水性油墨起泡的原因及消除对策

         前言

　　所有使用水性油墨的印刷者总会遇到油墨起泡的问题。这是一种代价沉重的故障，会造成设备停工，导致操作人员灰心丧气。油墨供应商在竭尽全力提出解决的方案，然而这一问题几乎不会得到彻底根除。为了使油墨起泡的发生概率降至最低，设备供应商在油墨计量系统的设计中投入了额外的注意力。然而，水性油墨的起泡问题仍将一直存在。

　　印刷者首先需要扪心自问：油墨起泡对于印刷品购买者而言是否真是个问题？客户通常不会因为油墨起泡而抱怨印刷品的质量差，他们只可能会抱怨色彩一致性、套印、边缘清晰度、不能识别条码或者印刷品缺陷等问题。

　　本文介绍了对不同油墨供应商产品测试的结果，以及处于监控之下的这些供应商的水性油墨起泡和印刷色彩不一致性的问题。

　　问题

　　水性柔印油墨几乎都会起泡，尽管多数情况下这种现象不会被注意到，然而日复一日的油墨起泡问题便成为了一个难题。这种现象在任何使用水性油墨的印刷设备上都不可避免。油墨起泡，在装配了腔式刮墨刀系统的印刷设备上更加普遍，不过这与该刮刀系统的供应商无关。泡沫的出现，意味着存在两个油墨相而不是一个。相比原油墨相，泡沫相的单位体积内具有不同的组成成分。

　　柔印行业对于油墨起泡有多种解释，现在一些解释和提供的解决方案已经得到了证实。

　　基本要素

　　以下是影响油墨起泡的有关因素：油墨本身；控制油墨的系统（油墨泵、输墨管和计量系统）；操作者。

　　油墨供应商可改变油墨配方，从而使油墨不容易起泡。

　　如果油墨出现气泡或者空气被截留在油墨中，控制油墨的系统会加剧泡沫的产生。

　　操作者采取了错误的行动，导致油墨起泡愈演愈烈。

　　当油墨起泡时，只有上述一方负有责任的说法不啻于天方夜谭。每一个因素自身都有创建一个稳定状况的责任，以使油墨严重起泡的风险降至最低。

　　油墨起泡肇因于油墨中含有的空气。当发生起泡现象时，油墨密度大幅下降。如果使用黏度杯测量，就会发现黏度上升。当操作者加水以降低黏度时，泡沫会增加。倘若油墨起泡时测量油墨的黏度，则会导致产生错误的纠正行为。

　　油墨供应商通常建议在油墨起泡时添加消泡剂，然而这只有当油墨表面起泡时才有效。如果油墨中的气泡呈平均分布状态（微泡沫），那么多数情况下操作者或者油墨供应商也束手无策。

　　油墨是怎样开始起泡的几乎无从知晓。一般认为这与使用了腔式刮墨刀系统有关，并且在前置的刮墨刀处开始起泡。假定空气是被网纹辊带入了腔室中，也有人认为这与油墨泵系统和墨流有关。

　　大多数材料都会起泡，如一般通过加热来启动塑料的发泡过程。至于液体中的气泡，物理知识告诉我们，当一个半径为r的气泡在界面张力为Y的液体中形成时，它所含有的蒸汽压力为P，则P=2×Y/r。

　　热量被用来释放液体或者固体中的水蒸气。在固体中，气泡被部分截留，从而形成硬质泡沫；而在液体中，气泡则浮上表面后破裂。

　　为了使水性柔印油墨起泡的风险降至最低，可采取的措施有：

　　·尽可能减少油墨循环系统导致的油墨搅拌现象；
　　·尽可能少添加不必要的水（操作者添加的水或来自清洗后留在上墨系统中的水）；
　　·使用不易起泡的油墨配方（如在油墨配方中避免存在固体）；
　　·油墨供应商和操作者有保持油墨品质的协定程序；
　　·保持记录生产期间所做的事情。记录单个品种生产油墨的时间和活动表现，这将有助于在起泡时采取纠正措施。

　　测试

　　三家油墨供应商应邀分别提供了两种油墨：黑墨和绿墨，用于测试。油墨配方必须具有时间稳定性，起泡最少。在将油墨装入墨斗之前，对其密度经过了测量并作了记录。测试时记录的有：

　　印刷色（使用分光光度计）；
　　纸张色（使用分光光度计）；
　　油墨密度。

　　在每次测量结束之后5个多小时，再次测量并记录油墨密度。印刷速度为4 000张/时。

         油墨密度测量使用一个50 ml的Eppendorf Multipet移液器。移液器中装满了油墨，然后放在一台测量精度为0.01 g的天平上；50 ml的油墨被放回至油墨桶中，移液器重新放到天平上；天平的读数除以50，得到以g/ml（等于Kg/dm3）为单位的密度值。

      测试结果

　　输墨系统中的油墨经过短时间的循环流动后，油墨的黏度都有所下降。在三家的油墨中，第二家油墨供应商生产的黑墨可能最不受影响（见图1）。

　　第二家油墨供应商调整的方法是在测试开始30分钟后向绿墨中添加极少量的消泡剂，在第35分钟便可见效，不过其影响在测试结束时便会消失。

　　黑墨的密度下降幅度小于绿墨密度。与测试前所测量的密度相比，油墨在测试结束的5小时后重新恢复了与之相似的密度。

　　三家油墨供应商的油墨和纸张颜色在测试期间发生的变化如图2所示。三家供应商的油墨颜色变化处于可接受的水平上。

　　第二家供应商的绿墨颜色变化紧随纸张的步伐。测试中使用了两种类型的纸张，第一家供应商用A型纸印刷（第一张纸除外），第三家供应商在B型纸上印刷。第二家供应商则选择了两种类型的纸张。

　　通过密度测量可以推断出油墨存在起泡现象，但是这既不会影响印刷色彩，起泡油墨也不会有什么问题。

（图1 曲线表示油墨密度的测量结果）

（图2 测试过程中的色彩变化）

  测试顺序是在4小时内使用相同的油墨，每30分钟添加1立方分米的新鲜油墨。这段期间内，印刷的颜色稳定，起泡严重的程度并未超过测试过程。

　　结论

　　本次测试中用到的三家供应商的油墨都存在起泡现象。油墨起泡不会在1个小时内造成巨大的颜色变化。油墨在输墨系统启动后立即开始起泡，在测试期间起泡现象没有发生重大变化。第二家供应商的测试结果表明防泡剂能够减少气泡，不过这是暂时现象。

　　在测试结束5个多小时后记录的油墨密度读数表明，油墨不再起泡，密度变化不大，油墨黏度未受影响。

　　建议

　　·在规定的时间间隔内添加新鲜油墨（例如每隔30 min），油墨供应商必须尽可能地为此完善油墨配方。

　　·在油墨装入输墨系统之前测量其黏度，但在印刷时如果油墨起泡，黏度的测量不能对纠正措施提供有益的帮助。

　　·油墨配方中避免存在高固成分，尤其在使用腔式刮墨刀系统时。

　　·确保有足够的油墨流量经过系统。

　　·输墨系统（管件、输墨管、油墨泵和腔室）不应有尖锐的边角。

　　在操作者、油墨供应商和油墨计量系统设计者之间进行良性互动，设定积极的可测量、可实现的目标，即保持颜色一致，将有助于克服由起泡油墨导致的问题。当然，这并不能改变油墨天生具有的或者容易起泡的性质。

信息来源：中国柔印