柔性凸版和平版印刷油墨的适性探讨

    【集萃网观察】我们在研究印刷适性时，有许多方面需从油墨的性质来研究，亦即研究油墨的印刷适性。因我国印刷工业与油墨工业分属不同部门管理，故关系比较疏远，油墨工作者很少与印刷工作者对油墨的性质作详细的说明，致使很多印刷适性问题不能很好地作深入研究。现简单介绍一下油墨的组成结构，进而讨论油墨的各项性质与印刷的关系。以供大家研究某些印刷适性，内容不能详尽请原谅。

　　一、油墨的组成结构

　　将颜料（着色料）、填充料、连结料和辅助剂经过混和、研磨，使颜料、填充料和辅助剂均匀细致的分布在连结料中，成为一种胶体分散体系，外观是均匀细腻的流体或膏状体，这就是油墨。

　　由于印刷工艺的不同，就要求油墨有不同的性质。如凹版油墨很稀薄，粘性也很小，否则就不能填入版子凹处。也不能被刮刀刮干净，印报墨大多供凸版轮转印报机使用，印速快达10000印/时以上，所用纸张是吸收性较好的新闻纸，故印报墨仅比凹版墨厚些粘性，而渗透干燥性很好。否则就不适应高速印刷和迅速干燥的要求。印书的凸版轮转机较慢，所用纸张较坚实，吸收性较差。故印书墨比报墨更厚些粘些，渗透干燥性稍慢一些，甚至有的具有一部分氧化集合结膜干燥的性质。使书刊的字迹可以印得更清晰，干后不易擦掉。彩色凸版印刷多用于印刷商标、包装等印件，印速更慢些，所用纸张则从凸版纸、胶版纸、铜版纸到玻璃粉面涂层纸各色均有。要求印刷品色彩鲜明，图文清晰，固一般凸版墨、或称彩色铅印墨、另件墨（包括铜锌版墨），比较印书墨要厚得多也粘得多，否则网点印不清晰。因为印速更慢，且纸张吸收性差，固需氧化聚合结膜干燥。另外，也要色彩鲜艳，并有一定的光泽。至于印铜版纸、涂层纸等印件则一般均采用颜色浓度更高的胶版墨，甚至亮光快固着胶版墨，以求色彩鲜艳并且光泽优良。胶版印刷因利用油水互斥原理进行印刷，故胶版墨必须有一定的耐水性，不应在印机上严重乳化和在药水中渗色。因为胶印印速现在比凸印快，且经过橡皮转印，要求油墨的粘性不能太高，故其稠厚程度较彩色铅墨小，粘性也小。所用纸均为胶版纸、铜版纸，故亦为氧化聚合结膜干燥。有的要求背面不沾脏，故需用快固着油墨。要求光泽优良，则更需用亮光快固着墨。

　　油墨的性质实际上决定于其组成成分，如油墨的颜色、着色力、耐光性、耐酸、耐碱、耐皂、耐热、耐各类溶剂和耐水性，主要决定于颜料。油墨的干燥性、快固着性、光泽性、耐摩擦性、耐挠曲性等性质主要决定于连结料。油墨的粘度、粘性、流动度等性质在很大程度上与连结料有关，但也与所用颜料和填充料的性质及用量有关。所以油墨工作者在设计之前应先了解印刷工艺和承印物的性质，才能设计和制造出符合要求的油墨来。而印刷工作者也应对油墨的性质有一定程度的了解，才能合理地使用油墨。

　　二、油墨的各种性质与印刷的关系

　　1.颜色着色力和透明度

　　油墨的颜色，尤其是三原色油墨的颜色，在印刷上常以密度、色差、灰度和实际色效率来衡量，一般是在印刷品或打样的实地或色标部分用彩色密度计来测量和计算而得。但从油墨质量上来进行测量， 则必须按国际标准的方法，取一定量的油墨， 用IGT适性试验机在规定的铜版纸上以一定的压力和印刷面积印成色块，然后用彩色密度计进行测量和计算。否则这些有效数据就不具有标准性和对比性。

