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简谈印刷油墨的发展历史

2021-07-29 来源:焦作机械信息网

简谈:印刷油墨的发展历史

据传,公元前2500年的那时候,就有人在用动植物制成的炭黑颜料中掺入动物胶或油基清漆制成供书写用的墨,这被认为是印刷油墨的皱形。

那么究竟从何时开始才有如今用的印刷油墨的呢?应该追溯到谷腾堡于1445年发明铅活字之后,因为要在金属铅上保持附着性,油性墨便应运而生。如今,印刷油墨已被看作是印刷工业体系中一个必不可少的要求。

一、油墨的制造

油墨的种类约有70余种,制造印刷油墨时,基本上是颜料加介质。而颜料和介质的种类相当多。比如,天然气、石油、焦油馏分等的含炭物质不完全燃烧时所得到的黑色粉末(即炭黑)是使用得最多的颜料。其次,以氧化钛为主要成分的白颜料钛白,遮盖力大,耐光率又好。

在油墨中必须掺加的连结料,是用来分散颜料,给予流布性,起到使颜料凝固在印刷表面的作用。实际上连续料的原意有搬运的意思,它把颜料搬到纸上使其干固。具有将颜料粒子均匀、迅速分散到连结料作用的物质叫分散剂,其主要成分是卵磷脂。

介质中还有许多如调节色调用的调色剂,提高光泽用的亮光油,用皂类、蜡类做的供调节粘度用的调墨油,以及油墨硬了时为了搞得软些的撤粘剂。还有,加快干燥用的催干剂等。

二、如何研究油墨

制造印刷油墨固然重要,在整个制造工程中,不断提高研究油墨的水平更为重要。研究油墨的科学叫做印刷油墨工程学,具体地说,即研究油墨的流变学。这是一门与物质变形和流动有关的科学。针对油墨来说,要求油墨在墨辊传递过程中不干,当一触及纸张立刻就干。

一说到油墨,就会联想到它的黏度,试想如果油墨没有黏度,就像水银一般不可能从墨斗中出来一样。相反,若像糖稀那样,就会将纸张损坏。一般情况下,油墨的黏度是150泊,在即将干燥之前为数万泊。必须分清黏度和粘性的不同含义,要根据前后联系确切地选择意思。黏性指制止在流体内部运动的性质,无法用单位量表示。黏度则是油墨除了粘度之外,还有几种有趣的性质,即弹性、黏弹性和塑性。施加外力变形,减去外力恢复原状,谓之弹性。传墨时出现拉丝断开,剩余部分迅速缩回的现象,称为黏弹性。它与变形速度有关,变形速度快,弹性效果明显。如果在固体上加外力,这个力超过弹性界限时,固体恰如高黏度液体发生变形,一旦去掉外力仍不恢复的性质,称为塑性。

一切油墨都具有静置时凝固,搅拌立刻增加流动性的性质,称此为触变性。有人把溶胶和凝胶的互换现象称作触变性。油墨放置片刻表面结皮就是一个例子。与触变性相反的一种现象叫做逆触变性。举个例子说,海岸边的沙子用脚踩踏后,表面似乎变得干而硬,但一旦挪开脚,过一会儿又会变软。

三、常用的油墨

用来印刷报纸用的油墨叫印报油墨。一般粘度小,流动性好。其粘度为3-8泊,或5-15泊。流动性之所以好,是用了粒子径为27μ的槽法炭墨,所得墨度为151。如果用粒子径为70μ的炉黑,所得黑度为75。

在凸版轮转油墨中,有一种渗透性较大的油墨叫渗爱干燥型油墨。这种油墨主要借助压力使用油墨中的低黏度成分渗透到印刷材料中,故用于多孔质的低级、中级报纸。用量较大的一种油墨叫热凝固型油墨,顾名思义它要借200℃-300℃的高温才使印刷油墨表面膜硬化。当与金属面接触时,类似胶粘剂与金属面粘着的情况一样。主要成分有苯酚树脂,聚合松香酯、石灰松香、石油树脂。用于包装印刷的潮致凝固油墨,亦称沉淀型油墨,最近也用到涂料纸、胶版纸上来了。因为它由乙醇溶剂和乙二醇可溶性树脂构成,故亦称乙二醇油墨。当它遇到水蒸气或水分掺进油墨时与乙二醇溶剂相溶,溶解性立刻低落下来,树脂被析出而干燥。

