印刷中飛墨故障分析及解決

■ 文/高斌

一、引言

近年來，印刷業(yè)的發(fā)展十分迅速，印刷過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染很多，其中油墨的霧散、飛墨、甩墨是急需解決的問題。飛墨、甩墨是高速印刷中一類常見故障，成因復(fù)雜、徹底排除有一定難度，但采取必要的措施可以緩解這一現(xiàn)象，改善工作環(huán)境。

二、油墨的霧散(即飛墨)

定義：油墨在墨輥之間以霧狀散飛出去污染周圍環(huán)境，對(duì)印刷操作者的身體造成一定程度上的傷害。

（一）油墨霧散的原因

在印刷過程中，墨輥間的墨膜在高速分裂的過程中產(chǎn)生很多的墨絲。因而可以斷定，墨絲斷片飛散到空氣中是導(dǎo)致飛墨的根本原因。但是，至今還沒有能夠?qū)︼w墨做出十分完美的解釋，一般被人們認(rèn)為的有以下幾方面的解釋。

1.粘彈性理論

這種理論認(rèn)為，在高速印刷時(shí)的應(yīng)力持續(xù)時(shí)間一般在10-4 ～10-5S之間，故此時(shí)的油墨表現(xiàn)出兼粘性、彈性兩種性能。當(dāng)力的作用時(shí)間極其短暫近似沖擊力時(shí)油墨以彈性為主，墨絲容易回抽而不易粘附在承印物上，而當(dāng)油墨被拉成絲狀時(shí)，油墨以粘性為主，這是因?yàn)樗沙跁r(shí)間的長(zhǎng)短與彈力的放松有關(guān)。墨絲在斷裂之前被拉成長(zhǎng)絲，故不能很快地抽回去，而是形成懸浮微粒飛入空氣中，造成飛墨。

2.油墨微粒的帶電理論

早在1935年就有人發(fā)現(xiàn)，飛出的墨滴帶有電荷在油墨的多項(xiàng)體系中，存在著連結(jié)料與顏料顆粒界面上形成的雙電層結(jié)構(gòu).在墨絲斷裂時(shí)，墨絲斷片邊緣存在的雙電層遭到破壞，分成正負(fù)兩種電荷，一部分電荷殘留在油墨中，而相反的電荷向空中逃逸.殘留在油墨中的電荷要集中在墨輥和紙面上，墨絲斷片則由于墨輥上也帶有同種電荷被搏斥而逐出，形成飛墨。

3.空洞學(xué)說

這種學(xué)說認(rèn)為，墨膜在墨輥間分裂的瞬間，在壓力最小的部位，墨膜內(nèi)部產(chǎn)生空洞，隨后這些空洞轉(zhuǎn)成泡核，逐漸長(zhǎng)大從而形成墨絲。油墨顏料粒子的數(shù)目或每個(gè)單位容量油墨的顏料與連結(jié)料之間的界面幅度對(duì)形成泡核的數(shù)目有很大的影響。連結(jié)料與顏料的潤(rùn)濕性愈差，愈易促進(jìn)泡核形成，飛墨也愈嚴(yán)重。

總之，油墨霧散(飛墨)現(xiàn)象是在機(jī)、電雙重作用下發(fā)生的.在兩個(gè)相互接觸、高速旋轉(zhuǎn)的墨輥所形成的輥隙的出口處，油墨被拉成絲而斷裂.如果墨絲在兩處或兩處以上的地方斷裂，斷裂后的墨絲便會(huì)靠彈性作用回縮到墨輥上去，而斷裂后形成的油墨斷片，便在表面張力的作用下，收縮成球狀的墨滴游離出來。與此同時(shí)，回縮的墨絲和游離的墨滴，表面的雙電層均遭到破壞，致使部分電荷從墨絲或墨滴上移入空間，相反的電荷則留在墨絲或墨滴上。由于墨滴和回縮到墨輥上的油墨帶有相同性質(zhì)的電荷，墨滴便被排斥逐向空間，形成飛墨。

二、影響飛墨的因素

影響飛墨的因素很多，一般可以歸納為油墨因素、機(jī)械因素、環(huán)境因素等。目前，我國(guó)考察飛墨的標(biāo)準(zhǔn)方法是利用油墨粘性儀進(jìn)行飛墨實(shí)驗(yàn)。油墨粘性儀有三個(gè)墨輥：小輥徑的勻墨輥，大輥徑的合成膠輥和金屬輥，與印刷機(jī)的傳墨系統(tǒng)很相似，故可以模擬印刷機(jī)考察飛墨情況。實(shí)驗(yàn)方法是：供給墨輥1.32ml的油墨，在32℃的恒溫條件下，低速勻墨lmin，然后把100X l50mm2的白紙片紙置于粘性儀的橫粱上，按規(guī)定的轉(zhuǎn)速開機(jī)2min，停機(jī)取下紙片，觀察紙片表面接受墨點(diǎn)的情況。

