第二章　印刷压力

第四节　滚筒滚压中的滑动

　　在圆压圆式印刷机中，如果把凸版印刷机的压印滚筒、平版印刷机中的橡皮滚筒看作是弹性滚筒，而把凸版印刷机中的印版滚筒、平版印刷机的压印滚筒看作是刚性滚筒，则可将印刷过程中的相应滚筒的相互作用，看作是一个弹性滚筒与一个刚性滚筒的相互滚压。按照这样力学模型，分析滚筒接触宽度内各点的，可以发现，在接触宽度内(除了个别点之外)，弹性滚筒上一点的速度与刚性滚筒上对应点的速度并不相等，即在滚压过程中滚筒表面有相对滑动。然而，理想的印刷过程，要求合压状态下滚筒作无滑动的纯滚动。因此，滚筒滚压中的滑动便给印刷带来许多危害；分析滚筒滑动中的数量关系、寻求减小改善滑动的方法，也就成了印刷压力研究中的重要课题。

一、滑动速度的计算

　　假设有一个弹性滚筒与一个刚性滚筒滚压，如图2-12所示，图中R_b为弹性滚筒的半径，R_p为刚性滚筒的半径，λ是弹性滚筒的(实际上是包衬或橡皮布的)最大压缩变形量，ACB是两滚筒的接触弧，AB＝b为接触弧的宽度(即压印宽度)，设弹性滚筒与刚性滚筒有相同的角速度ω，分析接触弧ACB上任一点K的速度。弹性滚筒上K点(记作Kb)速度υｋb，因Kb点始终沿刚性滚筒外表面运动，而与刚性滚筒上K点(记作Kp)速度υKp方向一致，它们都过K点而与刚性滚筒外缘相切。由于
v_kb=v_kb/cos(α_p+α_b）

v_kb=O_bK_b·ω

O_bK_b=(K²p+H²-2R_p
·H·cosα_p)^1/2
v_kp=R_p·ω

便得到K_b点相对K_p点相对速度υ_Kp－Kb的大小

　　　　υ_Kp－Kb=υ_Kb-υ_Kp

　　　　　　　　=(O_bK/cos(R_p+α_b)-R_p)·ω

　　　　　　　　=((K²p+H²-2R_p
·H·cosα_p)^1/2/cos(α_b+α_p）-R_p)·ω　　　　　　　(2-23)

　　此式表明，滑动在接触弧上的分布是左右对称的(参看图2-13)，而且，在滚筒转速一定时，滑动速度的大小，取决于K点的位置和滚筒半径的大小。


图2-12　滚筒滚压的滑动速度


图2-13　滚筒滚压中滑动在接触宽度上的分布

　　(a)合压后O_pC＝O_bC的情形

　　(b)合压后O_pC＞O_bC的情形


　　为了分析(同等压印宽度条件下)滚筒直径的大小对滑动速度的影响，与滚筒尺寸设计原则相应地分析两种情形，即合压后滚筒连心线被接触点等分(O_pC＝O_bC)的情形和不等分(通常是O_pC＞O_bC)的情形。

　　对于O_pC＝O_bC的情形，在C点，由于υ′_cb＝υ_cb＝υ_cp，有υ_cb－c_K；在K点，由于O_bＫ＞O_bC，υ′_kb＞υ_pk，有υ′_bｋ－ｋp＞０；同理，在A点，有υ_Ab－A>p＞0，且取得最大值；注意到滑动速度在弧宽度上分布的对称性，可以得到如图2-13(a)所示的滑动速度分布图。当O_pC＞0_bC时(图2-12)，在C点，由于υ_cp＞υ_cb，有υ_cb－cp＜0，且在α_p＝α_b＝０的条件下，可按(2-23)式计算出滑动速度的最小值；在A点，由于O_pA＝0_bA，υ_Ap＝υ′_Ab＜υ_Ab，有υ_Ab－Ap＞０，且在α_p和α_b取得最大值的条件下，可按(2-23)式计算出滑动速度的最大值；这样，在滑动速度的最小值(在C点取得，为负)，和最大值(在A点取得，为正)之间，必定存在滑动速度为零的一点D，或者，在已知R_b、R_p、H、λ、b的条件下，令υ_Db－Dk＝0，按(2-23)式解出相应的α_b和α_p；注意到滑动速度在接触弧上分布的对称性，可以得到如图2-13(b)所示的滑动速度分布图。

　　从图2-13(a)中可以看出，在接触弧ACB上，只有C点没有滑动速度，离C点愈远，滑动速度愈大，在A点(及B点)，滑动速度达到最大值。总之，在ACB弧上，弹性滚筒上为相对于刚性滚筒上的接触点的滑动速度，除在C点为零外，其余各点均为正值。为了得到这样的滑动速度分布规律，特别是为了使得压印宽度中点处没有滑动速度，在滚筒尺寸设计中就要按照是性滚筒直径略大于刚性滚筒直径的原则，如取弹性滚筒直径Db＝300.4mm(λ＝0.2mm)，刚性滚筒直径D_p＝300mm。

　　从图2-13(b)可以看出，接触弧ACB上，有两点(D和E)没有滑动速度；AD段和EB段，相对速度为正值，即弹性滚筒上的点相对于刚性滚筒上的接触点向前(滚筒转动的方向)滑；EB段，相对速度为负值，即弹性滚筒上的点相对刚性滚筒上的接触点向后滑，恰与AD段和 EB段的滑动方向相反。为了得到这样的滑动速度分布规律，特别是为了使得压印宽度上有两处没有滑动速度，在滚筒尺寸设计中就要按照弹性滚筒直径略小于刚性滚筒直径的原则，如取D_b＝300mm（λ＝0.2mm），D_p＝300.4mm。

