印刷工艺学1-70.ppt

2019/11/23,1,印刷工艺学,主讲：刘昕2012年秋季学期Liuxin,2019/11/23,2,一、课程性质及作用印刷工艺学是研究印刷工艺过程的共性组成水墨平衡原理、油墨转移原理、印刷压力工作原理、网点传递转移及图文变形原理与方法的学科，是印刷工程、包装工程类专业的一门主干专业课。对于学生深入了解印刷工艺技术，正确选用印刷工艺方法，培养分析、创造、设计新印刷工艺的能力以及解决实际问题的能力具有重要的理论指导作用。本课程的目的是通过课程的教学使学生掌握印刷工艺的基础理论和基本技能，掌握常用印刷质量测量仪器的操作技能和测试的基本方法，了解印刷工艺新技术在包装印刷中的应用，印刷过程中质量检测的方法；会把一般印刷工艺技术问题抽象为物理模型或数学模型；会使用印刷工艺过程质量控制仪器检测印刷质量、并能对印刷设备进行及时调节等方面得到系统基础训练，具备正确选用常用不同印刷工艺和测量技术方法，以及进行抽检测量的基本技能，按照测量结果及时调节机器，保证获得高质量的印刷品。二、本课程与其他有关课程的联系本课程的先修课程是印刷材料与适性、印刷色彩学、制版工艺原理A等。学生通过对本课程的学习，将为学习印品质量控制、进行毕业设计和参加工作打下坚实的专业知识。,2019/11/23,3,目录,第一章表面物理化学基础第二章润湿与水墨平衡第三章印版与图文第四章印刷压力的合理选择第五章包衬与图文变形第六章调墨第七章油墨传递转移第八章柔印、凹印、丝印的油墨转移第九章数码印刷第十章油墨转移中的现象第十一章印刷颜色复制第十二章印刷中的网点转移,2019/11/23,4,本课程的要求与考核,要求：1）了解润湿的基本原理和胶印原理的基本概念。2）熟练掌握水墨平衡、油墨转移方程，会用该方程解决和分析问题。3）熟练掌握图文变形原理，印刷工艺循环图的制作和使用。4）会把一般问题抽象为数学模型。考核：在按时完成课程作业、并合格通过课程实验的基础上，遵守课堂纪律，按时到课（不迟到，不早退），方取得参加课程结束考试资格。平时成绩、作业占总成绩的10%、实验占总成绩的10%。,2019/11/23,5,第一章目录,内容提要与基本要求第一节表面活性与表面活性剂第二节表面活性剂的分子结构及分类第三节HLB值第四节表面张力与表面过剩自由能第五节Gibbs吸附定理第六节表面活性剂在液固界面上的吸附第七节乳状液及其性质习题,2019/11/23,6,第一章表面物理化学基础,内容提要：本章首先介绍表面活性剂的活性作用以及其降低液体表面张力的原因，表面活性剂的分子结构及其分类。主要介绍对表面活性剂的HLB值及其求解算法；介绍了液体吸附的重要定理-Gibbs吸附定理。表面活性剂在液固界面上的吸附、乳状液的形成和胶印水墨乳化的类型。基本要求：1）了解表面活性，表面活性剂及其分子结构。2）了解HLB值及其用途，掌握HLB值的求算方法。3）了解表面过剩自由能，掌握Gibbs吸附定理及应用。4）了解掌握表面活性剂在液固界面上的吸附及界面现象。5）了解乳状液的性质和胶印水墨乳化类型。,2019/11/23,7,第一节表面活性与表面活性物质,物质液体表面的表面张力与浓度之间的关系可归纳为三类：A：浓度改变，张力几乎不变。B：随浓度增大而张力减小。C：当浓度升高时张力迅速减小，但当浓度增大到某一值时，张力不再发生变化。,ABC,C%,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,8,几个基本概念：1）表面活性：2）表面活性物质：3）表面活性剂：,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,9,第二节表面活性剂的分子结构及分类,一、分子结构：二、分类：1、阳离子表面活性剂2、阴离子表面活性剂3、两性表面活性剂4、非离子表面活性剂,OOSOO,Na+,C12H25SO4Na,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,10,第三节HLB值,一、HLB值的定义(HydrophileLipophileBalance)：又称：亲憎平衡值，由Griffin提出的，用以选择表面活性剂物质。二、HLB值的确定规定：油酸HLB值=1亲油油酸钠HLB值=18亲水HLB值亲油亲水表1-1、1-2,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,11,HLB=20(1-M0/M),2.结构集团数HLB=7+(亲水集团数)-(亲油集团数),三、HLB值的计算1.格里芬定律,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,12,第四节表面张力和表面过剩自由能,一、表面张力1、几个定义：界面、表面、表面张力2、表面张力：,：表面张力系数二、表面过剩自由能此式表示单位液体表面的过剩能量，或称表面过剩自由能。