　　对三原色油墨来说，其颜色密度均应在一定范围内，通常为黄1.00 士 0.05、品红1.45 士0.05 、青1.55 士O.05。但因原稿色调的不同要求，亦可略有不同。当三原色的密度在上述范围内，一般是可以达到灰色平衡的，而由此计算所得的色差、灰度和实际色效率，也是较具有实际意义的。世界上符合三原色理想的标准色墨是不存在的。但色差应越小越好，越有利于灰色平衡和原稿色彩的再现。灰度小也即亮度高，当原稿的色彩十分鲜艳，灰度大的三原色就不能使鲜艳的原稿色彩再现。至于图画或某些色调本身比较灰暗的原稿，在印刷时就不一定要求三原色墨的灰度小，有时反而要加大灰度或加印底色或专色了。实际色效率是指主色调的纯度，色效率越高则与其他两种三原色油墨配合成纯色的范围越大。一般而论，色偏小灰度也小的油墨其实际色效率就较大。衡量三原色油墨的颜色质量，一般应是色偏小、灰度小，实际色效率大的为好。

　　油墨的着色力亦即通常所说的颜色浓度，着色力大的油墨，较小的用墨量就可使印件达到一定的彩色密度，着色力小的油墨就需用墨量较大，这给印刷过程中带来不利，如网点扩大、糊版甚至起脏。但应注意，着色力大的油墨灰度也较大，影响色彩的鲜明度。故三原色油墨的着色力应三者相当， 当其中某一色的着色力过大或过小就会影响灰色平衡和色彩还原。

　　油墨的透明度亦相当重要，三原色油墨的透明度必需在90%以上，才能更好地表现中间色和变色。如过去黄色的透明度不好，在85% 左右，当时一般印刷色序多为黄、品、青、黑。黄墨打底，不透明也不好，故不发生问题。近来多为黑、青、品、黄，黄墨最后印，当透明度不够， 黄版又较重，墨层较厚就会使整个画面都蒙上一层淡淡的色。

　　在包装印刷上常采用底色来烘托和突出主题，通常是淡红、妃色、桔红、桔黄、淡黄、淡蓝、湖蓝、草绿、淡绿、茶色、褐色、米色、雪青、淡灰等色，这对油墨的颜色性质有了解才能得心应手地获得所需要的色泽。下列几点是应加注意的。

　　①油墨的拼色是减色效应，拼混的颜色愈多就愈灰暗，所以首先应尽量少用颜色，一律先用二种颜色来调，调到相当接近后，再加第三色来作微量调节 ， 以达到所需要的色彩。因底色常是淡色，最后加冲洗墨来调淡，可先作少量的冲洗，认为达到要求再放大，以免一下子调拼量太大而浪费，尤其是冲淡后仍有一定差距，常需再加调拼，一下子调拼量太多就愈拼愈多，更多的超过需要量了。油墨厂供应的彩色墨除三原色墨外还有许多中间色和变色，调墨时可视需要采取二种接近色调来拼混，以达到色调比较鲜明不致太灰暗的要求。下面有个色环图，排列了各色油墨的名称，二种比较接近的颜色所拼混的色调比较鲜明，相距较远的就变灰暗。如欲拼混鲜嫩的草绿色，可采用柠檬黄（淡黄） 与绿色，当用中黄和中蓝则拼混成的翠绿色就很灰暗。

　　②冲淡色时用透明冲淡墨的墨色看去比较暗，但印到白纸上并不暗。用白墨冲淡则墨色看上去较明亮，但带粉色。要求淡色不带粉色而又较明亮，有的人常在用大量透明冲淡墨时也加入少量白墨，虽在色调上达到较明亮的要求，但白墨有使耐光性不好的油墨更易于退色的缺点，须加注意。故白度较好的纸张印淡底色时最好不要加白墨， 至于白度不好的纸张则另作别论。

　　③调肉色也有人常采用金红墨冲淡，色调虽好，但金红冲淡后极易退色，故并不适当。桃红墨冲淡后也极易退色。用05-06大红或05-06深红冲淡虽色调稍暗些，退色情况就要好得多。认为黄色调不够时可稍加桔黄墨，这墨耐光性也较好，不易退色。调淡蓝湖蓝应该用天蓝墨冲淡，不要用中蓝或深蓝，因为其易于退色。绿墨和青莲墨有耐光性好和耐光不十分好的两种，冲淡色时也要采用耐光好的，否则极易退色。现在的黄墨耐光性都比天蓝墨和绿墨差，所以调绿色时应考虑将来黄色会先退色，需要陈列橱窗的包装印刷品就要加以注意。

