨在分配行程中的问题,着墨辊的问题,c、容易引起鬼影故障,现象,3、油墨在分配行程中的问题,4、输墨装置工作
11、状态分析,若印版上的墨层厚度为，由印版转移到纸张上的墨层厚度是0，则油墨传输系数被定义为：,上式表明，输墨装置第i环节上的油墨层的平均厚度icp按上图(b)所示的直线规律变化。即印刷处于稳定状态时，输墨装置供给印版的墨量和转移到纸张上的墨量处于平衡，获得墨色均一的印张。,印刷中途改变供墨量或开始印刷时，此时输墨装置转移到纸张上的墨量，需要经过一段时间，才能达到新的平衡。假定在0内向纸张上转移了0的墨层，它在稳定状态下相当于在印张上形成了一个新的墨层厚度0，总的供墨量增加了l。在任意时间tx内，在输墨装置第根匀墨辊和串墨辊上，经过母线单位长度的单位体积的即时墨量Vx等于 在相应于印版滚筒旋转一周
12、(N1)的t过程中，其值等于所供给的油墨和转移到长度为D纸张上的油墨体积之差，即,N为印刷过渡持续的时间,为了克服这个缺点，印刷中途应尽量减少停印次数。此外，采用短墨路输墨装置，可以缩短停印后重新印刷，达到油墨转移稳定状态的时间,图3-15新式短墨路输墨系统,结论:(1)各辊间墨分裂是以一定分裂率出现.(2)墨层厚度依照墨辊传墨顺序,墨膜厚度出现递减.只有在印刷过程中存在这个梯度,非印刷状态辊 上墨量趋于平衡.(3)对于两根着墨辊的着墨辊系,第一组为向印版供 墨,第二组的功能就是将墨进一步碾匀,弥补缺陷.,第四节 油墨的附着,油墨在纸张或其它承印材料上的附着，主要依靠所谓“机械投锚效应”和分子
13、间的二次结合力 一、“机械投锚效应”与二次结合力 1、投锚效应:承印材料表面凹凸,空隙2、二次结合力：原子或离子间的相互作用力叫化学键，也叫一次结合力；分子间的相互作用力叫分子的二次结合力，二次结合力要比一次结合力弱。分子间的二次结合力包括色散力、诱导力和取向力,图3-16分子间的二次作用力,二、油墨在纸张上的附着,纸张的主要成分是纤维素、胶料、填料等,油墨在纸张上的附着，既靠分子间的二次结合力，也靠油墨在纸张上的机械投锚效应,纸张为高能表面能吸附低能的油墨,松香分子结构,甘油三酸酯结构式,三、油墨在金属箔和高聚物薄膜上的附着,金属是平滑度很高，油墨的附着只能靠分子间的二次结合力，没有机械投锚
14、效应。金属表面是高能表面，能较好附着油墨,聚合物薄膜材料，油墨的附着只能靠分子间的二次结合力。高聚物的表面是低能表面。油墨能否很好地附着，取决于高聚物表面的能量。,图3-17固体的临界表面张力,第五节 油墨转移过程的动力分析,一、油墨转移的力学模型hh0 x22Rdp/dx=p(d2u/dy2式中，p代表墨流中任一点的压力(单位Pa)，u表示该点沿x方向的速度(m/s)，是油墨的塑性粘度(单位P)。如果仅考虑p随x的变化规律，且认为u与x无关而仅为y的函数，则式可写成 墨流中的压力p、速度、剪切速率D的解析表示。将式逐次积分，得剪切速率D和速度u,油墨转移行程:主要是指从印版转移到承印物表面的
15、整个过程,图3-18油墨转移的力学模型,印版与压印滚筒接触面的压力分布,印版与纸张间隙墨流的速度分析,二、油墨粘度的变化,粘主要比在中心线处的小10%。,印版与纸张间隙墨流的粘度变化(1),印版与纸张间隙墨流的粘度变化(2),三、墨流的分裂和转移,极性连结料和非极性连结料，核发生的几率是不相同的，非极性的聚丁烯和颜料之间的界面张力小，空洞在纸张方向产生的几率多，墨膜分裂后，留在纸张上的油墨量就少,空洞由(1)(2)(3)(4)渐渐成长，至(4)时形成墨丝,印刷速度增加，空洞发生的数量随之增加，但由于空洞生长的时间变短，各个空洞的成长度变小，故在油墨转移层中，没有向版面方向(低粘度方向)充分成长