尔格/cm2,l,f,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,13,第五节Gibbs吸附原理,Gibbs吸附方程式：,溶液的摩尔浓度（M）表面张力随浓度的变化率绝对温度气体通用常数表面层吸附的表面活性剂的量（mol/cm2),一、表面过剩量的概念,ASB,ASB,界面相示意图：,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,14,体系中，组分i的摩尔数：单位面积过剩量：,(mol/cm2),表面过剩量的概念表示：,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,15,二、Gibbs吸附公式的热力学推导离子型：非离子型：,三、Gibbs定理的应用1、计算出各浓度下的吸附量：,C,-C曲线,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,16,2、分析溶液表面膜的状态：1）当浓度低时：2）随浓度增大：3）浓度增大到一定值时：,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,17,3、表面活性剂在润版液中的浓度1）-lgC2)胶团临界浓度Cmc3)利用r-C、r-lgC曲线，通过Gibbs公式求算表面活性剂分子在溶液表面的吸附量。,C(%),CcmlgC,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,18,第六节表面活性剂在液固界面上的吸附,吸附一、吸附机理浓度不大时，固液界面以单分子层吸附，并可能以下列方式进行：1）离子对吸附：2）氢键吸附：3）London引力（色散力）吸附：4）离子交换吸附：二、吸附状态及界面现象1）在固液界面上的单层吸附状态：2）固液界面上的双层吸附状态：3）接触角滞后现象：,A,B,6050403020100,10203040表面处理次数,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,19,一、乳状液的稳定性二、胶印水墨乳化的类型,第七节乳状液及其性质,第一章表面物理化学基础,2019/11/23,20,第一章表面物理化学基础,习题一(P23)2、4、8、7、9、11、14,2019/11/23,21,第二章目录,内容提要与基本要求第一节印版的表面状态第二节润版原理第三节润湿方程与铺展系数第四节胶印水墨平衡第五节润湿液习题,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,22,内容提要：本章首先介绍了构成印版亲水性、亲油性的基本理论，然后分析常用四种胶印印版的表面结构，润湿原理和润湿方程及接触角的测量；再讲述胶印水墨平衡中的静态和动态水墨平衡；以及润湿液润湿印版非图文区域的基本原理；对印版润湿液具体成分的作用进行了分析。最后，提出如何正确使用润湿液，提高胶印印品质量。基本要求1、正确理解润湿和水墨平衡的概念。2、了解润湿方程在胶印印刷中的应用。3、掌握润湿液各种成分的作用，掌握PS润湿液的特点。4、了解润湿液的pH值对印品质量的影响。,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,23,第一节印版的表面状态,一、锌版的表面状态：二、铝版的表面状态：三、印版的亲油基础：四、选择性吸附的原理与条件,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,24,第二节润版原理,一、水是极性分子：二、油基本上是非极性分子：三、油和水几乎不相容：四、选择性吸附：,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,25,第三节润湿方程和铺展系数,一、润湿二、接触角-Young氏方程的应用,LrSLQ,rSQ,rLG,SG=SL+LGCos当90不可润90可润0完全润湿,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,26,三、润湿过程-铺展系数1、沾湿：固体与液体接触,S,L,rSGrLG,S,L,rSL,Wa=SG+LG-SL,可见:Wa0在恒温恒压下过程是自发的,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,27,2、浸湿：,GS,GL,GS,+,可见:Wi0是恒温恒压下发生浸湿的条件,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,28,3、铺展：,G,L,asd,推广：,