　　④包装印刷有时采用铝箔纸或薄铁皮，这在底色或图案印刷时常需考虑油墨的透明度，不透明黄墨和透明黄墨印在铝箔或铁皮上的效果完全不同。很多糖果包装的铝箔纸或铁皮盒，先印上一层透明黄墨，就能使金属光泽透过黄墨层反射出来成为黄金色。透明度不高的黄墨就效果极差，用透明度很高的桃红或洋红墨、天蓝墨、绿墨印底色，使铝箔纸或铁皮盒能呈现出十分美丽鲜明和光亮的色彩。有时则用白墨打底，那是完全要求遮盖了铝箔纸或铁皮的金属光泽，然后就像在白纸上印图案一样印刷。

　　2.细度

　　油墨的细度用刮板细度计来测定，是表示油墨中最大的固体颗粒的直径为多大。一般凸版墨的细度是20微米以下， 胶版墨则是15微米以下。这数据实际上是固体表面包裹了厚厚一层油的颗粒的直径，真正固体的直径只有一半大小，即凸版基是10微米以下，胶版墨是7.5微米以下。这所谓最大颗粒占油墨总固体颗粒的颗粒数实际上是极少数，极大多数油墨的颗粒要小得多。即使以15微米来算，印刷品网点的面积与油墨颗粒面积相比较还是一个网点可以容纳许多个油墨颗粒，详见表1，表中所列250线1成点的面积也比15微米的油墨颗粒面积大6倍，4成点则大23倍，何况极大多数的油墨颗粒要比15微米小很多，所以合格出厂的油墨一般是不会因细度问题而影响印刷质量的。

　　曾因印刷厂反映油墨细度不好而影响印刷品质量的问题作现场调查，除极少量是油墨因储存日久颗粒凝聚而变粗，或贮藏及使用不当，油墨表面结皮入其中外，大多数是纸张脱粉掉毛混入油墨中而引起油墨变粗。

　　3.油墨的流变性

　　胶印或凸印油墨，均是粘、厚的膏状体，物理上称为塑性流体，它不像理想流体（水）那样加以外力就会变形或流动，必须将外力加到一定程度才开始变形或流动。如图二所示，初加外力时，并不能使油墨产生流变，加作用力到A点时才开始的流变。这时的流动变形，是近乎固体运动的一种态势，称为塞流动。即图中曲线AC‘一段所表示作用力与流变的关系。当作用力增大到C‘以后，油墨的流变就与理想流体一样呈层流流动，流变曲线呈直线。使油墨开始流变的作用力A，称为最小屈服值，使油墨开始作层流流动的力C，称为最大屈服值。将C‘点以上的直线延长与作用力轴变于B点，B点的作用力称为理想屈服值。初步了解油墨的塑性流体的流变性质，就可对照印刷工艺对油墨的印刷适应性要求来作研究。

　　①粘度、屈服值和触变性及其测定

　　凸版和胶版油墨是粘、厚的塑性流体，要测定其在流动时内部所产生的阻力，即所谓粘度时，首先要克服相当于最小屈服值的内部应力，所以福特杯（涂料杯）或落球法粘度计是不适用的。一般周旋转式粘度计、落棒粘度计或平行板粘度计来测定粘度和屈服值，或描绘出流变曲线来研究其流变位以及触变性。

　　●旋转粘度计

　　常用的有勃鲁克菲尔特粘度计和爱米拉粘度计，后者为国内所多用。其结构和原理是油墨置放在一只可以保温的小圆筒中，在油墨中插入一个转子，转子转动时，受油墨的粘度作用而使连结转子的弹簧偏转，牵动指针，可直接读出粘度。变更圆筒和转子以及借变速箱变更转速，可测得从0～1.000.000 厘泊的各种油墨的粘度。勃鲁克菲尔特粘度计的结构原理与爱米拉粘度计基本相同，但可以逐级变化很多速度，从最低速逐级变化到选定的一个最高速来测定凸版和胶版油墨的一系列的切变速率和切应力的数据对，会描绘成一条向上弯曲的曲线。再从最高速逐级降低到最低速来测定一系列的切变速率和切应力的数据对，则会成为一条直线。如图三所示。两条线中间所包围的面积大小，即表示触交性的大小。实际上，这是油墨中颜料颗粒在静止中相互吸引而絮凝，故呈粘厚凝聚状态。当受到机械搅拌力后，破坏了这絮凝力，就交得稀薄而易于流动的状态。但静止一段时间后，又会再絮凝，这就是触交性。

