浅析胶印工艺之水墨平衡

星期日, 01 8, 2012

在平印、凹印、凸印(含柔印)、丝印四种印刷方式中,只有一种印刷方式油墨转移的原理上明显的不同于其他三种印刷方式,这就是平版印刷,也就是我们平常所说的胶印工艺。

胶印工艺中最基本的印刷原理:油水不相溶和印版(实际上是经过工艺处理的铝基)具有选择性吸附(即有图文部分亲墨,非图文部分亲水)。这两项基本原理使油墨和水在印版上保持相互平衡来实现图文转移,并以此达到印刷品图像清晰、色彩饱满的效果。这就是胶印工艺最基本的概念:水墨平衡一词的由来。

  • 胶印工艺之水墨平衡初认识

印刷版面上油墨和水必须同时存在、保持平衡,其目的是既要保持图文印刷区最大的载墨量,使墨色鲜艳、饱和、网点清晰光洁,又要保持非印刷区高度干净整洁,这种供水量和供墨量的平衡关系称之为水墨平衡。

胶印水墨平衡是指:在一定的印刷速度印刷压力下,调节润版液的供给量,使乳化后的油墨,所含润版液的比例小于26%,形成轻微的W/O型乳化油墨,用最少供液量和印版上的油墨相抗衡。

胶印工艺是利用油和水互不相溶的自然规律,在印版上构成图文及空白部分,对印版既供墨又供水,通过版面图文吸油抗水、而空白部分吸水抗油来进行印刷。如果在理想的水墨平衡状态下,印版的空白部分附着润版液,图文部分附着油墨,只有当润版液的表面张力和油墨的表面张力相等时,两者的界面上的扩散压为零,润版液与油墨在界面上保持相对平衡、互不浸润,这种情况下印刷效果才理想。

但实际印刷中,水墨平衡是一个动态平衡,是时刻都在变化的。如果对版面的供墨量超过平衡时,油墨在受到强力挤压之后会向空白部分扩张,侵入空白表面造成粘脏。反之如果对版面供水量超过平衡值时,当水辊经过图文表面时,就会在图文表面留下较多的水,再经过水辊和墨辊的强力挤压,附着在图文部分的墨层深度乳化,造成印迹暗淡无光。而且在供水量过大时,水会沿着输墨辊和串墨辊一直进入墨斗,造成大范围的油墨乳化,最终使印刷无法进行下去。

水墨平衡是构成平版印刷的基础。在胶印过程中,水墨平衡是否恰到好处,与印迹的正常转移、墨色深浅、套印的准确性以及印刷品的干燥状态有着十分密切的关系。能否正确掌握和控制水墨平衡,是确保印刷品质量稳定的关键。

  • 胶印工艺之如何调整水墨平衡

在印刷过程中,即便输水装置调整和操作正确,但由于受停机的影响、印刷车间的温湿度变化、印刷机器的运行速度、油墨和纸张的种类、版面空白部位随着印刷份数的增多而使亲水性能减弱等情况的制约,也会直接影响到水墨平衡。因此,今世缘印务在日常印刷时常注意以下几点:

    • 印版必须具有牢固的图文基础和空白基础,保持亲油和亲水相对稳定。若某一条件不具备,就会使水墨失去平衡。
    • 印版砂目的粗细要控制好。印版表面的砂目必须保持均匀细密,具有一定的物理强度,使图文和空白部分有牢固的依附基础并有良好的储水条件。
    • 胶印车间温度、湿度要恒定。原则上要求胶印车间具备恒温、恒湿的条件,因为温度的变化会引起油墨的粘度、流动性的变化,温度升高使水分蒸发,从而使水墨失去平衡。尤其是树脂油墨,对温度很敏感。胶印车间最好是安装空调,把温度控制在20℃~25℃范围内。今世缘印务推荐使用三菱电机空调。
    • 机器要匀速运转。在生产中机器运行必须保持正常速度和匀速运转,机器忽快忽,易使水墨平衡失去控制。
    • 要掌握不同类型的纸张、油墨等原材料的特性。印刷所用油墨和纸张的性能差别很大,使用不同的纸张、油墨,对水墨平衡有不同的要求。如纸张有质地紧密与疏松之分,含水量大小之分;油墨有粘度、流动性、颜料颗粒大小之分等。在印版、温度、湿度等相同条件下,必须掌握它们性质的变化。
    • 燥油用量要适度。油墨中放燥油,促使油墨干燥加速,但燥油又促使油墨粘滞,因而,燥油用量不适是使水墨平衡失去控制而脏版的主要因素。
    • 润版稀释液PH值不宜波动。润版液的PH值也是影响水墨平衡的重要条件。必须使之恒定,避负大范围波动。
    • 正确调整压力。印刷机必须有精确的滚筒压力、墨辊压力和水辊压力,这三种压力直接决定着水墨平衡。
  • 胶印工艺之保证水墨平衡的原理