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,29,4、结论：润湿条件：沾湿：浸湿：铺展：,第二章润湿与水墨平衡,2019/11/23,30,四、润湿方程沾湿：浸湿：铺展：,R21E包衬;变形只产生在压印滚筒表面.V=oA=(R+Z);V=oA=2R-(R+Z)cos/cos(纸速)条件:使压印滚筒上衬垫变形仅在径向方向,则取决于V:V=V/cos(+)而版在A点:V=(R+Z);所以,Vc=V-V=2(R+Z)cos3-R/(cos3-cossin2)Sin20瞬时位移:dSc=Vcdt=2(R+Z)cos3-R/cos3对上式积分,考虑到:在0K之间存在1使Vc=0故:,R+Z,k,O,A,Va,V,R-Z+,O,Z,2R,Va,第五章包衬与图文变形,2019/11/23,68,第五章包衬与图文变形,2019/11/23,69,三、位移与印迹变形把压印接触区分为四个区域，位移所对的弧长：SC/（K-1）R1、K-1区域：1mm印迹所产生位移：SC2/（K-1）R2、1区域：1mm印迹所产生位移：SC1/（R1）3、四个区间1区：可认为刚进入，未变化2区：压印快于印版印版相对纸位移了aSC2/2（K-1）R3区：压印慢于印版印版相对纸位移了aSC2/（21R）4区：版快于纸在纸面上出现新印迹aSC2/（21R）（后长）离开接触区：印迹相对版伸长了aSC2/2（K-1）R但对印版来讲，拉长部分重复移动，印迹不增长讨论：1.在|SC1/1|=|SC2/（K-1）|下，amm长的图文显然：|aSC1/1|=|aSC2/（K-1）|*印迹后对齐转为前对齐amm长的图文，印迹伸长了a=aSC1/（R1）,AB,K-111K-1,1234,版,纸,第五章包衬与图文变形,2019/11/23,70,2.在|SC1/1|=|SC2/（K-1）|下，amm长的图文印迹a=aSC1/（R1）或aSC2/2（K-1）R3.在|SC1/1|=|SC2/（K-1）|/2下，amm长的图文印迹伸长a=aSC1/（R1）4.在|SC1/1|QQW-循环（Q:摩擦力；W：橡皮布抗张力）S表S背S表S背-(蠕动）,第五章包衬与图文变形,2019/11/23,76,习题五(P131)6、9、10、11,第五章包衬与图文变形,2019/11/23,77,第六章目录,内容提要与基本要求第一节彩色油墨的基本属性第二节调墨理论第三节调墨第四节简易水调墨第五节调墨过程习题,第六章调墨,2019/11/23,78,第六章调墨,内容提要本章首先通过两组三原色油墨的分光光度曲线和反射密度值,主要介绍了油墨的四个基本参数.然后介绍了GATF色环在油墨调配中的应用,以及三色油墨在CIE色度图中的位置.三原色按一定的组分和色素量,混合出多种色相,及其混合公式.调墨的目的及油墨调配方法.基本要求1、了解掌握调墨的基本原理及三原色油墨的显色范围。2、掌握彩色油墨的四个基本参数和油墨混合公式。3、一般了解简易水调油墨的调配方法及应用。4、掌握一般调墨过程以及操作过程。,2019/11/23,79,第一节彩色油墨的基本属性,一、油墨的偏色二、四个参数1、色强度2、色相误差3、灰度4、效率,第六章调墨,2019/11/23,80,三、GATF彩色环图,色相,灰度,第六章调墨,2019/11/23,81,第二节调墨理论,一、色料三原色的性质二、色料三原色在色度图中位置三、色料的混合方法四、灰色油墨,第六章调墨,2019/11/23,82,第三节调墨,一、调墨作用适应性;专色调配;剩墨利用。二、间色、复色表6-4、表6-5三、深色墨仅用原墨，不加任何添加剂。可适量加入黑色墨四、淡色墨凡加入冲淡剂所调配成的墨。,第六章调墨,2019/11/23,83,第四节简易水调墨,第六章调墨,水调墨：用水代替调墨油，在机械高速搅拌的条件下，把水分散为极细小的粒子悬浮在油墨中，成为油包水的乳状液，即为乳化油墨。一、施水的原则二、水调墨的使用一般为现调现用。三、脂化乳液制作方法：,2019/11/23,84,第五节调墨过程,一、确定墨量分析色稿、印品数量、机器类型、油墨、承印材料、环境温湿度等二、燥油的用量（表6-6，P151）1%-3%（与温度有关）；注意红白燥油区别三、油墨厚薄的掌握印版图文类型、机器速度、油墨、承印材料表面、环境温湿度等四、操作单刀调墨（8字型）双刀调墨（左右对称，由内向外）,第六章调墨,2019/11/23,85,习题六（153）3、4、7、9,第六章调墨,2019/11/23,86,第七章油墨传递转移,内容摘要本章先介绍了在理想条件下油墨在墨辊间的分离状态，分析了墨辊上墨膜分配规律。主要阐述了油墨转移方程的建立和应用，油墨转移方程的参数赋值及油墨转移方程的修正。介绍了油墨从印版转移到承印物表面这一过程中，与印品质量直接有关的一些问题。介绍了胶印、照相凹印的油墨转移。基本要求1.