　　●落棒粘度计（拉雷粘度计）

　　主要结构是装在垂直支架上的一个水平短圆筒，中空直通，在空筒中插入一条长圆棒，圆棒与圆筒中有一定的间隙，将油墨加一定量于间隙中，使圆棒与圆筒中间充满油墨，在圆棒上加以不同重量的砝码。测定圆棒自由下落10厘米所需的时间。因圆棒下落时受到薄层油墨粘度的阻力，又因圆棒上承受的重量不同，所需不同时间就表示了油墨的切变速率，可以据此而描绘出油墨的流变曲线并计算出理论屈服值和塑性粘度。

　　●平行板粘度计

　　在水平置放的二块平板之间，置放一定量的油墨，上板有规定的重量，可以在固定的高度上水平地自由落下而压在油墨上，供油墨呈圆形地在两平行板中间扩展。油墨扩展的直径随时间的增加而变大，在10秒 、60秒 、100秒……30分等不同时间记录油墨扩展的直径，可以计算出油墨流变曲线的斜率、截距和屈服值。

　　②粘性及其测定

　　油墨在印刷机的墨辊上运转时，被相对方向转动的墨辊所撕开 ， 这时所产生的阻力 ， 称为油墨的粘性，这是油墨的内聚力与附着力相互平衡后综合性的力的表现。与上述油墨的粘度不同，也没有绝对单位。粘性指标用油墨表（油墨粘性仪）测定，它的主要结构是三个墨辊与相连的重锤及平衡抒，在一定温度下一定量的油墨在三个墨辊间运转时，墨层被撕开的阻力就传到平衡杆上，用砝码打到平衡就可获得粘性的读数。用粘性来研究油墨在印刷机上的传递比之粘度更具实用意义，故已为世界上油墨和印刷工业所重视。

　　③流动度及其测定

　　0.1毫升油墨，在25℃温度下，在二片直径约为70毫米的圆玻璃片中承受总重量250克的压力，经过15分钟后，油墨被压扁而扩展成圆形的直径毫米数。这是油墨的厚薄、软硬粘度和屈服值的综合性表现。

　　④油墨的各种流变性与印刷适应性的关系

　　因为凸版和胶版油墨是一个塑性流体，具有较复杂的流变性，各种印刷机的结构和性能不同则对油墨有各种不同的要求，故上述各种油墨的流变性与印刷适性的关系也是相互关连而且十分复杂，这里只能粗略地作些介绍。

　　粘度对凸版和胶版油墨来说不像柔性凸版墨和凹版墨那样十分明显和严格的与印刷有关，但有一个通用的规律，即印刷速度慢，可以用粘度较高的油墨;印刷速度快，则所用油墨的粘度较低。如轮转印报墨比印书墨粘度要小得多。高速四色胶印机所用的胶印墨要比一般印速的单色或双色胶印机所用的胶印墨粘度小。但油墨的粘度随温度的升高而变小。高速胶印机在开印后由于墨辊转速快，升温高，油墨的粘度会逐渐变小，所以粘度稍高一些也没关系，承印物对油墨的粘度要求也有关系，光滑坚实的纸张可以用较高粘度的油墨，结构疏松的纸张就应用粘度较小的油墨，否则就容易掉粉、脱毛。

