了解印刷的血液

1、了解印刷的血液-油墨油墨的发明与演进     中国是一个古老的国家，历史悠久、文化发达。印刷、造纸、火药和指南针是早为世界公认的四大发明。油墨作为印刷不可缺少的材料之一，无疑是我们伟大的祖先发明的。相传最早的墨出现在黄帝（公元前25972698年）年间，历史上记载的比较可靠的油墨发明者是魏晋（220420年）年间的韦诞。由于古代科技的局限，印刷术的缓慢发展导致了油墨的改进异常缓慢。世界油墨的较大发展是在二十世纪前后才开始的。1899年立索尔红颜料合成成功标志着油墨工业的春天已经到来。近几十年来，油墨的发展异常惊人。由于广泛采用新型多功能的合成树脂和性能良好的颜料，

2、油墨的印刷质量与适性得到了很大提高，品种也越发丰富，由原先传统的单一黑墨发展成各种色彩的原色墨与专色墨。可以承印的对象不再仅仅是纸张，扩大到了塑料、软管、瓷器、铁器等各种载体。作用不仅仅是再现原稿、呈现图文，还可以具有特殊的功能。如磁性油墨、防伪油墨、芳香油墨、示温油墨等。油墨工业已经成为国民经济中一个不可缺少的组成部分。 油墨的概念      油墨是由有色体（如颜料、染料等）、连结料、填充料、附加料等物质组成的均匀混合物，能进行印刷并在被印刷物体上干燥，具有颜色与一定流动度的浆状胶连体。颜色、身骨（稀稠、软硬、弹性、流动度等流变性能）和干燥性是油墨的三

3、个最基本性能。颜料是不溶于水、油和连结料的有色固体粉状物质，它同填料一起构成了油墨中的固体成分，是油墨颜色的体现者。同时在很大程度上决定了油墨的质量。如：颜色、稀稠、粘度、粘性、印刷性能等。油墨对颜料的基本要求是：鲜艳的色彩，很高的浓度，良好的分散性及优良的物理化学性能。连结料是一种胶粘状流体，起着连结其它各成分作用，是油墨中的流体组成部分。油墨的流变性能、印刷性能以及干燥性能皆取决于连结料。它是油墨质量好坏的基础。填料是白色透明、半透明或不透明的粉状物质，也是油墨中的固体组成部分。主要起填充作用，既降低成本又调节油墨性质，如稀稠、流动度、粘性等，以便提高配方设计的灵活性，改善油墨质量。油墨对

4、填料的基本要求是：白度高、亲油性强、易分散、无有害杂质、颗粒细小均匀等。附加料是油墨中主成分以外的部分，其目的是改善油墨的某些性能以满足某些特殊的印刷要求。它既可以是连结料、填料、也可以是成品油墨的附加部分。其用量比较少一般不超过10%，主要是干燥剂、反干燥剂、撤粘剂、耐摩擦剂等。 油墨的分类由于油墨是用于印刷需要，不同的印刷方式，承印材料要求所用的油墨也不同，故而油墨的种类很多。一般可进行如下分类：根据印刷方式可分为：平版油墨、凸版油墨、凹版油墨、孔版油墨等。根据干燥类型可分为：氧化干燥型油墨、渗透干燥型油墨、挥发干燥型油墨、UV干燥型油墨等。根据产品用途可分为：书刊油墨、新闻油墨、印铁油墨

5、、塑料油墨、陶瓷油墨等。根据产品特性可分为：亮光油墨、快干油墨、示温油墨、磁性油墨、防伪油墨等。   油墨的原料与组成 一 颜料1) 颜料的特点与种类颜料是油墨中的着色剂，是表现油墨颜色的主要原料。它与染料的区别是：颜料一般不溶于水，也不溶于连结料，在溶剂中大部分呈悬浮状态。而染料在连结料中是可溶的真溶液，能使物体全部着色。颜料的种类很多，分类方法也很多。按一般的概念可分为无机颜料和有机颜料；按金属类型可分为锌颜料，钴颜料；按色彩特性可分为彩色颜料与非彩色颜料等。一般国际上将它们分为：a：颜料性染料（pigment dyestuff）即指不溶性的有色有机体或载体。包括偶氮颜料、酞菁颜

