胶印机的温度控制及其对印刷质量的影响

·输墨装置温度
一台印刷机的传动功率大部份用于驱动输墨装置。而在输墨装置上，当油墨分离时，弹性胶辊碾压和串墨辊来回串动时机械能则变成热量。因此人们设法用循环水使串墨辊和墨斗辊恒温，尽量把这种热量从发源地点排出。这种循环水在中央水箱中，部分也在印刷机组附带的下单元中被调到所需要的温度。最好采用全恒温(冷却和加热)，以便使输墨装置在开始印刷之前就能够达到标准的工作温度。
迄今对于调节输墨装置的温度可实行三个方案，在本文中对其进行了比较。这三个方案由于在不同的地点测定作为调节量的温度而有区别：
1)调节量是各输墨装置的表面温度。
2)调节量是注入到各输墨装置中墨辊恒温用的水温。
3)调节量是恒温设备的中央水箱中的水温。
·油冷却
虽然在胶印机传动侧的传动机构和轴承上产生的热功率比较小，但由于排出的可能性不大，所以会导致侧面机件发热。在没有护罩防护的传动侧部件的地方可以感觉到大约60~C的高温，这对于整个机器面宽的温度均匀性有不利的影响。油冷却的作用是使侧面部件温度不会高于手温。
·润版液冷却
所谓的水膜或酒精润湿装置通常都用冷却的润版液供水，其温度大约为10℃。从整体来看，润版液冷却对于胶印机的散热作用不大。但是保持润版液的低温有利于降低酒精在混合槽中和输水装置中的蒸发，并能提高润版液的粘度。
·印版滚筒恒温
无水胶印缺少润版液的冷却作用。对于没有输墨装置恒温的无水胶印机来说，最好是通过对印版滚筒吹风使其冷却。用水的胶印只需要输墨装置恒温。本文所介绍的实验中未列入印版滚筒恒温。
·红外(旧)温度传感器
所有发热体表面都会发出红外线，这种射线可用灵敏的幅射检波器进行测量，并作为温度显示。对于绝对测量需要校准或准确了解有关表面的发射能力。在本文中使用红外温度传感器是为了测量输墨装置、测面机件和橡皮布上的温度，以便提供恒温用的调节量(调节方法1)。
·印刷中的波动
对于实地密度和阶调值增大可用三个调节方法借助印张来判断，而这些印张是在大批量印刷中从175000多张中抽出来的。印版是几乎相同的。主要是确定统计的标准偏差和最大值和最小值之间的差异范围。
1序言
在努力改善胶印质量的过程中，要特别重视胶印机的温度状况，因为温度是胶印的一们特别重要的工作参数。其原因在于以下所描述的主要材料及过程性能与温度的关系：
印刷油墨的粘度和粘滞性随着温度的增加而降低。在机器冷时会使纸张拉毛，在温度太高时会使色调变满。这种情况在无水胶印上特别明显，因为它缺少润版液蒸发的冷却作用。在机器快速运转时，润版液蒸发所导出的热量可达到机器宽度每米800W的数量级。
油墨所吸收的润版液随着温度上升而增加，因为油墨的粘度和粘滞性降低了。因而阶调值扩大率会增加。此外也减少了调节润版水份的余地，随着温度增加印版的湿润度变成了临界状态。
输墨装置中的弹性辊压力与温度有很大关系，因为弹性的墨辊表层要比墨辊两侧的金属端面热膨胀度大得多。假如温差在30~C时，墨辊压力则增加约0．1mm。因此阻碍油墨在墨辊上的传递。增加墨辊的磨损，随之热度升高。
最近由Traber氏发表的关于卷筒纸胶印输墨装置热平衡的论文中论述了热生成和散热的各种过程。在达到正常的工作温度之后，在输墨装置上油墨通过辊隙运行便产生每米(输墨装置宽度)约1300W热功率一半的温度。串墨辊的来回运动和其余弹性辊表层的碾压功所产生的热量约占20％。散热时在未冷却的情况下，润版液蒸发起主要作用，它能散去约三分之二的热量。其余的热量通过流动的空气对流和放射散去同样的份额；通过油墨带走的微不足道。输墨装置冷却系统可以散去所产生热量的三分之一，于是空气对流和放射就无足轻重了。这种热平衡的单个项目在很大程度上与输墨装置温度、印刷速度、油墨粘滞性和墨棍定位相互有关联。印版接受油墨、润版液冷却和润版液中的酒精浓度这三者的影响不大。
'油墨的内摩擦'和'墨辊表层的碾压功'这两个主要项目的温度关系是彼此相反的；油墨的粘度和粘滞性随着温度升高而降低，相反墨辊的碾压功随着温度而增长，因为墨辊表层的热膨胀会增加辊隙之间的线压力。因此调节墨辊要按照运行温度的机器进行是正确的，不能考虑冷的机器，这是很重要的。就这方面来说，输墨装置恒温也能保持温度不变。Traber氏的研究成果证实，利用恒温的串墨辊散热是很有效的，在这方面串墨辊上一层薄的耐纶(Ⅱ型聚酰胺纤维)涂层对于导热起到意想不到的阻碍作用。从原理上讲，串墨辊恒温可以起到润版液蒸发冷却的作用，但是它对印版和橡皮布的冷却起不了作用。正如无水胶印所表明的情况一样，润版液蒸发作为温度调节器是不容替代的。