保持水墨平衡, 首先应管理好水。深刻理解水的性质和作用,是管理好水的基础。水广泛分布在自然界中,它是无色无味的透明液体。水是偶极物质,能与许多其它物质相溶解。但也有与它不相溶的物质,例如,它与油类就是不相溶的,与其能相溶的物质也有亲疏之别,从金属的亲水性能排列次序上就能看得出来。

下面的排列是亲水性能由强到弱的次序:钾>钙>钠>镁>铝>锌>铬>铁>镍>锡>铅等,我们用的印版(不管是PS版还是CTP版)都是亲水性能较好的铝金属制成的。

胶印油墨一般采用抗水性好、色彩鲜艳 、透明度、饱和度、纯度都比较好的油墨。油是非极性物质,在常规条件下与水不相混溶。世界上任何事物都不是由纯粹的单一元素的物质构成,油墨的斥水性也是这样 。从油的分子结构上看,油分子中各类脂肪主要有两个部分组成: 一部分为很长的碳氢链,具有斥水亲油性,称为斥水基团;另有极小部分具有斥油亲水性,称为亲水基团。这两个基团互相联系又互相矛盾,性质完全相反的基团存在于一个分子中,前者为疏水亲油的斥水基,呈非极性,后者为斥油亲水基,呈极性。

也就是说,油具有两重性,既是非极性,又具有极性成分,既存在油水不相混溶性,又存在油水混溶的可能性。但是,由于亲水斥油的极性羧基基团在整个油分子中为数极少,在油分子中只处于从属地位,而非极性的斥水亲油基团占绝对多数,在整个油分子中占取了支配地位,因而油在常温常压下,呈油水不相混溶的特征。通过以上的分析和探讨可知,胶印工艺要使油墨一点也不乳化,是不可能的。关键是要掌握得当,达到水墨平衡。

  • 胶印工艺之保证水墨平衡的措施和控制方法

今世缘印务的印刷操作人员总结了一些保证水墨平衡的措施和控制方法,仅供参考。

    • 印刷过程中,印版必须具有牢固的图文基础和空白基础,保持亲油和亲水的稳定。
    • 在保证印版不沾脏的前提下,把供水量控制在尽可能小的范围内(版面的供水应是26%),并使供水量与油墨量处于比较稳定的状态,这样才能保证印刷品墨色前后深浅一致和印刷作业稳定。
    • 掌握水少墨厚的原则。这里指的水少,是以版面空白部分不沾脏为前提。所谓墨厚,也是建立在水少的基础上的。水大造成油墨乳化,墨层不可能厚实。从胶印水墨传递过程我们可以看出,在一次供水供墨中,共发生三次水墨的混合和乳化,要保持水和油之间严格的分界线是不可能的。因此,胶印中的水墨平衡只能是一个相对概念,而完全理想的水墨平衡并不存在。只要达到最佳的平衡状态,就能印出理想的印刷品。
    • 根据印版的材料类别选择水墨的大小,PS版\CTP版水量可适当小些,PVA版水量可稍大些;光滑的纸张水量可稍小些,粗糙的纸张可稍大些;胶印机运转的速度快,水量可稍小些,低速时可大些。
    • 环境条件和温湿度也不能忽视。由于版面水分是以直接和间接两种形式散发,版面水分在满足印刷时水墨平衡需要的同时,大部分是向空间散发,环境温度越高,散发得也就越快。
    • 必须控制润版液的PH值(一般控制在4.5 ~5.5左右)。另外,由于胶印用纸表面的PH值对润版液的PH值有较大影响,所以最好对纸张的PH值进行测定。如纸张的PH值过低时,应稍微提高润版液的PH值;反之,若纸张的PH值过高时,则应适当降低其PH值,使之能中和纸张的OH-,从而缓冲润版液PH值的过度升高。根据有关资料所述和实践得出的结论,当纸张PH值为9时,润版液PH值以4为好;当纸张PH值为8时,润版液PH值以5为好。
    • 采用科学仪器检测的方法来控制水墨平衡。因为水墨平衡状态下得到的印刷必然墨色厚实,密度一致,可以通过不断的测量密度来检测印刷过程中水墨平衡的变化情况。当密度值达到标准值范围内时,即可推断出水墨平衡状态正常。