　　粘性和粘度有相关性，即一般情况下粘度大的油墨粘性也较大。但亦有不相关的时候，所以有些油墨粘度差不多但粘性都不同，有些油墨粘性相似而粘度相差较多。在这种情况下，应以粘性为主来选用油墨。如彩色胶印墨其粘性在5-9范国内是比较适用的，彩色版印墨粘性的适用范围是5-11，轮转胶印墨因为印速快得多，适用的粘性范围是3-6。油墨的粘性与印速关系很大，印速快墨层的分离速度也快，油墨所表现的粘性也较大，这就是轮转胶印墨粘性特别低的主要原因。粘性对传墨匀墨的关系较大，在适用范围内粘性较大的油墨传墨较好，最后印到纸上的墨层也较厚实，网点看去较实。但粘性过大则在墨辊上打不匀甚至堆墨辊堆版或堆橡皮，这时印件的网点也发毛和不实。当粘性过小，则传墨较差，最后印到纸上的墨层较薄，且易于网点扩大。油墨的粘性与纸张有很大关系，如同样粘性的油墨在胶印机上印刷， 比较坚实的进口铜版纸可以印得很好，改用国产较差的铜版纸就会掉粉掉毛甚至剥皮，这是纸张不能承受墨层在橡皮与纸张间分离时所产生的粘性之故。粘性和温度有关，温度高则粘性降低，胶印机在印刷中途停顿后再开会发生纸张掉毛剥皮现象，就是因为停顿了一段时间，车子冷了，油墨的粘性增大了。先印一些较好纸张的废纸，车子开一段时间后又会正常。在四色或更多色胶印机上，四色墨的相互间的粘性关系也很重要。一般而论，后一色墨的粘性不能大于前一色，否则会把印件上的前一色墨拉下来。

　　屈服值和流动度与油墨的“身骨”有关，所谓有“身骨”的油墨往往是屈服值较大，屈服值大的油墨表面看去墨身较硬，而在墨辊上运转时拉丝较短，测量流动度则较小。在适当范围内屈服值较大流动度较小的油墨在凸印或胶印机上印刷适应性较好，由于拉丝短，飞墨现象少，墨身较硬流动度较小，印件上的网点较厚实。当过大而超出范围，则传墨不良，在墨辊上打不匀，有时会在墨斗中不下墨。

　　触变性过大的油墨，由于颜料颗粒的絮凝性，能在静止一段较短的时间由于絮凝而使油墨不能流动，这往往是凸印和胶印机墨斗中不下墨，致使印件越来越淡的主要原因。但触变性大的墨，所印的网点则比较厚实，所以也不是越小越好。至于大或小在什么范围较合适，则一般油墨工业均未有数据公布。

　　4.油墨的固着性和干燥性

　　树脂油墨印到纸上后，低粘度的溶剂和干性植物油能迅速渗透入纸张表面的孔隙中，使合成树脂和干性植物油包裹着的颜料留在纸张表面而凝固，这种状态称为干固。这时印件少量叠置压力不大就不会背面粘色，但压力过大还是会粘脏。固着状态的墨层进一步氧化聚合而结成坚固的薄膜，这才是真正的干燥。一般树脂油墨有固着和完全干燥二个阶段，能迅速固着的称为快固着油墨。固着性实际上是以秒计，但因试验方法和仪器的关系，目前是以分计值。干燥性与印件完全干燥的时间相当，以小时计。

　　快固着油墨在涂层纸或铜版纸上的效果显著，因为涂层表面的孔隙十分细小而多。可以在极短时间内吸入适量的溶剂而呈固着状态。一般胶版纸表面的孔隙粗大而少，短时间内不能吸入一定量的溶剂而使油墨固着，故效果不佳。油墨的固着状态，不是真正的干燥，故只能印件少量叠置且不能用手搬动，因为叠置过多压力大，或用手搬动而局部受压过大，仅为固着状态的墨层仍会被破坏而使背面粘色。印在纸上的油墨，不论固着与否，由于空气中的氧使干性植物油的不饱和双键起作用，先是氧气，继而聚合，逐渐分子量增高最后成为坚固的膜层，这才是真正的干燥。故油墨干燥的条件 ，一是需要空气中的氧，二是引起或促进氧化聚合作用的热量或化学促进剂，即干燥油。

