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油墨

(印刷材料)

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油墨是用于印刷的重要材料,它通过印刷或喷绘将图案、文字表现在承印物上。油墨中包括主要成分和辅助成分,它们均匀地混合并经反复轧制而成一种黏性胶状流体。由连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等组成。用于书刊、包装装潢、建筑装饰及电子线路板材等各种印刷。随着社会需求增大,油墨品种和产量也相应扩展和增长 [1] 
中文名
油墨 [1] 
用    途
印刷 [1] 
性    状
黏性胶状流体 [1] 
前    身
[2] 
成    分
连结料(树脂)、颜料、填料、助剂和溶剂等 [1] 

油墨发展史

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中国很早就生产油墨。油墨的前身是松油墨。中国利用松烟、胶质(主要是牛皮胶,起粘合烟灰的作用)与水制成黑墨。开始作书写用,以后用于木板印刷业。油墨在中国的早期发展较快,中世纪后,一直固步自封,满足于传统秘方,不甚创见。当时欧洲的木板印刷也是以水性为主,但应用不佳,遂改为油类。以后演变为现代印刷油墨。印刷技术的发展刺激着油墨工业的发展,出现了适应各种印刷要求,功能多,质量高的油墨 [3] 
国际间公认中国为古代文明中最先使用墨的国家,早在西汉时期(公元前200年)中国就开始使用墨了,这种墨可以在竹帛上写字传递信息,其某些功能可以与当代油墨相类比 [2] 
油墨的发展与印版的发展是相伴相随的,因为两者不匹配,印迹就不清,墨膜会脱落,影响印刷质量。例如印版处于雕刻木版时期,油墨就是用木材烧后的炭与树胶均匀地混合干燥而制成,属水溶性。印刷时将墨涂于版上,再将纸置于其上,然后用布或刷轻轻拭之,即可将雕版上的图文通过墨转印到纸上。发展到金属版时期,由于水性墨不能均匀的涂于版上,于是发明了油性油墨,它是将颜料均匀分散在油脂中而制成。最初的油墨颜料是天然无机矿物质,连结料是植物或动物油脂。这类油墨,干燥速度慢,印品光泽度差,对承印物附着能力差。随着化学工业的发展,给油墨行业带来了生机,油墨制造中广泛地采用了新型的合成树脂和高级有机颜料,使油墨的品种更加丰富,性能更加优良。油墨的发展进入了新的阶段,最终传统的平版、凸版、凹版、网版印刷都有了完善成熟的油墨体系 [2] 
随着人类文明的推进与印刷业的发展,承印物材料在不断地开发与拓展,印刷方式也不断地推陈出新。油墨的生产工艺更加精良,油墨产品的类型和花色品种不断增加。如无水胶印工艺的推广使无水胶印油墨需求增大,灵活的数字印刷的兴起也让数字印刷油墨站上了历史的舞台。还有绿色环保的强大呼声又掀起了油墨原材料重新选择和制造工艺的改革,如水性油墨、大豆型胶印油墨、UV油墨、FB油墨等。油墨,这个印刷业中最大的污染源,正在努力地减少其有机物的挥发和有害金属的应用。我们有理由相信,未来油墨工业的发展会朝着关怀生命、拥抱自然、和谐社会的大方向前行 [2] 

油墨主要成分

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油墨色料

色料包括颜料和染料。色料能给油墨以不同的颜色和色浓度,并使油墨具有一定的黏稠度和干燥性,常用的是偶氮系、酞菁系颜料 [4] 

油墨联结料

联结料由少量天然树脂、合成树脂、纤维素、橡胶衍生物等溶于干性油或溶剂中制得,它有一定的流动性,使油墨在印刷后形成均匀的薄层,干燥后形成有一定强度的膜层,并对颜料起保护作用,使其难以脱落 [4] 

油墨辅助材料

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辅助材料包括制造连结料时所必须应用的和油墨制成后应用的两个方面,目的在于调整油墨的印刷适性、干燥性,提高印刷效果 [5] 