另外在工作中,操作者除了考虑水和墨的胶印传递过程外,还应考虑所使用的不同型号的原辅材料(纸张、油墨、版材、橡皮布等)以及工作环境的差异等相关因素,以使水墨达到或基本达到适合印刷工艺要求的平衡。

  • 胶印工艺之水墨失衡原因分析

如何实现水墨平衡,胶印机操作人员不仅要了解和研究水墨相互间的有机联系、相互间的制约因素以及它们之间产生微妙变化的规律,还应该分析和探讨水墨失衡时所导致的不良后果。

    • 水小墨也小的现象分析

在印刷过程中,印版在空白部分有一定的水膜存在,当水膜与油能抗衡时,就不会被墨辊上的油墨沾脏,如果水分过小,水层的量不能抗拒油墨对空白部分的吸附,则空白部分会沾附油墨,产生挂脏,供墨量小则会使印品字迹无光泽,浅淡发灰,印迹不实,印迹中布满雪花似的白点。在这种状态下,虽然也达到了”水墨平衡”,但这种”水墨平衡”不是我们所要的”水墨平衡”。

    • 水小墨大的现象分析

此时最易产生印品墨色不均、挂脏、某一部位或大块版面由于缺水导致糊版、糊字,同时印品的印迹墨色也比较深,使印品变的黑糊糊,网点不清晰,尤其对细微网点的再现影响最大,图象分不清层次。

    • 水大墨小的现象分析

如果版面的水分过大,逐步传递到所有的墨辊表面,形成一定厚度的水层,阻碍了油墨的正常传送,油墨的乳化速度加快,印迹墨色逐渐不饱和,图文变浅,字迹发虚、发灰、发毛、发花,暗淡无光。印迹周围有晕虚不利落,图像不清晰、无层次。

    • 水大墨大的现象分析

当版面水分过量时,墨色会变浅,往往会盲目的认为供墨量少,因而不断增加墨量,长时间的循环往复,油墨乳化失去了稳定性,造成水墨不平衡的恶性循环,导致油墨严重乳化,堆聚在墨辊表面,使印刷无法正常进行。

  • 商业轮转机的水墨平衡

作为商业轮转机的水墨平衡主要应从以下几个方面着手控制:

    • 何谓水墨?

胶印中使用润版液的目的主要是:在印版的空白部分形成排斥油墨的水膜,以抗拒图文上的油墨向空白部分扩张,防止脏版;增补印刷过程中被破坏的亲水层,维持印版空白部分的亲水性;降低印版表面温度。轮转机用水是由纯净水、润版液和酒精构成。其中使用纯净水可避免润版水管壁生成藻类,造成阻塞。酒精用量在8~11%。润版液电导度为9~11,pH值为4.8~5.2。这些值在什么状态下最佳,要依靠操作工长期的实践和总结才能把握好。

