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一、油墨簡(jiǎn)史及發(fā)展趨勢(shì)     中國(guó)是最先使用墨的國(guó)家，早在西漢時(shí)期（公元前200 年）人們就開(kāi)始用墨了，這種墨可以在竹帛上寫(xiě)字傳遞信息，其某些功能可與當(dāng)代油墨類比。    15世紀(jì)德國(guó)谷登堡發(fā)明了鉛合金活字印刷，油墨有了改進(jìn)。用燈黑作為顏料，亞麻油為連接料，用手工將其均勻混合制成當(dāng)時(shí)的油墨。19 世紀(jì)中葉，油墨制造商能夠根據(jù)用戶要求制造出具有不同色相、明度、不飽和度的各種顏料來(lái)。油墨生產(chǎn)進(jìn)入了新的發(fā)展階段。    中國(guó)現(xiàn)代油墨工業(yè)的形成，是從前清在北京的紙坊印刷紙幣開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)生產(chǎn)油墨用的原料都依靠進(jìn)口。解放前，國(guó)內(nèi)僅有生產(chǎn)油墨的作坊，規(guī)模很小的油墨制造廠，技術(shù)力量薄弱，生產(chǎn)設(shè)備落后，只能生產(chǎn)一些低級(jí)油墨，質(zhì)量差，品種少，局面不景氣。    解放后，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)印刷業(yè)發(fā)展迅猛。中國(guó)油墨生產(chǎn)企業(yè)有160 余家，年產(chǎn)量10 余萬(wàn)噸，占全世界年油墨消費(fèi)量的5%。目前已有中外合資、合作企業(yè)30余家，產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的50% 以上。油墨工業(yè)存在的主要問(wèn)題是生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品單一，低檔產(chǎn)品過(guò)剩，高檔產(chǎn)品和專用產(chǎn)品不足；生產(chǎn)原料（如顏料、樹(shù)脂、溶劑等）在品種質(zhì)量、數(shù)量上不能與油墨同步發(fā)展等。油墨用納米級(jí)碳酸鈣開(kāi)始全部依賴日本產(chǎn)的“OT”型油墨專用超微細(xì)碳酸鈣，20 世紀(jì)80 年代北京建材廠、資江氮肥廠等單位開(kāi)始生產(chǎn)油墨專用超微細(xì)碳酸鈣產(chǎn)品，代替“OT”鈣，但到目前為止，極少部分高檔油墨仍需進(jìn)口日本白石工業(yè)株式會(huì)社的“OT”鈣。因此油墨專用納米級(jí)碳酸鈣的研究與開(kāi)發(fā)，特別是在透明度、著色力、分散性、光澤度等項(xiàng)指標(biāo)全盤(pán)兼顧方面，有待提高。    納米級(jí)碳酸鈣是印刷油墨的填料，具有穩(wěn)定性好、光澤高、不影響印刷油墨的干燥性能、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。碳酸鈣產(chǎn)品廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，隨著科學(xué)繼續(xù)發(fā)展，微細(xì)碳酸鈣產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)增加，納米級(jí)碳酸鈣的應(yīng)用，可有效提升油墨、醫(yī)藥、食品、日化等產(chǎn)品的質(zhì)量，其重要性將日益為人們所了解。    二、納米油墨及作用機(jī)理    納米材料運(yùn)用到油墨體系中會(huì)給油墨產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大的推動(dòng)。1994 年，美國(guó)的馬薩諸塞州XMX 公司已成功地獲得了一項(xiàng)用于制造油墨用的納米級(jí)均勻微粒原料的專利。而后，XMX公司準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一套商業(yè)性的生產(chǎn)系統(tǒng)，利用這項(xiàng)專利，選擇適當(dāng)體積的納米微粒原料來(lái)得到油墨的各種顏料。另?yè)?jù)報(bào)道，我國(guó)近年被科技部評(píng)為國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品的納米級(jí)透明氧化鐵系列顏料也已開(kāi)發(fā)成功。