　　三、影响氧化聚合油墨干燥的各因素

　　氧化聚合的机理较为复杂，限于篇幅不能详述，就印刷工艺及印刷质量上有关各点讨论如下：

　　1. 干燥剂的作用和使用注意点

　　一般用于油墨的干燥剂是铅、钴、锰等金属的盐类，其作用是缩短氧化聚合的诱导期，加速氧和干性油的结合，加速氧化和聚合作用。铅盐促进氧化聚合的作用较慢，墨层的底和面几乎同时干燥。钴盐作为氧的负载体，促进干性油氧化的作用最快，以铁印墨为例，铁皮上的墨层常常很快就表面结成皮膜而内部则未变硬，一般而论，其促进干燥的效率要比铅盐大五、六倍。锰盐的作用和效率则介乎二者之间。市场上的红燥油是铼酸钴和松脂酸钴为主的红棕色聚状流体。白燥油则是含有铅、钴、锰三种盐类的白色糊状物。一般而论红燥油的催干作用比白燥油快数倍，但表面干燥快而内部干燥慢。白燥油虽然效率较低，但底面干燥时间较为接近。红燥油的用量约为油墨重量的1%-3%，白燥油的用量约为3%-15%，加入燥油过多，一则干燥速度并不增加等于浪费;二则燥油是极性物质，易于导致油墨乳化，在胶印上易发生糊版的弊病。

　　2. 湿度对干燥的影响

　　空气中的水蒸气会吸附在纸张表面和油墨层上，阻止氧和油墨的接触，使油墨的氧化聚合作用受到阻滞，使干燥变慢。相对湿度85%与65%时相比，印件墨层的干燥速度会相差一倍，当霉雨天气，湿度高达95%以上，则会差2～3倍。

　　3. 温度的影响

　　热量是引发和促进氧化聚合作用的条件之一，而干性油的氧化聚合作用本身也是放热反应。故气温高低对油墨干燥的影响很大，在气温25℃时与15℃时相比，干燥速度可以快一倍。

　　4. 胶印润湿液的影响

　　水分能延迟油墨的干燥，而润湿液中的酸性物质能与干燥剂中的金属盐类相作用而降低其催干作用，故润湿液的PH值在5.5以上影响还不大，当降到4.5以下则会使干燥时间增加一倍，当PH值在3.5以下，加上水量较大油墨乳化较严重，会造成油墨很长时间不干的现象。

　　5. 干燥性与纸张的关系

　　纸张的表面结构与油墨的固着有关，与结膜干燥关系也很大。吸收性太大的纸张会把油墨中的干性油和合成树脂也大量吸入内部。使油墨表面没有足够的干性油和树脂，不能结成坚固的膜层。因而较重的摸触或摩擦就会擦掉，印刷上称为粉化。由于制造工艺的不同，纸张亦有不同的PH值，碱性者有利于油墨的干燥，酸性的就不利于油墨的干燥。

　　6. 印刷工艺与油墨干燥的关系

　　包装印刷上常先印专色打底以烘托主题图案，为了达到底色鲜艳光亮的目的，经常墨层印得很厚或印二次，燥油也加得较多。由于墨层完全遮盖了纸张，且干燥过快，常使墨层表面成为十分光滑的膜层，好像玻璃一样，致使第二色印不上，即使印上也附着不牢，这种现象称为墨膜晶化或玻璃化。墨膜既已晶化，要印上第二色，从原理上讲有两个办法：一是增强第二色墨的附着力，一是破坏已晶化的墨膜。醇酸树脂、环氧树脂和聚酰胺树脂是附着力较大的材抖，加入油墨中可以增强其附着力，但这些树脂都与油墨的混溶性不好，不能多加，同时加多了也冲淡油墨的颜色，所以附着力仍不够大效果并不好。在油墨中加入有机溶剂以溶解被晶化的墨膜，这是印刷工作者试用过的办法，但晶化的墨层已成为立体网状结构，光滑膜层不易被溶解，所以效果也不好。有的在墨中加碱或肥皂来增强极性，使其较易印得上了，但当时虽似印上，干后却附着不牢极易擦掉。唯有大面积地全部罩印一层透明墨或零号调墨油，不等它干透就印第二色油墨，效果才比较好一些。但这种方法费时费工费料，使成本增加，最好是印刷中要掌握油墨的干燥性不让油墨干过头就印第二色。

　　也可以在油墨体系里添加TM?27偶联剂或加入微量的附着力促进剂解决附着牢度问题。

　　来源：广东印刷