油墨填充剂

填充剂是白色透明或不透明的物质,主要作为颜料的填充剂,既可减少颜料用量,降低油墨成本,又可调节油墨的流动性等,还能增加油墨膜层的厚度,改善其耐磨性,但它不具着色力和遮盖力。依着色剂选择填充剂,主要有硫酸钡、滑石粉、高岭土、碳酸钙、氢氧化铝等,使用时将其研碎成白色粉末 [5] 

油墨稀释剂

稀释剂的作用在于降低油墨的黏稠度,防止发生剥膜现象,使油墨具有作业适性。常用的稀释剂有低聚合亚脒油、矿物油等。前者易与油墨混合,作用柔和;后者稀释效果明显,但切忌过量使用,否则印刷效果不好 [5] 

油墨冲淡剂

冲淡剂的作用是冲淡油墨的颜色。淡色墨配制时是以冲淡剂为主,深色墨为辅进行的,应注意冲淡剂性能的影响,要根据色样透明状况的要求及产品用途选用合适的冲淡剂。冲淡剂常用种类有白墨、透明油、亮光浆三种。白墨透明度差,遮盖性较强,调配出的淡色墨有粉质感,常用于实地印刷用淡色墨调配。透明油又名维利油,是胶印油墨最早使用的冲淡剂。透明油为淡黄色透明油剂,与某些油墨如金光红、射光蓝等混合会使颜色发暗,还具有抑制干燥的作用,故只用于一般要求的淡色墨配制。精细产品淡色墨的调配一般使用亮光浆。亮光浆是近于无色透明的树脂型冲淡剂,有良好的相容性,对彩色墨的颜色影响小,还具有抗水性较强、干燥较快、结膜亮光好的特点,是目前最理想的冲淡剂 [5] 

油墨防结皮剂

防结皮剂的作用是抑制油墨的干燥速度,防止油墨在机械上干燥结膜。防结皮剂主要成分是有机还原剂和抗氧剂,可以添加于油墨中,也可以撒布于接触油墨的机械上 [5] 

油墨防反印剂

防反印剂的作用是防止印刷油墨层反印到纸张背面,以保证印刷质量。最常用的防反印剂是玉米淀粉 [5] 

油墨增滑剂

增滑剂的作用是改善油墨的耐摩擦性和流动性,降低黏度,提高膜层的光洁度,减少纸张拉毛现象。油墨中常用的增滑剂有高熔点的微晶蜡、合成蜡等 [5] 

油墨其他助剂

其他助剂还有很多,诸如分散剂、湿润剂、干燥剂、稳定剂等 [5] 

油墨理化性质

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油墨的理化性质主要是指其密度、细度、透明度、光泽度、耐光性、耐热性以及耐酸、碱、水、溶剂(醇)性 [5] 

油墨密度

密度是指20℃时,单位体积油墨的重量。用g/cm3表示。油墨的密度决定于油墨中应用的原料的种类及其比例,并受外界温度的影响。油墨的密度与印刷工艺有着一定的关系。油墨的密度关系到印刷过程中油墨的用量。在相同的印刷条件下,密度大的油墨用量大于密度小的油墨 [5] 
油墨的密度过大,主要是因为油墨中颜料的密度大所致。在印刷过程中,由于连结料无法带动密度过大的颜料颗粒一起转移,使颜料等固体颗粒堆积在墨辊、印版、或橡皮布表面,形成堵版现象。特别是在高速印刷或油墨稀度较大时,使用密度大的油墨更容易出现这种现象。同时,密度大的油墨与密度小的油墨混合使用时,若二者差距过大,容易产生墨色分层现象。密度小的油墨上浮,密度大的下沉,使油墨表面的颜色偏向于密度小的油墨,底部油墨的颜色则偏向于密度大的油墨。一般情况下,印刷油墨的密度在1g/cm3到2.25g/cm3之间 [5] 

