印刷用著色劑。由顏料、連結料和助劑等組成。用於書刊、包裝裝潢、建築裝飾等各種印刷。由於近代社會書刊等印刷品質量的提高和數量的增加,商品包裝裝潢的不斷美化,建築裝飾的多樣化,促使油墨的品種和產量不斷地增加。

  油墨製造技術涉及到油脂化學、合成樹脂化學、顏料及其中間體化學、色度學、流變學、分析化學等方面。

  沿革 油墨的發展與印刷方式的發展相關。油墨起起源於古墨(見墨)。中國華燧所印的《宋諸臣奏議》(1490)和《容齋隨筆》(1495),是中國現存最早的古墨印刷的銅活字印刷本。歐洲第一個用鉛活字印刷的人是德國的J.谷騰堡,他在1450~1456年間印出《四十二行聖經》。由於水質墨在金屬表面不能均勻地分佈,已不適合金屬活字印刷。為適應金屬活字印刷,創制瞭用幹性植物油(如亞麻仁油、蘇子油、梓油等)加熱熬煉至一定稠粘度與燈煙混合,以石磨分散均勻制成可粘附於金屬活字上的油墨。

  1796年捷克人A.塞尼菲爾德發明瞭石版印刷術。他利用油型油墨與水相憎的原理,成功地進行平版印刷。

  1839年美國橡膠工業傢C.古德伊爾提倡使用天然橡膠制成柔性凸版進行印刷。為瞭解決天然橡膠不耐油型油墨的問題,制成以苯胺染料為著色劑,以酒精為溶劑,紫膠(又名蟲膠、漆片)為成膜物質,用單寧為束縛劑的苯胺油墨。

  1878年捷克人K.克利奇發明瞭照相凹版印刷。在照相凹版印刷油墨(又稱為影印油墨或寫版油墨)的組成中有顏料、樹脂,並含有較多的揮發性溶劑。

  油墨工業在20世紀前後產生突破性的飛躍。特別是1900年立索紅顏料合成成功,1912年德國K.阿爾貝特博士與美國L.H.巴克蘭德制成油溶性酚醛樹脂,促進瞭油墨生產的發展。

  中國的油墨工業始於1908年。在北京白紙坊印刷紙幣等有價證券。油墨原料依靠進口,油墨自產自用,沒有銷售市場。中華人民共和國建立後,油墨工業得到瞭迅速的發展。到1986年油墨總產量約 4萬噸。具有相當規模的油墨制造廠共21傢,分佈在全國各地。至1988年,中國已能生產適合各種用途的油墨,而且從煉油、合成樹脂,一直到生產高級顏料的一條比較完整的油墨工業體系也逐漸建立起來。

  美國是世界上最大的油墨生產國和消費國,1980年生產油墨的公司有800多傢。油墨總產量高達 68萬噸。日本油墨的產量居世界第二位。聯邦德國是歐洲最大的油墨生產國,居世界第三位。

  分類 現代油墨按版型分為凸版油墨、平版油墨、凹版油墨和網孔版油墨等。

  凸版油墨 用以印刷書刊、報紙、畫冊、單據、帳簿等。凸版印刷的主要特征是印刷版面著墨部分凸出於非著墨部分。凸版油墨按印刷機種類和印制品的使用目的可分為4種。

  ①鉛印油墨:多用於平臺鉛印印刷機(一回轉或二回轉,機速為1000~2000印/時)印刷書籍、期刊等,一般用凸版紙、字典紙為主要的印刷基料。鉛印油墨的粘性為 5~11/32℃,流動度為25~35mm/25℃,細度≤20μm。鉛印印刷的時間往往持續較長,因此要求油墨在機上不幹燥,不含揮發性溶劑。