了解理想条件下，墨辊上墨膜的分配规律，并理解印刷过程中减少停印次数，对油墨传递正常进行的意义。2.掌握油墨转移方程及其应用。3.了解对油墨转移方程的参数赋值的三角形形心法和优化法。4.正确理解对油墨转移方程进行修正的意义及实用性。5.了解胶印和照相凹印的油墨转移,2019/11/23,87,基本概念:油墨转移:指油墨从印版或橡皮布向承印物表面的转移.输墨系统:由给墨、匀墨、着墨三个部分组成的机构或装置。油墨转移方程：描述油墨从印版或橡皮布向承印物表面所转移油墨量的关系方程式。,第七章油墨传递转移,2019/11/23,88,第一节输墨行程,一.给墨行程1.给墨装置：a.间歇b.连续2.流动性与“堵墨”堵墨与下列因素有关：（1）B和触变性大，易堵（2）B/p大、墨丝短，易堵（3）SL小，易堵,第七章油墨传递转移,2019/11/23,89,二.分配行程1.油墨分裂率（条件：a+b=c+d),给墨辊,受墨辊,B,A,a,b,c,d,在适当的压力下，墨辊间的油墨分裂处于稳定状态，任何墨辊间的油墨分裂率f=0.5;即分离在两个墨辊上的墨层厚度相同。c=d=(a+b)/2,第七章油墨传递转移,2019/11/23,90,2.辊子上墨量分配（1）着墨量：设在正常印刷压力下，假定印版的覆盖面积为100%x0-印版剩余墨厚x1x2x3x4x5x6各辊出口处的厚度设：x6-x5=100转移到印品上的墨量为100 x6-x5=100 x6+x4=2x5x2+x5=2x4x1+x3=2x2x0+100+x4=2x3x0+x2=2x1x1+x3=2(100+x0),P,传墨辊,x6,x5,x4,I,x2,x3,x0,X0+100,X1,第七章油墨传递转移,2019/11/23,91,解此联立方程:x1=x0+50 x2=x0+100 x3=x0+150 x4=x0+200 x5=x0+300 x6=x0+400,第七章油墨传递转移,P,传墨辊,x6,x5,x4,I,x2,x3,x0,X0+100,X1,2019/11/23,92,2.着墨率:把每根着墨辊向印版提供的墨量与所有着墨辊向印版提供的墨量之比,称为着墨率,对四根着墨辊,A组43.3%,B组6.7%,第七章油墨传递转移,2019/11/23,93,结论:(1)各辊间墨分裂是以一定分裂率出现.(2)墨层厚度依照墨辊传墨顺序,墨膜厚度出现递减.只有在印刷过程中存在这个梯度,非印刷状态辊上墨量趋于平衡.(3)对于两根着墨辊的着墨辊系,第一组为向印版供墨,第二组的功能就是将墨进一步碾匀,弥补缺陷.,第七章油墨传递转移,2019/11/23,94,三.墨转移行程主要是指从印版转移到承印物表面的整个过程.1.油墨的附着(1)机械投锚效应:承印材料表面凹凸,空隙(2)二次结合力:色散力,诱导力,取向力2.油墨的分离,墨可润湿承印材料,当,第七章油墨传递转移,2019/11/23,95,3.油墨的转移系数设,-印前印版上单位面积的油墨量,-印后承印物上单位面积的油墨量,则转移系数：,x,y,AB,A:理想B:实际,第七章油墨传递转移,2019/11/23,96,4.油墨转移率及其测定（1）转移率R,(2)转移率曲线,C,A,B,A-理论转移,B-塑料薄膜，金属箔,C-纸等吸收性材料,承印物上的墨量印版上的墨量,x,y/x,第七章油墨传递转移,2019/11/23,97,四、.油墨附着与转移率1.油墨附着(1)机械投锚效应(2)二次结合2.油墨的润湿充分条件:SGSL+LGcos墨切断:WcWa取走墨:WaWc3.油墨转移率的测定(1)测印版:R=(GS-GP)/(GS-G)(2)测纸:R=(GD-Gc)/(GS-G),印版重,印后版重,着墨版重,印后纸重,印前纸重,第七章油墨传递转移,2019/11/23,98,第二节油墨转移方程,一.方程的建立,单位面积纸上印版着墨区域与纸张表面的接触面积比在接触区内印版向纸张转移的墨量从印版转移到单位面积纸上的墨量,实验表明:印版上的油墨与纸张表面的接触面积随印版墨量的变化规律与纸张表面未与油墨接触的空白区域的面积成正比.,第七章油墨传递转移,2019/11/23,99,从上述方程可得：,第七章油墨传递转移,2019/11/23,100,分裂后从印版转移到纸张上的墨量：Y2,从印版转移到纸张单位面积上的油墨量为：,油墨的转移方程,第七章油墨传递转移,2019/11/23,101,二.转移方程的应用,1.计算油墨的转移系数,2.计算油墨的转移率,第七章油墨传递转移,2019/11/23,102,第三节方程的参数赋值,近似法、实验法、逼近法、三角形形心法、优化法方程：,k-印刷平滑度系数b-极限油墨量f-分裂比,一.近似法,当油墨量较大时：,0,0,则油墨方程：y=b+f(x-b)=fx+b(1-f),第七章油墨传递转移,2019/11/23,103,x,y,I,则：f=s,设斜率为s,截距为I,代入方程：,第七章油墨传递转移,2019/11/23,104,取对