（一）油墨的影響

1.油墨顏料的顆粒度

顏料顆粒大，潤(rùn)濕性差，顏料表面易形成泡核，墨絲分裂所產(chǎn)生的斷片數(shù)量增多，加劇了飛墨。油墨顏料顆粒度對(duì)飛墨的影響如下表1所列。

表1 油墨顆粒度對(duì)飛墨的影響(800r／min)

2.連結(jié)料

用礦物油型連結(jié)料和樹脂型連結(jié)料進(jìn)行飛墨實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下表2所示。

表2 連結(jié)料對(duì)飛墨的影響(800r／min)

實(shí)驗(yàn)表明，樹脂型連結(jié)料霧散很輕微.因此，選擇適當(dāng)?shù)倪B結(jié)料制造油墨，對(duì)飛墨的減少是很重要的。

3.墨絲長(zhǎng)度

墨絲愈長(zhǎng)，油墨的彈性愈差，墨膜分裂時(shí)墨絲的斷點(diǎn)增加，飛墨加劇。墨絲長(zhǎng)度對(duì)飛墨的影響如下表3所列。

表3 墨絲長(zhǎng)度對(duì)飛墨的影響(800r／rain)

表中的墨絲長(zhǎng)度，是用平行板黏度計(jì)，測(cè)定油墨在l0s和l00s時(shí)的鋪展直徑dl0和d100，根據(jù)公式SL= d100—dl0而求出來的。

4.放置時(shí)間

分別用新制備的汕墨和放置3個(gè)月后的油墨進(jìn)行飛墨實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，放置3個(gè)月以后的油墨比新制備的油墨飛墨輕得多。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因，是油墨在放置過程中，顏料和連結(jié)料的潤(rùn)濕性增強(qiáng)造成的。

（二）機(jī)械條件對(duì)飛墨的影響

1.印刷速度

印刷速度是導(dǎo)致飛墨的主要外因。首先，墨膜分裂速度愈高，油墨的彈性行為表現(xiàn)的愈顯著，墨絲在兩處以上斷裂的機(jī)會(huì)增加，飛墨加劇.其次，空洞產(chǎn)生的速度加快，數(shù)量增加，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的墨絲和斷片也會(huì)隨之增加，飛墨加重。第三，速度愈高，墨絲斷裂時(shí)，雙電層的破壞愈嚴(yán)重.飛墨受印刷速度影響的情況可以參考下表4。

表4 印刷速度對(duì)飛墨的影響

上表為采用106inkmeter黏性儀（墨輥溫度32℃，實(shí)驗(yàn)室溫濕度25℃、60%）,同種新聞?dòng)湍诓煌俣认拢\(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)字體，數(shù)據(jù)說明墨霧量隨墨輥轉(zhuǎn)速加快而增加。平壓平或圓壓平印刷機(jī)的印刷速度較低，油墨傳輸系統(tǒng)墨輥的轉(zhuǎn)速也較低，飛墨輕微：越高速卷簡(jiǎn)紙輪轉(zhuǎn)機(jī)印刷速度很高，油墨傳輸過程中的飛墨現(xiàn)象則比較嚴(yán)重。

2.墨層厚度

墨輥上的墨層愈厚，墨膜分裂時(shí)，參與拉絲斷裂，回縮與飛散過程的油墨量愈多，飛墨加重。墨層厚度對(duì)飛墨的影響可參考下表5。

表5 墨層厚度對(duì)飛墨的影響

當(dāng)印刷正常進(jìn)行時(shí)，在理想的油墨傳輸系統(tǒng)中，靠近墨斗的墨輥上的墨層最厚，油墨的霧散現(xiàn)象最為嚴(yán)重；靠近印版的墨輥上墨層較薄，油墨的霧散輕微；印版上的墨層最薄，當(dāng)油墨從印版向紙張轉(zhuǎn)移時(shí)，產(chǎn)生的墨霧最少。如果墨輥表面凹凸不平，會(huì)造成墨輥上局部墨層增厚，致使墨霧增加。油墨在印刷機(jī)傳輸?shù)穆吠居L(zhǎng)，墨膜分裂的次數(shù)愈多，飛墨量也相應(yīng)地增加。凹版印刷機(jī)采用短墨路輸墨系統(tǒng)，印刷過程中幾乎不產(chǎn)生飛墨故障。

