印刷材料及适性(油墨第十二章 油墨的干燥性质(详细分析))精讲

r γLG
COS θ
4η
t2
实验结果：
h(μm) B A A h(μm) h(μm) B
0
t
(s) 0
1
η
(Pa.s) 0
P (Pa)
2、纸张和油墨中颜料粒子毛细孔的大小及分布
无论是加压渗透或自由渗透，影响渗透的重要因素是纸张 毛细孔的大小及分布、颜料颗粒的大小及分布、二者间的 关系。 研究表表明：纸张毛细孔的分布和颜料颗粒的分布都近似 符合正态分布。
Φ(r)
油墨 纸张
r Φ(r) r2＜r1
油墨 纸张
r Φ(r) r2 = r1
油墨
纸张
r r1＜r2
第四节
油墨的挥发干燥
一、挥发干燥型油墨的干燥过程和机理
•首先有机溶剂脱离树脂的束缚游离出来，依靠自身的 挥发能力脱离墨膜进入气相。 •树脂分子重新靠近，逐渐从溶胶状态转变成凝胶状态， 结膜干燥。
tack
理想的叠印应该选择在油墨开始固着 而又没有完全干燥的时间内进行。
t
油墨的附着
1、润湿
γ LG
G
γ SG
θ
L
γSL
可以用润湿角的大小或自由能的变化作为判据
杨氏润湿方程：
γ γSL SG γSG (1)当 γSL ＜ γ LG
0
γ LG
COS θ
≠ 0 θ ＞900
COS θ ＜ 0 不能润湿
化学反应是：
氢过氧化物的生成：
RCH2CH=CH-(CH2)7-COOH+O2 RCH-CH=CH-(CH2)7COOH O-OH CH3(CH2)4CH=CH-CH2-CH=CH-(CH2)7COOH+O2 CH3(CH2)4CH=CH-CH-CH=CH-(CH2)7COOH O-O-H
氢过氧化物分解，游离基生成阶段
１、光引发剂的结构、性质及含量。 ２、活性单体、预聚物的结构和含量。
油墨干燥性的测量方法
1、油墨干固仪（胶印亮光快干油墨） 2、对墨样进行摩擦或压印（渗透干燥型油墨） 3、使用刮板细度计（挥发干燥型或挥发与渗透相结合） 可以测量初干性和彻干性。 4、对辐射干燥油墨，油墨层的干燥是由表及里，目前 还没有比较简单的测试方法（划格法也不太适用）。 采用测试某些活性基团含量变化的手段是可以实现检 测的，但是仪器操作比较麻烦，也不能应用于生产实 际。
凹版印刷机、柔性版印刷机的加热干燥装置
第五节 油墨的氧化结膜干燥
一、氧化结膜干燥的过程及机理 •氧化结膜干燥的主要特征是连结料组分发生聚合或缩合 反应而形成固体。 •氧化结膜的过程： （1）诱导阶段 （2）氢过氧化物生成阶段 （3）氢过氧化物分解，自由基生成阶段 （4）聚合阶段 （5）聚合物分解阶段（极长时间后的事了！）
树脂的种类和溶剂的挥发速率
树脂 酚醛树脂 石灰松香 石油树脂 聚合松香 挥发速率（mg/cm2.min）200℃ 3.1 2.94 2.8 2.45
3、颜料对溶剂挥发速率的影响 颜料的表面特性、比表面的大小及在油墨中的含量都 会对溶剂的挥发产生明显影响。
颜料浓度对溶剂挥发速率的影响
碳黑 0 5 10 15 20 挥发速率（mg/cm2.min）200℃ 3.54 2.21 2.01 1.78 1.51
油墨的干燥
油墨的干燥分为两个阶段完成： 1、油墨由液态转变为半固态，不再流动和转移—固着阶段。 用油墨的“初干性”表示。 2、油墨中连结料的主体部分发生物理、化学反应，完全干固 结膜—干燥阶段。用“彻干性”表示。
油墨的固着、干燥与油墨粘着性的关系
随着干燥的进行，油墨的粘着性逐渐增大到某个 最大值，再下降为零。
颜料的种类对溶剂挥发速率的影响
颜料 碳黑 铁蓝 铬红 立索尔红 密度 1.77 1.51 5.9 1.59 颗粒平均粒径 30 65 210 70 挥发速率（mg/cm2.min）200℃ 1.81 1.75 3.49 2.25
颜料的密度越小，颗粒越细小，溶剂的挥发速率越低。
４、温度、湿度对油墨挥发干燥的影响
挥发量 g
a b
(min) a : 恒定沸点的溶剂 b : 在一定沸点范围内的溶剂