在日常生活里看到的大量的包装纸上用的油墨,要求能食用,没有气味,强度高,而且耐势性(150℃-160℃)要良好。用来印瓦楞纸的油墨就叫瓦楞纸油墨,它与普通油墨不同,特别要求耐光、耐摩擦、耐水、耐热等,近来要求使用以快干为目的乙二醇型油墨。

在凹印方面用的油墨中,要特别留意凹版油墨和凹印油墨的区别。凹版油墨(雕刻凹版用的)要求用大粒子的黑色颜料,调墨时开始采用低黏度,通常连结料与调墨油之比为6:1,要求擦拭容易,用来印钞票、邮票、证券非常合适。凹印油墨的用途就广泛得多,可用来印书刊、包装和建筑材料。所用的颜料要求软些,以不磨损版为准,莫氏硬度7以下,墨膜厚度比胶印墨膜约厚一倍。油墨厂大致以1-5泊出售,使用时大体上调至20-60厘泊。

经常耳闻的水性油墨(或水基油墨)又是怎么回事呢?这种油墨主要是用水溶性树脂来代替溶剂,对胶印还不适用,目前只用于凹印,如果使水分不渗进油墨,胶印也不是不能用,虽然借助树脂连结料用在包装方面,但它的缺点是对塑料膜的黏附性不好,同时光泽度差。

人们比较关心的是供胶印用的彩色油墨。最早使用的石版油墨,今天对需要墨膜厚实的印品,如酒瓶商标等仍需使用,一般使用亚麻仁油型油墨。

要注意的是胶印油墨虽也用亚麻仁油作连结料,但它不同于石版油墨。在胶印油墨中加进了大量的无机颜料,即用碱性硫酸铝粉、硫酸钡等的体质颜料(折射率较小的透明性白色颜料)。黏度范围5-100泊,常用的是10-30泊。色淀颜料使用酞花青。

卷筒纸胶印机用的油墨最关键之点是要求快干,为此装设1.8米长的高效干燥炉,每分钟进纸速度为480米,第一阶段先加热到320℃,然后使纸面温度回到138℃。对所用油墨的黏度要求是50泊-100泊。所用颜料除前面提到槽法炭黑,还有单星蓝、铬黄、立索红。

新兴的丝网印刷用的丝印油墨,是在用去水蓖麻油或亚麻仁油做成的合成清漆中加进供作连结料的煤油。印刷速度慢,干得也慢。有一种油墨要靠丝网印刷方法将它印到纸上,经过120℃加热,就会起泡凝固,称这种墨为发泡油墨,大多用来印盲文书籍或隆起的图案。

四、有特效的油墨

五光十色的罐头、糖盒和花色多样的暖壶,还有那孩子们喜爱的铁皮玩具,都需要在铁皮上进行印刷,供它所用的油墨叫印铁油墨。它所用的连结料是醇酸树脂。这种油墨因为印后要经过120℃-150℃烘考10分钟,所以要求有高黏度和耐热性。

印金和印银的油墨都是用1微米以下的粉粒制成的,制作根墨的金粉是铜粉加锌粉配成的,制作银墨的银粉就是铝粉。

这里介绍两种新型油墨,即1969年试制成功,1971年开始投入生产使用的紫外线干燥油墨和1975年才开始使用的红外线干燥油墨。前者的粘度要求是50泊-100泊,由于具有快干性,减少干燥时间,节省能源,油墨无臭并在机上的稳定性好等性能特点,用于印刷电路、印铁、印陶瓷和玻璃等最合适,几乎能用所有的颜料。美国和日本用得最多,但公害较大。相比之下,红外线干燥油墨便宜实用,无公害,所以美国和加拿大已在500台以上的胶印机上使用了它。在谈论油墨问题时,必须弄亮光油墨和萤光油墨的区别。前者主要是需要强光泽时而用的油墨,凸印、平印都能用,在铜版纸上使用,则效果更佳。后者要使用能够吸收4000埃-7000埃和3000埃-4000埃紫外光的荧光颜料和夜里能见到荧光的夜光型荧光颜料。通常用红、橙、黄、绿的颜料最有效,粒子较粗,约为1.5微米-4.5微米,适用于凹印和丝印。

除了上述几种主要的油墨外,随着新的印刷方式层出不穷,也就需要供应相应的油墨。如用来印磁性文字的磁性油墨,防止伪造证的证券防伪油墨,带有香味的芳香油墨,能随温度高低而变色的液晶油墨,要耐200℃高温的印陶瓷油墨,还有供复写用的炭素墨,分为着色和白色的两种。