它對(duì)傳統(tǒng)顏料的升級(jí)換代將產(chǎn)生重要的影響，主要應(yīng)用于納米油墨、納米水性涂層材料等。該材料典型的針狀微粒的尺寸，長(zhǎng)軸為45 納米，短軸為6～7 納米，具有很好的分散性、結(jié)晶性和耐候性、高明度和著色力強(qiáng)的特點(diǎn)。它的開(kāi)發(fā)成功，對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)顏料的更新?lián)Q代具有重大的意義，尤其可用于制作納米油墨，可使油墨質(zhì)量大為提高。    如今，借助高新技術(shù)可以將油墨中的各種成分（如樹(shù)脂、顏料、填料等）制成納米級(jí)的原材料，這樣，由于它們的高度微細(xì)而具有很好的流動(dòng)與潤(rùn)滑性，可以達(dá)到更好的分散懸浮和穩(wěn)定，顏料用量少反而遮蓋力高，光澤好，樹(shù)脂粒度細(xì)膩，成膜連續(xù)，均勻光滑，膜層薄，使印刷圖像清晰；若用在UV 油墨中，可能導(dǎo)致更快的固化速度，同時(shí)由于填料的細(xì)微均勻分散而消除墨膜的收縮起皺現(xiàn)象；在玻璃陶瓷的印墨中，若無(wú)機(jī)原料構(gòu)成為納米級(jí)的細(xì)的顏色。因?yàn)橛行┪镔|(zhì)處在納米級(jí)時(shí)，粒度不同顏色也不同，或不同物質(zhì)不同顏色，如Ti02、Si02 在納米粒子是白色，Cr203 是綠色，F(xiàn)e203 是褐色。還有如納米AI203 這類無(wú)機(jī)納米材料具有很好的流動(dòng)性，若加入油墨中可以大大提高墨膜的耐磨性。納米級(jí)碳墨具有導(dǎo)電性，對(duì)靜電具有很好的屏蔽作用，防止電信號(hào)受到外部靜電的干擾，若把它加入油墨就可以制成導(dǎo)電油墨，如大容量集成電路，現(xiàn)代接觸式面板開(kāi)關(guān)等。另外，在導(dǎo)電油墨中如將Ag 制成納米級(jí)而代替微米級(jí)Ag，可以節(jié)省50% 的Ag 粉，這種導(dǎo)電油墨可以直接印在陶瓷和金屬上，墨膜層薄且均勻光滑，性能很好。若將Cu、Ni 材料制成0.1～1 μm的超微顆粒，它可以代替鈀與銀等貴重金屬導(dǎo)電。此外，有些納米粉微粒自身具有發(fā)光基團(tuán)，可能自己發(fā)光。這些新型納米發(fā)光材料，經(jīng)幾分鐘的光照就能在黑暗中自行發(fā)光12～24 小時(shí)以上，其發(fā)光強(qiáng)度和維持時(shí)間是傳統(tǒng)螢光材料的30倍以上，且材料本身無(wú)毒、無(wú)害、不含任何放射性元素，其穩(wěn)定性和耐候性優(yōu)良，并可無(wú)限次循環(huán)使用。用添加有這種納米微粒的油墨印出的印品不需要外來(lái)光源的照射，僅靠自身發(fā)光就能被人眼識(shí)別，用于防偽印刷也可以達(dá)到很好的一線防偽效果。用于戶外大型廣告噴繪或夜間閱讀的圖文印刷品，就不再需要外來(lái)光源，不但可以節(jié)省能源，而且大大方便了使用者。還有，由于納米微粒具有很好的表面濕潤(rùn)性，它們吸附于油墨中的顏料顆粒表面，能大大改善油墨的親油和可潤(rùn)濕性，并能保證整個(gè)油墨分散系的穩(wěn)定，所以添加有納米微粒的納米油墨，其印刷適性能得到較大的改善。相信隨著納米材料技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，會(huì)有更多的具有不同特性的納米材料會(huì)被人們所認(rèn)識(shí)和利用。把這些納米材料應(yīng)用到油墨制造中，用于機(jī)密文件印刷、多種防偽印刷及各種工藝品的印刷，都能獲得非同一般的良好效果。    納米微粒還可以替代化學(xué)顏料來(lái)制作印刷油墨。這套生產(chǎn)系統(tǒng)采用了顆粒均勻的納米微粒印刷油墨。制得的油墨色彩鮮艷，色相純正，無(wú)毒無(wú)味。納米油墨在膠印、凹印、柔印制作彩色紙箱、紙盒的應(yīng)用前景十分廣泛。    三、油墨專用納米級(jí)碳酸鈣的生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量    油墨的成分可以分為三大部分：其中液體成分稱為連接料；固體成分為色料（顏料或染料）以及各種助劑。