第五章 油墨及性能

本章重点：1、油量的组成2、油墨的分类3、油量的制造工艺4、油量的性质5、油量的流变性和印刷适性6、油量的干燥性7、印刷油量的辅助剂8、常用的印刷油量第一节油量的组成和分类一、油墨的定义——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胶连体。——油量是由作为分散相的色料和作为连续相的连结料组成的一种稳定的粗分散体系印刷油墨主剂填充料助剂流动性调整剂干燥性调整剂色调调整剂色料连结料二、油量的组成1、色料的特点及作用（1）色料是具有一定颜色的固体粉状颗粒物质。（2）颜料：①不溶于水、油或有机溶剂；②颜料仅使物体表面着色。（3）染料：能使物体全部着色，一般溶于水。2、连结料的特点及作用（1）胶粘状的流体，是油墨中的液体部分；（2）充当色料的载体，将色料颗粒均匀分散混合在一起；（3）能使颗粒通过传递，在承印物表面牢固附着——使油墨具有光泽度、干燥性等印刷性能。（4）品质的好环，直接影响油墨的性能。3、填充料的特点及作用（用量不多）（1）透明、半透明或不透明的白色粉状物质；（2）主要用来减少颜料的用量，降低油墨成本；（3）可以调整油墨的颜色，改善油墨的印刷适性。4、助剂的特点及作用（＜10%）改善油墨的印刷适性——若增大油墨的流动性、减少其黏性等。三、油墨的分类1、按印刷版式分类平版印刷油墨凸版印刷油墨凹版印刷油墨、柔版印刷油墨孔版印刷油墨数字印刷油墨特种印刷油墨2、按干燥方式分类渗透干燥型油墨挥发干燥型油墨氧化结膜干燥型油墨辐射干燥型油墨其他干燥型油墨（湿凝固干燥、冷凝固干燥）3、按承印材料分类纸张印刷油墨织物印花油墨塑料印刷油墨金属印刷油墨玻璃印刷油墨陶瓷印刷油墨4、按油墨的状态分类液状油墨浆状油墨123液－液关系固－固关系固－液关系重要四、油墨的结构1、决定油墨品质的因素及其结构油墨体系中的几种关系及平衡：液-液关系：即分散介质之间的相互作用——决定了油墨连接料的品质，进而决定了油墨的品质和品种；固-固关系：即分散相颜料和填料颗粒之间的相互作用固-液关系：即分散介质和分散相之间的相互作用决定分散体系的稳定性，进而对油墨的性能产生重要的影响。2、油墨的固－液结构及稳定性（1）颜填料颗粒的表面特性f2固体表面分子与介质间的范德华力和氢键力f1=f2，两者之差使固体表面产生不饱和剩余力，表现为固体表面的吸引力，即为颗粒表面力f1二次颗粒一次颗粒f2（2）颜料与连接料的结合1）润湿—打散颜料粒子的聚集态，并排开颜料粒子周围水分、气体的过程，使颜料粒子与连接料良好接触的过程称为颜料的润湿过程。2）研磨—将颜料的聚集体在连接料中借助于机械力破碎。研磨不能使所有的粒子全部破碎至原级粒子，只是能够将其研磨到油墨所期望的细度。3）分散—在研磨过程中为了维持一定的剪切力，往往在研磨开始加入的连接料的量不足，在研磨一段时间后，再补足至所需要的量，研磨至所需要的细度的过程。3、油墨中液-液结构及稳定性在油墨体系中，树脂和溶剂间的相互溶解形成一个稳定的液-液体系，从而和颜料、填料等固体颗粒形成一个稳定的分散体系。否则，油墨中的固体颗粒很难均匀分布，影响油墨的质量及印刷适性。油墨体系中的液-液结构对油墨的黏度、流动性、流平性、成膜性质有着重要的影响。4、分散体系的稳定性（1）亲水性颜料+亲水性连接料系统处于低能状态，颜料、连接料处于亲和态，油墨体系稳定。原因：二者之间：具有很强的极性力相互作用；结果：使连接料的分子取向排列，从而紧密地与颜料相结合，附着在颜料表面；最终：使颜料颗粒表面张力降至很低水准，界面能量大幅度降低，系统处于低能状态，颜料、连接料处于亲和态，油墨体系稳定。——由系统的能量状态决定（2）亲油性的颜料+亲油性的连接料—界面处于较低的能量状态，连接料和颜料处于亲和状态，油墨体系稳定原因：二者之间：具有较低的表面性，极性力很弱；结果：固液双方都无过剩的极性力存在；最终：它们的界面处于较低的能量状态，连接料和颜料处于亲和状态，油墨体系稳定。