油墨细度

细度是指油墨中颜料、填充料等固体粉末在连结料中的分散的程度,又称分散度。它表明了油墨中固体颗粒的大小及颗粒在连结料中分布的均与程度。油墨的细度好表明固体粒子的细微,油墨中固体粒子的分布均匀。油墨的细度决定于连结料对颜料等固体的润湿程度及油墨搅拌、轧研后油墨的细度好 [5] 
油墨的细度关系到油墨的流变性、流动度及稳定性等印刷适性,是一项很重要的质量指标。油墨的细度差,颗粒粗,印刷中会引起堵版现象。在平版胶印和凹印中会引起毁坏印版和刮刀的现象。而且由于颜料的分散不均匀,油墨颜色的强度不能得到充分发挥,影响油墨的着色力及干燥后墨膜的光亮程度 [5] 

油墨透明度

透明度是指油墨对入射光线产生折射(透射)的程度。印刷中透明度是指油墨均匀涂布成薄膜状时,能使承受物体的底色显现的程度。油墨的透明度低,不能使底色完全显现时,便会在一定程度上将底色遮盖,所以油墨的这种性能又称为遮盖力。油墨的透明度与遮盖力成反比关系,透明度用油墨完全遮盖某种底色时油墨层的厚度来表示,厚度越大,表明油墨的透明度越好、遮盖力越低 [5] 
透明度取决于油墨中颜料与连结料折射率的差值,并与颜料的分散度有关。颜料与连结料的折射率差值越小,颜料在连结料中的分散度越好,则油墨的透明度越高 [5] 

油墨光泽度

光泽度指印刷品表面的油墨干燥后,在光线照射下,向同一个方向集中反射光线的能力。光泽度高的油墨在印刷品上表现为亮度大。光泽度主要决定于油墨中连结料的种类及性质,油墨制造中炼制工艺的处理以及墨膜干燥后的平整程度。此外油墨的光泽度还受到油墨组成中颜料的性质,粒子的大小形状及分散度的影响;油墨的透性、流平性、干燥性等性能的影响;承印基材的影响等等 [5] 

油墨耐光性

耐光性是指油墨在日光灯照射下,颜色不发生变化的能力。油墨的耐光性表明了印刷品在光线照射下褪色或变色的程度。耐光性强的油墨印刷后虽经日光长期照射,但印刷品褪变色程度小;耐光性差的油墨其印刷品容易褪变色,甚至颜色会完全褪掉。在油墨的分级中,8级最不容易褪变色,耐光性最佳。油墨的耐光性主要取决于颜料。油墨的耐光性对印刷过程无影响,主要是关系到印刷品的使用过程 [5] 

油墨耐热性

耐热性是指油墨受热时颜色不发生变化的能力。耐热性强表明了印刷品被加热到较高的温度时,油墨不会产生变色现象。油墨的耐热性主要取决于颜料和连结料的种类及性能。有些颜料在加热时不但产生变色,甚至发生变化 [5] 

油墨化学性

这项性能是指油墨在酸、碱、水、醇或其他溶剂的作用下,颜色及性能不发生变化的能力,又称为油墨的耐化学性或耐抗性。油墨的耐化学性强,在酸、碱等物质的作用下,颜色和油墨的性质不会发生变化。油墨的耐化学性是由颜料和连结料的种类及性能决定的,并与颜料和连结料结合的状态有关,与油墨的稳定性有关 [5] 

油墨印刷适性

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承印物、印刷油墨以及其他材料与印刷条件相匹配、适合于印刷作业的性能,叫作印刷适性。油墨的印刷适性指油墨与印刷条件相匹配,适合于印刷作业的性能,主要有黏度、黏着性、触变性、干燥性等 [5] 

油墨黏度

油墨在流动中表现出来的内摩擦特性,叫作油墨的黏滞性,量度油墨黏滞性的物理量,叫作油墨的黏度。印刷机的速度越快,要求油墨的流动性越大,黏度越小。油墨的黏度,可以用调墨油或油墨稀释剂进行调整 [5] 

