第十二章油墨的干燥性质.
印刷材料及适性(油墨第十二章 油墨的干燥性质(详细分析))
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。
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”。
印刷油墨光油的固化干燥
印刷油墨光油的固化干燥•油墨在印刷机上不干燥并保持一定的流动性，而一旦转移到承印物上则必须马上干燥。
例如胶印油墨印刷之后在承印物上成为微米级的薄膜，单位体积油墨表面积变大，油墨本身以及油墨与承印物之间产生化学或物理变化，油墨粘度上升，最后完全固化干燥。
另一方面，印刷油墨如胶印油墨、柔印油墨，凹印油墨、丝印油墨等，是按不同的印刷方式来分类的，而且干燥方式也不同。
特别是胶印油墨中单张纸胶印油墨和卷筒纸胶印油墨也是如此。
1 干燥方式的分类现对印刷油墨典型的5种干燥方式加以解说。
因印刷方式与使用的油墨不同，导致干燥方式不同，干燥速度也有明显的不同。
1)氧化聚合干燥型在油墨连接料中包含有大量干性油或干性变性油的合成树脂，油墨一旦印刷到承印物上，这些干性油成分就被空气中的氧气吸收，通过氧化聚合反应形成柔软的大分子墨膜而固化干燥。
干性油的主要成分，是脂肪酸和甘油的脂类，R-COO-所表示的脂肪酸是以18个C原子组成的直链式不饱和脂肪酸为主体的。
近年来因环境问题，胶印油墨中植物油的用量增加了。
特别是大豆油墨及其印刷品已经获得了SOY sell认证。
因此，胶印油墨中使用的植物油的主体成分由原来的亚麻仁油换成了大豆油。
植物油中的不饱和脂肪酸与空气中的O2产生氧化聚合反应。
图1表示在甘油酸中的反应机理。
通过空气中的氧气形成共轭双键，共轭双键的形成使得周围相连的植物油分子双键之间因Diels-Alder反应二次聚合，从而完成干燥。
但是，仅有植物油的氧化聚合反应，干燥过程是缓慢的，所以单张纸胶印油墨中使用了Co、Mn等干燥助剂。
实际上，胶印的干燥并不只有氧化聚合，胶印油墨是在颜料(固体成分)分散于连接料(液体成分)中的状态下，印刷在承印物(纸张)上面的。
之后，连接料以及低粘度的调墨油或者溶剂通过毛细管现象浸透进纸张中。
在这个阶段，树脂和颜料的凝聚力处在增强的状态，用手触摸时，形成的墨膜处在一种能保持其形状的状态。
我们把这一状态称为油墨的凝固态，这与下边要谈到的渗透干燥型处于同一状态。
第十二章油墨的干燥性质
2）影响油墨渗透干燥的因素 a．渗透深度。在油墨的渗透干燥过程中，加压渗透 是短暂时间内的急剧变化过程，而自由渗透是较长时 间内的缓慢变化过程。在实际印刷过程中，加压渗透 是占主导地位的。而且，油墨粘度越小，纸张越疏松 多孔，毛细作用越显著，油墨渗透得越快。
7
综合考虑纸张毛细管吸力作用与印刷压力Ｐ后 油墨被压入纸张的加压渗透深度d的计算 （olsson奥尔森公式）
d
PR .t 2
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8
自由渗透深度公式（Washburn渥斯宾公式）
h Rt LG cos 2
t自由渗透时间
9
b．纸张毛细管孔径大小、分布和颜料粒子大小、分布 的关系。
根据纸张毛细管孔径与颜料粒径的大小分布状况可以有三种状态:
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第四节 油墨的挥发干燥
基本概念
油墨的干燥是依靠溶剂脱离膜层的挥发作用来完成的，此油墨干燥 形式称为挥发干燥(Evapirating Drying)。挥发干燥属于物理干燥。 照相凹版油墨、柔性版油墨、塑料印刷油墨等溶剂型油墨属于挥发 干燥油墨。
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2）影响油墨挥发干燥的因素
a．溶剂的挥发干燥。 溶剂的挥发速率，可以用每分钟内每平方厘米面积上溶 剂挥发的毫克数来表示，即用mg／cm2· min来表示， 实际油墨中的挥发物质，一般不是单一组分的溶剂，如 石油烃溶剂，一般是由在一定馏分内的同系物组成。一般地， 要求油墨溶剂沸点应尽量窄些，否则一些高沸点馏分将残留 在墨膜中，容易引起沾脏。