3.橡皮滾筒

橡皮滾筒具有一定的彈性，當(dāng)印刷使用時(shí)間過長(zhǎng)沒有及時(shí)更換新的橡皮布時(shí)，則有可能使橡皮輥筒兩邊輥頭失去彈性，導(dǎo)致墨膜增厚，產(chǎn)生飛墨；也可能使整塊橡皮布失去彈性，造成橡皮輥筒表面受到壓力時(shí)產(chǎn)生凹凸不平，使局部墨膜增厚，產(chǎn)生飛墨。因此，做到定期檢查及時(shí)更換橡皮布也可有效的防止飛墨。

（三）環(huán)境條件的膨響

在同一濕度下，溫度提高，空氣的導(dǎo)電率增大，抑制了電荷在油墨上聚集的速度和積累的數(shù)量，墨絲斷片所攜帶的電荷量減少，從而降低了飛墨.環(huán)境條件對(duì)飛墨的影響可參考下表6。

表6 環(huán)境濕度對(duì)飛墨的影響(800r／min)

改變通風(fēng)狀態(tài)，能降低飛墨，特別是在印刷機(jī)的某個(gè)部位飛墨嚴(yán)重時(shí)，注意通風(fēng)狀態(tài)是十分必要的。

三、減輕飛墨的方法

（一）從飛墨的形成和影響飛墨的因素考慮，為了降低飛墨，可以從機(jī)械條件、印刷環(huán)境和油墨本身等三方面進(jìn)行。

1.機(jī)械條件：主要是改進(jìn)印刷機(jī)的供墨系統(tǒng)，一般是將長(zhǎng)墨路供墨系統(tǒng)改為短墨路系統(tǒng)，加大墨輥的直徑，也可以在印刷機(jī)上設(shè)置某種裝置，降低飛墨。例如，在離開兩根相互接觸的墨輥某個(gè)部位安裝金屬線并通以電流，應(yīng)用同性電荷相互排斥的原理，把被墨輥逐出的油墨滴逐回到墨輥表面。

2.印刷環(huán)境方面：最簡(jiǎn)便的方法是增加車間內(nèi)空氣的濕度，減少靜電的發(fā)生。也可以安裝空氣過濾器，利用空氣循環(huán)系統(tǒng)，吸收并過濾車間內(nèi)含有墨滴的空氣，井補(bǔ)充新鮮空氣。此外，在印刷機(jī)墨輥的周圍加裝防護(hù)裝置，以阻止飛墨擴(kuò)散，對(duì)減少飛墨都可以收到一定的效果。

（二）在諸多影響飛墨的因素中，油墨性能的影響最大。因此，改變油墨的性能是降低飛墨較理想的方法。目前，從油墨方面降低飛墨采用的方法有以下三種。

1.在油墨中加入硅樹脂，長(zhǎng)鏈的非芳香族胺類，硬脂酸類等物質(zhì)，增加油墨的彈性，減少墨絲多處斷裂的幾率。也可以適當(dāng)調(diào)整油墨的粘度、流動(dòng)性至適當(dāng)?shù)某潭取?/p>

2.在油墨中加入水或銨類電解質(zhì)，增加油墨的導(dǎo)電性，使電荷不易積聚在油墨表面，墨霧量自然減少。可參考下表7。

—般水的加入量不得超過5%，加入量過多時(shí)，雖然飛墨降低，但是使油墨乳化過度形成奶油狀，不適合高速印刷。

表7 油墨導(dǎo)電性對(duì)飛墨的影響

3.加入增塑劑，增加顏料和連結(jié)料的潤(rùn)濕性，使油墨中的顏料粒子懸浮而不沉降，抑制油墨泡核的形成，達(dá)到降低飛墨的目的。例如，在碳黑和礦物油制成的油墨中，加入微量的低粘度、高羥基、長(zhǎng)油度的醇酸樹脂，降低飛墨效果顯著，油墨印刷適性維持不變。此外，改進(jìn)油墨制造工藝，對(duì)降低飛墨也有一定的作用，如增加顏料的研磨時(shí)間，減小顏料顆粒的粒徑，使顏料和連結(jié)料充分混合，提高分散度等。