印刷工艺学18章.ppt
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1、印刷工艺学印刷工艺学主讲:刘 昕教授2005年秋季学期L讲稿第一页,编辑于星期六:十九点 三十二分。一、课程性质及作用一、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学的基本方法,了解印刷工艺新技术在包装印刷中的应用,印
2、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。第二页,编辑于星期六:十九点 三十二分。目目 录录课程性质及作用课程性质及作用第一章表面物理化学
3、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八章油墨转移中的现象第九章印刷颜色复制第十二章印刷中的网点转移第十三章印刷作业第十四章印刷品质监控第三页,编辑于星期六:十九点 三十二分。本课程的性质、任务本课程的性质、任务 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、王电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
4、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学的基本方法,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。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
5、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。第四页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第一章目录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习题第五页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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;介绍了液体吸附重要定理-Gibbs吸附定理。表面活性剂
6、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吸附定理的作用。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。第六页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第一节第一节第一节第一节 表面活性与表面活性物质表面活性与表面活性物质表面活性与表面活性物质表面活性与表面活性物质l物质表面水溶液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
7、浓度增大到某一值时,张力不变。ABCC%第七页,编辑于星期六:十九点 三十二分。几个基本概念:1)表面活性:2)表面活性物质:3)表面活性剂:第八页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第二节第二节第二节第二节 表面活性剂的分子结构及分类表面活性剂的分子结构及分类表面活性剂的分子结构及分类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OOSOONa+C12H25SO4Na第九页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第三节第三节第三节第三节 HLB HLB值值值值一、HLB值的定义(HydrophileLipophileB
8、alance):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第十页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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.格里芬定律第十一页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第四节第四节第四节第四节 表面张力和表面过剩自由能表面张力和表面过剩自由能表面张力和表面过剩自由能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、表面过剩自由能式中为
9、单位液体表面过剩自由能,或称表面过剩自由能。尔格/cm2lf第十二页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第五节第五节第五节第五节 Gibbs Gibbs 吸附原理吸附原理吸附原理吸附原理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:ASBASB界面相示意图:第十三页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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:第十四页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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