16、的机会，使油墨层在靠近纸张的方向分裂，以致油墨转移率下降。表面粗糙的纸张，连结料被过滤的油墨层增厚，空洞在此范围内发生的几率大为增加，所以自由墨量在靠近纸张的部位分裂，油墨转移主下降，因此在相同的印刷条件下(印刷压力、油墨种类、机器型号)，粗糙度大的新闻纸比平滑度高的铜版纸，印刷墨色浅淡,影响油墨转移的因素,一.承印材料与油墨转移二.印版与油墨转移三.机器结构与油墨转移四.印速与油墨转移五.印压与油墨转移六.流动性与油墨转移,1、油墨转移率与油墨转移系数,一、油墨转移过程中的墨量,油墨转移率是转移墨量 y 与印版墨量x的比值，用f 表示,fy/x100%,第六节 油墨转移方程,油墨转移方程：描
17、述油墨从印版或橡皮不向承印物表面所转移油墨量的关系方程式。,第六节 油墨转移方程,油墨转移方程：描述油墨从印版或橡皮不向承印物表面所转移油墨量的关系方程式。,1、油墨转移率与油墨转移系数,油墨转移率是转移墨量 y 与印版墨量x的比值，用f 表示,-印前印版上单位面积的油墨量,-印后承印物上单位面积的油墨量,一、油墨转移过程中的墨量,fy/x100%,转移率曲线,C,A,B,A-理论转移,B-塑料薄膜，金属箔,C-纸等吸收性材料,x,y/x,油墨转移系数是转移墨量y与印刷后印版剩余墨量xy的比值，用e表示,ey/(x-y)100%,x,y,A B,A:理想B:实际,2、油墨转移量的分析,在理想情
18、况下：f50%,即：y1/2x,实际情况,主要原因：没有考虑纸张油墨的印刷适性和印刷的条件,3、墨量的测定与印刷适性试验机,AIC 2-5型印刷适性试验机结构图,1、油墨转移方程的建立,二、WF油墨转移方程,油墨转移方程是美国人沃尔克和费茨科于1955年提出的,设：单位面积的纸面上与油墨接触的面积为F(x)，则0F(x)1,设：油墨接触的纸面的单位面积内获得的墨量为Y(x)单位面积的纸面上得到的转移墨量为y(x)，则 y(x)F(x)Y(x),机械投锚的油墨量,油墨二次分裂的墨量,1、油墨转移方程的建立,假定：填入纸张凹陷处的最大墨量值为b,但实际印刷过程中不可能获得b值墨量,假定：实际印刷中
19、填入纸张凹陷处的最大墨量b值与系数(x)有关则有：实际印刷中填入纸张凹陷处的墨量为：b(x),其中：(x)的范围为0，1,印版上剩余自由墨量为：xb(x),假定：自由墨量分裂的系数为f,则f是一个小于1的比例系数,二次分裂的墨量为：f x-b(x),1、油墨转移方程的建立,通过上面的分析，油墨转移方程为：,y(x)=F(x)b(x)fx-b(x),1、油墨转移方程的建立,确定F(x)，F(x)是x的函数,经验：F(x)对x的变化率与1-F(x)成正比，有：,1、油墨转移方程的建立,下面确定(x)，(x)是x的函数,经验：(x)对x的变化率与1-(x)成正比，同时(x)与b成反比，因此有：,2、
20、油墨转移方程中参数的含义,油墨转移方程中三个参数，分别为：b、f、k，其含义分别为：,b值：是指纸张表面凹陷处在印刷瞬间可能填入的极值墨量,影响因素：凹孔的几率、油墨的粘度、印刷的压力和速度,f值：是指自由墨量的分裂率,影响因素：油墨的流变特性,k值：是间接指印刷中油墨与纸张表面接触的平服程度，也指纸张的印刷平滑度,影响因素：纸张的平滑度、油墨的粘度、印刷的压力和速度,3、油墨转移方程中参数的赋值,假定：供给印版表面的墨量x足够大,近似为0,近似为0,y(x)=fxb(1f),f为线性方程的斜率,b也可计算出来,通过给定的x,y值，代入方程也可计算出k值,y(x)=b+f(x-b)=fx+b(