（3）亲油性颜料＋亲水性的连接料亲水性的颜料＋亲油性的连接料原因：颜料和连接料不亲和，油墨体系不稳定二者之间：极性相差较大，形成界面后，不会释放足够的能量；结果：界面处连接料或颜料存在较大的过剩极性力，使得界面处于高能状态；最终：颜料和连接料不亲和，油墨体系不稳定第二节色料1、染料——是能溶于水或有机溶剂而生成饱和染料溶液的彩色、黑色或白色的粉末。2、颜料——是不溶于水和有机溶剂的具有各种颜色的粉末。一、颜料和染料②颜料仅能使物体表面层着色，染料能使物体全部着色；③颜料主要用于印刷、建筑、美术、油漆、塑料、橡胶等行业，染料用于纺织、合成纤维等行业；3、颜料与染料的区别①颜料是不溶于介质的有色物质，染料是溶于介质的有色物质；④颜料的分子不具有成盐基，因此既不分解出离子，又不溶于水；染料分子有成盐基（-SO，-H，-NH2，-N(CH3)2，-NH-C2H2）会分解出离子并且溶解于水。⑤天然的颜料色彩品种较少，染料则色彩丰富，对染料进行改性处理后可使其具有染料的性能用于油墨中；二、颜料的历史发展古代：天然矿产品或是简单加工的产品如：色土、烟灰十八世纪初：颜料的生产实现工业化1704年：普鲁士人狄士巴赫发现了普鲁士蓝的制造。十九世纪的初期：发现了锌白，从而代替了毒性的铅白。1818年：铬黄的生产1828年：出现群青二十世纪初：发明钛白制造方法1856年：通过重铬酸钾，制造出了苯胺紫——第一个人工合成的有机颜料二、颜料的分类1、按照其历史性分类土系颜料：赭，棕，褐，马斯系列传统颜料：钴系，镉系，钛，群青现代颜料：酞菁系列，二氢喹吖啶系列，吡咯系列，芳基系列2、按化学角度（其成分中是否含有碳元素）分类无机系列：土系，矿物类（朱砂），合成系列（钴系）天然有机物：玫瑰茜红合成有机物：二氢喹吖啶3、按照工业常规分类颜料有机颜料色原颜料偶氮颜料酞菁颜料：单偶氮颜料：耐晒黄、永久红双偶氮颜料：联苯胺黄酞菁蓝（绿）色淀颜料偶氮色淀颜料：立索尔红、金光红C、宝红6B、洋红6B酞菁色淀颜料（酸性）：孔雀蓝色淀碱性色淀颜料：耐晒桃红色原、青莲色原其它类型色淀颜料：射光蓝无机颜料无机盐类：铬黄、铁蓝氧化物类：钛白（白色颜料）单质元素：碳黑（黑色颜料）金属颜料：铜粉、铝粉发光颜料：夜光颜料、荧光颜料三、颜料成色机理1、无机颜料的颜色特点：总是以晶体状态存在和被使用（结晶格架理论）原理：①晶体理论：★同一晶系可包括各种不同的晶型★同一物质因条件差异可生成不同的晶型—同质多晶现象★组成不同结构相似可生成形状相同的晶体—类质同晶现象内部结构中的原子、离子或分子都有规律地在三维空间呈周期性重复排列而组成一定型式的晶格将晶体分为7个晶系，32个晶种。r阴离子﹤﹤r阳离子：阳离子对阴离子强烈极化，将阴离子的外层电子拉向阳离子引起离子形，变形成不对称晶格——若光线照射，有些光波被吸收。离子变形越大，晶格不对称性越强，颜色越深。②颜色形成理论：r阴离子≈r阳离子：空间排布形成对称的晶格——在光照射时，将不会发生选择性吸收。情况一：情况二：举例：1）同一阳离子和同一族的不同阴离子形成化合物时，它们的颜色随阴离子的的原子序数增大而加深；AgCLAgBrAgI（白色）、（浅黄色）、（黄色）2）同一阴离子与同一族阳离子形成化合物时，随着阳离子的原子序数的增大颜色变深。ZnSCdSHgS（白色）、（硫化铬：黄色）、（红色/褐色）2、有机颜料的颜色①发色团－助色团学说1）有机物颜色与分子内部某些原子团分不开；2）由碳环或杂环芳香族化合物衍生而成的不饱和化合物，能选择性地吸收光谱中的某些部分——有色体；3）颜料中含有某些能将吸收区域移向可见光部分的原子团——发色团；乙烯基(CH2=CH-)、羟基（C=O）巯基（－SH）、亚氨次甲基（C=H）、偶氮基（－N=N－）、硝基（－NO2）、亚硝基（－N=O）、二甲氨基[－N(CH3)2]、-N=N-，-CH=CH-4）引入一些基团可以使提高发色体颜色的纯度和色强度（即颜色加深），这类原子团称为助色团。