  配制鉛印油墨多半采用幹性植物油改性醇酸樹脂、鈣基松香、礦物油、色素炭黑和輔助劑等。印刷時鉛印油墨轉印到紙上後,部分礦物油由於紙張的毛細吸收作用而滲入紙的纖維中,成膜物質留於紙面而逐漸氧化結膜幹燥。

  ②銅版油墨:屬網目凸版彩色油墨。多用於平壓平式的小型印刷機上。此種印刷機的壓力較大而平實,所印的品種多數是一些比較小而精細的圖像或商標。銅版油墨顏色鮮艷,濃度高,花色齊全(達19種),固著速度快,印跡豐滿,網點完整。其流動度以24~34mm/25℃為合適,細度≤20μm。配制銅版油墨通常采用較透明的顏料(如酞青藍、聯苯胺黃、桃紅等)為著色劑,半透明的膠質碳酸鈣為填充料,以酚醛樹脂、醇酸樹脂為主要的成膜物質,以餾程250~290℃的煤油(稱為油墨油)為稀釋劑,必要時還加一些催幹劑、減粘劑等助劑。由於炭黑帶有棕色相,若加入適量的射光藍、鐵藍或青蓮色原等顏料,使黑墨能吸收更多的長波光線以調整色相至藍相,使之更能悅目顯黑。炭黑有吸收催幹劑的傾向,有抗幹現象,在印刷時還需加一些催幹劑以加速幹燥。銅版油墨的連結料以滲透膠凝氧化結膜幹燥型為主。

  ③凸版輪轉油墨:是凸版輪轉印刷機印刷報紙、書刊使用的油墨。是典型的滲透幹燥型油墨,完全依賴紙張的吸收來進行幹燥。凸版輪轉新聞印報油墨有良好的流動性,可用管道輸送,幹燥快,黑度適中,墨性穩定無惡味。

  ④柔性凸版油墨:又稱苯胺油墨、橡皮凸版油墨、撓曲版油墨。屬揮發幹燥型油墨。用以印刷玻璃紙、塑料薄膜、塗蠟包裝紙等非吸收性的承印物。柔性凸版油墨中的成膜物質比較通用的有聚酸酯樹脂、硝酸纖維、丙烯酸樹脂、紫膠等。在中國,柔性凸版油墨分為 3類(見表)。

柔性凸版油墨分類

  平版油墨 適用於平版印刷的一類油墨。平版印刷的版面各部分基本上處於一個平面,圖紋處親油,非圖紋處親水,利用油水相斥的原理進行印刷,故平版油墨必須有一定的抗水性。按平版印刷工藝,平版油墨分以下7種。

  ①膠印油墨:膠印印刷中油墨從版面印到橡皮版,再轉印到紙上,印件上的墨層比其他直接印刷要薄的多。因此膠印油墨除有良好的抗水性外,還應顏色濃,顆粒細,有適當的粘性和良好的轉移性。膠印機印速較快,故油墨的稠度相應減小,流動性相應增大。膠印油墨的連結料多以合成樹脂與幹性植物油制成,稱為樹脂油墨。將合成樹脂與幹性植物油在低溫下分散,再用石油溶劑稀釋,制成分散性連結料,可制造快固著油墨。這種油墨印刷到塗層紙上時,低粘度的石油溶劑等立即滲透到塗層的孔隙中去,留下樹脂與高粘度植物油以及顏料等在表面上析出而凝固。凝固的墨層可經受輕壓而不使其他表面粘色。如將合成樹脂與幹性植物油在適當高的溫度下煉制,然後用石油溶劑稀釋制成連結料,可制造亮光油墨,印在塗層紙上,有很好的光澤。有的油墨快固著與亮光均達到較高的水平,稱為快固著亮光油墨。符合黃、品紅、青三原色印刷色相要求的中黃、品紅(桃紅或洋紅)及天藍 3種色別的油墨,稱為三原色油墨。配上黑度較好的黑墨,稱為照相四色版油墨。