6、料、硝基颜料、亚硝基颜料、还原性颜料。b: 沉淀性染料（色淀lake）即指含有无机物质或载体的有机颜料。包括普通色淀、坚牢色淀。c: 通那(toner)即指水溶性的酸性或碱性染料，是没有无机物质或载体的有机颜料。它是一种没有被冲淡的有机有色体，具有最大的着色力。2) 颜料的质量指标颜料的质量直接影响油墨的性能，一般评价颜料性能优劣与否有以下几种指标：a：色调。色调反映颜料对光谱的选择吸收特性，取决于颜料本身的性质，也与墨膜的厚度，使用的填充料、连结料种类，以及纸张的特性有关。颜料对主光波吸收越大，有害吸收则越少。b：着色力。着色力指一种颜料与其它颜料混合后对混合颜料的颜色所起的影响能力。颜料的

7、着色力越高用它配制的油墨所需数量越少。c：遮盖力。遮盖力指颜料能遮盖承印物体表面的能力。即承印物表面颜色不透过颜料的能力。颜料的遮盖力取决于颜料折光率与连结料折光率之差。d: 视比容。视比容指每千克重的颜料占有多少立方米的体积。视比容与视比重互为倒数。视比容越大越好。e：吸油量。吸油量指一定量的颜料所能吸收的油量，以让100克颜料紧密粘在一起所需的亚麻油克数计算。印刷油墨的性质与颜料的吸油量有关，吸油量小的颜料制成的油墨所含颜料就多，油墨遮盖力强，但稳定性差。在印刷时容易产生堆版，也容易被乳化。一般要求颜料吸油量要大。f：分散度。分散度反映颜料颗粒的大小，颗粒越小的颜料其分散度越高。一般提高分

8、散度能使颜色变得鲜艳，并提高颜色明度。g：耐光性、耐晒性、耐渗透性及其它耐腐蚀性等。3)胶印油墨对颜料的基本要求。a：颜色性能要求着色力很高、色浓度高、透明度高、色调误差小。b：稳定性要求耐光、耐热、耐酸碱腐蚀性能强。c：印刷性能要求颗粒细小均匀、分散度高且不溶于水。亲油性比亲水性强，不含有害物质。二连结料1) 连结料在油墨中的作用连结料是油墨质量好坏的基础，它在油墨中的作用如下：a ：颜料的载体及分散剂b ：决定油墨的墨性c ：给油墨一定的光泽、耐磨擦性、耐各种溶剂性，以及一定的耐冲击性等物理性能d ：决定油墨的干燥类型和干燥速度（固着速度）2) 连结料的基本反应机理连结料在把颜料按需转印到

9、承印物后，为使颜料稳定牢固固着在承印物上，连结料就需发生由小分子到大分子的固化交联反应。这种反应是在借助外界的热、光能量的作用或溶剂的去除作用而进行的。其基本反应类型如下：a：聚合作用b：氧化作用c：缩合作用d：异构化作用e：酯化及酯交联作用3) 常用连结料的类型及特点 干性连结料这种连结料主要是以不饱和性植物油（亚麻油、桐油、蓖麻油等）为主体，在适当的温度下聚合为一定程度的粘稠液体。它的干燥是利用空气中的氧对不饱合双键进行氧化交联以形成大分子。用这种连结料制成的油墨光泽性较好，但氧化干燥速度很慢，加入干燥油后虽然加快了干燥速度，但使油墨质量不稳定。而且这种连结料分子量不是很大，在有水存在的胶

10、印中容易乳化。现在单纯利用这种连结料做油墨已为数不多，而常把它和高分子树脂混合使用或用该种植物油改性高分子树脂，以提高其应用能力。 溶剂型连结料这种连结料由固体树脂溶解在溶剂中制成，一般用于渗透性较大的承印物如新闻纸中。 反应型连结料利用外界的能量使树脂发生交联固化作用的连结料，如UV干燥型、EB（电子束）干燥型、红外干燥型等。 树脂型连结料该种连结料利用固体高分子合成树脂溶于植物油、石油系列高沸点溶剂中，制成高粘度相，然后加入低粘度的油墨油稀释，当它们接触到承印物纸张后，表面张力小的油墨油立即渗入纸中即油墨的初期干燥固着。此后剩下的高粘度相，由于失去了流动性而发生交联固化而留在纸张上，即完成

