印刷原理与工艺21润湿的基本条件

（1）单位：N/m（单位长度受力）
（2）特点：没有外力时，液体具有 自动收缩成球形的趋势。
几种液体表面张力见表1-1（P.3)
印刷原理及工艺
Q
2.表面过剩自由能
比表面过剩自由能、表面自由能、比表 面能 （γ）
单位面积上的分子比相同数量的内部分 子多出的能量。
单位：J/m2 → N/m （1J = 1 N/m） 过剩----比内部分子多出的能量 自由----表面分子不受外界控制
γLG L液相
G气相
L液相 γLL
L液相
Wa=Wc＝γLG+γLG=2γLG
感光树脂γ=(3~4)×10 –2J/m2
印刷原理及工艺
Q
印刷材料的表面张力
PS版空白：γ= 7×10 –1J/m2； 图文： γ= 3.8×10 –2 J/m2。
油墨：γ= 3.5×10 –2 N/m； 润湿液： γ= 4.5×10 –2 N/m
水：7.2×10 –2 N/m
印刷原理及工艺
Q
结论
一、润湿的基础知识之三
●液体在固体表面的附着条件
1、沾湿
在恒温恒压下，只有当体系的能量变化ΔGT.P≤0，该过程才能自发进行。
沾湿的自发条件：ΔG＝γSL－γLG－γSG≤0 或：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSL≥0
体系自由能减少得越多，沾湿过程越容易进行，沾附功越大，液－固界面结合越牢。
G气相
L液相 γLG
γLG L液相
Wc=Wa＝γLG+γLG=2γLG
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
G气相
L液相 γLL
L液相
Wc的大小表征了液体分子间的相互作用为，叫做内聚 功。Wc越大，液体本身结合越牢固
Q
第一章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识之三
●液体在固体表面的附着条件
1、沾湿
假如：
G气相
L液相 γLG
★ 油墨分子之间的作用力很小，故其表面张力也较小
★ 油墨的表面张力为：3.0×10-2 ~ 3.6×10-2N/m
3、油墨表面张力的测定
选择不同的稀释剂将油墨稀释，然后推断到100%纯油墨的表面张力
Q
第一章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识之三
●液体在固体表面的附着条件
液体在固体表面的附着主要有沾湿、浸湿、铺展三种。
以液体为例
气相
从力的角度
形成了液体的表面张力
液相
从能量的角度
形成了液体的表面过剩 自由能
Q
表面张力与表面过剩自由能
物体表面分 子受到拉力 形成了液体 的表面张力， 相对于物体 内部所多余 的能量，就 是物体的表 面过剩自由 能。
印刷原理及工艺
Q
1.表面张力
（表面张力系数）（γ）
（液体或固体）表面分子受到内部分 子的拉力。
固相 液相
气相
从这三相出发，又涉及到：
气－液界面 气－固界面 液－固界面
液体表面
固体表面
Q
第二章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
●印刷知识回顾
模拟印刷需要五大要素，它们分别是：
原稿 印版 印刷机械 承印物 油墨
固体表面 固体表面
固体表面 流体表面
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第二章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
印刷过程的实质就是：
油墨
印刷机械 印版
承印物
油墨
印刷机械上的墨辊、印版图 文部分、承印物表面的气体 都要被油墨取代
水
印刷机械 印版
印刷机械上的水辊、印版空 白部分、承印物表面的气体 都要被油墨取代
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第二章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识
？润 湿
物体的界面性质 物体的界面能的变化
Q
第二章 印刷中的润湿理论
Wettability of Surface
1、润湿及其方式和条件
？ 2、接触角及润湿方程 3、各种印版的特点及其润湿 4、墨辊和橡皮布的润湿
Q
第二章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
●什么是润湿
润湿就是指物体表面上的一种流体被另一种流体取代的过程。
从定义出发，必须涉及到：
1、水的化学结构与表面张力
H2O
2－ O
104°45′
＋
＋
H
H
水分子强极性分子 水分子之间的作用力：范德华力和氢键
水分子之间的作用力大
水的表面张力大：7.2×10-2N/m
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第一章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识之二
●水和油的化学结构与表面张力
2、油的化学结构与表面张力
油为有机化合物的总称，一般说来基本为非极性分子，但若引入了（－OH）、 （－COOH）、（－NH2）等，便存在一定的极性。
1、沾湿
定义：液体与固体接触，将“气－固”界面转变为“液－固”界面的过程。
G气相
L液相 γLG γSG
L液相
γSL
G气相
S固相
S固相
单位面积体系自由能的变化：ΔG＝γSL－γLG－γSG 单位面积体系对外所做的功：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSL
Wa：称之为粘附功
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第一章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
高能表面 印刷原理及工艺
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γ＞1×10 –1J/m2（N/m）为高 能表面
金属、无机物高能表面 磷酸锌γ=9 ×10 –1J/m2 氧化铝γ=7×10 –1J/m2 铜γ=1.0×10 0 J/m2
印刷原理及工艺
Q
低能表面
γ＜1×10 –1J/m2（N/m）为低 能表面
有机物、高分子材料低能表面
CH3－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝……－C
亲油基团
亲水基团
非极性基团，碳链越长，非极性越强
极性基团
★★★ 非极性分子之间只存在色散力，分子之间的作用力很小
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第一章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识之二
●水和油的化学结构与表面张力
印刷油墨中的连结料物质的分子结构很像油的分子结构：如油墨中的树脂、植物油等。 因此，油墨是一种带有弱极性的非极性分子。
1、表面张力与比表面能
润
2、水和油的化学结构与表面张力
湿
3、液体在固体表面附着条件
4、接触角与润湿的关系
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第二章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识之一
●表面张力与比表面能
1、两者的物理性质 2、形成的机理
描述物体表面状态的物理量
主要原因是物体表面的分子和物 体内部的分子能量不同导致的
能量高的表面吸附表面张力低 的液体；能量低的表面不能吸 附表面张力高的液体。
油墨可以润湿整个印版，润湿 液只能润湿印版空白部分。
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第一章 印刷中的润湿原理 第一节润湿的基本条件
一、润湿的基础知识之二
●水和油的化学结构与表面张力
印刷过程中我们能接触到的液相主要是水和油，它们的化学结构和表面张力 对印刷的润湿起到了重要作用。