  ②卷筒紙膠印油墨:適合輪轉膠印機印刷報刊雜志用的油墨。除具有一般膠印油墨的性質外,應較稀薄,粘性較小,流動性較好,固著性和幹燥性較快,以適應高達每小時15000~30000次的印速,並用卷筒紙印刷而聯動裁切折疊的要求。

  ③幹膠印油墨:幹膠印實為凸版印到橡皮版再轉印到紙上的一種印刷,不必用水,印刷品精細程度較差。幹膠印油墨較一般版印油墨粘度大而粘性不大,以適應凸版轉印的要求。

  ④無水膠印油墨:無水膠印的版子系在鋁板上塗佈感光層和具有疏油性的矽橡膠而成,用原稿陽圖曝光,非圖紋部分感光固化保持疏油性;圖紋部分未曝光,可用溶劑除去矽橡膠而具親油性,因此不必用水潤濕版面即可進行印刷。無水膠印油墨具有較小的界面張力、較高的內聚力和較小的附著力,使微凹的圖紋處上墨,平面的非圖紋處不上墨。

  ⑤印鐵油墨:適用於膠印機印刷金屬薄板的油墨。薄鐵皮或鋁皮印上油墨後須經加熱處理才能幹燥,一般在150℃以下加熱 30分鐘。因此印鐵油墨須具有一般膠印油墨的性質,還應有良好的耐熱性,能經受上述條件的熱處理而不變色或不退色。印刷金屬罐頭盒的油墨,因食品裝罐後需經過121℃、30 分鐘的蒸煮消毒,所以應耐蒸煮而不滲色、不變色和不退色,這種油墨稱為印鐵耐蒸油墨。

  ⑥石印油墨:適用於石印機的油墨。石印機以人造大理石為版材,在其表面制成親油的圖紋和親水的空白來進行印刷。油墨傳到版面後,直接壓印到紙上,所以墨層比膠印的厚。印速較慢,清潔水用量較大,因此石印油墨的顏色強度可略差於膠印油墨,但抗水性應更強。墨身較稠,粘性較大,流動性較小,以適應石印的要求。

  ⑦珂版油墨:珂版印刷是以玻璃板上塗感光明膠為版子,照相制版後,圖紋處親油,非圖紋處親水,以感光膠固化後所產生的樹枝狀裂紋來表現層次,印速較慢,有的以手工打樣方式生產,速度更慢。因此珂版油墨十分稠厚,有相當的硬度與彈性,流動性很小,粘性也小,但顆粒要細,顏色強度要高,還應有一定的抗水性,能很好上版,也能很好地被清水輥或濕揩佈將非圖紋處所沾墨擦凈,這樣才能適用於珂版印刷,獲得層次豐富並且十分逼真的藝術復制品。

  凹版油墨 適用於凹版印刷的一類油墨。印版的圖紋部分凹入於版面非圖紋部分稱為凹版。印刷時凹入部分上墨,擦凈或刮凈非圖紋部分的墨,然後進行印刷。凹版有雕刻凹版與照相凹版之分。

  ①雕刻凹版油墨:油墨的印跡是凸出於印刷品表面的,以手撫摸即能感覺出來。雕刻凹版油墨屬氧化結膜幹燥型。氧化油、聚合油、樹脂是這類油墨的主要連結料,所用的顏料要具有好的耐光性、耐水性、耐熱性和耐油性(因印跡比較厚,耐油性差的顏料會導致印跡邊緣滲色)等。近來隨著有機顏料的發展,由過去采用穩定性好的金屬無機顏料,如銀朱、鉻黃、鐵藍、鈷藍、鐵棕等逐漸改用穩定性好、濃度高、比重小、分散性好、易為連結料所潤濕的有機顏料,如立索爾紅、永久紅、喹叮酮紅、漢沙黃、酞青藍和酞青綠等。黑色顏料則用易於擦版、粒徑較大的炭黑和鐵黑等。用於這類油墨的助劑有催幹劑(例如硼酸錳、硼酸鉛和環烷酸鈷等)和防止印品蹭臟的蠟膏等。