在紫外线的作用下，光聚合引发剂被激发，产生游离基或离 子，这些游离基或离子与预聚物等单体中的不饱和双键起反应， 形成单体基团开始进行连锁反应，由于预聚物是多官能团结构， 所以分子交联是三维的，因此连结料由液态变成固态。这个反应 速度很快，不到ls就完成，即在印张到达输纸装臵时就已完成。
油墨的干燥原理及其干燥技巧14则
来自印刷工业销售人员、技术服务代表及单张纸印刷过程的印刷工作人员最常问的问题主要是围绕油墨在涂布纸和非涂布纸上的干燥。
要找到这些问题的答案，必须了解油墨以及单张纸的油墨干燥过程。
油墨的干燥过程油墨的干燥过程包括两步。
第一步，氧化，是这样一个过程，通过它氧与油墨中的油和调墨油结合形成固体。
第二步，吸收，通过这一过程，溶剂渗入纸张并允许氧与油或调墨油接触。
如果溶剂渗入纸张或涂层的速度不够快，就会降低氧与油和调墨油的反应速度，最终延长干燥时间。
记住这一点，让我们进一步关注干燥过程。
当油墨最初印到承印物上时，油墨中的溶剂就会渗入到承印物的纤维或涂层的缝隙中。
颜料保留在干性油部分中，它将颜料固定在印刷表面。
然而这还没有完全干燥，由于失去了溶剂，墨膜变得粘度非常高，这样，油墨就失去了流动性并停在那儿准备转换。
随着溶剂的丧失，氧与油反应，并且树脂开始干燥阶段。
在这一阶段，油墨表面是固定的并不会转移到纸堆中的另一张纸上。
然而，位于墨膜中心的油墨仍然保持一定的液态。
根据油墨的成分、印刷墨膜的厚度、纸张或其他材质的性质以及环境条件，油墨完全固定需要两分钟到超过一个半小时的时间。
印刷完成后，在醇酸树脂或干燥油中就发生氧化，并可能在树脂中也发生氧化。
这一聚合结果形成了化学黏结剂的三维、网状结构。
氧与油墨中所有的油、树脂等发生反应以便将墨膜中的液体材料转换成固体，这样油墨完全干燥。
如果你将亚麻籽油敞开搁置，也会发生同样的反应。
氧将与亚麻籽油反应并交叉结合，最终硬化。
一个有着非常紧密表面的纸张或涂层会使溶剂的渗入速度非常慢。
因此，油墨中就会有溶剂残留，并会干涉氧与油和调墨油之间的反应。
当然，这也会增加油墨干燥时间。
为了加快干燥，在油墨中使用“干燥剂”来加速氧化过程。
工业中使用最广泛、最久的两种干燥剂包含如下：*钴：可以加速表面干燥过程（固定）。
因为钴是蓝色的，在干燥期间变成褐色，易于使白色褪色。
并且，它在有机酸中易溶，因此PH值太低（低于4.0）的酸性润版液对它有影响。
油墨的干燥方式及其性能
助剂中除了特别的催干剂外，其他的助剂由于量少，且作用不同而对油墨的干燥性能影响不大。
四、印ห้องสมุดไป่ตู้环境和印刷条件对油墨干燥的影响印刷环境温度升高，对印件上油墨的干燥是有利的。这可以从温度升高，物质分子运动加快，从而促进了渗透、挥发和氧化聚合而得到解释。同样的，印刷烘干温度提高也有利于油墨干燥。同时，减慢印刷速度，可使干燥充分。印刷环境的湿度对油墨干燥的影响也是非常显著的，相对湿度越高，则油墨的干燥速度越慢。例如，在正常的条件下，空气相对湿度为65%时的油墨干燥时间为6.7小时，当湿度提高至75%时，同样的油墨就要23.3小时才能干燥，延缓油墨干燥时间竟达三倍多。
二、从承印物看油墨的干燥性能就承印物对油墨干燥性能的影响来看，如前所述，应着重于纸张，因为纸张对渗透干燥型油墨的干燥性能影响非常大。而其他干燥方式的油墨，其承印物本身并不吸收油墨或吸收量非常小，可忽略不计。
一般来说，纸张表面粗糙、结构疏松的纸张对油墨的干燥是有利的；同时，纸面对油墨的亲和性也对渗透有影响，纸面对油墨越亲和（接触角越小），则油墨的渗透越快，显然此时油墨的干燥也越快。
三、从油墨组成看油墨的干燥性能我们知道油墨主要由以下四个部分组成：连接料（或称树脂）、溶剂（或水）、颜料和助剂。其中溶剂对油墨的干燥性能起着直接的明显的作用，而不同树脂、颜料和助剂对干燥性能也有一定的影响。
就单一溶剂而言，沸点越低，挥发速度越快。但也有例外，如醋酸乙酯和乙醇沸点相近，但醋酸乙酯的挥发速度几乎为乙醇的两倍。水的沸点不高，但挥发速度很慢，一般选用中、低、高的溶剂互相配合使用，以达到油墨的干性要求。而混合溶剂的挥发速度，又受多种溶剂分子相互制约，并不是简单的算术平均。表2列举了不同溶剂的沸点和挥发速度，以供参考。