正如本文已确认的那样，润版液的冷却难以对输墨装置的热平衡生效。但是润版液冷却的意义在于，一方面减少容器中的和输水装置中的异丙醇挥发；另一方面提高润版液的粘度。这可以促使在酒精湿润装置上形成一层均匀的润版液膜。
迄今通过恒温设备调节输墨装置的温度有三个方案可实现。第一个调节方案是使输墨装置的某一根串墨辊的表面温度保持不变(调节方法1)。第二个方案是在流人所恒温的墨辊时调节水的温度(调节方法2)。第三种调节方法是在恒温装置的中央水箱中保持温度不变。
此项研究工作的目标是对局部和短时的温度变化及其在三个所提及的调节方法中对印刷质量的影响进行对比。为此每次对比都要测量墨辊及橡皮布表面的温度，在调节方法1时，根据串墨棍上的红外线传感，信号进行调节，在调节方法2和3时，按照流入每个墨装置的恒温水或中央回温水箱的接点温度计指示进行调节。对于温度的两侧分布要特特别注意与在印刷机侧面护罩中循环的油冷却作用有关系。这种油冷却在进行实验的每台机器上都存在。
解释所提到的问题对印刷企业是重要的，因为一个印刷装置恒温，尤其是采用红外线传感器，在投资和维修时需要花费相当高的费用。这种高额支出必须取得最好的效果才有充分的理由。
因此平印专业部门建议这项研究工作，由德国印刷协会和巴伐利亚州政府支持，并由德国印刷研究所(FOGRA)负责实施。
测量工作是在巴伐利亚州的一家包装印刷厂进行的，在一台大型单张纸胶印机上对局部的温度分布及其短时的变化进行测量。此外，通过有规律的抽样检验温度变化对印刷质量的影响。本文第3章叙述了实验的细节。
2．调节技术的概念
在调节技术方面，人们通过调节可以达到的近似额定值，即给定参数的实测值可用调节量来表示。本文的调节量和给定参数主要涉及温度。例如在印刷装置的入水口预先规定的测量点温度就是调节量；为此规定的额定温度就是给定参数。
当调节量无人参与而通过调节回路达到或保持接近于给定参数时，人们称之为调节。当处于控制时，调节量是通过控制者的直接影响接近给定参数的(图1)。举例来说，控制就是通过印刷者调定润湿水份。调节则是输墨装置恒温。例如在调节方式1时，调节回路是这样的串墨辊的表面温度(：调节量)以红外线传感器测量值和由电子调节装置测量值与已调定的值(：给定参数)进行比较。如果串墨辊的温度比较热，那就让附加在印刷机组上的混合阀门有更多的冷水从串墨辊中流过。因此串墨辊的温度则降低，并接近给定参数值。再重新比较时，调节量与给定参数之间的差别不那么大了，进入的冷水则被减少。
3．实验方法
实验是在一家包装印刷厂的两台VI尺寸的胶印机上进行的。首先在一台6色的曼·罗兰806胶印机上进行，该机附加红外和热风干燥，并装备油冷却和输墨装置恒温。恒温装置不是按照串墨辊的表面温度(在墨辊中间测量)就是根据印刷机组的进水温度进行调节。第6印刷机组用于上光。图2表明印刷机组恒温的水流图。恒温水通过两根串墨辊和墨斗辊循环。混合阀门MV则根据实际温度(调节量)与额定温度(给定参数)对比的现实情况进行调节。如果实际温度太高，那么就从中央冷却器中流出更多的冷水混合进去。假如实际温度过低，进入的冷水则被节流，如果温度仍达不到，电热将被接通。其余的输墨装置也同样调节，但是调节回路却是相互独立的。
进行实验的第2台机器是曼·罗兰805+L／Z型上光机组的5色胶印机。该机没有油冷却装置。5个机组的输墨装置都是整体进行冷却，也就是说所有的输墨装置都用同样温度的循环水注入。这种水温是在中央冷却水槽中进行测量和调节。这两台机器上的输墨装置恒温都包括两根串墨辊和墨斗辊。
初步试验结果表明，如果将806型胶印机的油冷却关闭，将恒温统一调定至29℃，那么第2台805型胶印机的情况可以准确地按照第1台806机调节。只不过需要等待大约2小时。这种实验方法的优点是，在调节方式对比时可以排除其它所有的影响。
在印刷机上要为4个红外线温度传感器安装支座，传感器通过防护网的开口连续探测墨辊表面温度。测量橡皮布的温度应使用一个反应特别快的红外传感器。在图3中用箭头指出红外传感器的测量点。此外，还要安装4个接触式的温度传感器，用来测定的两个输水装置的温度以及机器旁边和上边的温度。