油墨黏着性

油墨从墨斗向墨辊印版、承印物(或橡皮布)表面转移时,油墨薄膜先是分裂,而后转移,墨膜在这一动态过程中表现出来的阻止墨膜破裂的能力,叫作油墨的黏着性。印刷过程中,如果油墨的黏着性和承印物的性能、印刷条件不匹配,则会发生纸张的掉粉掉毛、油墨叠印不良、印刷版脏污等。油墨的黏着性,可以用撤黏剂或ZY油墨添加剂进行调整 [5] 
触变性
在一定的温度下,油墨经搅拌或施加机械外力后,流动性得到改善,黏度下降;静置后,流动性又变得不好,黏度上升,这种性质叫作油墨的触变性。印刷过程中,如果油墨的触变性不良,则会发生下墨不畅,传墨不均匀,网点严重扩大等印刷故障。为了防止上述故障的发生,需用墨铲经常搅拌墨斗中的油墨或在墨斗中安装油墨搅拌器不时搅拌油墨 [5] 

油墨干燥

油墨的干燥主要有以下三种形式 [5] 
渗透干燥:油墨中的连结料,有一部分渗透到承印物里,另一部分与颜料一起固着在承印物表面而干燥。高速卷筒纸印刷机使用的非热固性轮转油墨,一般以渗透干燥为主,主要印刷报纸、期刊 [5] 
氧化聚合干燥:油墨中的连结料在空气中的氧气作用下发生聚合反应,在承印物表面成膜而干燥。胶印亮光树脂油墨,颜色鲜艳,光泽性好,主要以氧化聚合干燥为主,用于印刷高档精细的胶印产品 [5] 
挥发干燥:油墨中的部分连结料挥发到空气中,剩余的连结料连同颜料固着在承印物表面而干燥。凹版印刷油墨是用挥发型溶剂为连结料的,所用的连结料是对人体有危害的苯、二甲苯。挥发燥的油墨特别适合印刷没有吸收性的薄膜材料,如塑料薄膜、金属箔等 [5] 
除此之外,油墨的干燥还有紫外线、红外线、热固化等多种形式。许多油墨的干燥,常常是两种干燥形式相结合来完成墨膜干燥的 [5] 
印刷过程中,如果油墨的干燥不良,将会引起纸张背面蹭脏、粘页、墨膜无光泽、油墨晶化等印刷故障。为了加快油墨的干燥速度,可以在油墨中加入催干剂。常用的催干剂有钴燥油、锰燥油、铅燥油等。为了降低油墨的干燥速度,可以在油墨中加入干燥抑制剂 [5] 

油墨分类

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油墨印版类型

凸版油墨 凸版油墨
现代油墨按版型主要分为四大类 [5] 
凸版油墨:以凸版印刷方式印刷书刊、报纸、画册、单据、账簿等的一类油墨。凸版印刷的主要特征是印刷版面着墨部分凸出于非着墨部分。凸版油墨按印刷机种类和印制品的用途又分铅印油墨、铜版油墨、凸版轮转油墨、柔性凸版油墨 [5] 
平版油墨:适用于平版印刷的一类油墨。平版印刷的版面各部分基本上处于一个平面,图纹处亲油,非图纹处亲水,利用油水相斥的原理进行印刷,故平版油墨必须具备抗水性能。按工艺分为胶印油墨、卷筒纸胶印油墨、平胶印油墨、无水胶印油墨、印铁油墨、石印油墨、珂罗版油墨 [5] 
凹版油墨:适用凹版印刷的一类油墨。印刷时凹入于版面的图纹部分上墨,将非图纹部分的墨擦去或刮净,然后进行印刷。有雕刻凹版油墨照相凹版油墨之分 [5] 
网孔版油墨:通过印版的网孔漏印到承印表面进行印刷的一类油墨。网孔版油墨又分为誊写油墨丝网油墨 [5] 