纯溶剂、连结料中的溶剂、油墨中的溶剂的挥发
挥发量 g
a
100 80 60 40 20 10 20 30 40
b c
纯溶剂 a b 连结料中的溶剂 c 油墨中的溶剂
(min)
2、树脂对溶剂挥发速率的影响 树脂的品种和在油墨中的数量都会影响溶剂的挥发速率。
醇类
酯类
常用溶剂的挥发速率、蒸气压和蒸发潜能
溶剂类别 醋酸乙酯 甲乙酮 甲苯 乙醇 水 挥发速率（ s ） 85 100 180 240 1120 蒸汽压（ mmHg/20℃）沸发潜热（ kcal/kg25℃） 401 120 400 119 389 36 810 79 2291 31
混合溶剂的挥发过程
R1O· + ·OR2 R1· + ·OH R1O· + R2· R1· + R2.· R1CH20· + R1CH2-O R2CH2- O
含有共轭双键的干性植物油，可以和氧直接生成 过氧化物，然后通过分子重排产生氧桥相连的高分子。
OH …-CH=CH-CH=CH-C CH-…
分子重排
…-CH=CH-CH=CH-CH-CH-… O O O O
溶剂类别 芳香烃类 溶剂名称 苯 甲苯 二甲苯 甲醇 乙醇 异丙醇 正丁醇 醋酸甲酯 醋酸乙酯 醋酸正丁酯 挥发速率Er 288 100 34 254 117 96 19 500 260 42 沸点范围（℃） 79-81 109-112 135-143 64-65 75-80 81-83 116-119 52-58 72-80 115-130
第六节
一、干燥机理
ＵＶ固化干燥
在紫外光的照射下，体系中的光引发剂发生均裂，产生 自由基，自由基与活性单体反应，产生单体自由基，进一 步发生自由基的链增长和链传递反应；同时，单体自由基 与体系中的预聚物发生交联，这种由自由基引发的光聚合 和光交联反映使油墨在非常短的时间内彻底结膜固化。
二、影响因素
h1
P P:印刷压力 η油墨黏度
r2
4η
t1 t1 加压时间
h1：加压渗透的深度
r
纸张平均孔半径
•自由渗透: 自由渗透是比较长时间内的缓慢变化过程,油墨中的 连结料和颜料分离,一部分连结料继续渗透,另一部分 连结料在承印物表面固着或结膜干燥. 自由渗透的深度用Washburn(渥斯宾)公式计算
h2
O O
…-CH=CH-CH=CH-CH-C-… OH
…-CH=CH-CH=CH-CH-CH-…
二、影响氧化结膜干燥的因素
（1）干燥剂的影响 （2）颜料的影响 促进干燥的颜料：铁蓝、铬黄 延缓干燥的颜料：碳黑 （3）温度、湿度的影响： 对化学反应而言，温度每升高10℃，化学反应 的速度提高一倍。 湿度对干燥的影响与颜料的品种有关。铬黄、 立索尔红、罗平红等在湿度高达95%时，墨膜的干燥仍 不受影响；而碳黑受湿度影响严重。
零，可以自发进行。
γSL 总是介于γSG 和 γLG 之间 （3）在数值上， γSG ＞ γSL ＞γLG 即或
或 γSG ＜ γSL ＜γLG 要使液体(油墨)润湿固体（承印材料），液体的表面 张力必须小于固体的表面张力。
即：γSG ＞ γLG
承印物的表面能： 纸张类：100dyn/cm 塑料薄膜类：30--42 dyn/cm 属于高能表面 属于低能表面
从自由能的变化，因为新形成界面的能量
γ 原来的能量 SG ，使体系的自由能变化大于零，所以不能 自发进行。
γSL
大于
γSG (2)当
γSL
＞0 COS θ ＞0 油墨可以在承印物上润湿
γLG ＞0
θ ＜ 900
γSL 从能量变化的角度，新形成界面的能量 γSG ，体系自由能变化小于 小于原来界面的能量
诱导力：是由于极性分子的永久偶极诱发临近其他分子
的偶极，使分子间产生永久的牵引力而形成的结合。结合 能约为0-0.5kal/mol。 这三种效应的综合结果,便在分子间产生二次结合力. 油墨和纸张之间的极性力和色散力是纸张和油墨间产生二 次结合力的主要原因.