10、用:1、计算出各浓度下的吸附量:C-C曲线第十五页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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:第十六页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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第十七页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第六节第六节第六节第六节 表面活性剂在液固界面上的吸附表面活性剂在液固界面上的吸附表面活性剂在液固界面上的吸附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
11、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:AB605040302010010203040表面处理次数第十八页,编辑于星期六:十九点 三十二分。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十九页,编辑于星期六:十九点 三十二分。习习 题题 一一1、什么是表面活性?表面活性物质具有什么样的性质?2、什么是表面活性剂?表面活性剂分为几类?润版液中为什么要选用非离子表面活性剂?3、Gibbs吸附原理反映了
12、什么?它为什么较精确?4、应用-C曲线,试分析溶液表面膜的状态。5、什么是表面活性剂的临界胶团浓度?它和溶液的表面张力有什么关系?6、表面活性剂在液固界面上的吸附机理是什么?单分子层吸附有哪几种方式?7、乳状液有哪几种形式?如何区分?胶印中通常以哪种形式发生乳化?第二十页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第二章目录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二十一页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第二章第二章 润湿与水墨平衡润湿与水墨平衡l内容提要内容提要: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
13、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;然后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。l基本要求基本要求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。第二十二页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第一节第一节 印版的表面状态印版的表面状态一、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二十三页,编辑
14、于星期六:十九点 三十二分。第二节第二节润版原理润版原理一、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:第二十四页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第三节第三节第三节第三节 润湿方程和铺展系数润湿方程和铺展系数润湿方程和铺展系数润湿方程和铺展系数一、润湿:二、接触角-Young氏方程的应用:LrSLQrSQrLGSG=SL+LGCos90不可润90可润0完全润湿第二十五页,编辑于星期六:十九点 三十二分。三、润湿过程-铺展系数:1、沾湿:固体与液体接触SLrSGrLGSLrSLWa=SG+LG-SLWa0在恒温恒压下过程是自发的第二十六页,编辑于星期六:十九点
15、 三十二分。2、浸湿:GSGLGS+Wi0是恒温恒压下发生浸湿的条件第二十七页,编辑于星期六:十九点 三十二分。3、铺展:GLasd推广:第二十八页,编辑于星期六:十九点 三十二分。4、结论:润湿条件:沾湿:浸湿:铺展:第二十九页,编辑于星期六:十九点 三十二分。四、润湿方程:沾湿:浸湿:铺展:180900(或不存在)第三十页,编辑于星期六:十九点 三十二分。五、两种不相混容液体的界面张力:对于非极性的饱和碳氢化合物:第三十一页,编辑于星期六:十九点 三十二分。六、接触角及其测量:1、直接测量:照相放大后用量角器测;斜板法2、间接测量:长度测量法2rh近似:LG注:利用相交玄定理求解第三十二页
16、,编辑于星期六:十九点 三十二分。第四节第四节第四节第四节 胶印水墨平衡胶印水墨平衡胶印水墨平衡胶印水墨平衡一、目的:1、形成水膜,防止脏版。2、增补印刷过程中被破坏的亲水层,保持水层不变。3、降温。二、两种水墨平衡:1、静态:0W水油L00W油油水水owo=w第三十三页,编辑于星期六:十九点 三十二分。2、动态:四种辊隙合压状态:水辊与印版空白部分水辊与印版图问部分墨辊通过印版空白部分墨辊通过印版图文部分三、控制静态水墨平衡是对动态水墨平衡的理论解释。动态水墨平衡是通过多次乳化使油墨达到一定含水量而实现的。调节水墨供给量,使水墨的乳化保持在工艺允许的范围内(15-26%体积比)。第三十四页,
17、编辑于星期六:十九点 三十二分。第五节第五节 润湿液润湿液一、分类:普通润湿液酒精润湿液非离子表面活性剂润湿液第三十五页,编辑于星期六:十九点 三十二分。二、PS版润湿液:(加入适量的柠檬酸和某些表面活性剂)1、酒精润湿液体:降温、水膜、亲水性(浓度8-25%)2、非离子表面活性剂润湿润液:(浓度:0.1-0.3%)3、亲水胶体的应用:阿拉伯树胶、羧甲基纤维素等(可逆性)4、pH的影响:PS版:5-6;平凹版:4-6纸基版:6左右多层金属版:6左右数字化直接制版用PS版:6左右三、润湿液的浓度:第三十六页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第二章习题第二章习题1、胶印中使用完全拒水的油墨(即完全