丝印油墨的干燥方式
丝印油墨的干燥方式
油墨是一种具有流动性的膏状物体，油墨从丝网印版漏印到承印物表面，只是不同点的转移，而油墨在承印物表面形成表面形成固体的印迹，就必须经过干燥来实现。
干燥通常有两种方式，一种为自然干燥，另一种为强制性干燥。
我们把通过一定的干燥方法将油墨在承印物表面固化和固着的过程称为油墨干燥。
油墨的干燥方法可分为自然干燥、加热干燥、紫外线干燥、电子束照射干燥、红外线干燥、微波干燥等多种形式。
除上述干燥方法外，还可根据油墨中所含油墨树脂的不同，分为物理干燥和化学干燥。
其次，根据油墨不同性质，又可分为渗透干燥、氧化结膜干燥、挥发干燥等形式。
具有特殊性质的油墨，其干燥形式还有光聚合干燥和紫外线干燥等。
大多数油墨干燥通常只采用一种干燥方式，但有些油墨在干燥过程中是以某种干燥形式为主，同时还伴随他辅助性干燥形式共同完成干燥的。
一般情况下，挥发干燥型油墨和水性油墨、氧化聚合型油墨、双液反应型油墨采用自然干燥、冷热风干燥或者红外线照射干燥，加热固化型油墨采用红外线照射干燥，紫外线固化油墨则采用紫外线照射干燥。
在实实际印刷生产中采用哪种干燥方法，要根据所使用的油墨及干燥设备、场地等实际情况来选择。
印刷材料学十一五(第十一章)
The Theory of Printing Material
二、干燥过程和机理
有机溶剂脱离树脂的束缚而游离出来，依靠其自身的 挥发能力而脱离墨膜进入气相； 承印物表面膜层中只留有树脂等组分； 被溶剂浸入而隔离的树脂分子又重新靠近，直至产生 物理交联，失去流动性成为固态，进而完成干燥。
一部分残留在印版或橡皮布上； 油墨在印刷的瞬间 一部分附着在承印物上。
润 湿
次 二 合 结 力
The Theory of Printing Material
一、油墨干燥的两个阶段
第一阶段 液态 第二阶段 半固态 固态 彻底干燥段， 用“彻干性”表示 半固态 初期干燥段（固着阶段）， 用“初干性”表示
The Theory of Printing Material
三、影响因素
预聚物和单体种类； 光引发剂的选择； 颜料的影响； 光源的影响。
The Theory of Printing Material
UV胶印油墨配方
The Theory of Printing Material
四、UV油墨的优缺点
The Theory of Printing Material
三、影响因素
（一）渗透深度 就渗透深度而言，加压渗透占主导； 但对最终印品质量而言，自由渗透更为重要；
The Theory of Printing Material
（二）纸张孔径大小、分布与颜料粒径大小、分布的关系
The Theory of Printing Material
（二）纸张孔径大小、分布与颜料粒径大小、分布的关系
第十三章 油墨的干燥性质
过氧化物理论
干性植物油是通过氧桥聚合成高分子的， 可分为以下阶段。
诱导期 氢过氧化物生成期 游离基的生成 游离基的增殖 聚合阶段
游离基的化学性质很活泼，当它去攻击 另一个油分子时，又产生新的游离基，这样 就产生了游离基的增殖，继而发生游离基的 碰撞而聚合，油的小分子便聚合成大分子， 再与双键发生反应，形成以氧桥相连的大分 子，油墨变成高分子网状结构的干固皮膜， 是干燥过程的聚合期。
这样的附着干燥，因墨层不能牢固的结 膜，所以不耐摩擦。
有些油墨的干燥形式是混合型的，其中
包含渗透干燥，如书刊印刷油墨、亮光快干 胶印油墨、胶印树脂等。
第四节 油墨的挥发干燥
干燥过程中，连结料中的溶剂挥
挥 发
发，剩下的树脂和颜料形成固体膜层 固着在承印物表面上，油墨的干燥是
干 依靠溶剂脱离膜层的挥发作用来完成
燥 的，油墨干燥形式称为挥发干燥。
(Evaporating Drying)。
一 挥发干燥型油墨的干燥过程和机理
挥发干燥型油墨的连结料主要由树脂与有机溶 剂互溶构成。
油墨被印于承印物表面后，有机溶剂脱离树脂 的束缚而游离出来，依靠其自身的挥发能力而脱离 墨膜进入气相。承印物表面膜层中只留有树脂等组 分，当溶剂脱离树脂后，树脂分子又重新靠近，直 至产生物理交联。树脂失去流动能力而成为固态， 从而完成挥发过程。