21、1-f),x,y,I,则：f=s,设斜率为s,截距为I,代入方程：,b=I/1-tg ftg,。,取对数：,三角形形心法,印版墨量x和转移墨量y,实测的印版墨量x和转移墨量y的数据如表所列。试依据表中所给数据，用线性油墨转移方程的方法，给参数b、f、k赋值。解：如果依据表中所给数据拟合出油墨转移曲线如图所示，则从中可以看出，在第8组x、y数据之后，y-x曲线很接近于一条直线了。以表中第10、11组x、y数据列直线方程，则有(y-4.30)/(x-9.05)=(5.70-4.30)/(12.25-9.05)即 y0.44x0.34直线的斜率为tg0.44，2348，截距I0.34。代入前二式得
22、f0.44如果以所得的b、f数据和表中的前3组x、y数据代入式，可算得k1、k2、k3三个数据，取k1、k2、k3的平均值表示参数k k=(k1+k2+k3)/3=(1.55+1.83+1.72)/3=1.70(m2/g),油墨转移量曲线,参数b、f、k赋值的数值方法见书68-71（略）,1、油墨转移方程的修正的原因,三、WF油墨转移方程的修正,y(x)=F(x)b(x)fx-b(x),WF油墨转移方程主要存在的问题在于：,对F(x)和(x)变化的规律的假设所包含的因素较少,对F(x)和(x)变化的规律的假设比较简单,y(x)F(x)Y(x),2、油墨转移方程中对F(x)的指数修正,F(x)对
23、x的变化率不仅与1-F(x)成正比,F(x)对x的变化率还应与印版的供墨量x成正比,式中：a为比例常数,2、油墨转移方程中对F(x)的指数修正,式中：参数a表示单位重量油墨覆盖纸张面积的能力不仅与纸张的平滑度有关，而且还与纸张对油墨的吸 收性有关,2、油墨转移方程中对F(x)的指数修正,参数a的测定：,方法一：a为覆盖1m2纸面所需最低油墨重量的倒数,方法二：采用经验公式进行计算,a 在 0.2-1 之间,a=(Vmax+1)/(VmaxXmax),对应于Vmax值的印版上的墨量油墨转移系数曲线的最大值,（1）概率分布方程,1,2,3,1.铜版纸,2.胶版纸,3.新闻纸,0,0.01,lgx,
24、0.1,1.0,F(s),3、对F(x)的概率分布修正法,对数概率坐标系中的F-x关系曲线,由概率论可知：F=0.5时所对应的lgx值为数学期望u F=0.8413时对应lgx的数学期望加均方差则：,将F关于lgx的函数式变为关于x的函数值，则：,在直角坐标系中：F(x)所表示的曲线,故由此得到接触面积比为对数正态分布所确定的油墨转移方程为：,F 平滑的纸张 1 粗糙的纸张,其中:.b.f四个参数.而可在对数坐标系中F(lgx)的曲线中确定,b.f的赋值就容易了.,（2）油墨覆盖阻力：,F与x的变化规律与纸面的未接触墨的空白部分成正比。,积分：,F(x),x,x的概率密度,将F(x)对x求导，
25、得随机变量x的概率密度为：,知.,可求a,以前的K是根据假设求得的,计算复杂,误差大.故该方程具有实际意义,精度高.,一种胶版纸的x与F实测数据,直角坐标系中的F(x)-x曲线,试依据表提供的x和F的数据，图给出的F-x曲线，求方程的参数、和。解：图给出的对数概率坐标系中的F-x拟合曲线是一条直线；找出该直线上与F（x）0.5对应的X1.42，与F(x)0.8134对应的x2.78，将x、x代入(4-39)式和(4-40)式，算出和，再将、值代入(4-41)式，计算。=lgx=lg1.42=0.152=lg(x/x)=lg(2.78/1.42)=0.292=e/lge+(1/2)(/lge)2