11、了油墨的固着干燥。这种连结料可以做成快干型、亮光型以及快干亮光型油墨，这由树脂的性质及其在油墨中含量决定。在选用树脂时，一般要考虑它的分子结构及分子量大小，溶剂的溶解度及释放性，树脂的稳定性等。树脂的分子大，含量多则油墨的光泽就好；溶剂的溶解性和释放性是相对立的两方面，溶解性差而释放性强，油墨的固着就快，反之则慢。常见的树脂种类有：1> 固体树脂由合成固体树脂溶解在干性植物油或高沸石油溶剂中制成。常用的有：a:松香酯类包括甘油、季戊四醇及它们的二聚松香酯。b:酚醛树脂类包括用松香或二聚松香改性并以苯酚、双酚或烷酚（如叔丁酚）等类为原料的酚醛树脂和纯酚醛树脂。c:顺丁烯二酸酐改性松香酯类包

12、括用顺丁烯二酸酐改性的松香及二聚松香甘油或季戊四醇酯。d:石油树脂包括改性石油树脂。2> 液体合成树脂a:醇酸树脂邻、间、对苯二甲酸酐制的醇酸树脂等。b:油改性酚醛树脂干性植物油改性的酚醛树脂。c:聚氨酯树脂该种树脂用于大胶印油墨中具有亮光好、流动性好、成膜性好、对颜料的润湿性好等特点，但用量过多固着速度较慢。3> 胶质油以铝皂或酸铝化合物及其衍生物与树脂油制成的弹性胶状物。其常用的成份 如下：a:硬脂酸铝大多用二硬脂酸铝，这种物质易使胶质油在高速印刷下不稳定，且印刷网点较差。b:低度碳酸铝常用异辛酸铝，没有硬脂酸铝的缺点，质量较好。c:异丙醇铝及其衍生物对油墨光泽、印刷性能有益，

13、成胶体稳定，在高速下不易破坏。胶质油用在油墨中可使使油墨增加粘度而不增加粘性，在胶印中具有去粘，改善身骨、网点等的特点。三填料1) 填料在油墨中作用填料是一种能均匀分散在连结料中的白色粉状物，其在油墨中的用量是根据油墨颜料的用量和墨性要求来调节。在油墨中作用大致如下：a:降低油墨成本b:调节油墨的墨性c:调节油墨的色浓度2) 常用填料的类型及特点a: 氢氧化铝油墨中用的氢氧化铝都是以沉淀法制得的，它是油型油墨中常用的填料。它和适当粘度的调墨油（干性亚麻油在一定温度下聚合而成）制成印刷中常用的维利油。油墨中氢氧化铝用量不能太多，否则会抑制油墨的干燥，同时也会减弱油墨的光泽。b: 硫酸钡油墨中用的

14、硫酸钡也是用沉淀方法制成的。其比重大，透明性差，吸油量多，在油墨中单独使用会使油墨的流动性减弱，而且用量不能很高，否则在印刷中会出现堆墨现象。它可以与比重小、颗粒细，研磨后油墨要求不太高的颜料一起使用，以作为改善油墨流动性之用。c: 铝钡白此种填充料是硫酸钡与氢氧化铝的沉淀物。其光泽较好，制成墨浆后印刷性能也较好，但若使用不当，会使油墨胶化或变粗。选用时可与调墨油一起研磨以取得良好的流动性和光泽性。d: 碳酸钙油墨中使用的碳酸钙是由氢氧化钙与碳酸钠沉淀得到的。这种方法得到的碳酸钙具有良好的透明度和光泽性。而且碳酸钙颗粒可以做到很小（0.02-0.1m），能达到胶体粒子的范围，故有时也称之为胶质