促进干燥、延缓干燥、不影响干燥 颜料。
促进干燥的颜料通常称为天然干燥剂，如铁蓝、 铬黄等，铁蓝对干燥的影响十分突出。延缓干燥的 颜料最突出的是炭黑。
炭黑延缓干燥的重要原因是它对干燥剂的吸附 而使干燥剂失活。其他延缓干燥的颜料还有钨钼盐 类颜料，其作用机理尚不清楚。
大多数有机颜料对墨膜的干燥没有明显的影响。 这类颜料通常称为惰性颜料。
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b．颜料的影响。
不同颜料会对墨膜干燥带来不同影响。从影响干燥的角度来分，颜 料可以分为：促进干燥、延缓干燥、不影响干燥颜料。
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2）影响油墨挥发干燥的因素
a．溶剂的挥发干燥。 溶剂的挥发速率，可以用每分钟内每平方厘米面积上溶 剂挥发的毫克数来表示，即用mg／cm2· min来表示， 实际油墨中的挥发物质，一般不是单一组分的溶剂，如 石油烃溶剂，一般是由在一定馏分内的同系物组成。一般地， 要求油墨溶剂沸点应尽量窄些，否则一些高沸点馏分将残留 在墨膜中，容易引起沾脏。
油墨的氧化结膜干燥
以干性植物油为连结料的油墨，吸收空气中的氧之后发生 氧化聚合反应，使干性植物曲分子变成立体网状结构大分 子，干固在承印物表面。这种利用氧化聚合反应使油墨从 液态转变为固态，形成有光泽、耐摩擦、牢固的油墨皮膜 的过程，称为油墨的氧化结膜干燥(Air Drying)。 氧化结膜干燥属于化学干燥。胶印油墨，部分丝印油墨、 印铁油墨、雕刻凹版油墨等属于氧化结膜干燥。
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1）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。干性植物油暴露于空气中时，其分 子在氧作用下发生不饱和脂肪酸的氧化和聚合。干性植 物油的成膜反应很复杂，可以用过氧化物理论和共轭双 键加成理论来解释。
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2）影响氧化结膜干燥的因素。 a．干燥剂的影响。
1）挥发干燥型油墨的干燥过程和机理 挥发干燥型油墨的连结料主要由树脂与有机溶剂互溶。油墨被印于 承印物表面后，有机溶剂脱离树脂束缚而游离出来，依靠其自身的 挥发能力脱离墨膜进入气相。此时，承印物表面膜层中只留有树脂 等组分，而树脂原本是固态的.在油墨制造过程中溶剂浸入树脂分子 的间隙，继而扩张间隙直至完全隔离树脂分子，从外部看，即为树 脂的溶胀和溶解。
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2）影响油墨渗透干燥的因素 a．渗透深度。在油墨的渗透干燥过程中，加压渗透 是短暂时间内的急剧变化过程，而自由渗透是较长时 间内的缓慢变化过程。在实际印刷过程中，加压渗透 是占主导地位的。而且，油墨粘度越小，纸张越疏松 多孔，毛细作用越显著，油墨渗透得越快。
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综合考虑纸张毛细管吸力作用与印刷压力Ｐ后 油墨被压入纸张的加压渗透深度d的计算 （olsson奥尔森公式）
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c．温、湿度的影响。
由于氧化结膜是化学干燥，在较高温度下，反应速度加快， 通常情况下温度每升高10cC，干燥速度提高1倍。大部分颜料，其 墨膜干燥一般都受湿度的影响，但影响程度不像炭黑那样强烈。
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b．树脂对溶剂挥发的影响。 一般的来讲，树脂在溶剂中越容易溶解，则溶剂 的逸出越慢；熔点高的树脂，溶解度较小，溶剂比较 容易挥发。