油墨由极细小的颜料和填充料分散于连结料中,经过研磨后成为较稳定的流动性胶体悬浮物。而商业轮转用墨一般为热固型(即热干燥油墨),那么它的燥性能、含油量、溶水宽容度都与氧化干燥油墨和吸附干燥油墨有很大不同。宽容度大、水量不易掌握,宽容度小、水墨乳化程度不易掌握,一般都要求油墨厂商提供与之配套(适应)的润版液,因为其已经过若干专业实验和生产得出最佳配方,而我们则需要长期的摸索才能掌握。

    • 操作人员对印版的掌握及对打样稿的理解能力

确认印版的网点及实地密度是否达到要求,是否适应轮转印刷要求。由于轮转印刷速度快(一般达30000转/小时以上),且是B—B型,若印版本身吃墨不够,而打样稿的墨层较厚,操作人员为了进一步接近样张墨色,那么只有放大墨量,这样,多余的墨就在墨辊中越积越多,就会造成甩墨或油墨严重乳化,导致印品粘脏,破坏水墨平衡,之后再加大水量已于事无补。另外,轮转所印的产品不求墨大,只要实地饱和,如果不分析打样稿与实际印刷的差别,一味加大墨量,反而引起印刷质量问题。

    • 水胶的调节

水胶的调节比较关键,特别是传水辊和靠版水胶的调节要求水胶调节力度适中(与印版墨印宽度为8~9mm,与传水辊墨印宽度为5~6mm),过大、过小都不利于传水,除此之外更重要的是两端要调平。如果两端不平,那么在印刷时,就会出现一端水大,一端水小,这样水小一端的水墨平衡状态好时,那么另一端的水肯定就大了。如果同时减小水时,另一端则会由于水小破坏水墨平衡,从而产生脏版。总之,水胶如果没有调平,那么肯定会出现水大或水小,导致乳化严重,达不到水墨平衡的最佳状态。墨胶的调节也同样如此。

    • 做“收墨条”

商业轮转机在调节零位墨键时,整个墨斗辊上有一层薄薄的墨层即可,由于在印刷不同版面(宽幅)的产品时,墨斗两端即使收到零位,也有少许油墨往墨辊传墨,试想:轮转机的速度很快,传墨也很快(单张纸胶印机则不突出),所印图文两侧的墨不易被带走,它就会越积越多,甚至传到靠版水胶两端上,由于水胶上面有许多水,那么水胶两端很容易发生水包油型乳化,形成的水包油型乳化墨在机器的高速运转下就会溅墨到印版上,造成印品两端空白部分上脏,这时再加大水量,也解决不了问题。据此,可以借鉴今世缘印务的做法,即在印版的两端(可印到纸的两空白边上,且在裁切线之外)做上70线、50%的网点,2~4厘米宽度,这样印版图文两侧多余的墨就会让“收墨条”(纸的两端)带走、就不会造成油墨堆积,就更容易实现整个版面的水墨平衡。

    • 水墨平衡跟踪曲线

由于商业轮转机印刷过程中经常会有从低速到高速或从高速到低速的转换,那么它就一定要根据速度变化而补偿水量或墨量,即做好水墨跟踪曲线。对于一般的印刷机在出厂之后就设定好了水墨跟踪曲线,但我们操作人员要根据长期的摸索和实际情况,自己探索出适应该台机器速度变化时的水墨平衡规律。如机器从低速(8000转/小时)打好套印,看好墨色之后,一下子加速到40000转/小时,那它的水墨平衡肯定有一定的变化,需要调节水墨平衡百分值,墨大的地方加墨更多,墨小的地方加墨少,而不是平均的加大墨量,也只有很好的掌握了这些,才能游刃有余地控制动态的水墨平衡。

    • 肉眼观察

一般的来说,印版表面略有漫反射,但不太亮,两滚筒之间的保险杠上无水滴即可。但实际印刷中,轮转机的水量应稍比平张机的水量大几个百分点,因为轮转速度快,水太小,墨更容易堆积在橡皮布上,而轮转机用热固型油墨,堆积的墨不易被纸张带走,很快就会越堆越厚,压坏橡皮布。另外,当印版印到20万印左右,版面上的网点有的已磨损,自然上墨就不容易。版子吃不上墨,就会出现水大、墨大,墨开始乳化甩出,或出现类似墨杠的细墨条,造成废品,这种情况下要收小水量,再减一些墨量,当然这会影响色彩饱和度。最好的办法是更换已磨损的版子。这些要根据实际情况而定。