五、新需求的油墨

处在21世纪的今天,随着改善社会环境和生产环境的要求多样化,对印刷工业环境中频繁使用的油墨,也提出了新要求。希望它能起到保护环境和在生产中具有能产生附加值的作用。这里简单介绍几种符合这些要求的油墨。

1.大豆油油墨

早在1979年,美国因石油危机而研制成功用大豆油作为制造油墨所需石油系溶剂的代用品。油墨中大豆油的含量视油墨的用途而异,一般在25%-55%之间,用大豆油制成油墨的优点是,因为大豆油的透明度高。其成色比石油系油墨优越,这点对报纸彩色化非常有利。大豆油油墨的另一特点是很少掉墨,而且呈色性优秀,等量的大豆油油墨可以较传统的油墨多印10%-15%。

由于大豆油油墨不含污染大气的挥发性有机化合物,无臭、无毒。今后,受保护环境热潮的影响,它在印报、彩印等用途方面,将会显露后来者居上之势。

目前,大豆油油墨的普及推广很快,以欧洲率先,日本、韩国继之,美国90%的报社开始使用大豆油油墨。

2.无水平印专用油墨

无水平印经过了二十多年的发展历程,如今已进入第三代,在欧美名国已经普及推广,我国业已引进,由于它不污染环境,没有公害,受到业内重视。只是因为需要专用的版材和特制的油墨,才迟迟没有拓展。

在版材和油墨这两个难题中,尤以油墨难办。从油墨要求的品质上讲,必须具有抗起脏性,为此,掺入油墨中的溶剂是关键。以不含芳烃的溶剂为宜。为了满足高速化的要求,要开发低黏度、高流动性的油墨。为此,要使油墨中的树脂分子相互络合,增加凝聚力,促使黏度减小,变成低黏度,理想的办法是用松香酚醛树脂和分子链长的齐聚合物制成的加热聚合树脂。从而获得低黏度的树脂调墨油。此外,提高油墨转移性也很重要,但它与抗起脏性属于二者不能兼顾的关系,如何使其保持平衡,是这种油墨设计的关键。

3.粉墨争艳

由于20世纪90年代粉体科学的进步,高品位的彩色胶片、彩色录像带、磁带等产品相继上市。这给印刷业带来新的启迪。

自1938年电子照相术诞生于美国之后,发展速度不算快,但进入20世纪90年代,受粉体科学进步的影响,其发展之快令人瞩目。首先在复印技术中得到应用。如今利用静电的正负电荷相吸引的原理,先在感光体上形成带电荷的潜像,再用带相反电荷的色粉施予其上后转印到纸上,所用的色粉粒子大小为10μ-0.1μ,视用途而异。其原料有植物性、矿物性及有机化合物之分。

今天这种色粉体已成为支撑高精尖技术的支柱。科学实验已经证明,由色粉墨取代油墨转印到中性纸上,其保存期比用油墨印到记录媒体上的时间要长。

今后,随着电子照相技术的进步,这种色粉墨将以其制造容易、无公害、价廉等优势,在油墨领域争艳。

4.功能性油墨

从20世纪80年代兴起功能性油墨,进入90年代,比较有名的有印盲文用的发泡油墨,在昼夜可发出荧光的荧光油墨,还有喷墨印刷用的树脂油墨。

如今,印刷工业为了追求在工业生产中,在同等的时间里印同量的活,百可以获得附加值的效果,频频采用起功能性油墨来。由于功能性油墨的品种非常多,这里将两种实用性较强的油墨介绍一下。

用凹印来印制糊墙纸时,如果在凹印油墨中掺入一定量的光催化剂,就能起到防臭抗菌的功能,应用于医院诊疗室的墙壁装饰上非常理想。所用的光催化剂就是二氧化钛。

如果利用凹印或网印来印地板格时,在油墨中掺加一定量的光催化剂,就能起到防滑的功能。

如上所述,说明在所用的油墨中,只要按比例掺加能引起化学反应的催化剂,便能收到原实效果之外带来的附加效应。

不少国家认为今后油墨的课题仍是:

1.为了提高印刷效率,要求彩墨提高快干性、转移性和防止背面蹭脏。

2.为了提高印刷质量,要求提高亮度和浓度以及抗生。

3.扩大对印刷品的应用范围。

在作为快干的油墨方面,将会配合用途而研制冷聚油墨、电凝聚油墨,加压黏固油墨。在油墨的应用方面,也会考虑生产一种错助印压使连结料中的小囊被压碎,从而聚合干燥。还要研制靠颜料分子的黏聚而成色的油墨。当前大家都关心的还是油墨的无溶剂化。

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