納米級(jí)碳酸鈣在油墨行業(yè)中屬于體質(zhì)顏料及顏料中的填充料（炭墨、鈦白粉、鋅鋇白、鐵鉻黃、鐵蘭、氧化鐵蘭、金屬顏料、氫氧化鋁、膠質(zhì)碳酸鈣、有機(jī)顏料和染料、還原顏料、喹丫啶酮、二惡秦紫、四氧異嘌啉酮）。膠質(zhì)碳酸鈣即為納米級(jí)碳酸鈣，其平均粒徑在0.02～0.1 μm之間。用于油墨中的膠質(zhì)碳酸鈣最早是用氫氧化鈣與碳酸鈣沉淀，并經(jīng)表面改性，制取具有良好透明性、光澤性的碳酸鈣。用于油墨制造中具有較好的印刷適應(yīng)性，即將其與一定比例的調(diào)墨油研磨后，以具有合適流動(dòng)性、光澤、透明度、不帶灰色等性狀為好。現(xiàn)在大多采用石灰石碳化法制取納米級(jí)酸鈣，其生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量必須適應(yīng)制造油墨的要求。    （1）碳化法工藝流程及工藝指標(biāo) 曹運(yùn)長(zhǎng)根據(jù)研磨高檔油墨填料206# 小試、中試等提出采用間歇鼓泡碳化法生產(chǎn)油墨專用超微細(xì)碳酸鈣工藝流程，見(jiàn)圖1 所示。工藝條件見(jiàn)表1。在一定濃度的精制石灰乳中加入一定量的螯合劑和分散劑，在一定溫度范圍內(nèi)通入CO2 氣體進(jìn)行反應(yīng)，直至達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)，其反應(yīng)機(jī)理見(jiàn)圖。    所采用的螯合劑種類有脂肪族（多羧基）羧酸鹽、含氧羧酸類、硫代羧酸鹽、芳香族磺酸類、氨基酸類等；分散劑主要有鋁鹽、鈉鹽、鋅鹽、鐵鹽、鎂鹽等。    （2）產(chǎn)品質(zhì)量及影響因素 高檔油墨填料206# 是一種超微細(xì)碳酸鈣，它的性質(zhì)指標(biāo)與普通PCC 有很大差別，與微細(xì)碳酸鈣也有差別，詳見(jiàn)表2 所示。   　　油墨的細(xì)度和純度如何，對(duì)印刷品的質(zhì)量十分重要。要印刷出高質(zhì)量的產(chǎn)品，必須要有細(xì)度高純度好的油墨作保證。因此，正確認(rèn)識(shí)油墨細(xì)度、純度與印刷質(zhì)量的關(guān)系，加深對(duì)納米油墨的了解，研制出更高質(zhì)量的納米油墨，對(duì)印刷領(lǐng)域來(lái)說(shuō)具有十分重要的意義。　　產(chǎn)品206# 經(jīng)過(guò)油墨生產(chǎn)廠家檢測(cè)鑒定，將所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，得出206#產(chǎn)品質(zhì)量影響因素，見(jiàn)表3所示。四、納米級(jí)碳酸鈣在油墨中的添加量　　油墨的生產(chǎn)大致可分為準(zhǔn)備、配料、攪拌、軋研、檢驗(yàn)及裝罐等工序。準(zhǔn)備工作這一階段是把進(jìn)廠的各種原材料按照制造油墨的要求進(jìn)行預(yù)加工，保證原料符合制造油墨的要求；配料即按制造油墨的配方將各種原料按比例混合好，這是制造油墨的關(guān)鍵；攪拌是把顏料顆粒分散在液體連接料之中，需要一定能量將固狀材料打碎并且分散在液體連接料之中；攪拌后混合料進(jìn)行軋研，根據(jù)稀稠不同的油墨，分別采用三輥機(jī)或者球磨機(jī)進(jìn)行研磨，其目的是使顏料充分分散到連接料中，并使顏料顆粒達(dá)到一定的細(xì)度，經(jīng)檢驗(yàn)色相、細(xì)度、流動(dòng)性、黏性、干燥性等性質(zhì)符合設(shè)計(jì)要求，即可裝桶，完成油墨的生產(chǎn)過(guò)程?！　∮捎湍a(chǎn)過(guò)程可知，顏料是固形物，其分散性越好、平均粒徑越小，越容易在連接料中分散均勻，油墨質(zhì)量越好，否則油墨質(zhì)量就差。作為油墨中的體質(zhì)顏料——碳酸鈣，如果達(dá)到納米級(jí)，并進(jìn)行表面改性，與連接料具有很好的相容性，將對(duì)油墨的生產(chǎn)及提高油墨的質(zhì)量起到一定的作用，故油墨制造中需要納米級(jí)活性碳酸鈣作為填充料。不同類型的油墨，需碳酸鈣量不同，現(xiàn)舉例說(shuō)明如下。       五、結(jié)語(yǔ)    　　在包裝印刷行業(yè)中, 納米微粒扮演著越來(lái)越重要的作用。納米油墨兼容各方面性能。產(chǎn)品（尤其是食品）包裝印刷中，很多都對(duì)除菌、保鮮等有很高的要求，而傳統(tǒng)的油墨和包裝材料在這方面是個(gè)空白。  轉(zhuǎn)載自：中國(guó)油墨網(wǎng)