15、碳酸钙。胶质碳酸钙在油墨中按一定比例调配，能很好地改善油墨的流动性、光泽度、透明度等，而且一般不会产生不良的印刷故障。胶印油墨中特别是树脂型胶印油墨，常选胶质碳酸钙做填充料，以取代其它类型的填充料。四 辅助剂辅助剂是油墨中加入的用以改善油墨某些特殊性能或要求的附加物，可以是颜料、连结料以及油墨成品的辅助剂。其目的是改变颜料、连结料之间的润湿性、相溶性以及油墨本身的性能变化或某些特殊要求。辅助剂在油墨中的含量很小，一般不超过10%。油墨中常有的辅助剂如下：1）干燥剂主要是指能促进干性油型连结料聚合干燥的物质。大多是金属钴、锰的盐类或皂类。2）撤粘剂这种辅助剂能有效地降低粘性而基本上不改变油墨的身

16、骨。常用的有蜡类及凝脂（胶质油）类。蜡类撤粘剂除具有去粘作用外，还有使油墨耐磨擦及增滑作用；而胶质油具有去粘及保持稠度和身骨的作用。3）增稠剂用于增加油墨和连结料的粘度，改善油墨的触变性，防止颜料的沉积，并提高图文光泽与网点再现性。4）防蹭脏剂用于防止印品蹭脏，一般是将淀粉分散在调墨油中，再掺入油墨中。油墨的干燥     一渗透干燥这种干燥主要是依靠纸张的吸收作用和油墨的渗透作用来完成的。其机理可以这样解释：由于纸张是由纤维交织成的多孔性物质，孔径很小。当油墨转移到纸张上的时候，由于纸张纤维空隙的毛细管作用便开始吸收油墨中的连结料。在吸收过程中油墨的成分

17、和流变特性逐渐改变，油墨的液体成分逐渐减少，颜料粒子凝聚力逐渐增大，油墨逐渐失去流体性质而呈现固体的形态。二氧化结膜干燥这种干燥形式是利用氧化聚合反应使油墨由液态转变为固态。其机理是：油墨中的干性植物油含有不饱和双键，通过过氧桥聚合成高分子的皮膜。在干燥的诱导期间干性植物油因含有微量磷脂类有机抗氧剂吸收的氧较少，氧化聚合反应很慢。当抗氧剂被破坏以后，干性植物油吸氧使邻近双键的亚甲基与氧发生反应生成氢的过氧化物。由于氢的过氧化物很不稳定，在光照下会分离成两个游离基，其中一个是羧基OH。由于游离基化学性质很活泼，当它去攻击另一个油分子时，又产生一个新的游离基原来的游离基将生成稳定的化合物。由此油的

18、小分子便聚合成大分子，直至无双键为止。油墨就变成了高分子网状结构的干固皮膜。三挥发干燥这种干燥形式是依靠将油墨连结料中的溶剂挥发使剩下的树脂和颜料形成固体膜层固着在承印物表面上来完成的。多用于凹版油墨。挥发干燥的速度主要取决于溶剂的蒸发潜热、颜料的比例、颗粒的半径大小以及不同的树脂种类。四其它干燥形式1)辐射干燥辐射干燥指油墨依靠射线的能量使连结料的分子产生聚合而从液体变为固体的干燥形式。包括有：a：紫外线干燥。b：电子束干燥。c：红外线干燥。d：微波干燥。e：湿凝固干燥、冷凝干燥、沉淀干燥、过滤干燥等。油墨颜色的基础知识      

19、         一 油墨在纸上的颜色表现油墨印到承印物如纸张上后，它的颜色通过对光的反射和透射来体现，是用色料的减色法来表现的。油墨透明时，照射到其上面的光线一部分被选择吸收，另一部分透射过去，遇到白色的纸张又反射回来，从而表现为油墨的颜色。油墨不透明时，照射到上面的光线部分被吸收而反射未被吸收的部分，表现为油墨的颜色。实际上的油墨是半透明的，其颜色是这两种反射的复合色。网点印品的油墨颜色有以下三种情况：1) 油墨网点的重叠白光照射到两种重叠的透明油墨上时（如图1），如同照射到两块滤色片上一样，光线经两