油墨溶剂

油墨根据所使用的连结料的不同具有不同的性质。主要有树脂型油墨、溶剂型油墨、水性油墨和UV固化油墨。采用有机溶剂作为油墨连结料的,对环境会产生负面的影响。为使油墨符合环保要求,要采用环保型材料作为油墨的连结料。环保油墨主要有水性墨、UV墨、水性UV墨和一些醇溶性墨 [5] 
水性油墨:水性油墨与溶剂型油墨的最大区别,在于其使用的溶剂是水而不是有机溶剂,明显减少VOC排放量,能防止大气污染,不影响人体健康,不易燃烧,墨性稳定,色彩鲜艳,不腐蚀版材,操作简单,价格便宜,印后附著力好,抗水性强,干燥迅速,故特别适用于食品、饮料、药品等包装印刷品,是世界公认的环保型印刷材料,也是所有印刷油墨中唯一经美国食品药品协会认可的油墨 [5] 
紫外光固化油墨:紫外光固化(UV)油墨是指在紫外线照射下,利用不同波长和能量的紫外光使油墨成膜和干燥的油墨。利用不同紫外光谱,可产生不同能量,将不同油墨连结料中的单体聚合成聚合物,所以UV油墨的色膜具有良好的机械和化学性能。UV油墨的主要优点有:(1)不用溶剂;(2)干燥速度快,耗能少;(3)光泽好,色彩鲜艳;(4)耐水、耐溶剂,耐磨性能好。UV油墨中光引发剂是一种易受光激发的化合物,在吸收光照后激发成自由基,能量转移给感光性分子或光交联剂,使UV墨发生光固化反应。UV墨已成为一种较成熟的油墨技术,其污染物排放几乎为零。除了不含溶剂,UV墨还有如不易糊版,网点清晰,墨色鲜艳光亮,耐化学性能优异,用量省等优点 [5] 
水性UV油墨:水性UV油墨是UV墨领域研究的新方向。普通UV墨中的预聚物黏度一般都很大,需加入活性稀释剂稀释。而使用的稀释剂丙烯酸酯类化合物具有不同程度的皮肤刺激性和毒性,因此在研制低黏度预聚物和低毒性活性稀释剂的同时,另一个发展方向是研究水性UV油墨,即以水和乙醇等作为稀释剂。水性UV墨已研制成功,并在一些印刷中获得应用 [5] 
醇溶性油墨:主要在柔印中发挥作用的醇溶性油墨也是一种公害甚小的油墨,主要应用于食品、药品、饮料、烟酒及与人体接触的日用品包装印刷等方面 [5] 

油墨颜色

标准色墨:印刷油墨大体上都是各油墨厂生产的类型相同的标准色墨。除了颜色之外,油墨色调的主要差别就是油墨皮膜呈现的不同光泽,有发亮的光泽型和无光型,介于两者之间的是半光亮型油墨 [5] 
专色墨:专色墨是按原稿设计的颜色标准,使用现有的彩色墨及辅助剂调配出专用颜色的油墨。彩色连续调图像原稿都是采用黄、品、青、黑四色网点印版套印复制的,不需要专色墨。但是在包装品、广告、书刊封面等彩色印刷品中,所采用的颜色多数以专色实地平涂 [5] 

油墨制造工艺

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图1 图1 [6]
制造油墨首先应根据油墨的种类,使用的目的,印刷的对象,色彩及油墨的各项要求和标准进行反复多次的试验,调整各组分的配比,最后确定最佳的配制表。批量生产中按此配制表进行严格的控制操作。印墨的制造工艺流程如图1 [6] 

油墨注意事项

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油墨颜色调配

油墨颜色可分为基础色、专色。我们通常把黑色、天蓝色、原色红、原色黄、白色油墨称为基础色油墨。青色、品红色、黄色称之为三原色油墨,三原色油墨互相叠加可以呈现各种颜色效果。专色油墨是指一些不通过三原色叠加,通过配墨调出的油墨 [7] 
调配油墨要选择有通风设备保证能排出溶剂和油墨气味的场地;要配备防爆灯和标准光源;要配备黏度杯、秒表、天平(台秤)、刮墨棒(展色棒)、刮墨刀、刮墨纸 [7] 
不同颜色的调配:
黄色和品红色调配可以调出:中黄色、橙色、橘色、大红色等 [7] 
黄色和青色调配可以调出:浅绿色、绿色、深绿色等 [7] 
品红色和青色调配可以调出:浅紫色、紫色、深紫色 [7] 
青色、品红色、黄色不同比例调配可以调出不同色相:
①近似黑=青色33.3%品红色33.3%+黄色33.3%
②橄榄色=青色50%+品红色25%+黄色25%
③赤紫色=青色25%品红色50%+黄色25%
④古铜色=青色25%+品红色25%+黄色50%
③墨绿色=青色40%品红色20%黄色40%
⑥棕色=青色30%+品红色20%黄色70% [7] 

油墨专色颜料

有些颜色用三原色调不出特有的专色效果,需用专色颜料进行生产 [7] 
金红色:金红色由内体现出的厚重鲜亮的色彩。用红墨和黄墨调配不出金红的光泽 [7] 
桃红色:带有粉色且鲜亮的色彩,偏蓝光。用蓝、红墨调不出来 [7] 
玫瑰红色:带有粉色且厚重鲜亮的色彩,偏黄光,用蓝、红墨调不出来 [7] 
青莲色:带有紫色厚重鲜亮的色彩,用蓝、红墨调不出来 [7] 
群青色:带有紫色厚重明亮的色彩,用青莲70%蓝色30%可调出。用蓝、红墨调不出来 [7] 
金色、银色:只有用金粉、银粉调墨 [7] 
白色:用钛白粉生产,起到铺垫的作用。 [7] 

油墨调墨注意事项

调配油墨是首先选用同体系、同厂家的油墨进行调配,严禁使用不同体系油墨调配。不同体系油墨会出现不容反应,会导致油墨和印品报废 [7] 
调配油墨必须遵循先分析油墨色相,再做小样进行色相匹配,然后进行刮样并确定配墨比例 [7] 
坚持按比例过秤原则,确保比例准确。使用稀释剂,要少量添加,充分搅拌,确保黏度控制准确 [7] 

油墨油墨污染问题

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油墨中含有大量的铅、汞等重金属,主要来源于油墨中的颜料和助剂。印刷油墨中常使用一些芳香烃类溶剂,如甲苯二甲苯等,它们会伴随油墨的干燥挥发到空气中去污染空气,而且毒性很大,会致癌,对印刷工人的健康会造成损害。油墨中还含有一种叫多氯联苯的有毒物质,它的化学结构跟DDT差不多。如果用报纸包食品,这种物质便会渗到食品上,然后随食物进入人体。多氯联苯的化学性质相当稳定,进入人体后易被吸收,并积存起来,很难排出体外。如果人体内多氯联苯的储存量达到0.5~2g就会引起中毒。轻者眼皮发肿,手掌出汗,全身起红疙瘩;重者恶心呕吐,肝功能异常,全身肌肉酸痛,咳嗽不止,甚至可导致死亡。所以,千万不能用报纸、杂志、书页等印刷品来包装食物 [4] 
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参考资料
  • 1.    李青山主编. 着色配色技术手册[M]. 2016,590页
  • 2.    艾海荣主编. 印刷材料[M]. 2016:147-148页
  • 3.    谭立超主编. 武汉—轻工业[M]. 1990,32页
  • 4.    周为群,杨文主编. 现代生活与化学[M]. 2016:167-168页
  • 5.    李青山主编. 着色配色技术手册[M]. 2016:593-597页
  • 6.    武军主编;武军,黄蓓青,王德本编著. 丝网印刷原理与工艺[M]. 2010:175页
  • 7.    曹国荣. 凹版印刷工 上 基础知识[M]. 2015:162-163页