课堂丨平版印刷的润湿原理
2023-03-15 源自：互联网
1、润湿的作用
①表面张力与表面过剩自由能。表面张力与表面过剩自由能是描述物体表面状态的物理量。液体表面或固体表面的分子与其内部分子的受力情形是不同的，因而所具有的能量也是不同的。处在液相内部的分子，四周被同类分子所包围，受周围分子的引力是对称的，因而相互抵消，合力为零；处在液体表面的分子则不然，因为液相的分子密度远大于气相的分子引力，致使液体表面的分子所受合力不再为零，而是具有一定的量值，且指向液相的内侧。由于这个拉力的存在，使得液体表面的分子，相对于液体内部分子处于较高能量态势，随时有向液体内部迁移的可能，处于一种不稳定的状态。液体表面分子受到的拉力形成了液体的表面张力，相对于液体内部所多余的能量，就是液体的表面过剩自由能。由于表面张力或表面过剩自由能的存在，在没有外力作用时，液体都具有自动收缩其表面成为球形的趋势，这是因为在体积一定的几何形体中，球体的表面积最小。
液体的表面张力是指垂直通过液体表面任一单位长度、与液面相切地收缩表面的力。表面张力的量纲是[力/长度]，常用的单位是N/m(牛顿/米)。当温度升高时，液体分子间的引力减少，共存的气相蒸汽密度加大，所以表面张力总是随温度的升高而降低。故测定表面张力时，必须固定温度，否则会造成较大的测量误差。液体的表面张力是表面紧缩力，它使液体表面积有自动缩小的趋势。若要扩展液体的表面，要把液相内的一部分分子移到表面上来，则必须克服其向液相内侧的拉力而做功。因此，液体自动收缩表面的趋势也可以从能量的角度来解释。r值的物理意义是:在恒温恒压条件下，增加单位表面积表面所引起的体系自由能的增量，也就是单位表面上的分子比相同数量的内部分子过剩的自由能。因此称为表面过剩自由能，常简称为“比表面能”，单位是J/m²(焦尔/平方米)。因为1J=1N·m，所以，一种物质的比表面能与表面张力数值上完全一样，量纲也一样，但物理意义有所不同，所用的单位也不同。
表面张力或表面过剩自由能，是一强度因素，其值与物质的种类、共存另一相的性质以及温度、压力等因素有关。对于纯液体来说，共存的另一相一般指空气或饱和蒸汽。
②接触角与润湿方程。把液体滴在平滑的固体表面，表面上便形成一滴液滴，当液滴处于平衡状态时，在固、液、气三相的交界处，自“液一固”界面，经液体内部，到达“气一液”界面的夹角叫做接触角，用θ表示。
接触角θ越小，液体对固体的润湿性能越好：当θ>90°时，印版的空白部分不能被润湿液润湿，叫做不润湿；θ=90°为固体是否被润湿的界限；当θ<90°时，润湿液能润湿印版的空白部分，叫做被润湿；θ=0°时，液体在固体表面完全铺展开来，叫做完全润湿。
2、印版对水、墨的选择性吸附
根据测试，金属物体的表面和无机化合物形成的表面，其表面能较高，称为高能表面。而有机物和高分子物质的表面，其表面能较低，称为低能表面。显然，晒好的PS版有图像与非图像区域，代表了高能表面和低能表面两个区域。另外，润湿液和油墨形成的表面能都很低，而且油墨表面能比润湿液的还要低。按照在恒温、恒压的条件下，当体系的高能向低能变化时，这个变化过程是能够自发进行的理论指引，印版对水、墨的吸附是印版亲水的空白部分不具有选择性，而经过处理后的印版亲油的图文部分却具有选择性(吸附油墨、排斥润湿液)。根据这个特性，在印刷时必须先给印版上水，使亲水的空白部分吸附润湿液，亲油的图文部分基本不吸附;然后再给印版上墨时，由于油水不相溶，油墨因空白部分已有润湿液而不能附着，便只润湿了印版的图文部分。这样，印版的空白部分和图文部分，对润湿液和油墨都有选择性了，于是保证了印刷的正常进行。
由于印版的亲水表面是高能表面，很容易吸附杂质，破坏表面的亲水性，为此，对印版表面必须采取适当的保护措施。阿拉伯树胶液(桃胶)涂布在印版上，亲油的图文部分并不粘胶，因为它是低能表面，也无须保护。亲水的空白部分粘胶后，金属的高能表面就被高分子化合物的低能表面所取代，就是说空白部分被阿拉伯树胶所覆盖。这样，印版的空白部分对杂质的吸附作用被大大地减弱，印版得到保护。