二次结合力的大小随分子间距离的增大而 迅速降低. 二次结合力的存在使纸张与油墨之间产生 一定的结合力，但如果印张过多堆积和密附会 使分子间距离急剧减小,造成“背面蹭赃”。
小结问题

UV光固化油墨墨膜不干的原因是什么?(思路:灯具老化和灯具的位 置;灯的波谱与油墨的光敏区是否一致;墨色;墨膜厚度;墨的存放时 间,引发剂的含量)
润版液pH值与油墨的干燥时间
纸张 胶版纸正面 证卷纸正面 干燥时间（ h） PH值 =3.8 PH值 =3.6 PH值 =3 16 17 22.5 21 22 32
PH值 =7 12 15
PH值 =2 70 84
讨论：胶印亮光快干油墨的干燥机理 —渗透和氧化结膜相结合 承印材料：胶版纸、铜版纸 油墨印到承印材料上以后，油墨连结料中的两相快速 分离，首先依靠低粘度相的快速渗透实现快固着，再依靠 干性植物油氧化结膜，同时树脂逐渐从溶胶转变为凝胶， 在承印物表面形成有光泽、耐摩擦的墨膜。
一般油墨的表面张力：30--36 dyn/cm
从润湿的角度，欲使油墨很好地附着在低能表 面的承印物上，可以设法降低油墨的表面张力， 使其低于承印物的表面张力；也可以设法提高 承印物的表面张力。
塑料类承印材料的表面能
承 印 物 聚- 氟乙烯 聚丙乙烯 聚 乙烯 聚氯乙烯 涤 纶 玻 璃 纸 尼 龙 66 表面张力（10-3 N/m) 28 29 31 39 43 45 46 附着性能 不良 不良 不良 良 良 良 良
R1CH=CH-CH-CH=CH-R2 O-OH R1CH=CH-CH-CH=CH-R2+·OH
O· (游离基） 或R1CH=CH-CH-CH-CH=CHR2+·OOH 用RO·表示R1CH=CH-CH-CH=CHR2 O· 用R·表示R1CH=CH-CH-CH=CH-R 2 ·
聚合阶段
当RO· 、 R· 或·OH相互碰撞时，就会生成新的化合物： R1O-O-R2 R1OH R1-O-R2 R1-R2 ·OCH2R2 CH-R3 CH-R4 R1CH2-O R2CH2- O R1CH-O-CH-R3 R2CH-O-CH-R4
第十二章 油墨的干燥性质
第十二来自百度文库 油墨的干燥性质
第一节
概述
在印刷的瞬间，印版或橡皮布上的油墨被分成两 部分，一部分留在印版或橡皮布上，另一部分附着 在承印物上。 油墨的附着
对于纸张类承印材料，表面具有凹洼、空隙，油墨可以 流入其间被固定，这种附着是利用机械的“抛锚效应”而实现 的。 对于表面光滑又没有吸收性的承印物，如塑料薄膜、铝箔 等，油墨的附着一方面取决于油墨对承印物的润湿作用，即 液体对固体表面的亲和状态，另一方面取决于油墨与承印物 分子间的作用力。
（4）纸张pH值的影响
纸张的 PH值 6.9 5.9 5.5 5.4 4.9 4.7 4.4 不同温度、湿度下油墨的干燥时间（ h） RH65%,18℃ RH75%,20℃ 6.1 12.4 6.6 14.1 6.7 23.1 7 30.1 7.3 38.1 7.6 60 7.6 80
（5）润版液的影响 酸性润版液形成的油包水乳化油墨会对墨膜的干燥产生 阻滞作用。主要由于钴干燥剂和酸性润版液发生化学反应， 生成不溶于油的钴盐，使干燥剂失活。
二、影响油墨挥发干燥的因素
1、溶剂的挥发速度 单一溶剂的挥发速率可按下列公式计算： P25℃ M Er=K d25 Er---溶剂的相对挥发速率 P25℃ ---25℃时溶剂的饱和蒸汽压 d25 ---25℃时溶剂的密度 M ---溶剂的分子量 K---常数=1.64（以甲苯的Er定为100）
常用溶剂的挥发速率
2、“二次结合”力 “二次结合力”是由分子间的配向效应（极性力）、 诱导力和色散力（分散效应）引起的。
极性力：结合能约为0-2cal/mol,（氢键结合属于配向效应）
配向效应示意图 （极性力）
色散力：（分散效应）是非极性分子在电子淆动运动中产
生的瞬间偶极，使得分子间产生牵引力而形成结合的效应。 结合能约为0.2-2cal/mol
第三节 油墨的渗透干燥
一.渗透干燥的机理 油墨的渗透干燥是一个从不平衡到平衡的过程。 •首先发生加压渗透 •然后发生自由渗透 •与此同时，油墨中颜料粒子之间的空隙构成的无数毛细管 是阻止油墨渗透的，使连结料包围在颜料颗粒表面。 •当这些力达到平衡时，油墨的渗透过程趋于完成。
二.影响干燥的因素 1.渗透深度 •加压渗透: 短暂时间内的急剧变化.油墨整体渗入纸张. 渗透深度用Olsson(奥尔森)公式计算: