高新科技含量特种油墨的特性及用途

          随着对印刷质量要求的不断提高，对油墨也提出了更高的要求。在科技飞速发展的今天，各种油墨不断出现，应用于普通印刷、特种印刷、防伪印刷等领域，它们不但要求印品质量优良，且还要符合诸如环保、防伪等多种特殊需要。因此，出现了诸如磁性油墨、荧光油墨、光致变油墨、温致变油墨等等，使印刷业的发展跃上新的高度。下面，就简单介绍几种高新科技含量特种油墨的特性及用途。

　　纳米油墨

　　（1）从油墨细度和纯度谈起

　　我们知道，油墨的细度和纯度，对印刷品质量有很大影响。要印刷出高质量的产品，必须要有细度、纯高度的油墨作保证。油墨的细度就是指油墨中的颜料（包括填充料）颗粒的大小与颜料、填充料分布于连结料中的均匀度，它既反映到印品的质量，同时又影响到印版的耐印率。工艺实践情况表明，彩印产品用网纹版印刷或实地版面中含有细小阴字、阴线，印刷过程中易出现糊版、版面感染、质量故障，如没有认真去检查和分析，可能陷入操作误区，以为油墨稠度不适、粘度太大、布墨量太大或压力太大而盲目作些错误的调整。谁知却是由油墨细度不好引起的。油墨的细度与颜料、填充料的性质和伙粒的大小有直接的关系。一般情况来说，用无机颜料（不包括炭黑）所制成的油墨，颗粒较粗。这与油墨的轧制工艺有很大关系。油墨在轧制过程中研磨的次数愈多，它就愈显得均匀，颜料颗粒与连结料接触面也就愈大，油墨的颗粒就愈细，其印刷性能也就显得愈好、愈稳定。以印刷网纹版为例，版面上高调和中间调的1-4成网点不乏有之，要是油墨颗粒与点子面积的比例较接近的话，则容易使网点空虚或铺展起毛，甚至出现点子不光洁之印刷弊病。因此，油墨细度愈高，印刷品上的网点也愈显得清晰和饱满有力。

　　油墨的细度低，颜料的颗粒粗，印刷过程中摩擦系数大，印版的耐印率就低，印刷时还容易产生糊版和积墨现象，以及传墨、布墨不均的情况。对油墨细度的好坏一般可以用肉眼观察来判别，即用墨刀刮过的表面，如呈现光滑、均匀的视觉效果，则说明该油墨的细度好；如刮过的表面出现小块状或颗粒状的粗糙层，则该油墨的细度差。此外，也可用铜版纸纸片沾上少许的油墨层，然后再用另一片纸拖磨墨层，至油墨层被拖磨到很薄时仍十分光润，说明该油墨细度好。如果墨层有痕迹出现，很显然该痕迹是由油墨颜料、填充料粗颗粒造成的。当然，以上只是凭经验判定而已，判别的准确率有一定局限性。要实现规范化、数据化的判定，惟有依靠细度仪来测定颜料颗粒的大小，才能较精确地检测出油墨的细度。做法是：把试样油墨稀释到一定的程度，放于细度仪的最深处，然后用刮刀治凹槽移动（要保持匀速）到最浅处，在凹槽两边刻度处即可看出油墨的颗粒大小情况，也可用显微镜来观察油墨颜料颗粒的大小程度。

　　（2）纳米油墨的特性

　　纳米技术是属于新兴的科学技术。纳米是一个长度单位，为9m～10m，此技术的研究对象主要是纳米材料。纳米材料如今已开始渗透各个领域。1994年，美国的马萨诸塞州xmx公司已成功获得一项用于制造油墨用的纳米级均匀微粒原料的专利。由于纳米金属微粒能对光波全部吸收而使自身呈现黑色，同时对光又有散射作用。因此，利用这些特性，可把纳米金属微粒添加到黑色油墨中，制造纳米墨油墨，以提高其纯度和密度。此外，半导体纳米粒子由于存在显著的量子尺寸效应和表面效应，因而对光的吸收表现出一定的特性。

　　研究表明，纳米半导体粒子表面经化学修饰后，粒子周围的介质可强烈影响其光学性质，表现为吸收光谱发生红移或蓝移。实验证明，cds纳米微粒的光吸收边有明显的蓝移，tio2纳米微粒吸收边出现较大幅度的红移。据此，如果把它们分别加到黄色和青色油墨中制成纳米油墨，便可提高其纯度。用添加了特定纳米微粒的纳米油墨来复制印刷彩色印刷品，层次会更丰富，阶调会更鲜明，图像细节的表现能力亦会大增。

　　如今，借助高新技术可将油墨中的各种成分（如树脂、颜料、填料等）制成纳米级的原材料。这样，由于它的高度微细而具有很好的流动与润滑性，可达到更好的分散悬浮和稳定，颜料用量少，遮盖力高，光泽好，树脂粒度细腻、成膜连续、均匀光滑、膜层薄，印刷图像更清晰。若用于uv油墨中，可加速其固化速度，同时由于填料的细微均匀分散而消除墨膜的收缩起皱现象。在玻璃陶瓷的印墨中，若无机原料构成为纳米级的细度，将能节省大量原料并印出更精更美更高质量的图像。这为油墨制造业带来一个巨大变革，使它不在依赖于化学颜料，而是选择适当体积的纳米微粒来呈现不同的颜色。因为有些物质它在纳米级时，粒度不同颜色也不同，或不同物质不同颜色，如tio2、sio2在纳米粒子是白色，cr2o3是绿色，fe2o3是褐色，还有如纳米al2o3这类无机纳米材料具有很好的流动性，若加入油墨中可大大提高墨膜的耐磨性。纳米级碳墨具有导电性，对静电具有很好的屏蔽作用，防止电讯号受到外部静电的干扰，若把它加入油墨就可制成导电油墨，如大容量集成电路、现代接触式面板开关等。另外，在导电油墨中如将ag制成纳米级而代替微米级ag，可节省50%的ag粉，这种导电油墨可直接印在陶瓷和金属上，墨膜层薄且均匀光滑，性能很好。若将cu、ni材料制成0.1μm～1μm的超微颗粒，它可代替钯与银等贵重金属导电。因此，将纳米技术与防伪技术结合，将会开辟出防伪油墨的另一个广阔天地。

　　此外，有些纳米粉微粒自身具有发光基团，可能自己发光，如「－n≡n－」纳米微粒。用加有这种微粒的油墨印出的印品不需外来光源的照射，靠自身发光就能被人眼识别，用于防伪印刷也可达到很好的效果；用于户外大型广告喷绘或夜间阅读的图文印刷品，就不再需要外来光源，不但可节省能源，且大大方便了使用者。

　　由于纳米微粒具有很好的表面湿润性，它们吸附于油墨中的颜料颗粒表面，能大大改善油墨的亲油和可润湿性，并能保证整个油墨分散系的稳定，所以加有纳米微粒的纳米油墨印刷适性能得到较大的改善。相信随着纳米材料技术的进一步发展，会有更多具不同特性的纳米材料会被人们所认识和利用。

　　在静电复印中，用磁性纳米色粉代替现在广泛使用的无磁性色粉，就可省却了在无磁性色粉中加入铁磁颗粒作载体，而制成单组分复印用显影剂，可节约原材料，并能提高复印质量。

　　至于纳米材料的来源。实际上，获得纳米材料的方法很多，有高温烧结法（如碳纳米管的烧结技术）、沉淀法、高温溶解法、化学气相凝聚法或近代的等离子能量聚合法。
 

    阳离子油墨

　　近年来，柔性版印刷中光固化（uv）技术在纸张和薄膜材料的印刷中所起到的重要作用，uv技术已经由窄幅的卷筒纸凸版印刷向柔性版印刷市场进发。而在柯式印刷中，我们也看到了uv油墨快干系统的种种优势，它可缩短印刷周期，减少工作量。uv固化系统最重要的特性在于它可提高印刷稳定性（干燥方面），缩短印刷过程中等待氧化干燥的时间。近10年来，uv印刷对传统带来很大冲击，主要在塑料承印物上进行柔性版印刷。

　　如今，又有新型的油墨－阳离子油墨。它为提高柔性版印刷的环保和质量又增加了保证。与自由基系统相比，阳离子油墨具有挥发性低、气味小的优点，可说是很好的环保油墨。自由基油墨的气味是个很头痛的问题，它对操作人员的健康和环境都有害。而阳离子油墨（低挥发性油墨）在这方面却有很大优势，如今甚至可应用于一些食品包装行业。阳离子油墨还有可在塑料片基上附着的好处。阳离子油墨和涂布上光对电晖处理过的片基表现出特别好的附着性，这正是所有优点中最关键的。

　　与自由基型油墨相比，阳离子油墨具有固化速度中等（此稍逊于自由基油墨），可二次固化（约延长到24小时），无阻止氧化，湿度影响轻微，无收缩量，塑料附性优良等特点。

　　虽然在固化速度方面，自由基型油墨可在高速印刷下干燥，而阳离子型油墨的固化速度稍有落后。但近来的研究发展表明，经改进的阳离子油墨也可适应150m/分钟～200m/分钟的印刷。

　　二次固化的好处是当印刷品从印刷机输出后，墨膜看上去好像已固化，但仍有部分没有发生反应（没干透）。阳离子固化技术可以继续反应直到这些材料的大部分都发生反应。相比之下，自由基油墨基本上只能在uv光源下曝光才能彻底干燥。而这个过程又会导致更高的挥发，特别是没有反应的低分子量成分更容易挥发。固化后的聚合物通常分子量很高，一般不会挥发，挥发物的挥发也反映在可提取成分。而可提取成分的含量是测试食品包装系统的一个愈发重要的特征。特别是作为分析技术，可提取成分含量为十亿分之一，甚至现在正在讨论含量为一万亿分之一作为包装品含量的指标。阳离子油墨的收缩量较小，因而有很好的附着特性。

　　在当前绿色环保呼声日益高涨旳情况下，包装印刷领域更是要求适于环保的产品。食品包装应符合工业标准中的cepe标准。从油墨上来说，要不断解决油墨中诸如铅、苯、芳香族化合物、乙基乙二醇等有害物质的含量，保证其对食品、用品的安全和印刷人员的身体健康。从油墨行业取得的成果来看，成绩还是很鼓舞的。1974年，去除了油墨颜料中的铅；70年代后期，去除了溶纤剂（乙基乙二醇）；80年代早期，去除了食品包装说明中的甲苯；80年代后期，相关的联苯胺黄色颜料；90年代初期，减少了苯二酸增塑剂的使用等等。阳离子油墨在研制起步阶段（80年代中期），上述一些有害物质的含量也未达到行规标准，如苯就是阳离子油墨生产所产生的副产物，后来又有引发剂光照下产生的副产品是一种不受欢迎的芳香族化合物等等，这些都属于印刷及食品包装油墨行规中所列出的禁止成分。因此，阳离子油墨在初始阶段还无法得到普遍应用。直到现在，仍有一些单位还采观望态度，但后来经过不断改进，终于便这些有害物质的含量达到了行业标准。如苯，在现在生产的阳离子油墨中，它的含量极低，使用普通分析技术，根本检测不到。对印品和印刷环境的很多测试结果也表明，没有发现任何苯的存在。这些物质的含量一般在10亿分之几的范围（通常为一位数），这就说明使用光引发剂的包装品不再产生苯。再看阳离子油墨的发展前景，相信大多数印刷单位仍然会选用特性优良的阳离子油墨。虽然有些客户目前还有放弃使用阳离子油墨的打算，但它在印刷过程中表现出巨大的优势，必然会得到客户的公认。我们相信，随着科技的发展和油墨工业的提升，对于阳离子油墨的一些不足之处，必定会找到很好的解决方法，如上面所提到的优秀记录一样。因此，对这些我们都要有一个积极的态度和技术方向，更好地适应新的标准。

　　（1）阳离子覆膜粘合剂

　　凹版印刷的印刷速度很快，在其后用粘合剂覆膜时就可出现没有干燥（有溶剂存在），或者要等一天来让它固化到一定的强度。在柔性版印刷中，一般在印刷机单元上使用粘合剂，在正常的印刷速度下覆膜并固化，几分钟内，印刷品的覆膜就可固化，而且还烈在印刷机上裁切至成品，然后直接交予客户。在此情况下，使用uv粘合剂就不存在溶剂挥发而产生有害气味的问题了。印刷厂使用新开发的白颜料粘合剂，可去除因背白而带来的传统溶剂问题，而后为白色油墨覆膜。解决了原先溶剂存留的影响问题，如今，使用阳离子粘合剂覆膜，就很容易使每平方米残余溶剂的含量降至非常低。这种覆膜，如今在聚乙烯、聚醚、金属片基等材料上都可使用。

　　（2）阳离子油墨—收缩膜

　　收缩膜市场绝大多数由溶剂性凹版印刷占据，极少数由溶剂性柔印而得，实际上使用的是无水油墨。柔性版印刷商发现在柔印中能得到预期质量的油墨系统是uv固化型油墨，它没有溶剂挥发，而且印刷一致性也很好。但当收缩量达到70%时，自由挥发型油墨和混合干燥型油墨所表现的附着性较差。而阳离子油墨已通过这种要求的测试，成为ops、pvc和opp材料独一无二的油墨系统。阳离子油墨在管理和储存方面的优势是很明显的。
 

    电子油墨

　　随着印刷技术不断网络化与数码化，数码胶印已在国内外开始普及，而适于数码柯式印刷机使用的一种新型油墨—电子油墨，亦已为人所使用。电子油墨包含带电液体油墨微粒，它使电子控制数码印刷中印刷颗粒的位置成为可能。电子油墨能达到极小的颗粒（1微米～2微米），这样小的微粒使印刷能达更高分辨率和光滑度，锐化的图像边缘，形成极薄的图像层。电子油墨如今已在如下领域发生作用。

　　（1）标准基本色cmyk；

　　（2）广色域六色设置增加了桔红、紫，使彩色再现能力远高于原有四色基础上的彩色再现能力；

　　（3）和pantone兼容的indigo专色系统；

　　（4）无色承印材料的不透明白色涂层；

　　（5）荧光墨。indigo的彩色数码柯式印刷机，提供了一个特有的功能组合，印刷机全部采用电子油墨（即indigo的独特液体油墨）。

　　电子油墨一般有以下优点：

　　（1）高亮度、高清晰度和持久性。制造商们采用与传统油墨相同的成分，而仅仅是充电的油墨，制作出电子油墨，因此电子油墨阅读起来就类似传统印刷于纸张上的油墨，但与纸张相配时亮度与对比度都很高，并能具有180度的视角。

　　（2）耗能低。一旦白色涂料粒被驱使到一种状态，即一幅图像已经出现，则该图像就可能消失（因没有额外的能源支持），然而这对电子油墨而言却不曾存在。

　　（3）适印性强。电子油墨几乎能适用所有的材料，它可承印到纺织品、纸张、塑料和别的许多材料。我们知道，液晶显示器显示于玻璃上，可它又重又易碎。而电子油墨可在塑料表面显示，这使其超薄、富有弹性而不易碎。电子油墨是一种油墨，假如有人走入试验室时，不小心被电子油墨溅到，那么这个人就成为行走的显示器了。

　　用电子油墨印刷十分容易。例如：它可用于卷筒纸印刷，估计不久将来也可用于光泽的广告纸和别的大版式标签。如今，电子油墨已开始和其它的电子设备合作。例如，最近e-ink公司声称将与ibm公司合作共同开发世界一流的svga型电子油墨式显示器，估计电子油墨型显示器在最近一两年内可能投入市场。据称，电子油墨也将在印刷电子学领域中与整个出版业中新兴的变革相配合。在此，e-ink公司与lucenttechnologies公司已经生产出世界上第一台全印刷的显示器。而他们的最终目标是在一张纸上，一面用油墨印刷而另一面用电子油墨印刷。

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