  雕刻凹版油墨在中國主要是用於印刷有價證券,如貨幣、郵票和少量重要的文件等。由於這些印件需要有防偽性和印量的限制,油墨是由政府指定集中制造和管理。

  ②照相凹版油墨:用於高速輪轉凹版印刷的一類油墨。由於輪轉凹印機轉速快,一般都在65~70轉/分(平臺) 或80~90轉/分(輪轉);凹版印刷的墨層厚,凹版的凹入深度一般為25~35μm,最深可達40μm,因此照相凹版油墨要作成揮發幹燥型。據研究模擬測定,凹版上的油墨轉移率,一般均在35~45%,這樣,承印物上油墨層的厚度一般為 9~20μm。這樣厚的墨層,單靠氧化結膜幹燥是無法達到快幹的,隻有利用沸點不甚高的溶劑,具有瞬時揮發的特性,才能使油墨迅速幹燥。

  照相凹版油墨在印刷時要靠本身的流動性能和粘附性能來填充、塗佈凹版的網紋,所以要求配制得有較低粘稠度和比較稀薄,且具有良好的復溶性,很小的觸變性和屈服值的流體,才能適應凹版印刷。否則油墨難在短時間內填滿充實凹紋,非圖紋部分上的油墨亦難刮凈。

  網孔版油墨 通過印版的網孔漏印到承印物表面進行印刷的一類油墨。這類油墨較松軟,稠厚而不粘,能順利地漏過網孔並清晰地印在承印物面上。網孔版印刷可以允許幹燥性和附著力相差很大的不同油墨印在性質不同的承印物上,故有不少品種。

  ①謄寫油墨:適用於用蠟紙經手刻、打字或電火花掃描而成為網孔版進行印刷的油墨。因為蠟紙不能承受較大的壓力和拉力,所以謄寫油墨以鈣基油墨脂、機械油、少量植物油和顏料制成,呈松軟、細膩、不粘並有相當的潤滑性的膏狀體。承印物常為新聞紙或凸版紙,吸收性較好,故以滲透幹燥為主。

  ②絲網版油墨:以絹絲、尼龍絲或金屬絲網的網孔版進行印刷所用的油墨。絲網版比較堅牢,可以耐受一定的壓力和拉力,因此油墨可以較為稠、粘、軟。由於承印物不同,油墨的性質也不同。

  制造工藝和設備 油墨的制造工藝可分為攪拌預分散和研磨細分散兩個階段。

  攪拌預分散 將配好的顏料和連結料等在容器內加以攪拌,使相互潤濕和分散成為漿狀物,以便進一步研磨。由於攪拌機不同,其工藝和分散程度亦不同。

  ①低速釘齒式攪拌機:又稱混合機(圖1)。主要靠攪拌棒起混合作用,轉速約為60轉/分。有的桶身亦能作反方向轉動。多用於較稠厚的凸版和膠版油墨,僅能使顏料等固體與連結料初步分散和潤濕,使物料進入研磨機時不致發生粉塵飛揚。

  ②蝶形攪拌機:靠與水平面成一定角度的蝶翅形攪拌槳起混合作用,轉速可在50~200轉/分范圍內調節。攪拌槳可升降。用於各類油墨配料後的調和,也用於基墨與後加料的調和。

  ③高速葉輪攪拌機:主要靠插入桶內高速轉動的葉輪起攪拌作用。多用於較稀薄的凹版油墨、柔性凸版油墨和印報油墨配料後的調和。由於葉輪邊緣呈鋸齒狀上下翻起,轉速可達960~1440r/min,所以能使物料在桶中轉動和上下翻騰,造成湍流,顏料團塊被剪切和相互撞擊,在連結料中被潤濕和較好的分散,成為流動性較好的漿料。④雙軸攪拌機:具有蝶形槳和葉輪槳(圖2),可以單獨開動也可同時開動。對較稠厚的凸版和平版油墨配料後,可先開動蝶形槳使顏料等固體逐漸被連結料所潤濕,然後開動葉輪槳,使進一步潤濕和分散,成為有較好流動性的漿體,以適宜於三輥機的自動加料,並能壓縮三輥機的研磨。