26、=1.96(m),油墨转移方程,解释,实际生产中的因素对油墨转移率的影响,主要表现在下几个方面：,承印材料对油墨转移率的影响,印刷压力对油墨转移率的影响,印刷速度对油墨转移率的影响,印版类型对油墨转移率的影响,印刷机的类型对油墨转移率的影响,印版的图文结构对油墨转移率的影响,环境的温湿度对油墨转移率的影响,四、WF油墨转移方程的应用,1、承印材料的影响,当x时，f 迅速上升到最大值。当f达到最大值时，x，油墨铺展，f 迅速下降。,铜版纸（平滑类）,k大，当x时，F（x）迅速上升而趋于1，b小，当x时，b（x）迅速上升而达到b。,1、承印材料的影响,新闻纸（粗糙类）,k小，当x时，F（x）缓慢上
27、升而趋于1，b大，当x时，b（x）缓慢上升。,当x时，f 缓慢上升到最大值，但 b(x)未达到 b，即y未达到最大值。,当 f 达到最大值时，x，b（x），y 缓慢，f 缓慢下降。,塑料、金属箔（光滑、无吸收性的承印材料类）,b0，f 0.5,f 迅速上升到50%,不同的承印材料，最佳供墨量（f 最大时）不同,1、承印材料的影响,2、印版的影响,当 x 较大时，对f几乎无影响 原因：这时，墨膜表层受分子间的作用力的影响很小。,当 x 较小时，f金属版 f树脂版 原因：分子间的作用力的影响。,2、印版的影响,图文形式 f实地 f线条 f网点 原因：油墨铺展的影响,3、印刷压力的影响,当 x 较大
28、时，P 对 f 几乎无影响。原因：这时，b（x）b，F（x）1,当 x 较小时，P，f 原因：P，b（x），F（x）,不同印刷压力下的油墨转移率曲线,4、印刷速度的影响,V，f 原因：接触时间对b（x）、F（x）的影响 f平压平 f圆压平 f圆压圆,油墨转移率f与印刷速度的关系曲线,二.转移方程的应用,1.计算油墨的转移系数,2.计算油墨的转移率,第七节考虑纸面形状的油墨转方程,建立WF油墨转移方程的数学模型中，没有考虑纸张表面的形状。这导致该方程应用上有局限性 y1=y凸+y凹=a(x-x)+f1(1-a)(x-x)=(a+f1-af1)(x-x)(a),纸面形状和凹坑形状的数学模型,图油墨
29、转移中的墨量分配(a)印版墨量较小的情形(b)印版墨量较大的情形,印版墨量x较小时，纸面凹坑未填满油墨。设印版墨量x中有一部分墨量x附着在印版上不能进行转移，则印版与纸面间的自由墨量为x-x。x-x中有一部分墨量y1在压印过程中转移到纸面上。y1是印版墨量较小条件下的转移墨量，它由两部分组成：一部分墨量y凸是渗入凸台毛细管中固着的；另一部分墨量y凹是填入凹坑存留的，得,当油墨恰好填纸纸面凹坑时，油墨转移率达到最大值fm，与之相应的印版墨量为xm，因此，(4-42)式在xxfm条件下成立，(4-43)式在xxfm条件下成立。上述二式是考虑了纸面形状影响的油墨转移方程。,凹版印刷中的x较大，可用极平滑、吸收性极低的承印材料，通过实验测得，平版或凸版印刷中的x较小，忽略不计，则(4-42)和(4-43)式简化为：,油墨转移方程的研究，至少有三个方面的意义：第一，形成了一个从建立数学模型到赋值求解的油墨转移数量分析的方法。第二，相当准确地给出了转移墨量与印版墨量之间的数量关系。第三，方程参数的赋值与分析，将油墨转移的关系与纸张油墨的印刷适性联系起来，使油墨转移方程更具有实用价值。,