20、层油墨的选则性吸收后反射回来，表现为油墨的颜色。如左第一幅图所示，红、绿、蓝光（白光）透射过品红墨后，绿光被吸收,剩下的红、蓝光其中的蓝光又被黄墨吸收，最后未被吸收的红光反射出来，即品红墨和黄墨重叠后表现为红色。同理，青墨和黄墨重叠后表现为绿色，品红墨和青墨重叠后表现为蓝色。如果是三原色墨重叠，光线全被吸收而表现为黑色。这种情况下的油墨颜色受以下条件影响：a：油墨的透明度b：油墨的浓度c：墨层的厚度d：套印的顺序e：纸张对光的选择吸收、反射能力等。2) 油墨网点的并列油墨三原色网点中，不论油墨是透明还是不透明，两种网点并列，它们的颜色是以色光的加色法合成的（如图）。当两种不同网点对人眼的视角小

21、于1分时，人眼就不能分清它们而认为是一点。并列油墨网点就是利用这个原理实现色光加色的。如图A所示，红、绿、蓝光（白光）经品红网点选择吸收后反射红、蓝光（即品红光），与它并列的黄网点同理则反射红、绿光（即黄光），这些反射光经色光加色后表现为红色。同理，品红网点和青网点并列表现为蓝色；青网点和黄网点并列表现为绿色；三原色网点并列表现为白色。这种情况下的油墨颜色受以下影响：a：油墨的反射、透射性能。b：网点大小及大小对比。 网点大小相同且较大则颜色暗，反之则颜色亮；网点大小不同颜色偏向网点较大者。c: 纸张对光的选择吸收、反射能力等。3) 重叠网点的并列重叠网点的并列是上述1、2情况的复合，是真实反

22、映实际印品的颜色形成情况，也是印品颜色丰富的一个重要原因。二油墨颜色的三种特征油墨颜色的三种特征是除黑白以外的彩色特征，即色调（Hue）、亮度（Lightness）、饱和度（Saturation）。这三个值确定则油墨的颜色也就确定。1) 色调色调是各种颜色相互区分的最基本特征。它用该色的主波长或补色主波长来表示，主波长或补色波长不同，则颜色也不同。从而把各种颜色（红、黄、蓝、绿等）以波长来严格区分。油墨颜色的色调决定于光源的光谱组成以及它对光线的选择吸收性等。2) 亮度 亮度是有色体发出色光光量多少的量度，也即颜色的明亮程度。它包含两种含义：一是颜色本身对人眼的刺激强度，在红橙黄绿青蓝紫中，黄

23、最亮，紫最暗，其它处于这两者之间。二是有色体反射或透射光量的多少，反射或透射的越多，颜色明度越大。油墨的亮度也是表示其反射或透射光量的多少，越多则亮度越大，油墨越鲜明。它同光源的光谱组成和明度大小以及油墨的选择吸收性等有关。3) 饱和度 也叫纯度，是同一色调中颜色的纯度。其决定于反射或透射光谱色光的选择性吸收程度。物体对某一窄波段的色光反射率较高，而对其它波段反射较小或没有，则物体有很高的光谱选择性，这种物体的颜色饱和度就高。油墨颜色的饱和度在印刷中对套色非常重要，决定于它的光谱选择性以及光源的性质。三 油墨颜色的表示方法油墨的颜色除了可用色调、亮度、饱和度表示外，还可用国际上的颜色表示方法来

24、表示如下：1) 标准颜色CIEa：2视场CIE1931三刺激值 X、Y、Z 或色度坐标x、yb：10视场CIE1964三刺激值 X、Y、Z或色度坐标x、yc：CIE L*a*b*或CIE Labd：CIE1976(L*u*v*)或CIE1976(L*a*b*)2) 色差的计算E=(L*)2 +(*)2 +(v*)21/2或 E=（L*）2 +（a*）2 +（b*）21/2油墨的墨性和印刷适性   油墨的墨性主要指油墨的流变性方面的几个性能。它们中的几个主要指标如下：1)粘度在定义上粘度是指阻止流体流动的一种性质，是流体分子间相互作用产生阻碍分子相对运动的量度，常以