　　比较图2-13(a)和(b)，可以看出，前者只有一点滑动为零，后者有两点滑动速度为零；计算还表明，就滑动速度绝对值的最大值而言，前者比后者大。因此，一般认为，考虑滚筒滑动对印刷的影响时，采用弹性滚略小于刚性滚筒直径的设计原则更有利些。图2-13(a)和(b)上B点，滑动速度均为正值，即弹性滚筒上的Bb点相对于刚性滚筒上的接触点B_p向前滑，结果是在印刷过程中，在弹性滚筒B点的前方形成隆起的凸包。

　　有了计算滚筒接触弧ACB上一点K的滑动速度公式(2-23)，再计算出滚筒转过α_p或α_b对应的时间，原则上便可积分求出滚筒接触点在接触弧上的滑移移总量了。显然，这个滑移量的大小也与滚筒直径大小有关。特别是在O_pC＞O_bC时，AD段和EB段滑动速度为正，滑移量亦为正，即弹性滚筒上的点相对于刚性滚向前滑；BE段滑动速度为负，即弹性滚筒上的点相对于刚性滚筒向后滑。如将滑移量看作代数量示和所得滑移量绝对值有可能很小。但这个量不能用来表示滑移对印刷的影响，影响印刷的是各弧段滑移量的绝对值，如一印刷机，D_p＝300mm，λ＝0.3mm，BE段滑称量约为-2×10^-3mm，AD段和EB段的滑称量约为1.5×10^-2mm。

二、滑动的危害和防止

　　从上一小节的分析可知，滚筒滚压中必然有滑动速度和滑称，进而便引起接触面间的摩擦。但在以上的分析中，还只是把凸版印刷机的压印滚筒筒体、包衬和承印材料看作一个整体，把平版印刷机的橡皮滚筒筒体、橡皮布和衬垫也看作一个整体，因而滚压中的滑动只出现在弹性滚筒的表面。实际上，凸版印刷机的压印滚筒筒体、包衬和承印材料，平版印刷机的橡皮滚筒筒体、橡皮布和衬垫，都并非是一个整体，因而滚压中的活动就不仅出现在滚筒的表面，而且可能出现在凸印机的筒体、包衬和承印材料之间，或平印机的筒体、橡皮布和衬垫之间。另方面，凸印机的印版滚筒、平印机的压印滚筒，也并非是整体的刚性滚筒，它们在滚压中都有来自自身变形导致的滑动，这些都使实际印刷中的"滑动现象"变得十分复杂。

　　物体相互间滑动引起的表面上的滑动摩擦，如平印中的橡皮布，甚至两面都受到摩擦。滑动与摩擦在印刷中给印版、包衬(包括橡皮布)，特别是印品的质量，带来许多危害，这是需要设法防止的。

　　滑动与摩擦对印版的危害主查加剧了印版的磨损。凸版印刷机印版的印刷部分是凸起的，印版受到的摩擦，主要是由版面与纸面间滑移所引起的，长时间摩擦的结果，可能导致印刷部分的笔画变粉。平版印刷机的印版，图文部分与非图文部分几乎在同一个平面上，印版受到的摩擦，是由版面与橡皮布之间滑移所引起的，其结果是加剧印版图文基础和非图文部分砂目的磨损。这不仅会降低印版的耐印力，而且当网点图文磨损后，会使小点子丢失，印刷品的亮调受损。

　　滑动与摩擦对于包衬及橡皮布使用中的危害，突出的有以下三个方面：一是滑动与摩擦可能造成衬纸、毡呢的移动。以平版印刷为例，如果滚压过程中，橡皮布背面的滑移过大，就可能引起橡皮布背面的衬纸和毡呢发生移动。二是在平印中，滑动与摩擦会引起前凸包，凸包的出现，无异于增大了橡皮滚筒的半径，自然可能导致图文转移的失真。硬在平印中，橡皮布在受到表、背两面交替作用的摩擦时，可能对印版产生不均匀的磨损，形成类似齿痕样的磨损痕迹。

　　滑动与摩擦的危害集中表现在对印品质量的影响上。首先，滑移可能引起印迹或网点的变表，无论是凸印还是平印，滚压中接触面的相对位移都会使印迹拉长，使网点扩大成椭形；其次，由于摩擦造成的印版磨损，印刷中又会引起印品印迹发毛；此外，平印中橡皮布北面滑移过大，不能瞬即复位时，可能引起印品上图像不能准确重合的“重印”故障。

　　只要滚有变形，滚压中的滑动和摩擦就是不可避免的。由于影响滑动与摩擦的因素很多，防止或减濒有动与摩擦给印刷带来的危害，采取的措施也只能是根据具体情况有针对性的。具有普遍意义的是合理分配λ值以减小滑移量的方法。计算和经验都表明，若将最大压缩量λ的3/5分配给弹性滚筒(即弹性滚筒的半径等于其节圆半径加上3/5λ)，而λ的2/5分配给刚性滚筒(即刚性滚筒的半径等于其节圆半径加上2/5λ)，则因滑移而在接触弧内引起的摩擦和印迹变形都可能达到最小。实际印刷过程中，考虑到各种因素的影响，往往还要根据测量和经验，对上述λ分配，在数量上作适当的调整和补偿。

[时间：2001-07-09  作者：冯瑞乾  来源：《印刷原理及工艺》·第二章　印刷压力]