如：氨基、羟基及他们的取代基②醌构学说染料的发色是由于分子中存在苯醌及其衍生物的结构使其呈现颜色，该结构被破坏，则颜色消失。③配位不饱和学说有机物的发色性能是由于结构中含有配位不饱和原子，当配位不饱和原子转化为离子时，颜色会加深。④近代电子系发色理论分子中具有活性很强的电子，能吸收可见光波的光波的波长越长，颜色越深。（共轭分子的电子要相互作用，必须在同一平面内）光谱色，而且共轭双键系统越大，电子活性越强，分子吸收四、颜料的特性1、颜料的着色力①定义：是指颜料呈现颜色的强度，又称色强度。是某一颜料与其他颜料混合后呈现自身颜色强弱的能力；②影响因素：颜料自身结构颗粒形状分散度光学特性；③度量：冲淡该颜料至某一水准所耗白色颜料量与冲淡标准颜料至同一水准所耗白色颜料的量之比，以％表示，。％标准颜料所用白墨量待测颜料所用白墨量着色力％＝100④对油墨性能的影响：1）着色力强——颜料用量少，可降低成本；2）着色力低——油墨中颜料的用量比例需加大；3）有机颜料高于无机颜料2、颜料的遮盖力（不透明度）①定义：是指油墨膜中的颜料能遮盖被印材料表面，使它不能透过油墨膜层而显露的能力。即颜料遮盖底色的能力，又称不透明度。②度量：用遮盖单位面积所需要颜料的克数来表示。2/mg2121nnnnF1n—颜料的折射率2n—颜料所处介质的折射率2）颜料对光的选择性吸收性能对光的吸收性能越强遮盖力越强3）颜料的晶体形状如：斜方晶形的铬黄＜单斜晶形的铬黄③决定遮盖力的因素：1）颜料折射率与连结料折射率的比值比值=1时，颜料为透明体；比值1时，颜料不透明3、颜料的分散度①定义：是指颜料颗粒大小和在连结料中的分散能力。②影响因素：1）颜料表面的润湿性2）比表面积3）颗粒凝聚状态③分散度对油墨的影响：1）油墨的细度2）着色力3）密度、遮盖力4）油墨结构的稳定性4、颜料的吸油性①定义：指一定量的颜料全部润湿形成浆状时所需要吸附的油量值，以100g颜料所需最低限度油料的克数表示。油g/100g颜料②决定吸油量的因素：1）分散度：分散度高、颗粒细、颜料的比表面积大，则吸油量大；2）颜料的水分：颜料水分多，吸油量低3）油的酸度:酸度提高，颜料吸油量降低4）颜料颗粒的形状③吸油量对油墨的影响：1）吸油量小，成墨后颜料所占比重大，遮盖力强，但稳定性差,印刷时易产生堆墨、油墨易乳化等现象；2）吸油性好，油墨流动性好，其稳定性也好。④吸油量的测定：在100g颜料中不断滴加精制亚麻油，并随时以刮刀混合，开始时颜料仍保持松散状，最后可使全部颜料粘结在一起形成球，若再加油，体系就会变稀，此时所用的油量即为吸油量。）颜料（）亚麻油（ggOA1005、颜料的密度与比溶积①定义：密度：单位体积颜料的重量，3/cmg比容积：单位重量颜料的体积，gcm/3②影响因素：自身结构和分子组成决定③对油墨的影响：1）密度小，比容积大，制成的油墨转移性能好，覆盖面积大，颜料不易沉淀，油墨稳定性好；2）密度大的颜料易产生沉淀、结块及印刷中堆版等现象；3/cmg3/cmgD有机颜料=1～2D无机颜料=1.8～8.56、颜料的耐抗性——颜料在特定的环境条件下（光照、高温、酸、碱、溶剂）的物化性能保持不变的能力。五、颜料的物理状态对其性能的影响粒子状态与耐溶剂性★颜料与溶剂亲和力小，分子极性强，则在溶剂中的溶解度低，其耐溶剂或耐油渗性能好。★颜料分子中含有极性取代基（-CONH-、NHCONH、NHCONHCO-等）可使分子间或分子内形成氢键，改变分子的聚集状态，降低在有机溶剂中溶解度。★颜料分子结构对称性强，其耐油渗性好；若颜料的分子量增加，则其粒子亦大，利于耐油渗性的提高。★当粒子大时其比表面积小，吸收的光能被分散，在空气与水分存在下，它的耐晒性能可获得提高。粒子状态与耐晒性粒子大小与色力、色光关系：★颜料色力取决于颜料粒子的大小、粒子的折光指数n及吸收系数k。当粒子直径很大时其色力与粒子直径成正比