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c．颜料对溶剂挥发的影响。 颜料的表面特性、比表面及浓度都将对溶剂的挥发产生 明显的影响。颜料密度小，溶剂挥发速率低；颜料颗粒小， 溶剂挥发速率低。
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第五节
第一阶段，油墨由液态变为半固态，不再流动转移，即油墨的“固着” 阶段，是油墨的初期干燥，用“初干性”表示 第二阶段，半固态油墨中的连结料发生物理、化学反应，完全干固结 膜，是油墨的彻底干燥阶段，用“彻干性”表示。
油墨的干燥速度与油墨的干燥方式有关，油墨的干燥方式又取 决于油墨连结料的组分。
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第二节
第十二章 油墨的干燥性质
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
概述 油墨的附着 油墨的渗透干燥(重点) 油墨的挥发干燥 油墨的氧化结膜干燥(重点) 紫外线干燥(重点) 油墨干燥的测定
1
概述:
油墨附着:油墨对承印物的润湿性能VS油墨与承印物分子间的结合力
油墨转移到承印表面形成液态的膜层，膜层经一系列物理或化 学变化而成为固态或准固态膜层的过程称为干燥过程。 不同类型油墨干燥过程及机理是不同的,通常可以分为物理 干燥、化学干燥、光化学干燥。干燥过程可分为两个阶段：
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第三节
油墨的渗透干燥
油墨的渗透干燥
油墨的干燥是依靠油墨的渗透作用和纸张的吸收作用来完成的干 燥方式称为渗透干燥(Penetrating Drying)。渗透干燥属于物理 干燥，其墨膜无法承受强力摩擦。 1）渗透干燥型油墨的干燥过程和机理 渗透干燥型油墨的干燥，是一个从不平衡到平衡的过程。 过程:加压渗透到自由渗透; 关于自由渗透:表现为纸张表面墨层中的连结料继续渗透,油墨 颜料粒子之间细微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。 经过一定时间纸张毛细管力逐渐减小而颜料粒子间毛细管力 逐渐加强，当这些力作用达到平衡时，油墨的渗透过程趋于完成。
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PR .t 2
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自由渗透深度公式（Washburn渥斯宾公式）
h Rt LG cos 2
t自由渗透时间
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b．纸张毛细管孔径大小、分布和颜料粒子大小、分布 的关系。
根据纸张毛细管孔径与颜料粒径的大小分布状况可以有三种状态:
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第四节 油墨的挥发干燥
基本概念
油墨的干燥是依靠溶剂脱离膜层的挥发作用来完成的，此油墨干燥 形式称为挥发干燥(Evapirating Drying)。挥发干燥属于物理干燥。 照相凹版油墨、柔性版油墨、塑料印刷油墨等溶剂型油墨属于挥发 干燥油墨。
油墨的附着
油墨与承印物的附着，要从油墨与承印物的润湿和油墨皮膜 与承印物间的“二次结合”两方面来讨论。 1）润湿。润湿是指固体表面的气体被液体所取代，衡量润湿 程度的参数是接触角。接触角是指在固、液、气三相交界处， 从固—液界面经过液体内部到气—液界面的夹角。
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2）二次结合力。油墨与承印物的两相分子间，若具有 较强的异性极性时，会产生牵引力，叫二次结合力； 油墨与承印物因二次结合力而附着，叫二次结合。一 般地说，二次结合力是由分子间的配向效应、分散效 应和诱发效应引起的。 油墨和纸张间的二次结合力越大，二次结合就越牢， 油墨的附着性能也越好。