印刷原理及工艺-教学课件

4、液体在固体表面附着条件分析
Wa=γSG+γLG－γSL=A+γLG Wi=γSG－γSL＝A S＝γSG－γLG－γSL＝A －γLG
只要S≥0，Wa、Wi都大于0
从中还可以看出： （1）“气－固”和“液－固”界面能对液体的附着贡献相同，都以A的形式表现。 （2）液体的表面张力对液体的附着所起的作用不同。
沾湿的自发条件：ΔG＝γSL＋γLG－γSG≤0 或：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSL≥0
因为：A=γSG－γSL 所以：S=A－γLG ，当S≥0时，则有： A≥γLG 这说明当液体和固体之间的粘附张力大于液体本身的表面张力时，液 体能自动在固体表面铺展。
铺展在印刷中的应用： 平版印刷中的水能否在印版的空白部分铺展
◢ 物质的种类； ◢ 共存另一相的性质； ◢ 温度的变化； ◢ 表面活性剂
图2-2 表面张力和浓度的关系
●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。
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
单位：[焦尔/平方米]，一般用J/m2表示 1J＝1N·m
一种物质的比表面能与表面张力数值上完全一样，但物理意义 有所不同，所用的单位也不同。
表面张力的测定（实验室）
◢ 滴体积法：既可测量表面张力，还可测量界面张力（润版液和油墨连结料） ◢ 挂环法：要求挂环能完全被测试液所润湿
影响表面张力和比表面能的因素
第一章 绪 论
第一节 胶印工艺特点和工艺过程
图1-1 单色胶印机示意图
图1-2 胶印机三大滚筒
第二节 印刷工艺中的油和水
图1-3 极性基团
非极性基团，碳链越长，非极性越强
图1-4 脂肪酸结构模型
图1-5 水分子的极性结构
图1-6 甘油三酸酯结构式
图1-7 甘油松香改性酚醛树脂
图1-8 非极性分子相互作用时的情况
另一方面：在T、P恒定的条件下：体系对外界作的功应等于在此过程中体系自由能的减少
自由能的减少用dGT.P表示
dGT.P ＝γ×dA
γ ＝
G A
T . P
物理意义：恒温恒压下，增加单位表面积表面所引起的体系自由能的增量。 或：单位表面积上的分子比相同数量的内部分子过剩的自由能。
γ被定义为比表面过剩自由能，简称“比表面能”
从定义出发，必须涉及到：
固相 液相Leabharlann Baidu
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
●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
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
★★ 常用铺展系数S作为体系润湿的指标。
接触角
G气相
液体也铺展的过程。
L液相
γLG
γSG
G气相 L液相
γLG γSL
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：S=－ΔG＝γSG－γLG－γSL
S称之为铺展系数：S的大小表征了液体在固体表面铺展的能力
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。
2、浸湿
定义：固体浸没在液体中，“气－固”界面全部转变为“液－固”界面的过程。
G相 S相 γSG
G相
γSL
L相
S相 L相
单位面积体系自由能的变化：ΔG＝γSL－γSG 单位面积体系对外所做的功：Wi=－ΔG＝γSG－γSL
Wi：称之浸湿功
Wi的大小表征了液体在固体表面取代气体的能力。在铺展作用中，它是对抗液体收缩 表面的能力（表面张力）而产生铺展的的力，也称之称为粘附张力，常用A表示。
F＝2γ×l
γ＝F/2·l
式中：γ被定义为表面张力系数
物理意义：表示的是垂直通过液体表面任一单位长度、 并与液面相切的收缩表面的力，简称为表面 张力
量纲：[力/长度]，一般用N/m表示
F
l A
B
h
比表面能
则有：表面张力所作的功为－δW
dA
而且： －δW与dA成正比 假设：比例系数为γ
－δW＝γ×dA
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。
浸湿的自发条件：ΔG＝γSL－γSG≤0 或：Wi=－ΔG＝γSG－γSL≥0 或：A=γSG－γSL≥0
浸湿在印刷中的应用：
凹版印刷中，印版滚筒的上墨和柔性版印刷中网纹辊上的网穴能否被油墨附着，便属于 浸湿作用。
3、铺展
定义：是指液体在固体表面上扩展时，液－固面被液－固界面取代的同时，
水
印刷机械 印版
印刷机械上的水辊、印版空 白部分的气体都要被水取代
●表面张力与表面过剩自由能
1、两者的物理性质
描述物体表面状态的物理量
2、形成的机理
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
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
表面张力
图1-9 极性分子和非极性分子相互作用时的情况
图1-10 极性分子相互作用时的情况
第二章 印刷中的润湿与吸附理论
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
第一节 润湿原理
●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。
体系自由能减少得越多，沾湿过程越容易进行，粘附功越大，液－固界面结合越牢。
G气相
L液相 γLG
γLG L液相
Wc=Wa＝γLG+γLG=2γLG
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
沾湿在印刷中的应用： ★平版印刷中水能否附着在印版的图文部分。 ★平版印刷中油墨能否附着在印版的空白部分。
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
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（热力学定律）。
沾湿的自发条件：ΔG＝γSL－γLG－γSG≤0 或：Wa=－ΔG＝γSG+γLG－γSL≥0