水墨平衡也与印刷所用纸张的粉尘多少,吸水强弱,酸碱度等有很大的关系。这就要求纸张供应商提供相关的数据,我们才能参考其值,做好润版水的各项比例,更好地控制水量大小,达到水墨平衡最佳值。

  • 彩报印刷中的水墨平衡

在彩报印刷过程中,蓝墨、红墨、黄墨及黑墨的水墨平衡整体控制的好坏会直接影响彩报的印刷质量。新闻纸比较粗,吸水性比铜版纸强。通常情况下,报纸印刷过程中的水墨平衡比要比单张纸胶印中的水墨平衡比大。

在报纸印刷过程中,随着印刷速度的不断提高,纸张与橡皮滚筒接触的时间越来越短,纸张的吸水量越来越少,这时的供水主要是用来平衡印版上的油墨,所以整体给水量会随着速度的升高而不断降低,最终达到一个临界值。

另外,由于彩报一般只是图片或少许标题有色彩,大部分文字和标题还是黑色,故在印刷过程中黑墨印刷单元的供水量总是比彩色印刷单元的大,但水量不能过大,应以纸张不发生横向变形为准。水量过大时印出来的报纸有湿手的感觉。所以,要严格控制印刷过程中的水墨平衡。

下面今世缘印务从理论上分析一下水墨平衡对报纸印刷质量的影响。

所谓水墨平衡是指为了保证报纸印刷质量和生产的正常进行,在一定的印刷速度和印刷压力下,调节润版液的供给量,使乳化后的油墨所含的润版液低于26%,形成轻微的W/O型乳化油墨,用最少供液量和印版上的油墨相抗衡。

在生产过程中,制好的PS版(或CTP版)上机印刷时,其图文部分着墨,直接向橡皮滚筒上传递,通过两个橡皮滚筒对滚将图文转移到纸上,与此同时,印刷的空白部分着水,以阻止油墨附着在空白表面。由此可见,对印刷表面的供水和供墨存在着一个平衡问题。如果对版面的供墨量超过平衡时(墨>水),油墨在受到强力挤压后会向空白部分扩展,侵入空白部分,造成上脏;反之,如果对版面的供水量超过平衡(水>墨),就会在印版图文表面留下较多的水,经过水辊和墨辊的强力挤压,使附着在图文部分的墨层深度乳化,造成印迹黯淡无光。

从某种意义上讲,只有当空白表面的水膜和图文表面的墨膜有着十分严格的分界线时,即从客观上看着水空白区和着墨图文区不互相侵入,不互相混合才算达到了水墨平衡,但实际上,绝对的不相混合是不可能的,油墨的乳化也是不可避免的。所以,水墨平衡只是一个相对的概念。

值得注意的是,当印刷机在一段时间内保持高速稳定运行状态时,供水量并非越低越好。在实际生产中,由于进口轮转印刷机速度很高,在高速印刷过程中会产生大量的热,还要依靠水来散热降温,所以润版液的作用不仅在于水墨平衡,同时在降低印版和橡皮布温度方还起着重要的作用。

此外,油墨乳化也并非完全是坏事。事实上,轻微的W/O型乳化对印刷是有利的,它使油墨的黏度下降,改善了油墨的传递性能,同时还可避免油墨过黏将过多的纸粉反拉到胶辊上。鉴于以上原因,在实际生产中供水量要比临界状态稍高一点。

在成都印刷行业,目前商业轮转机尚不饱和,彩报印刷处于严重的下滑状态,作为印刷工作者的我们,多掌握一些印刷知识,对于未来迎接更大的挑战不无裨益,而掌握水墨平衡则是胶印工艺中最基本、最起码、最重要的技巧之一。