  研磨細分散 在經過攪拌分散後的漿料中,顏料仍然是小團塊的聚集體。還要經過研磨細分散工藝,以較大的機械壓力和剪切力克服顏料聚集體的凝聚力,使成為高度分散的小顆粒,並同時被連結料所潤濕而均勻分佈其中,最終成為懸浮膠體狀態的油墨。由於油墨的組成和結構不同,所用機械亦不同。

  ①三輥機:用於基本上不揮發和比較粘稠的油墨,如凸版和膠版等類油墨的研磨。主件是 3隻堅硬平滑的研磨輥(圖3),以兩兩相對和不同速度轉動,後輥最慢,前輥最快,一般速比為1:3:9。墨漿加在後輥和中輥之間,再經過中輥和前輥間,經過擠壓和剪切,最後在前輥上被刮刀刮下而流入料桶。由於顏料團塊的聚集程度和預分散程度的不同,有的油墨研磨兩次即達到要求,有的需要4次。研磨過程中需註意溫度和壓力,有的可設定溫度和壓力進行自動控制,有的需人工調節。

  ②砂磨機和珠磨機:適用於研磨粘稠度較小,流動性較好,可用泵輸送的油墨,如凹版油墨、柔性凸版油墨等。以混在油墨漿料中的珠體為研磨介質。石英砂、玻璃珠、鋼珠和硬質陶瓷珠均可作為珠體使用,珠體直徑在0.7~4mm。機體有直式、臥式、開放式和封閉式之分,攪拌槳有盤式和槳式之分。直式珠磨機由底部進料,從上口經篩網溢流出料。臥式珠磨機(圖4)由一端進料,從另一端的分離隙縫擠壓出料,器壁應能承受一定壓力。溶劑易揮發和有毒的油墨應采用封閉式,溶劑揮發慢和毒性小的油墨可用開放式。機內已事先加好一定量的玻璃珠,由於轉子的轉動,使油墨和混在墨中的玻璃珠在攪拌槳的帶動下作復雜的運動並向前推進,同時由於玻璃珠在墨漿中的相互撞擊,使顏料等固體的聚集體被研磨變細並均勻分散,最後經過分離隙縫擠出已磨細的油墨而將玻璃珠阻留在內。從出料管流出的油墨的細度如已合格,可泵入貯料桶或成品罐;如細度還未達到標準,則可回流反復研磨。

  ③捏和機:主要用於擠水法工藝生產油墨。主件為一對Z形攪拌槳(圖5),相對方向轉動,轉速比為 1:1.14~1:1.4。機身底部中間突起呈兩個半圓,有夾套,可通蒸汽加熱或通水冷卻。蓋由液壓啟閉,可密閉後抽真空。機身底部有熱電偶測溫計。將顏料濾餅和適量連結料投入機內,開動攪拌,由於Z形槳轉動時強大的剪切力再加上表面活性劑的作用,使濾餅與連結料乳化,繼而轉相破乳,分離出水分。開動傾側電機使機身傾側而倒去水,再加適量連結料,繼續攪拌脫水。如此數次,顏料濾餅中的大部分水已被除去,即加蓋密閉抽真空並加熱,使殘留的水蒸發而除去,可獲得含水量在1%左右的油墨漿。這樣生產的油墨,由於顏料未經加熱幹燥,未曾凝聚成團即被分散在連結料中,所以分散極為良好,所得油墨的細度、透明度、著色力等性質均比用幹粉顏料在三輥機上研磨制成的為優。