18、不和润版液混合的油墨)印刷,行吗?为什么?2、胶印印刷中,乳状液有哪几种类型?形成何种乳化油墨对胶印有利?为什么?3、试述胶印水墨平衡的含义?4、胶印中使用润版液的主要目的是什么?5、润版液一般分为几大类?各类润版液的特点什么?6、0表示油墨的表面张力,w表示润版液的表面张力,当0w和0P2ACN三、其它变形三、其它变形第四十二页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第二节第二节 印版的耐印力印版的耐印力在保证印品质量的前提下,印版能承印的最高印刷数量。蛋白版:1万平凹版:3-5万PS版:10万(烘烤后达40万);数字式:50万以上多层金属版:50万以上一、原因表面结构75二、损坏摩擦、腐蚀、其他
19、破坏三、提高耐印力第四十三页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第三节第三节 印版的检查印版的检查主要是色别和深浅的检查色别和深浅的检查一、色别1、网点角度2、网点面积率法3、结合上述两种方法检查二、深浅1、用放大镜2、用布鲁纳尔信号条第四十四页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第三章习题1、什么叫印版的耐印率?印版的耐印率下降的主要原因有哪些?摩擦是怎样影响印版耐印率的?2、如何提高印版的耐印率?3、把6号调墨油滴在光滑的平版表面形成液滴。量得液滴的高为0.3mm,试计算液滴和平版的接触角。你认为该平版是亲油固体还是亲水固体?4、把半经为0.5mm的玻璃毛细管垂直插入润版液中,润版液的密度为l
20、g/cm3,润版液在毛细管中上升的高度为2.9cm,试计算润版液的表面张力。第四十五页,编辑于星期六:十九点 三十二分。5、公式和中各符号表示什么?这两个公式是在什么条件下得到的?各有什么物理意义?是否矛盾?6、将版长为610mm,版厚分别为0.5mm、0.3mm、0.15mm的PS版,分别安装在半径为150mm的三个印版滚筒上,试计算印版未紧固时各印版的伸长率。从计算结果中,你能得到什么结论。第四十六页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第四章目录第四章目录l内容提要与基本要求第一节印刷总压力第二节压力分布第三节压印滚筒大小与印品质量第四节速差习题第四十七页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第
21、四章第四章 印刷压力的合理选择印刷压力的合理选择l内容提要内容提要 本章首先介绍不同类型印刷机的总压力,继而详述胶印(圆压圆)印刷本章首先介绍不同类型印刷机的总压力,继而详述胶印(圆压圆)印刷压力。在介绍印刷压力分布时,主要阐明了压力。在介绍印刷压力分布时,主要阐明了 与与b的关系。同时介绍了速差及速的关系。同时介绍了速差及速差产生的原因差产生的原因.l基本要求基本要求1、了解印刷压力的一般表示方法,明确总压力,压力的分布和检验方法。、了解印刷压力的一般表示方法,明确总压力,压力的分布和检验方法。2、在了解油墨转移率与印刷压力关系的基础上,理解工作压力的概念,明确影响印刷、在了解油墨转移率与印
22、刷压力关系的基础上,理解工作压力的概念,明确影响印刷压力的主要因素,能依据给定的印刷条件确定适当的印刷压力。压力的主要因素,能依据给定的印刷条件确定适当的印刷压力。3、了解印刷压力与速差、包衬、摩檫之相互关系。、了解印刷压力与速差、包衬、摩檫之相互关系。第四十八页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第一节第一节 印刷总压力印刷总压力压力表示方法常用压力:P,压强:PN/cm2线压力:PN/cm压入量:mm平均压力:总压力:P总一、平压平总压力:Q=P*S面积单位面积压力kg/cm2第四十九页,编辑于星期六:十九点 三十二分。二、圆压平总压力:bymaxxdxyRl第五十页,编辑于星期六:十九点
23、三十二分。三、圆压圆总压力:lymaxR1yAdxcxR2圆压圆印机大约比圆压平印机总压力小圆压圆印机大约比圆压平印机总压力小30%第五十一页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第二节第二节 压力分布压力分布一、接触宽度上的压力分布:AlK4321NBymaxC第五十二页,编辑于星期六:十九点 三十二分。(1)选比例尺:(2)作直角三角形ABC:使AB=y,A=AyBC令:(消去dQ/dS)第五十三页,编辑于星期六:十九点 三十二分。(3)作压力分布图:(4)的引入:平均变形:平均压力:最大压力:第五十四页,编辑于星期六:十九点 三十二分。二、压力的测量:1、两种方法:接触宽度;压缩变形量2、实
24、际压力的求算:A=(P+b)+HA-yb=(b+i)-HB-y”正确方法:利用:1)滚壳尺寸2)滚枕尺寸PByHAAPb第五十五页,编辑于星期六:十九点 三十二分。3、不同半径,对应不同的“接触宽度”:maxmKR1R22b第五十六页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第三节第三节第三节第三节 压印滚筒大小与印品质量压印滚筒大小与印品质量压印滚筒大小与印品质量压印滚筒大小与印品质量一、接触区对应的圆心半角/2Cos/2=(R-l)/R=1-l/RR1R212二、在接触区停留时间t1=2 t1VB由于变形所引起的c(c)第五十九页,编辑于星期六:十九点 三十二分。3、速差分析ABCC1VVcVA4
25、、速差曲线(P102)滑动量:S=Vt =V/第六十页,编辑于星期六:十九点 三十二分。三、滚筒包衬不适当的速差1.当RpR自R印RoRoR胶C点速差最大,V+VNKABVC第六十二页,编辑于星期六:十九点 三十二分。四、值的分配与计算1、包衬计算2、Z=/3的包衬方法是允许变动的第六十三页,编辑于星期六:十九点 三十二分。第四章习题第四章习题1、为什么胶印压力是胶印工艺中的重要技术内容?2、滚筒之间的摩擦是由哪些因素引起的?3、胶印机的印刷压力是怎样获得的?为什么产生压力过大的可能性较大?4、怎样把压扛宽度B换算为?5、什么是角速度?线速度?如何求算?6、试证明圆压圆印刷机的总压力比圆压平印
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