25、每单位面积所受的剪切应力来表示。油墨的粘度同印刷质量有关，粘度大一点，对油墨的转移和网点成型有利；粘度过大或过小，都会对印刷产生影响（见附录）。胶印中常用的油墨粘度在200-800泊范围内。2) 粘性及粘性增值粘性也即粘着性，是阻止流动中液体层分离的量度。油墨的粘性同印刷质量也有很大的关系，油墨的粘性大，对网点成型有利，但不能过大，否则对印刷有影响（见附录）。油墨的粘性同温度和印刷速度有很大的关系，随着温度和印刷速度的提高而很快升高。胶印中常用油墨的粘性值在8-14（400rmp）范围内。粘性增值是表示油墨在印刷中粘性的稳定程度，粘性增值越小，则油墨的墨性也越好。3) 屈服值指油墨在剪切速度为

26、零时的剪切应力。油墨的屈服值大时显得很硬，可使实地印刷均匀和网点清晰，但影响流动性；屈服值小时，会使网点变形大，影响印品效果。4) 流动度是用来表征油墨稀稠程度的。对胶印油墨来说，流动度是屈服值的函数，流动度大则屈服值小，反之则屈服值大。流动度与印品质量有关，流动度过大，会影响网点的成型，造成网点扩大过大；流动性过小，油墨的屈服值很大，这不利于油墨的转移和印刷。一般单张纸胶印油墨的流动度在28-36毫米/35之间。5) 斜率是指使用平行板粘度计作出的油墨流动特性曲线的斜率。油墨的斜率可表示油墨的丝头长短，斜率大则油墨的丝头长，反之则短。一般来说，油墨的斜率还与油墨的流平性有关，斜率大流平性就好

27、，反之流平性差。胶印中，当油墨的斜率小于4时，常会造成墨斗不下墨。对于相同连结料和颜料制成的油墨，斜率大则光泽性较好。6) 截距同斜率相似，是指油墨流动特性曲线的截距，它与油墨的稀稠、软硬有关，截距越大油墨越软，身骨越短；截距越小，油墨越硬。一般油墨的截距大则粘度小，反之粘度则大。单张纸胶印油墨的截距约在5-10之间。7) 触变性指油墨的粘度随剪切速度的增大而减小或随剪切速度的减小而增大的性质。印刷中要求油墨有一定的触变性，以使印刷后网点清晰，但触变性太大会影响油墨的传递转移，使小网点丢失。胶印油墨的触变性一般较高。8) 转印性指油墨从墨斗到印版，从印版到橡皮布再到承印物的传递性能。实际中常用

28、油墨的转移率来表示。油墨的转印性好，在印刷中油墨的转移量容易控制，印品效果好。  油墨市场的的前景分析      目前，亚太地区已经成为世界油墨制造业的重要中心。据估计，东南亚和澳洲的油墨市场总量接近13万吨，金额超过5亿美元。但是，需要指出的是，油墨业在亚太地区各个国家的发展状况有很大不同。世界10大油墨公司中的一半的总部设在日本，中国、印度、越南属于发展十分迅速的国家，而其他国家的印刷业才刚刚起步。 随着中国成为亚太地区增长最为迅速的经济体，世界主要油墨制造商都在中国进行了重大投资活动，如：东洋油墨、SakataInx、DIC、富林特油墨、东华油墨等。 中国作为世界第四大油墨生产国，油墨产量约占世界百分之六。目前，中国拥有印刷油墨综合年产能力约二十五万吨，产量仅次于美国、日本和德国。中国油墨市场的总量为每年50亿人民币。 统计显示，2003年中国油墨继续保持高速增长势头，全年产量同比增长百分之十四点五。 专家预计，今年将是继去年之后，又一个油墨行业高速发展年头。据了解，东欧、美国和东南亚等五十多个国家和地区与中国油墨生产厂商的合作正逐步增加。中国油墨生产企业目前已达三百多家。专家预测，近期中国国内市场